JP4276339B2

JP4276339B2 - 一体型放射線遮蔽システム

Info

Publication number: JP4276339B2
Application number: JP22966199A
Authority: JP
Inventors: ヴィベリペーテル; オーロフベリストレムヤン
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2019-08-16
Also published as: DE69922403T2; EP1125304B1; DE69922403D1; JP2000105293A; SE9803300L; AU1192700A; US6392246B1; CA2345329C; ATE284072T1; JP2009053213A; TW460705B; WO2000019450A1; CA2345329A1; SE513193C2; SE9803300D0; EP1125304A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイソトープの製造に係り、特に、ＰＥＴアイソトープ製造システム用の一体型放射線遮蔽の独特な設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＥＴ（陽電子放出トモグラフィ）アイソトープ製造システムは、幾つかのサブシステム及び機能を有する複雑なシステムである。このシステムは、放射性トレーサを製造するため、放射能、特に、放射線障害に関する多くの規制に調和させる必要がある。顧客（例えばセットアップ及び試運転期間の間、何人かの請負人と共に働く病院）は、十分な耐床荷重（重い設備）を有する必要な空間、電力、一次冷却水、ガス供給、換気、圧縮空気、ドレイン等のＰＥＴアイソトープ製造システムのための全ての要求を満足する設備を提供する必要がある。顧客は、更に、放射性トレーサの準備のために必要なラボラトリを準備したり、将来の活動のためのスタッフを訓練したり等する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、ＰＥＴアイソトープトレーサの新しい製造設備を準備する際には、多くの仕事が必要である。それらはプロジェクトの準備及び実現のための予算超過や時間ロスに容易につながり、その結果、顧客及び販売者の両方に望ましからざる衝撃をもたらすかもしれない。
【０００４】
従って、製品をできる限り少数の主要構成部品で構成すべき要請がある。即ち、システムの一体化の程度が高いほど、設備の計画が容易になる。顧客は、届けられるシステムの全体像を迅速に理解することができ、ＰＥＴアイソトープ製造システムと顧客自体の設備間の取り合いの数も限定される。このような考え方の更に優れた点は、顧客が変わっても製品の据付けがほとんど同一であり、製品ドキュメント、アップグレード、スペアパーツの取り扱い及び他のアフターサービス活動が、より効率的になり、全ての当事者にとって有益である。
【０００５】
本発明は、安全な放射線環境を作り出すためのＰＥＴアイソトープ製造用サイクロトロンのための基本的な一体型放射線遮蔽機能を形成する装置及びシステムを提供することを課題とする。この装置及びシステムは、更に、幾つかのサブシステムと組み合わされ、高度に一体化された素敵な美的印象のデザインを有するものとなる。
【０００６】
本発明の第１の目的は、例えば短寿命アイソトープの形で放射性トレーサを利用する通常の病院で十分に利用可能な床面積で運転するのに適した、限定された大きさを有する単一のユニットを呈するＰＥＴアイソトープ製造システム用の放射線シールドを作り出すことにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、時代を超えて美的なデザインを呈する放射線シールドのデザインを達成することにある。