CN113348519B - 放射性化抑制构造和壁体管理方法 - Google Patents

Abstract

[课题]本发明的课题是解决以往技术存在的问题，即提供与以往技术相比能够具有进一步更高效果地抑制中子产生室内的壁体的放射性化的放射性化抑制构造。[解决方案]本发明的放射性化抑制构造是抑制封锁中子产生室内的壁体的放射性化的构造，是具备第一遮蔽体的构造。另外本发明的放射性化抑制构造还能够设为具备层叠有中间板和里面板的第一遮蔽体的构造。里面板是含有碳化硼等硼化合物的薄膜状(或板状)的构件。在这种情况下，以里面板成为壁体侧的方式将第一遮蔽体设置在壁体的前面。

Description

放射性化抑制构造和壁体管理方法

技术领域

本发明是涉及抑制在例如所说的中子捕获疗法（BNCT：硼中子捕获疗法）等产生中子的放射线医疗设施、研究设施的室内其壁体的放射性化的技术的发明，更具体地，本发明是涉及具备包括木材和含有硼的板的遮蔽体的放射性化抑制构造以及管理设置有该构造的壁体的放射性化的方法的发明。

背景技术

中子捕获疗法是使硼化合物进入癌细胞并通过其硼与中子的核反应来破坏癌细胞的治疗方法。硼（特别是10B）具有与以热中子为首的低能量中子进行较大反应的性质，癌细胞内的硼与中子进行核分裂反应的结果是产生粒子射线（阿尔法射线），通过该粒子射线来破坏癌细胞。

由于核分裂反应产生的粒子射线的飞程为癌细胞的直径左右（约10~14μm），不对癌细胞以外的正常细胞造成影响。以往的利用X射线、伽马射线的治疗对正常细胞造成与癌细胞大致相同的物理损伤，因此中子捕获疗法也被称为“癌细胞选择性治疗”，特别是对于恶性脑肿瘤、恶性黑色肿瘤等的治疗而言在目前状况下被当作最接近理想的治疗方法。

再者，在中子捕获疗法中，虽然使用照射器、加速器等进行针对患者的中子射线的照射，但是当然该照射是在利用使得中子射线不泄漏到外部的壁体等封锁的室内进行的。当然，所照射的中子射线不是完全被患者吸收，也部分地被壁体等吸收。由于中子不具有电荷，因此比较容易地易于到达物质中的原子核，而且在中子捕获疗法中优选地使用的低能量中子吸收现象显著。然后构成壁体的物质的一部分吸收中子的结果是存在从稳定同位体产生成为放射性化同位体的所谓的放射性化现象的情况。

已知的是由于短半衰期核素而放射性化的混凝土放出大量的放射线。因此处在室内的人员成为遭受无用的放射性危害。另外，当被经过长年地照射中子时，在混凝土制的壁体中放射性化进展，产生大量的长半衰期核素，其结果是放射性化的混凝土壁体需要作为放射性废弃物进行处置，与通常的废弃物相比强制巨大的废弃成本。

像这样，在产生成为放射性化的原因的中子的设施等中，壁体的放射性化成为一个较大的问题。于是在专利文献1中公开了通过由含有硼的树脂构成的遮蔽体和由衰减空间构成的中子遮蔽构造来抑制混凝土制成的壁体的放射性化的发明。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特许6349574号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中提出的发明是如下的构造：利用设置在室内侧的遮蔽体（含有硼）吸收中子，进一步地利用衰减空间（形成在遮蔽体和壁体之间的空间）衰减通过遮蔽体的中子，由此抑制混凝土壁体的放射性化。

虽然专利文献1的发明也能够期待极高的放射性化抑制效果，但是本申请的发明人们在进一步寻求高的放射性化抑制效果而进行研究、开发时发现利用木材作为遮蔽体是有效的。木材——特别是所说的紫心木、重蚁木的比重大的硬木材（以下称为“硬木等”）——含有大量的氢。包括大量的氢的物质使高速中子减速的能力高，被减速的中子与周围达到热平衡而成为热中子（所谓的弹性散射）。也就是，在通过含有大量的氢的木材时使中子变化成热中子，利用含有硼的遮蔽体吸收该热中子，由此当然能进一步获得高的放射性化抑制效果。另外，由于含有大量的氢的木材能够衰减中子，因此在将少量中子设为对象的情况下成为也能够抑制混凝土壁体的放射性化。

