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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Neutronenschild
und einen Behälter,
der das Neutronenschild verwendet. Genauer betrifft diese Erfindung
ein Neutronenschild, das in der Lage ist, die Arbeitseffizienz durch
Senkung der Viskosität
im ungehärteten
Zustand und Erhalten einer ausreichenden Topfzeit und auch durch
das Erhalten einer ausgezeichneten Hitzebeständigkeit und Fähigkeit, Neutronen
abzuschirmen, zu verbessern. Weiter betrifft diese Erfindung einen
Behälter,
der den abgereicherten Brennstoff in dem Neutronenschild aufnimmt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Vor
dem Hintergrund des letzten Fortschritts bei der Nuklearindustrie
werden verschiedene nukleare Einrichtungen einschließlich Reaktoren
und Brennstoff-Wiederaufbereitungsanlagen überall auf der
Welt gebaut, und bei diesen nuklearen Anlagen ist höchste Vorsicht
geboten, um die Strahlendosis, der der Mensch ausgesetzt wird, zu
minimieren und um Verlust und Schaden an Strukturteilen und Ausrüstungsmaterialien
aufgrund der Strahlung zu vermeiden. Die Neutronen, die aus dem
Brennstoff und abgereicherten Brennstoff in nuklearen Einrichtungen
auftreten, sind hochenergetisch und können durch Stoffe durchtreten.
wenn sie mit einer anderen Substanz kollidieren, erzeugen sie gamma-Strahlen. Die
abgestrahlten gamma-Strahlen können
schwere menschliche Unfälle
und Schäden
an nuklearen Einrichtungen und Materialien hervorrufen. Daraus folgend werden
fortlaufend Neutronenschilde, die in der Lage sind, Neutronen sicher
und gewiß abzuschirmen,
entwickelt.
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Im
allgemeinen wird Beton zur Abschirmung der Neutronen verwendet.
Wenn Beton jedoch für
einen solchen Zweck verwendet werden soll, muß die Wandbreite in einer beträchtlichen
Dicke hergestellt werden. Dies ist ein Nachteil bei nuklearen Einrichtungen
wie einem atombetriebenen Schiff, da die meisten von ihnen leichtgewichtig
und klein und kompakt sein müssen.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an leichtgewichtigen Neutronenschilden.
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Schnellere
Neutronen, unter anderen Neutronen, können effektiv abgebremst werden,
wenn sie mit Wasserstoffatomen annähernd gleicher Masse kollidieren.
Demgemäß kann eine
Substanz hoher Wasserstoffdichte, d.h. hohen Wasserstoffgehalts, die
schnelleren Neutronen effektiv abschirmen. Demnach kann Wasser,
Paraffin oder Polyethylen als das neutronenabschirmende Material
verwendet werden. Wasser ist vom Gewicht her leichter als Beton.
Da Wasser jedoch eine Flüssigkeit
ist, ist es schwierig zu handhaben. Darüber hinaus muß das Wasser
in einem Container gelagert werden und die neutronenabschirmende
Fähigkeit
des Containermaterials wird zu einem anderen Problem.
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Auf
der anderen Seite wird vorgeschlagen, Neutronenschilde zu bilden,
indem man leichtgewichtige Materialien, die einen hohen Wasserstoffgehalt
und einen exzellenten neutronenabbremsenden Effekt aufweisen, verwendet,
wie Paraffin, Polyethylen, andere thermoplastische Polyolefinharze,
ungesättigte
Polyesterharze und andere duroplastische Harze und Polymethacrylsäure, entweder
einzeln oder in Mischung, oder diese Materialien, gemischt mit einer
Borverbindung, von der bekannt ist, daß sie eine breite Absorptionsschnittfläche für langsame und
thermische Neutronen besitzt, wie Paraffin, das eine Borverbindung enthält, Polyethylen,
das eine Borverbindung enthält,
und Esterpolymethacrylat, das eine Borverbindung enthält.
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In
letzter Zeit wird ein neues Neutronenschild unter Verwendung von
Epoxyharz und Mischung mit einem immensen Volumen an Aluminiumhydroxid
als feuerfestem Material und einer Spur Borcarbid als neutronenabschirmendem
Material gebildet. Das Epoxyharz ist gewöhnlich ein zweiteiliges, reaktives, kalthärtendes
Epoxyharz, das aus einem Hauptbestandteil und einem Härtungsmittel
besteht, und der Hauptbestandteil ist Bisphenol A-Typ (Wasserstoffgehalt
= 7,1 Gew.%) mit einem Epoxyäquivalent
von 184 bis 194 und Molekulargewicht von ungefähr 380, und das Härtungsmittel
ist aliphatisches Polyamin, alicyclisches Polyamin, Polyamidamin
und Epoxy-Addukt, die entweder allein oder in Mischung verwendet
werden können.
