JPS63113385A - ゴムあるいは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】 ［産業上の利用分野コ 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１ＯＧｙ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、アミノ酸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、アミノ酸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、この中にアミノ酸結晶粉
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（、成形後も弱い力や振動により形（ずれ
や欠落を起し、正確な線量測定ができない。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°Ｃ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、アミ
ノ酸結晶に生成したラジカルとＥＳＲ信号が重なり、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。このため線量測定が不正確になり、測定でき
る線牽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く、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℃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
果法のような問題点が明らかとなった。すなわち、アミ
ノ酸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。こ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ＥＳＲｆｆｌ１１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ゴ
ムあるいは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］ 本発明の線量計素子は、合成ゴム、天然ゴムあるいは電
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ミノ酸結晶に生成する
ラジカル量の１７１０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
アミノ酸結晶ラジカル量の１／ｌＯ以下となるような合
成樹脂にアミノ酸結晶粉末および酸化防止剤を含有せし
めてなるゴムあるいは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。

本発明で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はとんどラジカルが存在しな
いものが望ましく、エチレンプロピレン（−ジエン）共
重合体、エチレン−酢酸ビエンースチレン樹脂、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、ナイロン１２などがあげられる。

これらのゴムあるいは合成樹脂とアミノ酸結晶粉末との
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
ミノ酸量を含んでいるか否かにより定められ、ゴムある
いは合成樹脂１００重量部に対してアミノ酸結晶粉末１
０〜１０００重量部、好ましくは１００〜６００重量部
の範囲から選ばれるのが適切である。

本発明において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、ジエン−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、ナイロン１２などがあげられる
。

これらのゴムあるいは合成樹脂とアミノ酸結晶粉末との
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
ミノ酸量を含んでいるか否かにより定められ、ゴムある
いは合成樹脂１００重量部に対してアミノ酸結晶粉末１
０−１０００重景部１好ましくは１００〜６００重量部
の範囲から選ばれるのが適切である。

本発明において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
−トルエン・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−ドデるのが適切
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、ｌ’−（
Ｐ−）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”ＩＮＩＮ′−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−　）ジメチル−１，２−ジ
ヒドロキノリンの重合物、６−ドデン化クレゾール、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−第二一ブチルフェニ
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、
ゴムあるいは合成樹脂１００重量部に対して０．１〜２
０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、ソルビタン
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］ 実施例１〜７、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、ポリスチレン（旭化成（横裂、スタイロン
６６６）　１００重量部を１５０℃のミキシングロール
で練りながらグリシン結晶粉末（和光補薬（横裂、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、実施例６，７
では滑剤を併用した。次に、混練組成物をブラベンダ押
出機を用いて１５０℃でヒモ状に押出成形し、さらに金
型により直径３．０ｍｍφ、長さ３ｃｍの小片に１７０
℃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３３５４Ｇ、　Ｍｏｄ、
１０、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８〜１２、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、ポリエチレン（宇部興産＠ＵＢＥＺ−２６
５）を用い、ミキシングロールでの混練温度を１３０℃
とした以外は実施例１〜７と同様にして線量計素子を作
製した。

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１０００Ｃとした以外は実施例
１〜７と同様にして線量計素子を作製した。

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。

実施例１８〜２２、比較例４ 第４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（
横裂、ＥＰ０２Ｐ）　１００重量部を１００°Ｃのミキ
シングロールで練りながらアスパラギン酸結晶粉末（和
光補薬（横裂、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４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、混練組成物を実施例１〜７の場合と同様
に成形して線量計素子を作製し、プレドース量をＥＳＲ
装置により測定した。

各側でのプレドーズ量は第４表の下欄に示した通りであ
るが、実施例１８〜２２でのプレドーズ量は比較例４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４表から明らかな通り、本発明の範囲に
ある実施例１〜２２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ス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）天然ゴム、合成ゴムあるい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
   不安定で室温にて短時間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にアミノ酸
   結晶粉末および酸化防止剤を含有せしめてなるゴムある
   いは樹脂組成物を成形してなることを特徴とするゴムあ
   るいは樹脂成形体線量計素子。