JPS6378100A - 中性子遮蔽ドア - 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、医療用加速器の中性子遮蔽に関し。

特に中性子遮蔽ドアの構造に関する。

〈従来の技術〉 医療用加速器の中性子遮蔽に関して、従来から行われて
いる方法には、水、パラフィン、ポリエチレンなどに含
まれる低原子量の元素特に水素で減速し捕獲する方法が
あり、捕獲効率を高めるためにホウ素やリチウムなどの
中性子毒物質を混入していた。即ち、第２，４図に示し
た従来の中性子遮蔽ドア１０において、１１は中性子遮
蔽体としてのホウ素３％混入ポリエチレン板、１２はγ
線遮蔽体としての鉛板、１３はドア１ｏの外装となる鉄
板である。ポリエチレン板１１、鉛板１２及び鉄板１３
の厚さは、−例として、それぞれ５０ｍ、４ｎｗ＋＋及
び２．３ｎｎ＋とすることができる。このドア１０にお
いて、ポリエチレン板１１の前方から矢印の方向に進入
した高速中性子は、ポリエチレン板１１中の低原子量の
元素（水素）によって散乱を受け、それによって減速さ
れ、低速の中性子となる。中性子捕獲用元素であるホウ
素によって更に捕獲効率を高める。原子核と相互作用し
た中性子は、原子核を励起させてγ線を放出し、このγ
線は、γ線遮蔽体である鉛板１２によって吸収される６
第４図において実線の波線は、減速後の中性子即ち低速
中性子を、また破線の波線は、γ線をそれぞれ表わして
いる。中性子と遮蔽材との相互作用には、弾性散乱、非
弾性散乱及び吸収（捕獲ともいう）があり、そのうち弾
性散乱は、中性子が遮蔽材を形成する原子核に運動エネ
ルギ−を与え自身は減速する現象であり、非弾性散乱は
、遮蔽材の原子核に運動エネルギーと、原子核の励起エ
ネルギーとを与え、自身は減速する現象であり、吸収は
中性子が原子核内に吸収され、その核を励起する現象で
ある。この時に励起された原子核は、γ線を放出して基
底状態となったり、荷電粒子を放出したりする。遮蔽材
に入射した中性子は１弾性散乱や非弾性散乱をいろいろ
の組合せによって複数回繰返し、最終的には吸収される
。

しかし高速中性子の一部分は、減速や吸収を受けること
なく、ドア１０を通過する。ところで、中性子遮蔽体で
あるポリエチレン板１１には、３重量％のホウ素が混入
されているため、水素の相対濃度が低下し、高速中性子
の減速能もそれに伴って低下する。高速中性子（高エネ
ルギー中性子）は、生体に与える影響が低エネルギー中
性子に比べて高いので、少量であっても、線量当量値（
ｒｅｍ値）は大きくなる。

また高速中性子は、ドア１ｏの後方のコンクリート壁１
４に飛込み、そこで散乱を受け、低速中性子となって、
ドア１０と壁１４との間の空間に戻るため、そこにいる
人が更に放射線に被曝される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、従来の中性子遮蔽ドアの前記の欠陥を
除き、中性子遮蔽効果を高くした、医療用加速器の中性
子遮蔽ドアを提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、中性子を減速する物質と吸収する物質と
を別々に分けて配置することによって、高速中性子の透
過率を下げれば、後方壁による散乱線成分も同時に減少
し、従って遮蔽効果が向上するものと予測し、鋭意研究
を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものであり、
本発明による中性子遮蔽ドアは、水素を含有する中性子
減速性の第１ドア部分と、カドミウム物質から成る中性
子吸収性の第２ドア部分と鉛から成るγ線遮蔽性の第３
ドア部分とを中性子の進入方向に見てこの順序で垂直方
向に隣接させて配置したことを特徴とする。

