JP2007101439A - 固体放射線源体 - Google Patents

Abstract

【課題】関連法規に規制されることのない微量の自然放射能を有する身近な自然放射能含有材料を利用して形成され、放射線安全教育等に利用可能な固体放射線源体を提供することを課題とする。
【解決手段】固体放射線源体１は、略円板状を為すコイン状を呈する固体線源部２と、該固体線源部２の全体を被覆するようにして形成され、固体線源部２を補強するための機能を有する樹脂補強部３とによって主に構成されている。そして、固体線源部２が法上の規制物質ではなく、また比較的容易に入手可能なものであり、かつ極微量の自然放射能を有する塩化カリウム粉末４を圧縮して成型することによって構成されるため、放射線関連施設以外の一般の施設においても中高生等を対象とした放射線安全教育や実習などを実施することができるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体放射線源体に関するものであり、特に、放射線関連施設以外において放射線安全教育等を実施することが可能な固体放射線源体に関するものである。

従来から、放射性同位元素を使用し、管理する多くの放射線関連施設を有する研究所や大学の研究機関において、放射性同位元素の使用、放射線の遮蔽、時間、距離等に関する実習、或いは放射性同位元素による表面汚染の測定等の実習が行われている。また、これらの放射線関連施設では、放射線量をモニターするための放射線測定機器を数多く備えることがあり、これらの機器の測定精度を一定に保つために頻繁に校正処理が行われている。

上記のような場合、各放射線施設によって厳重に管理及び保管された放射線同位元素を用いて構成された市販の放射線源が利用されている。これらの放射線源は、一般にコインのような薄い円板状を呈するものが多くあり、コイン線源として知られている。

以上の従来技術は、当業者として当然に実施されているものであり、本願出願人は、係る従来技術が記載された文献等を本願出願において特に知見するものではない。

しかしながら、上述したコイン線源は、放射性同位元素を含有して形成されており、個々のコイン線源は法の規制値以下であっても、複数個を同一場所で同時に使用する場合でその合計数量が規制値を超えるならば、その保管及び管理等は関連法規によって厳格に定められている。そのため、これらのコイン線源を同時に多数利用して放射線安全教育を実施しようとする場合、必然的にその放射線関連施設の特定の場所以外での使用が困難であった。さらに、これらのコイン線源のような放射線源を、放射性同位元素を用いて自作しようとする場合であっても、使用する放射性同位元素自体が関連法規によって規制されているため、仮に使用量が規制対象の制限値以下であったとしても、その保管及び管理の対象となり、上記放射線関連施設以外に持出して使用することは困難であった。その結果、放射線安全教育や体験学習などを行う可能性が低くなり、例えば、中学校や高等学校での生徒を対象とした教育を行う機会が設けられることはほとんどなかった。

一方、上述した関連法規に規制されない物質であっても、例えば、塩化カリウム等の化学薬品やモナザイトなどの天然鉱石、さらには乾燥昆布などの海藻類の中には、微量の放射能（自然放射能）を有することが知られ、これらの自然放射能を含む材料を含有するものを一般に自然放射能含有材料と呼んでいる。しかしながら、係る自然放射能含有材料は、非常に微量の放射能しか有して居らず、また形が定まっていないため、そのままの状態では上述の放射線安全教育や機器の校正作業に用いることが困難であった。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、関連法規に規制されることのない微量の自然放射能を有する身近な自然放射能含有材料を利用して形成され、放射線安全教育等に利用可能な固体放射線源体の提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の固体放射線源体は、「微量の自然放射能を有する自然放射能含有材料を圧縮成型してなる固体線源部を」具備して主に構成されている。

ここで、自然放射能を有する自然放射能含有材料とは、関連法規において規制されることのないものであり、その使用、保管及び管理に原則として制限が加えられることのないものである。すなわち、一般の日常生活等において、容易に入手が可能なものが想定される。また、自然放射能を有する自然放射能含有材料であっても、その放射能量はごく微量であり、人体に対して放射線の影響を及ぼすことは全くないものである。

したがって、本発明の固体放射線源体によれば、法律によって規制される放射性同位元素を使用することなく、自然放射能含有材料を用いて固体放射線源体が形成される。このとき、自然放射能含有材料を圧縮成型機等の既存の機器を利用し、さらに圧縮することにより、単位体積あたりの比放射能量を増加させることができる。これにより、放射線測定機器の校正用などに利用可能な程度の放射能量が得られる。

