J. Plasma Fusion Res. Vol.90, No.11 (2014)７
３２‐７３９講座 今日からはじめる磁場閉じ込めプラズマ実験

５．楽しい実験は安全第一の精神から
5. Safety First, to Enjoy Your Experiments
江尻晶

EJIRI Akira
東京大学大学院新領域創成科学研究科（原稿受付：２
０
１
４年６月１
０日）

安全確保の第一歩は危険の察知です．本章ではどのような危険がありえるか，どのような原理で危険が発生するのかを解説し，どのように対処すればよいかを考えます．危険にはいくつもの種類がありますが，プラズマ実験で特に気を付けるべき点，多いケース，プラズマ実験特有の状況を大きく取り上げます．具体的な危険性として，感電，窒息と危険な気体，高パワー電磁波・レーザー，高温・低温源，転倒・落下・打撲・創傷，薬品類，放射線を解説します．また，実験室への入退室管理，ルール・法令等の遵守についても触れます．
Keywords:
safety in plasma experiments, electric shock, suffocation, injury, chemicals, radiation

５．
１ 初めに

役割でもあります．したがって，安全確保の第一歩は現場

素晴らしい実験を行い，素晴らしい成果を上げたとしての「危険の察知」であり，本章では危険の察知と理解に重も，それはたった一つの怪我や事故で台なしになりえま

点を置きます．

す．安全確保は，もっとも優先度の高い事項ですが，とも５．
２ 安全と危険の察知

すると面倒で退屈な作業にみえるかもしれません．しかし，安全確保は，研究と同様に，想像力を働かせ，創意工

安全とは，危険の反対として認識されます．すなわち，夫ができる分野でもあります．そういう意味で，適切な安安全を確保することは危険を回避，防止することです．で全確保を模索することは，よい実験をデザインし，成果をは，危険とは何でしょうか．怪我や病気などの身体を害す上げることと同様に面白いことです．逆に，経験者となれるものが思い浮かびます．ここではそういう身の危険だけば，最初から安全確保を組み込んで実験をデザインするのでなく，実験機器の破損についても触れます．もちろん，が常です．

破損した機器は，修理したり，新品を購入すれば済みます

本章では，比較的小規模なプラズマ実験室において安全が，身体へのダメージは治らない場合もあるし，替えが効をどう確保するかを述べます．大規模な実験室では，扱うかないので，身の安全の方がはるかに重要です．ただ，機機器の重量・電圧電流値も大きくなり，危険性の度合いが器の破損を防ぐことと身の安全を確保することには多くの異なってきますし，機器ごとに担当者を設けるだけの人員共通点があり，種々の措置は一石二鳥となりえます．

配置が可能となります．もちろん，安全確保の本質的な所

さて，危険を回避し，防止するには，危険を察知し理解は実験室の規模の大小には依存しません．ただ，具体的なすることが重要で，それができれば，自ずととるべき行動

措置は規模に依存して大きく変わることがあります．

が決まります．いわゆる孫子の「彼を知り己を知れば百戦殆からず」の彼を知る部分です．

対象者としては，学生やこれから実験室を立ち上げようとする若い研究者を念頭に置きますが，年配研究者にも是では，どのような危険があるでしょうか．プラズマ実験

非，本章を読んでいただき，安全を見直すきっかけとしてでの代表的な危険をキーワードで示すと，感電，窒息・危もらいたいと思います．なぜなら，安全の確保は静的なも険な気体，高パワー電磁波・レーザー，高温・低温源，転のではなく，常に変動し，常に見直さなければならないも倒・落下・打撲・創傷，薬品類，放射線が挙げられます．

のだからです．

以降でこれらについて解説します．

安全確保は，一人でできるものではありません．所属組

５．
３ 感電

織のハード・ソフト面での支援が重要です．ただし，必ずしもそれらの支援が現場に適しているとは限りません．現

高電圧は危険で，低電圧は危険でないというのは半分正場を一番よく知っているのは各実験者であり，現場の危険

しく，半分間違っています．例えば，手の高さの空中は，足性を理解し，よりよい安全確保を模索することは，各人のをおいた地面に対して正に 100 V 程度の直流電位を持ってGraduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo, Kashiwa, CHIBA 277-8561, Japanauthor’s e-mail: ejiri@k.u-tokyo.ac.jp

７３２!2014 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion ResearchLecture Note

5. Safety First, to Enjoy Your Experiments

A. Ejiri

いますが，裸足で立って手を突き出したとしても感電するの大小，DC なのか ACなのかといったことを考慮しながらことはありません．あるいは，オシロスコープに単線を繋作業することが肝要です．

いで観測すると数十 V の商用交流が見えますが，やはり空接地棒やテスター以外にも種々の道具や材料を用いま中で感電することはありません．これは，空中は電源としす．ベークライトやテフロン，ガラスエポキシ，マイラーては出力インピーダンスが大きいからと説明できます．反やカプトン，自己融着テープは代表的な絶縁材料で，高電

対に 1 V 以下の残留電位をもつ電解コンデンサーの電極を圧部の短絡や露出を防ぐのに用いられます．材質に応じてスパナで短絡するとびっくりするほどの火花が出ます（真どのくらいの電場（＝電圧／厚み）に耐えられるかが決似をしないように）．これは出力インピーダンスの低い電

