JPS6235295A - Concrete for shielding radiation - Google Patents

Concrete for shielding radiation

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JPS6235295A
JPS6235295A JP17407385A JP17407385A JPS6235295A JP S6235295 A JPS6235295 A JP S6235295A JP 17407385 A JP17407385 A JP 17407385A JP 17407385 A JP17407385 A JP 17407385A JP S6235295 A JPS6235295 A JP S6235295A
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JP
Japan
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concrete
limestone
fibers
activation
radiation
Prior art date
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Pending
Application number
JP17407385A
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Japanese (ja)
Inventor
金野 正晴
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、放射線遮蔽体の構成要素として使用されるコ
ンクリートに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to concrete used as a component of a radiation shield.

(従来の技術) 原子炉の炉心廻り、核融合炉実験施設、中性子発生装置
、高エネルギー粒子発生装置等において、中性子線等の
放射線を遮蔽するためにコンクリート製の遮蔽体が設置
されている。この遮蔽用コンクリートは、従来、一般の
コンクリートと同様の原料により製造されている。すな
わち、火成岩の砕石や川砂利からなる骨材と、市販され
ている普通のポルトランドセメントとを原料としている
(Prior Art) Concrete shields are installed around nuclear reactor cores, fusion reactor experimental facilities, neutron generators, high-energy particle generators, etc. to shield radiation such as neutron beams. This shielding concrete has conventionally been manufactured using the same raw materials as general concrete. That is, the raw materials are aggregate made of crushed igneous rock and river gravel, and commercially available ordinary Portland cement.

(発明が解決しようとする問題点) 上記遮蔽用コンクリートでは、以下に述べる欠点があっ
た。骨材として用いられる火成岩や川砂利には、中性子
核反応等によって放射性同位元素となるFe、Co、E
u、Mn、Cs、Na等の鉱物成分が多量に含まれてい
る。また、普通のポルトランドセメントには、焼成を容
易にする等のために酸化鉄が配合されており、Fe成分
が多量に含有されている。このため、上記遮蔽用コンク
リートにより中性子線等の放射線の遮蔽を行なった場合
、上記鉱物成分と中性子との核反応により、フンクリ−
Fが高レベルに放射化されてしまう。この結果、上記原
子炉、核融合炉実験施設、中性子発生装置。
(Problems to be Solved by the Invention) The shielding concrete described above had the following drawbacks. Igneous rock and river gravel used as aggregate contain Fe, Co, and E, which become radioactive isotopes through neutron nuclear reactions.
It contains large amounts of mineral components such as u, Mn, Cs, and Na. Further, ordinary Portland cement contains iron oxide in order to facilitate firing, and contains a large amount of Fe component. Therefore, when shielding radiation such as neutron beams with the above-mentioned shielding concrete, the nuclear reaction between the above-mentioned mineral components and neutrons causes
F is activated at high levels. As a result, the above-mentioned nuclear reactor, fusion reactor experimental facility, and neutron generator.

高エネルギー粒子発生装置等の保守、運転、解体の際、
遮蔽用コンクリートから作業員が受ける放射線被曝量が
問題となる。
When maintaining, operating, or disassembling high-energy particle generators,
The amount of radiation exposure workers receive from the shielding concrete is an issue.

特に、原子炉用りに設置される遮蔽用コンクリートにつ
いては、長期に互って継続して多量の中性子線を受け、
放射化量が多くなるため、その解体作業時に作業者が受
ける放射線被曝量が非常に多くなり、実質的に作業者に
よる解体作業が困難である。このため、ロボットを遠隔
繰作することにより、解体を行なうことが検討されてい
るが、コスト高になってしまう。また、解体後に遮蔽体
としてのコンクリートを高レベルの放射性廃棄物として
処理しなければならず、廃棄処理のコストも高い。
In particular, shielding concrete installed for nuclear reactors receives large amounts of neutron radiation continuously over a long period of time.
Since the amount of activation increases, the amount of radiation exposure that workers receive during dismantling work becomes extremely large, making it virtually difficult for workers to carry out dismantling work. For this reason, it has been considered to perform disassembly by remotely manipulating robots, but this would result in high costs. Furthermore, after demolition, the concrete used as a shield must be treated as high-level radioactive waste, and the cost of disposal is high.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その要旨は、石灰石からなる骨材と、白色セメントと、
低放射化のファイバーを原料とすることを’i?Ilと
する放射線遮蔽用コンクリートにある。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the above problems.
The gist is that aggregate made of limestone, white cement,
Is it possible to use low-radiation fiber as raw material? It is in the radiation shielding concrete designated as Il.