また、圧縮成型の一例を示すと、ごく微量の自然放射能を有する塩化カリウムの粉末を、圧縮用の円形状の型内に充填し、１平方センチメートル当たり、約５００ｋｇ重の加重を加えて圧縮する。これにより、固体線源部を有するコイン状の固体放射線源体が形成される。このとき、圧縮成型により、自然放射能含有材料同士が凝集した密な状態となり、固体線源部の形状（コイン形状）を一定期間保持することができる。

さらに、本発明の固体放射線源体は、上記構成に加え、「圧縮成型した前記固体線源部を補強する補強手段を」具備するものであっても構わない。

ここで、補強手段とは、例えば、圧縮成型する前の自然放射能含有材料に、必要に応じてアルコール成分を添加して希釈した市販の接着剤成分を混合することにより、自然放射能含有材料同士の密着性を向上させ、圧縮成型後の成型状態を維持できるようにするものである。或いは、圧縮成型後の固体線源部にアルコール成分を添加して希釈した市販の接着剤成分を塗布或いは表面から浸透させて補強したり、高温の焼結炉内で焼結することにより、同様に自然放射能含有材料同士の密着性を強固なものとしてもよい。なお、これらの接着剤成分の添加、塗布或いは浸透及び焼結処理によっても自然放射能の放射線量はほとんど影響しない。

したがって、本発明の固体放射線源体によれば、接着成分の添加、塗布或いは浸透や焼結処理による固体線源部の補強された固体線源部焼結体への転換により、固体線源部自体の強度が増すことになる。そのため、固体放射線源体に強い衝撃や負荷が加わった場合でも、上記の補強手段によって、係る衝撃等を十分に吸収することが可能となる。そのため、固体線源部の圧縮状態が長期間の使用によって崩れたりすることを防ぐことができる。

さらに、本発明の固体放射線源体は、上記構成に加え、「前記補強手段は、前記固体線源部の周囲の少なくとも一部を硬化性樹脂によって被覆した樹脂補強部によって構成される」ものであっても構わない。

したがって、本発明の固体放射線源体によれば、固体線源部の全体若しくは少なくとも一部を被覆するようにして、固体線源部の成型状態を補強する樹脂補強部をさらに有している。これにより、万が一、固体放射線源体に強い衝撃が加わった場合でも、樹脂補強部によって係る衝撃を吸収し、固体線源部が崩壊するケースを防ぐことができる。なお、樹脂補強部として使用される樹脂は、硬化性を有するものであれば特に限定されないが、速硬化性を有し、かつ入手容易性等を考慮すると、実験試料の製作に一般に用いられる二液硬化型或いは一液硬化型のエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等が例示される。

さらに、本発明の固体放射線源体は、上記構成に加え、「前記自然放射能含有材料は、粉末状或いは細粒状の塩化カリウム、モナザイト鉱石、湯の華、肥料、海藻類、及び土壌類の少なくともいずれか一つを利用する」ものであっても構わない。

ここで、モナザイト鉱石は、微量成分として自然放射能を有するウランやトリウムを有する。また、入浴剤に使用される湯の華は、鉱泉中に生じる沈殿物であり、石灰泉からは石灰華、珪酸泉からは珪華などが沈殿するものであり、これらの沈殿物の中に微量の自然放射能を有する物質が含まれている。また、肥料及び乾燥昆布等の海藻類は、一般にカリウム成分を多く含むことが知られている。そして、これらは、市販されているものであり、入手が比較的容易である。なお、これらの自然放射能含有材料は、前述したように圧縮成型により固体線源部を構成する必要があるため、粉末状或いは細粒状に加工されている必要がある。

したがって、本発明の固体放射線源体は、自然放射能含有材料として上述した塩化カリウム等の物質の少なくともいずれか一つを利用して構成されている。これらは、微量の放射性同位元素を有するものであり、圧縮成型によって単位体積当たりの比放射能量を増加させることにより、十分な放射線源として利用可能となる。なお、入手容易性を鑑みると、塩化カリウムは、一般の試薬として粉末状になった状態で市販されており、さらに、その後の処理（粉末化や整粒化）などの点からも本発明の使用に特に好適と思われる。

本発明により、微量の自然放射能を有する市販の薬品（塩化カリウム）や乾燥昆布等の日用品を用いて固体放射線源体を形成することができる。そして、係る固体放射線源体を用いることにより、核関連施設或いはそれ以外の施設において、放射線安全教育（実習）を行うことができる。特に、放射性同位元素に関する関連法規によって持出しや保管等が規制されることがなく、好適である。

