(57)【要約】  第１部（１１１）および第２部（１１２）を含み、第１部は第２部から引き離されるように構成され、第１および第２部（１１１，１１２）が嵌合部（１８，２０，１９，２１）を含む、遮蔽（１１）を通る放射線の量を軽減するための、遮蔽。第１および第２部の対応する少なくとも１対の嵌合部（１８，１９）が曲線部分を含む横断面を有し、曲線部分が横断面の少なくとも半分に沿って延びている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部（１１１）および第２部（１１２）から成り、前記第１部は前記第２部から引き離されるように構成され、前記第１および第２部（１１１，１１２）が嵌合部（１８，２０，１９，２１）を含む、遮蔽（１１）を通過する放射線の量を軽減するための前記遮蔽であって、前記第１および第２部の対応する少なくとも１対の嵌合部（１８，１９）が曲線部分を含む横断面を有し、前記曲線部分が前記横断面の少なくとも一部、好ましくは少なくとも半分に沿って延びていることを特徴とする、前記遮蔽。
【請求項２】
前記曲線部分が前記横断面の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも７０％に沿って延びている、請求項１に記載の遮蔽。
【請求項３】
前記曲線部分の曲率半径が一定である、請求項１または請求項２に記載の遮蔽。
【請求項４】
少なくとも前記曲線部分の曲率半径逆数値がゼロではない、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の遮蔽。
【請求項５】
放射線吸収材を充填できる殻（１１３）を含む、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の遮蔽（１１）。
【請求項６】
前記殻（１１３）が高Ｚ化合物を充填できる外側域（１１４）と低Ｚ化合物を充填できる内側域（１１５）とを含む、請求項５に記載の遮蔽（１１）。
【請求項７】
前記高Ｚ化合物が鉛または鉄を含む、請求項６に記載の遮蔽（１１）。
【請求項８】
前記低Ｚ化合物がポリエチレンまたはパラフィン化合物を含む、請求項６に記載の遮蔽（１１）。
【請求項９】
放射線源（１０）から放出される放射線を遮蔽するように構成され、前記放射線源の外側に設けられる、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１０】
前記放射線源（１０）がサイクロトロンである、請求項９に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１１】
前記サイクロトロンが標的物質および前記標的物質の前方に設けられた高Ｚ物質から成る補足的な遮蔽（１１６）を含む、請求項１０に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１２】
前記第１部（１１１）および／または前記第２部（１１２）を移動させるために構成されたホイール（１４）を含む、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１３】
前記ホイール（１４）のためのリフト機構を含む、請求項１２に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１４】
前記第２部（１８２，１８４）が、内部に配置した放射線源（１０）から外部への放射線の放出を制限するための容器である、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１５】
前記第１部（１８１，１８３）が前記第２部（１８２，１８４）の開口（９）に嵌入可能な蓋または扉である、請求項１２に記載の遮蔽（１１）。
【請求項１６】
遮蔽を通過する放射線量を軽減する方法であって、
−  それぞれが嵌合部（１８，２０，１９，２１）を有する第１部（１１１）および第２部（１１２）を含む遮蔽（１１）を設け、
−  第１および第２部の対応する嵌合部を前記嵌合部の横断面の大部分に沿って曲線状に形成する
ステップを含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電離放射線に対する遮蔽に関し、より具体的には、本発明は、前記遮蔽を開放するための少なくとも１つの可動部分を有する遮蔽に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子加速器、標的物質（ターゲット）、放射線源または放射性廃棄物などのような放射線放出源は、好ましくない電離放射線、例えば、陽子、中性子、電子、光子などを放出する。人体を放射能疾患から保護するため、これらの放射線源を遮蔽内に閉じ込めるのが普通である。遮蔽からの放射線漏れが法律または企業規格に定められている閾値未満となるように、遮蔽は放出される放射線の大部分を吸収しなければならない。