まっていますが，実装状況にも注意を払います．例えば，源であるコンデンサーと入力インピーダンスの低い導体で高電圧部の露出を防ぐためにマイラーシートを巻いたとしあるスパナを接続したために，コンデンサーのエネルギーます．こうしておけば，誰かが散らかしたアルミ箔が舞いが一気に開放されたからです．

上がって，たまたまそこに落ちても短絡することはないで感電死の危険性の目安としては，50 mA 秒が挙げられてしょう．ところが，マイラーシートに小さな穴が空いていいます［１］．人体の抵抗は数 kΩ なので，AC100V でも危険たり，巻き方が粗く隙間がある（いわゆる不完全なオーで，電圧が高くなれば危険性も高くなります．AC100V でバーラップがある）と意味がなくなります．また，絶縁材の感電死ニュースは聞きませんが，ヨーロッパなどではの劣化や汚れにも注意する必要があります．例えば，高電AC２２０‐240 V が使われ，感電死がニュースになります．当

圧部を固定・支持するのに波型の碍子が用いられますが，然，抵抗の値にも依存します．濡れた手とゴム手袋をつけその表面が汚れていたりするとそこを伝って放電（沿面放

た手は大きく異なります．また感電すると筋肉が収縮し，電）が起きます．通常の碍子は，波型にすることで，表面手を離せなくなり，感電している時間が長くなることがあ上の距離を伸ばし，汚れが広がりにくくしていますが，汚ります．

れがひどければ沿面放電が起きます．

プラズマ実験室内には多くの高電圧機器が存在します．

ゴム手袋や，握り手がゴムで耐電圧性能を記したドライ

コンデンサー電源はその代表ですが，光源としての放電

バーなどの防具や道具があるので，それらの使用も考えら

管，放電励起型のレーザー，光電子増倍管や APD 用の高圧れますが，それらを使用しないで済むような手順や安全装電源といったものから，ビーム加速用の電源，真空管や発置を整備する方が望ましいです．

振器のための高圧電源，磁場発生用の直流コイル電源など

下記に著者が体験または見聞きした事例を示します．電種々の電気機器が存在します．また，スポット溶接機，ス

解コンデンサーは化学反応を用いており，自然に電荷が溜

タッドガンと言った電気溶接でも高電圧が使われています

まる事があります．二つのコンデンサーを直列に接続する

し，メガオームテスターは 0.5−1 kV の電圧を印加します．

ことで定格電圧が二倍，容量が半分のコンデンサーとしてこういった機器を扱う時には，まず，どのようにすれば，使うことができます．非使用時に直列接続のコンデンサー

電圧を落とすことができるかを理解しなければなりませの両端を接地機で接地しているとします．この時，二つのん．コンデンサーはもちろん，スポット溶接機などコンデ

コンデンサーに反対符号の電荷が溜まって，中間点に電位ンサーを内蔵している機器は，積極的に電圧を落とす必要が生じることがあります．接地したから安心と思って，中があります．コンデンサー電源では，接地器を内蔵し，何間点を触ると危ない目に遭うことになります．

らかの緊急停止スイッチやドアスイッチと連動させるのがある人が，高電圧部に設置したオシロスコープのボタン

望ましいです．また，それとは別に接地棒を用いてコンデを操作するために，箒の柄を使いました．一見して柄は絶ンサーの両端を短絡してから作業するのが原則です．接地

縁物だったのですが，実際には内部に鉄パイプが入ってい器・接地棒は，接地する配線，短絡電流を制限するためのて感電しました．高電圧部を操作するのに絶縁物を用いる

接地抵抗，絶縁された操作部や握り手から構成されます．

という発想は自然なもので，真空バリコンやある種のスラ接地抵抗がなければ，小容量のコンデンサーでも接地時にイダックでは積極的に絶縁部を設けています．さて，この火花が発生します．抵抗値は1 kΩ前後が一般的と思われま場合，オシロスコープを操作するという目的はどのようにすが，抵抗値 "とコンデンサー容量 ! の時定数である

達成すればよいでしょうか？

最近のオシロスコープであ"!で電荷（電圧）が減衰するので，あまり "が大きいとれば，有線 LAN ケーブルで接続して LAN 経由でオシロス

接地に時間がかかりすぎます．逆に "が小さすぎると瞬間

コープを操作するのは一案ですが，有線 LAN ケーブルの的な発熱により抵抗が損傷するので"の選択は状況に合わ

端末の絶縁用パルストランスは，通常1 kV程度の耐圧しかせて考えます．接地棒は自作できます．大電流を流せる比ありませんので，すすめられません．そこで，LAN を光に較的大きな抵抗を用います．ただし，この抵抗が割れて機変換して，（金属被覆でない）光ケーブルで接続して絶縁能を果たさなくなることがあるので，注意しなければなりします．無線 LAN を用いる方法もありますが，実験室の環ません．最終的にはテスター等で作業部の電圧を測るべき

境によっては，無線の信頼性は低くなります．それでも，ですが，DC 電圧を確認して，AC 電圧が残っていたりする

オシロスコープの操作には十分かもしれません．

こともありますのでテスターもACとDCで測定します．手

商用交流の分電盤内の配線をする機会はあまりないかも

間を惜しまずに，必要な手順を踏むことと，対象となる機しれませんが，ここは，理想的な低インピーダンス源で，器を理解し，電圧値・電荷量の程度，出力インピーダンス

かつ，配線が露出している場合があるので，細心の注意が
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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.90, No.11 November 2014

