JP7309268B2 - Self-shielding for RI manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、RI(放射性同位元素)製造用の自己シールドに関するものである。 The present invention relates to self-shielding for RI (radioisotope) production.
脳や心臓、癌などの精密検査における検査方法として、ポジトロン断層撮影法(PET:PositronEmission Tomography)がある。このPET検査では、ポジトロン(陽電子)を放出する放射性同位元素(陽電子放出核種)で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被験者の体内に導入する。体内に導入された検査用薬剤は、代謝されたり特定の部位(例えば、腫瘍や病変箇所)に蓄積される。放射性同位元素から放出される陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に放射線(消滅ガンマ線)が放出されるので、この放射線を検出してコンピュータで処理することにより、特定断面における断層撮影画像を得ることができるようになっている。 Positron Emission Tomography (PET) is available as an examination method for detailed examination of the brain, heart, cancer, and the like. In this PET examination, a test drug labeled with a radioisotope (positron-emitting nuclide) that emits positrons (positrons) is introduced into the subject's body by injection, inhalation, or the like. A test agent introduced into the body is metabolized or accumulated in a specific site (for example, a tumor or lesion site). Radiation (annihilation gamma rays) is emitted when the positron emitted from the radioisotope combines with the surrounding electrons and annihilates. images can be obtained.
このような放射性同位元素(RI)を製造するための装置として、例えば特許文献1の装置が知られている。この装置では、自己シールドの内部に粒子加速器が配置され、当該粒子加速器からの荷電粒子線をターゲットに照射して放射性同位元素を製造している。
As an apparatus for producing such a radioactive isotope (RI), for example, the apparatus disclosed in
ここで、上述のようなRI製造装置用の自己シールドは、中性子やガンマ線などを遮蔽するための複数の層を有している。このような遮蔽を行うための材料として比重の大きい材料が用いられる場合がある。従って、自己シールドの重量が重くなるという問題があった。自己シールドは建屋の床に設置されるものであるため、床の耐荷重の観点などから、自己シールドの重量を軽くすることが求められていた。 Here, the self-shield for RI manufacturing equipment as described above has a plurality of layers for shielding neutrons, gamma rays, and the like. A material having a large specific gravity may be used as a material for such shielding. Therefore, there is a problem that the weight of the self-shield becomes heavy. Since the self-shield is installed on the floor of the building, it has been required to reduce the weight of the self-shield from the viewpoint of the load capacity of the floor.
そこで、本願発明は、重量を軽くすることができるRI製造装置用の自己シールドを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a self-shielding system for RI manufacturing equipment that can be light in weight.
本発明のRI製造装置用の自己シールドは、内部に加速器及びRI製造装置が配置され、当該内部で加速器からの荷電粒子線をターゲットに照射することで放射性同位元素の製造がなされるRI製造装置用の自己シールドであって、ガンマ線を遮蔽する第1のガンマ線遮蔽材料によって形成される第1の層と、第1の層よりも外周側に配置され、第1の層のガンマ線遮蔽材料よりも中性子遮蔽性が高く、且つ、第1の層のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい中性子遮蔽材料によって形成される第2の層と、第2の層よりも外周側に配置され、第2の層の中性子遮蔽材料よりガンマ線遮蔽性が高い第2のガンマ線遮蔽材料によって形成される第3の層と、を備える。 The self-shield for the RI production apparatus of the present invention is an RI production apparatus in which an accelerator and an RI production apparatus are arranged inside, and radioactive isotopes are produced by irradiating a target with a charged particle beam from the accelerator inside the RI production apparatus. a first layer formed by a first gamma-ray shielding material for shielding gamma rays; A second layer formed of a neutron shielding material having a high neutron shielding property and a specific gravity smaller than that of the gamma ray shielding material of the first layer; and a third layer formed by a second gamma-ray shielding material having a higher gamma-ray shielding property than the neutron shielding material of the layer.
