(57)【要約】【課題】重量を軽くすることができるＲＩ製造装置用の自己シールドを提供することを目的とする。【解決手段】自己シールド６では、第１の層２１が一次ガンマ線Ｌ１を遮蔽し、第２の層２２が中性子Ｌ２を遮蔽し、第２の層２２より外周側の第３の層２３が捕獲ガンマ線Ｌ３を遮蔽する。ここで、第２の層２２が第１の層２１の外周側に配置されているため、第１の層２１が第２の層２２よりもターゲットＴに近い位置に配置される。このような配置では、ガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。従って、第１の層２１の重量を軽くすることができる。また、第１の層２１を中性子Ｌ２が通過するため、中性子Ｌ２の減速効果が得られ、第２の層２２がより効果的に中性子Ｌ２を遮蔽することができる。従って、第２の層２２を比較例に比して薄くすることができ、重量を軽くすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加速器及びＲＩ製造装置が配置され、当該内部で前記加速器からの荷電粒子線をターゲットに照射することで放射性同位元素の製造がなされるＲＩ製造装置用の自己シールドであって、
ガンマ線を遮蔽する第１のガンマ線遮蔽材料によって形成される第１の層と、
前記第１の層よりも外周側に配置され、前記第１の層のガンマ線遮蔽材料よりも中性子遮蔽性が高く、且つ、前記第１の層の前記ガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい中性子遮蔽材料によって形成される第２の層と、
前記第２の層よりも外周側に配置され、前記第２の層の前記中性子遮蔽材料よりガンマ線遮蔽性が高い第２のガンマ線遮蔽材料によって形成される第３の層と、を備える、ＲＩ製造装置用の自己シールド。
【請求項２】
前記第３の層の前記第２のガンマ線遮蔽材料は、前記第１の層の前記第１のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい、請求項１に記載のＲＩ製造装置用の自己シールド。
【請求項３】
前記第１の層は、前記自己シールドのうちの最も内周側に配置される、請求項１又は２に記載のＲＩ製造装置用の自己シールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＩ（放射性同位元素）製造用の自己シールドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脳や心臓、癌などの精密検査における検査方法として、ポジトロン断層撮影法（ＰＥＴ：PositronEmission Tomography）がある。このＰＥＴ検査では、ポジトロン（陽電子）を放出する放射性同位元素（陽電子放出核種）で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被験者の体内に導入する。体内に導入された検査用薬剤は、代謝されたり特定の部位（例えば、腫瘍や病変箇所）に蓄積される。放射性同位元素から放出される陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に放射線（消滅ガンマ線）が放出されるので、この放射線を検出してコンピュータで処理することにより、特定断面における断層撮影画像を得ることができるようになっている。
【０００３】
このような放射性同位元素（ＲＩ）を製造するための装置として、例えば特許文献１の装置が知られている。この装置では、自己シールドの内部に粒子加速器が配置され、当該粒子加速器からの荷電粒子線をターゲットに照射して放射性同位元素を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述のようなＲＩ製造装置用の自己シールドは、中性子やガンマ線などを遮蔽するための複数の層を有している。このような遮蔽を行うための材料として比重の大きい材料が用いられる場合がある。従って、自己シールドの重量が重くなるという問題があった。自己シールドは建屋の床に設置されるものであるため、床の耐荷重の観点などから、自己シールドの重量を軽くすることが求められていた。
【０００６】
