放射線遮蔽シートの開発

放射線遮蔽シートの開発

1. はじめに科学技術が進歩するに従い、持続可能な発展を目指してバルカー技術誌

いくために、現在では特に環境、健康が人々の注目を浴びてきている。東日本大震災以降は、その中でも特に放射線の危険性がはっきりと認知されつつあり、有効に防ぐ手段について、関心が寄せられている。
放射線としてはα線、β線、γ線、X 線などがある。その中でも、γ線とX線の透過性が高く、公衆被曝で問題となる。こ２- １）材料選定
材料を選定する上で、放射線遮蔽に効果があり、毒性がなく、入手し易い安価なBaSO4 原料に着目した。
Baは大きな原子量を有し、放射線を比較的良く吸収できる。また、その化合物であるBaSO4 は安価で入手しやすく、水とエステル類に溶けない。そして毒性も無く、医療分野では広く使われている。

Summer 2014

れらの放射線は主に電磁設備（医療用検査設備、工業用

本開発品はBaSO4を主原料とし、性能差を比較するため特殊処理設備など）の周辺、核原料（燃料）、より発生していにCe、Biの金属酸化物であるCeO2 、Bi2O3も検討した。そる。これらの放射線を遮蔽するために、適切な材料を選定

れぞれの原料の原子量と密度をTable1に示す。

し、放射線の影響を最小限に抑えることが必要とされる。
現在、最も有効かつ汎用的な放射線遮蔽材料とされているのはPbである。ただし、Pbは比重が大きく、厚い場合はNo.272. 開発品の特徴

折り畳みにくいなどの欠点がある。また、Pbは有害性重金属元素であり、製造中及び製品として使用される過程において、環境や人の健康に悪影響を及ぼすことがある。最近では、このような有害性のない、重金属化合物（BaSO4 など）を主原料とした遮蔽シートがPbフリーをPRすることで市場展開を始めている。
そこで、当社では、ふっ素樹脂をバインダーとしたシート成１）

Table1

放射線遮蔽材料の比較

材料名

原子量密度（g/cc）

BaSO41374.5

CeO21407.1

Bi2O32098.9Pb207

11.3２- ２）開発品の形態
当社が開発したBaSO4 遮蔽シートはふっ素樹脂２）をバインダーとして使用しており、厚みによってロール状と板状の二つ形技術 を活かし、BaSO4 などの有害性の無い重金属化合の形態がある。具体的な寸法をTable2に、外観をFigure1

物を主原料とする柔軟な放射線遮蔽シートを開発した。このに示す。

遮蔽シートは以下の特徴を有している。
a. Pbフリー
b. 柔軟性c. 主原料の高充填化による優れた性能
また、応用可能分野として下記を想定している。
a. 医療用電磁放射検出設備、研究設備の周辺保護
b. 放射性廃棄物の保護処理

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Table2

放射線遮蔽シートの形態

BaSO4
遮蔽シート

厚み（mm）

標準サイズ（mm×mm）⑴

ロール状

< 1.5

400*〜

板状

1.5 ～ 5.0400×400

密度（g/cc）
2.8±0.3

注⑴ ロ ール状品の標準幅は400mmで、最大は800mmまで製作可能。
板状品は最大幅 800mm、最大長さ1000mmまで製作可能。

技術論文

Figure1

外観写真２- ３）遮蔽効果測定結果一覧
透過性の高いX 線とγ線を用いて、開発品、及び他社製

Figure2

充填材別密度とγ遮蔽率比較

Figure3

充填材別密度とX 遮蔽率比較

バルカー技術誌のBaSO4 遮蔽シートの遮蔽効果を測定した結果をTable3に示す。
Table3種類

遮蔽効果測定結果一覧

X 線 mmPb ⑴ X 線 mmPb ⑴γ線遮蔽率⑵
100kv
400kv

充填率

密度（g/cc）

0.21

0.07

2.4%

87%（BaSO4）

2.8

0.19

0.07

2.2%

不明

3.0

Pb 板

1.00

1.00

8.0%

100%

11.3

Summer 2014

開発品
他社品

注⑴ X 線の遮蔽率は2 種類の電圧での単位厚み (mm)の鉛当量で表示している。
⑵ γ線の遮蔽率は単位厚み（mm）の遮蔽率になっている。
※測定機関：東京都立産業技術研究センター

