JPS63113383A - 樹脂成形体線量計素子 - 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ったような環境下
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。

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、ライオルミネッセンス線量計、ポリ
メチルメタクリレート線量計、ラジアクロミックダイフ
ィルム線量計、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
クロミックダイフィルム線量計を除く）。

（３）有効な線量測定範囲が狭い。

（４）ラジアクロミックダイフィルム線量計、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）ｉこより求める
ことによっ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、アラニン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、媒体としてパラフィンな
いしは粉末セルロースを用い、この中にアラニン結晶粉
末を分散させた後、圧縮成形してペ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提案されて
いる（Ｉｎｔ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｒａｄｉａｔ。

ｌ５ｏｔ、３３．１１０１　（１９８２）、Ｒａｄｉａ
ｔ、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ。

ＥＵＲ７４４８−ＥＮ　　Ｖｏ１２，４８９　（１９８
２））。

しかし、パラフィンやセルロースといった媒体を用いた
成形体はもろく、成形後も弱い力や振動により形（ずれ
や欠落を起し、正確な線量測定がテキナい。また、成形
法として圧縮成形（パラフィン、セルロース）ないしは
鋳造法（パラフィン）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、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証される。パラフィン
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ィンが溶融するた
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、アラニ
ン結晶に生成したラジカルとＥＳＲ信号が重なり、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。このため線量測定が不正確になり、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＜、成形体側々のばらつき
が大きい。

以上の欠点を解消するために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（
１９８５，１１，１８））。ポリマ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
たパラフィンと異なり７０°Ｃ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った。

［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った。すなわち、アラ
ニンを用いた線量計素子は前記したようにＥＳＲによっ
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Ｅ
ＳＲ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。三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、１０“Ｒ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った。

本発明は、上記に基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］ 本発明の樹脂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
の照射によりアラニン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
不安定で室温にて短時間内に減衰してアラニン結晶ラジ
カル量の１／１０以下となるような合成樹脂にアラニン
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。

線量測定を精度よく行うには樹脂に存在するラジカル量
はアラニンのそれのｌ／１０以下である必要がある。こ
のためには、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
ラニン結晶ラジカルの１／１０以下になることが必要で
ある。さらに、アラニン結晶と樹脂を混合し成形するた
めには、樹脂の軟化点や融点がアラニン結晶の融点（２
９３°Ｃ）以下であることが望ましい。

このことから、本発明において用いられる合成樹脂とし
ては、照射によるラジカル生成量の少ない樹脂では、エ
チレンビニルアセテートコポリマ、エチレンエチルアク
リレートコポリマ、アクリロニトリル−スチレン樹脂、
硬質アクリロニトリル−ブタジェン−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、ポリエステル樹脂などがあげられる。

これらの樹脂とアラニン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ラニン量を含んで
いるか否かにより定められ、樹脂１００重景部に対して
アラニン結晶粉末１０〜１０００重量部、好ましくは１
００〜６００重量部の範囲から選ばれるのが適切である
。

酸化防止剤は、予め樹脂に混合しておいてもよく、樹脂
とアラニン結晶粉末と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、樹脂に起因す
るプレドーズの増加を抑制できるという樹脂成形体線量
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
ることに起因するものと予想される。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
しての精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、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ェニル−α
−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、ア
ルドール−α−ナフチルアミンなど、ジフェニルアミン
系のＰ−イソプロポキシ−ジフェニルアミン、Ｐ−（Ｐ
−１−ルエン・スルホニルアミド）−ジフェニルアミン
、ビス＝（フェニル・イソプロピリデン）　−４，４’
　−ジフェニルアミン、Ｎ、Ｎ’　−ジフェニル・エチ
レンジアミン、オクチル化ジフェニルアミン、ノニル化
ジフェニルアミン、アルキル化ジフェニルアミンなど、
Ｐ−フェニルジアミン系のＮ、Ｎ’　−ジフェニル−Ｐ
−フェニルジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ′−フェニ
ル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−シクロへキシル−Ｎ
′−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ＋Ｎ′−ビ
ス（１，４−ジメチルペンチル）−Ｐ−フェニレンジア
ミン、Ｎ、Ｎ’　−ジアリル−Ｐ−フェニレンジアミン
、ヒンダード・ジアリル−Ｐ−フェ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−ドゾシルー２．２．４−　
）リフチル−１，２−ジヒドロキノリンなど、ヒドロキ
ノン誘導体として２，５−ジー（第三アミル）ヒドロキ
ノン、２，５−ジー第三−ブチルヒドロキノン、ヒドロ
キノン・モノメチルエーテルなど、モノフェノール系の
１−オキシ−３−メチル−４−イソプロピルベンゼン、
２，６−第三−ブチルフェノール、２，６−ジー第三−
ブチル−３−メチルフェノールの誘導体、２，６−ジー
第三−ブチル−４−ｎ−ブチルフェノール、４−ヒドロ
キシ・メチル−２，６−ジー第三−ブチルフェノール、
ブチルヒドロキシアニソール、２，４−ジメチル−６−
第三−ブチルフェノール、２−メチル−４，６−ジツニ
ルフエノール、２，６−シー第三〜ブチル−α−ジメチ
ルアミノ−Ｐ−クレゾール、６−（４−ヒドロキシ−３
，５−ジー第三−ブチルアニリノ）−２゜４−ビス・オ
クチル−チオ−１，３，５−トリアジン、ｎ−オクタデ
シル−３−（４’−ヒドロキシ−３′。

