安全取扱Ⅱ
放射線発生装置取扱いの実際只今から、放射線発生装置取扱いの実際についてお話します。

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話題
１

放射線発生装置とは

２

放射線発生装置の利用
ビームラインの役割り（1)３

安全対策
ビームラインの役割り（2)４

放射線発生装置利用の手続き

今回は、放射線発生装置とは何か、放射線発生装置の利用のためのビームラインの役割り、安全対策のためのビームラインの役割り、最後に放射線発生装置を利用するための手続きについて説明します。

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１ 放射線発生装置とは★放射性同位元素等の規制に関する法律 第２条第５項★放射性同位元素等の規制に関する法律施行令 第２条★放射線を放出する同位元素の数量等を定める件（告示）★荷電粒子を加速することにより放射線を発生させる装置として指定する件（告示）
電場や磁場を用いて電子や陽子などの荷電粒子を加速することで電子線又はエックス線（ 1 MeV 以上のエネルギーを有するものに限る。）並びにその他の放射線を発生させる装置で、装置表面から十センチメートル離れた位置における最大線量当量率が600 nSv /h を超えるもの。
（種類）①サイクロトロン②シンクロトロン③シンクロサイクロトロン④直線加速装置⑤ベータトロン⑥ファン・デ・グラーフ型加速装置⑦コッククロフト・ワルトン型加速装置⑧変圧器型加速装置⑨マイクロトロン⑩プラズマ発生装置（DT核反応における臨界プラズマ条件を達成する能力をもつ装置で、DT核反応専用のものに限る。）

まず、放射線発生装置とは何かについて説明します。放射線発生装置とは一般的には放射線を発生させる装置全般の事で、通常のエックス線装置も含まれると解釈されているようですが、放射性同位元素等の規制に関する法律では次のとおり定義されおり、通常のエックス線装置は含まれていません。
放射線規制法等では、電場や磁場を用いて電子や陽子などの荷電粒子を加速することで電子線又はエックス線（ 1 MeV 以上のエネルギーを有するものに限る。）並びにその他の放射線を発生させる装置で、装置表面から十センチメートル離れた位置における最大線量当量率が 600 nSv /h を超えるもので、次の種類のもを放射線発生装置と定義されいます。
①サイクロトロン②シンクロトロン③シンクロサイクロトロン④直線加速装置⑤ベータトロン⑥ファン・デ・グラーフ型加速装置⑦コッククロフト・ワルトン型加速装置

3⑧変圧器型加速装置⑨マイクロトロン⑩プラズマ発生装置（DT核反応における臨界プラズマ条件を達成する能力をもつ装置で、DT核反応専用のものに限る。）

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放射線発生装置の使用許可台数（2019年3月末時点)(出典 令和2年度版原子力白書 内閣府)

国内の放射線発生装置の使用許可を得ているものは、令和2年度版原子力白書のデータでは、合計1747台
で、機関別では約75%が医療機関のもので、種類は直線加速装置（リニアック）であり、そのほか、理化学研究所等の研究機関や東北大学等の教育機関のサイクロトロン等及び民間企業が設置したものがあります。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

世界では多くに放射光施設が設置されており、重イオンを加速することができるエネルギーを有する第三世代大型放射光施設と呼ばれるものがあり、その一つが、原研・理研のSpring-8です。
加速エネルギーは、8GeVとアメリカのAPSや欧州のESRFよりも大きなもととなっています。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

国内では、図に示すもののほか、北海道、東北地方を含めて多くの加速器を研究・教育施設や診療施設等が点在しています。利用目的に応じたエネルギーに応じて施設を選択します。

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SPring-8 (最大エネルギー8GeV)(出典) http://www.spring8.or.jp

これは、Spring-8を上空から撮影したものです。次の図と比べてみると建物内の設備と機能が理解できると思います。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

右下のSAKURAに設置されている電子銃から発射された電子は、SACLA内の直線加速装置で8Gevまで加速されて、周長約1,500mの蓄積リングに投入し、エネルギーを維持しながら周回させて、偏向電磁石や挿入光源により放射光を発生させます。
発生した放射光は、ビームラインを通して、蓄積リング内外に設けられた実験ハッチに導かれ、さまざまな実験に利用されています。

