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公開番号2024026395
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-28
出願番号2023212965,2022539477
出願日2023-12-18,2021-07-27
発明の名称放射線遮蔽体、放射線遮蔽体の製造方法、及び放射線遮蔽構造体
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類G21F 1/02 20060101AFI20240220BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】放射線遮蔽体、放射線遮蔽体の製造方法、及び放射線遮蔽構造体を提供する。
【解決手段】中性子線、X線、及びγ線を遮蔽する放射線遮蔽体は、10体積%以上90体積%以下のガドリニウムを具備し、ガドリニウムと賦活剤とを含有するガドリニウム化合物を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
中性子線、Ｘ線、及びγ線を遮蔽する放射線遮蔽体であって、
１０体積％以上９０体積％以下のガドリニウムを具備し、
前記ガドリニウムと賦活剤とを含有するガドリニウム化合物を有する、
放射線遮蔽体。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記ガドリニウム化合物の粉体又は前記ガドリニウム化合物の焼結体を具備し、
前記粉体又は焼結体は、６．５ｇ／ｃｍ
３
以上の密度を有する、請求項１に記載の放射線遮蔽体。
【請求項３】
前記ガドリニウム化合物の焼結体を具備し、
前記焼結体は、前記ガドリニウム化合物のＨＩＰ焼結体である、請求項１又は請求項２に記載の放射線遮蔽体。
【請求項４】
前記ガドリニウム化合物は、酸化ガドリニウム、ガドリニウムガリウムガーネット、酸硫化ガドリニウム、及びケイ酸ガドリニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つのガドリニウム化合物を含む、請求項２又は請求項３に記載の放射線遮蔽体。
【請求項５】
平均粒径、平均長さ、又は平均厚さが５ｍｍ未満であり、第１の賦活剤を含有する第１のガドリニウム化合物を含む、第１の骨材と、
平均粒径、平均長さ、又は平均厚さが５ｍｍ以上であり、第２の賦活剤を含有する第２のガドリニウム化合物を含む、第２の骨材と、を具備する、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の放射線遮蔽体。
【請求項６】
前記第１及び第２のガドリニウム化合物のそれぞれは、酸化ガドリニウム、ガドリニウムガリウムガーネット、酸硫化ガドリニウム、ケイ酸ガドリニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、
前記第１及び第２のガドリニウム化合物は、互いに同じ又は異なる、請求項５に記載の放射線遮蔽体。
【請求項７】
タングステン、ビスマス、鉛、モリブデン、及びヘビアロイからなる群より選ばれる少なくとも一つを更に具備する、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の放射線遮蔽体。
【請求項８】
前記放射線遮蔽体は、コンクリートである、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の放射線遮蔽体。
【請求項９】
中性子線、Ｘ線、及びγ線を遮蔽する放射線遮蔽体の製造方法であって、
セメントと、
平均粒径、平均長さ、又は平均厚さが５ｍｍ未満であり、第１の賦活剤を含有する第１のガドリニウム化合物を含む、第１の骨材と、
平均粒径、平均長さ、又は平均厚さが５ｍｍ以上であり、第２の賦活剤を含有する第２のガドリニウム化合物を含む、第２の骨材と、
水と、
を混合する工程を具備し、
前記セメントに対する前記第１の骨材の体積比率は、２以上３以下であり、
前記セメントに対する前記第２の骨材の体積比率は、４以上６以下であり、
前記セメントに対する前記水の体積比率は、０．５以上０．６以下である、
製造方法。
【請求項１０】
前記第１のガドリニウム化合物および前記第２のガドリニウム化合物は、ＨＩＰ処理を用いて形成される、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線遮蔽体、放射線遮蔽体の製造方法、及び放射線遮蔽構造体に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