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Wenn
man das Neutronenschild unter Verwendung eines solchen zweiteiligen,
reaktiven, kalthärtenden
Epoxyharzes, das aus einem Hauptbestandteil und einem Härtungsmittel
besteht, bildet, um ein gleichmäßiges Neutronenschild
durch homogenes Mischen des Epoxyharz-Hauptbestandteils, des Härtungsmittels,
des Aluminiumhydroxids und Borcarbids zu erhalten, ist eine lange
Knet- und Füllarbeit
von ungefähr
30 Minuten in kleinen Einheiten notwendig. In diesem Fall kann sich
das Härtungsmittel,
das es in dem gekneteten Neutronenschild enthalten ist, verfestigen,
außer
es wird sofort gegossen, und die Arbeitseffizienz ist schlecht,
da die Viskosität hoch
ist. Das heißt,
aufgrund der hohen Viskosität
ist die Fluidität
in dem Schlauch während
des Hineingießens
schlecht und die gegossene Menge pro Zeiteinheit ist klein, und
darüber
hinaus nimmt die Anzahl von Unterbrechungen während des Gießprozesses wegen
des Knetens in kleinen Einheiten zu, wenn ein großes Neutronenschild
hergestellt wird, und der gesamte Gießprozeß braucht viel Zeit und Arbeit.
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Übrigens
variiert die Topfzeit des Neutronenschildes, gemischt aus einem
solchen zweiteiligen, reaktiven, kalthärtenden Epoxyharz, mit dem
Vergehen an Knetzeit, aber sie beträgt im allgemeinen 2 Stunden,
wenn die initiale Temperatur bei dem Knetprozeß bei ungefähr 30°C liegt. Diese Dauer von 2 Stunden
beinhaltet die Knet- und Füllzeit,
z.B. 30 Minuten wie oben erwähnt,
und es wird verlangt, die Knet- und
Füllzeit
durch Erniedrigung der Viskosität zu
verkürzen.
Die Topfzeit bedeutet in diesem Fall die Dauer von dem Flüssigzustand
durch Kneten bis eine minimale Fluidität, die zum Gießen notwendig
ist, übrigbleibt.
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Auf
der anderen Seite besitzt das Aluminiumhydroxid, das in dem oben
erwähnten
Neutronenschild enthalten ist, einen hohen Wasserstoffgehalt und
es soll flammenabweisende Eigenschaft und neutronenabschirmende
Fähigkeit
liefern, aber wenn es einer hohen Umgebungstemperatur für eine lange Zeit
ausgesetzt wird, nimmt der Wasserstoffgehalt nach und nach ab.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Neutronenschild bereitzustellen,
das in der Lage ist, die Arbeitseffizienz durch Erniedrigung der
Viskosität während der
Bildung des Neutronenschildes unter Erhaltung eines ausreichenden
Wasserstoffgehalts, um die Hitzebeständigkeit und neutronenabschirmende
Fähigkeit
auch bei hoher Umgebungstemperatur für einen langen Zeitraum nach
Bildung des Neutronenschildes zu sichern, zu steigern. Es ist eine andere
Aufgabe dieser Erfindung, einen Behälter bereitzustellen, der dieses
Neutronenschild verwendet.
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Gemäß einem
Aspekt dieser Erfindung weist das Neutronenschild ein zweiteiliges,
reaktives, kalthärtendes
Epoxyharz auf, das aus einem Epoxyharz zuzüglich einem langkettigen aliphatischen
Glycidyletherepoxyharz als Hauptbestandteil und alicyclischem Polyamin,
Polyamid-aliphatischem Polyamin und/oder Epoxy-Addukt als Härtungsmittel
besteht, und weiterhin feuerfestes und/oder neutronenabsorbierendes
Material umfaßt.
