JPH0514235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、γ線、Ｘ線、電子線、重荷電粒子線
および中性子線などの電離性放射線による吸収線
量を正確に、かつ簡便に測定するための放射線線
量計素子に関するものである。 ［従来の技術］ 近年、原子力発電所、放射線廃棄物処理施設な
どの放射性物質を取扱う大型施設や粒子線、γ線
などの各種の照射施設等が普及してきた。これら
の施設では、通常の環境下はもちろん、高温度や
高湿度といつたような環境下で広い線量範囲にわ
たつて正確かつ簡便に放射線の線量を測定するこ
とが求められている。 従来の10Gyから100kGyの中、高レベルの線量
測定を目的とした固体の放射線線量計としては、
熱ルミネツセンス線量計、ライオルミネツセンス
線量計、ポリメチルメタクリレート線量計、ラジ
アクロミツクダイフイルム線量計、コバルトガラ
ス線量計等が知られている。これらはいずれも放
射線を固体素子に照射後、固体素子からの発光量
や特定波長の光の吸収を測定して、照射線量を求
めるものである。 しかしながら、これらの線量計は次のような欠
点を有する。 (1) 同一の照射条件、環境条件でも線量応答（す
なわち、発光量や光の吸収量など）のばらつき
が大きい（ガラス線量計を除く）。 (2) 照射後の線量応答が経時変化する、いわゆる
フエイデング現象を示す（熱ルミネツセンス線
量計、ラジアクロミツクダイフイルム線量計を
除く）。 (3) 有効な線量測定範囲が狭い。 (4) ラジアクロミツクダイフイルム線量計、ライ
オルミネツセンス線量計では照射時の環境、す
なわち、温度あるいは湿度などにより線量応答
のばらつきが大きい。 アミノ酸の一種であるアラニンは結晶状態で放
射線を照射するとその吸収線量に比例して安定な
固有のラジカル（遊離基）を生じるため、単位重
量あたりの生成ラジカル濃度を常磁性共鳴吸収装
置（ESR）により求めることによつて線量を測
定することが可能である（CEA−Ｒ−3913、フ
ランス1970）。 しかしながら、アラニン結晶粉末そのものは、
水に可溶であるため水中あるいは空気中で水や高
い湿度の影響を受ける。また、粉末が微細ですぐ
に静電気を帯びるため、正確な秤量や測定用試験
管への充填も困難であり、取扱いに極めて不便で
ある。 これらの理由から、アラニン結晶粉末そのまま
では実用的な線量計としての価値に乏しく、アラ
ニン結晶粉末の特長を生かした線量計を開発する
研究が行われてきた。 これまでの研究成果の中では、媒体としてパラ
フインないしは粉末セルロースを用い、この中に
アラニン結晶粉末を分散させた後、圧縮成形して
ペレツト状のものを作製し、これを線量計素子と
して用いる方法が提案されている（Int.J.Appl.
Radiat.Isot、33、1101（1982）、Radiat.
