Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

AN INVESTIGATION OF FIREPROOFING AND AIRTIGHT FOR FLOOROPENINGS IN J-PARC LINAC BUILDING,A)

Kazuaki Suganuma 1B), Shozo Anami , Etsuji ChishiroA), Joichi KusanoA)A), Nobuo Ouchi

B), Seiya Yamaguchi

A)

Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI)
2-4 Shirakata, Shirane, Tokai, Ibaraki, 319-1195 JAPANB)High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki, 305-0801 JAPAN

Abstract
Considerations have been given to the airtight and fireproofing for floor openings in J-PARC Linac building wherecables , waveguides , and coaxial waveguides will penetrate. It was decided to adopt the fireproof block method for fire
proofing, and to use a two-component liquid sealant for airtight. From measurement of leak rate for the proposed method
for airtight , it was shown that the method has enough margin compared with acceptable leak rate.

J-PARCリニアックにおけるリニアック棟床開口の防火処理と気密処理に関する検討①防火処理

定している。リニアック棟におけるケーブルおよび 導波管・同軸管を敷設するための床貫通口の防火と気密の処理について検討をおこなった。図１に リ ニ ア ッ ク 棟 断 面 の 概 念 図 を 示 す 。 図 １ で A区
画は地上にありクライストロンや、高周波立体回路を設置する。放射線管理区域ではあるが、クライ ス ト ロ ン か ら の 制 動 X線が主で比較的緩やかな放射線管理となっている。一方、B区画とC区画は放射線を遮蔽しやすい地下トンネル構造となってい る 。 具 体 的 に は C 区画には加速空洞を設置し、荷電粒子の加速時には空気の放射能汚染があり、立 ち 入 り が 制 限 さ れ る 。 B区画は、貫通口をクランク構造とすることで、放射線が区画貫通口を通し て 、C区画からA区画へ直接通り抜け出来ない遮蔽の役割をしている。また、B区画は2mm水柱の負圧となっている。建家構造から防火処理は図に示す①の場所で、気密処理は②の場所でおこなうこととした。

B 区画

２．防火処理工法の検討

１．はじめに
一 般 に 建家では、火災の拡大、延焼を防止するため、建築基準法や消防法に定められた防火処理を区画貫通する開口部に施さなければならない。
また、加速器建家では、作業員を放射線から防護するため、高エネルギー粒子のふるまいによる空気の放射能汚染を広げない気密処理が、放射線障害 防 止 上 必 要 と な る 。J‑PARCプロジェクトのリニ
ア ッ ク は 今 秋 (H16 年 度 ) リニアック棟の竣工を予

A 区画

2.7m

（クライストロンギャラリー）（中間トンネル）

2.5m

②気密処理
C 区画
導波管

（加速器トンネル）

加速管

図1 リニアック棟断面の概念図.
1

表１に防火処理と気密処理の各工法の特徴を示
す 。 表 で 、 BCJ(The Building Center of Japan)
は（財）日本建築センターの名称であるが、一般にケイ酸カルシウム板と不燃パテを使った防火工法がこの名で呼ばれている。J‑PARCリニアックでは、防火処理の工法として、①国土交通大臣認定の工法、②コストが安い、③ケーブルの追加が容易である、④ある程度気密が保持できる、を採用の基準とし工法を検討した。耐火ブロック方式、MCT 方 式 (Multi Cable Transit) 、 BCJ 方式は国土交通大臣認定の工法であり、この中から、認定工E-mail: suganuma@linac.tokai.jaeri.go.jp248Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)
ケーブル
ケーブル法で作業性がよく、低価格でケーブルの追加が容易な耐火ブロックに追加で不燃パテを併用した工法で防火処理をおこなうこととした。
表1 防火処理と気密処理の各工法の特徴.
防火 気密 ケーブルの 価格
追加
MCT○○△×BCJ○△×○
耐火ブロック○×○○
耐火ブロック＋パテ ○△△○２液混合シール剤 ×○
△
○

軽量発泡
コンクリート

支持金具

図2

試験の概略図.