Da das langkettige aliphatische Glycidyletherepoxyharz, das ein
reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
als Hauptbestandteil verwendet wird, kann die Viskosität auf ungefähr 20 bis 25
Poise erniedrigt werden, und dadurch wird die Arbeitseffizienz erhöht. Darüber hinaus
kann der Wasserstoffgehalt in dem Hauptbestandteil auf ungefähr 7,5 bis
8,5 Gew.% gesteigert werden. Durch Verwendung dieses Hauptbestandteils
kann ein flexibles Material als Härtungsmittel als Härtungsmittel
mit günstigen
Auswirkungen auf die Topfzeit ausgewählt werden, durch Verwendung
von alicyclischem Polyamin, Polyamidpolyamin, aliphatischem Polyamin
oder Epoxy-Addukt, entweder allein oder in Mischung aus zwei oder
mehreren als dem Härtungsmittel,
wird eine ausreichende Topfzeit gesichert, und die Menge an aktivem
Wasserstoff während
des Aushärtungsprozesses
wird gesteigert und durch Verwendung von alicyclischem Polyamin
im besonderen wird ein zweiteiliges, reaktives, kalthärtendes
Epoxyharz, das in der Hitzebeständigkeit
weiter verbessert ist, realisiert. Die Topfzeit kann zum Beispiel
konkret auf ungefähr
3 bis 3,5 Stunden ausgedehnt werden, wenn die Temperatur beim Kneten
der neutronenabschirmenden Materialien, die dieses zweiteilige,
reaktive, kalthärtende
Epoxyharz enthalten, bei ungefähr
30°C liegt,
und dadurch wird die mögliche
Gießzeit
gesteigert und das groß angelegte
Kneten neutronenabschirmender Materialien wird möglich und die Anzahl der Unterbrechungen
in dem Prozeß der
Bildung eines großen
Neutronenschildes nimmt ab, so daß bei der Zeit und Arbeit,
die erforderlich sind, um das Neutronenschild zu bilden, wesentlich
gespart werden kann.
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Gemäß einem
anderen Aspekt dieser Erfindung besitzt das Neutronenschild vorzugsweise
ein zweiteiliges, reaktives, kalthärtendes Epoxyharz, das aus
einem Epoxyharz zuzüglich einem
langkettigen aliphatischen Glycidyletherepoxyharz als Hauptbestandteil
und alicyclischem Polyamin, Polyamidaliphatischem Polyamin und Epoxy-Addukt
als Härtungsmittel,
einem feuerfesten Material, gebildet aus Aluminiumhydroxid oder
Magnesiumhydroxid, und einem neutronenabsorbierenden Material besteht. Die
Pyrolysetemperatur für
Aluminiumhydroxid zum Hervorrufen einer massiven Feuchtigkeitsfreisetzung bei
hoher Temperatur liegt im allgemeinen bei 245 bis 320°C, während die
Dehydratationspyrolysetemperatur von Magnesiumhydroxid bei 340 bis
390°C liegt. Da
Magnesiumhydroxid in Teilen oder im ganzen des feuerfesten Materials
für die
Zusammensetzung des Neutronenschildes verwendet wird, wird die Hitzebeständigkeit
des Neutronenschildes bei hoher Umgebungstemperatur verbessert.
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Der
Behälter
gemäß noch einem
anderen Aspekt dieser Erfindung verwendet das oben beschriebene
Neutronenschild. Der Behälter
umfaßt weiter
eine Vielzahl quadratischer Röhren
mit neutronenabsorbierender Fähigkeit,
die in einen Hohlraum eines Hüllenhauptkörpers zur
Abschirmung von gamma-Strahlen eingefügt sind, geformt entsprechend der äußeren Form
einer Trommel mit quadratischer Abschnittsform, gebildet durch die
quadratischen Röhren
und Enthalten und Aufbewahren abgereicherter Brennstoffe in jeder
Zelle der Trommel, die in den Hohlraum eingebracht ist. Da das langkettige
aliphatische Glycidyletherepoxyharz, das reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
als der Hauptbestandteil verwendet wird, kann die Viskosität auf ungefähr 20 bis 25
Poise erniedrigt werden, und demnach wird die Arbeitseffizienz verbessert.
Darüber
hinaus kann der Wasserstoffgehalt in dem Hauptbestandteil auf ungefähr 7,5 bis
8,5 Gew.% gesteigert werden. Durch Verwendung dieses Hauptbestandteils
kann ein Material als Härtungsmittel
mit günstigen
Auswirkungen auf die Topfzeit willkürlich ausgewählt werden
durch Verwendung von alicyclischem Polyamin, Polyamidpolyamin, aliphatischem
Polyamin oder Epoxy-Addukt, entweder allein oder in einer Mischung
aus zwei oder mehreren als dem Härtungsmittel,
wird eine ausreichende Topfzeit gesichert und die Menge an aktivem Wasserstoff
bei dem Härtungsprozeß wird gesteigert, und
durch Verwendung von alicyclischem Polyamin im besonderen wird ein
zweiteiliges, reaktives, kalthärtendes
Epoxyharz, das bei der Hitzebeständigkeit weiter
verbessert ist, realisiert. Konkret kann die Topfzeit zum Beispiel
auf 3 bis 3,5 Stunden ausgedehnt werden, wenn die Temperatur beim
Kneten der neutronenabschirmenden Materialien, die dieses zweiteilige,
reaktive, kalthärtende
Epoxyharz enthalten, ungefähr
30°C beträgt, und
dadurch wird die mögliche
Gießzeit
gesteigert und das groß angelegte Kneten
von neutronenabschirmenden Materialien wird möglich, und die Anzahl der Unterbrechungen bei
dem Prozeß der
Bildung eines großen
Neutronenschildes nimmt ab, so daß bei der Zeit und Arbeit, die
bei der Bildung des Neutronenschildes erforderlich sind, wesentlich
gespart werden kann.
