JPH0525077B2

JPH0525077B2 -

Info

Publication number: JPH0525077B2
Application number: JP20215186A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kashiwazaki; Yasuaki Yamamoto; Hideki Yagyu
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1986-05-13
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1993-04-09
Also published as: JPS63113384A

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、エチレンプロピ
レンゴム、低密度ポリエチレン、ポリスチレン等
の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））。また、特開昭61−57878号公報には、合成ゴム
および天然ゴムを媒体とするアラニン線量計素子
が提案されている。ポリマおよびゴム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
パラフインと異なり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っ
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
媒体とすることによつてESRスペクトルのベー
スラインに傾きやスペクトルの歪を生じ、このた
め精度のよい測定が行えず、線量計素子相互の測
定バラツキが大きいという問題が生じた。また、
成形装置、成形金型に樹脂のアラニン組成物が粘
着するなどの製造上の問題も生じた。本発明は、上記に基いてなされたものであり、
ESRスペクトルのベースラインの傾きやアラニ
ンスペクトルの歪を解消でき、しかも均一かつ大
量製造容易な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、電離性放射
線の照射により樹脂に生成する遊離基（ラジカ
ル）の量が、同様の照射によりアラニン結晶に生
成するラジカル量の1/10以下である合成樹脂にア
ラニン結晶粉末および滑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。また、本発明の樹脂成形体線量計素子は、電離
性放射線の照射により樹脂に生成するラジカルが
不安定で室温にて短時間内に減衰して同等の照射
によりアラニン結晶に生成するラジカル量の1/10
以下となるような合成樹脂にアラニン結晶粉末お
よび滑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。線量測定を精度よく行うには樹脂に存在するラ
ジカル量はアラニンのそれの1/10以下である必要
がある。このためには、照射により樹脂に生成す
るラジカル量が少ないか、ないしは樹脂に生成し
たラジカルが15〜25℃の室温付近で１〜３時間程
度の短時間内に減衰してアラニン結晶ラジカルの
１／１０以下になることが必要である。さらに、アラ
ニン結晶と樹脂を混合し成形するためには、樹脂
の軟化点や融点がアラニン結晶の融点（293℃）
以下であることが望ましい。このことから、本発明において用いられる合成
樹脂としては、照射によるラジカル生成量の少な
い樹脂では、エチレンビニルアセテートコポリ
マ、エチレンエチルアクリレートコポリマ、アク
リロニトリル−スチレン樹脂、硬質アクリロニト
リル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリブチレン
テレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト樹脂、ポリカーボネート樹脂などがあげられ、
また、生成ラジカル量が急速に減衰する樹脂で
は、低密度ポリエチレン（ラジカル生成量も少な
い）、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂などが
あげられる。これらの樹脂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、樹脂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。滑剤は、予め樹脂に混合しておいてもよく、樹
脂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、滑剤の添加により、
ESRスペクトルのベースラインの傾きやアラニ
ンスペクトルの歪を解消でき、しかもアラニンと
ポリマの混合が均一になるという樹脂成形体線量
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、滑
剤の添加により混練、成形時におけるアラニン粉
末に対する機械的応力が緩和されることに起因す
るものと予想される。樹脂と滑剤の配合割合は特
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、ESRス
ペクトルのベースラインの傾きを解消できるか否
かにより定められ、樹脂100重量部に対して滑剤
0.1〜20重量部の範囲から選ばれるのが適切であ
