(57)【要約】【課題】放射性物質を含む物質を収容し、収容した放射性物質を含む物質から放出される放射線を遮蔽する。【解決手段】放射性物質を含む物質２を収容する放射線遮蔽容器１であって、一対の層１０，１１と、一対の層１０，１１の間に設けられ、放射線を吸収する放射線吸収層１２とを備える。そして、一対の層１０，１１は、固体層であり、放射線吸収層１２は、流体層である。【選択図】図１
2013170888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む物質を収容する放射線遮蔽容器において、
一対の層と、
上記一対の層の間に設けられ、放射線を吸収する放射線吸収層とを備え、
上記一対の層は、固体層であり、上記放射線吸収層は、流体層であることを特徴とする放射線遮蔽容器。
【請求項２】
上記放射線吸収層は、下記（１）式によって規定される厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽容器。
【数１】
2013170888.tif 000007
ｘ：放射線吸収層の厚さ
μ：放射線吸収層を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
ε：比例定数（原始減衰係数）
ｅ：自然対数の底
ρ：放射線吸収層を構成する物質の質量体積密度
Ｉ０：放射線遮蔽容器に透過前の放射線強度
Ｉ：放射線遮蔽容器に透過後の放射線強度
【請求項３】
当該放射線遮蔽容器は、
放射性物質を含む物質を収容する収容部を有する容器本体を備え、
上記容器本体の少なくとも一面は、上記一対の層と、上記放射線吸収層とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線遮蔽容器。
【請求項４】
当該放射線遮蔽容器は、
上記容器本体の収容部を閉塞する蓋体を備え、
上記蓋体は、上記一対の層と、上記放射線吸収層とを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の放射線遮蔽容器。
【請求項５】
上記一対の層のうちの少なくとも一方には、少なくとも一つの更なる層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の放射線遮蔽容器。
【請求項６】
上記一対の層及び上記放射線吸収層、又は、上記一対の層及び上記放射線吸収層及び上記更なる層は、下記（２）式を満たすように設けられていることを特徴とする請求項１又は３乃至５の何れかに記載の放射線遮蔽容器。
【数２】
2013170888.tif 000008
ｎ：層数
ｘｊ：ｊ番目の層の厚さ
μｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
εｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の比例定数（原始減衰係数）
ρｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の質量体積密度
Ｉ０：放射線遮蔽容器透過前の放射線強度
Ｉｎ：ｎ層の放射線遮蔽容器透過後の放射線強度
【請求項７】
上記容器本体は、他の放射線遮蔽容器及び／又は上記蓋体と係合する係合部と、他の放射線遮蔽容器の係合部に係合される被係合部の何れか一方又は両方を有することを特徴とする請求項３に記載の放射線遮蔽容器。
【請求項８】
上記蓋体は、他の放射線遮蔽容器と係合する係合部と、他の放射線遮蔽容器の係合部に係合される被係合部の何れか一方又は両方を有することを特徴とする請求項４に記載の放射線遮蔽容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を含む物質を収容し、収容した放射性物質を含む物質から放出される放射線を遮蔽する放射線遮蔽容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本では、２０１１年３月１１日の大震災の後、原子力発電所の事故があり、大量の放射性物質が飛散したと考えられている。これ以降、ゴミ焼却場の焼却灰、下水処理場の汚泥、河川、海洋、被災地の瓦礫等から、放射能物質が確認され、低レベル放射性廃棄物が大量に発生している。更に、除染作業が本格化するに伴い、低レベル放射性廃棄物は、増加の一途を辿るものと思慮する。
【０００３】
