(57)【要約】【課題】利用者への負担が少なく、簡易かつ安価に構築が可能な放射線照射施設を提案する。【解決手段】照射装置によって放射線の照射が行われる照射室２と、照射室２と出入口４とを連通し、複数の屈曲部３ａを有した通路部３とが、所定の壁厚を有した放射線遮蔽壁５により形成された放射線照射施設１であって、通路部３を形成する放射線遮蔽壁５の通路部３側の表面のうち、少なくとも一部に水素またはホウ素等、中性子との相互作用が大きい元素を含有する中性子低反射材６が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射室と、前記照射室と出入口とを連通し、複数の屈曲部を有した通路部とが、所定の壁厚の放射線遮蔽壁により形成された放射線照射施設であって、
前記通路部を形成する放射線遮蔽壁の前記通路部側の表面のうちの少なくとも一部に中性子低反射材が配置されていることを特徴とする、放射線照射施設。
【請求項２】
前記照射室を囲う放射線遮蔽壁の前記照射室側の表面に、中性子低反射材が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の放射線照射施設。
【請求項３】
前記中性子低反射材が、水素またはホウ素等、中性子との相互作用が大きい元素を含有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の放射線照射施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を照射する放射線照射施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
研究利用や治療利用等を目的とした、陽子線、重粒子線等を用いた照射利用を行う施設では、陽子線、重粒子線等の照射に伴い二次的に発生する中性子線、γ線等について、管理区域境界等において規制値以下となるように、漏洩防止策や線量減衰策が図られている。以下、本明細書において、陽子線、重粒子線、中性子線、γ線等を、単に「放射線」という場合がある。
従来、このような放射線の漏洩防止や線量減衰の方法としては、照射室を壁厚が数ｍに及ぶコンクリート造の遮蔽壁により覆い、出入口部には、迷路状の通路を形成することが行われている。さらにこの出入口には、厚く形成された遮蔽扉が設置されている場合もある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図５（ａ）に示すように、放射線照射室１０１の出入口部１０４に、迷路壁（放射線遮蔽壁）１０５を形成し、この迷路壁１０５の一部の厚さを変化させることにより屈曲した迷路（通路部）１０３を形成することで、迷路１０３に入射された放射線の減衰を図る放射線照射施設１０１が開示されている。また、特許文献２には、図５（ｂ）に示すように、放射線照射室２０２から出入口２０４までの通路部２０３に複数形成された折れ点において屈曲部分２０６を形成することで、屈曲部分２０６の内部において入射された放射線を散乱させて、出入口２０４での放射線の漏洩を低減する放射線照射施設２０１が開示されている。
【特許文献１】実開昭６４−５０３９９号公報（全文）
【特許文献２】特開２００４−４５３３８号公報（［００２４］−［００２５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の放射線照射施設１０１のように、迷路壁１０５に凹凸を形成する加工は、放射線照射施設１０１（迷路壁１０５）の構築に手間がかかり、建設コストが嵩むという問題点を有している。
また、迷路１０３のみによる放射線量を規制値以下とするためには、屈曲部の増加や迷路１０３の距離の延長により散乱回数を増加させる必要がある。屈曲部が多い迷路１０３または距離が長い迷路１０３は、照射室１０２の利用者への負担が大きく、利便性に劣る。
【０００５】
また、特許文献２に記載の放射線照射施設２０１は、壁厚の厚い放射線遮蔽壁２０５により複数の折れ点を有した状態で形成される通路部（迷路）２０３が、レイアウトに制限のある建物内での建設が困難であるとともに、建設コストが高価となる。また、各折れ点において放射線が散乱して出入口２０４方向に反射しない形状に形成される屈曲部分２０６の構築は、通路部２０３の形状を複雑化し、この通路部２０３の構築に手間がかかり、施工費用が嵩むという問題点を有している。
【０００６】