0.1
２液混合シール
MCT

つぎに、気密処理工法であるが、表1の中でMCTは耐火ブロックをケーブルの鉛直方向にネジでかしめ、シール材を表面に塗ることで気密性能を高めている。２液混合シール剤は貫通口とケーブルの間に混合剤を流し込み硬化させることで気密性を 高 め て い る 。 BCJ は不燃パテが気密保持の役目を兼ねている。

圧力(MPa)３．気密処理工法に関する検討

0.01

3.1 気密処理に関する実験的検討
0.001

051015202530
各気密工法の中で、気密性能が良いと思われた
MCT 工 法 と 2 液 混 合 の シ ー ル 剤 工 法 に つ い て 、 漏時間（分）れの目視による確認と漏洩率の測定をおこなった。
図3 時間と圧力の関係.
試験の概略図を図２に、それぞれの試験体の詳細を 表 2 に示す。厚さ100mmの軽量発砲コンクリート
ΔP = ΔP 0 e –t/τ(1)に 試 験 体 を 取 り つ け 、 幅 700mm×奥行き400mm×高さ 700mm の 鉄 箱 と 軽 量 発 泡 コ ン ク リ ー ト の 間 に ゴ
ここでτは緩和時間で、両工法ともに約３０分でムシートを挟み、ネジ止めしている。軽量発砲コあった。したがって、単位時間での差圧の減少は、ンクリート表面には空気の透過を防止するためシ
以下のように書ける。
リコンシールを全面に塗布した。
漏れの目視確認では、加圧し、石鹸水に似た市Δ(ΔP) = ΔP 0 ‑ ΔP t
販のリークチェッカーを使って試験体全体にスプ= ΔP 0 ‑ ΔP 0e ‑Δt/τ
レーし、漏れの有無を確認した。漏れがある場合、≒ΔP 0[1‑(1‑Δt/τ)](∵緩和時間は十分長い)気泡となって表面に現れるので漏れの有無を確認= ΔP 0 Δt/τ.
(2)
できる。漏れの確認を実施したところ、２液混合のシール剤工法では、軽量発砲コンクリート開口し た が っ て 、 単 位 時 間 で の 容 器 内 空 気 の 質 量 (M)部の壁面とシール剤が隣り合う界面の一部から漏の 減 少 ( Δ M) は、以下のようになる。ここで、空れ が 認 め ら れ た 。 MCT工法では各ケーブル保持用気は理想気体とする。
ブロック間に挟まれた金属プレートの一部と、開口部周辺の壁面の一部から漏れが認められた。両ΔM = M 0 – M t
工法ともケーブルのシールからは漏れはなかった。
= mV(P 0‑P t)/(RT)つぎに、漏洩率測定での時間と圧力の関係を図３= mVΔ(ΔP)/(RT)に 示 す 。 2 液 混 合 シ ー ル 剤 工 法 と MCT工法につい= mVΔP 0Δt/(τRT).
(3)て、漏洩率の測定結果から、両工法とも圧力は指数関数的に減少していることがわかった。その式
こ こ で 、m:空気の平均分子量、R:気体定数、T:絶は、
対 温 度 、 V: 容 器 の 体 積 (1.96×105cm 3)である。単工法
開口部寸法
ケーブル
使用部材

表2 供試体の詳細
２液混合シール剤
MCT
120×230ｍｍ
ＣＶＶ2×20 4本(φ22)
ＡＣバス0.4×12Ｐ 4本(φ8)
気密材支持金具
ＲＧＢ−６
けい酸カルシウム板

249

Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)位 時 間 に 容 器 か ら 外 部 へ 流 出 し た 空 気 の 体 積 (ΔV) は 、 状 態 方 程 式 お よ び(3)式より、次式で与えられる。
ΔV = ΔMRT/mP= ΔP 0VΔt/τP
したがって、空気の漏洩率(ΔV/Δt)は、(4)

ΔV/Δt = ΔP 0V/Pτ
(5)と な る 。 こ れ よ り 、 差 圧 Δ P 0 が2mm（水柱）の場合、漏洩率は、0.022[cm 3/s]となる。
供試体の開口部の面積は、23cm×12cm=0.0276m 2であ る が 、 実 際 の 開 口 部 の 面 積 は お お よ そ 50cm×100cm=0.5m 2 で あ る 。 空 気 の 漏 洩 率 が 開 口 部 の 面積 に 比 例 す る と 仮 定 す る と 、 1開口部当たりの漏洩率は、0.022×(0.5/0.0276)=0.40cm 3/sとなる。
3.2 漏洩率の限度
一般に、室内において有害なガスが発生する場
合、これを排除するのに必要な換気量は次式で表さ れ る [1] 。ただし、有害ガスは室内に一様に拡散しているものとする。

ここで、C = G/D
C:室内ガス濃度[m 3/m 3]
G:ガス発生量[m 3/h]
D:換気量[m 3/h]