另一方面，即使设为使用遮蔽体等来试图抑制混凝土壁体的放射性化，也认为实际上壁体的一部分放射性化。不过在以往的放射性化抑制技术中，在设置遮蔽体等之后（也就是在对策之后）对混凝土壁体的放射性化状况进行检查或确认的情况却不那么多。为了确实地避免对处于室内的人员的无用的放射性危害并极力抑制放射性废弃物的排出，即使进行了放射性化抑制的对策之后也确认混凝土壁体的放射性化的状况，根据该状况而在早期阶段想出某些对策是合期望的。

本发明的课题是解决以往技术存在的问题，即提供与以往技术相比能够具有进一步更高效果地抑制中子产生室（产生中子的房间）内的壁体的放射性化的放射性化抑制构造。另外，提供能够在放射性化抑制的对策之后还确认壁体的放射性化的状况的技术也是本发明的课题之一。

用于解决课题的方案

本发明是着眼于利用含有大量的氢的木材以及含有碳化硼等硼化合物的构件来抑制中子产生室内的壁体的放射性化这一点并进一步着眼于设置第一遮蔽体和第二遮蔽体并且基于计测元件的计测结果评价壁体的放射性化的有无并判定是否需要更换第二遮蔽体这一点而作出的发明，是基于至今未有的构想进行的发明。

本发明的放射性化抑制构造是抑制封锁产生中子的室内的壁体的放射性化的构造，是具备由中间板构成的第一遮蔽体的构造。此外中间板使用其中使用木材的板状的构件。而且在壁体的前面设置第一遮蔽体。

本发明的放射性化抑制构造还能够设为具备层叠有表面板和中间板的第一遮蔽体的构造。此外表面板使用板状的构件。在这种情况下，以表面板成为室内侧的方式将第一遮蔽体设置在壁体的前面。

本发明的放射性化抑制构造还能够设为具备层叠有中间板和里面板的第一遮蔽体的构造。里面板是含有碳化硼等硼化合物的薄膜状（或者板状）的构件。在这种情况下，以里面板成为壁体侧的方式将第一遮蔽体设置在壁体的前面。

本发明的放射性化抑制构造还能够设为进一步具备设置在第一遮蔽体和壁体之间的空隙部的构造。

本发明的放射性化抑制构造还能够设为进一步具备配置在空隙部和壁体之间的第二遮蔽体的构造。该第二遮蔽体是板状的构件，被以成为能够更换的方式设置，在第二遮蔽体的室内侧表面设置有用于评价放射性化的程度的计测元件。

本发明的放射性化抑制构造还能够设为具备检查孔和多个检查用芯体的构造。该检查孔是贯通第二遮蔽体且是进一步在壁体的厚度方向上进行穿孔而成的，检查用芯体是利用与壁体相同的材料形成的并且被在壁体的厚度方向上并列地配置在检查孔内。

本发明的壁体管理方法是评价设置有放射性化抑制构造的壁体的放射性化的方法，是具备放射性化评价工序和更换判定工序的方法。在该放射性化评价工序中，基于计测元件的计测结果评价壁体的放射性化的有无，在更换判定工序中，根据放射性化评价工序的评价结果判定是否需要更换第二遮蔽体。

本发明的壁体管理方法还能够设为进一步具备芯体检查工序的方法。在该芯体检查工序中，在评价为壁体被放射性化时抽出检查用芯体，并且对该抽出的检查用芯体进行检查。在这种情况下，在更换判定工序中，根据放射性化评价工序的评价结果以及芯体检查工序的检查结果判定是否需要更换第二遮蔽体。