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、二塩基性ステ
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１〜５、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、エチレンエチルアクリレー
トコポリマ（日本石油化学(株)製、Ａ−170）100重
量部を135℃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）
250重量部および滑剤を１重量部加えて混練し、
均一な混練組成物とした。なお、比較例１では滑
剤を加えないで同様な混練組成物とした。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3.0
mmφ、長さ３cmの小片に150℃でプレス成形して
線量計素子を作製した。各例の線量計素子を製造する際におけるミキシ
ングロールでの混練性、ブラベンダ押出機での押
出性、金型での粘着性についての評価結果を第１
表の下欄に示す。滑剤を加えることによつて比較
例に比べてロール混練性や押出性が良くなつてい
る。また、作製した線量計素子のESRスペクトル
を調べた結果、実施例１〜５では第１図の曲線Ａ
で示すようにベースラインの傾きは殆どなく平坦
であつた。これに対し、比較例１では第１図の曲
線Ｂで示すように傾きが極めて大きかつた。比較
例１におけるピーク間高さをH′としたとき、各
実施例におけるピーク間高さの相対値を求めたと
ころ第１表の下欄に示す通りであつた。ESRの
測定は、変調周波数100KHz、Mod.2G、Power
4mW、室温で行つた。次に、実施例４の線量計素子に⁶⁰Co−γ線を室
温にて５×10²Gy照射した後のESRスペクトルは
第２図の実線で示す通りである。比較のため、ア
ラニン粉末のみのESRスペクトルを第２図に鎖
線で示した。第２図における曲線のピーク高さｈ
が放射線の吸収により生成したラジカル濃度に対
応する値であり、アラニン以外の材料（エチレン
エチルアクリレートコポリマ、滑剤）に生成した
ラジカル量は極めて少ない。また、実施例４の線量計素子のESRピークの
単位重量当りの高さ（生成ラジカル濃度に比例）
と吸収線量の関係を第３図に示す。吸収線量の対
数値とESRピークの高さの対数値はほぼ直線的
な関係を示し、線量計素子として使用できること
を示している。他の実施例の線量計素子も実施例４の場合と同
様な特性となることが確認されている。実施例６〜９、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、低密度ポリエチレン（宇部
興産(株)製、UBE−Z265）100重量部を130℃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）250重量部およ
び滑剤を１重量部加えて混練し、均一な混練組成
物とした。なお、比較例２では滑剤を加えないで
同様な混練組成物とした。次に、混練組成物を実
施例１〜５の場合と同様に成形して線量計素子を
作製しミキシングロールでの混練性、ブラベンダ
押出性、金型での粘着性についての評価結果およ
びピーク間高さの相対値（比較例２のピーク間高
さを基準）を第２表の下欄に示す。実施例10〜12、比較例３第３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、低密度ポリエチレン（宇部
興産(株)製、UBE−J1019）100重量部を130℃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）750重量部およ
び滑剤を３重量部加えて混練し、均一な混練組成
物とした。なお、比較例３では滑剤を加えないで
同様な混練組成物とした。次に、混練組成物を実
施例１〜５の場合と同様に成形して線量計素子を
作製しミキシングロールでの混練性、金型での粘
着性についての評価結果およびピーク間高さの相
対値（比較例３のピーク間高さを基準）を第３表
の下欄に示す。

【表】

【表】［発明の効果］以上説明してきた通り、本発明によればESR
たスペクトルのベースラインの傾きを解消でき、
かつ、ロール混練性が良くなるためポリマとアラ
ニンの混合が均一に行われ、均一な素子を作製す
ることができることから、測定精度を向上するこ
とができるようになる。また、押出性の向上およ
び金型での粘着の防止をはかれることから製造能
率を向上でき、大量生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例と比較例のESRスペクトルの
ベースラインの違いについての説明図、第２図は
放射線照射後のESRスペクトルの説明図、第３
図は線量計素子のESRスペクトルのピークの単
位重量あたりの高さと吸収線量との関係の説明図
である。

Claims

【特許請求の範囲】１電離性放射線の照射により樹脂に生成する遊
離基（ラジカル）の量が、同様の照射によりアラ
ニン結晶に生成するラジカル量の1/10以下である
合成樹脂にアラニン結晶粉末および滑剤を含有せ
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。２電離性放射線の照射により樹脂に生成するラ
ジカルが不安定で室温にて短時間内に減衰して同
等の照射によりアラニン結晶に生成するラジカル
量の1/10以下となるような合成樹脂にアラニン結
晶粉末および滑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。