JPH053548B2

JPH053548B2 -

Info

Publication number: JPH053548B2
Application number: JP18099484A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Morita; Tadao Seguchi; Takuji Kojima; Ryuichi Tanaka
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1993-01-18
Also published as: JPS6157878A

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、かつ、簡便に測定するゴム成形体線量
計に関し、アラニン線量計の用途を拡大するもの
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、温度や湿
度が高いなどの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
線量計などが公知である。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、これから照射線
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）にて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、水中および空気中の高い湿
度の影響をうける。また、微細な粉末であるため
に取扱いにきわめて不便であり、さらに、粉末が
すぐに静電気を帯びるため、正確な秤量や試料管
への挿入も困難である。これらの理由からアラニ
ン結晶粉末そのまゝでは実用的な線量計としての
価値に乏しい。このため、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なわれて
きた。これまでの研究成果の中では固形化剤としてパ
ラフインないしは粉末セルロースを用い、このな
か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成し、これを線量計素
子として用いる方法が標準的なものとして知られ
ている（Inter.J.Appl.Radt.Isotope、33、1101
（1982）Rad.Protection、EUR7448−EN vol12、
489（1982））。しかし、この方法においてもパラフ
インやセルロースによる固形化剤による成形体は
もろく、成形後も弱い力や振動により形くずれや
欠落を起こし、このため、正確な線量測定ができ
ない。また、成形法が圧縮成形（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
いられないため、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、形くずれしやすいパラフインやセルロース
を固形化剤とした上記の方法では成形体を大量生
産することは殆んど不可能である。以上の他に
も、パラフインを用いた場合は融点の最も高いも
のでも約70℃であるため、温度が高いところ、例
えば、金属容器等を高線量率で照射する場合では
パラフインが融解するため使用できない。一方、
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
晶を生成したラジカルと重さなりESRによりア
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。このためセルロースの場合は線
量測定が不正確になり、従つて、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アラニン粉末とセ
ルロース粉末との混合となるため均一な組成のも
のが得難く、成形体箇々の組成のばらつきが大き
いなどの欠点を有する。発明が解決しようとする問題点本発明はアラニン結晶粉末を用いた新規な実用
性のあるゴム成形体線量計を提供する。本発明によつて従来の各線量計において問題と
なつている欠点が解決される。すなわち、照射に
よるラジカルがアラニンの結晶内に生成するので
ラジカルが安定であり、このためラジカル濃度の
経時変化が極めて少ない。また、同様の理由から
ラジカルは熱および水分に対して比較的安定であ
る。従つて、線量測定の精密度が高く、測定値の
再現性が良い。さらに、有効な線量測定範囲も
10Gyから100KGyであり、他の線量計よりも広い
中、高レベルの線量域の測定ができる。問題点を解決するための手段本発明は上述したアラニン結晶粉末の実用的な
線量計としての課題を解決するために放射線照射
によりラジカル生成量のきわめて少なく、しか
も、耐熱性を架橋処理等により改良した合成ゴム
あるいは天然ゴムを固形化剤として用い、これと
アラニン結晶粉末を併用することを特徴とする。本発明は、合成ゴムあるいは天然ゴムに対し、
アラニン結晶粉末を10から500重量部の範囲で混
合した後、そのまゝ成形体とするか、あるいは、
遊離基発生剤処理により架橋成形体として得られ
るゴム成形体線量計である。本発明に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い。このことから、
本発明で用いられるものとして、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
