JPH04175699A - ガドリニウム系熱中性子遮蔽材 - Google Patents
ガドリニウム系熱中性子遮蔽材Info
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- JPH04175699A JPH04175699A JP2303186A JP30318690A JPH04175699A JP H04175699 A JPH04175699 A JP H04175699A JP 2303186 A JP2303186 A JP 2303186A JP 30318690 A JP30318690 A JP 30318690A JP H04175699 A JPH04175699 A JP H04175699A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、中性子吸収能力に優れるガドリニウム単体あ
るいは酸化ガドリニウムを高体積率に含有し、かつ、構
造体として８００℃の高温まで安定な熱中性子遮蔽材に
関するものであり、中性子遮蔽か必要となる広範な分野
にその適用が可能である。 特に、原子炉については、原子炉容器内炉心周り中性子
遮蔽体、炉心制御棒等として優れている。また、核燃料
および核原料物質使用施設の中性子遮蔽材、使用済核燃
料輸送容器用遮蔽材、ホットラボ内遮蔽材、放射線発生
装置（加速器等）の遮蔽材等に好ましく利用できる。 （従来の技術とその課題］ ガドリニウムは中性子吸収能力に優れ、軽水炉燃料では
酸化ガドリニウム（Ｇｄ２０３）の形で可燃前として使
用されている。しかしながら、ガドリニウム単体あるい
は酸化ガドリニウムは、一般に硬くて脆く、成形加工性
に劣るため、有機材料に分散させることにより一遮蔽体
として使用されてきた。 そのため、従来は、機械的強度、寸法安定性に優れる構
造体を任意の形状に成形・加工することはできなかった
。
るいは酸化ガドリニウムを高体積率に含有し、かつ、構
造体として８００℃の高温まで安定な熱中性子遮蔽材に
関するものであり、中性子遮蔽か必要となる広範な分野
にその適用が可能である。 特に、原子炉については、原子炉容器内炉心周り中性子
遮蔽体、炉心制御棒等として優れている。また、核燃料
および核原料物質使用施設の中性子遮蔽材、使用済核燃
料輸送容器用遮蔽材、ホットラボ内遮蔽材、放射線発生
装置（加速器等）の遮蔽材等に好ましく利用できる。 （従来の技術とその課題］ ガドリニウムは中性子吸収能力に優れ、軽水炉燃料では
酸化ガドリニウム（Ｇｄ２０３）の形で可燃前として使
用されている。しかしながら、ガドリニウム単体あるい
は酸化ガドリニウムは、一般に硬くて脆く、成形加工性
に劣るため、有機材料に分散させることにより一遮蔽体
として使用されてきた。 そのため、従来は、機械的強度、寸法安定性に優れる構
造体を任意の形状に成形・加工することはできなかった
。
【発明が解決しようとする問題点１
従来は、高体積率のガドリニウム単体あるいは酸化ガド
リニウムを含みながら３００℃を超える高温と中性子照
射環境下においても十分な機械的強度、寸法安定性に優
れる構造体を製造することはもちろん、任意の形状に成
形・加工することは困難であった。 そこで本発明は、上記した従来技術における問題点を解
決し、以下のような特長を有するガドリニウム系熱中性
子遮蔽材を提供することを目的としてなされたものであ
る。 ■高体積率のガドリニウムを安定に保持できる。 ■中性子遮蔽性能を任意に設計できる。 ■構造体として必要な機械的強度、寸法安定性を有する
。 ■任意の形状に成形・加工できる。 ０８００℃の高温下ても上記■〜■の特長を失わない。 【問題点を解決するための手段】 すなわち本発明による熱中性子遮蔽材は、ほう素を５〜
２０νｔ％含存するほう素含Ｈ無機溶融材粉末とカドリ
ニウム単体あるいは酸化カドリニウムの粉末との混合物
を焼成した混合成形体からなり、ほう素含有無機溶融材
Ｌ Ｏ０重量部に対しガドリニウム単体あるいは酸化ガ
ドリニウムを １００〜１５００重量部含有させたこと
を特徴とするものである。 以下に本発明の遮蔽体の成形体構造、化学組成および成
形プロセスについて記述する。 ■）、成形体構造 成形体は、添付図面に模式的に示すような構造を有する
。ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウム粉末１と
ほう素含有無機溶融材２か均一に微細分散し、好ましく
は気孔率は４５％以内の構造となっている。ほう素含有
無機溶融材は、約８００℃の高温まで安定であり、成形
加工性に優れるので、成形体としての機械強度、寸法安
定性等の熱的安定性を与えるとともに、任意の形状に成
形・加工することを可能にする。 ２）、化学組成 ・中性子吸収材ニガトリニウム単体あるいは酸化ガドリ