放射線遮蔽体に使われる材料は、放射線が遮蔽材料に当たったときには当該放射線を散乱又は吸収して放射線量の透過を減衰させる物質からなる。放射線は、α線、β線、γ線、Ｘ線、中性子線等の総称を指す。その中でも中性子線は物質と反応してα線、β線、γ線、Ｘ線を直接又は二次的に放出する。従って、中性子線を遮蔽するためには、中性子のみの遮蔽だけではなくα線、β線、γ線、Ｘ線の遮蔽も考える必要がある。これら放射線と物質との相互作用は、放射線の種類やエネルギーの大きさによっても異なる。中でもγ線、Ｘ線、中性子線は物質を透過する性質が高いため、これらを遮蔽する物質が研究開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平６－１２８４４７号公報
【非特許文献】
【０００４】
岡田清，“遮蔽用構築材料としてのセメント・コンクリート”，材料試験，日本材料試験協会，１９５６年１２月，第５巻，第３９号，ｐ．７４３－７４８
【発明の概要】
【０００５】
発明が解決しようとする課題の一つは、中性子、Ｘ線、及びγ線を効率的に遮蔽することである。
【０００６】
実施形態の放射線遮蔽体は、１０体積％以上９０体積％以下のガドリニウムを具備し、ガドリニウムと賦活剤とを含有するガドリニウム化合物を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
放射線遮蔽コンクリート１の構成を概略的に示す断面図である。
大サイズ粗骨材５を示す図である。
中サイズ粗骨材６と大サイズ細骨材７を示す図である。
小サイズ細骨材８を示す図である。
ホウ素の同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図を示す図である。
ホウ素の同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図を示す図である。
ホウ素の同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図を示す図である。
ホウ素の同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図を示す図である。
ガドリニウムの同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図である。
ガドリニウムの同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図である。
ガドリニウムの同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図である。
ガドリニウムの同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図である。
ガドリニウムの同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図である。
ガドリニウムの同位体における中性子エネルギーと反応断面積との関係を示す図である。
ホウ素化合物とガドリニウム化合物の熱中性子透過率の比較を示す図である。
ガドリニウムの中性子捕獲γ線を説明するための模式図である。
ガドリニウムの中性子捕獲γ線を説明するための模式図である。
遮蔽材料５ｃｍ厚さのγ線エネルギーと透過割合を示す図である。
コンクリートブロック１０の構造例を示す上面模式図を示す図である。
コンクリートブロック１０の他の構造例を示す正面模式図である。
コンクリートブロック１０の別の構造例を示す側面模式図である。
コンクリートブロック構造体の構造例を示す模式図である。
コンクリートブロック構造体の構造例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定しない。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明において参照する図面において、各構成部材の大きさや厚みは説明の便宜上の値であり、必ずしも実際の寸法や比率を示さない。
【０００９】
実施形態の一つは、放射線を遮蔽する放射線遮蔽体とその製造方法に関し、更に詳細には、原子炉又は加速器、ラジオアイソトープ線源、放射性廃棄物から発生する放射線で特に中性子や中性子と反応して発生する二次的なγ線、Ｘ線の放射線遮蔽コンクリートや放射線遮蔽コンクリートの製造方法に関する。
【００１０】
Ｘ線、γ線はその発生の仕方で呼び名が異なるが（以降Ｘ線とγ線をまとめてγ線と表記する）、物質との反応は原子番号Ｚの大きさに依存し、同じエネルギーのγ線であれば原子番号Ｚや密度が大きいほど反応断面積が大きくなり遮蔽能力は高くなる。従って軽元素のカーボンやアルミニウムよりもタングステン、ビスマス、鉛やモリブデンがγ線の遮蔽材として使用されている。Ｘ線やγ線の場合、密度が同程度であれば、原子番号Ｚが近い元素では透過率（遮蔽効果）がほぼ同じとなる。またＸ線は、原子のＫ殻やＬ殻などの電子殻の軌道に応じて吸収端が異なるエネルギーで透過量が異なるが、同位体での区別はない。更にＸ線やγ線のエネルギーが高いほど透過率が高くなる（遮蔽効率が悪くなる）。
（【００１１】以降は省略されています）

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