中子屏蔽材料及其制造方法

本发明涉及中子屏蔽材料及其制造方法，更详细而言，涉及具有良好的透光性且对热中子束的屏蔽性能优异的中子屏蔽材料及其制造方法。

背景技术：

1、中子束的剂量换算系数的能量依赖性非常大，因此能量高的快中子束会对人体的外部辐射造成非常大的影响。因此，在核反应堆、快中子增殖反应堆等核设施·核聚变设施以及患部医疗用中子束治疗设施等中，适当地屏蔽中子束并保护工作人员等成为重要的课题。

2、尤其，对于远程操作等所需的监视部(观察窗)、工作人员的安全管理方面用具以及照相机(例如，用于观察紧急事态发生时等的工作人员、紧急救援设施和车辆等、以及患病部位医疗用中子束治疗设施中的治疗中的患者的情况的照相机)等，期望开发出对中子束的屏蔽性能优异且具有可视性(日文原文：視認性)优异的透光性的成型防护品。

3、通常，为了屏蔽快中子束，有效且已知有与氢原子之类的质量轻的原子进行弹性散射，由此使快中子束减速。因此，廉价且容易处理的高含氢材料被用作中子屏蔽材料。作为高含氢材料，可以使用氢数较多的烃系化合物，更具体而言，例如可以使用丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂和石蜡类等。

4、进而，为了屏蔽被中子屏蔽材料减速的热中子束，用中子捕获截面积大的元素吸收热中子束是有效的。作为中子捕获截面积大的元素，可举出3he、6li和10b等。

5、在此，专利文献1中公开了以环氧树脂和胺系固化剂为必要成分的透明的中子屏蔽材料用树脂组合物。而且，专利文献1中，使用具有脂环骨架的环氧树脂作为环氧树脂，使用脂环式二胺固化剂作为胺系固化剂，由此使氢原子个数密度为6.78×1022原子/cm3以上，提高对快中子束的屏蔽性能。但是，专利文献1中公开的中子屏蔽材料用树脂组合物虽然对快中子束的减速显示出一定的效果，但由于不包含高效地吸收减速后的热中子束的元素，因此热中子束的屏蔽性能不能说是充分的。

6、另外，专利文献2中公开了一种中子屏蔽材料，其通过胺系固化剂将包含环氧树脂、聚乙烯和无机硼化合物的混合物固化而成。但是，该中子屏蔽材料的透光性不充分，因此可视性差。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：wo2017/213265号公报

10、专利文献2：日本特公平4-67160号公报

技术实现思路

1、发明要解决的技术问题

2、本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种具有良好的透光性且对热中子束的屏蔽性能优异的中子屏蔽材料及其制造方法。

3、用于解决技术问题的技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明涉及的中子屏蔽材料的特征在于，包含具有透光性的成型物，上述成型物含有透光性材料和富集了质量数为10的硼同位素的硼化合物。

5、上述构成中的硼化合物是富集了天然丰度为19.9％的质量数为10的硼(10b)同位素的化合物。因此，与使用包含以80.1％的天然丰度存在的11b的硼化合物的情况相比，能够在抑制硼(即硼化合物)的含量的同时发挥对热中子束的优异的屏蔽性能。而且，通过抑制硼化合物的含量，也能够抑制由于含有该硼化合物而产生的透光性的降低。其结果是，根据上述构成，能够提供一种具有良好的透光性且对热中子束具有优异的屏蔽性能的中子屏蔽材料。

6、在上述构成中，优选上述硼化合物中的质量数为10的硼同位素的丰度为50％以上。由此，能够降低11b同位素的硼化合物的含有比例，因此能够进一步抑制硼化合物的含量，进一步实现透光性的提高。另外，也能够进一步提高对热中子束的屏蔽性能。

7、在上述构成中，优选上述硼化合物的含量相对于上述中子屏蔽材料的总质量以硼原子换算计为0.001质量％以上且30质量％以下。通过使硼化合物的含量为0.001质量％以上，能够维持对热中子束的良好的屏蔽性能。另一方面，通过使硼化合物的含量为30质量％以下，能够维持良好的透光性。