ニウム ・耐熱バインダー：ほう素含有無機溶融材中性子吸収材
として含有するのは、ガドリニウム単体あるいは酸化ガ
ドリニウムてあり、遮蔽材中に分散させたときにその表
面積を増すためには好ましくは平均粒径１０μ−以下、
さらに好ましくは１〜３μ■の微粉末とする。 耐熱バインダーとして含有するほう素含有無機溶融材は
、珪酸塩溶融物からなり、Ｓｔ／ＡＩの重量比が５〜２
０のものが好ましい。ほう素化合物は、ほう酸、酸化ほ
う素、ほう砂てあり、溶融材としてのほう素元素の含有
量は５〜２０ｗｔ％である。またほう素含有無機溶融材
の粉末は平均粒径５０μ懺以下のものが好ましく使用で
きる。 ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウムの添加量は
、多ければ多いほどその遮蔽性能は大であるが、無機溶
融材 １００重量部に対して＋５０（１重量部を超える
と遮蔽材としての作製か困難となる。一方、有効な遮蔽
効果を得るためには、少なくとも １００重量部のガド
リニウム単体あるいは酸化ガドリニウムの添加が必要で
ある。 さらに、遮蔽材の強度を上げるために、必要に応してガ
ラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカー等の補強材の添加
か可能である。 ３）、成形プロセス ほう素含有無機溶融材粉末に、ガドリニウム単体あるい
は酸化ガドリニウム粉末を添加・配合し、十分混合・分
散する。この混合粉末に対し、０〜５０ｗｔ％の水を均
一に添加した後、静水圧プレス成形または型枠に充填し
、高温で焼成硬化させて遮蔽材を得る。
リニウムを含みながら３００℃を超える高温と中性子照
射環境下においても十分な機械的強度、寸法安定性に優
れる構造体を製造することはもちろん、任意の形状に成
形・加工することは困難であった。 そこで本発明は、上記した従来技術における問題点を解
決し、以下のような特長を有するガドリニウム系熱中性
子遮蔽材を提供することを目的としてなされたものであ
る。 ■高体積率のガドリニウムを安定に保持できる。 ■中性子遮蔽性能を任意に設計できる。 ■構造体として必要な機械的強度、寸法安定性を有する
。 ■任意の形状に成形・加工できる。 ０８００℃の高温下ても上記■〜■の特長を失わない。 【問題点を解決するための手段】 すなわち本発明による熱中性子遮蔽材は、ほう素を５〜
２０νｔ％含存するほう素含Ｈ無機溶融材粉末とカドリ
ニウム単体あるいは酸化カドリニウムの粉末との混合物
を焼成した混合成形体からなり、ほう素含有無機溶融材
Ｌ Ｏ０重量部に対しガドリニウム単体あるいは酸化ガ
ドリニウムを １００〜１５００重量部含有させたこと
を特徴とするものである。 以下に本発明の遮蔽体の成形体構造、化学組成および成
形プロセスについて記述する。 ■）、成形体構造 成形体は、添付図面に模式的に示すような構造を有する
。ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウム粉末１と
ほう素含有無機溶融材２か均一に微細分散し、好ましく
は気孔率は４５％以内の構造となっている。ほう素含有
無機溶融材は、約８００℃の高温まで安定であり、成形
加工性に優れるので、成形体としての機械強度、寸法安
定性等の熱的安定性を与えるとともに、任意の形状に成
形・加工することを可能にする。 ２）、化学組成 ・中性子吸収材ニガトリニウム単体あるいは酸化ガドリ
ニウム ・耐熱バインダー：ほう素含有無機溶融材中性子吸収材
として含有するのは、ガドリニウム単体あるいは酸化ガ
ドリニウムてあり、遮蔽材中に分散させたときにその表
面積を増すためには好ましくは平均粒径１０μ−以下、
さらに好ましくは１〜３μ■の微粉末とする。 耐熱バインダーとして含有するほう素含有無機溶融材は
、珪酸塩溶融物からなり、Ｓｔ／ＡＩの重量比が５〜２
０のものが好ましい。ほう素化合物は、ほう酸、酸化ほ
う素、ほう砂てあり、溶融材としてのほう素元素の含有
量は５〜２０ｗｔ％である。またほう素含有無機溶融材
の粉末は平均粒径５０μ懺以下のものが好ましく使用で
きる。 ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウムの添加量は
、多ければ多いほどその遮蔽性能は大であるが、無機溶
融材 １００重量部に対して＋５０（１重量部を超える
と遮蔽材としての作製か困難となる。一方、有効な遮蔽
効果を得るためには、少なくとも １００重量部のガド
リニウム単体あるいは酸化ガドリニウムの添加が必要で
ある。 さらに、遮蔽材の強度を上げるために、必要に応してガ
ラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカー等の補強材の添加