Protection、EUR7448−EN Vol2489（1982））。 しかし、パラフインやセルロースといつた媒体
を用いた成形体はもろく、成形後も弱い力や振動
により形くずれや欠落を起し、正確な線量測定が
できない。また、成形法として圧縮成形（パラフ
イン、セルロース）ないしは鋳造法（パラフイ
ン）しか用いることができないため、得られる成
形体がペレツト状ないしは短い円柱や角柱状のも
のに限定される。そして、上記の方法では成形体
を大量生産することは殆ど不可能である。 上記の他にも次のような欠点が例記される。パ
ラフインは融点の最も高いものでも約70℃である
ため、温度が高い場合、例えば、高線量率で照射
する金属容器内の試料等の線量測定を行う場合で
はパラフインが溶融するため使用できない。セル
ロースを用いた場合はセルロース自体が照射によ
り過酸化ラジカルを生じるので、アラニン結晶に
生成したラジカルとESR信号が重なり、アラニ
ン結晶のみの正確なラジカル濃度を求めることが
困難となる。このため線量測定が不正確になり、
測定できる線量域がアラニン単独の場合より狭い
範囲に限定される。また、セルロースの場合は粉
末と粉末との混合となるため均一な組成のものが
得難く、成形体個々のばらつきが大きい。 以上の欠点を解消するためにポリマを媒体とす
るアラニン線量計素子が提案されている（小島、
他３名；第46回応物講演会予稿集（1985.秋）、小
島、他３名；放射線プロセスシンポジウム講演要
旨集P9（1985.11.18））。ポリマを媒体とする方法
では種々の成形法が利用でき、大量生産も可能で
あり、またパラフインと異なる70℃以上でも使用
できる利点がある。さらに均一な組成物を容易に
得られるため線量計素子としての実用性が飛躍的
に高まつた。 ［発明が解決しようとする問題点］ ポリマを媒体とする線量計素子の大量製造を検
討した結果次のような問題点が明らかとなつた。
すなわち、アラニンを用いた線量計素子は前記し
たようにESRによつてラジカル濃度を求めるこ
とで線量を測定するものであり、実際にはESR
スペクトルから読みとることになるが、ポリマを
媒体とした線量計素子は、未照射状態でESR測
定を行うと相当のラジカル量（以下プレドーズと
いう）が検出される。これは低線量域の吸収線量
測定においては大きな測定誤差になり得るもので
ある。これまでの検討結果では、10⁴R以下の低
線量域では、吸収線量とESR測定で求めたラジ
カル量との間の直線関係がずれるということが明
らかとなつた。 本発明は、上記に基いてなされたものであり、
プレドーズを減少することにより測定精度を大幅
に向上できる樹脂成形体線量計素子の提供を目的
とするものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の樹脂成形体線量計素子は、ポリスチレ
ンにアラニン結晶粉末および酸化防止剤を含有せ
しめてなる樹脂組成物を成形してなることを特徴
とするものである。 本発明において、ポリスチレンは、アラニン結
晶粉末との混合性、成形性に優れていることから
選ばれている。ポリスチレンとアラニン結晶粉末
との配合割合は特に規定しないが、上限は、成形
加工性および成形体を扱うに際して実用的な機械
的特性を保持しているか否かにより、下限は、線
量計素子として有効なアラニン量を含んでいるか
否かにより定められ、ポリスチレン100重量部に
対してアラニン結晶粉末10〜1000重量部の範囲か
ら選ばれるのが適切である。 酸化防止剤は、予めポリスチレンに混合してお
いてもよく、ポリスチレンとアラニン結晶粉末と
の混合時に添加してもよい。本発明においては、
酸化防止剤の添加により、樹脂に起因するプレド
ーズの増加を抑制できるという樹脂成形対線量計
素子特有の作用効果が奏せられることが見出され
た。このような作用効果が奏せられるのは、酸化
防止剤の添加により混練、成形時における樹脂の
熱劣化が抑えられることに起因するものと予想さ
れる。ポリスチレンと酸化防止剤の配合割合は特
に規定しないが、上限は、線量計素子としての精
度を保持できるか否かにより、下限は、プレドー
ズ発生の抑止効果があるか否かにより定められ、
ポリスチレン100重量部に対して酸化防止剤0.01
〜30重量部の範囲から選ばれるのが適切である。 酸化防止剤としては、ナフチルアミン系のフエ
ニル−α−ナフチルアミン、フエニル−β−ナフ
チルアミン、アルドール−α−ナフチルアミンな