このRI製造装置用の自己シールドでは、第1の層が一次ガンマ線を遮蔽し、第2の層が中性子を遮蔽し、第2の層より外周側の第3の層が捕獲ガンマ線を遮蔽する。具体的には、第2の層が第1の層の外周側に配置されているため、第1の層が第2の層よりもターゲットに近い位置に配置される。このような配置では、第1の層が第2の層より外周側に配置されるような構造と比べ、第1の層の厚みを同じとすることで同等のガンマ線遮蔽性能を得つつも、ガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。従って、第1の層の重量を軽くすることができる。また、中性子が第1の層を通過するため、中性子の減速効果が得られ、第2の層がより効果的に中性子を遮蔽することができる。従って、第2の層を薄くすることができ、重量を軽くすることができる。一方、捕獲ガンマ線は第1の層を通過しないため、第3の層が遮蔽すべき捕獲ガンマ線が増えるが、捕獲ガンマ線は放射線全体の中で割合が低いため、重量増加に対して大きな影響はない。以上より、自己シールドの重量を軽くすることができる。 In this self-shielding for RI manufacturing equipment, the first layer shields primary gamma rays, the second layer shields neutrons, and the third layer, which is closer to the outer circumference than the second layer, shields trapped gamma rays. Specifically, since the second layer is arranged on the outer peripheral side of the first layer, the first layer is arranged at a position closer to the target than the second layer. In such an arrangement, compared to a structure in which the first layer is arranged on the outer peripheral side of the second layer, the thickness of the first layer is the same to obtain the same gamma ray shielding performance, The volume of gamma-ray shielding material can be reduced. Therefore, the weight of the first layer can be reduced. In addition, since neutrons pass through the first layer, a neutron moderation effect is obtained, and the second layer can shield neutrons more effectively. Therefore, the second layer can be made thinner and lighter in weight. On the other hand, since the trapped gamma rays do not pass through the first layer, the amount of trapped gamma rays to be shielded by the third layer increases. . As described above, the weight of the self-shield can be reduced.
第3の層の第2のガンマ線遮蔽材料は、第1の層の第1のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さくてよい。これにより、自己シールド内において、比重の大きい材料の量を低減できる。 The second gamma-ray shielding material of the third layer may have a lower specific gravity than the first gamma-ray shielding material of the first layer. This reduces the amount of heavy material in the self-shield.
第1の層は、自己シールドのうちの最も内周側に配置されてよい。これにより、第1の層のガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。 The first layer may be positioned on the innermost side of the self-shield. This allows the volume of the gamma-ray shielding material of the first layer to be reduced.
本発明によれば、重量を軽くすることができるRI製造装置用の自己シールドを提供することができる。 The present invention provides self-shielding for RI manufacturing equipment that can be light in weight.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る自己シールドの実施形態について詳細に説明する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは図面の上方向及び下方向に対応したものである。 Embodiments of self-shielding according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Also, the terms "top" and "bottom" are sometimes used in the description, which correspond to the upward and downward directions in the drawing.
