JP6064386B2 - 放射線遮蔽窓 - Google Patents

Description

本発明は、放射線遮蔽窓に関する。

例えば特許文献１などにおいて、原子力発電所の原子炉などに用いられる放射線遮蔽窓が種々提案されている。図９に特許文献１に記載の放射線遮蔽窓の略図的断面図を示す。

図９に示されるように、放射線遮蔽窓１００は、５枚のガラスシート１０１〜１０５を有する。放射線を遮蔽する５枚のガラスシート１０１〜１０５は、ガラスシート１０１〜１０５の厚み方向に沿って配列されている。ガラスシート１０１〜１０５は、内側（観察者側）に位置するものほど小さく、外側（放射線発生源側）に位置するものほど大きくされている。内側の３枚のガラスシート１０１〜１０３は、密接して配されている。ガラスシート１０３とガラスシート１０４との間と、ガラスシート１０４とガラスシート１０５との間には、隙間が設けられている。

特開平１０−３２５８９８号公報

放射線遮蔽窓１００には、視野が狭いという問題がある。具体的には、放射線遮蔽窓１００の周縁部は視認困難であるため、放射線遮蔽窓１００の中央部しか視野が確保できないという問題がある。

本発明は、視野が広い放射線遮蔽窓を提供することを主な目的とする。

本発明に係る放射線遮蔽窓は、窓枠と、複数の窓板とを備える。複数の窓板は、窓枠に嵌め込まれている。複数の窓板は、厚み方向に沿って配列されている。窓板は、放射線を遮蔽するガラス板と、反射抑制膜とを有する。反射抑制膜は、ガラス板の表面上に設けられている。

複数の窓板は、相互に間隔をおいて配されていることが好ましい。

ガラス板がＰｂを含む場合は、反射抑制膜がＰｂを実質的に含まないことが好ましい。

反射抑制膜が、酸化ケイ素またはフッ素化アルカリ土類金属からなる層を含むことが好ましい。

本発明によれば、視野が広い放射線遮蔽窓を提供することができる。

第１の実施形態に係る放射線遮蔽窓の模式的断面図である。 第１の実施形態に係る放射線遮蔽窓を図１の点Ａから視たときの模式的平面図である。 参考例に係る放射線遮蔽窓の模式的平面図である。 第２の実施形態に係る放射線遮蔽窓の模式的断面図である。 第３の実施形態に係る放射線遮蔽窓の模式的断面図である。 第４の実施形態における窓板の模式的断面図である。 実施例１に係るサンプルと比較例１に係るサンプルとの平面写真である。 実施例２に係るサンプルと比較例２に係るサンプルとの平面写真である。 特許文献１に記載の放射線遮蔽窓の略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る放射線遮蔽窓１の模式的断面図である。図２は、第１の実施形態に係る放射線遮蔽窓１を図１の点Ａから視たときの模式的平面図である。

図１及び図２に示されるように、放射線遮蔽窓１は、窓枠１０と、複数の窓板１１ａ〜１１ｆを備えている。

窓枠１０は、光遮蔽性を有する。窓枠１０は、例えば、放射線を遮蔽可能な金属などにより構成されている。窓枠１０は、例えば、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｗ、及びＢｉからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属により構成することができる。

窓枠１０には、開口１０ａが設けられている。この開口１０ａにより、放射線遮蔽窓１の一方側と他方側とが連通している。

窓枠１０の開口１０ａには、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが嵌め込まれている。複数の窓板１１ａ〜１１ｆは、開口１０ａ内において、窓板１１ａ〜１１ｆの厚み方向であるｘ軸方向に沿って配列されている。複数の窓板１１ａ〜１１ｆは、ｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。

なお、放射線遮蔽窓１では、窓板１１ａ〜１１ｆが６枚設けられているが、本発明においては、放射線遮蔽窓が有する窓板の数が特に限定されない。一般的には、放射線遮蔽窓１が有する窓板の数は、例えば、５〜１００程度とすることができる。

放射線遮蔽窓１では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆのうち、内側（放射線発生源側）であるｘ２側に位置する窓板ほど小面積に設けられており、外側（観察者側）であるｘ１側に位置する窓板ほど大面積に設けられている。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明においては、複数の窓板の少なくとも２枚が同じ大きさに設けられていてもよい。

複数の窓板１１ａ〜１１ｆのそれぞれは、ガラス板１２と、反射抑制膜１３ａ、１３ｂとを有する。

ガラス板１２は、透光性を有する一方、放射線を遮蔽する。ここで、「透光性を有する」とは、ガラス板１２の一方側から他方側が視認可能な程度に可視波長域の光を透過させることを意味する。「放射線を遮蔽する」とは、放射線の少なくとも一部を吸収または反射させることにより透過量を抑制することを意味する。

ガラス板１２は、例えば、Ｐｂを含むガラスにより好適に構成することができる。ガラス板１２は、Ｐｂを３０質量％以上含むガラスによりさらに好適に構成することができる。

ガラス板１２の厚みは、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ〜５００ｍｍ程度であることが好ましく、２ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、より好ましくは２ｍｍ〜３０ｍｍである。

