(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有するものであって、
少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを焼成して得られるものであって、
焼成後、さらにプラズマ焼結されて得られることを特徴とする放射線遮蔽材。
【請求項２】
ケイ素５〜３０質量％、ストロンチウム３０〜６０質量％、マグネシウム１〜２０質量％、ユーロピウム０．１〜５質量％、及びジスプロシウム０．１〜５質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽材。
【請求項３】
少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する放射線遮蔽材の製造方法であって、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を行い、さらに、プラズマ焼結する工程を備えた、放射線遮蔽材の製造方法。
【請求項４】
前記焼成工程が、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程である、請求項３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線遮蔽材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線は、α線、β線、γ線、X線、中性子線等の総称を指す。その中でも、α線やβ線はアルミニウム等の薄膜でも容易に遮蔽できる。一方、γ線、X線、中性子線は物質を透過する性質が高いため、これらを遮蔽する物質が研究開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このうち、X線やγ線を遮蔽する能力が特に高い物質として、市販品の中では、鉛が知られている。しかし、鉛は、人体に有害であり、自然環境への悪影響も懸念されているため、無鉛の放射線遮蔽材が求められている。
【０００４】
特に、近年の原子力発電所の事故により、新たな放射線遮蔽材の開発が急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１２８４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、X線を遮蔽できる新しい種類の無鉛の放射線遮蔽材の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記問題に鑑み、鋭意研究を重ねてきた。その結果、特定の元素を含む材料を原材料とすることにより、X線を遮蔽できる物質が得られることを見出した。本発明は、以下の放射線遮蔽材及びその製造方法に関する。
【０００８】
項１．少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有することを特徴とする放射線遮蔽材。
項２．ケイ素５〜３０質量％、ストロンチウム３０〜６０質量％、マグネシウム１〜２０質量％、ユーロピウム０．１〜５質量％、及びジスプロシウム０．１〜５質量％を含有することを特徴とする前記項１に記載の放射線遮蔽材。
項３．少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを焼成して得られることを特徴とする前記項１又は２に記載の放射線遮蔽材。
項４．焼成後、さらにプラズマ焼結されて得られることを特徴とする前記項３に記載の放射線遮蔽材。
項５．少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する放射線遮蔽材の製造方法であって、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備えた、放射線遮蔽材の製造方法。
項６．前記焼成工程が、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程である、前記項５に記載の製造方法。
項７．さらに、プラズマ焼結する工程を備えた、前記項５又は６に記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の放射線遮蔽材は、X線を遮蔽することができる。また、紫外線も遮蔽することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の製造方法のフローチャートの一例を示す。
【図２】図２は、本発明の実施例１で得られた放射線遮蔽材の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．放射線遮蔽材
本発明の放射線遮蔽材は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有することを特徴とする。これらの元素を組み合わせることにより、実用的なレベルで、X線を遮蔽することができる。また、紫外線の吸収も可能である。さらに、ケイ酸塩系化合物であるため鉛よりも比重が軽く、加工性にも優れている。
【００１２】
ケイ素（Si）の含有量は、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％である。
【００１３】
ストロンチウム（Sr）の含有量は、好ましくは３０〜６０質量％、より好ましくは４０〜５０質量％である。
【００１４】
マグネシウム（Mg）の含有量は、好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは５〜１０質量％である。
【００１５】
ユーロピウム（Eu）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００１６】
ジスプロシウム（Dy）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００１７】
本発明の放射線遮蔽材は、上記必須元素以外にも酸素原子（好ましくは１０〜５０質量％、より好ましくは２０〜４０質量％）を含んでいてもよい。また、ホウ素原子、上記以外の放射線吸収原子（例えば、エルビウム等のランタノイド元素）等を含んでいてもよく、さらには、製造上不可避な不純物等を含んでいてもよい。
【００１８】
本発明では、有害性の観点から、鉛元素を実質的に含まないことが好ましい。例えば、５質量％以下、好ましくは１質量％以下である。
【００１９】
本発明の放射線遮蔽材の形状は、遮蔽材の使用方法等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、粒状（粉体）、ペレット状、塊状、フィルム状、板状等が挙げられる。特に、本発明の遮蔽材は、粉体加工が可能で、他の有機物（粉状、繊維状）等に混入させ、様々な遮蔽用途に使用することができる。
【００２０】
粒状の場合は、例えば、平均粒子径が０．１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍとすればよい。
【００２１】
また、本発明の放射線遮蔽材は、上記必須元素等を含有する化合物単独で使用してもよいし、例えば、水、有機溶剤（アルコール、エーテル等）、界面活性剤、樹脂バインダー、無機粒子、有機粒子、本発明以外の放射線遮蔽材等といった添加剤と併せて使用してもよい。特に、本発明では、チタン、酸化チタン等のチタン化合物を併用することが好ましい。これにより、紫外線の遮蔽性をより向上させることができる。
【００２２】