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Andere
Anliegen und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine Struktur eines Behälters gemäß der Erfindung zeigt;
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2 ist eine Ausschnittsansicht
aus axialer Richtung, die die Struktur des Behälter, der in 1 gezeigt wird, zeigt; und
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3 ist eine Ausschnittsansicht
aus radialer Richtung, die die Struktur des Behälters, der in 1 gezeigt wird, zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsarten
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Jetzt
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden das Neutronenschild
der Erfindung und der Behälter,
der dieses verwendet, in konkreten Ausführungsarten beschrieben. Es
muß jedoch
beachtet werden, daß die
Erfindung nicht auf diese Ausführungsarten
allein begrenzt ist.
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Ein
Neutronenschild der Erfindung wird unten beschrieben. Das Neutronenschild
der ersten Ausführungsart
ist vorzugsweise eine Mischung aus einem zweiteiligen, reaktiven,
kalthärtenden
Epoxyharz, das aus einem Hauptbestandteil und einem Härtungsmittel,
Aluminiumhydroxid und Borcarbid besteht. Das zweiteilige, reaktive,
kalthärtende
Epoxyharz ist, wie der Name sagt, ein Epoxyharz, das bei einer gewöhnlichen
Temperatur, während
der Hauptbestandteil und das Härtungsmittel
gemischt werden, ausgehärtet
wird. Das Aluminiumhydroxid wird vorzugsweise in einer großen Menge
vermischt, und es besitzt einen großen Wasserstoffgehalt und es
hat Aufgaben als feuerfestes und neutronenabschirmendes Material.
Das Borcarbid wird vorzugsweise in einer geringen Menge eingeschlossen,
und es hat Aufgaben als neutronenabbremsendes Mittel und absorbierendes
Material.
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Als
der Hauptbestandteil des zweiteiligen, reaktiven, kalthärtenden
Epoxyharzes wird ein langkettiges aliphatisches Glycidyletherepoxyharz;
das reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
verwendet. Dieses langkettige aliphatische Glycidyletherepoxyharz, das
ein reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
besitzt vorzugsweise ein Epoxyäquivalent,
das ungefähr
das gleiche ist wie das Epoxyäquivalent
von Bisphenol A-Typ (= 184 bis 194), aber im Vergleich mit der Viskosität von Bisphenol
A-Typ (= 120 Poise) weist es vorzugsweise ungefähr 20 bis 25 Poise auf und
eine niedrige Viskosität
wird realisiert.
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Der
Wasserstoffgehalt dieses langkettigen aliphatischen Glycidyletherepoxyharzes,
das reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
liegt vorzugsweise bei 7,6 Gew.%, was im Vergleich mit dem Wasserstoffgehalt
von 7,1 Gew.% von Bisphenol A-Typ größer ist.
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Dadurch
wird durch Verwendung des langkettigen aliphatischen Glycidyletherepoxyharzes, das
reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
als dem Hauptbestandteil des zweiteiligen, reaktiven, kalthärtenden
Epoxyharzes die Arbeitseffizienz bei gewöhnlicher Temperatur aufgrund
seiner geringen Viskosität
verbessert. Das heißt,
daß durch
Verkürzung
der Zeit, die für
das Kneten erforderlich ist, die Topfzeit vorteilhaft verwendet
werden kann und Kneten großer
Mengen möglich
ist, die Unterbrechungszeit bei der Herstellung eines großen Neutronenschildes
kürzer
ist und die Zeit, die für
jeden Gießprozeß erforderlich
ist, aufgrund der Fluidität
verkürzt
wird, so daß die
allgemeine Arbeitseffizienz merklich verbessert wird.
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Darüber hinaus
werden, da das langkettige aliphatische Glycidyletherepoxyharz,
das reaktives Verdünnungsmittel
enthält,
vorzugsweise einen hohen Wasserstoffgehalt aufweist, die Hitzebeständigkeit
und die neutronenabschirmende Fähigkeit
weiter verbessert.