リロニトリル共重合体、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、クロル
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、四弗
化エチレン−プロピレン交互共重合体などが例示
される。本発明におけるこれらのゴムとアラニン結晶粉
末との配合割合は上限においてはこれら成形体を
取扱うに際して実用的な機械的物性を保持してい
るか否かにより、下限においては線量計として有
効なアラニン量を含んでいるか否かにより定めら
れ、当該ゴム重量100に対してアラニン結晶粉末
10から500重量部の範囲にあるものが有効である。
また、ゴムとアラニン粉末との均一な混合はミキ
シングロールまたはバンバリーミキサー等により
アラニン結晶にあまり強い力が加わらない程度で
効率よく行ない、混合（混練）温度は室温からア
ラニン結晶の融点（293℃）以下の適当な温度で
行なうことができるが通常、ゴム等の混練温度で
ある100〜140℃の範囲で行なうのが妥当である。
このようにして得られたゴムとアラニンの均一な
組成物は同様に通常60〜140℃などの適当な温度
で加圧成形や押出成形等を行なつて成形体とす
る。さらに、耐熱性を上げるためには、この組成
物に30℃程度にて例えば、ジクミルパーオキサイ
ド、ジタ−シヤリブチルパーオキサイド、ジイソ
プロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、２，
４−ジクロロベンゾイルパーオキサイドなどの有
機過酸化物を相当量混入した後、120〜160℃など
の温度範囲で加圧下に10〜30分間成形して実用に
供せられる。次に実施例により本発明の構成および効果をよ
り具体的に説明する。なお、配合量はゴム量100
に対する重量部（phr）で表示した。実施例１エチレン−プロピレン共重合体（以下、EPR
と略称、日本合成ゴム(株)EPO7P、プロピレン含
量26wt％）を120℃のミキシングロール（２本ロ
ール）上で練りながら、少量ずつ200phrのDLア
ラニン結晶粉末（和光純薬(株)、特級）を加え均一
な混練組成物とした。この後、組成物を120℃の
ホツト・プレスで加圧（ゲージ圧、20Kg／cm²）し
て厚さ２mmのDPR成形体線量計を作製した。また、架橋EPR成形体は上記の混練組成物を
さらに、30〜40℃のミキシングロール上でEPR
に対し1phrのジクミルパーオキサイドを加えて
後、150℃のホツト・プレスで20分間加圧して作
製した。以上のシートから２mm角で長さ３cmの小片を切
り出し、⁶⁰Co−γ線を室温にて５×10²Gy照射し
た後、ESR（JEOL−FE3X）で相対的なラジカル
濃度を求めた。本来、生成したラジカル濃度はESRの積分吸
収ピークの面積から求められるが、ここではより
簡便に微分曲線のピーク間の高さをもつて代用し
た。EPR成形体素子のESRチヤートを第１図
（実線）に示す。ESR測定は変調周波数100KHz、
Mod2G、Power1mw室温で測定した。比較例１
（同じく第１図の点線）に示すアラニン結晶粉末
のみのESRチヤートとの比較からEPRに生成し
たラジカル量はきわめて少ないことが分かる。実施例２実施例１の方法にて作製したEPR成形体素子
のESRピークの単位重量当りの高さ（cm／ｇ）
（生成ラジカル濃度に比例）と吸収線量（Gy）の
関係を第２図に示す。ESR測定条件は第１図と
同じである。照射は⁶⁰Coγ線を室温にて行ない、
標準線量計としてフリツケ線量計にて吸収線量を
校正した。図で〇および△は各々未架橋成形体お
よび架橋成形体を示す。EPR成形体素子は10Gy
から100KGyまで吸収線量の対数値とESRピーク
の高さはほゞ直線的な関係を示し、線量計として
使用できることを示す。実施例３実施例１と同様の条件にて、各種ゴム成形体線
量計素子を作製し、各々のESRピーク高さ（ラ
ジカル濃度）を求めた結果を表−１に示す。他種のゴムにおいても、EPRとほゞ同様の値
を示し、線量計として有効であることが分かつ
た。実施例４実施例１の架橋EPR成形体について引張試験、
Izod衝撃試験を行なつた。結果を表−２に示す。 EPR成形体はパラフインおよびセルロースを
固形化剤として用いた場合（比較例２）にくら
べ、すぐれた機械的性質を示した。このことから
EPR成形体線量計は測定あるいはこれを郵送す
る場合などに加わるとみられる力が振動、衝撃な
どにも十分に耐えることが分かつた。実施例５実施例１と同様の方法にてEPRとアラニン粉
末をロール上で混練後、ブラベンダー押出成形機
にて押出口温度120℃で、３mmφの線状成形体試
料を作製した。長さ5mの成形体試料から任意に
10ケの長さ３cmの素子（３mmφ）を切り取り、５
×10²Gyの⁶⁰Co−γ線を照射してESR測定を行な
つた（表３）。この結果から、10ケの素子間のば
らつきは少なく、線量計としての精度はきわめて
高い。また、これらの値は圧縮成形体と同じ値と
なつた（表１参照）。実施例６実施例１と同様の方法にて成形体の厚み100μm
の試料を作製した。但し、アラニンの量は50phr
とした。加速器〔日新ハイボル(株)）、コツククロ
フト・ウオルトン型、照射条件、2MeV、0.1mA
（線量率にして100Gy／sec）〕にて電子線をこの
薄いシートに照射した。カロリメータで求めた吸
収線量（Gy）とESRのピーク高さ／重量（cm／
ｇ）の関係を第３図に示す。この結果から、他の
粒子線についても同様に測定することができるこ