ガラス板１２の少なくとも一方の表面上には、反射抑制膜が設けられている。具体的には、ガラス板１２の一方側の表面の上に反射抑制膜１３ａが設けられており、他方側の表面の上に反射抑制膜１３ｂが設けられている。反射抑制膜１３ａ、１３ｂは、窓板１１ａ〜１１ｆの表面における反射を抑制する膜である。

反射抑制膜１３ａ、１３ｂは、例えば、ガラス板１２とは屈折率が異なる膜、典型的には、ガラス板１２よりも屈折率が低い膜により構成することができる。ガラス板１２よりも屈折率が低い膜の具体例としては、酸化ケイ素または、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等のフッ素化アルカリ土類金属からなる膜が例示される。

また、反射抑制膜１３ａ、１３ｂは、例えば、屈折率が相対的に低い低屈折率膜と、屈折率が相対的に高い高屈折率膜とが交互に積層された誘電体多層膜により構成することもできる。その場合、低屈折率膜は、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム等により構成することができる。高屈折率膜は、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化タングステン、酸化ハフニウム、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム等により構成することができる。

反射抑制膜１３ａ、１３ｂは、Ｐｂを実質的に含まないことが好ましい。ここで、「Ｐｂを実質的に含まない」とは、Ｐｂを不可避不純物として含んでいたとしても、意図的にＰｂが添加されていないことを意味する。「Ｐｂを実質的に含まない」とは、一般的には、Ｐｂの含有量が、１質量％以下であることをいう。

ところで、図３に示される、ガラス板の表面上に反射抑制膜が設けられていないこと以外は放射線遮蔽窓１と実質的に同様の構成を有する放射線遮蔽窓２００では、放射線遮蔽膜２００の正面に観察者が立った場合、窓板が設けられた領域の周縁部２０１が視認困難となる。従って、視野範囲は、窓板が設けられた領域よりも狭くなる。なお、窓板が設けられた領域の周縁部２０１が視認困難となる理由としては、窓板の表面における光の乱反射によるものと考えられる。

それに対して、放射線遮蔽窓１では、ガラス板１２の表面上に反射抑制膜１３ａ、１３ｂが設けられている。このため、窓板１１ａ〜１１ｆの表面における光反射が抑制されている。よって、放射線遮蔽窓１では、放射線遮蔽窓１の正面に観察者が立った際に、窓板が設けられた領域の周縁部も視認可能であり、広い視野を確保することができる。従って、例えば確保しなければならない視野範囲が同じである場合は、窓板１１ａ〜１１ｆを小さくすることが可能となる。

放射線遮蔽窓１では、Ｐｂを含むガラス板１２の表面が、Ｐｂを実質的に含まない反射抑制膜１３ａ、１３ｂにより覆われている。このため、ガラス板１２の表層のヤケ（白濁）を効果的に抑制することができる。また、ガラス板の表層のヤケを抑制するためにガラス板が配された雰囲気を不活性ガス雰囲気にする必要や、ガラス板が配された雰囲気に乾燥剤を配する必要が必ずしもない。従って、放射線遮蔽窓１の構成を簡単にすることができる。さらに、乾燥剤の交換などのメンテナンスを行う必要も必ずしもない。従って、放射線遮蔽窓１は、メンテナンスが容易である。

ガラス板１２の表層のヤケをより効果的に抑制する観点からは、反射抑制膜１３ａ、１３ｂが酸化ケイ素または窒化ケイ素からなる層を含むことが好ましい。反射抑制膜１３ａ、１３ｂの最表層が、酸化ケイ素または、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等のフッ素化アルカリ土類金属からなる層により構成されていることがより好ましい。

ところで、窓板の表面が水分と接触することを抑制する観点からは、複数の窓板を密着して配することも考えられる。しかしながら、窓板の表面は厳密に平坦ではないため、複数の窓板を密着して配した場合は、干渉縞が生じてしまい、視認性が劣悪となってしまう場合がある。

それに対して放射線遮蔽窓１では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが相互に間隔をおいて配されている。窓板の間隔は、少なくとも干渉縞が発生しない程度であれば良く、例えば０．１ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。従って、干渉縞の発生に起因する視認性の劣化を抑制することができる。

放射線遮蔽窓１では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが設けられているため、窓枠に一枚の窓板を嵌め込む場合と比較してガラス板１２の１枚あたりの厚みを薄くすることができる。従って、ガラス板１２の製造が容易となる。その結果、放射線遮蔽窓１の製造も容易となる。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る放射線遮蔽窓２の模式的断面図である。

第１の実施形態に係る放射線遮蔽窓１では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが相互に間隔をおいて配されている。それに対して第２の実施形態に係る放射線遮蔽窓２では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが密着して配されている。このような場合であっても、第１の実施形態と同様に広い視野を確保できる。なお、密着して配される窓板１１ａ〜１１ｆは、樹脂などにより接着されていても良い。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る放射線遮蔽窓の模式的断面図である。

