JP2013170893A

JP2013170893A - 放射線防護体

Info

Publication number: JP2013170893A
Application number: JP2012034306A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Michiwaki; 裕道脇
Original assignee: IHI Corp; IHI Infrastructure Systems Co Ltd; Next Innovation GK
Current assignee: IHI Corp; IHI Infrastructure Systems Co Ltd; Next Innovation GK
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-09-02

Abstract

【課題】放射線を遮蔽して、特定の防護領域を防護する。
【解決手段】放射線を遮蔽して放射線から防護対象４を防護する放射線防護体であって、放射線を吸収する放射線吸収部２と、放射線吸収部２に設けられた少なくとも１つの更なる層３とを備える。そして、放射線吸収部２及び更なる層３は、固体層である。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線を遮蔽して特定の防護対象を放射線から防護する放射線防護体に関する。

日本では、２０１１年３月１１日の大震災の後、原子力発電所の事故があり、大量の放射性物質が飛散したと考えられ、これ以降、ゴミ焼却場の焼却灰、下水処理場の汚泥、河川、海洋、被災地の瓦礫等から、放射性物質が確認されている。除染作業を行ってはいるが、大量に飛散された放射性物質を完全に除染するのには、時間がかかる。そこで、除染作業を行うことに平行して、放射線を遮蔽して防護する必要がある。

本発明は、以上のような背景に基づいて成されたものであり、放射線を遮蔽して特定の防護対象を放射線から防護する放射線防護体を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線防護体は、放射線を遮蔽して放射線から防護対象を防護する放射線防護体であって、放射線を吸収する放射線吸収部と、放射線吸収部に設けられた少なくとも１つの更なる層とを備えている。そして、放射線吸収部及び更なる層は、固体層である。

本発明は、放射線吸収部によって、外部から防護対象に向けて放出された放射線を低減することが出来る。従って、本発明では、防護対象を放射線から防護することが出来る。

本発明を適用した放射線防護体を示した断面図である。本発明を適用した放射線防護体の使用例を示した平面図である。パネル状に設けた放射線防護体を示した断面図である。容器本体に係合部及び被係合部を設けた放射線防護体を示した断面図である。防護対象に対して鋭角（鈍角）に設けた放射線防護体を示した断面図である。千鳥状に設置した放射線防護体を示した断面図である。平面視略「く」字状に設けた放射線防護体を示した断面図である。

以下、本発明を適用した放射線防護体について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明を適用した放射線防護体１は、例えば、積み上げ可能なブロック体であって、放射線を吸収する放射線吸収部２と、放射線吸収部２に設けられた更なる層３とを備えている。放射線防護体１は、複数個を積み重ねて或いは組み合わせて、図２に示すように、防護対象４の周囲を囲むように設置されることで、外部からの放射線を遮蔽して防護対象４を放射線から防護する。具体的には、放射線防護体１によって、防護対象４を囲む内側壁１ａと、内側壁１ａと離間して設けられ、出入口１ｂを防護する外側壁１ｃとが形成される。防護対象４は、内側壁１ａによって放射線から防護されるとともに、外側壁１ｃによって出入口１ｂを介して侵入する放射線から防護される。防護対象４は、例えば、住宅、学校、病院、校庭、公園等、子供の出入りが多い建物や場所である。なお、これらはあくまで一例であり、防護対象４は、これらに限定されるものではない。

放射線吸収部２は、図１に示すように、例えば、積み上げ可能なブロック状に形成された固定層である。放射線吸収部２は、下記表１に示す元素周期表の第１の周期から第７の周期の元素を少なくとも１つ含む材質で形成されている。より具体的には放射線吸収部２は、例えば、鉄系素材や鉛系素材等主成分とする金属類、陶器素材や磁器素材等を主成分とするセラミックス類、板ガラスやガラスカレット等のガラス質を主成分とするガラス類、コンクリート、アスファルト、天然樹脂や合成樹脂類やゴム類等の高分子化合物類、木類或いはそれらから構成される複合材料によって、例えば繊維強化材化するなどして構成される。勿論、放射線吸収部２の表面には防錆層や耐食層、耐水層、防水層、ガスバリア層、緩衝層、耐酸性や耐塩基性等を有する耐薬品層、耐蝕層、耐熱層、耐紫外線層等を設けても好い。

更に、放射線吸収部２は、下記（１）式によって算出される厚さを有するように設けられている。

ｘ：放射線吸収部の厚さ
μ：放射線吸収部を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
ｅ：自然対数の底
Ｉ_０：放射線防護体に透過前の放射線強度
Ｉ：放射線防護体に透過後の放射線強度
ε：比例定数（原始減衰係数）
ρ：放射線吸収部を構成する物質の質量体積密度

