JPH054038B2

JPH054038B2 -

Info

Publication number: JPH054038B2
Application number: JP19658385A
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: 1985-09-05
Filing date: 1985-09-05
Publication date: 1993-01-19
Also published as: JPS6256884A

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、簡便に測定する高分子樹脂成形
体線量計に関する。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。本発明はこれらの諸施設での線量
測定、各種放射線を用いる研究・実験のための線
量測定、および照射施設間の線量相互比較に優れ
た効果を発揮する。（従来の技術）従来から10Gyの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）。この線量測
定法は上述の各線量計において問題となつている
欠点をもたない。すなわち、照射によるラジカル
がアミノ酸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線量域の
測定ができる。（発明が解決しようとする問題点）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、高湿度の空気中ではこれら
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ミノ酸結
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 Vol2、
489（1982））。しかし、この方法においてもパラフ
インやセルロースを固形化剤とした成形体はもろ
く、成形後も弱い方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。以上のほ
かにも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重なりESRによ
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アミノ酸粉末
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。（問題点を解決するための手段）本発明者らはすでにアラニン結晶粉末とゴムや
高分子樹脂とから成る樹脂成形体線量計に関する
先願の特許（出願番号、特願昭59−180994、特願
昭59−220232）を提出したが、アラニン以外のア
ミノ酸結晶粉末を用いても実用性が高い高分子樹
脂成形体線量計が作製できることを見い出し本特
許に至つたものである。本発明はアラニンを除くアミノ酸結晶粉末を用
いた新規な実用性のある高分子樹脂成形体線量計
を提供することである。本発明は上述したアミノ
酸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、放射線照射により高分子樹脂に生成
するラジカル量が少ないか、または、照射後樹脂
に生成したラジカルが急速に減衰するような樹脂
を固形化剤として用い、これとアミノ酸結晶粉末
とから成る線量計に関する。而して、本発明は (1) 合成ゴムあるいは天然ゴム（重量100）に対
し、アラニンを除くアミノ酸結晶粉末を10〜
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、有機過酸化物処理により
成形体として得られる高分子ゴム成形体線量
計。 (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）量が、同様の照射によりアラ
ニンを除くアミノ酸結晶に生成するラジカル量
の1/10以下であるか、ないしは、樹脂に生成し
たラジカルが不安定で室温にて３時間以内に減
衰してアミノ酸（結晶）ラジカル量の1/10以下
となるような合成樹脂（重量100）に対しアミ
ノ酸結晶粉末を10から500重量部の範囲で混合
した後、成形体として得られる高分子樹脂成形
体線量計である。なお、樹脂を混入した線量計を用いて行われる
線量測定を精度良く行うためには、電離性放射線
の照射により樹脂に生成するラジカルの量が、同
様の照射によりアラニン結晶に生成するラジカル
の量の1/10以下であることが必要になる。即ち、通常アラニン結晶に１×10³Gyの放射線
が照射されると、4.8×10¹⁷スピン／ｇのラジカ
ルが発生するが、同様の照射下における線量計に
含まれる合成樹脂のラジカル発生量が（4.8×
10¹⁷スピン／ｇ）×（線量計に含まれるアラニンの
組成重量ｇ）の1/10以下であれば、線量測定が精
度良く行われるということである。本発明に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、オキシアミノ酸であるセリン
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アスパラギン
酸、グルタミン酸、ジアミノモノカルボン酸であ
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。また、本発明に用いられる高分子樹脂として
は、照射によるラジカル生成量が少ないか、ない
しは、ラジカルの減衰が急速なものが望ましい。
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（−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、四弗化エチレン−プロピレン交
互共重合体などのゴムの他に、樹脂としてはポリ
スチレン、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ポ
リブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂などが示され、また、生成ラジカルが急速
に減衰する樹脂として低密度ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエステル樹脂、ナイロン−12な
どが例示される。本発明におけるこれらの樹脂とアミノ酸結晶粉
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
効なアミノ酸量を含んでいるか否かにより定めら
れ、当該樹脂重量100に対してアミノ酸結晶粉末
10から500重量部の範囲にあるものが有効である。
また、樹脂とアミノ酸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
りアミノ酸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
各アミノ酸結晶の融点（250℃以上）以下の適当
な温度で行なうことができるが通常、樹脂等の混
練温度である100〜230℃の範囲で行うのが妥当で
ある。このようにして得られた樹脂とアミノ酸結
晶の均一な組成物は同様に通常100〜250℃などの
適当な温度で加圧成形や押出成形等を行なつて各
成形体やフイルムとする。さらに、ゴム等の高分
子樹脂をバインダーとして用いる場合は耐熱性を
上げるため、樹脂とアミノ酸結晶の混練組成物に
30℃程度にて例えば、ジクミルパーオキサイド、
ジターシヤリー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。（発明の効果）以下に本発明によつて得られた高分子樹脂成形
体線量計の効果を列挙する。 (1) 本発明による樹脂成形体線量計では樹脂のラ
ジカル生成量がアミノ酸ラジカルの生成量にく
らべ1/10以下と少ないため、正確な線量測定を
行なうことができる。また、測定できる線量範
囲もアミノ酸結晶そのものと同様に10Gy−
100KGyと広範囲である。 (2) 樹脂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
度範囲の上限はアミノ酸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、樹脂は上限温度を規制する要因にはなつて
いない。また、これらの樹脂のほとんどが水に
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、
アミノ酸の水に対する溶解性の欠点をこれら樹
脂の固形化剤が保護する役割をはたす。従つ
て、樹脂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) 樹脂成形体線量計は通常の樹脂成形体とほゞ
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) 樹脂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
形法により均一な樹脂成形体線量計を大量生産
することが容易である。 (5) 樹脂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、各施設で照射した樹脂成形
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
種々の樹脂と組合せることにより、アミノ酸結晶
粉末の線量測定法としての欠点をほゞ完全に取り
除くことができる。本発明の組成物の都合により、樹脂とアミノ酸
の他に特にアミノ酸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、アミノ酸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。（実施例）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（二本ロー
ル）上で練りながら、アミノ酸として少量ずつ
200Phrのグリシン結晶粉末（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、20
Kg／cm²）して厚さ２mmのEPR成形体線量計を作
成した。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た
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８×10³Gy照射し
た後、ESR（JEOL−FE3x）測定を行なつた。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チヤートを図１（実
線）に示す。比較例１（図１の実線と重なつた同
じ図形になつた）に示すグリシン粉末のみの
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バインダー樹脂としてEPRを用い、アミノ酸
としてグリシンの代りに芳香環を有するDL−フ
エニルアラニン（和光純薬、特級）、また、分子
量の大きいDL−ロイシン（和光純薬、特級）を
用いて実施例１と同様の方法にて試料を作製し
た。これらのESRチヤートを図２（実線）に示
す。また比較例２に示すフエニルアラニン、ロイ
シンの各粉末のみの試料のESRチヤートはEPR
成形体素子とまつたく同じ図形となつた。このこ
とから、グリシン以外の他のアミノ酸においても
EPRに生成したラジカル量はきわめて少ない。実施例３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（生成ラジ
カル濃度に比例）と吸収線量の関係を図３に示
す。（なお、図中における直線のピーク高さ／重
量は、この直線上に表示された矢印の方向にある
縦軸において示される）EPR成形体素子は100Gy
から10KGy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。フエニルアラニン、ロイ
シンはグリシンに比べてESRチヤートの照射に
よるピークの高さが１桁以上小さな値を示す。実施例４各種のアミノ酸を用い実施例１の方法にて作製
したEPR成形体素子に1KGyの⁶⁰Co−γ線を照射
した。結果を表１に示す。いずれのアミノ酸にお
いても、グリシン、フエニルアラニンと同等の値
を示し、いずれも線量計として使用することがで
きる。