低レベル放射性廃棄物は、現在のところ、余裕深度処分、浅地中ピット処分或いは浅地中トレンチ処分することになっている。しかしながら、低レベル放射性廃棄物は、処分所で処理されるまでの間、一時的に保管しておく必要がある。更に、低レベル放射性廃棄物は、除染作業を行う除染作業現場から一時保管所まで、又は、一時保管所から処分所まで運搬する必要がある。この際、低レベル放射性廃棄物を収容する収容容器には、安定した放射線の遮蔽性能が望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような背景に基づいて成されたものであり、放射性物質を含む物質を収容し、収容した放射性物質を含む物質から放出される放射線を安定して遮蔽する放射線遮蔽容器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】
【０００５】
本発明に係る放射線遮蔽容器体は、放射性物質を含む物質を収容する収容部を有する容器本体と、容器本体の収容部を閉塞する蓋体とを備えている。そして、容器本体の少なくとも一面及び／又は蓋体は、一対の層と、一対の層の間に設けられ、放射線を吸収する放射線吸収層とを有している。更に、一対の層は、固体層であり、放射線吸収層は、流体層である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、容器本体の少なくとも一面及び／又は蓋体に設けられた放射線吸収層によって、容器本体の収容部に収容された放射性物質を含む物質から放出される放射線を低減することが出来る。従って、本発明では、保管及び運搬の際に、放射性物質を含む物質を収容する収容容器として用いることが出来る。
【０００７】
また、本発明では、放射線吸収層が流体層であるので、予め放射線吸収層を一対の層の間に注入しておくことに限らず、放射性物質を含む物質を収容する収容作業現場に運搬後に、放射線吸収層を一対の層の間に注入することが出来る。従って、本発明では、収容作業現場まで、放射線吸収層を一対の層の間に設けていない軽量化した状態で、運搬することが出来る。
【０００８】
また、流体である放射線吸収層が水を主成分として構成される場合には、放射性物質を含む物質から放射される放射線が中性子線を含む場合においても、γ線のみならず中性子線に対しても効果的にその放射線強度を減衰させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した放射線遮蔽容器を示した断面図である。
【図２】容器本体及び蓋体を示した断面図である。
【図３】容器本体及び蓋体に新たな層を設けた放射線遮蔽容器を示した断面図である。
【図４】容器本体及び蓋体に係合部及び被係合部を設けた放射線遮蔽容器を示した断面図である。
【図５】容器本体を複数個積み重ねた放射線遮蔽容器を示した断面図である。
【図６】容器本体の側面を底面に対して鋭角（鈍角）に設けた放射線遮蔽容器を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した放射線遮蔽容器について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、本発明を適用した放射線遮蔽容器１は、放射性物質を含む物質２を収容する収容部３ａを有する容器本体３と、容器本体３の収容部３ａを閉塞する蓋体４とを備えている。
【００１２】
容器本体３は、図１に示すように、上部に開口部が形成された有底筒状に設けられ、内部に収容部３ａを有する。更に、容器本体３の収容部３ａ内には、放射性物質を含む物質２が収容されている。例えば、収容部３ａ内に収容される放射性物質を含む物質２は、放射能物質が確認された、ゴミ焼却場の焼却灰、下水処理場の汚泥、河川、海洋、被災地の瓦礫等から成る低レベル放射性廃棄物である。なお、これらはあくまで一例であり、放射性物質を含む物質２は、これらに限定されるものではない。
【００１３】
蓋体４は、容器本体３の平面視形状と略同じ平面視形状を有する板状に設けられている。蓋体４は、容器本体３の上面３ｂに配置され、容器本体３の収容部３ａを閉塞して密閉する。また、蓋体４の容器本体３の収容部３ａに対向する面には、突部４ａが設けられている。この突部４ａは、収容部３ａ内において上部近傍に嵌合されて、収容部３ａの密閉性を高めるとともに、蓋体４の容器本体３に対するずれ防止を図る。
【００１４】
また、容器本体３及び蓋体４は、それぞれ、図２に示すように、内層１０と、外層１１と、内層１０及び外層１１の間に設けられ、放射線を吸収する放射線吸収層１２とを有する。