ここで、原始減衰係数εについて説明する。γ線の物質中での減衰のメカニズムは、物質（電子を含む）と光（γ線）との光電効果並びに物質（電子を含む）と光（γ線）の散乱現象であるコンプトン効果によるものが支配的であると考えられる。つまり、γ線の減衰係数μは、原子核子や電子の数量の関数であり、物質の質量体積密度ρに比例すると考えられる。すなわち、μ∝ρと表される。従って、物質固有に定まる減衰係数μは、μ＝ερと表される。ここでεは、比例定数扱いとする原始減衰係数である。

下記表２は、γ線の減衰性をまとめたものである。表２の左欄は、γ線のエネルギーの大きさ毎の各種物質の線吸収係数（γ線に対する減衰係数）の実測値をまとめたものである（三井金属エンジニアリング株式会社のＨＰ参照。）。表２の右欄は、左欄の値をそれぞれの質量体積密度ρで割った値を示している。表２から分かるように、減衰の大きさは、γ線のエネルギーの大きさによって異なる。その一方で、同じエネルギーレベルを物質間で比較すると、原始減衰係数εは、ほぼ一定であると考えられる。

参考として、放射線吸収部２が例えばコンクリートであり、外部から防護対象４に向けて放出されるγ線のエネルギーが２ＭｅＶであり、このγ線を２０分の１まで減衰するのに必要な放射線吸収部２の厚さを算出する。なお、ここでは、コンクリートの質量体積密度ρ＝２．３ｇ／ｃｍ^３とする。例えば、表２のγ線のエネルギーが２ＭｅＶの場合の原始減衰係数ε＝０．０４８ｃｍ^２／ｇを用いれば、コンクリートの減衰係数μは、μ＝ερ＝０．０４８×２．３＝０．１１（ｃｍ^−１）となる。従って、放射線吸収部２の厚さｘは、ｘ＝−（１／０．１１）ｌｏｇ_ｅ（１／２０）＝２７．１（ｃｍ）と算出される。

すなわち、放射線防護体１は、放射線吸収部２がコンクリートであり、外部から防護対象４に向けて放出されるγ線のエネルギーが２ＭｅＶであり、このγ線を２０分の１まで減衰するのに必要な放射線吸収部２の厚さは２７．１ｃｍである。換言すると、放射線防護体１は、放射線吸収部２がコンクリートの場合、放射線吸収部２の厚さを２７．１ｃｍとすることで、外部から防護対象４に向けて放出されたエネルギーが２ＭｅＶのγ線を、２０分の１まで減衰することが出来る。

更なる層３は、放射線吸収部２の全面又は少なくとも一面に、１層又は複数層設けられている。このような更なる層３は、固体層であって、上記表１に示す元素周期表の第１の周期から第７の周期の元素を少なくとも１つ含む材質で形成されている。より具体的には更なる層３は、例えば、鉄系素材や鉛系素材等主成分とする金属類、陶器素材や磁器素材等を主成分とするセラミックス類、板ガラスやガラスカレット等のガラス質を主成分とするガラス類、コンクリート、アスファルト、天然樹脂や合成樹脂類やゴム類等の高分子化合物類、木類或いはそれらから構成される複合材料によって、例えば繊維強化材化するなどして構成される。勿論、更なる層３の表面には防錆層や耐食層、耐水層、防水層、ガスバリア層、緩衝層、耐酸性や耐塩基性等を有する耐薬品層、耐蝕層、耐熱層、耐紫外線層等を設けても好い。従って、放射線防護体１は、放射線の遮蔽性、機械的強度や耐久性の向上を図ることが出来る。

以上のように、放射線防護体１は、放射線吸収部２によって、外部から防護対象４に向けて放出される放射線を低減することが出来る。従って、放射線防護体１は、防護対象４を防護することが出来る。

更に、放射線防護体１は、例えば、積み上げ可能なブロック体であって、積み上げることによって、図２のような防護壁を形成することが出来る。

なお、放射線防護体１は、更なる層３を、放射線吸収部２と同様に、放射線を吸収する吸収層として用いるようにしても良い。この際、放射線防護体１は、下記（２）式を満たすように設けられる。このような場合であっても、放射線防護体１は、放射線吸収部２によって、外部から防護対象４に向けて放出される放射線を低減することが出来る。更に、放射線防護体１は、更なる層３を吸収層として用いる分、放射線吸収部２の厚さを薄くするなどの調整が可能であり、全体として小型化を図ることが出来る。

ｊ：１からｎまでの自然数
ｎ：放射線吸収部や更なる層などの全層数であって、１以上の自然数
μ_ｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
ｘ_ｊ：ｊ番目の層の厚さ
ｅ：自然対数の底
Ｉ_０：外部から入射する放射線の放射線防護体（放射線吸収部）透過前の放射線強度
Ｉ_ｎ：ｎ層の層を有する放射線防護体（放射線吸収部）透過後の放射線強度
ε_ｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の比例定数（原始減衰係数）
ρ_ｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の質量体積密度

