JPS6256884A - アミノ酸結晶−高分子ゴムまたは樹脂成形体線量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
線量範囲にわたっ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） 従来の１０Ｇｙから１００ＫＧｙＬｆ）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景計、ポ
リメグールメタクリレ−１・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１〜
で、これから照射線量を求めるものである。

しかし２なから、これらの線景言４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、ライオルミネッセ
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、単位重置あたつの生成ラジカル濃度を常磁性共１１
１吸収装置（ＥＳＲ）にて求めることによって線量を測
定するごとメ〕″−可能である（ＣＥＡ−Ｒ−３９ｉ３
　、フランス１９７０　）。；η線数測定法は上述の各
線量側において問題どなっている欠点をもたない。すブ
よりち、照射しこよるラジカルがアミノ酸の結晶内に生
成するのＣ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。従っ
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１００ＫＧ
ｙ　　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妬取扱いにきわめて不便
であり、さらＫ、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−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
生が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ィン
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、圧縮成形してベレット状のもの
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　、Ａｐ
ｐｌ、Ｒａａｔ、ｌ５ｏｔｏｐｅ、　３３　＋１１０１
（１９８２）　　Ｒａｄ、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ、ＥＵ
Ｒ７４４Ｂ　−ＥＮ　Ｖｏ１２．４８９（１９８２））
　。しかし、この方法においてもパラフィンやセルロー
スを固形化剤とした成形体はもろ（、成形後も弱い力や
振動は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
ィン、セルロース）ないしは鋳造法（ハラフィン）しか
用いられないため、得られる成形体がペレット状ないし
は短い円柱や角柱状のものに限定される。そして、形（
ずれしやすいパラフィ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Ａ７ど不
可能である。

以上の他にも、パラフィ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
ィ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、従って、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
（、成形体筒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ノ・や高分子
樹脂とから成る樹脂成形体線量計に関する２２０２３２
　’）を提出したが、アラ二ノ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ったものである。

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〜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）の量が、同様の照射圧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殖以下であるか、
ないしは、樹脂に生成したラジカルが不安定で室温にて
５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。

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
あるシスティン、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
ノ酸であるフェニルアラニン、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
ブレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、合成イソプレ
ンゴム、スチレン−ブタジェン（−アクリロニトリル）
共重合体、ブタジェンゴム、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
合割合は上限建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−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（混線）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、樹脂等の混線温度である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
成形等を行なって各成形体やフィルムとする。

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線
組成物に、３０℃程度にて例えば、ジクミルパーオキサ
イド、ジターシャリ−ブチルパーオキサイド、ジインブ
ロビ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
当儀混入Ｉ−だ後、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） 以下に本発明によっ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
なく従って、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、測定友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
にはなっていない。

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、シリコーンゴムのたりに撥水性を示すも
のもあることから、アミノ酸の水洗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。従っ
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はｙ同様
に非常に取扱いやす（、また、回帰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
って、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（
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Ｋより、アミノ酸結晶粉末の線量測定法
としての欠点なはｙ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ｔ１００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■ＥＰＯ７Ｐ、プロピレン含ｉＬ２６ｗｔ％
）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２００　Ｐｈｒのグ
リシン結晶粉末（和光紬薬（樽、特級）を加え均一な混
線組成物とした。この後、組成物を１２０°Ｃのホット
・プレスで加圧（ゲージ圧、２０　ｈ／ｃｍ２）　ｔ、
て厚さ２ｕのＥＰＲ成形体線量計を作成し、た。

また、架橋ＥＰＲ成形体は上記の混線組成物をサラに、
６０〜４０℃のミキシングロール上でＥＰＲに対しＩ　
Ｐｈｒのジクミルパーオキサイドを加えた後、１５０℃
のホット・プレスで２０分間、加圧して作製した。

以上のシートから２ｕ角で長さ６ｃｒｎの小片を切り出
し、６０Ｃｏ−γ線を室温にて３Ｘ１０３Ｇｙ照射した
後、Ｅ　Ｓ　Ｒ（ＪＥＯＬ−ＦＥ３　ｘ　）測定を行な
った。

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って代用した。ＥＰＲ成形体素子
のＥＳＲチャートを図１（実線）に示す。比較例１（同
じく図１の実線）に示すグリシン粉末のみのＥＳＲチャ
ートとの比較からＥＰＲＫ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−フェニルアラニン
（和光紬薬、特級）、また、分子量の大きいＤＬ−ロイ
シン（和光紬薬、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チャートを図２（実線）に示す。

また比較例２に示すフェニルアラニン、ロイシンの各粉
末のみの試料のＥＳＲチャートはＥＰＲ成形体素子とま
ったく同じ図形となった。このことから、グリシン以外
の他のアミノ酸においてもＥＰＲＫ生成したラジカル量
はきわめて少ない。

実施例５ 実施例１の方法にて作製したＥＰＲ成形体素子のＥＳＲ
ビークの単位重量当りの高さく生成ラジカル濃度に比例
）と吸収線量の関係を図６に示す。

ＥＰＲ成形体素子は１００　Ｇｙから１０に、Ｇｙまで
吸収線量の対数値とＥＳＲビークの高さははｒｉ線的な
関係を示し、線量計として使用できることヲ示ス。フェ
ニルアラニン、ロイシンはグリシンに比べてＥＳＲチャ
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ＥＰ
Ｒ成形体素子にＩＫＧｙ（７）Ｃｏ−γ線を照射した。

結果を表１に示す。いずれのアミノ酸にオイテモ、グリ
シン、フェ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。

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、フェニルアラニンを
用いて高分子樹脂成形体線量計を作製した。これに６０
ｃｏ−γ線をＩＫＧｙ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１べてバインダー樹脂として有効である。

１　　　　　へ　１ 比較例１ アミノ酸としてグリシン結晶粉末（和光紬薬■、特級）
をえらび、Ｃｏ−ｒ線を室温にて８×１０３０ｙ照射し
た後、ＥＳＲ（ＪＥＯＬ−ＦＥ３ｘ）測定を行なった。

グリシン粉末量を実施例１と同素として補正した時のＥ
　Ｓ　Ｂ、チャート図を図１（実線）に示す。ＥＰＲ成
形体素子とほとんど同じＥＳＲチャーＩ・となった。

比較例２ アミノ酸としてＤＬ−フェニルアラニン結晶粉末（和光
紬薬、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チャートを求めた。図２の各々
実線に示すとおり、ＥＰＩ（成形体素子とほとんど同じ
ＥＳＲチャートを示した。

比較例５ アミノ酸としてグリシンのイＮ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６（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Ｗ有効な樹脂
成形体線量泪素子を作ることができる。

比較例４ グリシン粉末をバラフイ二ノ（和光紬薬、ｍｐ。

６８〜）Ｏ’Ｃ１−級）中ＫＩＤＯ℃の溶融状態にて悪
濁さぜ、寸分にかきまぜて混合し、た後、これを冷却す
る（組成はパラフィン：グリシンテ１：１、重量比）。

これを厚さ２ｕ、中１０門、長さ６ｕ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と同様ドして厚さ２關、巾１０ｗ、長さ６羽の成
形体を作製１−、た。

これらの引張試験およびＩｚｏｄｆｉｌｔ７撃試験結果
を表６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った。

【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チャートである。 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チャートであ
る。 第６図は、実施例６および比較例６で得たＥＰＲ成形体
線量計のＥＳＲビーク高さく生成ラジカル濃度）と吸収
線量との関係を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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
   いはさらに、有機過酸化物を混合した後に成形体として
   得られる高分子ゴム成形体線量計。
2. （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。