【００１５】
内層１０は、収容部３ａ側に設けられた固体層である。内層１０は、下記表１に示す元素周期表の第１の周期から第７の周期の元素を少なくとも１つ含む材質で形成されている。より具体的には内層１０は、例えば、鉄系素材や鉛系素材等主成分とする金属類、陶器素材や磁器素材等を主成分とするセラミックス類、板ガラスやガラスカレット等のガラス質を主成分とするガラス類、コンクリート、アスファルト、天然樹脂や合成樹脂類やゴム類等の高分子化合物類、木類或いはそれらから構成される複合材料によって、例えば繊維強化材化するなどして構成される。勿論、内層１０の表面には防錆層や耐食層、耐水層、防水層、ガスバリア層、緩衝層、耐酸性や耐塩基性等を有する耐薬品層、耐蝕層、耐熱層耐紫外線層等を設けても好い。
【００１６】
【表１】
2013170888.tif 000003
【００１７】
外層１１は、内層１０と所定の間隔をあけて外部側に設けられた固体層である。外層１１は、上記表１に示す元素周期表の第１の周期から第７の周期の元素を少なくとも１つ含む材質で形成されている。より具体的には外層１１は、例えば、鉄系素材や鉛系素材等主成分とする金属類、陶器素材や磁器素材等を主成分とするセラミックス類、板ガラスやガラスカレット等のガラス質を主成分とするガラス類、コンクリート、アスファルト、天然樹脂や合成樹脂類やゴム類等の高分子化合物類、木類或いはそれらから構成される複合材料によって、例えば繊維強化材化するなどして構成される。勿論、外層１１の表面には防錆層や耐食層、耐水層、防水層、ガスバリア層、緩衝層、耐酸性や耐塩基性等を有する耐薬品層、耐蝕層、耐熱層耐紫外線層等を設けても好い。
【００１８】
放射線吸収層１２は、内層１０と外層１１との間に設けられた流体層である。放射線吸収層１２は、上記表１に示す元素周期表の第１の周期から第７の周期の元素を少なくとも１つ含む材質で形成されている。例えば、放射線吸収層１２は、入手が容易な水や海水等である。特に、放射線吸収層１２を、水を主成分として成る流体によって構成した場合には、水分子に含まれる水素原子の数量が非常に多くなる。水素原子は、中性子線の質量と非常に近く、多量の水分子中においてファンデルワールス力を多分に受けながら、また水素結合をしながら略静止状態にあることから、それらの水素原子に外部から飛来してきた中性子線が衝突すると、中性子線の運動エネルギーが著しく減衰し、平均１８回程度の水素原子との衝突によって放射線として有していた強力な運動エネルギーの殆どを失うことになる。従って、放射線吸収層１２を、水を主成分として成る流体によって構成した場合には、放射線の一種であるγ線を減衰させられるだけでなく、中性子線の運動エネルギーも吸収させることが出来て好ましい。
【００１９】
放射線吸収層１２は、予め内層１０及び外層１１の間に注入しておくようにしても良く、放射線遮蔽容器１を放射性物質を含む物質２を収容する収容作業現場に運搬後に、内層１０及び外層１１の間に注入するようにしても良い。更に、放射線吸収層１２は、収容作業現場に運搬後に、収容部３ａ内に放射性物質を含む物質２を収容する前に内層１０及び外層１１の間に注入するようにしても良く、収容後に内層１０及び外層１１の間に注入するようにしても良い。
【００２０】
更に、放射線吸収層１２は、下記（１）式によって規定される厚さを有するように設けられている。
【００２１】
【数１】
2013170888.tif 000004
ｘ：放射線吸収層の厚さ
μ：放射線吸収層を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
ε：比例定数（原始減衰係数）
ｅ：自然対数の底
ρ：放射線吸収層を構成する物質の質量体積密度
Ｉ０：放射線遮蔽容器に透過前の放射線強度
Ｉ：放射線遮蔽容器に透過後の放射線強度
【００２２】
ここで、原始減衰係数εについて説明する。γ線の物質中での減衰のメカニズムは、物質（電子を含む）と光（γ線）との光電効果並びに物質（電子を含む）と光（γ線）の散乱現象であるコンプトン効果によるものが支配的であると考えられる。つまり、γ線の減衰係数μは、原子核子や電子の数量の関数であり放射線吸収層を構成する物質の質量体積密度ρに比例すると考えられる。すなわち、μ∝ρと表される。従って、物質固有に定まる減衰係数μは、μ＝ερと表される。ここでεは比例定数扱いとする原始減衰係数である。
【００２３】