従って、放射線シールド及びその一体化されたサブシステムは、注意深く形付けられた、完全な望ましい放射線保護シールドを与えるシェル中に収容される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシングを構成するＰＥＴアイソトープ製造用の一体型放射線遮蔽システムにおいて、標準的なサブシステムを含むサイクロトロン装置を収容するケーシング内側の第１のコンパートメントと、気体ターゲット用のターゲット媒体取扱用の第１のサブコンパートメント、液体ターゲット用の液体供給システム用の第２のサブコンパートメント、第１の放射線シールドを含み、該放射線シールド内にバルブ、圧力及び流量センサ、オーブンを含む（ ^１５Ｏ）トレーサ用の処理システムを収容する第３のサブコンパートメント、第２の放射線シールドを含み、該放射線シールド内に（ ^１１Ｃ）トレーサ用の処理システム、バルブ、圧力及び流量センサ、オーブン等を収容する第４のサブコンパートメントを含む第２のコンパートメントと、２次冷却システム、電力供給部、真空システムコントローラ及びイオン源ガスコントローラを収容する第３のコンパートメントとを備え、該システムが、第１及び第２のブロックが前記第１のコンパートメントを含むメインボディを構成し、第３及び第４のブロックが該第１のコンパートメントを密閉された放射線遮蔽中に取り囲むための一対の閉止ドアを構成し、前記第１のブロックが更に第１のブロックの遮蔽材料中に埋め込まれた廃ガス遅延ラインを含むようにされた、４つのモールドされたブロックからなるケーシングによって密閉された耐放射線システムを形成するようにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
又、前記４つのブロックを、シールドの放射線減衰特性と体積／重量比をバランスするように設計された高密度コンクリートからなるものとし、バラストとして、γ線減衰を高めるためにマグネタイトを主体とし、中性子線減衰容量を強化するためにボロン及び水素成分が添加された物を選ぶようにしたものである。
【００１０】
又、前記廃ガス遅延ラインを、適切なガス遅延を得るためにコイル状に形成した、ケーシングの前記第１ブロックのコンクリート材料中に埋め込まれたプラスチック管としたものである。
【００１１】
又、ドア要素を形成する前記第３及び第４のブロックを、ほぼ摩擦が零であるヒンジ中のローラベアリングに支持し、各ヒンジの部分を、前記第１及び第３ブロック又は第２及び第４ブロックをそれぞれ形成するコンクリート中に固定的にモールドするようにしたものである。
【００１２】
又、前記第１及び第２の放射線シールドを、ＰＥプラスチック及び鉛を含むサンドイッチ型の遮蔽によって形成するようにしたものである。
【００１３】
本発明は、又、一体型ＰＥＴアイソトープ製造システムを構成する装置において、真空ポンプシステム、ターゲット、ターゲット支持システム、冷却水システム及びターゲット窓冷却システムを含むサイクロトロン装置を収容する第１のコンパートメントと、例えばバルブや圧力計を有する気体ターゲット用のターゲット媒体取扱用の第１のサブコンパートメント、液体ターゲット用の液体供給システム用の第２のサブコンパートメント、第１の放射線シールドを含み、該放射線シールド内にバルブ、圧力及び流量センサ、オーブン等を含むトレーサ用の処理システムを収容する第３のサブコンパートメント、第２の放射線シールドを含み、該第２の放射線シールド内にトレーサ用の処理システム及びバルブ、圧力及び流量センサ、オーブン等を収容する第４のサブコンパートメントを含む、第２のコンパートメントと、２次冷却システム、電力供給部、真空システムコントローラ及びイオン源ガスコントローラを収容する第３のコンパートメントとを備え、該システムが、第１及び第２のブロックが、前記第１のコンパートメントを含むメインボディを構成し、第３及び第４のブロックが、該第１のコンパートメントを、密閉された放射線遮蔽内に取り囲むための一対の閉止ドアを構成し、前記第１のブロックが、該第１のブロックの遮蔽材料中に埋め込まれた廃ガス遅延ラインを更に含む、４つのモールドされたブロックからなるケーシングによって、密閉された耐放射線システムを形成するようにして、同じく前記目的を達成したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１−６により、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、サイクロトロン一体型放射線シールドを形成する。