发明效果

本发明的放射性化抑制构造和壁体管理方法具有如下那样的效果。

（1）在通过含有大量的氢的木材时使中子变化成热中子，利用含有硼的遮蔽体吸收该热中子，由此与以往技术相比能够进一步有效地抑制壁体的放射性化。其结果是，能够确实地避免对处于中子产生室内的人员的无用的放射性危害，并能够极力抑制放射性废弃物的排出。

（2）即使在设置放射性化抑制构造之后也能够在任意定时确认放射性化的程度，能够在放射性化之前更换第二遮蔽体。由此，能够未然地防止第二遮蔽体成为放射性废弃物。

（3）能够提供贯穿整个寿命周期成本合理性高而且不产生放射性废弃物的清洁的医疗设施、研究设施、检查设施、产业设施等。

附图说明

图1是示出在中子产生室内设置有本发明的放射性化抑制构造的状况的平面图。

图2是示出第一实施方式的放射性化抑制构造的截面图。

图3是示出第二实施方式的放射性化抑制构造的截面图。

图4是示出第三实施方式的放射性化抑制构造的截面图。

图5是示出本发明的壁体管理方法的主要工序的流程图。

图6是示出本发明的壁体管理方法的主要工序的步骤图。

具体实施方式

1. 整体概要

基于图来说明本发明的放射性化抑制构造和壁体管理方法的实施方式的一个示例。图1是示出在中子产生室设置有本发明的放射性化抑制构造100的状况的平面图。在该图示出的中子产生室被由混凝土制成的壁体（以下仅称为“混凝土壁体CW”）封闭（密闭），在室内设置有产生中子的加速器ND。此外，虽然在图1中示出设置有加速器ND的中子产生室，但是并不限于加速器ND，只要是产生中子的设施就能够有效地实施本发明。

本发明的放射性化抑制构造100是如图1示出那样在混凝土壁体CW的室内侧（前面）——换言之以覆盖混凝土壁体CW的表面的方式——设置有第一遮蔽体110的构造。另外，放射性化抑制构造100设为在确保从混凝土壁体CW的表面起规定的距离之后设置第一遮蔽体110，即还能够设为在混凝土壁体CW和第一遮蔽体110之间设置空间（以下称为“空隙部120”）的构造。进一步地如图1所示，也可以设为在混凝土壁体CW和空隙部120之间设置第二遮蔽体130的构造。

第一遮蔽体110是如下的遮蔽体：其包括木材（例如硬质纤维板等）、含有以碳化硼为首的硼化合物的构件，通过木材使中子衰减，进一步在通过木材时使中子变化成热中子，通过使硼吸收该热中子来大幅减少到达混凝土壁体CW的中子。另外，空隙部120具有通过确保直到到达混凝土壁体CW为止的规定距离来使中子的能量衰减的功能。进一步地，第二遮蔽体130是未然地吸收到达混凝土壁体CW的中子的遮蔽体。此外，第二遮蔽体130是如下的遮蔽体：其以能够容易地更换的方式设置，预定为在将来认为放射性化进展时与新的第二遮蔽体130进行更换，可以说作为混凝土壁体CW的保护材料起作用。

2. 放射性化抑制构造

接下来，在参照图的同时详细说明本发明的放射性化抑制构造100的示例。此外，本发明的壁体管理方法是针对本发明的放射性化抑制构造100进行的管理方法，因此设为首先说明本发明的放射性化抑制构造100，之后说明本发明的壁体管理方法。

如已经记述的那样，本发明的放射性化抑制构造100能够大致区分为：将第一遮蔽体110直接设置在混凝土壁体CW的表面的方式（以下称为“第一实施方式”）；在混凝土壁体CW的前面设置空隙部120和第一遮蔽体110的方式（以下称为“第二实施方式”）；在混凝土壁体CW的前面设置第二遮蔽体130、空隙部120和第一遮蔽体110的方式（以下称为“第三实施方式”）。以下按各实施方式的每个依次进行说明。

（第一实施方式）

图2是示出第一实施方式的放射性化抑制构造100的截面图，是将形成地面的混凝土壁体CW按垂直面进行切断而得到的截面图。此外，在该图中，虽然在形成地面的混凝土壁体CW的上表面设置第一遮蔽体110，但是本发明的放射性化抑制构造100还能够设为不限于地面而在形成天花板面、侧面的混凝土壁体CW的前面设置第一遮蔽体110的构造。

