JP6656442B1 - 遮蔽体、及び放射化抑制構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、貫通隙間が生じない、つまり中性子線の漏出を抑制しうる遮蔽体と、この遮蔽体を用いた放射化抑制構造を提供することである。【解決手段】本願発明の遮蔽体は、中性子発生室内の壁体の放射化を抑制するものであって、複数の板状パネルで形成されたものである。この板状パネルは、ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の上面と、ｎ角形の下面、そしてｎ個の側面で構成され、上面と下面が略平行（平行含む）に配置された形状であり、しかも側面は上面に対して傾斜したテーパ面で形成されたものである。そして、板状パネルの側面と他の板状パネルの側面を当接し、隣接する２つの板状パネルの一部どうしを重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられる。【選択図】図２

Description

本願発明は、例えば中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Ｂｏｒｏｎ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｔｈｅｒａｐｙ）など中性子が発生する放射線医療施設や、研究施設といった室内において、その壁体の放射化を抑制する技術に関するものであり、より具体的には、隣接する板状パネルの全周を重ねながら接合して組み立てられた遮蔽体と、この遮蔽体を用いた放射化抑制構造に関するものである。

中性子捕捉療法は、癌細胞にホウ素化合物を取り込ませ、そのホウ素と中性子との核反応によって癌細胞を破壊する治療法である。ホウ素（特に１０Ｂ）は、熱中性子をはじめとする低エネルギーの中性子と大きく反応する性質があり、癌細胞内のホウ素と中性子が核分裂反応した結果、強力な粒子線（アルファ線）が発生し、この粒子線によって癌細胞を破壊する。

核分裂反応によって発生する粒子線の飛程は、癌細胞の直径程度（約１０〜１４μｍ）であり、癌細胞以外の正常な細胞に影響を与えることがない。従来のＸ線やガンマ線による治療が、癌細胞とほぼ同じ物理的ダメージを正常細胞に与えることから、中性子捕捉療法は「癌細胞選択性治療」とも呼ばれ、特に悪性脳腫瘍や悪性黒色腫などの治療にとって現状では最も理想に近い治療法とされている。

ところで中性子捕捉療法では、照射器や加速器などを用いて患者に対する中性子線の照射が行われるが、当然ながらこの照射は外部に中性子線が漏れないよう壁体等で閉鎖された室内で行われる。もちろん、照射された中性子線すべてが患者に吸収されるわけではなく、部分的には壁体等にも吸収される。中性子は電荷を持たないため、物質中の原子核に比較的容易に到達しやすく、しかも中性子捕捉療法で好適に使用される低エネルギーの中性子は吸収現象が顕著である。そして壁体を構成する物質の一部が、中性子を吸収した結果、安定同位体から放射性同位体となるいわゆる放射化現象を起こすことがある。

短半減期核種によって放射化したコンクリートは、多量の放射線を放出することが知られている。そのため、室内にいる者は無用な被曝を受けることとなる。また、長年にわたって中性子が照射されると、コンクリート製の壁体は放射化が進んで、長半減期核種が多量に生成され、その結果、放射化したコンクリート壁体は、放射性廃棄物として処分する必要があり、通常の廃棄物に比べ多大な廃棄コストを強いられる。

このように、放射化の原因となる中性子が発生する施設等では、壁体の放射化が一つの大きな問題とされており、これまで遮蔽体を用いた放射化防止対策などが実施されてきた。すなわち、壁体の前面側に遮蔽体を設置することによって、壁体に到達する中性子線を抑制するわけである。この遮蔽体は、場所打ちコンクリート工法などにより現地にて全体が構築されることもあるし、現地での施工期間を短縮させるべく搬入した部品を組み立てることで構築されることもある。例えば、特許文献１では鋼板とコンクリートからなるブロックを組み立てることによって遮蔽体を構築する技術について提案しており、特許文献２では帯板状の部品を組み立てることによって遮蔽体を構築する技術について提案している。

特開２００４−３１７２４２号公報 特開平０８−０５４４９５号公報

特許文献１や特許文献２のように、ブロックや部品（以下、「部品等」という。）を利用して遮蔽体を構築すれば、現地における施工時間を短縮できるうえ、ある程度一様な品質をもって完成することが期待できる。

しかしながら従来技術によれば、隣接する部品等の接合面に生じる貫通隙間（遮蔽体を肉厚方向に貫通する小孔）を回避することができなかった。例えば特許文献１では、左右に隣接する接合面はクランク状の隔壁によって貫通隙間を回避することができるものの、上下に隣接する接合面では貫通隙間を避けることができず、一方の特許文献２では、上下に隣接する接合面は凸型と凹型の連結面によって貫通隙間を回避することができるものの、左右に隣接する接合面では貫通隙間を避けることができない。貫通隙間が生じたままの遮蔽体では、貫通隙間を通じて中性子線が壁体まで到達することとなり、壁体の放射化を防止する効果が十分に得られない。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、貫通隙間が生じない、つまり中性子線の漏出を抑制しうる遮蔽体と、この遮蔽体を用いた放射化抑制構造を提供することである。

本願発明は、板状パネルの全周において隣接する板状パネルと一部重ねながら遮蔽体を組み立てる、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。