必要です．分電盤につながっているすべての機器を OFFの安全弁を用意することもあります．例えば，ゲージポーにして，上流側のブレーカーを落とし，作業する分電盤内

トに真空計などの機器を取り付ける時は，負圧（真空）にの電圧をすべて落としてから作業します．

対してはよくても，正圧に対しては飛び出すことがありえます．真空容器のガラス窓の破損による爆縮は意外な損害

５．
４ 窒息と危険な気体を引き起こすことがあります．磁場閉じ込め装置では，しタンクやマンホールで清掃作業中に窒息するという事故

ばしば強磁場を用いますが，この磁場や時間変化する磁場

は時折報道されますが，プラズマ実験では，真空容器内なで鉄などの磁性体が力を受け，飛ぶことがあります．著者

どの比較的密閉度の高い空間や，ピット等の掘り下げた空の知る範囲では，スパナなどの工具やトランスを内蔵した間での酸欠に注意する必要があります．携帯型，あるいは携帯型蛍光灯が飛んだ例があります．酷い例としては，爆据え置き型の酸素モニターを活用するとともに，十分な換

縮で真空容器内に散らばったガラス破片が真空ポンプに吸気を行います．真空容器の大気開放時に窒素を充填する場

い込まれて，ポンプが破損したこともあります．

合は，酸素濃度が低下している可能性がありますし，換気

５．
５ 高パワー電磁波・レーザーの不十分な真空容器内で長時間の作業をすれば酸素濃度は徐々に低下します．真空容器の２か所を開放し，１か所かプラズマ実験では，高パワーレーザー，高周波・マイク

ら業務用扇風機や送風機を用いて十分な換気をします．ま

ロ波発振器だけでなく，種々の光源にも注意を払う必要がた，万が一のことを想定して，真空容器外に人員を配置しあります．こういった高周波源，光源の危険性はパワーにておきます．SF６等の重い気体はピットなどの掘り下げたも依存しますが，波長，パルスか CW か等にも依存するの部分に滞留し結果的に酸素濃度を低下させることがあり，で，ケースごとに注意点が異なります．

注意が必要です．このような閉鎖的な空間は，意外な状況

分光器校正用の低圧水銀ランプは，石英ガラスを用いてでできてしまうことがあります．液体窒素から蒸発した気いる場合には，紫外線を出します．このランプを数分間見

体窒素が吹き上がっている状況で，その上部で，暗幕をつめると雪目と呼ばれる角膜の炎症が起きます．スキー場

被って光学系の調整をしていて，そこに窒素が溜まって窒で，太陽光の紫外線が反射して目に入った時と同じ現象で息したという例もあります．また，液体窒素容器が倒れて，す．眼鏡のガラス製，プラスチック製レンズは紫外線をか

室内に窒素が充満して窒息した例もあります．

なりカットしますが，完全ではないので，光源そのものをプラズマ生成用の水素は可燃性で空気中の濃度が４％以

なるべく見ないようし，場合によってはゴーグルを用いま上となると爆発する可能性が出てきます．水素は他の可燃す．また，使用者以外の人が目にする機会を減らすよう不性気体と比べて爆発濃度範囲が広く，着火しやすく，潜在

要な方向へ光を漏らさぬように段ボール箱等で覆います．

的な危険性の高い気体です．ボンベから真空容器までの供レーザーは指向性のよいビーム状であることが特徴で，給系が十分密閉されていることはもちろんですが，排気系

遠くまで伝搬する可能性があります．このようなビーム状にも注意を払う必要があります．真空排気系の排気口からのレーザーは弱いものであっても直視することは厳禁で出たガスをどのように室外に排出するか，単位時間にどのす．アライメント等で覗き込みたくなる（直視したくなる）

程度の量のガスが発生するかを考えます．配管内に軽い水ことはありますが，ビームは狭い面積にエネルギーが集中

素が溜まることがないように配管経路を工夫するとともしているので，繊細な器官である目に耐えるダメージは意に，場合によっては，空気等を混ぜて排出します．また，水外に大きいです．レーザーの危険性は，クラスで表現され，素濃度計を室内等に設置します．

レーザー本体にクラスを示したシールが貼付されていま

プラズマ実験ではありませんが，著者が聞いた例を記しす．そのクラスに応じた対策が必要であり，実験室出入り

ます．水素過多条件で水素の燃焼実験を学生が一人で行っ口での警告表示が義務付けられているクラスもあります．

ていました．実験終了後に，マニュアルに定められた窒素

また，必要に応じてパトライト，緊急停止スイッチ，レーによる希釈を怠って，チャンバー内の気体を排気したとこ

ザー運転表示，立ち入り制限表示などを配置し，どのようろ，ロータリーポンプのオイルミストトラップ内で着火な状況でそれらが運用されるのかを関係者に周知します．

し，（水素と）オイルが燃えたという事故がありました．

例えば，Q スイッチレーザー用にパトライトを点灯させる

また，古い例ですが，ボンベの高圧バルブの経年劣化によのであれば，フラッシュランプ稼働時に点灯させるのか，りガスが漏れ出し，何のガスが漏れたのかすぐにはわから

シャッターを開けた時に点灯させるのか，それともパルスず，焦ったという話もあります．化学系の研究室で反応す発振が起きている状態で点灯させるのかを考える必要があ

る組み合わせのガス配管に共通する部分があり，爆発した

ります．

という例もありますし，地下街で都市ガスが漏れ，天井に通常，光学系は定盤上のある水平面内に配置します．作

滞留し爆発したという例もあります．これらの事故は多く

業性を考えると腰の高さほどであることが多いでしょう．

の教訓を含んでいます．

誤って，鏡に触ったり，予想と異なる光路があったとして気圧のかかるところであれば正圧による膨張や爆発，真も，レーザービームはこの水平面内にある可能性が高いで空を引いている場合は負圧による収縮や爆縮が起こりえます．したがって，目の高さがこの水平面内に来ないよう注す．こういった圧力に耐えられる構造であるかどうかを考意します．また，腕時計や指輪などのひかりものはレー