本発明の放射線遮蔽材は、放射線を遮蔽（防護）する用途に様々な形で使用できる。例えば、防護エプロン、医療用エプロン、防護服、宇宙服、壁紙、外装壁面、屋根材、化粧品、日焼け止め、顔用クリーム、医療機器（マンモグラフィー等）などに使用することができる。特に、本発明では、Ｘ線のみならず紫外線も遮蔽できるため、化粧品、日焼け止め等に適している。
【００２３】
２．放射線遮蔽材の製造方法
本発明の放射線遮蔽材の好適な製造方法は、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備えることを特徴とする。具体的には、例えば、ケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、
酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）及び酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）を混合し、焼結する工程を経ることにより製造することができる。
【００２４】
ケイ素酸化物としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等のいずれでもよいが、本発明ではＳｉＯ２が好適に用いられる。
【００２５】
配合割合は限定的でないが、例えば、
ケイ素酸化物２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、
炭酸ストロンチウム２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、
酸化マグネシウ５〜４０質量％、好ましくは１０〜３０質量％、
酸化ユーロピウム０．１〜５質量％、好ましくは０．２〜１質量％及び
酸化ジスプロシウム０．１〜５質量％、好ましくは０．２〜１質量％、
とすればよい。
【００２６】
上記原料に加えて、さらにホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）等のホウ素化合物を加えてもよい。これにより、焼成時に金属間の電子移動を容易にさせ、酸化還元作用を促進させることができる。ホウ酸の配合量は限定的でないが、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００２７】
混合した後、ボールミル、ロッドミル等の粉砕機で上記原料を粉砕してもよいし、粉砕しなくてもよいが、本発明では粉砕することが好ましい。
【００２８】
焼成温度は、例えば、電気炉にて５００〜２０００℃、好ましくは１０００〜１５００℃とすればよい。
【００２９】
焼成雰囲気は、大気雰囲気及び不活性ガス雰囲気のいずれでもよいが、好ましくは大気雰囲気である。
【００３０】
焼成時間は、焼成温度、焼成雰囲気等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜５時間とすればよい。
【００３１】
本発明では、上記焼成工程後に、さらにプラズマ焼結工程を加えることが好ましい。これにより、得られる放射線遮蔽材のX線の吸収量を向上させることができる。
【００３２】
プラズマ焼結は、常法に従って行えばよく、例えばプラズマ焼結機で、５００〜２０００℃（好ましくは７００〜１５００℃）にて焼結すればよい。
焼結時間は、焼結温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば、５分〜２時間、好ましくは１０分〜１時間とすればよい。
【実施例】
【００３３】
本発明を、以下に実施例を用いて、さらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
＜実施例１＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）４０質量％、ＳｒＣＯ３（本荘ケミカル社製）３８．２質量％、ＭｇＯ（宇部マテリアルズ社製）２０質量％、Ｅｕ２Ｏ３（ネオマグ社製）０．４質量％、Ｄｙ２Ｏ３（ネオマグ社製）０．４質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、１３００℃、２時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が７μｍになるまで粉砕した（図１）。これにより、実施例１の放射線遮蔽材を得た（図２）。
【００３５】
なお、実施例１の放射線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Si13.3質量%、Sr42.4質量％、Mg6.23質量％、Eu0.84質量％、Dy1.83質量％、O（酸素原子）31.3質量％であり、残りは不純物であった。
【００３６】
比重を測定したところ、3.7g/cm3であった。X線回折装置による定性分析及び蛍光X線分析で測定したところ、上記実施例１は、Sr2MgSi2O7・Eu3＋,Dy３＋であることが推定された。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例１で得られた放射線遮蔽材をさらに、プラズマ焼結機（SPSシンテック社製、製品名「SPS-1030」）にて、１０００℃で、約３０分焼結した。焼結後、常温まで自然冷却し、実施例２の放射線遮蔽材（ペレット状、厚み３ｍｍ）を得た。
＜比較例＞
鉛板（厚さ０．３ｍｍ、市販品）、アルミニウム板（厚さ３ｍｍ、市販品）をそれぞれ比較例１及び比較例２とした。
【００３８】
＜X線遮蔽性能（X線透過率測定）＞
実施例１の放射線遮蔽材は、さらにプレス機によりペレット状（厚み３．９５ｍｍ）に加工した。透過法により、測定エネルギー５０keVの条件で、実施例１〜２及び比較例１〜２の試料のX線の透過率を測定し、透過率から線吸収係数を計算した。なお、線吸収係数は、透過率の自然対数をとった値を、試料の厚み（ｃｍ）で除することにより計算される。得られた測定結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0005145507.tif 000002
【００４０】
＜紫外線遮蔽能：紫外線透過測定＞
紫外可視分光光度計（UV2400PC、島津製作所製）により、実施例１の紫外線の透過率を測定した。その結果、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域においては、透過率が20%以下であった。
【００４１】
上記の結果から、X線透過率測定において、本発明の実施例１及び２は、比較例１のX線遮蔽物質としては非常に優れている鉛には及ばないものの、実用的な厚さで十分低い透過率を得ることができ、良好な線吸収係数を有している。特に、比較例２のアルミニウムと比較すると、十分に良好な線吸収係数を持っていることが分かる。
【００４２】
加えて、本発明の実施例１は、紫外線の透過率が低いため、良好な紫外線遮蔽性能を有していることも分かる。さらには、電子線に対しても効果がある。
【００４３】
また、本発明の放射線遮蔽材は、比重が鉛の比重(11.34)よりも大幅に軽く、粒状や板状に容易に変形することができ加工性にも優れている。よって、さまざまな用途や形態で使用可能であることが分かる。
【要約】
【課題】本発明の課題は、Ｘ線を遮蔽できる放射線遮蔽材を提供することである。
【手段】本発明は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する放射線遮蔽材及びその製造方法である。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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