本願発明の遮蔽体は、中性子発生室（中性子が発生する部屋）内の壁体の放射化を抑制するものであって、複数の板状パネルで形成されたものである。この板状パネルは、ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の上面と、ｎ角形の下面、そしてｎ個の側面で構成され、上面と下面が略平行（平行含む）に配置された形状であり、しかもすべての側面は上面に対して傾斜したテーパ面で形成されたものである。そして、板状パネルの側面と他の板状パネルの側面を当接し、隣接する２つの板状パネルの一部どうしを重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられる。

本願発明の遮蔽体は、テーパ面に代えて板状パネルの側面に薄板状の係合突起が設けられたものとすることもできる。この場合、隣接する２つの板状パネルの係合突起どうしを重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられる。

本願発明の遮蔽体は、板状パネルが表面板と中間板と裏面板の順で積層されたものとすることもできる。なお表面板は、準不燃材又は不燃材を用いた板状の部材であり、中間板は、表面板より高強度の木材を用いた板状の部材であり、裏面板は、炭化ホウ素等のホウ素化合物を含有する薄膜状又は板状の部材である。この場合、表面板が連続するように隣接する２つの板状パネルが接合されて組み立てられる。

本願発明の放射化抑制構造は、中性子発生室内の壁体の放射化を抑制する構造であって、第１遮蔽体を備えたものである。この第１遮蔽体は、本願発明の遮蔽体であり、しかも表面板と中間板と裏面板の順で積層された板状パネルを用いたものである。なお第１遮蔽体は、表面板が室内側となり、かつ裏面板が壁体側となるように設置される。

本願発明の放射化抑制構造は、空隙部と第２遮蔽体、検査孔、複数の検査用コアを備えた構造とすることもできる。この空隙部は、裏面板と壁体との間に設けられ、第２遮蔽体は、空隙部と壁体との間に配置される本願発明の遮蔽体である。また検査孔は、第２遮蔽体を貫通しさらに壁体の厚さ方向に穿孔されたものであり、検査用コアは、壁体と同等の材料で形成されるものである。なお、第２遮蔽体は交換可能となるように設置され、第２遮蔽体の室内側表面には放射化の程度を評価するための計測素子が設置され、複数の検査用コアが壁体の厚さ方向に並べて配置される。

本願発明の遮蔽体、及び放射化抑制構造には、次のような効果がある。
（１）隣接する板状パネルの間に貫通隙間が生じることがなく、従来技術に比してより中性子線の漏出を抑制することができ、すなわち壁体の放射化を抑制することができる。その結果、中性子発生室内にいる者の無用な被曝を確実に回避することができ、放射性廃棄物の排出を極力抑えることができる。
（２）ライフサイクル全体を通してコスト合理性が高く、しかも放射性廃棄物が生じないクリーンな医療施設や研究施設、検査施設、産業施設等を提供することができる。
（３）第２遮蔽体と検査孔と複数の検査用コアを備える放射化抑制構造は、供用開始後も任意のタイミングで放射化の程度を確認することができ、放射化する前に第２遮蔽体を交換することができる。これにより、第２遮蔽体が放射性廃棄物となることを未然に防ぐことができる。

中性子発生室内に、本願発明の放射化抑制構造が設置された状況を示す平面図。 （ａ）は傾斜型板状パネルを示す側面図、（ｂ）は傾斜型板状パネルによって組み立てられた遮蔽体を示す平面図。 （ａ）は突起型板状パネルを示す側面図、（ｂ）は突起型板状パネルによって組み立てられた遮蔽体を示す平面図。 第１の実施形態における放射化抑制構造を示す断面図。 第２の実施形態における放射化抑制構造を示す断面図。 第３の実施形態における放射化抑制構造を示す断面図。 本願発明の壁体管理方法の主な工程を示すフロー図。 本願発明の壁体管理方法の主な工程を示すステップ図。

１．全体概要
本願発明の遮蔽体、及び放射化抑制構造の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。図１は、中性子が発生する部屋（以下、「中性子発生室」という）に、本願発明の放射化抑制構造２００が設置された状況を示す平面図である。この図に示す中性子発生室はコンクリート製の壁体（以下、単に「コンクリート壁体ＣＷ」という。）で閉鎖（密閉）されており、室内には中性子が発生する加速器ＮＤが設置されている。なお、図１では加速器ＮＤが設置された中性子発生室を示しているが、加速器ＮＤに限らず中性子が発生する施設であれば本願発明を効果的に実施することができる。

本願発明の放射化抑制構造２００は、図１に示すようにコンクリート壁体ＣＷの室内側（前面）に、換言すればコンクリート壁体ＣＷの表面を覆うように第１遮蔽体２１０が設置された構造である。また放射化抑制構造２００は、コンクリート壁体ＣＷの表面から所定の距離を確保したうえで第１遮蔽体２１０を設置することとし、すなわちコンクリート壁体ＣＷと第１遮蔽体２１０の間にスペース（以下、「空隙部２２０」という。）を設けた構造とすることもできる。さらに図１に示すように、コンクリート壁体ＣＷと空隙部２２０との間に第２遮蔽体２３０を設置した構造としてもよい。

