JP3809539B2

JP3809539B2 - 樹脂によりアルミナ粉末を固化し、校正用体積線源を製造する方法

Info

Publication number: JP3809539B2
Application number: JP2002003732A
Authority: JP
Inventors: 良蔵本木
Original assignee: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: JP2003207598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所などの放射性物質を取り扱う産業に関連し、環境の放射能を分析測定する分野に属する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
放射能の測定では、測定器の性能確認や校正に既知の放射能を有する標準線源が必要である。Ｇｅ半導体検出器のような高分解能スペクトロメータを用いた、体積の大きい環境試料等の測定では、体積の大きい校正用の体積線源が標準線源として用いられている。
一般に密封線源は使用時の安全を確保するため、密封を保証するとともに、開封や破損のおそれがないこと、並びに漏洩や浸透などにより、放射性同位元素の散逸のないことが要求される。校正用体積線源においても気密性や水密性を持たせ、長期間の安全性や健全性を保証しなければならない。
【０００３】
環境試料である土壌などの低レベルの放射能測定では、容器材質による自己吸収の影響を低減させるためプラスチックを試料容器に使用している。このため環境放射能の測定等に用いられる校正用体積線源の製造では、測定値に誤差を与えないため、同一形状で同質の容器を使用せざるを得ない。
環境放射能測定用の土壌試料に対応する国産の校正用体積線源は、土壌を模擬する多種の放射性同位元素を吸着させたアルミナ粉末をプラスチック容器に入れ、気密蓋をした物である。このアルミナ粉末製の校正用体積線源はプラスチック容器が亀裂を生じたり、破損した場合、飛散し汚染を生ずる問題がある。
本出願は放射性同位元素を吸着させたアルミナ粉末を硬化性を有する樹脂溶液を用い、プラスチック容器中で固化堅牢とし、長期的な健全性や使用上の安全性を保証する製造方法を提示するものである。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
環境放射能の測定等に用いられる校正用の体積線源の容器には環境試料の容器と自己吸収が同一のプラスチック容器を使用せざるをえない。従来のアルミナ粉末製の校正用体積線源は、プラスチック容器が亀裂を生じたり、破損した場合、粉末が飛散し、汚染を生ずる。この校正用体積線源は長期的な健全性や使用上の安全性が要求される放射性物質を封入した線源としては、問題を有する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂はＦＲＰ煙道や耐蝕ＦＲＰダクト等、並びに船体やプール材等に使用されている。この様に両樹脂は堅牢であり、長期的な使用が可能である。また、両樹脂は酸化剤により発熱し硬化するが、硬化剤によっては低温での硬化が可能である。そこで、放射性同位元素を吸着させたアルミナ粉末を硬化性を有する両樹脂溶液を用いて、プラスチック容器中で固化し、校正用体積線源を製造する方法を開発した。具体的には不飽和ポリエステル樹脂の1 種であるリゴラック2004WMB やビニルエステル樹脂の一種であるリポキシR806B を用いて、硬化剤によりアルミナ粉末とともに固化させる方法である。この固化体はプラスチック容器が亀裂等により破損しても汚染の発生を防止し、長期的な健全性や使用上の安全性を確保できる。
【０００６】
【発明の実施の態様】
実施例
リゴラック2004WMB（比重１．２３）の商品名で昭和高分子株式会社から市販されている不飽和ポリエステル樹脂やリポキシR806B（比重１．０３）の商品名で昭和高分子株式会社から市販されているビニルエステル樹脂は、ナイパーＮＳ（ベンゾイルパーオキサイド，日本油脂株式会社）とＮ，Ｎ−ジメチルアニリン、パーメックＮ（メチルエチルケトンパーオキサイド，日本油脂株式会社）などの硬化剤を均一混合することで硬化する。そこでこの樹脂溶液と硬化剤を用い、放射性同位元素を吸着させた粒径４５〜１５０μｍのアルミナ粉末をプラスチック容器中で固化した。下記実施例に示す固化は、ガラス棒で押した場合にガラス棒が埋設しない、また固化体が変形しない状態を示す。
【０００７】
アルミナ粉末の固化に粘性の高い樹脂溶液の原液を直接用いると、アルミナ粉末の体積以上に固化体の体積が増し、校正用体積線源には適しない。アルミナ粉末の体積と同一体積で固化するため、両樹脂溶液はエチルアルコールにより希釈して用いた。また、樹脂溶液とアルミナ粉末との混合や混合体の脱泡には株式会社キーエンス製の遠心式の混合攪拌機HM-500を用いた。
校正用体積線源はγ線スペクトロメータの計数効率の補正などに使用される。この用途に用いる校正用体積線源を樹脂により製造した場合、比重が増し、放射性同位元素から放出されるγ線の自己吸収が問題となる。そこで放射性同位元素の ¹⁷⁰Ｔｍを用い、自己吸収率が高い低エネルギーガンマー線の場合について、補正の必要性を確認した。
【０００８】
実施例１−１リゴラック2004WMB 希釈液のパーメックＮによる硬化
リゴラック2004WMB をエチルアルコールにより希釈比を変えて希釈し、これにパーメックＮの０．２ｍｌを均一混合した場合の実施例を表１に示す。
【０００９】
【表１】