５′−ジー第三−ブチル・フェニル）プロピオネート、
スチレン化フェノール、オクチル化フェノール、アルキ
ル化Ｐ−クレゾール、ブチル化スチレン化クレゾール、
ヒンダード・フェノール、フェノリック・ホスファイト
など、ビス訃リス、ポリフェノール系として、メチレン
・ビス（ジメチル−４−６−フェノール）、２，２′−
メチレン−ビス−（４−メチル−６−第三−ブチルフェ
ノール）、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル−６
−シクロヘキシル・フェノール）、２．２’　−メチレ
ン−ビス−（４−エチル−６−第三−ブチルフェノール
）、４，４′メチレン−ビス−（２，６−第三−ブチル
フェノール）、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−ブチルフェ
ノール）、１．１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）
−シクロヘキサン、２．２’　−ジヒドロキシ−３，３
’　−ジー（α−メチルシクロヘキシル）　５．５’　
−ジメチル・ジフェニルメタン、アルキル化ビスフェノ
ール、ヒンダードビスフェノール、１，３．５−トリメ
チル−２，４，６−トリス（３，５−ジー第三−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−ブチルフェニル）
ブタン、テトラキス−［メチレン−３−（３’　、５’
　−ジー第三−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プ
ロピオネートコメタンなど、チオビスフェノール系とし
て４，４′　−チオビス−（６−第三−ブチル−３−メ
チルフェノール）、４，４′　−チオビス−（６−第三
−ブチル−４−メチルフェノール）、ジアルキル・フェ
ノール・スルフィ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、
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、パラフィンワックスなどのパラフィン系
、ポリエチレンワッ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、アラキシン酸、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・ワックス
、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、ンルビタン
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エチルへ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エチルへキソイン
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
ルへキソイン酸亜鉛、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。

［発明の実施例コ 実施例１〜５、比較例１ 第１表の各側に示す配合に従っ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（構製、ＵＢＥＺ
−２６５）　１００重量部を１３５℃のミキシングロー
ルで練りながらＤＬ−α−アラニン結晶粉末（和光紬薬
（株制、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た
。次に、混練組成物をブラベンダ押出機を用いて１３０
℃でヒモ状に押出成形し、さらに金型により直径３．Ｏ
ｍｍφ、長さ３ｃｍの小片に１５０℃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９．４ＧＨｚ。

Ｐｏｗｅｒ　４ｍＷ、中心磁場３３５４ＧＳＭｏｄ、１
０Ｇ、　Ａｍｐ。

１０００で行った。各側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
もって示した。

実施例６〜１２、比較例２ 第２表の各側に示す配合に従って線量計素子を作製した
。この場合、エチレンビニルアセテートコポリマ（三井
デュポンケミカル社製、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
〜５と同様にして線量計素子を作製した。なお、実施例
１１および１２では酸化防止剤を併用した。

各側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って示した。

実施例１３〜１７、比較例３ 第３表の各側に示す配合に従っ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（
構製、ＥＰ−０２Ｐ）　１００重量部を８０℃のミキシ
ングロールで練りながらＤＬ−α−アラニン結晶粉末（
和光紬薬（構製、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３では酸化防止剤は未使用であり、実施例１６
では滑剤を併用した。次に、混練組成物を実施例１〜５
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。

各側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１３〜１７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って示
した。

第１表および第３表から明らかな通り、本発明の範囲に
ある実施例１〜１７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)

【特許請求の範囲】
1. （１）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短時間内に
   減衰してアラニン結晶ラジカル量の１／１０以下となる
   ような合成樹脂にアラニン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。