第１遮蔽体２１０は、木材（例えばハードボード等）や炭化ホウ素をはじめとするホウ素化合物含有部材を含むもので、木材によって中性子を減衰させ、さらに、木材を通過する際に中性子を熱中性子に変化させ、この熱中性子をホウ素に吸収させることによって、コンクリート壁体ＣＷに到達する中性子を大幅に低減するものである。また空隙部２２０は、コンクリート壁体ＣＷに到達するまでの所定距離を確保することによって、中性子のエネルギーを減衰させる機能を有するものである。さらに第２遮蔽体２３０は、コンクリート壁体ＣＷに到達する中性子を未然に吸収するものである。なお第２遮蔽体２３０は、容易に交換できるように設置され、将来放射化が進んだことが認められたときには新たな第２遮蔽体２３０と交換することが予定されており、いわばコンクリート壁体ＣＷの保護材としても機能するものである。

本願発明の遮蔽体は、第１遮蔽体２１０や第２遮蔽体２３０として用いられるものであり、複数の板状パネルを接合していくことで組み立てられるものである。そしてこの板状パネルは、本願発明の遮蔽体を組み立てるためのいわば部品（パーツ）であり、本願発明の遮蔽体の一部を構成する板状のものである。本願発明の遮蔽体は、あらかじめ組み立てられた状態（つまり完成品の状態）で現地（この場合は中性子発生室）に搬入して設置することもできるし、必要数の板状パネルを搬入して現地で組み立てることもできる。なお板状パネルは、容易に組み立てられるような形状にするとよい。具体的には、配置位置に応じて選択する必要がないようにすべて同じ形状とし、配置姿勢（配置する向き）を考慮する必要がないように対称形（点対称や線対象等）とするなど、板状パネルをいわばモデュール化するとよい。

２．遮蔽体
本願発明の遮蔽体の例について図を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の放射化抑制構造２００は、本願発明の遮蔽体を用いて形成されるものであり、したがってまずは本願発明の遮蔽体について説明し、その後に本願発明の放射化抑制構造２００について説明することとする。

図２は、上面や下面に対して側面が傾斜した板状パネル（以下、「傾斜型板状パネル１１０」という。）によって組み立てられた本願発明の遮蔽体１００を示す図であり、（ａ）は傾斜型板状パネル１１０を示す側面図、（ｂ）は遮蔽体１００を示す平面図である。なお、図２（ｂ）のうち平面図の下方にはＸ−Ｘ矢視の断面図を示し、平面図の右横にはＹ−Ｙ矢視の断面図を示している。

図２（ａ）に示すように傾斜型板状パネル１１０は、上面１１１と下面１１２、側面１１３によって構成され、また上面１１１と下面１１２は略平行（平行含む）に配置され、側面１１３は上面１１１や下面１１２に対して傾斜したテーパ面とされる。なお、上面１１１と下面１１２の形状は多角形とされ、側面１１３は多角形の辺の数だけ設けられる。換言すれば、傾斜型板状パネル１１０は、ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の上面１１１と、ｎ角形の下面１１２、そしてｎ個の側面１１３によって構成されるわけである。既述したとおり配置姿勢を考慮することなく設置するためには、上面１１１や下面１１２の形状を正方形や正八角形にするとよい。

便宜上、図２（ａ）では左右の側面１１３をテーパ面として示しているが、実際にはすべての側面１１３が上面１１１（下面１１２）に対して傾斜したテーパ面とされ、例えば上面１１１や下面１１２の形状が正方形であれば４個すべての側面１１３がテーパ面とされる。

また図２（ａ）に示すように、相対向する側面１１３（左側の側面１１３ａと右側の側面１１３ｂ）どうしは略平行（平行含む）に配置される。したがって、図２（ａ）で正面に示す側面１１３ｃと、紙面奥側に配置される側面１１３（図示しない）もやはり略平行に配置される。つまり、傾斜型板状パネル１１０を側面視するとその形状は平行四辺形となり、相対向する側面１１３どうしは略平行であっても異なる傾斜面となるわけである。例えば、図２（ａ）に示す左側の側面１１３ａは下面１１２から上面１１１に向けて内側（傾斜型板状パネル１１０の中心側）に傾斜（以下、便宜上ここでは「内側傾斜」という。）しているが、一方の右側の側面１１３ｂは下面１１２から上面１１１に向けて外側に傾斜（以下、便宜上ここでは「外側傾斜」という。）している。なお、上面１１１（下面１１２）に対する側面１１３の傾斜角は、４５°や６０°など現地の状況に応じて適宜設計することができる。

図２（ｂ）に示すように本願発明の遮蔽体１００は、複数（図では４個）の傾斜型板状パネル１１０を平面的に接合していくことで形成することができる。より詳しくは、Ｘ−Ｘ断面図やＹ−Ｙ断面図に示すように、隣接する（隣り合う）傾斜型板状パネル１１０の側面１１３どうしを当接（接触）させた状態で接合していく。このとき、隣接する傾斜型板状パネル１１０の上面１１１や下面１１２が一連の平面となるように、すなわち、一方の傾斜型板状パネル１１０のうちの「内側傾斜の側面１１３」と他方の傾斜型板状パネル１１０のうちの「外側傾斜の側面１１３」とを合わせた状態で配置していく。

側面１１３どうしが当接した状態で配置されると、隣接する傾斜型板状パネル１１０はビスや釘などの接合具によって連結（固定）される。あるいは、接着剤等によって隣接する傾斜型板状パネル１１０を連結してもよいし、側面１１３の材質によっては溶接によって連結することもできる。