(作用) 本発明のコンクリートで放射線を遮蔽すれば、放射化量
を非常に少なくすることができ、また、高い機械的強度
も得られる。
(Function) By shielding radiation with the concrete of the present invention, the amount of activation can be extremely reduced, and high mechanical strength can also be obtained.

(実施例) 本発明の放射線遮蔽用コンクリートは、石灰石からなる
骨材と、白色セメントと、低放射化のファイバーとを原
料とし、これに水と混和剤とを加えて混練し固化させる
ことにより、得られる。以下、各原料について詳述する
(Example) The radiation shielding concrete of the present invention is made of aggregate made of limestone, white cement, and low activation fibers, and is made by adding water and an admixture to the mixture, kneading it, and solidifying it. ,can get. Each raw material will be explained in detail below.

1彬 石灰岩を砕いて、粗骨材および細骨材としての石灰石を
得る。石灰岩は、火成岩や砂利等に比較して中性子核反
応により放射性同位元素となる鉱物成分の含有率が小さ
い。特に、山口県秋吉台、高知禁鳥形出、埼玉県武甲山
、青森県尻尾等で産出される純度の高い石灰岩を用いる
のが好ましい。
1 Bin limestone is crushed to obtain limestone as coarse aggregate and fine aggregate. Limestone has a lower content of mineral components that become radioactive isotopes through neutron nuclear reactions than igneous rocks, gravel, etc. In particular, it is preferable to use highly pure limestone produced in Akiyoshidai, Yamaguchi Prefecture, Kochi Kintogaide, Mt. Buko, Saitama Prefecture, Oshii, Aomori Prefecture, etc.

各鉱物成分は以下の含有率に制限する。Each mineral component is limited to the following content.

F e < 200ppm、  Co < O,lpp
m、  M n < 1100pp。
Fe < 200ppm, Co < O,lpp
m, M n < 1100pp.

Cs < O,lppm%E u < O,lppm、
  A I < 11000pp。
Cs < O, lppm% E u < O, lppm,
A I < 11000pp.

Sc<0,1pplIISNa<50ppm。Sc<0,1pplII SNa<50ppm.

上記石灰石における鉱物成分の含有率の制限は、選別さ
れた産地から自然に産出されるものを用いることにより
達成できる。
Limiting the content of mineral components in the limestone can be achieved by using limestone that is naturally produced from selected production areas.

白色セメント 市販の白色セメントを用いる。白色セメントは、普通の
セメントに比べて酸化鉄等の含有量が極めて少ない。各
鉱物成分は以下の含有率に制限する。
White cement: Use commercially available white cement. White cement has an extremely low content of iron oxide, etc., compared to ordinary cement. Each mineral component is limited to the following content.

F e < 1500ppm、  N a < 110
0pp、  S c < 2ppm。
Fe < 1500ppm, Na < 110
0pp, S c < 2ppm.

Co<2ppm、  Eu<0.5ppm上記白色セメ
ントにおける鉱物成分の含有率の制限は市販のものを選
別して用いることにより特別な処理をすることなく達成
できる。
Co < 2 ppm, Eu < 0.5 ppm The above limitations on the content of mineral components in the white cement can be achieved without special treatment by selecting and using commercially available cements.

ファイバー ファイバーは、ガラスファイバー、炭素ファイバー、ポ
リエチレンファイバー等の樹脂ファイバーのうちの少な
くとも1種を用いる。炭素ファイバーは高純度に製造で
きるので最も好ましい。
As the fiber fiber, at least one of resin fibers such as glass fiber, carbon fiber, and polyethylene fiber is used. Carbon fiber is most preferred because it can be manufactured with high purity.

ファイバー中の鉱物成分°は以下の含有率に制限する。The mineral content in the fiber is limited to the following content.

Fe<200ppm、  C,o<0.lppm、  
Os<0.1ppm、Eu<0.lppm、  Sc<
0.lppm、  Na<50ppm上記ファイバーに
おける鉱物成分の含有率の制限は市販のものを選別して
用いることにより達成できる。
Fe<200ppm, C,o<0. lppm,
Os<0.1ppm, Eu<0. lppm, Sc<
0. lppm, Na<50ppm The content of mineral components in the above fibers can be limited by selecting and using commercially available fibers.

なお、上述した石灰石と白色セメントとファイバーにお
ける鉱物成分の含有率の上限値は、後述するように放射
化量を普通のコンクリートに比べて非常に少なくするこ
とと、上記の原料選別のみによって比較的安価に入手で
きる範囲とを考慮して決定されたものである。
Furthermore, the upper limit of the content of mineral components in limestone, white cement, and fiber mentioned above can be set by making the amount of activation extremely small compared to ordinary concrete, as described later, and by simply selecting the raw materials as described above. This was determined taking into consideration the range that can be obtained at low cost.