とが分かつた。比較例１ DLアラニン粉末（和光純薬、特級）を⁶⁰Co−
γ線にて５×10²Gy照射した場合のESRチヤート
を第１図（点線）に示す。また、アラニン粉末と
セルロース粉末（旭化成、アビセルPH102）と
を重量比１：１で乳鉢中で十分に混合しこれを径
３mmφ、長さ３mmの形にコールド・プレス（室
温）にて圧縮成形（ゲージ圧、150Kg／cm²）した。
これに上記と同様のγ線を照射した場合のESR
チヤートを同じく第１図（点線）に示す。セルロースを固形化剤として素子は混合、圧縮
成形において、非常に取扱いにくく、また、形く
ずれを起こすため高圧にて成形する必要があつ
た。しかも、照射物は図に示すようにセルロース
過酸化ラジカルとアラニンラジカルのESRピー
クが重さなり、図形が非対称となり、かつ、前者
のラジカルのため経時変化を示し、線量測定の精
度を低下させる。比較例２アラニン粉末をパラフイン（和光純薬、mp.68
〜70℃、一級）中に100℃の溶融状態にて懸濁さ
せ、十分にかきまぜて混合した後、これを冷却す
る（組成はパラフイン：アラニン＝１：１、重量
比）。これを厚さ２mm、巾10mm、長さ３mmの形に
コールド・プレスにて圧縮成形（ゲージ圧、150
Kg／cm²）した。セルロースとアラニンの混合物に
ついても比較例１と同様にして厚さ２mm、巾10
mm、長さ３mmの成形体を作製した。これらの引張試験およびIzod衝撃試験結果を表
２に示す。この結果、これらの成形体は非常にも
ろく、容易に形くずれや欠落を起こすことが分か
つた。比較例３実施例５と同様にブラベンダー押出機を用いて
パラフイン−アラニンの混合物（重量比１：１）
を押出機本体80℃、出口45〜50℃で３mmφの線状
成形体を得ようとしたが、成形体はすぐ欠けてボ
ロボロとなり試料を作製することはできなかつ
た。セルロース−アラニンの混合物では押出し成
形は共に粉末状であるため全くできなかつた。比較例４実施例６と同様に加圧成形にてパラフイン−ア
ラニン、セルロース−アラニン（各々重量比１：
１の混合物）の100μmの厚さのシートを作製しよ
うとしたが、成形型枠から取出す時に形くずれし
細片化して試験シートがどうしても作製できなか
つた。発明の効果以下に本発明によつて得られたゴム成形体線量
計の効果を列挙する。 (1) 本発明によるゴム成形体線量計では、これら
のゴムのガラス転位温度（通常のものは約−
100℃から−50℃程度のものが多い）以上の特
に室温付近では放射線照射によるラジカルはほ
とんどESRでは検出されない。このためアラ
ニン結晶のみのラジカル濃度が測定されるの
で、正確な線量測定ができる。また、測定でき
る線量範囲もアラニン結晶そのものと同様に10
〜100KGyと広範囲である。 (2) ゴム成形体線量計は照射時の環境による影響
が少なく従つて、線量測定の精密度が高く、測
定値の再現性が良い。すなわち、測定可能な温
度範囲の上限はアラニンラジカルが温度の影響
を受ける約150℃程度と高い。そして、この場
合、ゴムは上限温度を規制する要因にはなつて
いない。また、これらのゴムのほとんどが水に
対する親和性がなく、なかには、シリコーンゴ
ムのように撥水性を示すものもあることから、
アラニンの水に対する溶解性の欠点をこれらゴ
ムの固形化剤が保護する役割をはたす。従つ
て、ゴム成形体線量計では測定時の空気中の湿
度や水分の多い環境でも再現性の良い測定を行
なうことができる。 (3) ゴム成形体線量計は通常のゴム成形体とほゝ
同様に非常に取扱いやすく、また、可撓性に富
んでいるため多少、強い力を加えても形くずれ
や欠落を起さない。従つて、簡便にしかも正確
な線量測定を行うことができる。また、この線
量は長い帯状、シート状、長い線状の成形体を
押出成形体等により作製することができること
から、複雑な形状の被照射体内の線量分布を測
定することができる。 (4) ゴム成形体線量計は加圧成形、押出成形等の
多くの成形法が可能であり、かつ、これらの成
形法により均一なゴム成形体線量計を大量生産
することが容易である。 (5) ゴム成形体線量計は多少の強い力や振動、衝
撃にも耐えるため、各施設で照射したゴム成形
体線量計を正しく線量校正されたESR装置を
有する標準機関に郵送して集中的、かつ、統一
的に線量評価や線量比較を行うことができる。などの多くの特長を有する。そして、上述の種々
のゴムと組合せることにより、アラニン結晶粉末
の線量測定法としての欠点をほゞ完全に取除くこ
とができる。本発明の組成物に所望により、ゴムとアラニン
の他に特にアラニンラジカルの生成に対する影響
が一定でありかつ、照射によるラジカルの生成が
少ないか、アラニンラジカルと明瞭に区別できる
ラジカルを生じる無機化合物を適当量添加するこ
とは可能である。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１および比較例１で得たEPR
成形体線量計素子のESRチヤートである。第２
図は実施例２で得たEPR成量計でのESRピーク
高さと吸収線量の関係を示すグラフである。第３
図は実施例６で得た電子線照射したEPR成形体
線量計の吸収線量とESRのピーク高さ／重量の
関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１ゴムにアラニン結晶粉末を配合し成形して成
るゴム成形体線量計。２前記ゴムが合成ゴム又は天然ゴムである特許
請求の範囲第１項記載の線量計。３アラニン結晶粉末がゴム100重量部に対して
10乃至500重量部配合されて成る特許請求の範囲
第１項記載の線量計。