以下、本発明の一実施形態である固体放射線源体１について、図１乃至図４に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の固体放射線源体１の構成を示す説明図であり、図２は固体放射線源体１の構成を示す断面図であり、図３は固体放射線源体１の別例を示す説明図であり、図４は固体放射線源体１の作成に係る各工程の流れを示す説明図である。

本実施形態の固体放射線源体１は、図１に示すように、薄い円板形状の所謂「コイン状」を呈する固体線源部２と、該固体線源部２の円周方向を被覆する樹脂補強部３とによって主に構成されている。さらに、具体的に説明すると、固体線源部２は、塩化カリウム粉末４を原材料として用い、圧縮成型することによって上記形状に形成されている。なお、固体線源部２は、使用した塩化カリウム粉末４と同じ白色を呈している。一方、樹脂補強部３は、コイン状に形成された固体線源部２の円状の固体線源部表面５及び該固体線源部表面５に対向する固体線源部裏面７、及び固体線源部周面６を覆ったものである。すなわち、樹脂補強部３の中に固体線源部２を埋設したものである。ここで、樹脂補強部３は、二液硬化型のエポキシ樹脂９を硬化させることにより形成され、透明性状を呈している。そのため、本実施形態の固体放射線源体１は、樹脂補強部３に埋設した状態の固体線源部２を外部から視認することが可能となっている（図１及び図２参照）。ここで、塩化カリウム粉末４が本発明における自然放射能含有材料に相当し、樹脂補強部３が本発明における補強手段に相当する。なお、図１及び図２に固体放射線源体１または固体線源部２の形状をコイン状に形成するものを示しているが、係る形状に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、補強する前の固体放射線源体を切削加工するなどの方法で、立方体形状或いは扁平状などの種々の形の固体放射線源体８ａ，８ｂを成型することが可能である。また、種々の形状に作成した複数の固体線源放射体１を組合わせ、新たな一つの固体放射線源体を製作するものであっても構わない。

次に、本実施形態の固体放射線源体１の製造方法の一例について、主に図４に基づいて説明する。まず、一般に試薬として市販されている塩化カリウム粉末４を用意する。このとき、原材料として使用する塩化カリウム粉末４の粒径を均一にするために、予め篩いを用いて塩化カリウム粉末４を通す整粒工程や、粒径をさらに小さくするため、乳鉢等を用いて塩化カリウム粉末４を細粒化する工程を行ってもよい。そして、準備した塩化カリウム粉末４を圧縮成型用の金型１０のメス型１１の円形状のキャビティ１２の中に適量充填する（粉末充填工程Ｓ１）。ここで、メス型１１は、図４に示すように、塩化カリウム粉末４が充填される筒状の本体部分に対し、その本体部分の下面と当接する台座部１１ａとに分離可能な構造を呈している。さらに、充填した塩化カリウム粉末４の上から金型１０のオス型１３を挿入し、圧縮成型機（図示しない）にセットする。その後、１平方センチメートルあたり約５００ｋｇ重の圧縮加重を金型１０に加える（圧縮成型工程Ｓ２）。これにより、キャビティ１２に充填された塩化カリウム粉末４は、成型前の充填体積に比べ、約１／２に圧縮され、圧縮成型された状態を保った固体線源部２が形成される。

その後、金型１０に対する圧縮成型機による荷重を解除して、メス型１１から台座部１１ａを分離し、さらに本体部分の両サイドに型出用の台１６をかませ、キャビティ１２と設置面との間に空間を形成し、オス型１３によって、固体線源部２をさらに押抜くことによって、固体線源部１２をキャビティ１２から取出すことが行われる（型出工程Ｓ３）。なお、取出された固体線源部２を固体放射線源体１としてそのまま利用するものであってももちろん構わない。しかしながら、圧縮成型しただけの状態では、負荷や荷重に対して脆く、成型状態が崩れるおそれがあるため、本実施形態の固体放射線源体１は、さらに以降の処理が行われる。

まず、圧縮成型された固体線源部２を樹脂補強部形成用の型容器１４の中に載置し、硬化剤を加えた二液硬化型のエポキシ樹脂９を流込む（樹脂流込工程Ｓ４）。ここで、使用する型容器１４は、円形状を呈し、さらにその大きさは、載置した固体線源部２を径方向に大きくしたものである。そのため、型容器１４の中に固体線源部２を載置する際には、型容器のほぼ中心付近に置くことが望ましい。固体線源部表面５及び固体線源部裏面７の双面をエポキシ樹脂９で被覆するために、予め型容器１４に適量のエポキシ樹脂９を流込み、その後、該エポキシ樹脂９の上に固体線源部２を静かに載置し、さらに固体線源部２の全てがエポキシ樹脂９で覆われるように、エポキシ樹脂９を追加するものであってもよい。