また、従来の放射線照射施設は、照射室内及び通路部（迷路）内において、放射線がコンクリート造の放射線遮蔽壁に反射しやすいという問題点を有していた。なお、本明細書において放射線等の「反射」とは、境界及び壁内部に入射した放射線が、入射方向と反対側に散乱されることをいう。
さらに、出入口に設置される遮蔽扉は高価であるとともに、厚みがあるため重く、その開閉に時間を要するという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、利用者への負担が少なく、簡易かつ安価に建設が可能な放射線照射施設を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、照射室と、前記照射室と出入口とを連通し、複数の屈曲部を有した通路部とが、所定の壁厚のコンクリート造の放射線遮蔽壁により形成された放射線照射施設であって、前記通路部を形成する放射線遮蔽壁の前記通路部側の表面のうちの少なくとも一部に中性子低反射材が配置されていることを特徴としている。
【０００９】
かかる放射線照射施設によれば、陽子線や重粒子線等の放射線の照射に伴い、二次的に中性子やγ線等が発生し、その内中性子線の放射線量への寄与が支配的であるため、通路部に設置された中性子低反射材により中性子線が反射等により出入口まで到達することを抑制し、放射線照射施設の出入口における放射線量を減衰することを可能としている。また、この放射線照射施設によれば、出入口における放射線量が低減されているため、出入口に設置される放射線の遮蔽機能を備えた遮蔽扉の省略または遮蔽扉の簡易化が可能となり、経済的にも優れている。
また、従来の放射線照射施設に比べて通路部の延長距離や屈曲部の数を削減することが可能となるため、建設の手間やコストの削減が可能となるとともに、利用者の移動に要する負担を削減することが可能となる。
【００１０】
ここで、中性子低反射材とは、中性子線に対する遮蔽材料の内、中性子線の吸収性能が優れていることなどにより、中性子線の反射を低下させる特性を有した材料をいう。
【００１１】
また、前記放射線照射施設において、前記照射室を囲う放射線遮蔽壁の前記照射室側の表面に、中性子低反射材が配置されていれば、照射室内における放射線の反射が抑制されるので、照射室内の放射線量を低減することが可能となるため、好適である。
【００１２】
前記中性子低反射材が、水素またはホウ素等、中性子との相互作用が大きい元素を含有する材料であれば、比較的入手が容易で安価であるため、放射線照射施設の構築の低コスト化が可能となり、好適である。なお、水素やホウ素を含有する材料としては、例えば、ポリエチレンやコレマナイト等がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、利用者への負担が少なく、建設費用が安価な放射線照射施設を構築することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１の（ａ）は、第１の実施の形態に係る放射線照射施設を示す平断面図であって、（ｂ）は、（ａ）の放射線照射施設の変形例を示す平断面図である。また、図２は、第２の実施の形態に係る放射線照射施設を示す平断面図である。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る放射線照射施設１は、図１（ａ）に示すように、照射室２と、この照射室２と出入口４とを連通し、屈曲部３ａを２箇所有した通路部３とが、所定の壁厚のコンクリート造の放射線遮蔽壁５により形成されている。
【００１６】
第１の実施の形態に係る照射室２は、平面視で略正方形状に形成されており、当該照射室２の略中央において図示しない照射装置によって放射線の照射が行われる。そして、照射室２の一つの角部に通路部３が接続されている。なお、照射室２の形状が略正方形に限定されないことはいうまでもなく、照射室２の形状は、放射線照射施設１を構築する建物全体の形状によって決定するレイアウトや、使用用途等に応じて適宜設定すればよい。
【００１７】
通路部３には、それぞれ左または右に屈曲する２箇所の屈曲部３ａを有しており、平面視で略Ｚ字状に形成されている。なお、第１の実施の形態では、通路部３の屈曲部３ａを２箇所構築するものとしたが、屈曲部３ａの数は、２箇所以上であれば限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、通路部３の平面視形状も限定されるものではなく、放射線照射施設１を構築する建物全体の形状によって決定するレイアウトや、照射室２の形状等に応じて適宜設定すればよい。