このように本願発明の遮蔽体１００は、隣接する傾斜型板状パネル１１０の側面１１３どうしを当接させた状態で、すなわち隣接する傾斜型板状パネル１１０の一部（側面１１３）が重なった状態で、接合していくことによって組み立てられる。したがって、Ｘ−Ｘ断面図の破線円で示す水平方向の水平接合部ＪＨや、Ｙ−Ｙ断面図の破線円で示す鉛直方向の鉛直接合部ＪＶに、貫通隙間（遮蔽体を肉厚方向に貫通する小孔）が生ずることがなく、もちろん４個の傾斜型板状パネル１１０のコーナー部が集中する集中接合部ＪＣにも貫通隙間が生ずることがないことから、従来に比してより中性子線の漏出を抑制することができるわけである。

本願発明の遮蔽体１００は、傾斜型板状パネル１１０のほか、側面に係合突起が設けられた板状パネル（以下、「突起型板状パネル１２０」という。）によって組み立てることもできる。図３は、突起型板状パネル１２０によって組み立てられた本願発明の遮蔽体１００を示す図であり、（ａ）は突起型板状パネル１２０を示す側面図、（ｂ）は遮蔽体１００を示す平面図である。なお、図３（ｂ）のうち平面図の下方にはＸ−Ｘ矢視の断面図を示し、平面図の右横にはＹ−Ｙ矢視の断面図を示している。

図３（ａ）に示すように突起型板状パネル１２０は、上面１２１と下面１２２、側面１２３によって構成され、上面１２１と下面１２２は略平行（平行含む）に配置される。傾斜型板状パネル１１０と同様、上面１２１と下面１２２の形状は多角形とされ、側面１２３は多角形の辺の数だけ設けられる。換言すれば、突起型板状パネル１２０は、ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の上面１２１と、ｎ角形の下面１２２、そしてｎ個の側面１２３によって構成されるわけである。既述したとおり配置姿勢を考慮することなく設置するためには、上面１２１や下面１２２の形状を正方形や正八角形にするとよい。

図３（ａ）に示すように突起型板状パネル１２０の、側面１２３には、薄板状の係合突起１２４が設けられる。なお便宜上、図３（ａ）では左右の側面１２３に設けられた係合突起１２４を示しているが、実際にはすべての側面１２３に係合突起１２４が設けられ、例えば上面１２１や下面１２２の形状が正方形であれば４個すべての側面１２３に係合突起１２４が設けられる。

また図３（ａ）に示すように、相対向する側面１２３（左側の側面１２３ａと右側の側面１２３ｂ）に設けられる係合突起１２４は、双方が異なる位置（高さ）となるように配置される。例えば図３（ａ）の場合、左側の側面１２３ａには肉厚方向の上段位置に係合突起１２４（以下、「上段係合突起１２４Ｕ」という。）が設けられ、右側の側面１２３ｂには肉厚方向の下段位置に係合突起１２４（以下、「下段係合突起１２４Ｌ」という。）が設けられている。そして図３（ａ）で正面に示す側面１２３ｃと、紙面奥側に配置される側面１２３（図示しない）にも、やはり一方に上段係合突起１２４Ｕ、他方に略平行に下段係合突起１２４Ｌが設けられる。

図３（ｂ）に示すように本願発明の遮蔽体１００は、複数（図では４個）の突起型板状パネル１２０を平面的に接合していくことで形成することができる。より詳しくは、Ｘ−Ｘ断面図やＹ−Ｙ断面図に示すように、隣接する（隣り合う）突起型板状パネル１２０の係合突起１２４どうしを重ねた状態で接合していく。このとき、隣接する突起型板状パネル１２０の上面１２１や下面１２２が一連の平面となるように、すなわち、一方の突起型板状パネル１２００の「上段係合突起１２４Ｕ」と他方の突起型板状パネル１２０の「下段係合突起１２４Ｌ」とを重ねた状態で配置していく。そのため、上段係合突起１２４Ｕと下段係合突起１２４Ｌの突出長さ（図３（ａ）では横方向の長さ）は、同程度とすることが望ましい。また、２つの係合突起１２４（上段係合突起１２４Ｕと下段係合突起１２４Ｌ）を重ねたときに突起型板状パネル１２０の一般部（中央部）の肉厚と同等となるように、係合突起１２４の肉厚は突起型板状パネル１２０の一般部の肉厚の約１／２にするとよい。

上段係合突起１２４Ｕと下段係合突起１２４Ｌを重ねた状態で配置されると、隣接する突起型板状パネル１２０はビスや釘などの接合具によって連結（固定）される。あるいは、接着剤等によって隣接する突起型板状パネル１２０を連結してもよいし、係合突起１２４の材質によっては溶接によって連結することもできる。

このように本願発明の遮蔽体１００は、隣接する突起型板状パネル１２０の上段係合突起１２４Ｕと下段係合突起１２４Ｌを重ねた状態で、すなわち隣接する突起型板状パネル１２０の一部が重なった状態で、接合していくことによって組み立てられる。したがって、Ｘ−Ｘ断面図の破線円で示す水平方向の水平接合部ＪＨや、Ｙ−Ｙ断面図の破線円で示す鉛直方向の鉛直接合部ＪＶに、貫通隙間が生ずることがなく、もちろん４個の突起型板状パネル１２０のコーナー部が集中する集中接合部ＪＣにも貫通隙間が生ずることがないことから、従来に比してより中性子線の漏出を抑制することができるわけである。

