放射線遮蔽せっこうボードの開発
鈴木 正樹*1，岡 本

肇*1，櫛部 淳道*1，池尾 陽作*1

乗物 丈巳*1，小田川雅信 *1，佐藤 洋介*2，米澤 宗晴*2
*1 株式会社竹中工務店，*2 吉野石膏株式会社

1.

はじめに
近年，日本における放射線治療が適用される患者数はこの 20 年間で増え続け，国内外の診療ガイドラインで放射線治療は多くのがんの標準治療のひとつとして推奨されてきた。今後の超高齢化社会の中で，身体に優しい放射線治療の適用患者数は欧米諸国並みに増加することが予想され（図 1）1)，これに伴い放射線関連施設の新築工事や既存施設の増改築工事の増加も見込まれている。従来，放射線治療施設やその周辺施設における放射線の遮蔽には，鉛板や鉄板などと併用してコンクリー

図 1. 放射線治療患者の推移 1)

トが多く利用されている。特に PET 薬剤製造施設をはじめ高エネルギー加速器を有する施設において既存技術：壁厚1.5～2 mのコンクリートは，厚いコンクリートの壁で囲われているため，レイ遮蔽壁

アウトの可変性，拡張性に乏しく，患者数の拡大への施設的な対応は困難である。今後，高齢化に伴う放射線治療室は益々増大し，特に施設運用しなサイクロ
トロン室

サイクロトロン室

がら工期・レイアウト変更の制約がある医療施設（病院）などの増改築工事においては乾式放射線遮蔽技術が求められている（図 2）。
本稿では，このような放射線遮蔽のニーズに応図 2. 放射線治療施設の課題えるための新技術として，筆者らがこれまでに取り組んできた “乾式放射線遮蔽壁技術” 2)からボード技術へ発展させた“放射線遮蔽せっこうボード” 3)について報告する。
2.

放射線遮蔽せっこうボードの開発

2．1 開発目標の設定
本ホードの開発目的は，γ線や X 線の遮蔽で一般的に多用される鉛付せっこうボードに代替可能な人と環境に安全な素材から構成される鉛フリーボードを開発することである。特に，医療施設においては，新築工事における簡便に且つ短工期，さらには増改築工事においては，既存診療への影響を最小限とし乾式で施工できる放射線遮蔽ボードのニーズは極めて高い。本ボードは，γ線と X 線に対して効果的に遮蔽し，人と環境にも安全性が高く，そしてリサイクル性のある遮蔽材料を目指す。以下に開発目標を示す。
① 量産製造に最適化した材料構成の検討とボードとしての必要強度の確保② 材料の均一性も含み，乾燥密度が 1.8 g/cm3 以上を確保③ 管電圧 100 kV の X 線に対して 1.5 cm 厚で鉛当量 1.5 mm 以上を確保④ 鉛を使用しない人と環境に配慮した安全性の高い素材から構成（リサイクルも可能）

1

2．2 材料構成の諸検討および検証
本ボードが対象とする放射線はγ線と X 線であり，γ線や X 線の効果的な遮蔽には，一般的に光子と物質との相互作用（主に，光電効果，コンプトン散乱，電子対生成）の関係から，鉛，タンβ型半水せっこう（CaSO4・1/2H2O）

グステン，鉄に代表される原子番号 Z の大きい重晶石（BaSO4）（a）構成材料（原材料）

元素，つまり高密度な素材が要求される 4)。また，硫酸バリウム混入せっこう板

ボード製造は量産機による製造がベースとなるため，量産製造における材料のミキシング制御15.0をはじめ，硬化時間や乾燥プロセスの最適化など様々な要素検討が必要とされる。

ガラス繊維不織布層

我々は，人体や環境への安全性とリサイクル（b）ボード断面構造性も考慮しながら素材ベースから検討した結果，

図 3. 材料構成 3)