【００１８】
そして、通路部３を形成する放射線遮蔽壁５は、ポリエチレン等の高水素含有化合物からなる中性子低反射材６により表面が覆われている。なお、中性子低反射材６の材質はポリエチレン等の高水素含有化合物に限定されないことはいうまでもなく、例えば、ホウ素含有化合物や高水素含有化合物及びホウ素含有化合物の複合材料等、放射線を吸収して、放射線の反射を低減させる機能を有した材料を適宜選定して使用すればよい。
【００１９】
ここで、照射室２および通路部３を形成する放射線遮蔽壁５の壁厚は、放射線が外部に漏洩することがない厚みを有していれば限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、放射線遮蔽壁５はコンクリート造に限定されないことはいうまでもなく、適宜放射線遮蔽性に優れた公知の材料を選定して構築してもよい。
また、中性子低反射材６の厚みも限定されるものではなく、放射線遮蔽壁５との複層構造により放射線の反射の低減化および所定の放射線の遮蔽性能の維持に効果的な厚みに適宜設定するものとする。
【００２０】
なお、本実施形態では、中性子低反射材６として、高水素含有化合物からなる板状部材を、放射線遮蔽壁５の表面に設置するものとするが、中性子低反射材６の設置方法は限定されるものではなく、例えば、高水素含有化合物やホウ素含有化合物を含有したモルタル、コンクリート、樹脂等を放射線遮蔽壁５の表面に塗りつけたり打設することにより行ってもよい。
【００２１】
このように構成された放射線照射施設１は、照射室２内における放射線の照射に伴い、放射線が通路部３に入射しても、通路部３には、屈曲部３ａが形成されているため、直接出入口４の放射線が到達することがない。また、通路部３に入射した放射線は、中性子低反射材６により線量が低減されるため、出入口４に到達する線量の低減化がなされている。
【００２２】
故に第１の実施形態に係る放射線照射施設１は、通路部３に中性子低反射材６を配置することにより通路部３に入射した放射線を低減するため、従来に比べて通路部３の形状や延長を簡素化することを可能とし、利用者への負担および構築に要する手間や費用を省略することを可能としている。
また、出入口４における放射線量の低減化がなされているため、出入口４での遮蔽扉（図示せず）の省略あるいは小規模化が可能となる。故に、遮蔽扉に要する費用の省略および遮蔽扉の開閉に要する放射線照射施設の利用者への負担を省略することを可能としている。
【００２３】
第１の実施の形態では、通路部３の両側面について中性子低反射材６を設置する構成としたが、図１（ｂ）に示す放射線照射施設１’ように、折れ点（屈曲部３ａ）の外側となる片側面にのみ、中性子低反射材６ａ，６ｂ，６ｃを設置してもよい。この構成により、照射室２から通路部３に入射した放射線は、中性子低反射材６ａまたは中性子低反射材６ｂにより線量が低減化される。そして、反射によってさらに出入口４方向へ入射した放射線は、中性子低反射材６ｃにより線量が低減化される。このため、放射線照射施設１’によれば、通路部３において部分的に中性子低反射材６を配置しても、出入口４での放射線の線量の減衰が可能となる。
【００２４】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る放射線照射施設１”は、第１の実施の形態で示した放射線照射施設１と同様に、図２に示すように、照射室２と、この照射室２と出入口４とを連通し、屈曲部３ａを２箇所有した通路部３とが、所定の壁厚の放射線遮蔽壁５により形成されている。なお、屈曲部３ａの数は、２箇所以上であれば限定されないことはいうまでもなく、適宜設定すればよい。
【００２５】
そして、照射室２と通路部３を形成する放射線遮蔽壁５には、ポリエチレン等の高水素含有化合物からなる中性子低反射材６により表面が覆われている。なお、中性子低反射材６の材質はポリエチレン等の高水素含有化合物に限定されないことはいうまでもなく、第１の実施の形態と同様に、適宜公知の材料から選定して使用すればよい。
【００２６】
この他、第２の実施の形態に係る放射線照射施設１”の照射室２や通路部３の構成は、第１の実施の形態に係る放射線照射施設１のものと同様なため、詳細な説明は省略する。また、放射線遮蔽壁５および中性子低反射材６に関するこの他の構成も第１の実施の形態で示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