えることは当然ですが，想定外の圧力がかかった時のため

ザービームを反射し，その反射光が目に入る可能性があ
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Lecture Note

5. Safety First, to Enjoy Your Experiments

A. Ejiri

り，これらを身に着けないことが推奨されます．危険ながこぼれたり，降りかかる可能性を考えて，低温用の手袋

レーザーを扱う場合は，後述する入退室制限をするとともや適切な作業服を用意します．寒剤は蒸発して気体になるに，実験者はレーザーゴーグルを用います．ゴーグルにはと膨張しますので，その時に，寒剤が吹き上がることがあ

減衰率が OD 単位で表示されています．例えば #"!!でります．また，液体ヘリウムは容器を冷やすのに時間がかは，透過パワーが１０−５に減衰します．使用するレーザー波

かり，その過程で火傷したり，機器破損が起きる例があり，

長で 十 分 な OD が 確 保 さ れ て い る か ど う か を 確 認 しま

液体窒素よりも取り扱いには熟練を要します．

す．ゴーグルを選択する場合には，波長，OD，他波長での

５．
７ 転倒・落下・打撲・創傷

視認性，側面が覆われているかどうかを考慮します．側面が覆われていない場合には，例えば，背中側からやってき厚生労働省の統計［３］によれば，労働死傷災害では，たレーザーがゴーグル側面の隙間を通って，ゴーグルに入「転倒，墜落・落下，はさまれ・巻き込まれ」が半数以上を射し，ゴーグルの裏面側で反射して目に入る可能性がある占めます．これについては，所属組織での安全講習会でもので，側面が覆われたゴーグルが望ましいです．

取り上げられているはずです．この中でプラズマ実験であ

高パワーレーザーでは，固体表面での散乱光も危険でりがちな状況をいくつか紹介します．脚立からの落下や高す．例えば，レーザー光を固体に照射し，レーザーアブ所からの転落，配線に引っかかって転倒，飛び出た部材でレーションの実験を行っていれば，その固体からの散乱光頭を打つ，高所から落下した物品が頭を直撃するといったは高輝度となります．この光を目で観察すると，散乱光は例は多いでしょう．クレーン等による重量物運搬時の危険

網膜上に焦点を結びますので，危険性は高いです．一方，性，ボール盤等での加工時の危険性は，使用時に取扱い方

どこか視界の端で散乱光が見える場合は，焦点を結んでい法を説明されているでしょう．木箱解体時の釘，面取りをない可能性が高く，危険性はそれだけ低くなります．

していない部品のバリ，カッターナイフ等による創傷も多レーザーの危険性は，ちょっとした状況変化で大きく変いでしょう．また，年配者であれば，重量物を持ち上げた

わりえます．逆にちょっとした工夫で危険性を下げること

時に腰を痛めることも珍しくないでしょう．このような物も可能です．レーザーや光学系全体をビニール，アクリル

理的な原因による怪我は，プラズマ実験でも頻度としては板（暗幕）で覆えば，赤外や紫外の光を大幅に減衰させる多いと思われます．

ことができます．レーザーの光路を段ボールや塩ビ管で覆

５．
８ 薬品類

えば，レーザー光が漏れる危険性が減ります．目で観察す

化学系の研究室に比べて，プラズマ実験で扱う化学物質

る代わりに，web カメラや監視カメラで観察するのも有効の種類はかなり少ないですが，ないわけではありません．

です．
高周波は，プラズマの生成や加熱に頻繁に使われます．

薬品については所属組織ごとに独自の入庫・出庫，使用管

また，電子レンジ，携帯電話といった民生品でも使われ，

理システムを構築していると思われますが，ここでは，使その漏えいや人体への影響も検討されています．例えば，用時の危険性について考えます．

家庭用の電子レンジでは，窓ガラスに金属製の網をはり，プラズマ実験で用いる液体の薬品としては，エタノー

マイクロ波の漏えいを抑制しています．プラズマ実験装置

ル，アセトン，塩酸などの機器や部品の洗浄に用いるもの

でも真空窓に金属メッシュを取り付け，装置内部から実験が挙げられま す．こういった薬品の危険性については

室内へのマイクロ波の放射を抑制することがあります．人MSDS（Material Safety Data Sheet），通 称「安 全 デ ー タ

体への安全基準は文献［２］が参考になります．これによれシート」と呼ばれる情報があり，多くの場合，Web 上で検ば，30 MHz，1 GHz 以上の場合，６分間平均のパワー密度

索することができます．例えば，アセトンの MSDS を見る

22で，それぞれで 1 mW/cm ，5 mW/cm を安全基準としてと，危険有害性については，引火性液体（区分２），吸引性います．高周波源の伝送路から漏れてくるパワーを測定す