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放射光とはほぼ光速まで加速された電子の軌道を電磁石等で曲げることで接線方向に発生する高輝度の白色電磁波のこと。

(出典) http://www.spring8.or.jp

放射光とは、ほぼ光速まで加速された電子の軌道を電磁石で曲げることで接線方向に発生する高輝度の白色電磁波のことです。

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明るさ：
Ｘ線装置の10億倍
利用エネルギー範囲：
軟X線 170 eV ～硬X線 300 keV
ガンマ線 ～2.9 GeV
赤外線 ～(出典) http://www.spring8.or.jp

放射光は、その明るさ、エネルギー、指向性に特徴があります。これは、Spring-8のものでが、明るさは通常のエックス線装置の10億倍で、エネルギーは赤外線以上、軟エックス線の170eV～硬エックス線の300keVのほか、2.9Gevまでのガンマ線を利用することができます。

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話題
１

放射線発生装置とは

２

放射線発生装置の利用
ビームラインの役割り（1)３

安全対策
ビームラインの役割り（2)４

放射線発生装置利用の手続き

次に放射線発生装置の利用のためのビームラインの役割りについて話を進めます。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

利用者の実験目的に応じた放射線の種類やエネルギ―を取り出すために、ビームラインに設けられた分光器やミラーを介して、集光、整形や単色化させています。
利用者が直接に取り扱う放射線は、主に軟エックス線や硬エックス線であると思われます。そこで、エックス線を取り扱うのに何故放射線規制法に基づくこの教育訓練を受講しなければならいのか疑問に思われる方も少なくはないと思います。
みなさんが取り扱うエックス線は、直線加速器やシンクロトロン等の放射線発生装置から作られています。したがって、元をたどると放射線発生装置を利用することになるため、この教育訓練の受講対象になるものです。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

ここで、Spring-8のビームラインについて紹介します。
ビームラインは、ご覧のとおり、62本用意されており、軟エックス線個体分光、軟X線光化学、白色X線回折、光電子分光・マイクロCT、医学・イメージング、結晶構造解析など様々な分野の実験に利用されています。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

これが、実験ステーションです。実験ホール内の実験ハッチ内に利用する放射線を導き、試料に照射して計測を行う場所になっています。
この写真は、試料や計測用機器のセッティングを行っている場面です。セッティングが終わったら、実験ハッチ内に人がいない事を確認して、入口扉を閉めてインターロックのONに、照射及び計測を開始します。
実験ハッチの入口付近には、緊急停止ボタンがあります。このボタンを押した場合には、さきほど紹介した62本のビームラインが緊急停止に陥ることに留意して、試料や計測器等のセッティング及び人が実
験ハッチ内に居ないことを確実に確認することが重要です。

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UVSOR ( 最大エネルギー750 MeV )（出典）自然科学研究機構 分子科学研究所 極紫外光研究施設 UVSOR パンフレット(2012)

人体への影響が少ない紫外光や放射線等を利用する場合には、実験ハッチは設けられていません。その例として分子科学研究所の放射光施設の実験エリアを写真に示します。

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SAGA-LS ( 最大エネルギー1.4 GeV )（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

これは、九州シンクロトロン光研究センターの概要です。最大エネルギーは1.4GeVであり、Spring-8の8Gevと比べると小さいのですが、ここでも様々な分野の実験に利用されています。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

これは、九州シンクロトロンの実験ホールです。ご覧のとおり、利用する放射線の種類やエネルギーによって実験ハッチがあるビームラインとないビームラインがあることがわかると思います。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

シンクロトロン光から発生するX線と物質との相互作用を利用して、様々な実験に利用されています。
散乱線を計測することで、結晶構造が解析でき、透過の状況からイメージング等によって局所構造や科学的結合状態を、蛍光エックス線の計測から元素分析が行われています。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

放射光から得られる放射線の特徴として、高輝度、高指向性、エネルギー可変が上げられます。通常のエックス線装置では計測ができなかった微量元素測定や計測時間の短縮、高分解能測定が可能になりました。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

これによって、X線と物質との相互作用を利用した各種分析の高度化に貢献しています。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