【０００３】
遮蔽のための基本的対策として、例えば、サイクロトロンのような前記放射線源をコンクリートおよび／またはその他の複合物から成る壁の中に封じ込める方式がある。このような方式は英国特許第２３５８４１５号明細書から公知である。この文献は遮蔽壁を構築するのに建築用ブロックを使用することを開示している。これらのブロックはその両端が互いに嵌合する雄型と雌型に形成されている。雄型側には舌状部があり、これと共面関係にある隣接の雌型側肩部と嵌合する。肩部はブロック全幅の少なくとも２０％を占める。しかし、この方式には下記のような欠点がある：即ち、放射線源を囲むこのような壁が完成されると、１つまたは２つ以上のブロックを壁から取り除かない限り、放射線源にアクセスすることは不可能である。ブロックの重量または個数を考えれば、この作業は比較的長期に亘り、しかも複雑である。
【０００４】
これとは異なる解決策として、粒子加速器の標的物質集合体に随時アクセスできるように１つまたは２つ以上の扉を設ける方式が米国特許出願第２００５／０２１８３４７号明細書に開示されている。放射線漏れを軽減するため、壁と嵌合する扉の側縁を階段状に形成する。しかし、扉のクリアランスからの漏れを軽減するには補足的な遮蔽を必要とする場合が多い。
【特許文献１】英国特許第２３５８４１５号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００５／０２１８３４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、遮蔽への放射線の進入および／または前記遮蔽からの放射線放出を防止または制限する上で、公知技術よりも効率的な、少なくとも１つの開閉自在な部分を含む遮蔽を提供することにある。
【０００６】
本発明は、遮蔽を通過する放射線の線量を軽減するための遮蔽を提供する。この遮蔽は第１部および第２部から成り、第１部を第２部から引き離すことができ、第１および第２部が嵌合部を含む。第１および第２部の対応するする少なくとも１対の嵌合部が曲線状部分を含む横断面を有し、この曲線状部分が前記横断面の少なくとも一部、好ましくは少なくとも半分に沿って延びている。
【０００７】
正常動作条件において、遮蔽の第１および第２部は互いに対向するように配置され、互いに当接してもよい。遮蔽によって覆われている物にアクセスしたい場合に、遮蔽を開放して遮蔽によって覆われている物にアクセスできるように、少なくとも第１部を第２部から引き離せるように構成する。
【０００８】
本発明の説明における用語「曲線状の」は、すべての点において、ゼロを含まない有限曲率半径を有する線を示すことを意味する。横断面の曲線状部分は、前記横断面の全長の５０，６０，７０，８０，９０、または１００％に沿って延びる場合がある。曲線状横断面は、Ｃ−字形またはＳ−字形を呈することが好ましい。曲線状部分の合計が直線状部分の合計よりも実質的に大きければ、その他の曲線状横断面も採用することができる。曲線状横断面が一定の曲率半径を有することが、さらに好ましい。対応する嵌合部の曲線状部分が一致することが、好ましい。前記横断面の少なくとも一部が示す曲率半径逆数値がゼロではないことが、好ましい。
【０００９】
本発明は、粒子加速器、標的物質、放射線源または放射性廃棄物のような放射線源から放出される放射線を遮蔽するのに有用である。
【００１０】
放射線源が、サイクロトロンであることが好ましい。
【００１１】
遮蔽が、放射線吸収材を充填できる殻を含むことが、好ましい。
【００１２】
前記殻が、高Ｚ化合物を充填できる外側域および低Ｚ化合物を充填できる内側域を含むことが、さらに好ましい。
【００１３】
前記高Ｚ化合物が、鉛または鉄を含むことが好ましい。
【００１４】
前記低Ｚ化合物が、ポリエチレンおよび／またはパラフィン化合物を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明を標的物質を含むサイクロトロンから放出される放射線の遮蔽に利用する場合、前記サイクロトロンが前記標的物質の前方に高Ｚ物質からなる補足的な遮蔽を含むことが好ましい。
【００１６】
遮蔽が、前記第１部を移動させるためのホイールを含むことが、好ましい。遮蔽が、前記第２部をも移動させるためのホイールを含むことが、より好ましい。
【００１７】