そこで、本願発明は、重量を軽くすることができるＲＩ製造装置用の自己シールドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＲＩ製造装置用の自己シールドは、内部に加速器及びＲＩ製造装置が配置され、当該内部で加速器からの荷電粒子線をターゲットに照射することで放射性同位元素の製造がなされるＲＩ製造装置用の自己シールドであって、ガンマ線を遮蔽する第１のガンマ線遮蔽材料によって形成される第１の層と、第１の層よりも外周側に配置され、第１の層のガンマ線遮蔽材料よりも中性子遮蔽性が高く、且つ、第１の層のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい中性子遮蔽材料によって形成される第２の層と、第２の層よりも外周側に配置され、第２の層の中性子遮蔽材料よりガンマ線遮蔽性が高い第２のガンマ線遮蔽材料によって形成される第３の層と、を備える。
【０００８】
このＲＩ製造装置用の自己シールドでは、第１の層が一次ガンマ線を遮蔽し、第２の層が中性子を遮蔽し、第２の層より外周側の第３の層が捕獲ガンマ線を遮蔽する。具体的には、第２の層が第１の層の外周側に配置されているため、第１の層が第２の層よりもターゲットに近い位置に配置される。このような配置では、第１の層が第２の層より外周側に配置されるような構造と比べ、第１の層の厚みを同じとすることで同等のガンマ線遮蔽性能を得つつも、ガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。従って、第１の層の重量を軽くすることができる。また、中性子が第１の層を通過するため、中性子の減速効果が得られ、第２の層がより効果的に中性子を遮蔽することができる。従って、第２の層を薄くすることができ、重量を軽くすることができる。一方、捕獲ガンマ線は第１の層を通過しないため、第３の層が遮蔽すべき捕獲ガンマ線が増えるが、捕獲ガンマ線は放射線全体の中で割合が低いため、重量増加に対して大きな影響はない。以上より、自己シールドの重量を軽くすることができる。
【０００９】
第３の層の第２のガンマ線遮蔽材料は、第１の層の第１のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さくてよい。これにより、自己シールド内において、比重の大きい材料の量を低減できる。
【００１０】
第１の層は、自己シールドのうちの最も内周側に配置されてよい。これにより、第１の層のガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、重量を軽くすることができるＲＩ製造装置用の自己シールドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る自己シールドを有するＲＩ製造システムの水平面に沿った断面図である。
【図２】図１のＲＩ製造システムの鉛直面に沿った断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係る自己シールドの層構成を示す断面図であり、（ｂ）は比較例に係る自己シールドの層構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る自己シールドの実施形態について詳細に説明する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは図面の上方向及び下方向に対応したものである。
【００１４】
図１は、ＲＩ製造システム１の断面図である。ＲＩ製造システム１は、ターゲット装置１０（ＲＩ製造装置）を備えている。ＲＩ製造システム１は、放射性同位元素（ＲＩ）を製造するものである。ＲＩ製造システム１は、例えばＰＥＴ用サイクロトロンとして使用可能であり、ＲＩ製造システム１で製造されたＲＩは、例えば放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）である放射性薬剤（放射性医薬品を含む）の製造に用いられる。病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）に使用される放射性同位元素標識化合物としては、１８Ｆ−ＦＬＴ（フルオロチミジン）、１８Ｆ−ＦＭＩＳＯ（フルオロソニダゾール）、１１Ｃ−ラクロプライド等がある。
【００１５】
ＲＩ製造システム１は、いわゆる自己シールド型の粒子加速器システムであり、荷電粒子を加速させる加速器２と、この加速器２を取り囲んで放射線を遮蔽するための放射線シールド（壁体）である自己シールド６とを備えている。自己シールド６によって囲まれるように形成された内部空間Ｓには、加速器２の他に、ＲＩを製造するために用いられるターゲット装置１０、加速器２の内部を真空にするための真空ポンプ４などが配置されている。さらに、内部空間Ｓには、加速器２の運転に必要な付属品、ターゲット装置１０の冷却に用いられる付属機器などが配置されている。