このように構成された放射線照射施設１”は、照射室２内における放射線の照射に伴い、放射線が通路部３に入射しても、通路部３には、屈曲部３ａが形成されているため、直接出入口４の放射線が到達することがない。また、通路部３に入射した放射線は、中性子低反射材６により線量が低減されるため、出入口４に到達する線量の減衰化がなされている。
また、出入口４における放射線量の低減化がなされているため、出入口４での遮蔽扉の省略あるいは小規模化が可能となる。
【００２８】
また、照射室２についても中性子低反射材６を設置しているため、照射室２内における放射線の反射が抑制されて、通路部３へ入射する放射線量が低減されている。故に、出入口４における放射線量の減衰効果を得ることが可能となる。さらに、照射室２内において、中性子低反射材６により放射線の反射が低減されているため、照射室２内における二次的な被曝を低減するので、より利用者の安全性が高められる。
【００２９】
この他、第２の実施の形態に係る放射線照射施設１”の作用効果は、第１の実施の形態で示した放射線照射施設１で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明にかかる放射線照射施設の出入口における放射線量の減衰効果について解析評価を行った結果を示す。
ここで、図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施例にかかる放射線量の減衰効果を評価するために行った解析評価の各検討モデルを示している。また、図４の（ａ）は、図３（ａ）の検討モデルにおける通路部の放射線減衰効果を示すグラフ図であって、（ｂ）は、図３（ａ）〜（ｅ）に示す各検討モデルの出入口における放射線量の比較結果を示すグラフ図である。
【００３１】
本解析評価では、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、同一の形状寸法に形成された照射室２および通路部３について、中性子低反射材６の設置条件を変化させてなる放射線照射施設Ｍ１〜Ｍ５（ケース１〜ケース５）による放射線量の減衰効果の比較を行った。
なお、各ケース（ケース１〜ケース５）で使用する放射線照射施設Ｍ１〜Ｍ５は、平面視で７ｍ×７ｍの正方形状に形成された照射室２と、照射室２と出入口４とを連通し、屈曲部を２箇所有して平面視で略Ｚ字状に形成された通路幅が２ｍの通路部３とが、１ｍまたは２ｍの壁厚の放射線遮蔽壁５により形成されている（図３（ａ）参照）。
【００３２】
また、本解析評価において使用する中性子低反射材６には、ポリエチレンからなり、厚みが１０ｃｍのものを使用した。
さらに、本解析評価の計算条件は、解析コードを２次元放射線輸送計算コード（ＤＯＴ３．５）、線源を２５６ＭｅＶ陽子線による中性子スペクトルとして行った。なお、前記計算条件は、「Ｍ．Ｍ．Ｍｅｉｅｒ，ｅｔ  ａｌ．，ＮＵＣＬＥＡＲ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ，  ＶＯＬ．１０４」に記載されている。
【００３３】
ケース１における放射線照射施設Ｍ１は、図３（ａ）に示すように、放射線遮蔽壁５のみにより形成されており、中性子低反射材６が設置されていない。また、ケース２における放射線照射施設Ｍ２は、図３（ｂ）に示すように、照射室２および通路部３を形成する放射線遮蔽壁５の全てについて、表面に中性子低反射材６が設置されている（第２の実施の形態に対応）。また、ケース３における放射線照射施設Ｍ２は、図３（ｃ）に示すように、照射室２を形成する放射線遮蔽壁５について、表面に中性子低反射材６が設置されている。また、ケース４における放射線照射施設Ｍ２は、図３（ｄ）に示すように、通路部３を形成する放射線遮蔽壁５について、表面に中性子低反射材６が設置されている（第１の実施の形態に対応）。また、ケース５における放射線照射施設Ｍ２は、図３（ｅ）に示すように、通路部３を形成する放射線遮蔽壁５について、一部の壁面に中性子低反射材６が設置されている（第１の実施の形態の変形例に対応）。
【００３４】
まず、ケース１の通路部３について、照射室２の中央部Ｘにおいて放射線を照射することにより通路部３に入射した放射線の減衰効果の計算を行った。
【００３５】
ケース１における通路部３の放射線の減衰効果の計算は、図３（ａ）に示すように、通路部３の照射室２との接合部に設定した評価点Ｐ１から出入口４に設定した計測点Ｐ５までの評価点Ｐ１〜Ｐ５を５箇所設定し、各評価点Ｐ１〜Ｐ５における放射線の線量の測定を行った。