【００１９】
本発明による装置の全体図は図１に示されており、合計４つのモールドされたブロック、即ち、２つの固定ブロック（第１のブロック）１及び固定ブロック（第２のブロック）２と、ドアを形成する２つの追加の可動ブロック（第３のブロック）３及び可動ブロック（第４のブロック）４からなる。ＰＥＴアイソトープ製造システムの据付けは、通常、かなり重いサイクロトロン装置の組立調整作業を含む。ドアを構成する追加の放射線遮蔽ブロック３及び４は、単純な方法で動かす、即ち開くことができるので、ＰＥＴアイソトープ製造システムに迅速にアクセスし、サービスを効率的に行うことができる。
【００２０】
マッチキャスティング（ｍａｔｃｈｃａｓｔｉｎｇ）技術により、ブロック間の立付けは、ほぼ完全となる。即ち、ぴったりした鋳造公差により、隙間がなく、床面に対して密着配置できる。遮蔽ブロックの組立アライメントに時間がかからないようにすることは、ＰＥＴアイソトープ製造システムを据え付けるときに価値がある。
【００２１】
放射線シールドを簡単に開けることができるようにするため、図３及び４に示されるドアを構成するブロック３及び４は、このブロック３及び４の重量負荷を持ち上げるに十分な重量物用ヒンジ上に設けられている。好適な実施例における、そのようなドアブロックは、７−８トンのオーダーの重さを有し、従って、放射線シールド全体は、１０ｍ^３の特殊コンクリートに対応する重量になる。対応する各ブロック１及び２は、１０−１１トンの重さとなる。各ヒンジ５の部分は、放射線シールドを構成するコンクリートからなるブロック中に固定的にモールドされており、これにより、時間をかけて調整する必要性を無くしている。即ち、ヒンジは、実際、シールドの一体部品となっている。
【００２２】
更に、これらのドア３、４は、わずかな力でドアを動かすことができるように、ほぼ摩擦が零となるヒンジ５中のローラベアリングによって支持される。これは、起こり得る挟まれ事故の場合にも有効である。更に、ヒンジ５は、全方向に調整可能であり、サイクロトロン装置を格納するケーシングが、放射能を漏洩させず、ほぼ気密な構造とするために、全ての必要な最終的な微調整を可能としている。
【００２３】
本発明によるケーシングは、この一体型放射線シールドの据付けのために床にピットを設ける必要がない。使用者は、既に存在する床面を使用可能であり、ケーブルダクト、放射線シールドのレール及び駆動システムに必要な、時間のかかる予備設計及び、床表面のやり直しが不要である。一体型放射線シールドを据え付ける前に、床表面を、完全に平坦に且つ水平にし、一晩の硬化後に使用可能な自己レベリングタイプの低粘度樹脂によって処理することが望ましい。ブロック２の上には、外部に設置された回路への配線のための多数の取入れ開口が設けられている。
【００２４】
各放射線遮蔽ブロック及びサイクロトロン装置には、据付け時にこれらの重量物の持ち上げ及び移動を迅速且つ容易にする油圧ジャッキローラ用の吊具が備えられている。
【００２５】
放射線シールドは、該シールドの放射線減衰特性及び体積／重量比をバランスさせるように特別に設計された高密度のコンクリート（dense concrete）で出来ている。重量バラストは、良好なγ線減衰のために主に鉄鉱が用いられ、中性子線放射線の減衰容量を強化するためにボロン及び水素成分が添加されている。好適な実施例では、放射線シールドは、放射線防護のために２５ｋｇ／ｍ³のオーダーの水素質量と、５−１０ｋｇ／ｍ³の純ボロンを有し、最終密度が３．５のオーダーになるようにマグネタイト（黒鉱Ｆｅ₃Ｏ₄）によって密度が最大化されている。
【００２６】
更に、ターゲットは、ＰＥプラスチック及び鉛（Ｐｂ）を含むサンドイッチ型のシールドによって囲まれている。最終的に放射線シールドは、実質的に気密容器とされ、これにより、内側システムから放射能が偶発的にケーシングの外側に漏洩するのを防ぎ、システムが動作している部屋の中に低放射線環境を作り出す。（規制により必要であれば）シールド内を低圧とするための接続部も容易に与えられる。放射線シールドの内側システムを冷却する目的のためのシールド外側の周囲の空気からの空気循環も不要であり、更に、ケーシングの外部環境での放射線障害の危険性を非常に低い状態に維持するのを助ける。