8、在上述构成中，上述硼化合物优选为选自氧化硼、硼酸、硼烷、环硼氧烷(boroxine)、硼三卤化物、无机硼酸盐、硼氟化物、硼化物、硼氢化物、杂化合物(heterocompound)、单取代硼酸(boronic acid)、有机硼酸盐、硼酸酯、二取代硼酸酯(borinicacid ester)、单取代硼酸酯、有机硼烷、碳硼烷、碳硼烷酸和含硼络合物化合物中的至少一种。

9、在上述构成中，优选上述透光性材料为玻璃状物质、热塑性树脂、热固性树脂或弹性体树脂中的任一种。这些透光性材料具有氢原子，因此能够通过弹性散射使快中子束减速。其结果，根据上述构成，对快中子束也能够发挥良好的屏蔽性能。

10、进而，在上述构成中，上述透光性材料优选为选自聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、环状聚烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚乙烯醇树脂、聚烯烃树脂和含硅高分子化合物中的至少一种。

11、为了解决上述技术问题，本发明涉及的中子屏蔽材料的制造方法是包含具有透光性的成型物的中子屏蔽材料的制造方法，其特征在于，包括：混合工序，使透光性材料与富集了质量数为10的硼同位素的硼化合物混合；以及固化工序，使所述透光性材料与所述硼化合物的混合物固化。

12、根据上述构成，作为中子屏蔽材料的材料，使用富集了天然丰度为19.9％的10b同位素的硼化合物，因此与使用以80.1％的天然丰度存在11b的硼化合物的情况相比，能够抑制硼(即，硼化合物)的含量而制造中子屏蔽材料。由此，能够制造抑制因含有硼化合物而产生的透光性的降低、并且对热中子束具有优异的屏蔽性能的中子屏蔽材料。

13、在上述构成中，优选上述硼化合物中的质量数为10的硼同位素的丰度为50％以上。由此，能够降低11b同位素的硼化合物的含有比例，因此能够制造进一步抑制了硼化合物的含量的中子屏蔽材料。其结果，能够制造透光性和对热中子束的屏蔽性能更优异的中子屏蔽材料。

14、在上述构成中，优选上述硼化合物的含量相对于上述中子屏蔽材料的总质量以硼原子换算计为0.001质量％以上且30质量％以下。通过使硼化合物的含量为0.001质量％以上，能够制造良好地维持对热中子束的屏蔽性能的中子屏蔽材料。另一方面，通过使硼化合物的含量为30质量％以下，能够制造良好地维持透光性的中子屏蔽材料。

15、在上述构成中，上述硼化合物优选为选自硼烷、环硼氧烷、硼三卤化物、无机硼酸盐、硼氟化物、硼化物、硼氢化物、杂化合物、单取代硼酸、有机硼酸盐、硼酸酯、二取代硼酸酯、单取代硼酸酯、有机硼烷、碳硼烷、碳硼烷酸和含硼络合物化合物中的至少一种。

16、在上述构成中，优选上述透光性材料为玻璃状物质、热塑性树脂、热固性树脂或弹性体树脂中的任一种。这些透光性材料具有氢原子，因此能够通过弹性散射使快中子束减速。其结果，根据上述构成，能够制造对快中子束也发挥良好的屏蔽性能的中子屏蔽材料。

17、进而，在上述构成中，上述透光性材料优选为选自聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、环状聚烯烃树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、聚乙烯醇树脂、聚烯烃树脂和含硅高分子化合物中的至少一种。

18、在上述构成中，优选上述混合工序是将粉体状的上述硼化合物、固体状的上述硼化合物溶解于溶剂而成的溶液、固体状的上述硼化合物分散于分散介质中而成的分散液、以及液体状的硼化合物中的至少任一种与上述透光性材料混合的工序。

19、另外，在上述构成中，优选上述透光性材料为含有主剂和固化剂的二液型热固性树脂，上述混合工序是将上述固化剂和上述硼化合物混合后，进一步添加上述主剂并进行混合的工序。

20、发明效果

21、根据本发明，能够提供具有良好的透光性且对热中子束的屏蔽性能优异的中子屏蔽材料及其制造方法。