遮蔽が、前記ホイールのためのリフト機構を含むことが、好ましい。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、第２部が、放射線源から外部への放射線の放出を制限するための容器である。このような容器は、例えば、放射線源、放射性廃棄物などの輸送および／または遮蔽に利用することができる。
【００１９】
本発明の他のより好ましい実施形態では、前記第１部は、前記第２部の開口に嵌入可能な蓋または扉である。前記開口は、チェンバの天井壁、または遮蔽のボールト扉であってもよいが、これらに限定されない。
【００２０】
本発明は、その第２の対象として、遮蔽を通過する放射線量を軽減する方法であって、それぞれが嵌合部を含む第１部および第２部を含む遮蔽を設け、この第１および第２部の対応する嵌合部を嵌合部の横断面の大部分に沿って曲線状に形成するステップを含む方法を提供する。
【００２１】
本発明の方法は、前記第１部および前記第２部を移動させるためのホイールを設けるステップを含むことが、好ましい。
【００２２】
本発明の方法は、前記第１部および前記第２部をそれぞれ移動するかまたは載置するように前記第１部および前記第２部を上下動させるリフト機構を設けるステップを含んでもよい。
【００２３】
好ましくは本発明の方法は、放射線吸収材が充填される殻を設けるステップを含む。
【００２４】
本発明の第２の対象において、前記殻が、高Ｚ化合物を充填できる外側域と低Ｚ化合物を充填できる内側域を含むことが、より好ましい。
【００２５】
本発明の第２の対象において、前記高Ｚ化合物が鉛または鉄を含むことが、好ましい。
【００２６】
本発明の第２の対象において、前記低Ｚ化合物が、ポリエチレンおよび／またはパラフィン化合物であることが、好ましい。
【００２７】
本発明の第２の対象において、前記放射線が、放射線源から放出されることが、好ましい。
【００２８】
本発明の第２の対象において、前記放射線源が、サイクロトロンであることが、より好ましい。
【００２９】
前記サイクロトロンが標的物質を含む場合、本発明の方法は、前記標的物質の前方に高Ｚ物質から成る補足的な遮蔽を設けるステップを含むことが、好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、蔽１１内に密封された、放射線源（以下、サイクロトロン）１０を示す。サイクロトロン１０は、コンクリート床１３に取り付けられた支持脚１２に載置されている。サイクロトロンに至るパイプは、床１３に埋め込まれている。サイクロトロンが据え付けられる床面高さ１３１は、遮蔽１１が設置されている高さ１３２よりも低い位置にある。遮蔽１１は、好ましくは鋼製の殻１１３から成る。この殻には、放射線吸収物質を充填することができる。現時点では、好適な吸収性物質として、例えば、鉛、鉄、ポリエチレンまたはパラフィン化合物が挙げられる。一次および二次γ−線を遮断するため、遮蔽１１の外側域１１４に鉛を設ける。遮蔽１１の内側域１１５は、中性子吸収物質として、例えばポリエチレンまたはパラフィン化合物を含み得る。放射線源から放出される光子を減速または阻止するため、サイクロトロンのそれぞれの標的の前に補足的な鉛シールド１１６を設けることが好ましい。このような補足的な鉛シールド１１６を設けることによって、規定の不可避漏れ放射線量に合わせてこれらの箇所における遮蔽１１の厚さを縮小することができる。
【００３１】
遮蔽１１は、２つの部分、即ち、雄型部１１１と雌型部１１２とを含み、いずれにもホイール１４が設けられている。従って、遮蔽１１を開閉するために雄型部１１１と雌型部１１２を移動させることができる。図４は、遮蔽１１を開放状態で示す。この状態において、サイクロトロンにアクセスすることができる。
【００３２】
好ましくは、可動部１１１および１１２のそれぞれを３つのホイールに載置する。このような遮蔽の質量は１０トンを超える場合があるから、ホイールは重い負荷に耐えうるように設計される。ホイール１４は、線路１５上を摺動する。前記部分が移動できるように、床と可動遮蔽部分１１１，１１２の間にクリアランスを設ける必要がある。図５に示すような閉鎖状態では、このクリアランスがサイクロトロンから放出される放射線の底部漏れ経路を形成することになる。
【００３３】
この漏れ経路に沿った放射線漏れを軽減する１つの方法は、ホイールのためのリフティング機構を設けるステップを含む。可動部１１１および１１２を移動させたい時には、この機構が可動部を持ち上げて移動できるようにする。遮蔽を閉鎖する時には、この機構が前記可動部を下ろし、クリアランスを残さずに床に載置する。しかし、特に遮蔽の大きい質量を考えると、この方法は煩雑である。しかも、質量の大きさから遮蔽の構造が変形し、その結果至る所にクリアランスが残る可能性がある。
