JPH0525078B2 - - 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、アミノ酸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、アミノ酸結晶粉末そのまま
では実用的な線量計としての価値に乏しく、アミ
ノ酸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
アミノ酸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 Vol2，489（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
とに限定される。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、アミノ酸結晶に
生成したラジカルとESR信号が重なり、アミノ
酸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ミノ酸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（1985，11，88））。 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。 さらに、特開昭61−97585号公報には、ポリス
チレン、アクリルニトリル−スチレン、ポリブチ
レンテレフタレート等の照射によるラジカル生成
量の少ないポリマ、および低密度ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエステル等の生成ラジカル
が急速に減衰する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。 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、アミノ酸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、上記に基づ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
大幅に向上できるゴムあるいは樹脂成形体線量計
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］ 本発明の成形体線量計素子は、合成ゴム、天然
ゴム等のゴムにアミノ酸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。 また、本発明の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ミノ酸結晶に生
成するラジカル量の1/10以下である合成樹脂にア
ミノ酸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。 さらに、本発明の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
よりアミノ酸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ミノ酸結晶粉末およ
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。 本発明で用いられる合成ゴムとしては、室温付
近ないしはそれ以上の温度で照射後ほとんどラジ
カルが存在しないものが望ましく、エチレンプロ
ピレン（−ジエン）共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、クロロプレンゴム、ニトリルゴ
ム、ブチルゴム、合成イソプレンゴム、スチレン
ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−ア
クリルニトリル共重合体、ブタジエンゴム、アク
リルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、クロ
ロスルホン化ポリエチレン、ポリイソブチレン、
ポリエステルゴム、エピクロルヒドリンゴム、四
ふつ化エチレン−プロピレン交互共重合体などが
例示される。 本発明で用いられる合成樹脂としては、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ミノ
酸結晶ラジカルの1/10以下になることが必要であ
る。さらに、アミノ酸結晶と樹脂を混合して成形
するためには、樹脂の軟化点や融点がアミノ酸結
晶の融点（293℃）以下であることが望ましい。 このことから、照射によるラジカル生成量の少
ない樹脂では、ポリスチレン、アクリロニトリル
−スチレン樹脂、硬質アクリルニトリル−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、ナイロン12などがあ
げられる。 これらのゴムあるいは合成樹脂とアミノ酸結晶
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ミノ酸量を含んで
いるか否かにより定められ、ゴムあるいは合成樹
脂100重量部に対してアミノ酸結晶粉末10〜1000
重量部、好ましくは100〜600重量部の範囲から選
ばれるのが適切である。 本発明において用いられるアミノ酸結晶粉末と
しては、モノアミノモノカルボン酸であるグリシ
ン、バリン、ロイシン、アキシアミン酸であるセ
リン、イオウを含むアミノ酸であるシステイン、
シスチン、モノアミノジカルボン酸であるリシ
ン、アルギニン、芳香族環をもつアミノ酸である
フエニルアラニン、アントラニル酸などの比較的
低分子量で結晶性の高いものが有効である。 酸化防止剤は、予めゴムあるいは合成樹脂に混
合しておいてもよく、ゴムあるいは合成樹脂とア
ミノ酸結晶粉末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、プレド
ーズの増加を抑制できるというゴムあるいは合成
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、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
するするものと予想される。ゴムあるいは合成樹
脂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制度を保持できるか
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、ゴムあるいは合成
樹脂100重量部に対して酸化防止剤0.01〜30重量
部、好ましくは0.05〜15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、ゴムあるいは合成樹脂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、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１〜７、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150℃のミキシ
ングロールで練りながらグリシン結晶粉末（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では酸化防止剤を加えないで同様
な混練組成物とし、実施例６，７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
より直系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.10、
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８〜12、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、ポリエチレン（宇部興産(株)
UBEZ−265）を用い、ミキシングロールでの混
練温度を130℃とした以外は実施例１〜７と同様
にして線量計素子を作製した。 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。 実施例13〜17、比較例３ 第３表の各例に示す配合に従つて配線計素子を
作製した。この場合、エチレンビニルアセテート
コポリマ（三井デユポンケミカル社製、EV170）
を用い、ミキシングロールでの混練温度を100℃
とした以外は実施例１〜７と同様にして線量計素
子を作製した。 各例でのプレドーズ量は第３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
３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18〜22、比較例４ 第４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、エチレンプロピレンゴム
（日本合成ゴム(株)製、EP02P）100重量部を100℃
のミキシングロールで練りながらアスパラギン酸
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４では酸化防止剤を
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１〜７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４表の下欄に示した
通りであるが、実施例18〜22でのプレドーズ量は
比較例４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】

【表】

【表】

【表】 第１表および第４表から明らかな通り、本発明
の範囲にある実施例１〜22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)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゴムにアミノ酸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
   を特徴とするゴム成形体線量計素子。 ２ 電離性放射線の照射により樹脂に生成する遊
   離基（ラジカル）の量が、同様の照射によりアミ
   ノ酸結晶に生成するラジカル量の1/10以下である
   合成樹脂にアミノ酸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。 ３ 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
   等の照射によりアミノ酸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ミノ酸結
   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。