JP4864993B2

JP4864993B2 - 線源容器

Info

Publication number: JP4864993B2
Application number: JP2009052614A
Authority: JP
Inventors: 政光西川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: DE102010010214A1; CN101826375B; CN101826375A; JP2010204049A; US20100224800A1; US8203128B2

Description

本発明は、放射線源を密封した線源カプセルを収納する線源容器、及びその線源カプセルの密封性延命方法に関する。

放射線を計測して厚さ、レベル、密度、水分などを測定する放射線応用計測器が知られている。また、これらの放射線を応用した各種の装置は、その放射線源の密封性に関してＪＩＳＺ４８２１にその安全規格が、また、密封線源を収納する線源容器の安全性の基準がＪＩＳＺ４６１４に、夫々定められている（例えば、非特許文献１参照。）。

このような規格に基づくγ線を放射線源とする従来の線源容器について図４を参照して説明する。図４（ａ）は、従来の線源容器１００の上部方向から容器蓋７ｂを取り去った状態の平面図で、図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線矢印Ｘａ−Ｘｂ方向から見た断面図である。

図４において、線源容器１００は、ステンレス等の金属で密封されたγ線を放射する線源カプセル１と、線源カプセル１を収納し、線源カプセル１の上部中央部にある放射口Ａから放射されるγ線を一方向に放射する開口部Ｂを有し、当該開口部Ｂ以外からγ線が漏洩しないように遮蔽するとともに、当該線源カプセル１を着脱困難に固定する線源ホルダー４と、線源ホルダー４を収納する容器７とから成る。

この容器７は、γ線が透過し易いアルミなどの金属板で成形される窓板７ｂ１を備える照射窓Ｃを有する容器蓋７ｂと、この容器蓋７ｂの容器本体７ａとから成り、γ線はこの照射窓Ｃから照射される。

さらに、容器７の内部にあって、線源カプセル１の放射口Ａと照射窓Ｃとの間に設けられ、照射窓Ｃから照射されるγ線の遮蔽を手動で操作する手動シャッター５と、外部からの制御信号で操作する電動シャッター６とから成る。

詳細には、線源ホルダー４は、線源カプセル１を当該線源ホルダー４の内部に固定する蓋２ａ１と座２ａ２とから成るカプセル固定部材２ａと、開口部Ｂ以外からγ線が漏洩しないように鉛板を貼り付けたホルダー側板４ａとホルダー基板４ｂとから成る。

また、手動シャッター５は、線源容器１００を保管したり運搬したりする場合に、鉛板やタングステン板から成る遮蔽板５ａを手動にて操作し、開口部Ｂから放射されるγ線が漏洩しないように遮蔽する。

電動シャッター６は、放射線応用計測器に線源容器１０を組み込んだ場合に、放射線応用計測器を構成する他の制御装置から放射線の照射／遮蔽を制御するもので、鉛板やタングステン板から成る遮蔽板６ｄを取付け台６ｃ上に備え、回転ソレノイド６ｂで回転ソレノイド６ｂの回転軸に取り付けられた取付け台６ｃを回転させ、開口部Ｂから放射されたγ線を遮蔽板６ｄで開閉して、γ線が照射窓Ｃから容器７外に照射されることを制御する。

このように構成された線源容器１００に収納され線源カプセル１は、通常、ステンレス製のカプセルで溶接密封されているが、線源カプセル１のメーカは、この溶接密封の推奨使用期間を１５年程度とし、これを超えて使用する場合には、線源カプセル１の交換を推奨している。

また、このようなγ線を利用したレベル計については、この性能を向上させた技術の開示がある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３０６３４８８号公報

"技術解説、放射線応用計器"、［online］、２００７年、財団法人日本電気計測器工業会、［平成２１年１月２９日検索］、インターネット〈URL:http://www.jemima.or.jp/〉