図 3（a）に示すように構成材料には，β型半水せっこう（CaSO4 ・1/2H2O）と重晶石（硫酸バリウム：BaSO4 ）を選定した。特に，高比重化と密度のバラつきを抑制し，ボード製造時の量産ライン上の諸条件を十分検討した結果，ミクロンオーダーの粒径を有する天然素材の重晶石を選定した。
一方，ボード材としての構造面（強度）につい（a）組成像ては，一般のせっこうボードで使用される紙の代（b）元素分析像（Ba分布）

図 4. 素材の均一性評価（電子顕微鏡像）

わりに図 3（b）の断面模式図に示すようにガラス繊維不織布を選定し，サンドイッチ構造を採用した。この構造とすることで，最終切断工程における寸法精度の高いスクエアエッジの縁部形状を実現し，張り合せ目地部の隙間を最小限に抑える形状とした。
これら材料構成をベースに，目標達成に三次元モンテカルロ輸送計算コード（PHITS） 5)による解析技術を取り入れ，遮蔽性能の予測を繰り返

図 5. 放射線遮蔽せっこうボードの外観 3)し行いながら配合量の最適化を行った。その結表 1. 放射線遮蔽せっこうボードの仕様 3)

果，材料の粒径制御をはじめ製造技術の最適化により，乾燥密度が 1.8 g/cm3 以上の遮蔽せっ寸法

こうボードが達成された。部材内部の素材の分
布評価は，図 4 に示すように電子顕微鏡によるスクエアエッジ

重量（比重）

44.7 kg／枚以上（1.8 以上）

含水率
長さ方向
幅方向
防火性能

3 %以下
650 N以上 （900 N程度）※1
220 N以上 （500 N程度）※1
不燃材料 NM-4604

曲げ破壊荷重形状観察や元素マッピング分析を行い，遮蔽に極めて重要となる重晶石の面内均一性も確保された。開発した遮蔽せっこうボードの外観およびT15 mm×W910 mm×H1820 mm

縁部の形状

ﾎﾙﾑｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ放散量

0.1 mg/L未満

鉛当量（X線管電圧100 kV）

1.5 mm ※2※1 試験方法 JIS A 6901（ ）：実測値，※2 公設試験所による測定（JIS Z 4501準拠）

仕様を図 5 と表 1 に示す。表 1 の遮蔽ボードの仕様に示されるように，曲げ破壊荷重は，長手方向 900 N 程度，幅方向 500 N 程度の力学性能が確保され，一般の紙付せっこうボードと比べて格段の柔剛性と粘り強さを有していることが明らかとなり，開発目標①，②は達成された。

2

2．3 放射線遮蔽性能の検証

試験体

2．3．1 試験体準備と試験機関の選定開発した遮蔽せっこうボードの線および X 線

200線源

評価点

に対する遮蔽性能を評価するために，生産ライ

計測器 S-3073（応用光研工業）

γ線源（Cs-137）(662 keV, 10 MBq)

ンで製造された T15×W910×H1820 mm をベース200に試験体を準備した。遮蔽試験時の試験体サイ

単位 [mm]d = 350 （一定）

ズの影響を除外するために，試験 体サイズはT15×200×200 mm とした（図 6）。線および X 線

試験体

寸法 [mm]

試験体数

平均密度 [g/cm3]

遮蔽せっこうボード

200×200×15

71.88

に対する遮蔽性能試験は，ともに成績証明書を図 6. 線遮蔽性能試験の概要 3)発行できる公設試験所にて実施した。

γ線源（鉛コリメータ）

2．3．2 線に対する遮蔽性能の検証
線に対する遮蔽性能試験は，図 6 に示すように鉛コリメータでビーム化された線源と測定器（検出器の測定中心）までの距離を一定とし，そ測定器の間に試験体がない場合とある場合について，試験体（7枚）

空間線量率（1 cm 線量率当量 6））をそれぞれ 10回測定し，その平均値から透過率を算出した。

図 7. 線遮蔽性能試験の様子

線源は Cs-137 線源（光子エネルギー 662 keV ，

表 2. 線に対する透過率と鉛当量 3)