【００１６】
加速器２は、いわゆる縦型のサイクロトロンであり、一対の磁極と、真空箱と、これらの一対の磁極及び真空箱を取り囲む環状のヨークとを有している。一対の磁極は、一部が真空箱内で上面同士が所定間隔空けて対面している。これらの一対の磁極の隙間内で、水素イオン等の荷電粒子が多重加速される。真空ポンプ４は、加速器２内の真空環境を維持するために使用されるものであり、例えば加速器２の側部に固定されている。加速器２は照射方向に荷電粒子線Ｂを出射する。
【００１７】
ターゲット装置１０は、加速器２から照射された荷電粒子線Ｂを受けてＲＩを製造するためのものであり、内部に原料（例えばターゲット水；１８Ｏ水）を収容する収容部が形成されている。ターゲット装置１０は、一般的に、図１及び図２に示すように加速器２の側部に固定されている。本実施形態のＲＩ製造システム１は、加速器２を挟んで両側に配置された２つのターゲット装置１０を備えている。例えば、図示左側に配置されたターゲット装置１０は上段側に配置され、図示右側に配置されたターゲット装置１０は下段側に配置されている（図２参照）。ターゲット装置１０は、加速器２に設けられたターゲットシールド７に覆われている。
【００１８】
自己シールド６は、複数のパーツによって構成されており、加速器２及びターゲット装置１０を覆うように形成されている。自己シールド６は、内部に加速器２及びターゲット装置１０が配置され、当該内部で加速器２からの荷電粒子線Ｂをターゲットに照射することでＲＩの製造がなされる構造物である。自己シールド６は、当該ＲＩ製造時に発生する放射線を遮蔽して自己シールド６の外部に漏れることを防止するための構造物である。
【００１９】
図２に示すように、自己シールド６によって全体が遮蔽されたＲＩ製造システム１は、建屋１００のＲＩ製造室１０１の中に配置される。ＲＩ製造システム１は、ＲＩ製造室１０１の床１０２の上に設置される。
【００２０】
図１に示すように、自己シールド６は、荷電粒子線Ｂの照射方向にて互いに対向する側壁部１１，１２と、水平方向において荷電粒子線Ｂの照射方向と直交する方向にて互いに対向する側壁部１３，１４と、を備える。側壁部１１と側壁部１２とは、互いに離間するように配置され、側壁部１３と側壁部１４とは互いに離間するように配置される。側壁部１３，１４の一方側の端部は側壁部１１の両端部に接続され、側壁部１３，１４の他方側の端部は側壁部１２の両端部に接続される。これにより、自己シールド６の内部空間Ｓは、側壁部１１，１２，１３，１４によって四方を隙間なく取り囲まれる。
【００２１】
図２に示すように、自己シールド６の上端部は、上壁部１５によって閉じられている。すなわち、側壁部１１，１２，１３，１４の上端部には、上壁部１５が接続されている。側壁部１１，１２，１３，１４の下端部は、ＲＩ製造室１０１の床１０２の上に設置される。これにより、側壁部１１，１２，１３，１４によって取り囲まれる内部空間Ｓは、上壁部１５及び床１０２によって上下方向に隙間なく塞がれる。
【００２２】
以上より、自己シールド６の側壁部１１，１２，１３，１４は、自己シールド６が配置されているＲＩ製造室１０１の側壁部１０３の内側に配置されており、当該側壁部１０３よりもターゲット装置１０寄りの位置に配置される。また、自己シールド６の上壁部１５は、自己シールド６が配置されているＲＩ製造室１０１の上壁部１０４の内側に配置されており、当該上壁部１０４よりもターゲット装置１０寄りの位置に配置される。なお、側壁部１１，１２，１３，１４が床１０２上に直接設置されているが、側壁部１１，１２，１３，１４の下端部同士を連結する下壁部が設けられており、当該下壁部が床１０２上に配置されてもよい。
【００２３】
なお、自己シールド６は、荷電粒子線Ｂの照射方向と水平方向に直交する方向へ分割可能な構成を有している（図１参照）。すなわち、側壁部１１，１２及び上壁部１５は中央位置付近にて着脱可能に分割されている。これにより、自己シールド６は、第１の構造体６Ａと第２の構造体６Ｂに分割される。このうち、第２の構造体６Ｂは、床１０２上に設けられたガイド部（不図示）に沿って第１の構造体６Ａに対して往復移動する。これにより、自己シールド６が開閉可能な構造となる。第１の構造体６Ａと第２の構造体６Ｂとの間は、放射線が漏れないように、隙間が無いように接続される。
【００２４】