【００１０】
この実施例ではエチルアルコールによる希釈比を２：１以上に増すと、硬化しなかった。ここで、No.１の希釈比２：１の溶液は、約３時間後に容器内の樹脂の下部からゲル化し、全体積の約５０％の硬化まで２３時間を必要とし、９０％の硬化まで４７時間を要した。希釈比と硬化状態から、ゲル化開始が３時間以上と液体として使用可能な時間（可使時間）が長い希釈比２：１が実用的である。
【００１１】
実施例１−２２：１の希釈液の硬化に必要なパーメックＮの量
このリゴラック2004WMB ２０ｇとエチルアルコール１０ｍｌの希釈液にパーメックＮの添加量を変えた実験を行い、硬化に必要なパーメックＮの量を求めた。この実施例の結果を表２に示す。
【００１２】
【表２】

【００１３】
ここで各２：１希釈液は徐々に容器内の樹脂の下方よりゲル化し、パーメックＮの濃度に応じて早期にゲル化した。この過程では発熱が無く、気泡の発生は観察されなかった。
アルミナ粉末の固化の実用化には、多数の均質な線源の製造が要求される。これにはパーメックＮを含む希釈したリゴラック2004WMB を小分し、更にアルミナ粉末との混合操作が終了するまで、液体の状態を持続させる必要が有る。この操作に必要な可使時間を２時間以上とすると、No.２かNo.３の条件が適する。
【００１４】
実施例１−３リゴラック2004WMB の２：１希釈液とパーメックＮによるアルミナ粉末１００ｇの固化
アルミナ粉末１００ｇに対しパーメックＮ３．５ｍｌを含む２：１希釈液の全量を６７ｍｌとし、アルミナ粉末の固化を行った。
２：１希釈液へのアルミナ粉末の混合は一度で加入できないため、2 回に分けて行った。この混合による混合体は空気を含む泥状となるので、脱泡した。次に遠心分離機により沈降させ、数ｍｌの上澄液を生成させた。その後、約２０時間静置してから乾燥機により、６０℃で４時間加熱し、未固化部を固化させた。ここで発生するスチレンガスは真空ポンプで排気した。この乾燥前後の重量差は約５ｇである。
【００１５】
以上の工程で製造した固化体は気泡の発生も無く、固い物であった。また、この固化体の高さはアルミナ粉末のみと同一の約４１ｍｍであり、体積的にも等しい物である。図１に確立した製造工程を示す。
尚、２：１リゴラック2004WMB 希釈液とナイパーＮＳ及びＮ，Ｎ−ジメチルアニリンによるアルミナ粉末の固化は可使時間が０．５時間程度であり、実用性はない。
【００１６】
実施例２−１リポキシR806B 希釈液のナイパーＮＳとＮ，Ｎ−ジメチルアニリンによる硬化
リポキシR806B ２０ｇをエチルアルコールにより希釈し、ナイパーＮＳ約０．２５ｇとＮ，Ｎ−ジメチルアニリン０．１ｍｌにより硬化させた実施例を表３に示す。
【００１７】
【表３】