傾斜型板状パネル１１０と突起型板状パネル１２０は、同一の材料からなる１層構成としてもよいし、２以上の部材が積層された多層構成としてもよい。例えば、傾斜型板状パネル１１０や突起型板状パネル１２０を、表面板と中間板、裏面板の順で積層された３層構成とすることができる。この場合、表面板は、石膏プラスターボードやドロマイトプラスターボード、あるいは樹脂板などを利用した板状の部材とし、特に壁や天井に対して放射化抑制構造２００を設置する場合は準不燃材あるいは不燃材を利用するとよい。一方、中間板は、パープルハートやイペといったい比重が大きく硬い木材（以下、「ハードウッド等」という。）を利用した板状の木製部材を用い、裏面板は、ホウ素含有樹脂からなる薄膜状あるいは板状の部材、例えばＢ４Ｃを含む樹脂を成型した部材を用いるとよい。もちろん、ホウ素を含有する樹脂材であればＢ４Ｃ樹脂に限らず、無水ホウ酸を樹脂に混ぜた部材や、粉状の灰ホウ石を樹脂に混ぜた部材など、他の樹脂材を裏面板として用いることもできる。

ところで、多量の水素を含有する木材は中性子を減衰させることができる。つまり、中間板のみでも中性子を減衰させる効果があり、少量の中性子を対象とするケースではコンクリート壁体ＣＷの放射化を抑制することもできる。したがって、少量の中性子の発生が予想される中性子発生室内に放射化抑制構造２００を設置する場合は、裏面板を省略した（すなわち表面板と中間板からなる）傾斜型板状パネル１１０や突起型板状パネル１２０を用いることができるし、あるいは中間板のみからなる傾斜型板状パネル１１０や突起型板状パネル１２０を用いる用いることもできる。なお便宜上ここでは、表面板と中間板、裏面板の順で積層された傾斜型板状パネル１１０と突起型板状パネル１２０のことをそれぞれ「３層型の傾斜型板状パネル１１０」と「３層型の突起型板状パネル１２０」ということとし、表面板と中間板からなる傾斜型板状パネル１１０と突起型板状パネル１２０のことを「２層型の傾斜型板状パネル１１０」と「２層型の突起型板状パネル１２０」、中間板のみからなる傾斜型板状パネル１１０と突起型板状パネル１２０のことを「１層型の傾斜型板状パネル１１０」と「１層型の突起型板状パネル１２０」ということとする。

３．放射化抑制構造
次に、本願発明の放射化抑制構造２００の例について図を参照しながら詳しく説明する。なお本願発明の放射化抑制構造２００は、ここまで説明した遮蔽体１００を用いて形成される構造であり、したがって遮蔽体１００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の放射化抑制構造２００に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．遮蔽体」で説明したものと同様である。

既述したとおり本願発明の放射化抑制構造２００は、コンクリート壁体ＣＷの表面に直接、第１遮蔽体２１０を設置する形態（以下、「第１の実施形態」という。）と、コンクリート壁体ＣＷの前面に空隙部２２０、及び第１遮蔽体２１０を設置する形態（以下、「第２の実施形態」という。）、コンクリート壁体ＣＷの前面に第２遮蔽体２３０、空隙部２２０、及び第１遮蔽体２１０を設置する形態（以下、「第３の実施形態」という。）に大別することができる。以下、それぞれ実施形態ごとに順に説明していく。

（第１の実施形態）
図４は、第１の実施形態における放射化抑制構造２００を示す断面図であり、床面を形成するコンクリート壁体ＣＷを鉛直面で切断した断面図である。なおこの図では、床面を形成するコンクリート壁体ＣＷの上面に第１遮蔽体２１０を設置しているが、本願発明の放射化抑制構造２００は、床面に限らず天井面や側面を形成するコンクリート壁体ＣＷの前面に第１遮蔽体２１０を設置した構造とすることもできる。

第１遮蔽体２１０は、本願発明の遮蔽体１００が用いられ、例えば３層型の傾斜型板状パネル１１０や３層型の突起型板状パネル１２０によって組み立てられたものである。より詳しくは、表面板（裏面板）が連続するように、隣接する２つの３層型の傾斜型板状パネル１１０（突起型板状パネル１２０）を接合していくことで組み立てられるものである。したがって第１遮蔽体２１０は、図４に示すように表面板２１１と中間板２１２、そして裏面板２１３の順で積層された構成であり、肉厚寸法（図４では上下寸法）に比して表面積が極端に大きな板状の部材である。既述した３層型の傾斜型板状パネル１１０や３層型の突起型板状パネル１２０によって組み立てることから、表面板２１１は、石膏プラスターボードやドロマイトプラスターボード、あるいは樹脂板などを利用した板状の部材となり、中間板２１２は、パープルハートやイペといったハードウッド等を利用した板状の木製部材となる。なお、中間板２１２としてハードウッド等を利用する理由は、中性子を弾性散乱させるための水素を多量に含有しているからであり、第１遮蔽体２１０としての相当の強度（せん断力や圧縮力、引張力など）を確保するためである。中間板２１２は、表面板２１１より高強度の部材とすることもできるし、表面板２１１より低強度の部材とすることもできる。