(6)器トンネル内の放射性物質発生量（運転停止直後 ） は 、J‑PARC安全グループによって計算されてい る [2] 。 表 3 に 放 射 性 物 質 漏 洩 率 の 限 度 の 計 算 を示す。ここで、発生量は、0〜200MeVの値と、200〜 400MeV の値の相加平均とした。また、換気量は4150[m 3/h] である。排気中の放射性物質濃度限度は、複数の核種がある場合には各核種ごとに指定さ れ た 限 度 [3]に対する割合の和が１を超えないことが排気可能条件であるが、ここでは割合の和が0.5 を 超 え な い こ と を 条 件 に 、 (7)式よりBの値を求 め た 。 そ の 結 果 、 漏 洩 率 を 4720cm 3/s以下にすれば割合の和を0.5以下にすることができる。
3.3 漏洩率の評価
中間トンネル床開口部の寸法すべてが50cm×100cmで 、 個 数 が 100で あ る と 仮 定 す る と 、 前 項 で 求 め
た漏洩率の限度を100で割って、47cm3/sという値が1開 口 部 当 た り の 漏 洩 率 の 限 度 と な る 。 3章1項で述 べ た よ う に 測 定 結 果 か ら 求 め た 1開口部当たりの 漏 洩 率 は 0.4cm3/s であったから、限度に対して2桁の余裕がある。

４．まとめ
J-PARCリニアックにおける床開口部の防火処理と気密処理について検討をおこなった。防火処理は耐火ブロックを用いた工法を、気密処理は２液混合剤を用いた工法を採用する。供試体を用いた気密性の試験を行なった結果、トンネル内の空気中放射性同位元素から算出される許容漏洩率に対し十分余裕があることがわかった。

いま、加速器トンネルにおける放射性物質の発生 量 を A[Bq/m 3] 、加速器トンネルから中間トンネ
ル へ の 漏 洩 率 をB[m 3/h]とすると、(6)式のガス発生 量 に 相 当 す る 量 は 、 A・B[Bq/h]となる。よって、参考文献
室内放射物質濃度は、以下のようになる。
[1] 例 え ば 、 林 太郎（編）「排気・集じんシス
C = A・B/D(7)テム」,朝倉書店(1973),p.97.
[2] 中根佳弘, 私信.
ここで、 C:室内放射物質濃度[Bq/m 3][3] 科 学 技 術 庁 告 示 第 5号 （ 平 成 12年 10月 23日 ）A・B:放射物質発生量[Bq/h]「放射線を放出する同位元素の数量等を定め
D:換気量[m 3/h]る件」別表第1および第2.
ビ ー ム 損 失 を 0.1W/mと仮定して、400MeVのビー
ム を L3BT まで輸送し２０日間運転した場合の加速表3 放射性物質漏洩率の限度の計算.

12345678910111213

核種

半減期

H‑3Be‑7Be‑11C‑10C‑11C‑14C‑15N‑13N‑16O‑14O‑15Ar‑37Ar‑4112.33 y53.29 d13.81 s
19.255 s
20.39 m5730 y2.449 s9.965 m7.13 s70.606 s
122.24 s
35.04 d109.34 m

発生量
0‑200 MeV
Bq/cc
1.20E‑04
8.74E‑04
1.22E‑04
5.88E‑04
1.16E‑02
2.42E‑05
8.21E‑05
1.51E‑02
4.84E‑03
5.18E‑03
3.51E‑03
3.95E‑05
3.53E‑03

発生量200‑400 MeV
Bq/cc
1.51E‑04
5.69E‑04
1.35E‑04
2.42E‑04
3.71E‑03
5.80E‑05
9.36E‑05
1.60E‑02
6.03E‑03
2.75E‑04
3.46E‑03
9.49E+05
8.48E‑03

発生量 漏洩率 中間トンネル濃度 排気中濃度限度
平均Bq/cc
cc/s
Bq/cc
Bq/cc
1.36E‑04 4720
5.56E‑07
3.00E‑03
7.21E‑04 4720
2.96E‑06
2.00E‑03
1.28E‑04 4720
5.27E‑07
1.00E‑04
4.15E‑04 4720
1.70E‑06
4.00E‑06
7.67E‑03 4720
3.15E‑05
7.00E‑04
4.11E‑05 4720
1.69E‑07
2.00E‑02
8.78E‑05 4720
3.60E‑07
1.00E‑04
1.55E‑02 4720
6.38E‑05
7.00E‑04
5.43E‑03 4720
2.23E‑05
1.00E‑04
2.73E‑03 4720
1.12E‑05
2.00E‑04
3.49E‑03 4720
1.43E‑05
7.00E‑04
6.72E‑05 4720
2.76E‑07
7.00E+02
6.00E‑03 4720
2.46E‑05
5.00E‑05

割合
1.85E‑04
1.48E‑03
5.27E‑03
4.26E‑03
4.50E‑02
8.44E‑06
3.60E‑03
9.11E‑02
2.23E‑01
5.59E‑02
2.04E‑02
3.94E‑10
4.93E‑02

割合の和 5.00E-0.1250