JPS5942280B2 - 放射線遮蔽材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な放射線遮蔽材に関する。

より詳細に述べれば、本発明は可塑性および成型性に富
み如伺なる不規則形状部分にも簡単に適用出来且つ長期
間の使用は勿論、応急処置にも適した粘土状放射線遮蔽
材に関する。

人体の保護などの目的で原子炉、加速装置、放射線源な
どから出てくる放射線をさえぎるため、あるいは測定の
妨害になるバックグラウンド放射線を減少させるために
種々の放射線遮蔽材が採用されている。

特に、遮蔽体中の貫通孔等不規則形状部分の遮蔽や漏洩
放射線への応急処置あるいは計測器等の遮蔽等一時的な
遮蔽には従来モルタル、種々の骨材入りセメント、顆粒
状ポリエチレン、鉛顆粒等を加工したり、あるいは鉛ブ
ロックやポリエチレンブロックあるいはホウ素化合物入
りポリエチレンブロック等を積んだりまたは鉛毛やポリ
エチレンペレットを充填したりしていた。

然しなからこれら従来の材料を使用する場合、その加工
性から形状も限定され易く経済的にも負担が大きい。

またブロックを積上げる場合は簡単に作業ができ且つ経
済的で応急処置にも使い易いが場所的にブロックが使え
ない場合が多く、殊に線源等を密閉する場合には利用で
きない。

一方、鉛毛やポリエチレンペレットは間隙や貫通孔の充
填に使用できるがそれ自体で任意に成型することができ
ないという欠点がある。

従って本発明の主要目的はかかる従来の放射線遮蔽材の
欠点を改良した新規な放射線遮蔽材を提供することにあ
る。

更に本発明の目的は可塑性に富み如何なる不規則形状に
も成形され得る粘土状放射線遮蔽材を提供することにあ
る。

更に本発明の目的は顆粒状ポリエチレン、低重合度ポリ
エチレンおよびポリブテンからなる粘結剤、粉末状放射
線遮蔽材および流動パラフィンからなる粘土状放射線遮
蔽材を提供することにある。

本発明の更なる目的および利点は以下逐次間らかにされ
る。

本発明は、■ イ、メルトインデックス０．０１〜５０
、粒径６メツシユ以下の顆粒状ポリエチレン
；１００重量部口９分子量１０００〜２０００の
低重合度ポリエチレン ；１００〜３００重量部お
よび ハ０分子量５００〜２５００、臭素価３Ｅｌ／１００ｇ
以下のポリブテン １５０〜２００重量部 からなる ：１００重量部（Ｂ） 粒
径３０メツシユ以下の粉末状放射線遮蔽化学物質
；１００〜１０００重量部および Ｃ）流動パラフィン ；５〜３０重量部から実
質的に成る特徴とする粘土状放射線遮蔽材に関する。

本発明の粘土状遮蔽材は基本的には粉末状遮蔽化学物質
と粘結剤としての樹脂材料からなっている。

通常当業界では放射線の遮蔽をつくるのに使用される材
料に対して、それが物質であれ組成物であれ、総括して
放射線遮蔽材という名称を与えているが、本発明では混
同を避けるため本発明の粘土状放射線遮蔽材の一成分で
ある鉛、ビスマス等化学物質に対して放射線遮蔽化学物
質という名称を与え区別する。

これは当業界で公認された学術用語ではなくあくまでも
本発明に限り上述した定義に基づき使用されるものであ
る。

粉末状遮蔽化学物質としてはガンマ線の遮蔽として鉛お
よび酸化鉛等鉛化合物、ビスマスおよび酸化ビスマス等
ビスマス化合物、バリウムおよび硫酸バリウム等バリウ
ム化合物、ランタンおよび酸化ランタン等ランタン化合
物、スズおよび酸化スズ等スズ化合物等原子番号の大き
なものを用いる。

中性子に対する遮蔽には水素原子を多く含むポリエチレ
ン等ポリオレフィン系炭化水素、あるいは無水硼酸、炭
化硼素等硼素化合物、あるいは炭酸リチウム、硼酸リチ
ウム等リチウム化合物のように中性子を減速するための
物質、中性子を捕獲するための物質、中性子捕獲に伴う
ガンマ線を吸収するための物質で化学的に安定なものを
組み合わせて用いる。