【表】いずれのアミノ酸も和光純薬特級品
実施例５バインダー樹脂としてEPRの代りに各種の高
分子樹脂を用い、アミノ酸としてグリシン、フエ
ニルアラニンを用いて高分子樹脂成形体線量計を
作製した。これに⁶⁰Co−γ線を1KGy照射した。
結果を表２に示す。これらの樹脂では実施例１お
よび２のEPRを用いた場合と同様の値となり、
本実施例の各種の樹脂はすべてバインダー樹脂と
して有効である。

【表】比較例１アミノ酸としてグリシン結晶粉末（和光純薬
(株)、特級）をえらび、⁶⁰Co−γ線を室温にて８×
10³Gy照射した後、ESR（JEOL−FE3x）測定を
行なつた。グリシン粉末量を実施例１と同量とし
て補正した時のESRチヤート図を図１に示す
（その結果は、図１の実線と重なつた図形になつ
た）。EPR成形体素子とほとんど同じESRチヤー
トとなつた。比較例２アミノ酸としてDL−フエニルアラニン結晶粉
末（和光純薬、特級）、DL−ロイシン結晶粉末
（同）を用いて比較例１と同様にESRチヤートを
求めた。その結果は、図２の各々の実線と重なつ
た同一のESRチヤートを示した。比較例３アミノ酸としてグリシンの代りにアラニンを用
いて実施例１と同様の方法にてEPR樹脂成形体
線量計素子を作製した。結果を図３（点線）に示
す。他のアミノ酸を用いた場合もアラニンを用い
た場合と同様に有効な樹脂成形体線量計素子を作
ることができる。比較例４グリシ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：グリシン〓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。セルロースとグリシンの混合物に
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
３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。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得たEPR成形体線量計素
子と比較例１で得たグリシン粉末結晶のESRチ
ヤートである。第２図は、実施例２で得たEPR
成形体線量計素子と比較例２で得た各アミノ酸粉
末結晶のESRチヤートである。第３図は、実施
例３および比較例３で得たEPR成形体線量計の
ESRピーク高さ（生成ラジカル濃度）と吸収線
量との関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１ゴム100重量部に対し、アラニンを除くアミ
ノ酸結晶粉末を10−500重量部の範囲で混合した
後、そのまま成形体とした高分子ゴム成形体線量
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ゴム100重量部に対し、アラニンを除くアミ
ノ酸結晶粉末を10−500重量部の範囲で混合し、
更に有機過酸化物を混合した後に成形体とした高
分子ゴム成形体線量計。４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３項記載の線量計。５電離性放射線の照射により樹脂に生成するラ
ジカル量が同様の照射によりアラニンを除くアミ
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100重量部に対し、アラニンを除くアミ
ノ酸結晶粉末を10−500重量部の範囲で配合した
後、成形体として得られる高分子樹脂成形体線量
計。６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３時間以内に減衰して
同様の照射によりアラニンを除くアミノ酸結晶に
生成するラジカル量の1/10以下となる合成樹脂
100重量部に対し、アラニンを除くアミノ酸結晶
粉末を10−500重量部の範囲で配合した後、成形
体として得られる高分子樹脂成形体線量計。