【００１８】
ここで各希釈液は１時間以内にゲル化、または硬化した。また、全試料とも、３０℃以上の発熱は無く、気泡の発生は観察されなかった。このナイパーＮＳとＮ，Ｎ−ジメチルアニリンによる硬化は適用範囲が広い。アルミナ粉末の固化には樹脂濃度が高い方が堅牢となるのでNo.１の希釈比２：１の条件が最適である。
【００１９】
実施例２−２リポキシR806B 希釈液とナイパーＮＳとＮ，Ｎ−ジメチルアニリンによるアルミナ粉末の固化
アルミナ粉末１００ｇの固化に必要な２：１リポキシR806B 希釈液の全量を６７ｍｌとし、これにナイパーＮＳ０．６ｇとＮ，Ｎ−ジメチルアニリン０．１ｍｌとを添加し、実施例１−３と同様の工程で固化した。ここで遠心分離による沈降後の混合試料は約２５℃となり、約１．５時間後に固化し、可使時間は延長した。また、上澄液も同時に自己硬化した。
リゴラック2004WMB 希釈液の場合、上澄液を加熱し硬化させる必要があったが、２：１リポキシR806B 希釈液では、自己硬化が可能である。
図２に確立した製造工程を示す。
【００２０】
この工程で製造した固化体は固く容易に破壊できないものである。また、アルミナ粉末部の固化体の高さはアルミナ粉末のみと同一の約４１ｍｍであり、体積的にも等しいものである。
２：１リポキシR806B 希釈液とナイパーＮＳとＮ，Ｎ−ジメチルアニリンによる固化は可使時間が１．５時間程度と短時間であるが、少数の校正用体積線源の製造には実用可能である。
尚、２：１リポキシR806B 希釈液とパーメックＮによるアルミナ粉末の固化はリゴラック2004WMB 希釈液と同様に加熱固化の工程が必要があり、この場合、内部に気泡が発生するので実用性はない。
【００２１】
実施例３アルミナ固化校正用体積線源の自己吸収
アルミナ粉末の固化による校正用体積線源の製造では、粉末間の空気部に樹脂を充填し固化する。この場合、粉末のみの校正用体積線源より、比重が増すので、放射線の自己吸収が問題となる。そこでリゴラック2004WMB（比重１．２３)とリポキシR806B（比重１．０３）の２：１希釈液を用い、固化体の自己吸収を測定した。この自己吸収の確認では、８４．３２ｋｅＶの低いγ線エネルギーを有する¹⁷⁰Ｔｍを用いた。
（１）¹⁷⁰Ｔｍを吸着させたアルミナ粉末の調製
アルミナ粉末４５０ｇとｐＨ５程度に調製した¹⁷⁰Ｔｍ溶液４００ｍｌとを羽根車式攪拌機により約１時間強制攪拌した後、上澄液を除き、赤外線ランプとヒータにより乾燥させて調製した。
（２）自己吸収測定試料の調製と測定
リゴラック2004WMB とリポキシR806B の２：１希釈液６７ｍｌ、ナイパーＮＳ０．５ｇ〜０．６ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン０．１ｍｌにより、¹⁷⁰Ｔｍを吸着させたアルミナ粉末１００ｇを同一条件で固化し、基準となる¹⁷⁰Ｔｍを吸着させたアルミナ粉末１００ｇと比較測定した。この実施例の結果を表４に示す。
【００２２】
【表４】

【００２３】
両アルミナ固化体の８４．３２ｋｅＶ γ線の自己吸収率は０．１５〜０．１６であり、実際に校正用体積線源として使用する場合は、用いる放射性同位元素が放出するγ線エネルギーに対応し、補正が必要である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明はプラスチック容器を用いているため、放射能汚染の可能性が高いアルミナ粉末のみの校正用体積線源に代わり、樹脂と硬化剤によりアルミナ粉末を固化し、固化体の校正用体積線源の製造方法を提示するものである。この方法は、不飽和ポリエステル樹脂のリゴラック2004WMB やビニルエステル樹脂のリポキシR806B の希釈液と、これの硬化剤であるパーメックＮやナイパーＮＳとＮ，Ｎ−ジメチルアミンの組合せを用い、多種の放射性同位元素を吸着させたアルミナ粉末を線源容器内で攪拌混合し、固化させる方法である。本方法により製造した校正用体積線源は市販のアルミナ粉末のみの校正用体積線源より硬く、堅ろうであり、プラスチックの外容器が破損した場合でも、アルミナ粉末が漏れることはなく、放射能汚染は生じない。このように本発明による校正用体積線源は長期的な健全性や使用上の安全性に優れている物である。
尚、リゴラック2004WMB とリポキシR806B はスチロール樹脂の溶解性を有するのでこの材質を容器に用いてはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】２：１リゴラックWMB 希釈液とパーメリックＮによるアルミナ粉末の固化工程を表す図である。
【図２】２：１リポキシR806B 希釈液及びナイパーＮＳとＮ，Ｎ−ジメチルアニリンによるアルミナ粉末の固化工程を表す図である。

Claims

校正用体積線源を製造する方法であって、
放射性同位体元素を吸着させたアルミナ粉末をプラスチック容器中で樹脂溶液と硬化剤により硬化させ、その際、
前記樹脂溶液は、ビニルエステル樹脂又は不飽和ポリエステル樹脂をエチルアルコールにより２：１の希釈比で希釈した溶液であり、
前記硬化剤は、ビニルエステル樹脂を使用する場合はベンゾイルパーオキサイド及び／又はＮ，Ｎ−ジメチルアニリンであり、不飽和ポリエステル樹脂を使用する場合はメチルエチルケトンパーオキサイドであることを特徴とする、前記方法。
放射性同位体元素を吸着させたアルミナ粉末を樹脂溶液と混合し、脱泡した後、硬化剤により硬化させることを特徴とする、請求項１記載の方法。