〈実施例〉 本発明の好ましい実施例による中性子遮蔽ドア２ｏを、
第１，３図について詳細に説明する。第１．３図におい
て、中性子遮蔽ドア２ｏは、ポリエチレン板２１と、カ
ドミウム板２２と、鉛板２３とを、垂直方向に、中性子
の進入方向（矢印によって示す）に見てこの順序に備え
ている。２４は、中性子遮蔽ドア２０全体の外装体とな
る鉄板である。好ましい寸法例によれば、ポリエチレン
板２１、カドミウム板２２、鉛板２３及び鉄板２４の厚
さは、それぞれ５０Ｉ＋１１．０．５１ｍ１１．４ｍ＋
及び２．３ａｎである。ポリエチレン板２１．カドミウ
ム板２２及び鉛板２３は、中性子の減速用、中性子の吸
収用及びγ線の吸収用にそれぞれ用いられる。第３図の
説明図において、ドア２０に飛込んだ中性子は、ポリエ
チレン板２１の水素原子によって減速され、次に、カド
ミウム板２２のカドミウム原子によって吸収される。そ
の際に発生したγ線は、γ線遮蔽用の鉛板２３によって
吸収される。即ち、第３図の上の矢印に示すように入射
した中性子は、ポリエチレン板２１の水素原子に衝突し
て、弾性散乱を受け、実線の波線によって示すように、
低速の中性子となり、更にカドミウム板２２内において
波線の終点のところで、カドミウム原子によって吸収さ
れ、その際にカドミウム原子を励起させ、破線の波線に
よって示すように、γ線を発生させる。このγ線は、γ
線遮蔽用の鉛板２３によって波線の終点のところで吸収
される。また、第３図の下の矢印に示すように入射した
中性子は、ポリエチレン板２１の水素原子と衝突して非
弾性散乱を受け、破線の波線によって示すように、γ線
を発生させ、自身は実線の波線によって示すように、低
速の中性子となり、この中性子は、カドミウム板２２中
において、波線の終点のところでカドミウム原子によっ
て吸収され、その際にカドミウム原子を励起させ、破線
の波線によって示すように、γ線を発生させる。これら
のγ線は、γ線遮蔽用の鉛板２３によって波線の終点の
ところで吸収される。本発明によれば、中性子減速用の
ポリエチレン板２１には、ホウ素原子は含まれていない
ため、水素の相対濃度が低下することによる高エネルギ
ー中性子の減速能の低下がさけられ、ポリエチレン板２
１を透過する高速中性子の量は少くなる。

本発明による中性子遮蔽ドアの中性子遮蔽効果を確認す
るために研究を行なった。従来例として。

ホウ素３重量％混入ポリエチレン板と鉛板とをこの順序
で並置して成る中性子遮蔽壁としてのドアの後方に、成
る距離をおいて、コンクリート壁を配した構成と１本発
明の実施例として、ポリエチレン板とカドミウム板と鉛
板とをこの順序で並置して成る中性子遮蔽壁としてのド
アの後方に、成る距離をおいて、コンクリート壁を配し
て成る構成とを使用し、更に、参考例として、中性子遮
蔽壁を全く設けることなく、コンクリート壁に中性子を
直接作用させた構成を使用し、前の２つの構成について
は、中性子遮蔽壁とコンクリート壁との間で、また参考
例による構成については、コンクリート壁の前方のとこ
ろで、中性子量の測定及び評価を行なった６中性子の発
生源としては、医療用電子加速器マイクロ１−ロン（Ｗ
！、子エネルギー２１ＭｃＶ）を使用した。中性子量の
測定結果によれば、中性子遮蔽壁を全く設けない参考例
において得た中性子量を１００％とした場合、従来例の
構成による中性子量４５％に対し、本発明の実施例の構
成による中性子量は３７％に減少していることが明らか
となり、従って、従来の方式に比べて本発明の方式の方
が中性子遮蔽効果の高いことが明らかとなった。

〈発明の効果〉 以上に説明したように、本発明によれば、中性子の減速
を分担する部分と、中性子の吸収を分担する部分とγ線
の吸収を分担する部分とを別々のドア部分とし、これら
のドア部分を中性子進入方向にみてこの順序に並置して
中性子遮蔽ドアを構成したことにより、中性子減速性の
ドア部分を減速させることなく透過する高速中性子の量
が従来例に比べて減少し、中性子減速性のドア部分によ
って減速された中性子は、中性子吸収性のドア部分によ
って有効に吸収されるので、従来例に比べて中性子量が
大幅に減少する。また、ポリエチレンなどの減速材とカ
ドミウムなどの吸収材との混合物は、製造工程が複雑に
なる分だけコスト高となるのに反し、減速材例えばポリ
エチレンと吸収材例えばカドミウムは、一般に量産され
ており。

廉価なため、製造コストが低減される。また減速材と吸
収材との混合物の、時として加工様が悪くなる欠陥も１
本発明によって解消される。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による中性子遮蔽ドアの縦断面図、第
２図は、従来の中性子遮蔽ドアの縦断面図、第３図は１
本発明による中性子遮蔽ドアの作用説明図、第４図は、
従来の中性子遮蔽ドアの作用説明図である。 ２ｏ・・中性子遮蔽ドア、２１・・ポリエチレン板（第
１部分）、２２・・カドミウム板（第２部分）、２３・
・鉛板（第３部分）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素を含有する中性子減速性の第１ドア部分と、カドミ
   ウム物質から成る中性子吸収性の第２ドア部分と、鉛か
   ら成るγ線遮蔽性の第３ドア部分とを、中性子の進入方
   向に見てこの順序で垂直方向に隣接させて配置したこと
   を特徴とする中性子遮蔽ドア。