【００２７】
放射線シールドの内側には、イオン源、高周波電極システム及びビーム引出エレメントのような装置内部のサブシステム、及び、真空箱及びポンプ、冷却水を備えたターゲット、及び、ターゲット窓冷却装置のような、外付けのサブシステムを有するサイクロトロンを収容するメインコンパートメント（第１のコンパートメント）７がある。サイクロトロンのメンテナンスを容易にするために、その磁石コイル及び磁極は、イオンビームの加速面が垂直となるように位置されている。この設計及び可動ブロック３及び４により、サイクロトロンの真空箱は、イオンビームの加速空間を形成するように近接して配置された電磁石の磁極、及び、他の内部サブシステムを含む装置内部へのアクセスを容易とするために、この垂直面内で分離することもできる。このサイクロトロンは、特に、医療用途のための短寿命放射性診断用トレーサの製造のために用いられる水素の陰イオンビームを加速するために設計されている。放射線シールド内には、更に、図２に示すように、コンクリート部分１内に位置する廃ガス遅延ライン８も一体化されて設けられている。これは、廃ガス遅延ライン８内に導入される可能性のある放射性物質からコンクリートが完全に放射線を遮蔽するように、コンクリート中に埋め込まれた長いプラスチック管からなる。
【００２８】
コンクリートケーシング部分１の左側には、更に第２のコンパートメント９（図１及び５参照）が設けられている。このコンパートメント９は、気体ターゲット（例えば¹¹Ｃ及び¹⁵Ｏアイソトープ）用の、バルブ及び圧力計からなるターゲット媒体取扱部を収容する第１のサブコンパートメント１０、液体ターゲット（例えば¹³Ｎ及び¹⁵Ｆアイソトープ）のための液体供給システムを収容する第２のサブコンパートメント１１、¹⁵Ｏトレーサ用の処理システムを収容する第３のサブコンパートメント１２及び¹¹Ｃトレーサ用の処理システムを収容する第４のサブコンパートメント１４を提供する。この第２のコンパートメント９は、更に、¹⁵Ｏ処理システムを取り囲む鉛の第１の放射線シールド１３、及び、¹¹Ｃ処理システム用の同様な鉛の第２の放射線シールド１５を含んでいる。鉛シールド１３、１５には、ガス処理システムへのアクセスを容易とするために、ヒンジによって支持されたドアが設けられている。
【００２９】
ケーシングの右側には、更に、２次冷却システム１７、電力供給部１８、真空システムコントローラ１９及びイオンガス源コントローラ２０を含む第３のコンパートメント１６（図１及び６参照）がある。
【００３０】
更に、前記４つの部分１−４によって作り出される放射線シールドの上には、ドアを動かすためのシールド面駆動モータや、例えば「磁場発生中」、「ビーム発生中」を示す警告表示等が配置されている。
【００３１】
【発明の効果】
従って、本発明により開示された装置は、ＰＥＴアイソトープ製造用の一体型密閉耐放射線システムを構成し、これは、医療診断目的用の短寿命放射線トレーサを容易に得られるようにするため、主な病院内に容易に収容される。
【００３２】
ここに開示したシステムの第１の効果は、設置場所用の設備として容易に適用されるコンパクトな自立型耐放射線ケーシングの設計にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＥＴアイソトープ製造用のシステムを収容する装置の斜視図
【図２】図１の装置及びシステムの正面図
【図３】図１の装置及びシステムの上面図
【図４】図３において、装置及びシステムの放射線遮蔽ドアが、内蔵されたサイクロトロン加速器に容易にアクセスできるように開かれた状態を示す図面
【図５】図１の装置及びシステムの左側面図
【図６】図１の装置及びシステムの右側面図
【符号の説明】
１、２、３、４…ブロック
５…ヒンジ
７、９、１６…コンパートメント
８…廃ガス遅延ライン
１０、１１、１２、１４…サブコンパートメント