か可能である。 ３）、成形プロセス ほう素含有無機溶融材粉末に、ガドリニウム単体あるい
は酸化ガドリニウム粉末を添加・配合し、十分混合・分
散する。この混合粉末に対し、０〜５０ｗｔ％の水を均
一に添加した後、静水圧プレス成形または型枠に充填し
、高温で焼成硬化させて遮蔽材を得る。
【実施例】
１）、製造例
表１の配合表の試料Ｎｏ、 １．２．３を得るためには
、原料粉末を乾式で均一に混合し、粉末１００ ｖｔ％
に対し水１０ｖｔ％を加えて均一に分散させる。その後
、ＩＤ０Ｋｇ／ａｍ２の圧力でプレス成形した後、 ２
００℃／ｈｒて９００℃まで昇温し、９００℃で３０分
間焼成し、試料陥、１．２．３を作製した。これらの物
性の測定結果を表２に示す。 ２）、遮蔽性能評価例 核***スペクトルの中性子源に対する中性子遮蔽性能を
、試料ＮＯ，１，２，３，５ＵＳ３Ｊ６及びＢ４Ｃにつ
いて比較計算した結果を表３に示す。また、熱中性子ス
ペクトルの中性子源に対する中性子遮蔽性能を、試料Ｎ
ｏ、 １．２．３について計算した結果を表４に示す。 表３．核***スペクトルの中性子線源 に対する遮蔽性能評価例 減衰に必要な遮蔽厚さの比較 ５ＵＳ３１Ｂ １ １８４ＣＯ
，４５０，５５ 試料Ｎｏ、 １ ０．７１ ０．７
３試料Ｎｏ、 ２ ０．６４ ０．
［ｉ９試料Ｎｏ、 ３ ０．６０ ０．
６７中性子源：核***スペクトル 表３の遮蔽性能評価例は、核***スペクトルの中性子源
を遮蔽材に隣接して配置し、線量当量率か、１０００分
の１（］０−３）、及び１００万分の１（１，０’）ま
で減衰するのに必要な遮蔽厚さを５ＵＳ３１６の場合の
厚さを１として示したものである。 表４：熱中性子スペクトルの中性子源 に対する遮蔽性能評価例 減衰に必要な遮蔽厚さ（ＩＩｌｌ） 試料Ｎｏ、１ １３ ６６試料Ｎｏ、
２ ８ ４６試料Ｎｏ、 ３
６ ３５中性子源：熱中性子スペクトル 表４の遮蔽性能評価例は、熱中性子スペクトルの中性子
源を遮蔽材に隣接して配置し、線量当量率が、１億分の
１ （１０−８） 、１兆分の１＝１２ （１０）まで減衰するのに必要な遮蔽厚さを求めたもの
である。
、原料粉末を乾式で均一に混合し、粉末１００ ｖｔ％
に対し水１０ｖｔ％を加えて均一に分散させる。その後
、ＩＤ０Ｋｇ／ａｍ２の圧力でプレス成形した後、 ２
００℃／ｈｒて９００℃まで昇温し、９００℃で３０分
間焼成し、試料陥、１．２．３を作製した。これらの物
性の測定結果を表２に示す。 ２）、遮蔽性能評価例 核***スペクトルの中性子源に対する中性子遮蔽性能を
、試料ＮＯ，１，２，３，５ＵＳ３Ｊ６及びＢ４Ｃにつ
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ペクトルの中性子源に対する中性子遮蔽性能を、試料Ｎ
ｏ、 １．２．３について計算した結果を表４に示す。 表３．核***スペクトルの中性子線源 に対する遮蔽性能評価例 減衰に必要な遮蔽厚さの比較 ５ＵＳ３１Ｂ １ １８４ＣＯ
，４５０，５５ 試料Ｎｏ、 １ ０．７１ ０．７
３試料Ｎｏ、 ２ ０．６４ ０．
［ｉ９試料Ｎｏ、 ３ ０．６０ ０．
６７中性子源：核***スペクトル 表３の遮蔽性能評価例は、核***スペクトルの中性子源
を遮蔽材に隣接して配置し、線量当量率か、１０００分
の１（］０−３）、及び１００万分の１（１，０’）ま
で減衰するのに必要な遮蔽厚さを５ＵＳ３１６の場合の
厚さを１として示したものである。 表４：熱中性子スペクトルの中性子源 に対する遮蔽性能評価例 減衰に必要な遮蔽厚さ（ＩＩｌｌ） 試料Ｎｏ、１ １３ ６６試料Ｎｏ、
２ ８ ４６試料Ｎｏ、 ３
６ ３５中性子源：熱中性子スペクトル 表４の遮蔽性能評価例は、熱中性子スペクトルの中性子
源を遮蔽材に隣接して配置し、線量当量率が、１億分の
１ （１０−８） 、１兆分の１＝１２ （１０）まで減衰するのに必要な遮蔽厚さを求めたもの
である。
Ｉ）耐熱性に優れる。
耐熱性に優れるガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニ
ウムを原料とし、ほう素含有無機溶融材により成形する
ことで、高温での使用が可能である。 ２）任意の形状に成形・加工できる。 ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウムをほう素含
有無機溶融材をバインダーとしてくるんで成形する方式
のため、機械的強度のある構造体として任意の形状に成
形することができる。 ８）成分とその配合率を変えることで遮蔽性能の設計が
できる。 ガドリニウム単体あるいは酸化がトリニウムとほう素含
有無機溶融材との配合率を変えることで、遮蔽性能を設
計することができる。 ４）遮蔽体の薄肉化、軽量化が可能になる。 従来用いられてきた５ＵＳ３１６といったステンレス鋼