続いて、自己シールド６の層構成について、図３を参照しながら更に詳細に説明する。図３（ａ）は本実施形態に係る自己シールド６の層構成を示す概略断面図である。図３（ｂ）は比較例に係る自己シールド５６の層構成を示す概略断面図である。なお、図３（ａ）では、側壁部１２，１３，１４の層構成のみが示されているが、図示されていない他の壁部についても、同趣旨の層構造を有している。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、自己シールド６は、内周側から外周側へ向かって順に、すなわち、自己シールド６の内部空間Ｓから自己シールド６の外部へ向かって順に、第１の層２１と、第２の層２２と、第３の層２３と、を備える。
【００２６】
第１の層２１は、ガンマ線を遮蔽する第１のガンマ線遮蔽材料によって形成される層である。第１の層２１は、自己シールド６のうちの最も内周側に配置される。ここで「最も内周側に配置される」とは、放射線を遮蔽する機能を有する層として、最も内周側に配置されることを意味し、第１の層２１より内周側には、第１〜第３の層のようなガンマ線や中性子を遮蔽するような層が他に形成されていない状態を示す。従って、第１の層２１の内周面を塗料で塗ることで形成される塗装層や、放射線の遮蔽機能を有さない保護材料で覆った場合も、第１の層２１は、自己シールド６のうちの最も内周側に配置されているものとする。
【００２７】
第１の層２１は、ターゲット装置１０からの放射線のうち、主に一次ガンマ線Ｌ１を遮蔽する層である。第１の層２１を形成する第１のガンマ線遮蔽材料として、鉛で構成される金属材料を採用してよい。鉛で構成される金属材料は、中性子Ｌ２を減速させる機能も有している。なお、一次ガンマ線Ｌ１の遮蔽性や中性子Ｌ２の減速効果を考慮して、第１のガンマ線遮蔽材料として、鉄で構成される金属材料、及びタングステンで構成される金属材料などが採用されてもよい。なお、ガンマ線の遮蔽性を有する特定の金属成分（鉛、鉄、タングステン等）で構成される金属材料とは、当該金属成分を僅かに含有していればよいものではなく、一次ガンマ線Ｌ１を遮蔽する機能を発揮できる程度の含有率で含まれている必要がある。また、特定の金属成分が１００％含有されていなくともよく、遮蔽性に影響を及ぼさない範囲で他の成分が含有されていてもよい。すなわち、特定の金属成分が、所定の含有率で含まれていればよい。なお、前述の一次ガンマ線Ｌ１の遮蔽性を有する金属成分を複数有する場合は、当該複数の金属成分の合計の含有率が、所定値を満たしていればよい。
【００２８】
第２の層２２は、第１の層２１を通過した放射線のうち、主に中性子Ｌ２を遮蔽する層である。第２の層２２は、第１の層２１よりも外周側に配置される。ここでは、第２の層２２は、第１の層２１と外周側で隣合うように配置される。第２の層２２は、第１の層２１よりも中性子遮蔽性が高く、且つ、第１の層２１の第１のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい中性子遮蔽材料によって形成される。なお、「中性子遮蔽性が高い」とは、第１の層２１の第１のガンマ線遮蔽材料と第２の層２２の中性子遮蔽材料とを同じ厚みで比較したときに、第２の層２２の中性子遮蔽材料の方が多くの中性子を遮蔽することができることを意味する。このような中性子遮蔽材料として、ポリエチレンで構成される樹脂材料などが採用されてよい。その他、パラフィンなどで構成される樹脂材料が採用されてよい。なお、特定の樹脂成分（ポリエチレン、パラフィン等）で構成される樹脂材料とは、当該樹脂成分を僅かに含有していればよいものではなく、中性子を遮蔽する機能を発揮できる程度の含有率で含まれている必要がある。また、特定の樹脂成分が１００％含有されていなくともよく、遮蔽性に影響を及ぼさない範囲で他の成分が含有されていてもよい。すなわち、特定の樹脂成分が、所定の含有率で含まれていればよい。なお、前述の中性子Ｌ２の遮蔽性を有する樹脂成分を複数有する場合は、当該複数の樹脂成分の合計の含有率が、所定値を満たしていればよい。
【００２９】
第３の層２３は、第２の層２２が中性子Ｌ２を遮蔽したときに発生する捕獲ガンマ線Ｌ３を主に遮蔽する層である。第３の層２３は、第２の層２２よりも外周側に配置される。ここでは、第３の層２３は、第２の層２２と外周側で隣合うように配置される。第３の層２３の第２のガンマ線遮蔽材料は、第２の層２２の中性子遮蔽材料よりガンマ線遮蔽性が高い。また、第３の層２３の第２のガンマ線遮蔽材料は、第１の層２１のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい。なお、「ガンマ線遮蔽性が高い」とは、第２の層２２の中性子遮蔽材料と第３の層２３の第２のガンマ線遮蔽材料とを同じ厚みで比較したときに、第３の層２３の第２のガンマ線遮蔽材料の方が多くのガンマ線を遮蔽することができることを意味する。このような第２のガンマ線遮蔽材料として、重コンクリートが採用されてよい。