そして、流込んだエポキシ樹脂９を完全に硬化させる（硬化工程Ｓ５）。その後、エポキシ樹脂９が硬化した後、型容器１４から完成した固体放射線源体１を取出す（線源体取出工程Ｓ６）。これにより、固体放射線源体１の製造が完了する。なお、硬化したエポキシ樹脂９は、多くの凹凸が存在し、固体放射線源体１の全体形状も若干いびつなものとなることがある。そのため、表面形状及び全体形状を整えるために、固体放射線源体１を研磨するような研磨工程を、上述の線源体取出工程Ｓ６の後に行っても構わない。

以上述べたように、本実施形態の固体放射線源体１は、一般に試薬として市販され、入手の容易な塩化カリウム粉末４を自然放射能含有材料として用い、固体形状の放射線源を製作することができる。このとき、圧縮成型機を用いて、単位体積当たりの比放射能を上げることができるため、一般に放射性同位元素を用いて製作されているコイン線源と類似の機能を付与することができる。そのため、放射性同位元素を用いているため保管や管理等が関連法規で厳格に定められ、容易に持ち出すことができない市販のコイン線源に比べ、関連法規による規制を受けることなく放射線関連施設以外の場所に持ち出して使用することができる。そして、持ち出した固体放射線源体１を利用して、放射線安全教育や各種実習、及び放射線測定機器の簡易的な校正作業を行うことが可能となる。そのため、中学校や高等学校の生徒など、放射線に関する講習や実習の機会が少なかった人々に対しても係る教育の機会を与えることができ、正しい放射性同位元素や放射線に関する知識を教授することができる。

加えて、本実施形態の固体放射線源体１は、圧縮成型された固体線源部２の周囲をエポキシ樹脂９で固めた樹脂補強部３を具備して構成されている。圧縮成型によって形成された固体線源部２は、負荷や荷重に対する力学的強度が脆弱となる可能性が高かったのに対し、周囲を樹脂補強部３で囲うことによって固体放射線源体１の全体の強度を飛躍的に向上させることができる。なお、放射線の特徴としてエポキシ樹脂９によって固体線源部２を被覆したことにより、放射線は樹脂補強部３を通過する際に、遮蔽による放射線強度の減少がある場合には、放射線取り出し面やその一部を被覆しないか、適当に薄くすることによって、この問題を回避することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、自然放射能含有材料として塩化カリウム粉末４を使用するものを示したが、これに限定されるものではなく、その他の微量の自然放射能を有する自然物であっても構わない。例えば、モナザイトなどの鉱石、入浴剤として使用される天然成分を多く含有する「湯の華」のような粉末、園芸用などに用いられ、カリウム成分を多く含有する肥料（化成肥料）、或いは粉末状に粉砕した乾燥昆布、及び土壌成分等の比較的容易に入手可能なものであればよい。これらは、法規制の対象とはなっていないが、含有成分中にごく微量の自然放射能を有していることが知られている。そのため、塩化カリウム粉末４と同様に圧縮により、比放射能を上げることにより、校正作業などの実用可能な線源とすることができる。

本実施形態の固体放射線源体の構成を示す斜視図である。 固体放射線源体の構成を示す断面図である。 固体放射線源体の別例構成を示す説明図である。 固体放射線源体の形成に係る各工程の流れを示す説明図である。

符号の説明

１ 固体放射線源体
２ 固体線源部
３ 樹脂補強部（補強手段）
４ 塩化カリウム粉末（自然放射能含有材料）
９ エポキシ樹脂（補強手段）

Claims (4)

1. 微量の自然放射能を有する自然放射能含有材料を圧縮成型してなる固体線源部を具備することを特徴とする固体放射線源体。
2. 圧縮成型した前記固体線源部を補強する補強手段をさらに具備することを特徴とする固体放射線源体。
3. 前記補強手段は、
   前記固体線源部の周囲の少なくとも一部を硬化性樹脂によって被覆した樹脂補強部によって構成されることを特徴とする請求項２に記載の固体放射線源体。
4. 前記自然放射能含有材料は、
   粉末状或いは細粒状の塩化カリウム、モナザイト鉱石、湯の華、肥料、海藻類、及び土壌類の少なくともいずれか一つを利用することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の固体放射線源体。

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