下記表２は、γ線の減衰性をまとめたものである。表２の左欄は、γ線のエネルギーの大きさ毎の各種物質の線吸収係数（γ線に対する減衰係数）の実測値をまとめたものである（三井金属エンジニアリング株式会社のＨＰ参照。）。表２の右欄は、左欄の値をそれぞれの質量体積密度ρで割った値を示している。表２から分かるように、減衰の大きさは、γ線のエネルギーの大きさによって異なる。その一方で、同じエネルギーレベルを物質間で比較すると、原始減衰係数εは、ほぼ一定であると考えられる。
【００２４】
【表２】
2013170888.tif 000005
【００２５】
具体的に、放射線吸収層１２が例えば水であり、収容部３ａに収容された放射性物質を含む物質２から放出されるγ線のエネルギーが２ＭｅＶであり、このγ線を２０分の１まで減衰するのに必要な放射線吸収層１２の厚さを算出する。表２のγ線のエネルギーが２ＭｅＶの場合の水の原始減衰係数ε＝０．０４８ｃｍ２／ｇを用いれば、水の減衰係数μは、μ＝ερ＝０．０４８×１．００＝０．０４８（ｃｍ−１）となる。従って、放射線吸収層１２の厚さｘは、ｘ＝−（１／０．０４８）ｌｏｇｅ（１／２０）＝６２．４（ｃｍ）と算出される。
【００２６】
すなわち、放射線遮蔽容器１は、放射線吸収層１２が水であり、収容部３ａに収容された放射性物質を含む物質２から放出されるγ線のエネルギーが２ＭｅＶであり、このγ線を２０分の１まで減衰するのに必要な放射線吸収層１２の厚さは６２．４ｃｍである。換言すると、放射線遮蔽容器１は、放射線吸収層１２が水の場合、放射線吸収層１２の厚さを６２．４ｃｍとすることで、収容部３ａに収容された放射性物質を含む物質２から放出されたエネルギーが２ＭｅＶのγ線を、２０分の１まで減衰することが出来る。
【００２７】
以上のように、放射線遮蔽容器１は、容器本体３及び蓋体４に設けられた流体層からなる放射線吸収層１２によって、容器本体３の収容部３ａに収容された放射性物質を含む物質２から放出される放射線を低減することが出来る。従って、放射線遮蔽容器１は、保管及び運搬の際に、放射性物質を含む物質を収容する収容容器として用いることが出来る。
【００２８】
また、放射線遮蔽容器１は、放射線吸収層１２が流体層であるので、予め放射線吸収層１２を内層１０及び外層１１の間に注入しておくことに限らず、放射性物質を含む物質２を収容する収容作業現場に運搬後に、放射線吸収層１２を内層１０及び外層１１の間に注入することが出来る。従って、放射線遮蔽容器１は、収容作業現場まで、放射線吸収層１２を内層１０及び外層１１の間に設けていない軽量化した状態で、運搬することが出来る。勿論、放射線吸収層１２を成す流体としては、液相体の他、ゲル状体、スラリー状体、粉体、粒体、或いはそれらの混合体、若しくは、内層１０と外層１１の間の空間への注入時には、流体でありながら、注入後に硬化して固体化するものであってもよい。
【００２９】
なお、内層１０及び外層１１には、図３に示すように、更なる層１３を設けるようにしても良い。具体的に、更なる層１３は、内層１０の収容部３ａ側の面、内層１０の放射線吸収層１２側の面、外層１１の放射線吸収層１２側の面、外層１１の外部側の面に、一層又は複数層設けられている。また、更なる層１３は、これらの面のうちの少なくとも一面に、一層又は複数層設けるようにしても良い。このような更なる層１３は、固体層又は流体層であって、上記表１に示す元素周期表の第１の周期から第７の周期の元素を少なくとも１つ含む材質で形成されている。従って、放射線遮蔽容器１は、機械的強度や耐久性の向上を図ることが出来る。
【００３０】
また、容器本体３及び蓋体４は、内層１０及び／又は外層１１を、放射線吸収層１２と同様に、放射線を吸収する吸収層として用いるようにしても良い。更に、容器本体３及び蓋体４は、更なる層１３が設けられている場合、更なる層１３を、放射線吸収層１２と同様に、放射線を吸収する吸収層として用いるようにしても良い。但し、更なる層１３は、流体に限らず固体であってもよい。この際、容器本体３及び蓋体４は、下記（２）式を満たすように設けられる。勿論、ここでの比Ｉｎ／Ｉ０は、減衰率であって基準として事前設定可能な設定値であり、容器本体３に収容される放射性物質を含む物質から放出される減衰前の放射線強度に対する、ｎ層の放射線吸収層１２を通過しながら減衰されて外部に透過して出てくる放射線強度の比である。このように放射線吸収層１２をｎ層に多層化した場合であっても、放射線遮蔽容器１は、容器本体３の収容部３ａに収容された放射性物質を含む物質２から放出される放射線を低減することが出来る。更に、放射線遮蔽容器１は、内層１０、外層１１及び更なる層１３を吸収層として用いる分、放射線吸収層１２の厚さを薄くするなどの調整が出来、全体として小型化の調整などを図ることが出来る。