上記石灰石と白色セメントのみを原料として得られるコ
ンクリートでは、中性子線照射後1箇月クーリング後で
の放射化量が従来の普通のコンクリートに比べて非常に
少なく1/30以下とすることができるが、機械的強度
は弱い。本発明のコンクリートでは、さらにファイバー
を混在させているため、高い機械的強度が得られる。こ
の77イバーは、上記のように鉱物成分が制限されてい
て低放射化であるため、石灰石と白色セメントの組み合
わせから得られる低放射化という優れた特性を損なうこ
とがない。
In concrete obtained using only the above limestone and white cement as raw materials, the amount of activation after cooling for one month after neutron beam irradiation is very small compared to conventional ordinary concrete, and can be reduced to 1/30 or less, Mechanical strength is weak. Since the concrete of the present invention further contains fibers, high mechanical strength can be obtained. As mentioned above, this 77 ivar has limited mineral components and has low activation, so it does not impair the excellent property of low activation obtained from the combination of limestone and white cement.

例えば原子炉廻すに用いた場合、原子炉を数十年にわた
って稼動した後で解体する際、上記のように放射化量が
非常に少ないため、所定時間以内なら安全に作業者がコ
ンクリートの解体作業を行なうことができ、この作業の
ためのコストを低くすることができる。また、このコン
クリートのうち、内側の部分は高レベルの放射性廃棄物
としてではなく低レベルの放射性廃棄物として処理する
ことが可能となり、外側の部分はさらに放射化量が少な
いから、放射性廃棄物としてではなく一般の廃棄物とし
て処理することが可能となり、廃棄処理コストを低くす
ることができる。
For example, when used to turn a nuclear reactor, when dismantling the reactor after it has been in operation for several decades, the amount of radioactivity is extremely small as described above, so workers can safely dismantle concrete within a specified time. can be carried out, and the cost for this work can be reduced. In addition, the inner part of this concrete can be treated as low-level radioactive waste rather than high-level radioactive waste, and the outer part has even less radioactivity, so it can be treated as radioactive waste. Instead, it can be treated as general waste, reducing disposal costs.

LL 試料として、磁鉄鉱コンクリート、普通コンクリート、
石灰石コンクリート、特殊コンクリートの4種の破砕粉
末を用意した。磁鉄鉱コンクリートは、磁鉄鉱からなる
骨材と普通ポルトランドセメントを用いたものである。
LL As samples, magnetite concrete, ordinary concrete,
Four types of crushed powder were prepared: limestone concrete and special concrete. Magnetite concrete uses aggregate made of magnetite and ordinary Portland cement.

普通コンクリートは、火成岩の砕石(日本全国から集め
た70種の砕石の混合)からなる骨材と普通ポルトラン
ドセメントとを用いたものである。石灰石コンクリート
は、石灰石からなる骨材と普通ポルトランドセメントを
用いたものである。特殊コンクリートは山口県秋吉台産
、高知系鳥形出産、埼玉県武甲山産、青森県尻屋産の各
石灰石を混合してなる骨材と白色セメントを用いたもの
である。これら試料を原子炉内で照射後11i月間クー
リングした後に、試料から放出されるガンマ線を表面線
量率で測定したところ、磁鉄鉱コンクリートでは6.2
6mR/hr、普通コンクリートでは2.15+nR/
hr、石灰石コンクリートでは0.20mR/hr、特
殊コンクリートでは0.06mR/hrであった。この
結果から、上記特殊コンクリートが普通コンクリートに
比べて放射化量が1/30以下となることが明らかであ
る。
Ordinary concrete uses aggregate made of crushed igneous rock (a mixture of 70 types of crushed stones collected from all over Japan) and ordinary Portland cement. Limestone concrete uses aggregate made of limestone and ordinary Portland cement. The special concrete uses white cement and aggregate made from a mixture of limestone from Akiyoshidai in Yamaguchi Prefecture, Torigata Birthstone in Kochi Prefecture, Mt. Buko in Saitama Prefecture, and Shiriya in Aomori Prefecture. After cooling these samples for 11 months after irradiation in a nuclear reactor, the surface dose rate of gamma rays emitted from the samples was measured, and it was found to be 6.2 for magnetite concrete.
6mR/hr, 2.15+nR/ for ordinary concrete
hr, 0.20 mR/hr for limestone concrete, and 0.06 mR/hr for special concrete. From this result, it is clear that the amount of activation of the above-mentioned special concrete is 1/30 or less compared to ordinary concrete.