10 MBq）を使用し，測定器は応用光研工業製
S-3073（1 インチ NaI シンチレーション検出器）

材料厚 [cm]（枚数）

1.5（1枚）

3.0（2枚）4.5（3枚）10.5（7枚）を用いた。計測は，材料厚が 1.5，3，4.5，10.5

透過率

0.879

0.755

0.6360.295

cm について行った（図 7）。さらに，遮蔽性能を鉛当量 [mm]

1.4

3.1

4.913.1

規格化するために厚さの異なる鉛板を用いて同様に遮蔽率を求め，鉛当量を算出した。

1線源：Cs-137 (662 keV)

線（662 keV）に対する試験結果を表 2 に示
0.755す。各材料厚に対する透過率と鉛当量が明らか透過率となった。図 8 に示すように，線遮蔽試験結果
から 3.0 cm 厚で透過率が約 0.76 となり，鉛当量3 mm を超える優れた遮蔽性能があることが明ら0.5かとなった。
この結果から，医療施設などで対象となる消滅放射線（511 keV）など比較的高エネルギーの線遮蔽が必要となる PET 検査室等への適用が0234681012

材料厚 [cm]考えられ，幅広い応用展開が期待される。

図 8. 線に対する透過特性 3)
2．3．3 X 線に対する遮蔽性能の検証
X 線に対する遮蔽性能試験は，JIS Z 4501「X 線防護用品の鉛当量試験方法」に準じて実施した。
図 9 に示すように，X 線装置は MG-452 型（エクスロン・インターナショナル社）を使用し，測定器は電離箱照射線量率計 RAMTEC-Solo 型 A-4 プローブ（東洋メディック社）を使用して行った。試験体は，
T15×200×200 mm を 2 枚準備した。所定の X 線管電圧に対し，透過 X 線量（空気カーマ）を 2 回測定し，その平均値から鉛当量を算出した。計測は，1.5，3.0 cm について行い，遮蔽性能比較基準の鉛当3量の算出は，標準鉛板の透過 X 線量の減弱率

鉛遮蔽版（狭いビーム用）
付加ろ過板
・100 kV 0.25 mm Cu
・150 kV 0.70 mm Cu
0.25

線管電圧 100，150 kV に対する遮蔽性能試験

1ホール
φ17mm17

結果を表 3 に示す。試験結果から，放射線遮蔽

600

鉛コリメータ200

X 線遮蔽性能試験の様子を図 10 に示す。X900から二次補間で求めた。

検出器
東洋メディック社
RAMTEC-1000D型（A-4プローブ）10

せっこうボードは，X 線管電圧 100 kV に対して
材料厚 1.5，3.0 cm において，それぞれ，鉛当量X線源（管電圧100, 150 kV，管電流12.5 mA）
エクスロン・インターナショナル社
MG-452型（焦点寸法 5.5 mm，放射角40 deg）

1.63，3.05 mm の遮蔽性能があることが明らかと試験体（200×200 mm）

1500

アルミニウム板（中心部φ50mmホール）
200

50単位 [mm]なった。また，X 線管電圧 150 kV に対して材料

図 9. X 線遮蔽性能試験の模式図（平面図）3)

厚 1.5，3.0 cm において，それぞれ，鉛当量 0.70，1.30 mm の結果が得られた。
この結果から，管電圧 100 kV の X 線に対して，鉛 1.5 mm 厚と同等の遮蔽性能が確保でき，ボード 1 枚（15 mm 厚）で置き換えが可能となっX線源

た。目標水準とした X 線管電圧 100 kV に対して，

Pb板

材料厚 1.5 cm で鉛当量 1.5 mm 以上の遮蔽性

測定器

試験体

図 10. X 線遮蔽性能試験の様子能が確認され，開発目標③は達成された。今後，表 3. X 線に対する鉛当量 3)

病院施設をはじめ，様々な X 線検査装置が利用される検査室等への展開が期待される。

材料厚 [cm]