【００３１】
【数２】
2013170888.tif 000006
ｎ：放射線吸収層１２の層数
ｘｊ：ｊ番目の層の厚さ
μｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有のγ線に対する減衰係数
εｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の比例定数（原始減衰係数）
ρｊ：ｊ番目の層を構成する物質固有の質量体積密度
Ｉ０：放射線遮蔽容器透過前の放射線強度
Ｉｎ：ｎ層の放射線吸収層を有する放射線遮蔽容器透過後の放射線強度
【００３２】
また、放射線吸収層１２は、容器本体３の少なくとも一面に設けられていれば良い。例えば、放射線遮蔽容器１は、保管所の床面が遮蔽処理されていたり、他の放射線遮蔽容器１上に積み重ねて保管及び運搬される場合等では、容器本体３の底面には放射線吸収層１２を設けずに、底面を除いた面だけに放射線吸収層１２を設けるようにしても良い。更に、放射線遮蔽容器１は、例えば、他の放射線遮蔽容器１と側面が接した状態で保管及び運搬される場合等では、その側面には放射線吸収層１２を設けずに、その側面を除いた面だけに放射線吸収層１２を設けるようにしても良い。更に、放射線遮蔽容器１は、例えば、他の放射線遮蔽容器１を上部に積み重ねて保管及び運搬される場合等では、蓋体４には放射線吸収層１２を設けずに、容器本体３だけに放射線吸収層１２を設けるようにしても良い。
【００３３】
また、放射線遮蔽容器１は、容器本体３及び／又は蓋体４に、他の放射線遮蔽容器１と係合する係合部２０と、他の放射線遮蔽容器１の係合部２０に係合される被係合部２１とを有するようにしても良い。例えば、係合部２０は、図４に示すように、容器本体３の底面及び側面に設けられた凸部であって、被係合部２１は、蓋体４及び容器本体３の側面に設けられた凹部である。従って、放射線遮蔽容器１は、複数個を積み重ねて又は並べて保管及び運搬する際に、係合部２０と被係合部２１とが係合することで、ずれ止めを図ることが出来る。なお、係合部２０及び被係合部２１は、上述したものに限定されるものではなく、放射線遮蔽容器１と他の放射線遮蔽容器１とが係合することでずれ止めを図ることが出来るものであれば、如何なるものであっても良い。
【００３４】
また、放射線遮蔽容器１は、容器本体３を、上部に開口部が形成された有底筒状に設けることに限定されるものではなく、上部及び下部に開口部が形成された筒状に設けるようにしても良い。更に、放射線遮蔽容器１は、図５に示すように、有底筒状の容器本体３上に、上部及び下部に開口部が形成された筒状の容器本体３を複数個積み重ねて、最上段の容器本体３の上面３ｂに蓋体４を設けて、積み重ねられた容器本体３の収容部３ａを閉塞して密閉するようにしても良い。
【００３５】
また、放射線遮蔽容器１は、図６に示すように、容器本体３の側面３ｃを底面３ｄに対して鈍角或いは鋭角に設けるようにしても良い。これにより、放射線遮蔽容器１は、容器本体３の側面自体の厚さｔ１を、底面３ｄに対して略直角に設けた側面３ｅの厚さｔ２よりも薄くしても、放射線が透過する透過距離ｔ３が、側面３ｅを底面３ｄに対して略直角に設けた場合と略同じ距離となるので、底面３ｄに対して略直角に設けた側面３ｅの場合と略同様に、放射線を低減することが出来る。ただし、散乱効果や所謂スカイシャイン効果は支配的な放射線強度ではないことからここでは省略している。
【００３６】
また、放射線遮蔽容器１は、トラックの荷台、電車の車体上、船の船体上等、運搬手段に予め設置されているようにしても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１  放射線遮蔽容器、２放射性物質を含む物質、３  容器本体、３ａ  収容部、３ｂ  上面、３ｃ  側面、３ｄ、底面、３ｅ  側面、４  蓋体、４ａ  突部、１０  内層、１１  外層、１２  放射線吸収層、１３  更なる層、２０  係合部、２１  被係合部
【図１】
2013170888.tif 000009
【図２】
2013170888.tif 000010
【図３】
2013170888.tif 000011
【図４】
2013170888.tif 000012
【図５】
2013170888.tif 000013
【図６】
2013170888.tif 000014