また、既述したとおり３層型の傾斜型板状パネル１１０や３層型の突起型板状パネル１２０の表面板は、ホウ素含有樹脂からなる薄膜状あるいは板状の部材であり、したがって第１遮蔽体２１０の裏面板２１３も、ホウ素含有樹脂からなる薄膜状あるいは板状の部材となり、例えばＢ４Ｃを含む樹脂を成型した部材とされる。もちろん、ホウ素を含有する樹脂材であればＢ４Ｃ樹脂に限らず、無水ホウ酸を樹脂に混ぜた部材や、粉状の灰ホウ石を樹脂に混ぜた部材など、他の樹脂材を使用した裏面板２１３とすることもできる。

第１遮蔽体２１０は、図４に示すように表面板２１１が室内側となり、かつ裏面板２１３がコンクリート壁体ＣＷ側となるように、ビスや釘あるいは接着剤などを利用して設置される。これにより、表面板２１１を通じて中間板２１２まで到達した中性子は、ハードウッド等に含まれる多量の水素によって減速し、減速した中性子は周囲と熱平衡に達し熱中性子となる（いわゆる弾性散乱）。そして、裏面板２１３に到達した熱中性子がホウ素に吸収されることによって、コンクリート壁体ＣＷに到達する中性子の量が大幅に抑えられ、すなわちコンクリート壁体ＣＷの放射化が抑制されるわけである。

第１遮蔽体２１０は、３層型の傾斜型板状パネル１１０や３層型の突起型板状パネル１２０のほか、２層型の傾斜型板状パネル１１０や２層型の突起型板状パネル１２０、あるいは１層型の傾斜型板状パネル１１０や１層型の突起型板状パネル１２０を用いたものとすることもできる。２層型の傾斜型板状パネル１１０や２層型の突起型板状パネル１２０を用いる場合、第１遮蔽体２１０は、表面板２１１が室内側となり、かつ中間板２１２がコンクリート壁体ＣＷ側となるように、ビスや釘あるいは接着剤などを利用して設置される。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態における放射化抑制構造２００を示す断面図であり、床面を形成するコンクリート壁体ＣＷを鉛直面で切断した断面図である。この図に示すように第２の実施形態における放射化抑制構造２００は、第１遮蔽体２１０に加え空隙部２２０を含んで構成される。多量の中性子が発生する中性子発生室の場合、第１遮蔽体２１０で全ての中性子が吸収されないこともあり、第１遮蔽体２１０を透過した中性子を空隙部２２０で減衰させる構造としている。空隙部２２０は、コンクリート壁体ＣＷと第１遮蔽体２１０の間にスペーサーを配置することで形成することができ、例えば、複数個所にスペーサーを離散的に配置（点在配置）することで空隙部２２０を形成してもよいし、溝形鋼やＨ形鋼といった形鋼を利用して線状あるいは格子状に配置することで空隙部２２０を形成してもよい。

空隙部２２０を設けることで、裏面板２１３に吸収されずに第１遮蔽体２１０を通過した中性子は、コンクリート壁体ＣＷに到達するまでの所定距離の移動を強いられ、これにより中性子のエネルギーが減衰し、すなわちコンクリート壁体ＣＷの放射化が抑制されるわけである。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態における放射化抑制構造２００を示す断面図であり、側壁を形成するコンクリート壁体ＣＷを水平面で切断した断面図である。この図に示すように第３の実施形態における放射化抑制構造２００は、第１遮蔽体２１０と空隙部２２０に加え第２遮蔽体２３０を含んで構成される。第２遮蔽体２３０は、本願発明の遮蔽体１００が用いられ、傾斜型板状パネル１１０や突起型板状パネル１２０（以下、これらを総称して「板状パネル」という。）によって組み立てられたものである。この場合の傾斜型板状パネル１１０や突起型板状パネル１２０は、ＲＣ（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）パネルといった板状の部材とすることができる。また第２遮蔽体２３０は、コンクリート壁体ＣＷの表面に接触するように配置され、アンカーボルト等を利用することで容易に交換できるように設置される。

図６に示すように第２遮蔽体２３０の室内側には空隙部２２０が形成され、さらにその室内側には第１遮蔽体２１０が設置される。そして、第２遮蔽体２３０の表面の一部には、空隙部２２０内に位置するように計測素子２４０が貼付される。このとき、第２遮蔽体２３０を構成する板状パネルのうち、代表する１個の板状パネルに計測素子２４０を貼付してもよいし、選出した複数（あるいは全部）の板状パネルに計測素子２４０を貼付してもよい。この計測素子２４０は、放射化の程度を評価するための計測値が得られるものであり、専用のものとして製造することもできるし、従来用いられている（例えば市場に流通している）ものを利用することもできる。

第１遮蔽体２１０の裏面板２１３によって熱中性子を吸収し、空隙部２２０によって中性子のエネルギーを減衰させるものの、一部の中性子はコンクリート壁体ＣＷに到達するおそれもあるため、第３の実施形態では、コンクリート壁体ＣＷの前面にさらに第２遮蔽体２３０を設置している。しかしながら第２遮蔽体２３０が長期にわたって中性子を受け続けると、第２遮蔽体２３０が放射化し、放射性廃棄物として処理しなければならないことも考えられる。そこで、放射化する前に第２遮蔽体２３０を取り換えることができる構造とし、そのため、第２遮蔽体２３０の放射化の程度が定期的に把握できるように計測素子２４０を設置するとともに、第２遮蔽体２３０を交換可能に設置するわけである。