図1は、RI製造システム1の断面図である。RI製造システム1は、ターゲット装置10(RI製造装置)を備えている。RI製造システム1は、放射性同位元素(RI)を製造するものである。RI製造システム1は、例えばPET用サイクロトロンとして使用可能であり、RI製造システム1で製造されたRIは、例えば放射性同位元素標識化合物(RI化合物)である放射性薬剤(放射性医薬品を含む)の製造に用いられる。病院等のPET検査(陽電子断層撮影検査)に使用される放射性同位元素標識化合物としては、18F-FLT(フルオロチミジン)、18F-FMISO(フルオロソニダゾール)、11C-ラクロプライド等がある。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
RI製造システム1は、いわゆる自己シールド型の粒子加速器システムであり、荷電粒子を加速させる加速器2と、この加速器2を取り囲んで放射線を遮蔽するための放射線シールド(壁体)である自己シールド6とを備えている。自己シールド6によって囲まれるように形成された内部空間Sには、加速器2の他に、RIを製造するために用いられるターゲット装置10、加速器2の内部を真空にするための真空ポンプ4などが配置されている。さらに、内部空間Sには、加速器2の運転に必要な付属品、ターゲット装置10の冷却に用いられる付属機器などが配置されている。
The RI
加速器2は、いわゆる縦型のサイクロトロンであり、一対の磁極と、真空箱と、これらの一対の磁極及び真空箱を取り囲む環状のヨークとを有している。一対の磁極は、一部が真空箱内で上面同士が所定間隔空けて対面している。これらの一対の磁極の隙間内で、水素イオン等の荷電粒子が多重加速される。真空ポンプ4は、加速器2内の真空環境を維持するために使用されるものであり、例えば加速器2の側部に固定されている。加速器2は照射方向に荷電粒子線Bを出射する。
The
ターゲット装置10は、加速器2から照射された荷電粒子線Bを受けてRIを製造するためのものであり、内部に原料(例えばターゲット水;18O水)を収容する収容部が形成されている。ターゲット装置10は、一般的に、図1及び図2に示すように加速器2の側部に固定されている。本実施形態のRI製造システム1は、加速器2を挟んで両側に配置された2つのターゲット装置10を備えている。例えば、図示左側に配置されたターゲット装置10は上段側に配置され、図示右側に配置されたターゲット装置10は下段側に配置されている(図2参照)。ターゲット装置10は、加速器2に設けられたターゲットシールド7に覆われている。
The
自己シールド6は、複数のパーツによって構成されており、加速器2及びターゲット装置10を覆うように形成されている。自己シールド6は、内部に加速器2及びターゲット装置10が配置され、当該内部で加速器2からの荷電粒子線Bをターゲットに照射することでRIの製造がなされる構造物である。自己シールド6は、当該RI製造時に発生する放射線を遮蔽して自己シールド6の外部に漏れることを防止するための構造物である。
Self-
図2に示すように、自己シールド6によって全体が遮蔽されたRI製造システム1は、建屋100のRI製造室101の中に配置される。RI製造システム1は、RI製造室101の床102の上に設置される。
As shown in FIG. 2, the RI
図1に示すように、自己シールド6は、荷電粒子線Bの照射方向にて互いに対向する側壁部11,12と、水平方向において荷電粒子線Bの照射方向と直交する方向にて互いに対向する側壁部13,14と、を備える。側壁部11と側壁部12とは、互いに離間するように配置され、側壁部13と側壁部14とは互いに離間するように配置される。側壁部13,14の一方側の端部は側壁部11の両端部に接続され、側壁部13,14の他方側の端部は側壁部12の両端部に接続される。これにより、自己シールド6の内部空間Sは、側壁部11,12,13,14によって四方を隙間なく取り囲まれる。
As shown in FIG. 1, the self-
図2に示すように、自己シールド6の上端部は、上壁部15によって閉じられている。すなわち、側壁部11,12,13,14の上端部には、上壁部15が接続されている。側壁部11,12,13,14の下端部は、RI製造室101の床102の上に設置される。これにより、側壁部11,12,13,14によって取り囲まれる内部空間Sは、上壁部15及び床102によって上下方向に隙間なく塞がれる。
As shown in FIG. 2, the upper end of self-
以上より、自己シールド6の側壁部11,12,13,14は、自己シールド6が配置されているRI製造室101の側壁部103の内側に配置されており、当該側壁部103よりもターゲット装置10寄りの位置に配置される。また、自己シールド6の上壁部15は、自己シールド6が配置されているRI製造室101の上壁部104の内側に配置されており、当該上壁部104よりもターゲット装置10寄りの位置に配置される。なお、側壁部11,12,13,14が床102上に直接設置されているが、側壁部11,12,13,14の下端部同士を連結する下壁部が設けられており、当該下壁部が床102上に配置されてもよい。