X線管電圧

2．4 施工性およびリサイクル性の検証
本製品による遮蔽壁の構築には，一般せっこ

1.5

3.0100 kV

1.63 mmPb

3.05 mmPb

150 kV

0.70 mmPb

1.30 mmPb

うボードと同様に下地には内装工事で使用され上部ランナーる軽量鉄骨（LGS）がベースとなり，タッピングね

床・壁入隅部： 遮蔽パテ処理（隙間が生じる場合）
遮蔽ボード15 ㎜厚（1層目：ビス留め）（下張）遮蔽ボード15 ㎜厚（2層目：ボンド併用タッカー留め又はビス留め）（上張）じによる留め付けを基本に施工検討した。また，

せっこうボード

遮蔽仕様によって重ね張り施工も必要となるたタッピングねじ

床・壁入隅部： 遮蔽パテ処理（隙間が生じる場合）

め，2 枚以上の張り付けは一般的なせっこうボー

振れ止め

ステープルドで標準化されている接着剤とステープルの併スタッド用による施工方法の検討も行った。
床・壁入隅部：遮蔽パテ処理（隙間が生じる場合）

施工検証を繰り返し実施した結果，図 11 に示すような留め付け工法が確立された。具体的な施工方法については，図 12 にクロス張りを含め目地部：遮蔽パテ処理（隙間が生じる場合）た施工事例を示す。まず，1 枚目の留め付けは，下部ランナー横張りを基本とし，遮蔽せっこうボードに下穴処理を施すことにより，タッピングねじによる留め付

図 11. 放射線遮蔽せっこうボードの留め付け工法

け時のボードの浮き上がりの抑制と留め付け時のホード端部のクラックを防止し，留め付けねじ間隔も含め確実な留め付け方法を確立した。2 枚目の留め付けは，遮蔽性能の低下を抑制した目地部をずらした縦張りを基本とし，接着材の塗布量とステープル間隔の最適化を行った。ボード施工時に基準値を超える隙間（0.5 mm 以上）が発生した時やクロス張り仕上げ時の V カット目地部処理の際には，開発した専用充填材（遮蔽パテ材）を充填することで補修・調整できることも確認した。これら施工検証の結果から，従来鉛ボードの施工で課題となっていた接合部や端部の鉛テープ処理に熟練技術者の対応を必要とせず，一般の内装用ボードと同様に乾式で簡便に施工できる工法を確立することができた。

4

①下穴 ＋ ビス留②高所取付作業③接着剤塗布④ステープル留⑤目地 遮蔽パテ処理⑥シーラー処理⑦クロス張り⑧施工完了

図 12. 放射線遮蔽せっこうボードの施工事例（クロス張り仕上げ）
製造から施工，さらに解体に至るまでのリサイクル性については，本開発品には欧州 RoHS 指令など各種法令で規制されている鉛などの有害重金属を一切使用していないため，各工程で発生する廃材は一般のせっこうボードと同様にメーカー指定のリサイクルが可能となった。さらに，従来鉛ボードで課題であった施工時に発生する鉛廃材や鉛切削ゴミの発生を完全に抑制することが可能となり，開発目標④は達成された。本ボードの製造から廃材処理までのプロセス管理により，施工者にとっても安全であり，地球環境にも安全で且つ優しいリサイクル性の高い遮蔽空間を提供することが可能となった。
3.