しかしながら、^２４１Ａｍ（放射線源）の場合、その半減期は４３２年であり、^１３７Ｃｓ（放射線源）の場合でも３０年であり、放射線源の半減期からは、溶接密封の推奨使用期間以上にもっと長く使用することが可能で、溶接密封の推奨使用期間で線源カプセルを交換したのでは、大量使用されている装置毎の交換作業だけでなく、無駄な線源カプセルの廃棄処分が発生する問題がある。

このため、線源カプセル全体を再溶接密封して密封性の推奨使用期間を改善し、放射線源をより長く使用することが考えられるが、２重のカプセルとする場合、放射線量は減少し、当初の放射線量が得られなくなる問題があるとともに、その密封性の保障が不確定で信頼性の低いものとなる問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、線源カプセルの溶接密封の推奨使用期間に基づいて線源カプセル交換することなく、線源カプセルの延命使用が容易に可能な線源カプセルを収納する線源容器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項１に係る線源容器は、ステンレスカプセルで放射線源を密封した線源カプセルを収納する線源容器であって、前記線源カプセルの密封性が推奨使用期間内の場合、前記線源容器は、前記線源カプセルと、前記線源カプセルの放射口から放射される放射線を一方向に放射する開口部を有し、当該開口部以外から前記放射線が漏洩しないように遮蔽するとともに、当該線源カプセルを着脱困難に固定する線源ホルダーと、前記線源ホルダーを収納し、前記開口部から放射される放射線を透過させる照射窓を有する容器と、前記開口部に設けられ、前記照射窓から照射される放射線量が前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過したと時の減衰量に相当するように減衰させておく予め定められた厚さで、前記ステンレスカプセルと同一材質のステンレス板で作られた減衰板と、前記開口部と前記照射窓との間に設けられ、前記照射窓から照射される放射線を遮蔽するシャッターと、を備え、前記推奨使用期間が経過した時、前記線源容器は、前記減衰板を取り去るとともに、前記線源カプセルの全体を前記ステンレスカプセルと同じ材質のステンレスで蓋い、前記線源カプセルの放射口部を前記減衰板と同じ厚さとし、前記線源カプセルと同一のＪＩＳＺ４８２１規格を満足する溶接で密封するカプセルカバーを、備え、前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過した時、前記線源容器に固定された前記線源ホルダーの前記開口部位置を変えない位置で、前記カプセルカバーで密封された前記線源カプセルを前記線源ホルダーで固定するようにしたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明による請求項２に係る線源容器は、複数枚のステンレス板で構成し、夫々のステンレス板は、前記開口部に設けられ、前記照射窓から照射される放射線量が前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過したときの減衰量に相当するように減衰させておく予め定められた厚さで、前記ステンレスカプセルと同一材質のステンレス板とし、前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過した時、前記ステンレス板の１枚を取り去るとともに、前記線源カプセルの全体を前記カプセルと同じ材質のステンレスカプセルで蓋い、前記線源カプセルの放射口部を前記減衰板の１枚と同じ厚さとし、前記線源カプセルと同一のＪＩＳＺ４８２１規格を満足する溶接で密封する第２のカプセルカバーを備え、更に、当該第２のカプセルカバーの密封性の推奨使用期間が経過した時、更に、前記ステンレス板の他の１枚を取り去るとともに、前記第２のカプセルカバーの全体を前記ステンレスカプセルと同じ材質のステンレスで蓋い、前記線源カプセルの放射口部を前記取り去った前記他の1枚の減衰板と同じ厚さとし、前記線源カプセルと同一のＪＩＳＺ４８２１規格を満足する溶接で密封する第３のカプセルカバーを備え、前記ステンレスカプセル、前記第２のカプセルカバーの密封性の推奨使用期間が経過する毎に、前記線源カプセルの全体を夫々第２、第３のカプセルカバーで重ねて密封するようにした。