As described above, the
なお、自己シールド6は、荷電粒子線Bの照射方向と水平方向に直交する方向へ分割可能な構成を有している(図1参照)。すなわち、側壁部11,12及び上壁部15は中央位置付近にて着脱可能に分割されている。これにより、自己シールド6は、第1の構造体6Aと第2の構造体6Bに分割される。このうち、第2の構造体6Bは、床102上に設けられたガイド部(不図示)に沿って第1の構造体6Aに対して往復移動する。これにより、自己シールド6が開閉可能な構造となる。第1の構造体6Aと第2の構造体6Bとの間は、放射線が漏れないように、隙間が無いように接続される。
The self-
続いて、自己シールド6の層構成について、図3を参照しながら更に詳細に説明する。図3(a)は本実施形態に係る自己シールド6の層構成を示す概略断面図である。図3(b)は比較例に係る自己シールド56の層構成を示す概略断面図である。なお、図3(a)では、側壁部12,13,14の層構成のみが示されているが、図示されていない他の壁部についても、同趣旨の層構造を有している。
Subsequently, the layer structure of the self-
図3(a)に示すように、自己シールド6は、内周側から外周側へ向かって順に、すなわち、自己シールド6の内部空間Sから自己シールド6の外部へ向かって順に、第1の層21と、第2の層22と、第3の層23と、を備える。
As shown in FIG. 3( a ), the self-
第1の層21は、ガンマ線を遮蔽する第1のガンマ線遮蔽材料によって形成される層である。第1の層21は、自己シールド6のうちの最も内周側に配置される。ここで「最も内周側に配置される」とは、放射線を遮蔽する機能を有する層として、最も内周側に配置されることを意味し、第1の層21より内周側には、第1~第3の層のようなガンマ線や中性子を遮蔽するような層が他に形成されていない状態を示す。従って、第1の層21の内周面を塗料で塗ることで形成される塗装層や、放射線の遮蔽機能を有さない保護材料で覆った場合も、第1の層21は、自己シールド6のうちの最も内周側に配置されているものとする。
The
第1の層21は、ターゲット装置10からの放射線のうち、主に一次ガンマ線L1を遮蔽する層である。第1の層21を形成する第1のガンマ線遮蔽材料として、鉛で構成される金属材料を採用してよい。鉛で構成される金属材料は、中性子L2を減速させる機能も有している。なお、一次ガンマ線L1の遮蔽性や中性子L2の減速効果を考慮して、第1のガンマ線遮蔽材料として、鉄で構成される金属材料、及びタングステンで構成される金属材料などが採用されてもよい。なお、ガンマ線の遮蔽性を有する特定の金属成分(鉛、鉄、タングステン等)で構成される金属材料とは、当該金属成分を僅かに含有していればよいものではなく、一次ガンマ線L1を遮蔽する機能を発揮できる程度の含有率で含まれている必要がある。また、特定の金属成分が100%含有されていなくともよく、遮蔽性に影響を及ぼさない範囲で他の成分が含有されていてもよい。すなわち、特定の金属成分が、所定の含有率で含まれていればよい。なお、前述の一次ガンマ線L1の遮蔽性を有する金属成分を複数有する場合は、当該複数の金属成分の合計の含有率が、所定値を満たしていればよい。
The
第2の層22は、第1の層21を通過した放射線のうち、主に中性子L2を遮蔽する層である。第2の層22は、第1の層21よりも外周側に配置される。ここでは、第2の層22は、第1の層21と外周側で隣合うように配置される。第2の層22は、第1の層21よりも中性子遮蔽性が高く、且つ、第1の層21の第1のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい中性子遮蔽材料によって形成される。なお、「中性子遮蔽性が高い」とは、第1の層21の第1のガンマ線遮蔽材料と第2の層22の中性子遮蔽材料とを同じ厚みで比較したときに、第2の層22の中性子遮蔽材料の方が多くの中性子を遮蔽することができることを意味する。このような中性子遮蔽材料として、ポリエチレンで構成される樹脂材料などが採用されてよい。その他、パラフィンなどで構成される樹脂材料が採用されてよい。なお、特定の樹脂成分(ポリエチレン、パラフィン等)で構成される樹脂材料とは、当該樹脂成分を僅かに含有していればよいものではなく、中性子を遮蔽する機能を発揮できる程度の含有率で含まれている必要がある。また、特定の樹脂成分が100%含有されていなくともよく、遮蔽性に影響を及ぼさない範囲で他の成分が含有されていてもよい。すなわち、特定の樹脂成分が、所定の含有率で含まれていればよい。なお、前述の中性子L2の遮蔽性を有する樹脂成分を複数有する場合は、当該複数の樹脂成分の合計の含有率が、所定値を満たしていればよい。