また、第３の実施形態における放射化抑制構造２００では、図６に示すように検査孔２５０を設けることもできる。そしてこの検査孔２５０内には、複数（図では４個）の検査用コア２６０が配置される。検査孔２５０は、第２遮蔽体２３０に形成される貫通孔と、コンクリート壁体ＣＷを厚さ方向に穿孔して形成される横孔が、接続されて一連の連続孔となったものであり、１又は２箇所以上に設けることができる。

検査用コア２６０は、念のためコンクリート壁体ＣＷの放射化の程度を検査するための試験体であり、したがって検査用コア２６０はコンクリート壁体ＣＷと同等の材料で形成される。また、コンクリート壁体ＣＷの深度方向（壁厚方向）に応じた放射化の程度を確認することができるように、複数の検査用コア２６０がコンクリート壁体ＣＷの深度方向に並べて配置される。

４．壁体管理方法
続いて、本願発明の放射化抑制構造２００を利用した壁体管理方法（以下、「本願発明の壁体管理方法」という。）について図７と図８を参照しながら説明する。なお、本願発明の壁体管理方法は、ここまで説明した放射化抑制構造２００に対して行う管理方法であり、したがって遮蔽体１００や放射化抑制構造２００で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の壁体管理方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．遮蔽体」や「３．放射化抑制構造」で説明したものと同様である。

図７は、本願発明の壁体管理方法の主な工程を示すフロー図であり、図８は、本願発明の壁体管理方法の主な工程を示すステップ図である。まず、図８（ａ）に示すように第１遮蔽体２１０に設けられた確認孔ＨＣ内に挿入されたコアＣＲを取り外し（Ｓｔｅｐ１０１）、図８（ｂ）に示す状態としたうえで計測素子２４０の計測値を確認する（Ｓｔｅｐ１０２）。計測素子２４０の計測結果が得られると、これに基づいてコンクリート壁体ＣＷの放射化の有無を評価し（Ｓｔｅｐ１０３）、放射化が認められない場合は確認孔ＨＣ内にコアＣＲを元に戻す（Ｓｔｅｐ１０９）。一方、放射化が認められる場合はコア検査を実施し、どの程度の深さまで放射化しているか評価する。具体的には、図８（ｃ）に示すように第１遮蔽体２１０を取り外したうえで検査用コア２６０を抜き取り（Ｓｔｅｐ１０４）、抜き取った検査用コア２６０に対して所定の検査を行う（Ｓｔｅｐ１０５）。そして、計測素子２４０の計測結果と、検査用コア２６０の検査結果に基づいて、第２遮蔽体２３０の交換の要否を判断する（Ｓｔｅｐ１０６）。

なお、第２遮蔽体２３０を構成する板状パネルのうち選出した複数（あるいは全部）の板状パネルに計測素子２４０を貼付したときは、貼付したすべて（一部でもよい）の計測素子２４０を確認することもできる（Ｓｔｅｐ１０２）。この場合、放射化が認められる計測結果が得られた計測素子２４０の周辺にある検査用コア２６０に対してのみ、検査用コア２６０を抜き取って（Ｓｔｅｐ１０４）所定の検査所定の検査を行い（Ｓｔｅｐ１０５）、第２遮蔽体２３０の交換の要否を判断する（Ｓｔｅｐ１０６）とよい。

第２遮蔽体２３０の交換が不要であると判断された場合は、検査した検査用コア２６０を検査孔２５０内に収める（Ｓｔｅｐ１０９）。一方、第２遮蔽体２３０の交換が必要であると判断された場合は、図８（ｄ）に示すように第１遮蔽体２１０と既設の第２遮蔽体２３０を取り外すとともに、新たな第２遮蔽体２３０を設置する（Ｓｔｅｐ１０７）。第２遮蔽体２３０を交換すると、図８（ｅ）に示すように検査した検査用コア２６０を検査孔２５０内に収め、図８（ｆ）に示すように第１遮蔽体２１０を元に戻す（Ｓｔｅｐ１０９）。このとき、検査した検査用コア２６０のうち放射化が認められたものは、新たな検査用コア２６０に交換したうえで検査孔２５０内に収めるとよい（Ｓｔｅｐ１０８）。

本願発明の遮蔽体、及び放射化抑制構造は、陽子線治療や重粒子線治療、中性子捕捉療法など中性子が発生する医療施設をはじめ、研究施設、検査施設、産業施設等などで、特に有効に利用することができる。本願発明は、中性子が発生する施設が現状抱える課題を解決するものであり、すなわち粒子線がん治療の普及を促進するとともに、放射線業務従事者の無用な被ばくを低減し、放射性廃棄物の発生を低減することを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明である。