本発明によれば、線源カプセルの溶接密封の推奨使用期間に基づいて線源カプセルを交換することなく、線源カプセルの延命使用が容易に可能な線源カプセルを収納する線源容器を提供することができる。

本発明の線源容器の構成図。本発明の原理説明図。本発明の動作を説明する図。従来の線源容器の構成図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１乃至図３を参照して、本発明の線源容器１０について説明する。この図１に示す実施例の各部について、図４に示す実施例と同じ部分は同一符号で示しその説明を省略する。

この図１に示す実施例が、図４に示す従来構成と異なる点は、線源容器１０が最初に使用される段階において、放射線を通す開口部Ｂに、予め設定された放射線量に減衰させる減衰板３を備え、所定の線源カプセル１の密封溶接の推奨使用期間が切れる交換時期となった段階では、カプセル固定部材２ａとこの減衰板３とを取り去り、線源カプセル１を再溶接密封するカプセルカバー２ｂに収納して、線源ホルダー４に再収納するようにしたことにある。

次の、本発明の原理について図２及び図３を参照して説明する。図２は、線源容器１０のモデル図を示し、図３は、この時の線源カプセル１からの放射線量の経時減衰特性の例を図示したものである。線源カプセル１の放射口と線源容器の照射窓との間に、予め所定の厚さΔｔｈの減衰板３を設けた場合、線源容器から照射される放射線量Ｉは、下記（１）式で示される。

Ｉ＝Ｉ_０・ｅ^{−μΔｔｈ}・ｅ^−λｔ・・・（１）
ここで、
Ｉ_０：図２（ａ）の減衰板３が無い場合の放射線量
λ：密封放射線源の崩壊定数
ｔ：時間
Δｔｈ：減衰板の厚さ、
μ ：減衰板の線吸収系数、
とする。

図３に示すようにように密封線源の半減期Ｔが密封性が保たれる推奨使用期間ｑより十分長い場合は、当初の放射線量Ｉ_０が推奨使用期間ｑが経過する時点での減衰量は無視できるが、密封放射線源の半減期Ｔが密封性が保たれる推奨使用期間ｑより十分長くない場合は、この推奨使用期間ｑの時間経過における減衰量Ｂが無視できない。

例えば、この密封線源から放射される必要な放射線量をＩａ、推奨使用期間ｑに対して２倍の延命期間を確保する場合、
Ｉ_ｔ２＝Ｉ_０・ｅ^{−μΔｔｈ}・ｅ^−λｔ２≧Ｉａ・・・（２）
を満足する必要がある。

また、厚さΔｔｈの減衰板３による放射線の減衰量Ｂに設定すると、Ｂは、
Ｂ＝Ｉ_０・ｅ^{−μ・Δｔｈ} ・・・（３）
となる。

したがって、２ｑの期間（ｔ２−ｔ０）経過したｔ２時点で、必要な放射線量を確保する場合には、時刻ｔ０における初期値の放射線量Ｉｏは、
Ｉ_０≧Ｉａ＋３Ｂ・・・（４）
を確保する必要がある。

そこで、（３）式を満足する放射線量の線源カプセル１を設け、この密封溶接の推奨使用期間ｑとなる時刻ｔ１時点で、減衰板３を取り去り減衰板３と同じ厚さΔｔｈ、同じ材質のカプセルカバー２ｂで再密封すれば、時刻ｔ２の時点での放射線量は
Ｉ_ｔ２＝Ｉ_０−３Ｂとなり、再密封したカプセルカバー２ｂの密封溶接の推奨使用期間ｑが前と同等以上であれば、さらにこの線源カプセル１の推奨使用期間ｑを２倍まで延長して使用することが出来る。

このカプセルカバー２ｂは、重ねて製作することになるので、再密封回数分、予め線源ホルダー４の線源カプセル１の収納スペースを大きくしておく必要がある。

このように、予め必要な放射線量を必要な期間見込んだ密封放射線を選定し、密封溶接の推奨使用期間ｑと同等の仕様で密封することで、密封溶接の長期寿命を新たに評価する手間を省き、実績のある確実な線源カプセル１の延命化を図ることができる。