粉末の粒度は３０メツシユ以下、望ましくは１００メツ
シユ以下が良い。

これは粒度が粗いと不均質になり、局部的に放射線が漏
洩する恐れがあるためである。

粘結剤としてはポリオレフィン系のものを選んだ。

この理由としては水素の原子密度が大きいこと、分子構
造が比較的単純で放射線損傷になる変化を把握しやすい
ことがあげられる。

またポリオレフィンに粘結剤として機能をもたせるには
単独ではなかなか困難であるので、素材の組合せによっ
て機能を発揮させる必要がある。

即ち、主成分として低重合度ポリエチレン（分子量１０
００〜２０００）を用いる。

これを選んだ理由は糊状であり揮発性がないために粘結
剤の材料として適していること、および他のポリオレフ
ィンとの相溶性が良いためである。

欠点として粘度の低いことと粘着力の小さいことがあげ
られる。

この対策として粘度を増加させる目的で顆粒状ポリエチ
レン（Ｍ、１．（メルトインデックス）０．０１〜５０
．６メツシユ以下〕を用いる。

これは低重合度ポリエチレンとの相溶性が非常に良く、
自由に粘度を調整できる利点がある。

また粘着力を付与する目的で分子量５００〜２５００の
好ましくは水素添加したポリブテン（分子量５００〜２
５００、臭素価：ｌ／１００ｇ以下）を加える。

これは粘着力が大きくポリエチレンとの相溶性が良いた
めである。

また水素添加したものを用いる理由は不飽和結合が放射
線場では好ましくないことと、水素原子密度を増加させ
るためである。

これらの樹脂の比率は顆粒状ポリエチレンを重量比で１
００部に対して、低重合度ポリエチレン１００〜３００
部、ポリブテン５０〜２００部で加熱型ニーダ−を使い
８０〜１２０℃で０．５〜２時間練合する。

この範囲に限定した理由として、まずポリブテンを５０
部以下にすると粘着力が低下し、逆に２００部以上にす
ると粘着力が強すぎて作業性が悪くなるためである。

またポリブテンの量の増加に応じて低重合度ポリエチレ
ンの量を減少させる。

これは糊状物質の粘着力と粘度を一定にするためである
。

温度については８０℃以下になれば顆粒状ポリエチレン
の溶解に２時間以上必要とし、逆に１２０℃以上にする
と材料の劣化を生じるため好ましくない。

このようにして得た糊状物質を重量比で１００部に対し
、１００〜１０００部の前述した粉末状放射線遮蔽材を
加えてニーダ−で１〜２時間練合する。

ここで範囲を限定する理由は粉末を容積比で３５〜５５
％とするためである。

これは粉末量が少ないといわゆる腰の強さがなくなり、
多いと割れ易く作業性が悪くなるためである。

次に粘土の伸びを良くする目的で流動パラフィンを５〜
３０部加えニーダ−で３０分間練合して本発明の粘土状
放射線遮蔽材を得る。

ここで流動パラフィンの添加量に幅があるのは粉末の種
類や粒度、量によって最も優れた効果を出させるためで
あり、少ないと効果が小さく、過剰の場合粘着力が低下
するためである。

このようにして得られた本発明の粘土状放射線遮蔽材は
貫通孔間隙の充填や不規則形状部分の遮蔽に対して作業
性が良く、変形もなく短時間に簡単且つ経済的な施行が
可能となる。

また基材との密着性も良いため線源等の密閉やすき間か
らの漏洩放射線の遮蔽にも有効である。

さらに本発明の放射線遮蔽材自体が形状保持性を有する
ために小規模な遮蔽に対して非常に効果がある。

以下実施例を掲げて本発明をより詳細且つ具体的に説明
する。

然しなから、本発明はこれら実施例に限定されない。

尚、実施例中の部は重量比のそれである。

実施例 １ タルトインデックス０，０５．６メツシユ以下の顆粒状
ポリエチレン１００部に対し分子量１０００の低重合度
ポリエチレン２００部および分子量１３００、臭素価２
．９／１００ｇのポリブテン１００部を加熱型ニーダ−
で１１０℃で１．５時間練合して得た糊状物質１００部
に対し平均粒径２０μの鉛粉末８７０部を加えてニーダ
−で１時間練合し、さらにこれに流動パラフィン１８部
を加えて３０分間練合して粘土状放射線遮蔽材を得た。

このもののガンマ線の減衰係数の測定結果と中性子に対
する遮蔽性能をそれぞれ表１と２に示す。

実施例 ２ 実施例１と同じ配合で得た糊状物質１００部に対し、平
均粒径７μの一酸化鉛８８０部を加え１時間練合し、さ
らにこれに流動パラフィン１５部を加え３０分間練合し
て粘土状放射線遮蔽材を得た。

このもののガンマ線の減衰係数の測定結果と中性子に対
する遮蔽性能をそれぞれ表１と表２に示す。

実施例 ３ 実施例１と同じ樹脂配合で得た糊状物質１００部に対し
、１００メツシユ以下の無水硼酸１７５部を加えて１時
間練合し、さらに流動パラフィン５部を加えて３０分間
練合して粘土状中性子遮蔽材を得た。

このものの中性子に対する遮蔽性能を表２に示す。

実施例 ４ 実施例１と同じ樹脂配合で得た糊状物質１００部に対し
２００メツシユパスの炭化硼素２２５部を加え１時間練
合して、さらに流動パラフィン５部を加えて３０分間練
合し粘土状中性子遮蔽材を得た。