第１の実施形態に係る放射線遮蔽窓１では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが相互に間隔をおいて配されており、第２の実施形態に係る放射線遮蔽窓２では、複数の窓板１１ａ〜１１ｆが密着して配されている。第３の実施形態に係る放射線遮蔽窓では、隣り合う窓板１１ａ〜１１ｆが相互に間隔をおいて配されている部分と、密着して配されている部分が存在している。このようにすることで、窓枠のサイズに合わせることが容易となる。なお、密着して配される窓板１１ａ〜１１ｆは、樹脂などにより接着されていても良い。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態における窓板の模式的断面図である。

第１〜第３の実施形態に係る放射線遮蔽窓では、６枚の窓板１１ａ〜１１ｆが、それぞれ、単一のガラス板により構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、６枚の窓板１１ａ〜１１ｆのそれぞれは、図６に示されるような複数のガラス板１４の積層体１６により構成されていてもよい。また、その場合は、ガラス板１４の少なくとも一方の表面上に反射抑制膜１５が設けられていることが好ましい。また、隣り合うガラス板１４は、接着剤などを用いて相互に接着されていてもよい。

ガラス板１４の厚みは、例えば、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とすることができる。一枚の窓板を構成するガラス板１４の枚数は、例えば、１０枚〜４０枚程度とすることができる。

（実施例１）
長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ９ｍｍの鉛含有ガラス板（日本電気株式会社のＬＸ−５７Ｂ、可視波長域における平均透過率は、８６．４％／７ｍｍ）を用意した。その鉛含有ガラス板の両表面に下記の構成の反射抑制膜をスパッタリング法により形成することにより、膜付鉛含有ガラス板を作製した。膜付鉛含有ガラス板を密接させて１１枚積層することにより、実施例１の積層体を作製した。

反射抑制膜の構成：
ガラス板側から、酸化ケイ素膜（３６ｎｍ）、酸化ニオブ膜（１８ｎｍ）、酸化ケイ素膜（３４ｎｍ）、酸化ニオブ膜（１１４ｎｍ）及び酸化ケイ素膜（８４ｎｍ）

（比較例１）
実施例１と同様の鉛含有ガラス板を、成膜せずに、密接させて１１枚積層することにより、比較例１の積層体を作製した。

（実施例２）
積層数を２０枚としたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の積層体を作製した。

（比較例２）
積層数を２０枚としたこと以外は、比較例１と同様にして比較例２の積層体を作製した。

図７及び図８にそれぞれ実施例１及び比較例１、実施例２及び比較例２の平面写真を示す。

図７、図８に示す結果から、反射抑制膜を形成しなかった比較例１及び比較例２は、透過率が低下して対象物が認識できなくなること、またガラス板側面の映り込みにより視野角が狭くなることが分かった。反射抑制膜を施したものは、対象物の認識ができ、かつ視野が狭くなることがなかった。鉛ガラスは屈折率が一般的な窓ガラスに使用されるソーダライムガラスよりも高いため、空気との界面では反射率が大きくなる。そのため、透過率の低下やガラスの側面の映り込みが起こりやすい。重ね枚数が多くなればなるほど対象物が見えにくくなってしまう。鉛ガラス板に反射抑制膜を形成することによって、その表面反射率を低くすることができるため、透過率低下や視野が狭くなることを防ぐことができる。

本発明に係る放射線遮蔽窓は、１００ｍｍＰｂ相当以上の遮蔽性能を必要とする施設に好適である。例えば、原子力発電タービン建屋、固体核廃棄物貯蔵庫、再循環ポンプ、使用済み核燃料輸送容器保管施設の窓、或いは放射性物質を扱うドラム移載装置、重機等の窓等に好適である。

１，２…放射線遮蔽窓
１０…窓枠
１０ａ…開口
１１ａ〜１１ｆ…窓板
１２，１４…ガラス板
１３ａ、１３ｂ、１５…反射抑制膜
１６…積層体

Claims (3)

1. 窓枠と、
   前記窓枠に嵌め込まれており、厚み方向に沿って配列された複数の窓板と、
   を備え、
   前記窓板は、
   放射線を遮蔽するガラス板と、
   前記ガラス板の表面上に設けられた反射抑制膜と、
   を有し、
   前記複数の窓板のすべてが、相互に間隔をおいて配され、前記間隔により形成された空間が密閉されてなり、前記窓板の枚数は、５〜１００であり、前記窓板の間隔は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍである、放射線遮蔽窓。
2. 前記ガラス板の厚みは、２ｍｍ〜１００ｍｍである、請求項１に記載の放射線遮蔽窓。
3. 前記反射抑制膜が、酸化ケイ素またはフッ素化アルカリ土類金属からなる層を含む、請求項１または２に記載の放射線遮蔽窓。