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Auf
der anderen Seite kann durch Verwendung des langkettigen aliphatischen
Glycidyletherepoxyharzes, das reaktives Verdünnungsmittel enthält, als
Hauptbestandteil des zweiteiligen, reaktiven kalthärtenden
Epoxyharzes, das korrespondierende Härtungsmittel des zweiteiligen,
reaktiven kalthärtenden
Epoxyharzes aus einer großen
Bandbreite ausgesucht werden und Materialien, die hervorragend in der
Hitzebeständigkeit
oder Härtungsreaktionsgeschwindigkeit
sind, können
flexibel ausgewählt
werden. Hier wird ein Härtungsmittel,
das alicyclisches Polyamin, Polyamidaliphatisches Polyamin und Epoxy-Addukt
mischt, vorzugsweise verwendet. Mehr vorzuziehen enthält die konkrete
Zusammensetzung 30 Gew.% alicyclisches Polyamin, 20 Gew.% Polyamid-aliphatisches
Polyamin und 50 Gew.% Epoxy-Addukt.
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Durch
Auswahl der Mischung des Härtungsmittels
auf diese Weise kann die Härtungsreaktionsgeschwindigkeit
des Aminhärtungsmittels
herabgesetzt werden und eine genügende
Topfzeit erhalten werden. Zum Beispiel kann durch Erhalten der Anfangstemperatur
beim Kneten konstant bei 30°C
die Topfzeit auf 3 bis 3,5 Stunden verbessert werden. Als ein Ergebnis
wird zusätzlich
zu der niedrigen Viskosität
des Hauptbestandteils die Arbeitseffizienz weiter verbessert. Daneben
kann, da das ausgewählte
alicyclische Polyamin eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist, die Feuerfestigkeitsleistung
des Aluminiumhydroxids verbessert werden. Darüber hinaus wird der Wasserstoffgehalt
des Härtungsmittels
dieser ausgesuchten Mischung bei 12+/–0,5 Gew.% erhalten, und dadurch
kann zusammen mit dem Hauptbestandteil der hohe Wasserstoffgehalt
ausreichend gesichert werden.
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Das
Borcarbid, das vorzugsweise geringfügig in dem Neutronenschild
enthalten ist, wird nicht besonders spezifiziert in Bezug auf seine
neutronenabsorbierende Fähigkeit,
und es können
andere Materialien, die eine breite Absorptionsschnittfläche für langsame
und thermische Neutronen besitzen, verwendet werden, wie Bornitrid,
Borsäureanhydrid,
Boreisen, Orthoborsäure,
Methaborsäure
und andere anorganische Borverbindungen, aber Borcarbid wird besonders
bevorzugt.
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsart
erklärt.
Das Neutronenschild der ersten Ausführungsart wird vorzugsweise
aus einem zweiteiligen, reaktiven, kalthärtenden Epoxyharz, das aus
einem Hauptbestandteil und einem Härtungsmittel besteht, Aluminiumhydroxid
und Borcarbid zusammengesetzt, aber das in einer großen Menge
enthaltene Aluminiumhydroxid ist bekannt dafür, im Wasserstoffgehalt bei
hoher Umgebungstemperatur zu sinken. Die Abnahme des Wasserstoffgehalts
hat nachteilige Auswirkungen auf die Hitzebeständigkeit und neutronenabschirmende
Fähigkeit
des Neutronenschildes. Dieser Abfall im Wasserstoffgehalt des Aluminiumhydroxids
wird durch Pyrolyse eines Teils der Feuchtigkeit in dem Aluminiumhydroxid
bei hoher Umgebungstemperatur hervorgerufen.
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Hier
wurde Aluminiumhydroxid hoher Reinheit vorzugsweise in das Neutronenschild
gemischt und durch Erniedrigung des Sodagehalts (Na2O),
das in dem Raffinierungsverfahren von Aluminiumhydroxid enthalten
ist, wurde es experimentell bestätigt, daß eine Tendenz
vorlag, eine Feuchtigkeitsabgabe von Teilen des Aluminiumhydroxids
durch Pyrolyse bis zu einem hohen Temperaturbereich zu unterdrücken.
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Im
allgemeinen liegt die Dehydratationspyrolysetemperatur für das Hervorrufen
eines Feuchtigkeitsfreisetzung von Aluminiumhydroxid bei 245 bis 320°C und durch
Erniedrigung des Sodagehalts bei dem Raffinierungsverfahren von
Aluminiumhydroxid wird geschätzt,
daß der
Wasserstoffgehalt bis zu diesem Temperaturbereich erhalten wird.