呼吸器有害（区分２），安全対策（熱，火花，裸火などの着るためには，市販の電界強度計（電磁波測定器）を用いて火源から遠ざける．……），救急措置（吸入した場合：新鮮もよいし，大雑把な測定なら自作のダイポールアンテナをな空気の場所に移し……，皮膚に付着した場合：皮膚を流ネットワークアナライザーにつないでもいいでしょう．マ

水で洗う）などと記載されている．このように MSDS はそイクロ波であれば，導波管フランジの接続部から，わずかの化学物質の危険性，有害性，取り扱い方法，応急処置方

ではありますが有限のパワーが漏れます．

法を記載した情報です．区分は危険性有害性の度合いを示したもので，数字が小さいほど危険性有害性が高くなりま５．
６ 高温・低温源

す．

半田ごて，白熱灯，ヒートガン，ベーキング用ヒーター，

薬品ではなくとも，実験では，様々な物質を扱います．X

レーザーなどは高温源であり，液体窒素，液体ヘリウムな線測定のためのベリリウム，赤外線の光学材である ZnSe，

どの寒剤は低温源です．これららに触れると火傷をするこ

鉛，絶縁材料としてのベークライト，接着剤であるトールとがあります．不用意に触れることがないような工夫をしシール．この様に多種多様な化学物質は，それぞれ固有のます．半田ごてによる火傷はもっとも頻度が高いと思われ有害性や取扱い注意点を持ち，それらが MSDS に記載されますが，適切なこて台を用いることで，火傷を防ぐことがています．また，アルミや銅などの日用品で用いる物質にできたケースも多いと思われます．寒剤を扱う時には液体も有害性がないわけではありません．多くの化学物質は，
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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.90, No.11 November 2014

理でした．

飲み込んだ場合，蒸気や粉塵を吸引した場合に有害性が高くなるので，粉塵を出すような加工を避ける，適切な防護

プラズマ実験室では，高エネルギー電子が生成する制動具を装着する，接触後に入念に手洗いをする，このような放射 X 線が最もありうる放射線です．民生用で最も一般的環境で飲食をしないことなどの措置が必要です．実験室でな X 線源は，レントゲン写真などの医療検査用の X 線管での飲食を禁止するのは化学物質が人体に取り込まれる危険

40 kV から 150 kV の電圧で電子を加速し，それを固体金属を回避するためです．

に照射して出てくる制動 X 線を利用します．同様に考える

近年では，人体や環境に有害な物質をなるべく使わないと自由な電子に高電圧を印加すると X 線が発生する可能性

風潮が高まっています．例えば，真空部品を洗浄するのにがあります．ただし，プラズマ実験ではさらに深く考える

アセトンを使うことは稀になってきました．従来の半田は必要があります．例えば，トカマクのようなトーラス型装スズと鉛の合金ですが，近年は鉛の入っていない鉛フリー

置を考えます．オーミック放電のために一周で数 V の誘導

はん だ が 市 販 さ れ て い ま す．ま た，電 気電 子 部 品 で は電場がかかっているとします．もし，自由な電子の閉じ込

RoHS（Restriction of Hazardous Substances）適合性が表示

めがよく，何回も周回する状況が生じたとすると，周回数されていることが多いです．RoHS は EU における鉛，水分の電位を感じ，結果的に MeV の領域までエネルギーを

銀，カドミウム等の含有に関する規制です．ただし，代替得ることがあります．実際には，電子はイオンや電子と衝物質の有害性が必ずしもきちんと評価されているわけでは突し，エネルギーを失うので単純ではありません．衝突のなく，化学物質の危険性の評価は，次節の放射線に比べる

度合いは，周りの密度と相対速度に依存し，衝突頻度が小と難しいようです．

さい場合は，非常に高いエネルギーを得ます．この電子を遁走電子といいます．中規模以下のトカマクでは，この遁

５．
９ 放射線

走電子がリミターや真空容器に衝突した時に放出する X

代表的な放射線は，ヘリウム原子核のアルファ線，電子

線がもっとも危険な放射線となります．

のベータ線，電磁波のガンマ線・X 線です．これらの粒子

ヘリカル系でも，状況によっては遁走電子が発生しまはエネルギーが高く，電離作用をもち，細胞中のDNAを傷す．例えば，すべてのコイル系の電流比を通常のプラズマつけることが可能で，大量に浴びるとガン等を誘発しま実験と同じにすれば，磁気面が生成できます．この状態です．紫外線は電離作用をもち皮膚がんを誘発しますが，通電流値を増加，減少させれば，誘導電場が発生し，先のト

常は放射線には分類されません．放射線の危険性は Sv

カマクと同様の機構で遁走電子や制動 X 線が発生しま（シーベルト）という単位を使います．この単位は，放射線す．遁走電子の発生を抑制するには，プラズマ密度や中性が物質に与えるエネルギーを元にして，臓器への影響度，ガス密度を高くして，衝突頻度を高くするのが一般的です