第一遮蔽体110是包括中间板112的遮蔽体，还能够设为表面板111和中间板112的层叠结构，或者如图2所示还能够设为按表面板111、中间板112、然后里面板113的顺序层叠而成的结构，是与厚度尺寸（在图2中为上下尺寸）相比表面积极大的板状构件。其中表面板111是利用石膏灰泥板、白云岩灰泥板等的板状构件，中间板112是利用所说的紫心木、重蚁木的硬木等的板状的木质构件。利用硬木等作为中间板112的理由是因为含有大量的用于使中子弹性散射的氢，并且是为了确保作为第一遮蔽体110的相当的强度（剪切力、压缩力、拉伸力等）。中间板112还能够设为与表面板111相比更高强度的构件，也可以设为与表面板111相比更低强度的构件。此外，在针对壁、天花板设置放射性化抑制构造100的情况下第一遮蔽体110的表面板111也可以利用准不燃材料或不燃材料。

另一方面，里面板113是由含有硼的树脂构成的薄膜状或板状的构件，例如能够使用将包括B4C的树脂成型而成的构件。当然，如果是含有硼的树脂材料，则不限于B4C树脂，还能够把将无水硼酸混合于树脂的构件、将粉状灰硼石混合于树脂的构件等其它树脂材料用作为里面板113。再者，如已经记述的那样含有大量氢的木材能够使中子衰减。也就是，即使只凭中间板112也具有使中子衰减的效果，在以少量的中子为对象的情况下还能够抑制混凝土壁体CW的放射性化。因此，在预想有少量中子产生的中子产生室内设置放射性化抑制构造100的情况下，能够使用省略了里面板113的第一遮蔽体110（即由表面板111和中间板112构成的第一遮蔽体110）或者使用仅由中间板112构成的第一遮蔽体110。

关于第一遮蔽体110，如图2所示那样以表面板111成为室内侧且里面板113成为混凝土壁体CW侧的方式利用螺丝、钉或粘合剂等进行设置。由此，通过表面板111到达直到中间板112的中子由于包括在硬木等中的大量的氢而减速，减速的中子与周围达到热平衡而成为热中子（所谓的弹性散射）。而且，到达里面板113的热中子被硼吸收，由此大幅抑制达到混凝土壁体CW的中子的量，即当然抑制了混凝土壁体CW的放射性化。

（第二实施方式）

图3是示出第二实施方式的放射性化抑制构造100的截面图，是将形成地面的混凝土壁体CW按垂直面进行切断而得到的截面图。如该图所示那样，第二实施方式的放射性化抑制构造100除了第一遮蔽体110之外还包括空隙部120而构成。在产生大量中子的中子产生室的情况下，有时还存在利用第一遮蔽体110不能吸收所有中子的情况，设为利用空隙部120使透过第一遮蔽体110的中子衰减的构造。空隙部120能够通过在混凝土壁体CW和第一遮蔽体110之间配置间隔壁来形成，例如也可以通过在多个位置离散地配置（散布配置）间隔壁来形成空隙部120，也可以通过利用所说的沟型钢、H型钢的型钢配置成线状或网格状来形成空隙部120。

通过设置空隙部120，从而在里面板113处未被吸收而通过第一遮蔽体110的中子被强制进行到达混凝土壁体CW为止的规定距离的移动，由此中子的能量衰减，即当然抑制了混凝土壁体CW的放射性化。

（第三实施方式）

图4是示出第三实施方式的放射性化抑制构造100的截面图，是将形成侧壁的混凝土壁体CW按水平面进行切断而得到的截面图。如该图所示那样，第三实施方式的放射性化抑制构造100除了第一遮蔽体110和空隙部120之外还包括第二遮蔽体130而构成。第二遮蔽体130是所说的RC（Reinforced Concrete，钢筋混凝土）面板的板状构件，以与混凝土壁体CW的表面接触的方式配置，是以能够通过利用膨胀螺栓等来容易地更换的方式设置的。