このように、放射光は、生命科学、地球科学、電子・磁気デバイス、物理・化学、環境・エネルギー科学等多様な科学分野に利用されています。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

最近の放射光を利用して得られた成果の一部を４つ紹介します。
これは、タンパク質結晶構造解析法を開発したもの。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

これは、光電子ホログラフィーによってダイヤモンド中のドーパミン原子立体配列を解明したもの。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

これは、超薄膜構造X線回折によって、ナノ複合結晶薄膜の規則成長とその構造決定に成功したもので、この技術によって、将来、液化ガスの保管や輸送の方法が従来の重たいボンベから、取扱いが用意な軽い箱になると言われています。

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(出典) http://www.spring8.or.jp

これは、マイクロCTを利用して、小惑星リュウグウの形成と進化を解明したものです。
これらのように、様々な分野に利用されていることが理解できたものと思います。

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HIMAC（出典）「医療分野における加速器・ビーム利用」. 平成 21 年 2 月. 日本原子力学会

これは、医療における利用の一例で、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構にある重粒子線がん治療装置です。
放射光から得られる重炭素線を利用することで、目的組織の治療効果を極大化させるとともに、従来のX線やガンマ線は、幹部以外の組織に放射線が吸収されることで起きる副作用を軽減できるようになりました。

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放射線発生装置とは

２

放射線発生装置の利用
ビームラインの役割り（1)３

安全対策
ビームラインの役割り（2)４

放射線発生装置利用の手続き

次に、安全対策のためのビームラインの役割りについてお話します。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

利用者の放射線被ばくや機器破損を防止するとともに、蓄積（光源）リングの真空維持を図って安全を維持するために、ビームラインには、放射線遮蔽対策とインターロックシステムが設置されています。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

これは、九州シンクロトロン光研究センターのものです。蓄積リングが取り出された放射光には、高エネルギーのガンマ線や中性子線も含まれています。これを、アブソーバー、と遮蔽壁で遮蔽しています。
また、実験ハッチに導入する放射線のエネルギーを調整するために、分光器の後段にガンマ線ストッパーが配置されています。さらに、実験ハッチ内での緊急事態に備えて、放射線シャッターや下流シャッターによるインターロックシステムが設けられています。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

放射光施設においても、放射線規制法によって利用者及び公衆の安全を確保するために、事業所境界の線量を3カ月間につき250μSV以下及び線量が3カ月間で1.3mSvを越える場所を管理区域として設定し管理することが義務付けられています。
図に示すとおり、実験場所は、管理区域に設定されているため、利用する場合は、放射線業務従事者の要件を満たしていなければなりません。要件は、本学において放射線業務従事者として登録されており、教育訓練と健康診断を確実に受けたいることです。
また、利用者個人の被ばく管理を確実に行うために、放射光施設を利用する際には、本学が配付する個人被ばく線量計（ガラスバッジ）を持参して、管理区域に入っている間は装着・計測するようお願いします。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

利用者は、各放射光施設の放射線取扱主任者及び安全管理担当者の指示に従って行動し、立入制限エリアや実験場所での立入時間制限等の指示に従ってください。利用場所の線量は、1週間につき1mSvと定められています。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

さきほど、蓄積リングから中性子線も放射されると言いました。6MeV以上の電磁波と物質との核反応（γ・ｎ）反応が起きる結果、中性子が発生します。
この中性子が、物質の原子核に取り込まれると取り込まれた元素が放射性元素になります。これを放射化といいます。
これによって、遮蔽壁のコンクリートや金属またビームラインを構成する元素も放射化されています。
このような現象があることを理解した上で、放射光をご利用いただければと思います。

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１

放射線発生装置とは

２

放射線発生装置の利用
ビームラインの役割り（1)３

安全対策
ビームラインの役割り（2)４

放射線発生装置利用の手続き

最後に、放射光利用の手続きについて説明します。

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（出典）平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)

これは、九州シンクロトロン光研究センターの書式です。利用予定日の遅くとも2週間前には提出しなければなりません。
提出の際は、あらかじめ、本学所属部局等の長及び放射線取扱主任者の確認が必要です。そこで、利用予定日の1か月前までに、所属部局等の担当事務課へ提出してください。
なお、必要要件は、図にあるように、健康診断と教育訓練を確実に受けていることです。これを確認させていただきます。要件を満たしていない場合は、提出ができません。