Table3 からX 線及びγ線の遮蔽効果は、他社品と比較して約 10％高いことが分かった。

No.27

３- ２）遮蔽効果の厚み依存性

3. 考察
３- １）遮蔽効果と充填材及び密度との関係

主原料、厚みを変えた開発品のγ線遮蔽率を比較し、想定される遮蔽効果を発揮することができるかどうかを確認した結果をFigure4に示す。

遮蔽効果は遮蔽材料の選択に大きく依存する。理論上、放射線遮蔽シートの遮蔽効果は遮蔽材料自体の性能と相関関係となっており、原子量が大きい材料の方が遮蔽効果が高い。各材料で作った遮蔽シートの密度と遮蔽率をFigure2，３に示す。
Figure2，3 から、Bi、Ceなどの密度の高い金属化合物
遮蔽シートの遮蔽効果はBaシートより優れており、原因としては材料の比重と充填率（密度）によるものと考えられる。
一方、Bi2O3とCeO2 は価格が高く、原産地の輸出規制などの懸念点があり、現段階では当社は主原料では用いていない。

Figure4 シートの厚みとγ線遮蔽率

開発品はBaSO4 などの重金属化合物を主原料とし、ふっ素樹脂をバインダーとしてシート状に成形している。このため、主原料の分散性の影響を受けてγ線遮蔽効果が大きく8

放射線遮蔽シートの開発低下したり、ばらつきが大きくなることが懸念されたが、遮蔽◦高充填化することで他社同類品と比較して遮蔽効果が効果は厚みとほぼ線形的関係を示し、予想通りの結果となっ高い。

た。これらの結果から、先に述べた応用分野へも適用可能

BaSO4 遮蔽シートの遮蔽効果を実測し、単位体積あたりのと考え、現在既にサンプルワークを開始している。

BaSO4 充填量との相関が見られた。従って、当社の放射線遮蔽シートは、顧客ニーズに合わせてフレキシブルに適切な形態にすることができる。このため、使用する顧客の設計、施4. おわりに工自由度を向上させた製品を提供することが可能と考える。

環境というキーワードの中で、特に人々の健康に直結する放射線の取り扱いが注目されている。当社ではこのような市

5. 参考文献

場状況に対応し、既存技術を応用して、放射線遮蔽シートを開発した。このシートは下記の特徴を有している：

1）林 道直、杉谷 徹、浅野 善敬、バルカー技術誌、No.3,◦ BaSO4を主原料としており、Pbなどの有害性重金属成

1-5（2002）

バルカー技術誌2）里川 孝臣、ふっ素樹脂ハンドブック、日刊工業新聞社、分を一切含んでいない。

3 -12（1990）◦バインダーとしてふっ素樹脂を用い、シートは柔軟性と強度を持つ。
（abstract）

A radioactive ray shielding sheet is developed based on the existing sheeting technique, that uses ﬂuororesin as a binder.
The main functional components of this sheet are metallic compounds such as Ba, Ce, and Bi, with ﬂuororesin used as aSummer 2014

binder. Advantages of this application include being Pb-free, ﬂexible, and high shielding. The shielding data of this sheet
is comparable with Pb and other similar products of other companies with the same X ray and γ ray radiation conditions.
Furthermore, many sheet samples made with several metallic compounds are used to express the relationships between
the shielding performance and several factors such as main materials, density of sheets, and thickness of sheets.
Keywords:

No.27

radioactive ray shielding, Ba, Pb-free, ﬂuororesin（摘要）
应用既有的氟树脂粘合成型技术，开发了一种放射线遮蔽膜材。该膜材以Ba、Ce、Bi金属的化合物为主要遮蔽成分，以氟树脂作为粘合剂，具有无铅、柔软、高遮蔽性的特征。给出了开发品种在X射线、γ射线下的遮蔽效果，以及与Pb板、其它公司同类品的比较。揭示了不同金属化合物试作品的遮蔽效果，与所用材料、膜材密度、膜材厚度这几个因素的关系。
关键词：放射线遮蔽、Ba、无铅、氟树脂

汪漠

張毅

能勢 正章

研究開発部
中国総合研究所
中国メンブレン研究所

研究開発部
中国総合研究所
中国メンブレン研究所

環境関連事業部
メンブレン開発部

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