放射線の種類の違いを考慮して個人へのリスクを一つの数

が，トカマクでは，ディスラプション等の急速な電流（分字で表現した実効線量を表す単位です．したがって，原理

布）の変動により，高い誘導電場が発生することがあるの的にはこの数字のみで危険性を表現でき，化学物質の危険で注意が必要です．

性の評価と大きく異なるところです．

ピンチ系のプラズマ生成装置は，高電圧を印加します

一般的な放射線環境については文献［４］等にまとめられが，密度が高く，閉じ込めが悪いために，高エネルギー電ていますが，国や地域によって状況は大きく異なります．

子が発生することは稀のようです．

日本での平均的な自然放射線は，放射性気体であるラドン

放射線防護の基本は，距離を置く，遮蔽を設ける，時間を除くと，1 mSv/年で，宇宙由来，大地由来，食品由来でを短くするです．そのために，後述するようにプラズマ発

三分されます．世界平均ではラドンの影響が大きいです

生装置のある実験室への入室を制限したり，その実験室のが，日本では，医療用放射線の影響が大きく，自然，人工壁に鉛板を埋め込んだり，鉛の遮蔽板を設置したりしま

放射線を合計すると日本人の平均被ばく量は 4 mSv 弱となす．また，個人線量計とは別に，サーベイメータを常置し，ります．一般公衆の被ばく基準（限度）は ICRP の勧告を元装置から放射される X 線をモニターすることは，非常に有に 1 mSv/年とされていますが，放射線業務従事者の基準

効です．

は 50 mSv/年かつ 100 mSv/５年となっています．

放射性同位体は，放射線測定器の校正用として使用され被ばくする恐れのあるプラズマ実験に携わる人は（学生ます．プラスチックの円盤に密封した状態で使うことが多も含めて）所定の検査，講習，手続きを経て放射線業務従く，放射線源としての強さをベクレルで表します．この単事者として登録し，クイクセルバッジ［５］等の個人線量計

位は，放射性物質が一秒間に何回崩壊するかという単位でを装着し毎月の総被ばく量を測定し，基準以下となるようあって，人体への影響を表すSvと直接比較できる単位ではに注意します．もっとも，著者の知る限り，プラズマ実験ありません．したがって，どのような放射線を放出するかで測定値が検出限界（0.01 mSv 程度）以上となった例はな

が問題になり，危険性が小さい場合と大きい場合では，法く，検出限界以下であることが普通のようです．一方，律的な取り扱いも異なります．トリチウムでは 1 GBq，

ヨーロッパでは，プラズマ実験に携わる研究者でも個人線

137

量計を装着しない所があります．これは，放射線被ばくのす．もちろん，規制対象外であっても，密封線源の紛失や危険のある（プラズマ生成中の）実験室に立ち入らないよ

破損は厳禁です．

Cs では10 kBq以上が規制（届出や許可）の対象となりまう管理しているのだから個人線量計を装着しないという論７３６

Lecture Note

5. Safety First, to Enjoy Your Experiments

５．
１０ 実験室への入退室の制限・管理

A. Ejiri

積で決まり，この断面積が大きいほど定格電流は大きくな

高電圧が印加された機器のある実験室（や区画），高パ

りますが，まとめてある芯数（一般的な AC コードなら行

ワーレーザーの発振している実験室，放射線を浴びる可能

き帰りの２芯）や配線状況等にも依存します．電線だけで性のある実験室など，危険性のある実験室では，人の出入はなく，スイッチなど電流が流れる部品には定格電流がありを管理します．どのような場合に出入り管理をしなけれり，電路上で一番定格電流の低い所も保護できるような容ばならないかは，一概にはいえませんが，ここでは，どの量のブレーカーを上流側に取り付けます．定格電圧や定格ように管理をするかを紹介します．比較的多いのはキー

パワーにも注意を払います．

ロックによる管理です．実験者個人に一つのキーを割り当

クレーン等で重量物を扱う場合は，定格荷重に注意しまてて，入退室時にキーを回します．このキーと危険を発生す．クレーン本体に定格荷重はありますが，クレーンのする機器の運転シーケンスを連動させることで，人が立ちフックにかけるナイロンスリング等の吊具にも定格荷重が入っている間は運転をしないようにすることができます．

あり，その定格はベクトル力の合成を考慮して決まりま

キーでなくてもスイッチでも構いません．また，連動させす．

なくとも運転者が確実に人の存在を認識できるような仕組研究グループ内のルール作りは大事です．特定の作業はみがあればよく，ランプやマグネットなどの表示でいい場

特定の個人のみが行うとか，危険が予想される作業は一人合もあります．運転者は，キーやランプが信用できない可で行わず，複数人で行うとか，真空容器などの閉鎖的な空能性にも注意します．小さな実験室であれば，見回ったり，間で作業を行う場合には，大気側の声の届く所に一人配置声をかけることも有効です．実験者は，危険を発生する機するなどのルールを作ります．同様に作業手順をマニュア

器の運転状況を把握しなければなりません．運転までのカル化したり，特定の実験中にはそれがわかるような警報を

ウントダウンの表示，各種パトライト，音声による案内，

掲示したりします．このような研究グループ内のルール

掲示用の札が有効です．

は，実験内容や，実験者の経験に合わせて作るものであり，筆者のグループで用いているTST-2球状トカマク装置のそれがそのグループの財産となり，文化となります．緊急場合には，コンデンサー電源の充電中（および，通電，プ連絡体制，病院等の連絡先の掲示も事故発生後に迅速な対ラズマ発生中）は，高電圧，大電流，放射線の危険を避け応をするために必要です．

るために実験室を（原則として）無人にします．実験して

５．
１２ 揃えておきたい道具などいる時間帯は，実験室への出入り口を一か所に限定して，マグネットによる個人の表示，運転者への声掛け，実験室安全に関しては，道具やルールなどの形から入ることが内が無人であることの声掛けによる確認を行っています．