このものの中性子に対する遮蔽性能を表２に示す。

実施例 ５ 実施例１と同じ樹脂配合で得た糊状物質１００部に対し
２００メツシユ以下の硼酸リチウム１９０部を加えて練
合し、さらに流動パラフィン５部を加えてニーダ−で３
０分間練合して、粘土状中性子遮蔽材を得た。

このものの中性子に対する遮蔽性能を表２に示す。

実施例 ・６ 実施例１と同じ樹脂配合で得た糊状物質にメルトインデ
ックス２．３０メツシユ以下のポリプロピレン１０５部
、流動パラフィン５部を加えて加熱型ニーダ−で１０５
℃で２時間練合し、粘土状中性子遮蔽材を得た。

このものの中性子に対する遮蔽性能を表２に示す。

実施例 ７ 実施例１と同じ配合で得た糊状物質１００部に対し鉛粉
５６０部、炭化硼素、１０５部を加え１時間練合しさら
に流動パラフィン５部を加えて粘土状放射線遮蔽材を得
た。

このもののガンマ線および中性子に対する遮蔽性能を表
１と表２に示す。

なお、本発明による粘土状放射線遮蔽材の遮蔽性能はガ
ンマ線については減衰係数、中性子に対しては吸収断面
積、除去断面積および水素原子の原子密度で表わすこと
ができる。

つまり細いガンマ線ビームの減衰は入射ガンマ線の強さ
をＩ ｏ ｓとし、減衰係数がμである厚さＸの物質を
透過するガンマ線の強さを１とすればＩ＝ Ｉｏ ｅｘ
ｐ（−μＸ）なる指数減衰法則で表わされる。

したがってエネルギＥγの入射ガンマ線に対し物質の厚
さＸを変えて透過ガンマ線の強さを測定することができ
ればエネルギーＥγのガンマ線に対する減衰係数を求め
ることができる。

減衰係数を求めるための実験装置の配置図を図に示す。

表１に実験によって求めた０、 ６６２ ＭｅＶと１．
３３２ＭｅＶのガンマ線に対する線減衰係数を示す。

中性子の減衰は熱中性子に対しては吸収断面積Σａ、速
中性子に対しては除去断面積ΣＲを用いることによって
ガンマ線と同様φ二φ。

ｅｘｐ（−ΣａＸ ）またはφ＝φｏｅＸｐ（−ΣＲＸ
）なる指数減衰法則で表わされる。

ここでφ。は入射中性子の強さ、φは透過中性子の強さ
、Ｘは物質の厚さである。

さらに水素は他の元素と比べ中性子（特に中速、高速中
性子）との散乱断面積が大きく、しかも中性子とほぼ同
じ質量を有しているため、中性子は水素との散乱によっ
て約半分のエネルギーを失う。

このため物質に含まれる水素の原子密度が大きい程、中
性子に対する遮蔽性能が優れている。

例えば中性子の遮蔽材としてもっとも代表的な水の水素
原子密度は約６．７ Ｘ １０２２ａｔｏｍ／ｃｒＩＬ
３であるが本発明によう粘土状中性子遮蔽材は水に比べ
約５５〜６５％の水素原子密度を有し、水に近い優れた
遮蔽性能を有している。

表２に熱中性子の吸収断面積、０．５ＭｅＶと１４．５
ＭｅＶの中性子に対する除去断面積および水素の原子
密度を示す。

表３は本発明による粘土状遮蔽材について１００℃で１
分間予熱後８分間ムーニ一式粘度計で測定した結果であ
る。

尚、本発明ではガンマ線および中性子に対する効果を述
べたがアルファ線およびベータ線は主として電離により
エネルギーを失うので、各物質中でエネルギーにより決
まった飛程をもつ、したがって、その飛程以上の厚さの
遮蔽物質を用いれば十分に吸収され、そのことはもとよ
り当業者の常識に属することである。

【図面の簡単な説明】

図はガンマ線に対する減衰係数を得るための実験装置の
配置図を示したもので、１はガンマ線源、２は本発明の
遮蔽材、３はガンマ線測定器および４はコリメータであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）イ、メルトインデックス０．０１〜５０゜粒径
   ６メツシユ以下の顆粒状ポリエチレン；１００重量部 口０分子量１０００〜２０００の低重合度ポリエチレン
   ；１００〜３００重量部および ハ 分子量５００〜２５００、臭素価３ｇ／１００ｇ以
   下のポリブテン ５５０〜２００重量部 からなる粘結剤 ；１００重量部（２）粒径３
   ０メツシユ以下の粉末状放射線遮蔽化学物質
   ：１００〜１０００重量部および （Ｃ） 流動パラフィン ；５〜３０重量部
   から実質的に成る特徴とする粘土状放射線遮蔽材。