【００３６】
図４（ａ）に、ケース１の通路部３の放射線の減衰効果の計算結果を示す。図４（ａ）では、縦軸を放射線量、横軸を評価点位置とし、通路部３の照射室２との接合部に設定した評価点Ｐ１の放射線量に対する各評価点Ｐ２〜Ｐ５における放射線量の相対値を示している。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、放射線照射施設Ｍ１では、評価点Ｐ１から評価点Ｐ５までの間に、放射線量が約０．０５倍にまで低減された。つまり、通路部３について、２箇所の屈曲部を設けて迷路状に形成することにより、出入口４（評価点Ｐ５）における放射線量は、照射室２と通路部３との接合部（評価点Ｐ１）の約０．０５倍にまで低減化される結果となった。
【００３８】
次に、各ケース１〜５の放射線照射施設Ｍ１〜Ｍ５について、出入口４に設定した評価点（図１（ａ）の符号Ｐ５参照）における放射線量を測定した結果と、各放射線照射施設Ｍ１〜Ｍ５の構築に伴うコスト高とを図４（ｂ）に示し、比較を行った。
【００３９】
ここで、図４（ｂ）では、各ケース１〜５の放射線量として、ケース１の結果を１として、ケース１の放射線量との相対値を表示している。また、各ケースのコストとして、ケース１の放射線照射施設Ｍ１とのコスト高の差について、最も高価なケース２を１として、各ケースとの相対値を表示している。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、中性子低反射材の配置により、放射線量の減衰効果は、ケース２では０．３倍、ケース３では０．５９倍、ケース４では０．４１倍、ケース５では０．４９倍となった。したがって、それぞれ第２の実施の形態、第１の実施の形態および第１の実施の形態の変形例に対応するケース２、ケース４およびケース５が、中性子低反射材６を配置しないケース１に比べて放射線量を半分以下にまで減衰することができることが実証された。特にケース２については、３割程度まで減衰することができ、放射線の低減化に最も効果的であることが確認された。
【００４１】
また、コストを比較すると、ケース４およびケース５は、ケース２の３割〜５割程度の費用ですみ、安価である。また、ケース４およびケース５は、ケース３に比べてコストが安く、さらに放射線減衰効果も効果的であるため、好適であることが確認された。
【００４２】
したがって、放射線量の減衰効果および構築に要するコストを比較した結果、通路部３への中性子低反射材６を設置すれば効果的であることが確認された。
【００４３】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、本発明により構築される放射線照射施設の使用用途は限定されるものではなく、例えば、放射線治療室や各種研究利用施設に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）は、第１の実施の形態に係る放射線照射施設を示す平断面図であって、（ｂ）は、図１（ａ）の変形例を示す平断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る放射線照射施設を示す平断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による放射線量の減衰効果を確認するために行った解析評価の各検討モデルを示している。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）の検討モデルにおける放射線減衰状況を示すグラフ図であって、（ｂ）は、図３（ａ）〜（ｅ）に示す各検討モデルの放射線量の比較結果を示すグラフ図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）ともに、従来の放射線照射施設を示す平断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，１’，１”  放射線照射施設
２    照射室
３    通路部
４    出入口
５    遮蔽壁（放射線遮蔽壁）
６    中性子低反射材
【図１】
2007139605.tif 000003
【図２】
2007139605.tif 000004
【図３】
2007139605.tif 000005
【図４】
2007139605.tif 000006
【図５】
2007139605.tif 000007