１３、１５…放射線シールド
１７…２次冷却システム
１８…電力供給部
１９…真空システムコントローラ
２０…イオン源ガスコントローラ

Claims

ケーシングを構成するＰＥＴアイソトープ製造用の一体型放射線遮蔽システムであって、
標準的なサブシステムを含むサイクロトロン装置を収容するケーシング内側の第１のコンパートメントと、
気体ターゲット用のターゲット媒体取扱用の第１のサブコンパートメント、液体ターゲット用の液体供給システム用の第２のサブコンパートメント、第１の放射線シールドを含み、該放射線シールド内にバルブ、圧力及び流量センサ、オーブンを含むトレーサ用の処理システムを収容する第３のサブコンパートメント、第２の放射線シールドを含み、該放射線シールド内にトレーサ用の処理システム、バルブ、圧力及び流量センサ、オーブンを収容する第４のサブコンパートメントを含む第２のコンパートメントと、
２次冷却システム、電力供給部、真空システムコントローラ及びイオン源ガスコントローラを収容する第３のコンパートメントとを備え、
該システムが、第１及び第２のブロックが前記第１のコンパートメントを含むメインボディを構成し、第３及び第４のブロックが該第１のコンパートメントを密閉された放射線遮蔽中に取り囲むための一対の閉止ドアを構成し、前記第１のブロックが更に第１のブロックの遮蔽材料中に埋め込まれた廃ガス遅延ラインを含むようにされた、４つのモールドされたブロックからなるケーシングによって密閉された耐放射線システムを形成することを特徴とする一体型放射線遮蔽システム。
請求項１において、前記４つのブロックが、シールドの放射線減衰特性と体積／重量比をバランスするように設計された高密度コンクリートからなり、バラストとして、γ線減衰を高めるためにマグネタイトを主体とし、中性子線減衰容量を強化するためにボロン及び水素成分が添加された物が選ばれていることを特徴とする一体型放射線遮蔽システム。
請求項２において、前記廃ガス遅延ラインが、適切なガス遅延を得るためにコイル状に形成され、ケーシングの前記第１ブロックのコンクリート材料中に埋め込まれたプラスチック管からなることを特徴とする一体型放射線遮蔽システム。
請求項２において、ドア要素を形成する前記第３及び第４のブロックが、ほぼ摩擦が零であるヒンジ中のローラベアリングに支持され、各ヒンジの部分が、前記第１及び第３ブロック又は第２及び第４ブロックをそれぞれ形成するコンクリート中に固定的にモールドされていることを特徴とする一体型放射線遮蔽システム。
請求項１において、前記第１及び第２の放射線シールドが、ＰＥプラスチック及び鉛を含むサンドイッチ型の遮蔽によって形成されていることを特徴とする一体型放射線遮蔽システム。
一体型ＰＥＴアイソトープ製造システムを構成する装置であって、
真空ポンプシステム、ターゲット、ターゲット支持システム、冷却水システム及びターゲット窓冷却システムを含むサイクロトロン装置を収容する第１のコンパートメントと、
気体ターゲット用のターゲット媒体取扱用の第１のサブコンパートメント、液体ターゲット用の液体供給システム用の第２のサブコンパートメント、第１の放射線シールドを含み、該放射線シールド内にバルブ、圧力及び流量センサ、オーブンを含むトレーサ用の処理システムを収容する第３のサブコンパートメント、第２の放射線シールドを含み、該第２の放射線シールド内にトレーサ用の処理システム及びバルブ、圧力及び流量センサ、オーブンを収容する第４のサブコンパートメントを含む、第２のコンパートメントと、
２次冷却システム、電力供給部、真空システムコントローラ及びイオン源ガスコントローラを収容する第３のコンパートメントとを備え、
該システムが、第１及び第２のブロックが、前記第１のコンパートメントを含むメインボディを構成し、第３及び第４のブロックが、該第１のコンパートメントを、密閉された放射線遮蔽内に取り囲むための一対の閉止ドアを構成し、前記第１のブロックが、該第１のブロックの遮蔽材料中に埋め込まれた廃ガス遅延ラインを更に含む、４つのモールドされたブロックからなるケーシングによって、密閉された耐放射線システムを形成することを特徴とする一体型放射線遮蔽システム。