【００３４】
代替の方法は、図１に示すように、遮蔽の可動部が配置される床面高さ１３２よりも低い床面高さ１３１にサイクロトロンを配置するステップを含む。この場合、遮蔽内側に放射線吸収物質の帯状片１６を設けることによって、遮蔽１１と床１３の間のクリアランス１３３を密封することができる。このようにすれば、クリアランスに進入する放射線は、その前に先ず吸収物質を通過しなければならない。帯状片１６はクリアランス１３３の入口を塞いでおり、ポリエチレンまたはパラフィン化合物から構成され得る。補足的なステップとして、可動部１１１，１１２の下側に吸収物質の帯状片１７を設けることによって放射線漏れをさらに軽減することができる。
【００３５】
図１，２，３および５に示すように遮蔽１１を閉鎖すると、可動部１１１および１１２が互いに隣接するいずれの場所にもクリアランスが生じる。図４を参照しながら説明する特定の実施形態においては、雄型部１１１および雌型部１１２それぞれの両側嵌合部１８および１９（即ち、２つの構造または物体が互いに接触する点）の間、および雄型部および雌型部それぞれの上方嵌合部２０および２１の間にクリアランスが生じる。より一般的には、遮蔽の任意の２つの可動部の間、および任意の可動部と固定部との間にクリアランス（即ち、２つの物体間の間隙または間隔量）が生じる。
【００３６】
クリアランスはできる限り小さくしなければならないが、クリアランスは不可避である。クリアランスは機械的な許容限界を構成する。事実、遮蔽の大きい質量が遮蔽構造を変形させるから、一方の部分ができる限り他方の部分としっかり嵌合するようにクリアランスを規定しなければならない。しかし、これらのクリアランスの発生にもかかわらず、このようなクリアランスからの放射線漏れは、嵌合部１８，１９，２０および２１を適切に設計することによって、補足的な遮蔽を設けてクリアランスを被覆しなくても、実質的に軽減することができる。
【００３７】
嵌合部１８および２０は雄型であり、雌型嵌合部１９および２１へ嵌入されるように構成されている。これらの嵌合部の横断面は、その大部分に沿って曲線を描く。図３に示すように、嵌合部１８および１９は全体が曲線を描いている。両嵌合部１８，１９の横断面は、一定の半径を有する。設計上のクリアランスを一定に維持するため、嵌合部１９の半径を、嵌合部１８の半径よりもやや大きく設定する。図１に示すように、上方嵌合部２０および２１は、横断面の大部分に沿って曲線を描く横断面がその特徴である。
【００３８】
図１０乃至１７は、種々のクリアランス形状ごとに実施した放射線漏れに関するモンテカルロ・シミュレーションの結果を示す。図１０は、クリアランスの無い完全に閉鎖された遮蔽の場合の結果である。図１１は、１条の直線的クリアランス３２ａを有する遮蔽の場合の結果である。図１２は、階段状クリアランス３２ｂを有する遮蔽の場合の結果である。図１３は、Ｃ−字形クリアランス３２ｃを有する遮蔽の場合の結果である。遮蔽内および遮蔽外側に沿った多数の所定間隔を置いた箇所において、標的物質３１から放出される入射放射線を、中性子および光子線量に関して仮想線量計によって測定した。これらの箇所を図１０−１３に中空の丸で示してある。
【００３９】
クリアランスがその全長の大部分に沿って曲線状の経路を辿るから、クリアランス内を移動する放射線（光子、中性子、…）は大きい直線状部分を有するクリアランスの場合よりもはるかに多い回数に亘って反射する。入射放射線の一部だけが反射するから、前者のタイプのクリアランスの方が放射線漏れを軽減する。図１乃至５はほぼＣ−字形横断面を特徴とする嵌合部を示す。曲線状部分の合計が直線状部分の合計よりも実質的に大きければ、その他の曲線状断面も等しく有効である。図６は１例としてＳ−字形クリアランスを示す。
【００４０】
また、図１３の場合、遮蔽内を移動する放射線が出会う遮蔽の厚さ合計は標的物質３１から放出される放射線の方向に関係なく、「遮蔽の厚さ−クリアランス３２ｃの間隙厚さ×２」にほぼ相当する。これとは対照的に、図１１または１２の場合には、前記厚さ合計値はある程度放射線の方向に応じて異なることが観察され得る。後者の場合、放射線が出会う厚さ合計値を図１３の場合よりもはるかに低くするという理由から、幾つかの方向が重要視されることは明白である。
【００４１】