有効です．図１に安全にかかわる道具等の写真を示しま

さらに，万が一実験室に取り残された時に，全コンデン

す．

サー電源を接地するための緊急停止スイッチを十数個，実安全靴（a）は，重量物がつま先に落下することを考慮し

験室内に配置しています．また，比較的長時間定常的に行て，つま先に鉄板の入った靴を使います．ゴーグル（b）は，

うグロー放電では，高電圧部の区画をコーンなどで囲うとレーザー用のもの，加工時の破片の飛散から目を守るもの

ともに，（アースに落としている）真空容器への接触を禁があります．粉塵の発生する場所，粉塵の発生する加工時止しています．また高パワーレーザー実験時には，関係者には防塵マスクを装着します．安全帯（c）
は高所作業時，低以外の入室を禁止します．逆に加熱用高周波増幅系では，温用手袋（d）は寒剤を扱う時に装着します．非常口表示や機器内部で高圧が印加されていても入室は制限しません

非常放送設備（e）は，所属組織が整備するものですが，実験

し，短パルス（例えば，1 msec 以下）発振試験時に入室をや実験室の状況に応じて，追加します．非常口表示には蓄光型のものがあり，停電時にも視認でき，重宝します．

制限することもしません．

（自作）ドアインターロック（e）は，予期せぬ入室者に対応

５．
１１ 法令やルール等の遵守するためのものです．実験室の関係者は，入退室のルール

プラズマ実験では様々な機器を扱いますが，その取扱いを守りますが，消防設備点検などで，実験状況を把握してが法令で定められていることがあります．クレーン，ボン

いない人がマスターキーを用いて入室することがありえま

ベなどの高圧ガス，レーザー，電気工事など，取扱いや工す．小さな実験室が沢山ある大学などでは，各実験室と組事に資格が必要な場合，機器の定期点検や試験，適切な掲

織全体の仕事を行う作業者との意思疎通が十分でないこと

示を行わなければならない場合があります．これらの法令があり，作業者がマスターキーで実験室に立ち入ることがを遵守します．

あり得ると考えるべきです．

電気機器をはじめとして種々の機器には定格がありま

水素濃度計（f），酸素濃度計（j）は水素漏れや，酸素濃度

す．たとえば，コンセントから配線する通常の AC コードの低下をモニターするもので，我々の実験室では据え置き

では，導体断面積 1.25 mm2，定格 13 A（程度）となってい型の水素濃度計と携帯型の酸素濃度計を用いています．酸ます．定格電流以上の電流を流し続けると，発熱により絶素濃度計はセンサーの寿命が短いので定期的にセンサーを縁部が溶けたり燃えたりして，その結果，短絡したり火災交換します．写真の接地棒（g）は抵抗が割れやすいのでエにつながったりするので危険です．許容される最大電流値

アキャップで保護しています．また，抵抗が正常であるかを定格電流といいます．この定格電流は主として導体断面をテスターで確認する必要があります．メガオームテス
７３７Journal of Plasma and Fusion Research Vol.90, No.11 November 2014５．
１１ 先輩として，職員として新人であっても安全に注意を払うことは当然のことですが，新人を指導する立場の先輩や職員は，新人が安全に実験できるようにしなければなりませんので，安全に対する視点は少し異なります．まとめに変えて，先輩，職員等目上の立場で考えてみたいと思います．
新人であれば，組織ごとの安全講習会や安全マニュア
ル，火災訓練，避難訓練，各種講習会などの一連の教育・訓練を受けます．周りにプラズマ実験を行っている研究室がなければ，組織の提供する教育訓練等は，不十分であることは否めません．したがって，研究室や実験の固有の事情を反映した，教育・訓練，ルール作り，教材作りは非常に有効です．先輩や職員にとっては常識でも，新人には必ずしもそうではありません．また，理解の速い新人もいれば，理解した気になっている新人もいるので，理解を確認
図１

する小テストやレポートも有効です．例えば，ある機器を安全に関わる道具など．安全靴（a），ゴーグル（b），安全帯（c），低温用手袋（d），非常口表示・非常放送・自作ドアイ
ンターロック（e），水素濃度計（f），接地棒（g），クランプ
メータ・テスター・メガオームテスター（h），ヘルメット（i），酸素濃度計（j），業務用扇風機（k），救急箱（l），カラー
コーン・トラバー・トラテープ（m），網板に入れたイオンゲージ（n），自作パイプクッション（o），緊急停止スイッチ・レーザー運転パトライト（p），実験室入口掲示（q），漏
えいマイクロ波分布の掲示（r）．

運転するには，小テストに合格してから後といった研究グ
ループ内のルールを設けます．これができれば，実験者として一人前であるとするわけです．
我々のグループの場合には，球状トマカク装置の運転は，メインオペレータとサブオペレータの二名体制で行い，メインオペレータとなるためには，サブオペレータとして経験を積むとともに，コイル系の基礎となる回路とト

ター（h）は，500−1000 V の DC 電圧をかけた状態で（絶縁）

マカクに関する二種の課題を課し，レポートを提出して，抵抗を測定するものです．これは高電圧印加時に微小な絶採点，理解をしたうえでメインオペレータの資格を与えま

縁破壊が生じて絶縁が劣化することあるからです．通常のす．また，安全とは必ずしも関係ありませんが，新人のたテスターではせいぜい数 V の電圧しか印加しないので，高めの技術講習を行っています．ノギスの使い方から始まっ