に比較して、格段に中性子遮蔽能力に優れ、かつ、密度
の小さい遮蔽体を製造できるため、遮蔽体の大幅な薄肉
化と軽量化が達成できる。
ウムを原料とし、ほう素含有無機溶融材により成形する
ことで、高温での使用が可能である。 ２）任意の形状に成形・加工できる。 ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウムをほう素含
有無機溶融材をバインダーとしてくるんで成形する方式
のため、機械的強度のある構造体として任意の形状に成
形することができる。 ８）成分とその配合率を変えることで遮蔽性能の設計が
できる。 ガドリニウム単体あるいは酸化がトリニウムとほう素含
有無機溶融材との配合率を変えることで、遮蔽性能を設
計することができる。 ４）遮蔽体の薄肉化、軽量化が可能になる。 従来用いられてきた５ＵＳ３１６といったステンレス鋼
に比較して、格段に中性子遮蔽能力に優れ、かつ、密度
の小さい遮蔽体を製造できるため、遮蔽体の大幅な薄肉
化と軽量化が達成できる。
添付図面は、本発明の遮蔽材の成形体構造概念図である
。 １・・・ガドリニウム単体あるいは 酸化ガドリニウム、 ２・・ほう素含有無機溶融材。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団間
株式会社 ア ス り 代 理 人 ′尾 股 行 雄２ほう
素禽有無機溶ｊ独材
。 １・・・ガドリニウム単体あるいは 酸化ガドリニウム、 ２・・ほう素含有無機溶融材。 特許出願人 動力炉・核燃料開発事業団間
株式会社 ア ス り 代 理 人 ′尾 股 行 雄２ほう
素禽有無機溶ｊ独材
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ほう素を５〜２０ｗｔ％含有するほう素含有無機溶
融材粉末とガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウム
の粉末との混合物を焼成した混合成形体からなり、ほう
素含有無機溶融材１００重量部に対しガドリニウム単体
あるいは酸化ガドリニウムを１００〜１５００重量部含
有させたことを特徴とする熱中性子遮蔽材。 ２、前記ほう素含有無機溶融材粉末の平均粒径が５０μ
ｍ以下、ガドリニウム単体あるいは酸化ガドリニウムの
粉末の平均粒径が１０μｍ以下である請求項１記載の熱
中性子遮蔽材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2303186A JPH04175699A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | ガドリニウム系熱中性子遮蔽材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2303186A JPH04175699A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | ガドリニウム系熱中性子遮蔽材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175699A true JPH04175699A (ja) | 1992-06-23 |
Family
ID=17917916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2303186A Pending JPH04175699A (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | ガドリニウム系熱中性子遮蔽材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04175699A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6177793A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-21 | 原子燃料工業株式会社 | バ−ナブルポイズンペレツト |
-
1990
- 1990-11-08 JP JP2303186A patent/JPH04175699A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6177793A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-21 | 原子燃料工業株式会社 | バ−ナブルポイズンペレツト |
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