如图4所示，在第二遮蔽体130的室内侧形成有空隙部120，进一步地在该室内侧设置有第一遮蔽体110。而且，在第二遮蔽体130的表面的一部分以位于空隙部120内的方式粘贴有计测元件140。该计测元件140是获得用于评价放射性化的程度的计测值的计测元件，也可以制造为专用的计测元件，也可以利用以往使用的（例如在市场流通的）计测元件。

虽然利用第一遮蔽体110的里面板113吸收热中子、利用空隙部120衰减中子的能量，但是由于还存在一部分中子达到混凝土壁体CW的担忧，因此在第三实施方式中在混凝土壁体CW的前面进一步设置第二遮蔽体130。然而当第二遮蔽体130经长时间连续接受中子时，还认为第二遮蔽体130放射性化而必须作为放射性废弃物进行处理。于是设为能够在放射性化之前替换第二遮蔽体130的构造，因此以能够定期地掌握第二遮蔽体130的放射性化程度的方式设置计测元件140，并且当然设置成能够更换第二遮蔽体130。

另外，在第三实施方式的放射性化抑制构造100中，如图4所示还能够设置检查孔150。而且在该检查孔150内配置有多个（在图中为四个）检查用芯体160。检查孔150是如下的孔：将形成于第二遮蔽体130的贯通孔和在厚度方向上对混凝土壁体CW穿孔所形成的横孔进行连接而成为一连串的连续孔，其可以设置在一个或两个以上的位置。

检查用芯体160是慎重起见用于检查混凝土壁体CW的放射性化程度的试验体，因此检查用芯体160是利用与混凝土壁体CW相同的材料形成的。另外，以能够确认对应于混凝土壁体CW的深度方向（壁厚方向）的放射性化程度的方式在混凝土壁体CW的深度方向上并列配置多个检查用芯体160。

3. 壁体管理方法

接着，在参照图5和图6的同时说明本发明的壁体管理方法。此外，本发明的壁体管理方法是针对至此所说明的放射性化抑制构造100进行的管理方法，因此设为避免与利用放射性化抑制构造100说明的内容重复的说明而仅说明本发明的壁体管理方法特有的内容。即在此未记载的内容与在“2. 放射性化抑制构造”中说明的内容相同。

图5是示出本发明的壁体管理方法的主要工序的流程图，图6是示出本发明的壁体管理方法的主要工序的步骤图。首先，如图6（a）所示，取出被插入在设置于第一遮蔽体110的确认孔HC内的芯体CR（步骤101），在设为图6（b）所示的状态之后确认计测元件140的计测值（步骤102）。当获得计测元件140的计测结果时，基于该结果评价混凝土壁体CW的放射性化的有无（步骤103），在未确认放射性化的情况下在确认孔HC内将芯体CR恢复原状（步骤109）。另一方面，在确认放射性化的情况下实施芯体检查，评价放射性化达到何种程度的深度。具体地，如图6（c）所示，在取出第一遮蔽体110之后抽出检查用芯体160（步骤104），针对抽出的检查用芯体160进行规定的检查（步骤105）。然后基于计测元件140的计测结果和检查用芯体160的检查结果，判断是否需要更换第二遮蔽体130（步骤106）。

在判断为不需要更换第二遮蔽体130的情况下，将检查过的检查用芯体160收存在检查孔150内（步骤109）。另一方面，在判断为需要更换第二遮蔽体130的情况下，如图6（d）所示取出第一遮蔽体110和已经设置的第二遮蔽体130，并且设置新的第二遮蔽体130（步骤107）。当更换第二遮蔽体130时，如图6（e）所示将检查过的检查用芯体160收存于检查孔150内，如图6（f）所示将第一遮蔽体110恢复原状（步骤109）。此时，也可以在将检查过的检查用芯体160中确认了放射性化的芯体更换成新的检查用芯体160之后收存于检查孔150内（步骤108）。