品質管理と適用範囲

3．1 品質管理手法の確立
本開発品の技術適用に対して，製品の製造から施工に至るまでの品質管理基準の策定とチェック体制を構築した。図 13 に

①製品検査（寸法、厚み、重量）④下穴加工（φ3.5 mm）②製造ロッドNo.、不燃認定刻印確認⑤1枚目施工状況（ビス留）③納品確認⑥2枚目施工状況

代表的な製造から出荷前までの製品検査，荷受けから施工完了までの施工管理の流れを示す。開発した放射線遮蔽せっこうボードは，ISO9001 取得製造工場で製造され，JIS A 6901 に基づき厳格に品質管理され施工現場に出荷される。本開発品は，製造メーカーの自主検査に加え，条件に応じて製作要領書を基準とした品質管理を実施し,原子力施設やその周辺施設への対応も可能としている。また，施工管理については，
図 14 に示す遮蔽ボードの納まり詳細図と施図 13. 製造から施工までの品質管理工試験結果に基づき整備した施工要領書を基準に，一般的な内装業者へ技術指導

壁 入隅部詳細目地部詳細を実施することにより安定した施工を可能と

15 15遮蔽ボード（2層張）不燃認定：NM-4604

した。さらに，本開発品は，防火材料として遮蔽専用パテ充填（隙間が生じる場合）不燃材料（NM-4604）の大臣認定を取得し遮蔽専用パテ充填（隙間が生じる場合）

LGS@303

1515

1515

1515

15 15遮蔽ボード（2層張）
不燃認定：NM-4604

LGS@303

遮蔽ボード
（2層張）
不燃認定：NM-4604

遮蔽専用パテ充填（隙間が生じる場合）

LGS@303

LGS@303

1515

100以上

1515

ド 2 枚以上の重ね張り工法により様々な遮遮蔽ボード（2層張）不燃認定：NM-4604

1515（表 1），内装制限にも幅広く対応でき，ボー壁 入隅部詳細15 15

15 15遮蔽ボード（2層張）
不燃認定：NM-4604

蔽仕様にも対応することが可能となった。
図 14. 遮蔽ボードの納まり詳細（接合部・入隅・出隅）

53．2 適用範囲
開発した遮蔽せっこうボードの適用範囲
は，放射線の中でもγ線と X 線を対象とする機器やそれらを利用する様々な施設に対して，新築工事から増改築工事まで幅広く適用することが可能である。特に，医療施設では，一般 X 線撮影装置，X 線 CT 装置，一般 X 線透視撮影装置，循環器用 X 線透視撮影装置（アンギオ），乳房用 X 線撮影装置（マンモグラフィ），歯科用 X 線撮影装置等が該当し，これらを設置する X 線診療室が対象となる。これまでに，図 15 に示される
図 15. 医療施設への適用事例（CT 室）適用事例を含め，γ線や X 線の遮蔽を必要とする複数のプロジェクトに本開発品が適用されている。さらに，今後，新たに需要拡大が見込まれる小型衛星工場をはじめとする航空宇宙産業への展開も期待される。
4.

まとめ
本稿では，開発した放射線遮蔽せっこうボードについて，主にボードに必要とされる材料構成の検証，γ線・X 線遮蔽性能の検証，施工方法の検証を中心に，その概要を報告した。本開発によって目標水準をすべてクリアし，鉛フリーの放射線遮蔽せっこうボードによる遮蔽空間を提供できる工法も確立された。今後は，病院内の一般 X 線撮影室， CT 室，マンモグラフィ検査室をはじめ，様々な放射線診断・治療施設において適用が可能となり，特に需要が見込まれる医療分野をターゲットに普及・展開が期待される。
【参考文献】
１） 日本放射線腫瘍学会：「放射線腫瘍医になろう」，（2017）.
２） 鈴木ら：放射線遮蔽ブロック技術に関する研究（その 1 γ線遮蔽ブロック），日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)，pp. 1107-1108，2018 年 9 月.
３） 鈴木ら：放射線遮蔽ホード技術に関する研究（その 1 γ線遮蔽ボード），日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸)，pp. 655-656，2019 年 9 月.
４） 中村尚司：「放射線物理と加速器安全の工学」，地人書館（2001）.
５） T. Sato, et al.: Particle and Heavy Ion Transport Code System PHITS, Version 2.52. J. Nucl. Sci. Technol. 50:913–923, 2013.
６） The International Commission on Radiological Protection: ICRP Publication 74, Pergamon (1996).

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