電圧印加時の絶縁状態を測るのには適しません．

て，真空，クレーン，簡単なプログラミングまでの二十種ヘルメット（i）はクレーン作業時などの落下物の危険がほどの講義・演習を先輩や職員が担当します．それぞれのある時，機器等で頭を打つ危険がある時に使用します．パ

課題は最短で十分ほどの短時間のものですが，ある程度はイプや機器の角等で引っ掻いたり，打ったりする可能性のシステマティックに教育・訓練をするのが，昨今の時世である所はクッション（o）等で覆います．業務用扇風機（k）はは必要です．

強力で真空容器内の換気に有用です．小さな怪我の応急処

このような新人の教育・訓練を行うのは先輩や職員の責置をするために救急箱（l）を用意し，絆創膏，消毒薬，包帯，任であるとともに，このような機会を通じて，研究室の文

火傷用塗り薬を用意しますが，薬の使用期限等には注意し

化・伝統や経験を受け継ぐことができます．まだそのようます．すぐ近くに適切な処置ができる場所があるのであれな文化のない研究室では，この機会に，安全も含めた研究

ば，救急箱を用意する必要はないかもしれません．

室文化を醸成してみてください．

カラーコーン・トラバー（m）はちょっとした立ち入り制

さて，これから研究室を立ち上げる立場にある人，ある

限をするのに用います．網板に入れたヌードゲージ（n），

いは，新しいプロジェクトを率いる立場の人は，もう少しパイプクッション（o）は，衝撃・打撲などから人と機器を深く考える必要があります．もし，建物設計に関われるの保護するためのものです．緊急停止スイッチ・レーザー運であれば，クレーンの定格荷重から，壁に鉛板を埋め込む

転パトライト（p），実験室入口掲示（q）は実験室への立ち入か否か，ブレーカーの配置や容量はどうするのかといったり制限や実験状況表示などで用います．また，消防士等のこと考えます．既存の実験室を使う場合でも，プロジェク

部外者や実験室内の事情がわからない人のための実験室内

トを立ち上げる段階では，実験機器をどのように配置すれ主要機器の掲示，緊急時の連絡先掲示も有効です．例えば，

ば，危険の高い領域とそうでない領域を分離できるのか，

夜中に無人であるはずの隣の実験室から煙が出始めたとい

二方向以上の避難経路を確保できるか等を考えます．まう状況に遭遇したとします．この時に，連絡先や機器配置

た，投入できる人員と予算から，安全を確保した上でプロ図があれば，迅速な対応が可能です．また，普段から隣のジェクトを遂行できるかどうかを吟味します．場合によっ実験室に感心をもっておくことは大事です．特にその実験ては，安全確保の観点からプロジェクトを諦めたり，縮小室がプラズマ実験でない時にこそ，関心をもつべきです．

する勇気も必要です．
長年，無事故で研究室を健全に運営してきた年配者が注意しなければならない点は，二つほどあります．一つは，
７３８

Lecture Note

5. Safety First, to Enjoy Your Experiments

謝

これまで無事故であったからといって，今後も無事故であ

A. Ejiri

辞

本章の執筆にあたり日本学術振興会「日中韓フォーサイ

るとは限らないという点．もう一つは，状況は変化するもト事業」からの助成をいただいたことを感謝します．

のであるという点です．後者には，昔は学生は理解が速
かったけれど，今の学生は自ら進んで理解しようとしない

参考文献という愚痴や，健全であった部品が経年劣化で危ない状況にあるという盲点が含まれるかもしれません．

［１］厚生労働省，安全衛生キーワード：http://anzeninfo.
mhlw.go.jp/yougo/yougo74̲1.html［２］American National Standard Safety Levels with Respect
to Human Exposure of Radio Frequency Electromagnetic Fields, 300 kHz to 100 GHz, ANSI C95.1-1982, http:/ / www. dicom. unican. es / espanol / Radiaciones-docs /Ansi.pdf［３］厚生労働省，労働災害発生状況（平成２５年度）：http://
www. mhlw. go. jp / bunya / roudoukijun / anzeneisei 11 /rousai-hassei/［４］原子力百科事典：http://www.rist.or.jp/atomica/［５］長 瀬 ラ ン ダ ウ ア 株 式 会 社：http://www.nagaselandauer.co.jp/product/radiation̲pers/

ここまで読んで，不安を感じた方もいらっしゃるでしょ
う．こういうケースは想定したことがなかったとか，自分の率いる研究室の安全確保は不十分かもしれないとか，新人を教育したつもりだったけれどきちんと理解していないかもしれないとか．そういう不安を感じることこそ大事です．不安を解消すべく，安全を考えたり，他所の事故例を学んだりするのですから，不安を感じない方が危ないのです．
最後にまとめますと，危険を察知し安全を確保すること
は研究と同様に頭をつかうことであり，研究と同様にやりがいのあることです．本章が皆様の一助となれば幸いです．

!!!!!!!!!!!!!!!!!

じり

あきら

江 尻

え

晶

!!!!!!!!!!!!!!!!!

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東京大学大学院新領域創成科学研究科・准教授．東京大学大学院・博士（理学）．核融合科学研究所助手，東京大学大学院助手，
助教授を経て２０
０
７年より現職．現在は東京
大 学 の TST-2 で 実 験 を 行 い つ つ，QUEST，LHD，LATE等で共同研究を行っている．専門はプラズマ計測から始まり，トカマク製作，平衡解析，はんだ付け，男女共同参画のためのアンケート解析まで幅広く手を出し，もはやカオス的状況．

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