１００ 本願発明の遮蔽体
１１０ （遮蔽体の）傾斜型板状パネル
１１１ （傾斜型板状パネルの）上面
１１２ （傾斜型板状パネルの）下面
１１３ （傾斜型板状パネルの）側面
１２０ （遮蔽体の）突起型板状パネル
１２１ （突起型板状パネルの）上面
１２２ （突起型板状パネルの）下面
１２３ （突起型板状パネルの）側面
１２４ （突起型板状パネルの）係合突起
１２４Ｕ （突起型板状パネルの）上段係合突起
１２４Ｌ （突起型板状パネルの）下段係合突起
２００ 本願発明の放射化抑制構造
２１０ （放射化抑制構造の）第１遮蔽体
２１１ （第１遮蔽体の）表面板
２１２ （第１遮蔽体の）中間板
２１３ （第１遮蔽体の）裏面板
２２０ （放射化抑制構造の）空隙部
２３０ （放射化抑制構造の）第２遮蔽体
２４０ （放射化抑制構造の）計測素子
２５０ （放射化抑制構造の）検査孔
２６０ （放射化抑制構造の）検査用コア
ＣＲ （確認孔内の）コア
ＣＷ コンクリート壁体
ＨＣ 確認孔
ＪＣ 集中接合部
ＪＨ 水平接合部
ＪＶ 鉛直接合部
ＮＤ 加速器

Claims (6)

1. 中性子発生室内の壁体の放射化を抑制する、複数の板状パネルで形成された遮蔽体であって、
   前記板状パネルは、４角形の上面と、４角形の下面と、４個の側面で構成され、該上面と該下面が平行又は略平行に配置された形状であって、すべての該側面は該上面に対して傾斜したテーパ面であり、
   ４つの前記板状パネルのコーナー部が集中する接合部に貫通隙間が生ずることがないよう、４つの該板状パネルの前記側面とそれぞれ隣接する他の前記板状パネルの前記側面を当接し、該板状パネルの一部どうしを重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられた、
   ことを特徴とする遮蔽体。
2. 中性子発生室内の壁体の放射化を抑制する、複数の板状パネルで形成された遮蔽体であって、
   前記板状パネルは、４角形の上面と、４角形の下面と、４個の側面で構成され、該上面と該下面が平行又は略平行に配置された形状であって、すべての該側面には薄板状の係合突起が設けられ、
   ４つの前記板状パネルのコーナー部が集中する接合部に貫通隙間が生ずることがないよう、４つの該板状パネルの前記係合突起とそれぞれ隣接する他の前記板状パネルの前記側面の該係合突起と、を重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられた、
   ことを特徴とする遮蔽体。
3. 中性子発生室内の壁体の放射化を抑制する、複数の板状パネルで形成された遮蔽体であって、
   前記板状パネルは、表面板と中間板と裏面板の順で積層された構成であり、ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の上面と、ｎ角形の下面と、ｎ個の側面で構成され、該上面と該下面が平行又は略平行に配置された形状であって、すべての該側面は該上面に対して傾斜したテーパ面であり、
   前記表面板は、準不燃材又は不燃材を用いた板状の部材であり、
   前記中間板は、前記表面板より高強度の木材を用いた板状の部材であり、
   前記裏面板は、炭化ホウ素を含有する薄膜状又は板状の部材であり、
   前記表面板が連続するように前記板状パネルの前記側面と他の前記板状パネルの前記側面を当接し、隣接する２つの該板状パネルの一部どうしを重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられた、
   ことを特徴とする遮蔽体。
4. 中性子発生室内の壁体の放射化を抑制する、複数の板状パネルで形成された遮蔽体であって、
   前記板状パネルは、表面板と中間板と裏面板の順で積層された構成であり、ｎ角形（ｎは３以上の自然数）の上面と、ｎ角形の下面と、ｎ個の側面で構成され、該上面と該下面が平行又は略平行に配置された形状であって、すべての該側面には薄板状の係合突起が設けられ、
   前記表面板は、準不燃材又は不燃材を用いた板状の部材であり、
   前記中間板は、前記表面板より高強度の木材を用いた板状の部材であり、
   前記裏面板は、炭化ホウ素を含有する薄膜状又は板状の部材であり、
   前記表面板が連続するように隣接する２つの該板状パネルの前記係合突起どうしを重ねた状態で接合することによって平面状に組み立てられた、
   ことを特徴とする遮蔽体。
5. 中性子発生室内の壁体の放射化を抑制する構造において、
   請求項３又は請求項４記載の前記遮蔽体からなる第１遮蔽体を備え、
   前記表面板が室内側となり、かつ前記裏面板が前記壁体側となるように、前記第１遮蔽体が設置された、
   ことを特徴とする放射化抑制構造。
6. 前記裏面板と前記壁体との間に設けられた空隙部と、
   前記空隙部と前記壁体との間に配置され、請求項１又は請求項２記載の前記遮蔽体からなる第２遮蔽体と、
   前記第２遮蔽体を貫通し、さらに前記壁体の厚さ方向に穿孔された検査孔と、
   前記検査孔内に設置される複数の検査用コアと、をさらに備え、
   前記第２遮蔽体は、交換可能となるように設置され、
   前記第２遮蔽体の室内側表面には、放射化の程度を評価するための計測素子が設置され、
   前記検査用コアは、前記壁体と同等の材料で形成され、
   さらに複数の前記検査用コアが、前記壁体の厚さ方向に並べて配置された、
   ことを特徴とする請求項５記載の放射化抑制構造。

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