【００３０】
第１の層２１の厚みは、第２の層２２の厚み、及び第３の層２３の厚みに比して薄い。例えば、第１の層２１の厚みは、第２の層２２の厚み及び第３の層２３の厚みに比して、所定の割合だけ薄い厚みに設定すればよい。
【００３１】
次に、本実施形態に係る自己シールド６の作用・効果について説明する。
【００３２】
まず、図３（ｂ）を参照して、比較例に係る自己シールド５６の層構成について説明する。図３（ｂ）に示すように、自己シールド５６は、内周側から順に、第２の層２２、第１の層２１、及び第３の層２３を備えている。このとき、ターゲット装置１０からの中性子Ｌ２は、第２の層２２によって遮蔽される。このとき、第２の層２２では、中性子Ｌ２を遮蔽した際に、捕獲ガンマ線Ｌ３が発生する。これに対し、第１の層２１は、一次ガンマ線Ｌ１及び捕獲ガンマ線Ｌ３を遮蔽する。ただし、第１の層２１で遮蔽仕切れない放射線（ガンマ線Ｌ１，Ｌ３及び中性子Ｌ２）が漏洩するため、最も外周側の第３の層２３が、それらの放射線を遮蔽する。
【００３３】
これに対し、図３（ａ）に示す本実施形態に係る自己シールド６では、第１の層２１が一次ガンマ線Ｌ１を遮蔽し、第２の層２２が中性子Ｌ２を遮蔽し、第２の層２２より外周側の第３の層２３が捕獲ガンマ線Ｌ３を遮蔽する。ここで、第２の層２２が第１の層２１の外周側に配置されているため、第１の層２１が第２の層２２よりもターゲットＴに近い位置に配置される。このような配置では、図３（ｂ）に示す比較例に係る構造と比べ、第１の層２１の厚みを比較例と同じとすることで同等のガンマ線遮蔽性能を得つつも、ガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。従って、第１の層２１の重量を軽くすることができる。また、中性子Ｌ２が第１の層２１を通過するため、中性子Ｌ２の減速効果が得られ、第２の層２２がより効果的に中性子Ｌ２を遮蔽することができる。従って、第２の層２２を比較例に比して薄くすることができ、重量を軽くすることができる。一方、捕獲ガンマ線Ｌ３は第１の層２１を通過しないため、第３の層２３が遮蔽すべき捕獲ガンマ線Ｌ３が増加するが、捕獲ガンマ線Ｌ３は放射線全体の中で割合が低いため、重量増加に対して大きな影響はない。以上より、自己シールド６の重量を軽くすることができる。
【００３４】
例えば、第１の層２１の材料として鉛を採用する場合、比重が１１．３ｇ／ｃｍ３と大きいため、自己シールド６の重量全体に占める第１の層の割合は大きい。よって、第１の層２１の体積を減少させることで、自己シールド６の重量を軽くすることができる。このように自己シールド６の重量を軽くすることで、建屋１００の床１０２の耐荷重に余裕を持たせることができると共に、設置時における搬送作業なども容易にすることができる。また、鉛は重量単価が高価であるため、鉛の体積を減らすことで、自己シールド６全体の材料コストを減少させることができる。
【００３５】
第３の層２３の第２のガンマ線遮蔽材料は、第１の層２１の第１のガンマ線遮蔽材料に比して比重が小さい。これにより、自己シールド６内において、比重の大きい材料の量を低減できる。
【００３６】
第１の層２１は、自己シールド６のうちの最も内周側に配置される。これにより、第１の層２１のガンマ線遮蔽材料の体積を減少させることができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。
【００３８】
例えば、上述の実施形態では、第３の層２３は、第１の層２１よりも比重の小さい材料で形成されていた。これに代えて、第３の層２３として、第１の層２１と同じガンマ線遮蔽材料を採用してもよい。
【００３９】
上述の実施形態では、各層間は、互いに直接接合されていたが、放射線に対する遮蔽性を有さない部材が介在していてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
２…加速器、６…自己シールド、１０…ターゲット装置（ＲＩ製造装置）、２１…第１の層、２２…第２の層、２３…第３の層。
【図１】
2020165798.tif 000003
【図２】
2020165798.tif 000004
【図３】
2020165798.tif 000005