JPS63113386A - 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］ 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ｌ０ＧＹから１ＯＯｋＧｙ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（）。

（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
成形体はもろく、成形後も弱い力や振動により形くずれ
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倒起される。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ミノ
酸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
果次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、ポリマを媒体とすることによってＥＳＲスペクトル
のベースラインに傾きやスペクトルの歪を生じ、このた
め精度のよい測定が行えず、線量計素子相互の測定バラ
ツキが大きいという問題が生じた。また、成形装置、成
形金型にゴムあるいは樹脂のアミノ酸組成物が粘着する
などの製造上の問題も生じた。

本発明は、上記に基いてなされたものであり、ＥＳＲス
ペクトルのベースラインの傾きやアミノ酸スペクトルの
歪を解消でき、しかも均一かつ大量製造容易なゴムある
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ｌ／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１旧こ減衰し
てアミノ酸結晶ラジカル量のｌ／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滑剤を含有せしめて
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
、スチレンブタジェン共重合体、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、クロロスルホ
ン化ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリエステルゴ
ム、エピクロルヒドリンゴム、四ふっ化エチレン−プロ
ピレン交互共重合体などが例示される。

本発明で用いられる合成樹脂としては、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°Ｃの室温付近で１〜３時間
程度の短時間内に減衰してアミノ酸結晶うジカ／しのｌ
／１０以下になることが必要である。さらに、アミノ酸
結晶と樹脂を混合し成形するためには、樹脂の軟化点や
融点がアミノ酸結晶の融点（２９３°Ｃ）以下であるこ
とが望ましい。

このことから、照射によるラジカル生成量の少ない樹脂
では、ポリスチレン、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、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、シスチン、モノアミノジカル
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。

滑剤は、予めゴムあるいは樹脂に混合しておいてもよ（
、ゴムあるいは樹脂とアミノ酸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、滑剤の添加により、
ＥＳＲスペクトルのベースラインの傾きやアミノ酸スペ
クトルの歪を解消でき、しかもアミノ酸とゴムあるいは
樹脂の混合が均一にな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、滑剤の添加により混練、
成形時におけるアミノ酸粉末に対する機械的応力が緩和
されることに起因するものと予想される。

ゴムあるいは樹脂と滑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、ＥＳＲスペクトルのベースラインの傾
きを解消できるか否かにより定められ、樹脂１００重量
部に対して滑剤０．１〜２０ｆｆｌｆｆｉ部の範囲から
選ばれるのが適切である。

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１〜５、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、ポリスチレン（旭化成（ｍ製、スタイロン
６６６）　１００重量部を１５０°Ｃのミキシングロー
ルで練りながらグリシン結晶粉末（和光紬薬■製、特級
）２５０重量部および滑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では滑剤を加えな
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１５０℃
でヒモ状に押出成形し、さらに金型により直径３．０ｍ
ｍφ、長さ３ｃｍの小片に１７０°Ｃでプレス成形して
線量計素子を作製した。

各側の線量計素子を製造する際におけるミキシングロー
ルでの混練性、ブラベンダ押出機での押出性、金型での
粘着性についての評価結果を第１表の下欄に示す。滑剤
を加えることによって比較例に比べてロール混練性や押
出性が良くなっている。

また、作製した線量計素子のＥＳＲスペクトルを調べた
結果、実施例１〜５では第１図の曲線Ａで示すようにベ
ースラインの傾きは殆どなく平坦であった。これに対し
、比較例１では第１図の曲線Ｂで示すように傾きが極め
て大きかった。比較例１におけるピーク間高さをＨ′　
としたとき、各実施例におけるピーク間高さの相対値を
求めたところ第１表の下欄に示す通りであった。ＥＳＲ
の測定は、変調周波数１００１００ＫＨｚＳ、２ＧＸＰ
ｏｗｅｒ　４ｍＷ、室温で行った。

次に、実施例４の線量計素子にＣｏ−γ線を室温にて５
Ｘ１０２Ｇｙ照射した後のＥＳＲスペクトルは第２図の
実線で示す通りである。比較のため、アミノ酸粉末のみ
のＥＳＲスペクトルを第２図に鎖線で示した。第２図に
おける曲線のピーク高さｈが放射線の吸収により生成し
たラジカル濃度に対応する値であり、アミノ酸以外の材
料（エチレンエチルアクリレートコポリマ、滑剤）に生
成したラジカル量は極めて少ない。

また、実施例４の線量計素子のＥＳＲピークの単位重量
当りの高さく生成ラジカル濃度に比例）と吸収線量の関
係を第３図に示す。吸収線量の対数値とＥＳＲピークの
高さの対数値はほぼ直線的な関係を示し、線量計素子と
して使用できることを示している。

他の実施例の線量計素子も実施例４の場合と同様な特性
となることが確認されている。

実施例６〜９、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、低密度ポリエチレン（宇部興産（ｍ　ＵＢ
ＥＺ−２６５）を用い、ミキシングロールでの混練温度
を１３０°Ｃとした以外は実施例１〜５と同様にして均
一な混練組成物とした。なお、比較例２では滑剤を加え
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１〜５の場合と同様に成形し
て線量計素子を作製し、ミキシングロールでの混練性、
ブラベンダ押出性、金型での粘着性についての評価結果
およびピーク間高さの相対値（比較例２のピーク間高さ
を基準）を第２表の下欄に示す。

実施例１０〜１２、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（
横裂、ＥＰ０２Ｐ）　１００重量部を９０℃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（和光紬
薬（横裂、特級）および滑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では滑剤を加え
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１〜５の場合と同様に成形して線量計素子を作製し
ミキシングロールでの混練性、金型での粘着性について
の評価結果およびピーク間高さの相対値（比較例３のピ
ーク間高さを基準）を第３表の下欄に示す。

第　　　　　２　　　　　表 第　　　　　３　　　　　表 ［発明の効果］ 以上説明してきた通り、本発明によればＥＳＲスペクト
ルのベースラインの傾きを解消でき、かつ、ロール混練
性が良くなるためゴムあるいは樹脂とアミノ酸の混合が
均一に行われ、均一な素子を作製することができること
から、測定精度を向」ニすることができるようになる。

また、押出性の向上および金型での粘着の防止をはかれ
ることから製造能率を向上でき、大量生産が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例と比較例のＥＳＲスペクトルのベースラ
インの違いについての説明図、第２図は放射線照射後の
ＥＳＲスペクトルの説明図、第３図は線量計素子のＥＳ
Ｒスペクトルのピークの単位重量あたりの高さと吸収線
量との関係の説明図である。 ｊｌ　　　目 ゛・、 ゝ・、 才　　　２　　　口

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
   結晶粉末および滑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。