The
第3の層23は、第2の層22が中性子L2を遮蔽したときに発生する捕獲ガンマ線L3を主に遮蔽する層である。第3の層23は、第2の層22よりも外周側に配置される。ここでは、第3の層23は、第2の層22と外周側で隣合うように配置される。第3の層23の第2のガンマ線遮蔽材料は、第2の層22の中性子遮蔽材料よりガンマ線遮蔽性が高い。また、第3の層23の第2のガンマ線遮蔽材料は、第1の層21のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい。なお、「ガンマ線遮蔽性が高い」とは、第2の層22の中性子遮蔽材料と第3の層23の第2のガンマ線遮蔽材料とを同じ厚みで比較したときに、第3の層23の第2のガンマ線遮蔽材料の方が多くのガンマ線を遮蔽することができることを意味する。このような第2のガンマ線遮蔽材料として、重コンクリートが採用されてよい。
The
第1の層21の厚みは、第2の層22の厚み、及び第3の層23の厚みに比して薄い。例えば、第1の層21の厚みは、第2の層22の厚み及び第3の層23の厚みに比して、所定の割合だけ薄い厚みに設定すればよい。
The thickness of the
次に、本実施形態に係る自己シールド6の作用・効果について説明する。
Next, the action and effect of the self-
まず、図3(b)を参照して、比較例に係る自己シールド56の層構成について説明する。図3(b)に示すように、自己シールド56は、内周側から順に、第2の層22、第1の層21、及び第3の層23を備えている。このとき、ターゲット装置10からの中性子L2は、第2の層22によって遮蔽される。このとき、第2の層22では、中性子L2を遮蔽した際に、捕獲ガンマ線L3が発生する。これに対し、第1の層21は、一次ガンマ線L1及び捕獲ガンマ線L3を遮蔽する。ただし、第1の層21で遮蔽仕切れない放射線(ガンマ線L1,L3及び中性子L2)が漏洩するため、最も外周側の第3の層23が、それらの放射線を遮蔽する。
First, the layer structure of the self-
これに対し、図3(a)に示す本実施形態に係る自己シールド6では、第1の層21が一次ガンマ線L1を遮蔽し、第2の層22が中性子L2を遮蔽し、第2の層22より外周側の第3の層23が捕獲ガンマ線L3を遮蔽する。ここで、第2の層22が第1の層21の外周側に配置されているため、第1の層21が第2の層22よりもターゲットTに近い位置に配置される。このような配置では、図3(b)に示す比較例に係る構造と比べ、第1の層21の厚みを比較例と同じとすることで同等のガンマ線遮蔽性能を得つつも、ガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。従って、第1の層21の重量を軽くすることができる。また、中性子L2が第1の層21を通過するため、中性子L2の減速効果が得られ、第2の層22がより効果的に中性子L2を遮蔽することができる。従って、第2の層22を比較例に比して薄くすることができ、重量を軽くすることができる。一方、捕獲ガンマ線L3は第1の層21を通過しないため、第3の層23が遮蔽すべき捕獲ガンマ線L3が増加するが、捕獲ガンマ線L3は放射線全体の中で割合が低いため、重量増加に対して大きな影響はない。以上より、自己シールド6の重量を軽くすることができる。
In contrast, in the self-
例えば、第1の層21の材料として鉛を採用する場合、比重が11.3g/cm3と大きいため、自己シールド6の重量全体に占める第1の層の割合は大きい。よって、第1の層21の体積を減少させることで、自己シールド6の重量を軽くすることができる。このように自己シールド6の重量を軽くすることで、建屋100の床102の耐荷重に余裕を持たせることができると共に、設置時における搬送作業なども容易にすることができる。また、鉛は重量単価が高価であるため、鉛の体積を減らすことで、自己シールド6全体の材料コストを減少させることができる。
For example, when lead is used as the material of the
第3の層23の第2のガンマ線遮蔽材料は、第1の層21の第1のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい。これにより、自己シールド6内において、比重の大きい材料の量を低減できる。
The second gamma-ray shielding material of the
第1の層21は、自己シールド6のうちの最も内周側に配置される。これにより、第1の層21のガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。
The
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified without changing the gist of each claim.