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Eine
Verbesserung der Reinheit von Aluminiumhydroxid wird durch Deposition
von Aluminiumhydroxid in einer ausreichenden Zeit bei der Raffinierung
aus Bauxit ermöglicht.
Im allgemeinen beträgt der
Sodagehalt, der in einem kommerziellen Produkt von Aluminiumhydroxid
enthalten ist, 0,2 bis 0,3 Gew.%, und in diesem Fall ist die Dehydratationspyrolysetemperatur
von Aluminiumhydroxid 120°C
oder mehr, aber durch Kontrolle des Sodagehalts bei 0,1 Gew.% kann
die Dehydratationspyrolysetemperatur von Aluminiumhydroxid bis ungefähr 150°C oder mehr
aufrechterhalten werden. Insbesondere konnte durch Kontrolle des
Sodagehalts, der in dem Aluminiumhydroxid enthalten ist, bei 0,07
Gew.% oder weniger der Gewichtsverlust durch Hitze in Folge der
Dehydratation auf 150 bis 160°C
gedrückt
werden. Raffinierung von Aluminiumhydroxid mit dem Sodagehalt von
0,07 Gew.% oder weniger kann macht leicht dadurch erreichen, daß man sich
genug Zeit für
die Deposition wie oben erwähnt
läßt oder
durch Waschen des kommerziellen Aluminiumhydroxids in Wasser.
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Durch
Mischung des Aluminiumhydroxids hoher Reinheit in das Neutronenschild
kann der Wasserstoffgehalt auch bei hoher Umgebungstemperatur erhalten
werden. Insbesondere kann der Wasserstoffgehalt durch Kontrolle
bei niedrigem Sodagehalt von 0,07 Gew.% oder weniger bis ungefähr 150 bis 160°C aufrechterhalten
werden. Dieser bei 150 bis 160°C
aufrechterhaltene Wasserstoffgehalt reicht für das Neutronenschild, das
in dem Behälter
wie später erwähnt verwendet
wird, aus.
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Bei
der zweiten Ausführungsart
wird erklärt, daß das Neutronenschild
vorzugsweise gemischt mit Aluminiumhydroxid hoher Reinheit in dem
Neutronenschild, das in der ersten Ausführungsart beschrieben wird,
verwendet wird, aber es wird gewöhnlich
in dem Neutronenschild, das mit Aluminiumhydroxid gemischt ist,
angewandt.
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Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsart erklärt. Da das
Neutronenschild bei der ersten Ausführungsart aus einem zweiteiligen,
reaktiven, kalthärtenden
Epoxyharz, das aus einem Hauptbestandteil und einem Härtungsmittel
besteht, Aluminiumhydroxid und Borcarbid zusammengesetzt ist, liegt
die Dehydratationspyrolysetemperatur von Aluminiumhydroxid im allgemeinen
bei 245 bis 320°C
und manchmal ist es erwünscht,
den Wasserstoffgehalt in einem Bereich unter diesem Temperaturbereich
zu halten.
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Hier
kann, da die Dehydratationspyrolsetemperatur von Magnesiumhydroxid
bei 340 bis 390°C liegt,
durch Verwendung von Magnesiumhydroxid als dem feuerfesten Mittel
für die Zusammensetzung
des Neutronenschildes die Hitzebeständigkeit des Neutronenschildes
bei hoher Umgebungstemperatur weiter verbessert werden.
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In
der dritten Ausführungsart
wird Magnesiumhydroxid vorzugsweise anstelle von Aluminiumhydroxid
verwendet, um in das Neutronenschild, das in der ersten Ausführungsart
beschrieben wird, gemischt zu werden, aber diese Mischung von Magnesiumhydroxid
wird gewöhnlich
bei dem Neutronenschild angewendet.
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Ebenfalls
in der dritten Ausführungsart
wird vorzugsweise Magnesiumhydroxid anstelle von Aluminiumhydroxid
verwendet, aber mehr vorzuziehen kann ein Teil von Aluminiumhydroxid
durch Magnesiumhydroxid ersetzt werden.
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Als
nächstes
wird eine vierte Ausführungsart erklärt. Bei
der vierten Ausführungsart
wird das Neutronenschild, das in den ersten bis dritten Ausführungsarten
erklärt
wird, als das Neutronenschild des Behälters angewendet. Der Behälter ist
ein Container zum Fassen und Lagern der abgereicherten Brennstoffe.