また、放射線防護体１は、図３に示すように、所定の高さを有する板状（パネル状）に設けられ、積み重ねることなく、複数個を、例えば、Ｈ形鋼等から成る支柱１３を適宜間隔で地面から鉛直に立設し、隣接する支柱１３，１３間にパネル状に設けられた放射線防護体１を挿嵌して並設することで、防護対象４の周囲を囲むようにしても良い。これにより、放射線防護体１は、容易に設置作業を行うことが出来る。

また、放射線防護体１は、更なる層３に、他の放射線防護体１と係合する係合部１０と、他の放射線防護体１の係合部１０に係合される被係合部１１とを有するようにしても良い。例えば、係合部１０は、図４に示すように、更なる層３の上面及び底面に設けられた凸部であって、被係合部１１は、更なる層３の底面及び側面に設けられた凹部である。従って、放射線防護体１は、複数個を積み重ねて又は並べて設置される際に、係合部１０と被係合部１１とが係合することで、ずれ止めを図ることが出来る。なお、係合部１０及び被係合部１１は、上述したものに限定されるものではなく、放射線防護体１と他の放射線防護体１とが係合することでずれ止めを図ることが出来るものであれば、如何なるものであっても良い。

また、放射線防護体１は、図５に示すように、防護対象４の床面又は地面に対して鈍角又は鋭角に設けるようにしても良い。これにより、放射線防護体１は、厚さｔ１を、防護対象４の床面又は地面に対して略直角に設けた場合の厚さｔ２よりも薄くしても、放射線が透過する透過距離ｔ３が、防護対象４の床面又は地面に対して略直角に設けた場合と略同じ距離となるので、防護対象４の床面又は地面に対して略直角に設けた場合と略同様に、放射線を低減することが出来る。なお、放射線吸収部等の媒質中における散乱効果や所謂スカイシャイン効果は支配的な放射線強度ではないことからここでは省略している。

また、放射線防護体１は、防護対象４の周囲の全周に設置されるようにしても良く、防護対象４の周囲の一部に設置されるようにしても良い。例えば、放射線防護体１の対象が建物の場合には、建物の窓の周囲だけに設置されるようにしても良い。更に、放射線防護体１は、防護対象４に設置されるようにしても良い。

また、放射線防護体１は、図６に示すように、防護対象４の周囲に千鳥状に設置されるようにしても良い。これにより、放射線防護体１は、防護対象４を放射線から防護しながらも、外部からの風を取り入れることが出来る。更に、放射線防護体１は、図７に示すように、平面視略「く」字状に設け、防護対象４の周囲に所定の間隔をあけて並べて設置するようにしても良い。これにより、放射線防護体１は、防護対象４を放射線から防護しながらも、外部から風を取り入れるなど通気性を確保することがも可能となる。

また、放射線防護体１は、放射線吸収部２及び更なる層３を、光透過性を有する材質で形成されるようにしても良い。これにより、放射線防護体１は、防護対象４を放射線から防護しながらも、外部から光（可視光）を取り入れることも可能となる。

１放射線防護体、１ａ内側壁、１ｂ出入口、１ｃ外側壁、２放射線吸収部、３更なる層、４防護対象、１０係合部、１１被係合部、１３支柱

Claims

放射線を吸収する放射線吸収部と、
上記放射線吸収部に設けられた少なくとも１つの更なる層とを備え、
上記放射線吸収部及び上記更なる層は、固体層であり、
放射線を遮蔽して放射線から防護対象を防護することを特徴とする放射線防護体。
上記放射線吸収部は、下記（１）式によって算出される厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の放射線防護体。

ｘ：放射線吸収部の厚さ
μ：放射線吸収部を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
ｅ：自然対数の底
Ｉ_０：放射線防護体に透過前の放射線強度
Ｉ：放射線防護体に透過後の放射線強度
ε：比例定数（原始減衰係数）
ρ：放射線吸収部を構成する物質の質量体積密度
上記更なる層は、放射線を吸収する放射線吸収層であることを特徴とする請求項１に記載の放射線防護体。
上記放射線吸収部及び上記更なる層は、下記（２）式を満たすように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の放射線防護体。

ｊ：１からｎまでの自然数
ｎ：放射線吸収部や更なる層などの全層数であって、１以上の自然数
μ_ｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
ｘ_ｊ：ｊ番目の層の厚さ
ｅ：自然対数の底
Ｉ_０：外部から入射する放射線の放射線防護体（放射線吸収部）透過前の放射線強度
Ｉ_ｎ：ｎ層の層を有する放射線防護体（放射線吸収部）透過後の放射線強度
ε_ｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の比例定数（原始減衰係数）
ρ_ｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の質量体積密度
上記放射線防護体は、複数の上記放射線防護体同士を互いに連結する連結手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の放射線防護体。