例えば、上述の実施形態では、第3の層23は、第1の層21よりも比重の小さい材料で形成されていた。これに代えて、第3の層23として、第1の層21と同じガンマ線遮蔽材料を採用してもよい。
For example, in the embodiment described above, the
上述の実施形態では、各層間は、互いに直接接合されていたが、放射線に対する遮蔽性を有さない部材が介在していてもよい。 In the above-described embodiments, the layers are directly bonded to each other, but a member that does not shield radiation may be interposed between the layers.
2…加速器、6…自己シールド、10…ターゲット装置(RI製造装置)、21…第1の層、22…第2の層、23…第3の層。 2 -- accelerator, 6 -- self-shield, 10 -- target device (RI manufacturing device), 21 -- first layer, 22 -- second layer, 23 -- third layer.
Claims (3)
ガンマ線を遮蔽する第1のガンマ線遮蔽材料によって形成される第1の層と、
前記第1の層よりも外周側に配置され、前記第1の層のガンマ線遮蔽材料よりも中性子遮蔽性が高く、且つ、前記第1の層の前記ガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい中性子遮蔽材料によって形成される第2の層と、
前記第2の層よりも外周側に配置され、前記第2の層の前記中性子遮蔽材料よりガンマ線遮蔽性が高い第2のガンマ線遮蔽材料によって形成される第3の層と、を備え、
前記第1の層の前記第1のガンマ線遮蔽材料は、鉛、鉄、及びタングステンの中から選択される少なくとも一種類の材料であり、
前記第3の層の前記第2のガンマ線遮蔽材料は、重コンクリートであり、
前記第1の層は前記ターゲットを囲い、前記第2の層は前記第1の層を囲い、前記第3の層は前記第2の層を囲う、
RI製造装置用の自己シールド。 A self-shield for an RI production apparatus in which an accelerator and an RI production apparatus are arranged inside, and radioisotopes are produced by irradiating a target with a charged particle beam from the accelerator inside the RI production apparatus,
a first layer formed by a first gamma-ray shielding material that shields gamma rays;
It is arranged on the outer peripheral side than the first layer, has a higher neutron shielding property than the gamma ray shielding material of the first layer, and has a smaller specific gravity than the gamma ray shielding material of the first layer. a second layer formed by a shielding material;
A third layer formed of a second gamma-ray shielding material that is arranged on the outer peripheral side of the second layer and has a higher gamma-ray shielding property than the neutron shielding material of the second layer,
the first gamma-ray shielding material of the first layer is at least one material selected from lead, iron, and tungsten;
said second gamma-ray shielding material of said third layer is heavy concrete;
said first layer surrounds said target, said second layer surrounds said first layer, and said third layer surrounds said second layer;
Self-shielding for RI manufacturing equipment.
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