及」影 上記特殊コンクリートと炭素ファイバーの各粉末試料を
、原子炉内で照射後25日問クーリングした後に、試料
から放出されるガンマ線をゲルマニウム検出器で検出し
た。第1図に特殊コンクリートの検出結果、第2図に炭
素ファイバーの検出結果をそれぞれ示す。図中横軸はエ
ネルギーレベルであり、縦軸は計数値である。図中ピー
ク部分は、試料内の放射化した核種から放出されるガン
マ線のエネルギーレベルに対応して現われるものであり
、上記ガンマ線による充電効果から得られる。また、図
中比較的板やかな曲線を描く部分は、上記ガンマ線によ
るコンプトン効果から得られる。
After each powder sample of the above-mentioned special concrete and carbon fiber was cooled for 25 days after irradiation in a nuclear reactor, gamma rays emitted from the sample were detected with a germanium detector. Figure 1 shows the detection results for special concrete, and Figure 2 shows the detection results for carbon fiber. In the figure, the horizontal axis is the energy level, and the vertical axis is the count value. The peak portions in the figure appear corresponding to the energy level of gamma rays emitted from activated nuclides in the sample, and are obtained from the charging effect of the gamma rays. In addition, the relatively smooth curved portion in the figure is obtained from the Compton effect caused by the gamma rays.

この実験結果から、炭素ファイバーの放射化量が特殊コ
ンクリートの放射化量より少ないことが明らかである。
From this experimental result, it is clear that the amount of activation of carbon fiber is less than that of special concrete.

上記実験1および実験2の結果から、炭素ファイバーを
上記特殊コンクリートに混在させてなる本発明コンクリ
ートの放射化量(1箇月クーリング)が、普通コンクリ
ートの1/30以下となることも容易に推測することが
できる。
From the results of Experiments 1 and 2 above, it can be easily inferred that the amount of activation (after cooling for 1 month) of the concrete of the present invention, which is made by mixing carbon fibers with the above special concrete, is 1/30 or less of that of ordinary concrete. be able to.

(発明の効果) 本発明の放射線遮蔽用コンクリートによれば、放射化量
を普通のコンクリート、に比べて非常に少なくすること
ができ、原子炉等の保守、運転、解体等の際に、放射化
されたコンクリートから作業員が受ける放射線被曝量を
安全なレベルまで少なくすることができ、上記作業のコ
ストを低くすることができる。また、解体後の放射性廃
棄物の量を少なくすることも可能である。さらに、補強
用のファイバーが混在されているため、機械的強度も高
い。
(Effects of the invention) According to the radiation shielding concrete of the present invention, the amount of activation can be significantly reduced compared to ordinary concrete, and radiation shielding can be carried out during maintenance, operation, demolition, etc. of nuclear reactors, etc. The amount of radiation exposure that workers receive from the concrete can be reduced to a safe level, and the cost of the above-mentioned work can be lowered. It is also possible to reduce the amount of radioactive waste after demolition. Furthermore, because it contains reinforcing fibers, it has high mechanical strength.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は石灰石と白色セメントを特徴とする特殊なコン
クリートの放射化の実験結果を示す図、第2図は炭素フ
ァイバーの放射化の実験結果を示す図である。
Figure 1 is a diagram showing the experimental results of activation of special concrete featuring limestone and white cement, and Figure 2 is a diagram showing the experimental results of activation of carbon fiber.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)石灰石からなる骨材と、白色セメントと、低放射
化のファイバーを原料とすることを特徴とする放射線遮
蔽用コンクリート。
(1) A radiation shielding concrete characterized by using limestone aggregate, white cement, and low-activation fiber as raw materials.
(2)前記ファイバーが下記のように鉱物成分の含有を
制限されている特許請求の範囲第1項に記載の放射線遮
蔽用コンクリート。 Fe<200ppm、Co<0.1ppm、 Cs<0.1ppm、Eu<0.1ppm、 Sc<0.1ppm、Na<50ppm
(2) The radiation shielding concrete according to claim 1, wherein the fibers are limited in containing mineral components as described below. Fe<200ppm, Co<0.1ppm, Cs<0.1ppm, Eu<0.1ppm, Sc<0.1ppm, Na<50ppm
(3)前記ファイバーが、ガラスファイバー、炭素ファ
イバー、樹脂ファイバーのうちの少なくとも1種からな
る特許請求の範囲第2項に記載の放射線遮蔽用コンクリ
ート。
(3) The radiation shielding concrete according to claim 2, wherein the fibers are made of at least one of glass fibers, carbon fibers, and resin fibers.
JP17407385A 1985-08-09 1985-08-09 Concrete for shielding radiation Pending JPS6235295A (en)

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