产业上的可利用性

本发明的放射性化抑制构造以及壁体管理方法能够特别有效地利用于以质子射线治疗、重粒子射线治疗、中子捕获疗法等产生中子的医疗设施为首的研究设施、检查设施、产业设施等中。本发明是解决产生中子的设施在现况下所具有的问题的发明，即促进粒子射线癌症治疗的普及并且如果考虑到减少对放射性射线业务从业者的无用的放射性危害、减少放射性废弃物的产生，则本发明是不仅能够在产业上进行利用而且可以期待还对社会有较大贡献的发明。

符号说明

100 本发明的放射性化抑制构造；110（放射性化抑制构造的）第一遮蔽体；111（第一遮蔽体的）表面板；112（第一遮蔽体的）中间板；113（第一遮蔽体的）里面板；120（放射性化抑制构造的）空隙部；130（放射性化抑制构造的）第二遮蔽体；140（放射性化抑制构造的）计测元件；150（放射性化抑制构造的）检查孔；160（放射性化抑制构造的）检查用芯体；HC确认孔；ND加速器；CR（确认孔内的）芯体；CW混凝土壁体。

Claims (7)

1.一种放射性化抑制构造，其特征在于，在抑制封锁产生中子的室内的壁体的放射性化的构造中，所述放射性化抑制构造具备：

第一遮蔽体，其被设置在所述壁体的前面；

空隙部，其被设置在所述第一遮蔽体和所述壁体之间；以及

第二遮蔽体，其被配置在所述空隙部和所述壁体之间，

其中所述第二遮蔽体是板状的构件，其是以成为能够更换的方式设置的，

在所述第二遮蔽体的室内侧表面设置有用于评价放射性化的程度计测元件。

2.根据权利要求1所述的放射性化抑制构造，其特征在于，

所述第一遮蔽体包括使用木材的板状的中间板。

3.根据权利要求2所述的放射性化抑制构造，其特征在于，

所述第一遮蔽体是层叠板状的表面板和所述中间板而形成的，

以所述表面板成为室内侧的方式设置所述第一遮蔽体。

4.根据权利要求2所述的放射性化抑制构造，其特征在于，

所述第一遮蔽体是层叠所述中间板和里面板而形成的，

所述里面板是含有硼化合物的薄膜状或板状的构件，

以所述里面板成为所述壁体侧的方式设置所述第一遮蔽体。

5.根据权利要求1至权利要求4中的任何一项所述的放射性化抑制构造，其特征在于，具备：

检查孔，其贯通所述第二遮蔽体，进一步地是在所述壁体的厚度方向上进行穿孔而成的；以及

多个检查用芯体，其被设置在所述检查孔内，

其中所述检查用芯体是由与所述壁体相同的材料形成的，

进一步地多个所述检查用芯体是在所述壁体的厚度方向上并列地配置的。

6.一种壁体管理方法，在评价封锁产生中子的室内的壁体的放射性化的方法中，所述壁体管理方法特征在于，

在所述壁体的表面侧设置有根据权利要求1至权利要求4中的任何一项所述的放射性化抑制构造，

所述壁体管理方法具备：

放射性化评价工序，基于所述计测元件的计测结果来评价所述壁体的放射性化的有无；以及

更换判定工序，根据所述放射性化评价工序的评价结果来判定是否需要更换所述第二遮蔽体。

7.根据权利要求6所述的壁体管理方法，其特征在于，

所述放射性化抑制构造具备检查孔和多个检查用芯体，所述检查孔贯通所述第二遮蔽体且是进一步在所述壁体的厚度方向上进行穿孔而成的，所述多个检查用芯体被设置在该检查孔内，

所述检查用芯体是由与所述壁体相同的材料形成的，并且被在该壁体的厚度方向上并列地配置，

所述壁体管理方法进一步具备如下的芯体检查工序：在所述放射性化评价工序中评价为所述壁体被放射性化时，抽出所述检查用芯体并且对该检查用芯体进行检查，

在所述更换判定工序中，根据所述放射性化评价工序的评价结果以及所述芯体检查工序的检查结果来判定是否需要更换所述第二遮蔽体。