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〇〇〇長〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇@〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇

これは、Spring-8の申請書です。最近、webで申請するようになりました。Web申請だからと言っても、勝手に申請することはできません。
Web登録する前に、赤丸の箇所については、所属部局等の担当事務課に記入内容を確認してください。
間違っていた場合は、本学関係者及び先方に多大な負担がかかるとともに、申請内容の承諾に時間がかかります。

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〇〇〇〇

web申請システムに入力する前に、所属する部局等の担当事務に確認する。
間違いがあれば再申請となり手続きに時間を要します。

この欄の内容について、所属部局等の事務課及び放射線取扱主任者が確認します。事実と相違がなかった場合にwebシステムにて承諾処理します。
さきほど同様に、赤丸の箇所の記入内容については、本学所属部局等の事務課に、確実に聞いてから、webシステムに登録してください。

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申請書の裏面の注意事項は、良く読んで、理解した上で、厳守して利用してください。
一つ目は、本学において放射線業務従事者に登録されており、教育訓練と健康診断を確実に受けていること。3番目にあるように、本学が配付する個人被ばく線量計を持参すること。4番目は、放射光施設を利用する場合は、あらかじめ利用する放射光施設の予防規程を受講すること。6番目には、安全確保に努めるように記載されています。

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放射光利用の条件
1 本学の「放射線業務従事者」であること。
2 所属部局等の長及び放射線取扱主任者の了承を得ること。
（要件）
1 本学の放射線取扱者個人管理システムに登録されていること。
2 健康診断を受診していること。
「管理区域立入前」および「定期（1月期、7月期）」
3 教育訓練を受講していること。
「講習A」および「講習B（更新登録用講習RI利用者用）」

個人被ばく線量測定器
学内施設のみの利用者には「X線用（FX）」又は「広範囲用（FS）」を配付している。
放射光を利用する場合には、「中性子広範囲用（NS）」を持参する必要がある。
このため、放射光利用を計画した時には直ちに、測定器を交付する部署に連絡すること。

ここで、利用の条件を整理したいと思います。
1つ目 本学の放射線業務従事者であること。
2つ目 2 所属部局等の長及び放射線取扱主任者の了承を得ること。
具体的な要件は、本学の放射線取扱者個人管理システムに登録されていること。2 健康診断を受診していること。 「管理区域立入前」および「定期（1月期、7月期）」3 教育訓練を受講していること。
「講習A」および「講習B（更新登録用講習RI利用者用）」を受講していることです。
また、個人被ばく線量測定器を持参しなければなりませんが、その場合、学内施設のみの利用者には「X線用（FX）」又は「広範囲用（FS）」を配付しています。 放射光を利用する場合には、「中性子広範囲用（NS）」を持参する必要がありますので、放射光利用を計画した時には直ちに、測定器を交付する部署に連絡してください。
個人被ばく線量は、管理区域に立ち入っている間、継続して、測定することになっています。このため、学外における被ばく線量も測定・管理する必要があるため、本学が発行するガラスバッジを持参して適切に着用・測定してください。万一、持参しなかった際は、学外での被ばく線量測定値を合算するため、その結果を、本学のガラスバッジを交付する部署に連絡してください。

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参考資料
１ 公益財団法人 高輝度光科学研究センター Spring-8 パンフレット(2023)
２ 自然科学研究機構 分子科学研究所 極紫外光研究施設 UVSOR パンフレット(2012)
３ 医療分野における加速器・ビーム利用 日本原子力学会 加速器・ビーム科学部会
解説(2011)
４ 平成２６年度放射線取扱者更新登録のための教育訓練（加速器・放射光コース）資料
岡島敏浩（九州シンクロトロン光研究センター）(2014)
５ 改訂版・放射光ビームライン光学技術入門～はじめて放射光を使う利用者のために 日本放射光学会 (2019)

この資料を作成する上で参考にした資料を掲げています。
放射光をはじめて利用する方におかれましては、是非、ご覧いただければと思います。
以上で、説明を終わります。お疲れ様でした。

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