In dem letzten Abschnitt des nuklearen Brennstoffzyklus werden die
verbrauchten Brennstoffe, die nicht länger verwendbar sind, abgereicherte
Brennstoffe genannt. Die abgereicherten Brennstoffe enthalten FP
und hoch radioaktive Substanzen und müssen thermisch gekühlt werden
und werden daher für
einen definierten Zeitraum (3 bis 6 Monate) in Kühlgruben in Kernkraftwerken
abgekühlt.
Dann werden sie in abgeschirmte Container, die Behälter genannt
werden, transferiert und per Lastwagen oder Schiff transportiert
und in Wiederaufbereitungsanlagen gelagert.
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1 ist eine perspektivische
Ansicht eines Behälters.
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2 ist eine Ausschnittsansicht
aus axialer Richtung des Behälters,
der in 1 gezeigt wird. 3 ist eine Ausschnittsansicht
aus radialer Richtung des Behälters,
der in 1 gezeigt wird.
Ein Behälter 100 wird
durch maschinelle Bearbeitung des inneren Umfangs eines Hohlraums 102 eines
Hüllenhauptkörpers 101 entsprechend
der äußeren Umfangsform
einer Trommel 130 geformt. Die innere Oberfläche des
Hohlraums 102 wird ausschließlich durch eine Fräsmaschine
oder dergleichen maschinell bearbeitet. Die Hüllenhauptkörper 101 und die Bodenplatte 104 bestehen
aus Kohlenstoffstahl geschmiedeten Teilen, die eine gamma-Strahlen
abschirmende Funktion haben. Anstelle von Kohlenstoffstahl kann
auch rostfreier Stahl verwendet werden. Der Hüllenhauptkörper 101 und die Bodenplatte 104 werden
durch Schweißen
verbunden. Um eine geschlossene Leistung als druckdichter Container
zu erhalten, wird eine Metalldichtung zwischen einem ersten Deckel 110 und
dem Hüllenhauptkörper 101 plaziert.
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Der
Raum zwischen dem Hüllenhauptkörper 101 und
der äußeren Röhre 105 wird
mit einem neutronenabschirmenden Harz 106 gefüllt oder
dem Neutronenschild, das oben erwähnt wird, welches ein Hochpolymermaterial
mit einem hohen Wasserstoffgehalt ist. Eine Vielzahl innerer Kupferrippen 107 für die Hitzeleitung
werden zwischen den Hüllenhauptkörper 101 und
die äußere Röhre 105 geschweißt und das
Harz 106 wird in den Raum, der durch die inneren Rippen 107 gebildet
wird, in einem flüssigen Zustand
durch eine Röhre,
die hier nicht gezeigt wird, eingespritzt und wird gekühlt und
verfestigt. Die inneren Rippen 107 sollten vorzugsweise
in großer
Dichte in dem Bereich großer
Hitzebildung bereitgestellt werden, um gleichmäßig zu kühlen. Ein Spielraum für thermische
Ausdehnung 108 von ungefähr einigen Millimetern wird
zwischen dem Harz 106 und der äußeren Röhre 105 bereitgesellt.
Der Spielraum für thermische
Ausdehnung 108 wird durch Einrichtung einer äußeren Röhre des
Löschtyps 105,
die einen Erhitzer, der in heißgeschmolzenem
Haftstoff oder dergleichen auf der inneren Seite versenkt ist, besitzt,
Einspritzung und Verfestigung des Harzes 106 und Erhitzung
des Erhitzers zum Schmelzen und Ausstoßen, gebildet.
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Ein
Deckel 109 wird aus einem ersten Deckel 110 und
einem zweiten Deckel 111 zusammengesetzt. Der erste Deckel 110 ist
eine Scheibe aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoffstahl zur Abschirmung von
gamma-Strahlen. Der zweite Deckel 111 ist ebenfalls eine
Scheibe aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoffstahl, aber seine obere
Oberfläche
ist mit einem neutronenabschirmenden Harz 112 beschichtet,
d.h. dem Neutronenschild wie oben erwähnt. Der erste Deckel 110 und
der zweite Deckel 111 werden durch rostfreien Stahl- oder
Kohlenstoffstahlschrauben 113 auf dem Hüllenhauptkörper 101 angebracht. Weiter
werden zwischen dem ersten Deckel 110, dem zweiten Deckel 111 und
dem Hüllenhauptkörper 101 Metalldichtungen
bereitgestellt und das Innere wird luftdicht gehalten. Der Deckel 109 wird
mit einem Hilfsschild 115 umgeben, das mit Harz 114 abgedichtet
wird.