ど、ジフエニルアミン系のＰ−イソプロポキシ−
ジフエニルアミン、Ｐ−（Ｐ−トルエン・スルホ
ニルアミド）−ジフエニルアミン、ビス−（フエニ
ル・イソプロピリデン）−４，4′−ジフエニルア
ミン、Ｎ，N′−ジフエニル・エチレンジアミン、
オクチル化ジフエニルアミン、ノニル化ジフエニ
ルアミン、アルキル化ジフエニルアミンなど、Ｐ
−フエニルジアミン系のＮ，N′−ジフエニル−
Ｐ−フエニルジアミン、Ｎ−イソプロピル−
N′−フエニル−Ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ−
シクロヘキシル−N′−フエニル−Ｐ−フエニレ
ンジアミン、Ｎ，N′−ビス（１，４−ジメチル
ペンチル）−Ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ，N′−
ジアリル−Ｐ−フエニレンジアミン、ヒンダー
ト・ジアリル−Ｐ−フエニレンジアミンなど、キ
ノリン系の２，２，４−トリメチル−１，２−ジ
ヒドロキノリンの重合物、６−ドデシル−２，
２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン
など、ヒドロキノン誘導体として２，５−ジ−
（第三アミル）ヒドロキノン、２，５−ジ−第三
−ブチルヒドロキノン、ヒドロキノン・モノメチ
ルエーテルなど、モノフエノール系の１−オキシ
−３−メチル−４−イソプロピルベンゼン、２，
６−第三−ブチルフエノール、２，６−ジ−第三
−ブチル−３−メチルフエノールの誘導体、２，
６−ジ−第三−ブチル−４−ｎ−ブチルフエノー
ル、４−ヒドロキシ・メチル−２，６−ジ−第三
−ブチルフエノール、ブチルヒドロキシアニソー
ル、２，４−ジメチル−６−第三−ブチルフエノ
ール、２−メチル−４，６−ジノニルフエノー
ル、２，６−ジ−第三−ブチル−α−ジメチルア
ミノ−Ｐ−クレゾール、６−（４−ヒドロキシ−
３，５−ジ−第三−ブチルアニリノ）−２，４−
ビス・オクチル−チオ−１，３，５−トリアジ
ン、ｎ−オクタデシル−３−（4′−ヒドロキシ−
3′，5′−ジ−第三−ブチル・フエニル）プロピオ
ネート、スチレン化フエノール、オクチル化フエ
ノール、アルキル化Ｐ−クレゾール、ブチル化ス
チレン化クレゾール、ヒンダート・フエノール、
フエノリツク・ホスフアイトなど、ビス、トリ
ス、ポリフエノール系として、メチレン・ビス
（ジメチル−４−６−フエノール）、２，2′−メチ
レン−ビス−（４−メチル−６−第三−ブチルフ
エノール）、２，２−メチレン−ビス−（４−メチ
ル−６−シクロヘキシル・フエノール）、２，
2′−メチレン−ビス−（４−エチル−６−第三−
ブチルフエノール）、４，4′メチレン−ビス−
（２，６−第三−ブチルフエノール）、２，2′−メ
チレン−ビス（６−α−メチル−ベンジル−Ｐ−
クレゾール）、４，4′−ブチリデンビス−（３−メ
チル−６−第三−ブチルフエノール）、１，１−
ビス−（４−ヒドロキシフエニル）−シクロヘキサ
ン、２，2′−ジヒドロキシ−３，3′−ジ−（α−
メチルシクロヘキシル）５，5′−ジメチル・ジフ
エニルメタン、アルキル化ビスフエノール、ヒン
ダートビスフエノール、１，３，５−トリメチル
−２，４，６−トリス（３，５−ジ−第三−ブチ
ル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、トリス
−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−第三−ブ
チルフエニル）ブタン、テトラキス−［メチレン
−３−（3′，5′−ジ−第三−ブチル−4′−ヒドロキ
シフエニル）プロピオネート］メタンなど、チオ
ビスフエノール系として４，4′−チオビス（６−
第三−ブチル−３−メチルフエノール）、４，
4′−チオビス−（６−第三−ブチル−４−メチル
フエノール）、ジアルキル・フエノール・スルフ
イドなどが例示される。 本発明においては滑剤の使用が可能であり、そ
の量は、ポリスチレン100重量部に対して0.1〜20
重量部の範囲が好ましい。酸化防止剤と滑剤の併
用によりプレドーズの増加を更に抑止できること
が実験により確認されている。 滑剤としては、パラフインワツクスなどのパラ
フイン系、ポリエチレンワツクスなどの炭化水素
樹脂系、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン
酸、複合型ステアリン酸、硬化油、パルミチン
酸、マーガリン酸、ノナデシリン酸、アラキジン
酸、オレイン酸、エルカ酸などの脂肪酸系、ステ
アロアミド、オキシ・ステアロアミド、オレイ
ル・アミド、エルシル・アミド、リシノール・ア
ミド、ベヘン・アミド、メチロール・アミド、メ
チレンビス・ステアロアミド、メチレンビス・ス
テアロ・ベヘンアミド、エチレンビス・ステアロ
アミドなどの脂肪酸アミド系、ｎ−ブチル・ステ
アレート、メチル・ヒドロキシステアレート、多
価アルコール脂肪酸エステル、飽和脂肪酸エステ
ルなどの脂肪酸エステル系、ケトン・ワツクス、
ラウリン酸から誘導した対称脂肪族ケトンなどの
脂肪酸ケトン系、高級アルコール、高級アルコー
ル・エステルなどの脂肪アルコール系、グリセリ
ン脂肪酸エステル、ヒドロキシステアリン酸トリ
グリセリド、ソルビタン脂肪酸エステルなどの脂
肪酸と多価アルコールの部分エステル系、ステア
リン酸カドミウム、ステアリン酸亜鉛、ベヘニン
酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリ
ン酸カドミウム、リシノール酸カドミウム、ナフ
テン酸カドミウム、２エチルヘキソイン酸カドミ
ウム、ステアリン酸バリウム、ラウリン酸バリウ
ム、リシノール酸バリウム、ナフテン酸バリウ
ム、２エチルヘキソイン酸バリウム、ステアリン
酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、リシノー
ル酸カルシウム、ステアリン酸ストロンチウム、
ラウリン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛、２エチルヘ
キソイン酸亜鉛、ステアリン酸鉛、ステアリン酸
スズ、ステアリン酸マグネシウム、ニ塩基性ステ
アリン酸鉛、ナフテン酸鉛、ステアリン酸アルミ
ニウムなどの金属石鹸系をあげることができる。 ［発明の実施例］ 実施例１〜７、比較例１ 第１表の各例に示す配合に従つて線量計素子を
作製した。この場合、ポリスチレン（旭化成(株)
製、スタイロン666）100重量部を160℃のミキシ
ングロールで練りながらDL−α−アラニン結晶
粉末（和光純薬(株)製、特級）220重量部および酸
化防止剤を所定量加えて混練し、均一な混練組成
物とした。なお、比較例１では酸化防止剤は未使
用であり、実施例６および７では滑剤を併用し
た。次に、混練組成物をブラベンダ押出機を用い
て150℃でヒモ状に押出成形し、さらに金型によ
り直径3.0mmφ、長さ３cmの小片に170℃でプレス
成形して線量計素子を作製した。 作製した線量計素子のプレドーズ量をESR装
置により測定した。測定は、室温、周波数9.4G
Hz、Power ４ｍＷ、中心磁場3354G、Mod.10G、
Amp.1000で行つた。各例でのプレドーズ量は第
１表の下欄に示した通りであるが、実施例でのプ
レドーズ量は比較例１でのプレドーズ量を100と
したときの相対値でもつて示した。 実施例８〜13、比較例２ 第２表の各例に示す配合に従つて線量計素子を
作製した。この場合、ポリスチレン（旭化成(株)
製、スタイロン666）100重量部を160℃のミキシ
ングロールで練りながらDL−α−アラニン結晶
粉末（和光純薬(株)製、特級）800重量部および酸
化防止剤を所定量加えて混練し、均一な混練組成
物とした。なお、比較例２では酸化防止剤は未使
用であり、実施例12では滑剤を併用した。次に、
混練組成物を実施例１〜７の場合と同様に成形し
て線量計素子を作製し、プレドーズ量をESR装
置により測定した。各例でのプレドーズ量は第２
表の下欄に示した通りであるが、実施例８〜13で
のプレドーズ量は比較例２でのプレドーズ量を
100としたときの相対値でもつて示した。

【表】

【表】 第１表および第２表から明らかな通り、本発明
の範囲にある実施例１〜13ではいずれにおいても
酸化防止剤の添加により著しいプレドーズの低減
効果が認められる。 ［発明の効果］ 以上説明してきた通り、本発明によれば線量計
素子製造時におけるプレドーズの増加を大幅に抑
制することができ、測定精度の向上をはかれるよ
うになる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリスチレンにアラニン結晶粉末および酸化
   防止剤を含有せしめてなる樹脂組成物を成形して
   なることを特徴とする樹脂成形体線量計素子。