図１０−１３に示す場合に関するモンテカルロ・シミュレーションの結果を図１４−１７に示す。図１４は図１０の場合に関してシミュレートされた入射線量を示す。左側のグラフは遮蔽内の直線経路に沿った線量を示す。横軸上の０ｃｍは遮蔽の内側縁を、６０ｃｍは外側縁を意味する。垂直破線はポリエチレンまたはパラフィン化合物と鉛または鉄との境界線を表わす。線量は最初の計算値に照らして標準化されている。右側のグラフは遮蔽外側において円弧を描くように変化する線量（仮想線量計）３０を示す。横軸上、０ｃｍは円弧の中心を指す。線量は最初の計算値（グラフ左端の値）に照らして標準化されている。同様に、図１５−１７はそれぞれ図１１−１３に示した場合に関するシミュレーションの結果を示す。図１１の直線状クリアランスの場合、図１５から明らかなように、クリアランス３２ａからの漏れ線量は極めて大きい。図１２に示す階段状クリアランスの場合、図１６に示すように、円弧中心における相対線量ピーク値は中性子に関しては５０、光子に関しては２０である。図１７から明らかなように、これらのピーク値は図１３のＣ−字形クリアランスを採用することによって著しく軽減される。即ち、これらのピーク値はそれぞれ２．３および２．２にまで低下する。ピーク値が現れる位置も円弧に沿って移動する（もはや中心には位置しない）。図１７に示す結果を図１４に示す結果と比較すれば、Ｃ−字形クリアランスを採用した場合に得られた値は完全密封遮蔽で得られた値と同じ桁であることが立証される。従って、補足的な遮蔽は不要である。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態では、遮蔽１１が鋼製の殻１１３を含む。サイクロトロンの周囲および上方における遮蔽の総厚はそれぞれ８５０ｍｍおよび６００ｍｍである。遮蔽の外径は３．３ｍである。閉鎖状態におけるサイクロトロンと遮蔽との間隙は約５ｃｍである。この好ましい実施形態における嵌合部はほぼＣ−字形またはＳ−字形の横断面形状を呈し、互いに補完的形状を有して嵌合する。
【００４３】
本発明の他の好ましい実施形態では、図１８ａに示すように、部分１８２が容器である。部分１８１および部分１８２が閉鎖状態になると、Ｃ−字形横断面を有する嵌合部１８，１９が放射線源１０から外部への放射線の放出を制限する。このような容器は、例えば、放射線源、放射性廃棄物などの運搬および／または遮蔽に利用することができる。
【００４４】
図１８ｂに示す本発明の他の好ましい実施形態では、Ｃ−字形嵌合部１９を有する部分１８４が同じくＣ−字形嵌合部１８を有する可動部１８３で閉鎖可能な開口９を有する。部分１８４はチェンバの天井壁であってもよいし、単に遮蔽のボールト扉であってもよいが、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の遮蔽内に密封されたサイクロトロンを示す。図１では、遮蔽を断面図で示している。
【図２】図２は、図１のＣ−Ｃ線における断面図である。但し、サイクロトロンは、断面図として示してはいない。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線における断面図である。但し、サイクロトロンは、断面図として示してはいない。
【図４】図４は、開放状態の遮蔽を示す。
【図５】図５は、閉鎖状態の遮蔽を示す。
【図６】図６は、Ｓ−字形クリアランスを示す。
【図７】図７は、閉鎖状態での遮蔽を示す側面図である。
【図８】図８は、開放状態での遮蔽を示す側面図である。
【図９】図９は、開放状態での遮蔽を示す俯瞰図である。
【図１０】図１０は、モンテカルロ・シミュレーションに使用したクリアランスが全く無い遮蔽の簡略化した断面図である。
【図１１】図１１は、モンテカルロ・シミュレーションに使用した線形クリアランス３２ａを有する遮蔽の簡略化した断面図である。
【図１２】図１２は、モンテカルロ・シミュレーションに使用した線形階段状クリアランス３２ｂを有する遮蔽の簡略化した断面図である。
【図１３】図１３は、モンテカルロ・シミュレーションに使用したＣ−字形クリアランス３２ｃを有する遮蔽の簡略化した断面図である。
【図１４】図１４は、図１０の構造を使用したモンテカルロ・シミュレーションで得られた漏れ放射線量を示すグラフである。
【図１５】図１５は、図１１の構造を使用したモンテカルロ・シミュレーションで得られた漏れ放射線量を示すグラフである。
【図１６】図１６は、図１２の構造を使用したモンテカルロ・シミュレーションで得られた漏れ放射線量を示すグラフである。
【図１７】図１７は、図１３の構造を使用したモンテカルロ・シミュレーションで得られた漏れ放射線量を示すグラフである。
【図１８】図１８（ａ）は、本発明の好ましい実施形態を示す簡略図である。図１８（ｂ）は、本発明の他の好ましい実施形態を示す簡略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2009539088.tif 000022