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Auf
beiden Seiten des Behälterhauptkörpers 116 werden
Zapfen 117 zur Aufhängung
des Behälters 100 bereitgestellt.
In
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1 wird das Hilfsschild 115 bereitgestellt, aber
wenn der Behälter 100 befördert wird,
wird des Hilfsschild 115 entfernt und ein Puffer 118 wird
statt dessen angebracht (siehe 2).
Der Puffer 118 besitzt eine Struktur eines Einbaus eines
Puffermaterials 119, wie Redwood, in eine äußere Röhre 120,
die aus rostfreiem Stahlmaterial gebildet wird. Eine Trommel 130 wird
aus 69 quadratischen Röhren 132 zur
Bildung einer Zelle 131 zur Verwahrung der abgereicherten
Brennstoffe zusammengesetzt. Die quadratischen Röhren 132 werden aus
Aluminiummischmaterial oder Aluminiumlegierung, gebildet durch Zugabe
von Pulver von B oder B-Verbindung, das neutronenabsorbierende Leistung
besitzt, zu Al oder Al-Legierungspulver,
zusammengesetzt. Als das neutronenabsorbierende Material kann auch
Cadmium anstelle von Bor verwendet werden.
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Der
Behälter 100,
der hier erwähnt
wird, ist eine riesige Struktur der 100 Tonnen Klasse und durch
Verwendung des Neutronenschildes, das in der ersten bis dritten Ausführungsart
als das Harz 106, 112, 114 erklärt wird,
wird das Gewicht wesentlich reduziert und eine ausreichende neutronenabschirmende
Leistung und Hitzebeständigkeit
wird erreicht, und sogar an Orten, die eine komplizierte Struktur
aufweisen, wie die inneren Rippen 107, kann durch die Verbesserung
der Fluidität
und der Topfzeit, bei der Zeit und Arbeit, die beim Gießen des
Harzes 106, 112, 114 erforderlich sind,
wesentlich gespart werden.
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Wie
hier gemäß dem Neutronenschild
und dem Behälter
der Erfindung beschrieben kann, da das langkettige aliphatische
Glycidyletherepoxyharz, das ein reaktives Verdünnungsmittel enthält, als Hauptbestandteil
verwendet wird, die Viskosität
auf ungefähr
20 bis 25 Poise erniedrigt und dadurch die Arbeitseffizienz erhöht werden.
Darüber
hinaus kann der Wasserstoffgehalt in dem Hauptbestandteil auch auf
ungefähr
7,5 bis 8,5 Gew.% erhöht
werden. Durch Verwendung dieses Hauptbestandteils kann ein flexibles
Material als Härtungsmittel
als Härtungsmittel
mit günstigen
Auswirkungen auf die Topfzeit ausgewählt werden durch Verwendung
von alicyclischen Polyaminen, Polyamidpolyamin, aliphatischem Polyamin
oder Epoxy-Addukt, entweder allein oder in einer Mischung von zwei
oder mehreren, als dem Härtungsmittel
kann eine ausreichende Topfzeit gesichert und die Menge an aktivem
Wasserstoff bei dem Härtungsprozeß erhöht werden,
und durch Verwendung von alicyclischen Polyamin im besonderen wird
ein zweiteiliges, reaktives, kalthärtendes Epoxyharz, das in der
Hitzebeständigkeit
weiter verbessert ist, realisiert. Die Topfzeit kann zum Beispiel
konkret auf ungefähr
3 bis 3,5 Stunden ausgedehnt werden, wenn die Temperatur während des
Knetens der neutronenabschirmenden Materialien, die dieses zweiteilige,
reaktive, kalthärtende
Epoxyharz enthalten, bei ungefähr
30°C liegt,
und dadurch wird die mögliche
Gießzeit
erhöht
und das groß angelegte
Kneten neutronenabschirmender Materialien wird ermöglicht und
die Anzahl der Unterbrechungen während
des Prozesses der Bildung eines großen Neutronenschildes wird
erniedrigt, so daß bei der
Zeit und Arbeit, die bei der Bildung des Neutronenschildes erforderlich sind,
wesentlich gespart werden kann.
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Obwohl
die Erfindung im Hinblick auf eine konkrete Ausführungsart für eine komplette und klare Offenbarung
beschrieben wurde, sollen die angehängten Ansprüche jedoch nicht solcher Art
begrenzt werden, sondern sollen so aufgefaßt werden, daß sie alle
Modifikationen und alternativen Gestaltungen, die einem Fachmann
auffallen könnten
und die in angemessener Weise in den Umfang der Ansprüche fallen,
umfassen.