以上は、１枚の減衰板を設ける場合であるが、さらに、密封放射線源を延命する場合には、この減衰板３を２枚設けるようにして、密封性の推奨使用期間ｑとなる時点で１枚の減衰板を取り去り、新規のカプセルカバー２ｂ−１で再密封し、さらに、次の密封性の推奨使用期間ｑと成る時点で２枚目の減衰板３を取り去り、新規のカプセルカバー２ｂ−２で再密封する。

以上説明した発明原理の基づき構成されるカプセルカバー２ｂと減衰板３について説明する。トップカプセルカバー２ｂ１とボトムカプセルカバー２ｂ２とで構成されるカプセルカバー２ｂは、相互が容易に嵌合しやすい構造としておき、線源カプセル１を重ねて収納した時、密封溶接作業がし易いようにしておく。

また、ステンレスの密封溶接で保証される線源カプセル１は、その材質、厚さは予め知られ、実使用されている環境での長期寿命が放射線応用機器ごとに予めデータベースとして確認されているので、これと同じ厚さ、同じ材質の材料のカプセルカバー２ｂで密封溶接し、さらに、減衰板３も同様の材質、厚さのものを使用することで、信頼性の高い確実は延命化が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、予め照射する放射線量に基づく減衰板を設けて置き、この減衰板と同じ材質、同じ厚さのカプセルカバーを重ねて再密封することで、線源カプセルの延命化を容易に行うことが出来る。

本発明は、上述したような実施例に何ら限定されるものではなく、減衰板とカプセルカバーは、線源容器の照射窓と密封放射線源の放射口との間に設けられ、同じ材質、同じ厚さのものを選定すれば良く、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、密封放射線源の製作仕様に合せ、適宜その形状、材質を種々変形して実施することができる。

１線源カプセル
２ａカプセル固定部材
２ａ１蓋
２ａ２座
２ｂ、２ｂ−１、２ｂ−２カプセルカバー
２ｂ１トップカプセルカバー
２ｂ２ボトムカプセルカバー
３減衰板
４線源ホルダー
４ａホルダー側板
４ｂホルダー基板
５手動シャッター
５ａ、６ｄ遮蔽板
６電動シャッター
６ａ遮蔽板
６ｂ回転ソレノイド
６ｃ取付け台
７容器
７ａ容器本体
７ｂ容器蓋
７ｂ１窓板
Ａ放射口
Ｂ開口部
Ｃ照射窓
１０線源容器
１００線源容器

Claims

ステンレスカプセルで放射線源を密封した線源カプセルを収納する線源容器であって、
前記線源カプセルの密封性が推奨使用期間内の場合、前記線源容器は、
前記線源カプセルと、
前記線源カプセルの放射口から放射される放射線を一方向に放射する開口部を有し、当該開口部以外から前記放射線が漏洩しないように遮蔽するとともに、当該線源カプセルを着脱困難に固定する線源ホルダーと、
前記線源ホルダーを収納し、前記開口部から放射される放射線を透過させる照射窓を有する容器と、
前記開口部に設けられ、前記照射窓から照射される放射線量が前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過したと時の減衰量に相当するように減衰させておく予め定められた厚さで、前記ステンレスカプセルと同一材質のステンレス板で作られた減衰板と、
前記開口部と前記照射窓との間に設けられ、前記照射窓から照射される放射線を遮蔽するシャッターと、
を備え、
前記推奨使用期間が経過した時、前記線源容器は、前記減衰板を取り去るとともに、前記線源カプセルの全体を前記ステンレスカプセルと同じ材質のステンレスで蓋い、前記線源カプセルの放射口部を前記減衰板と同じ厚さとし、前記線源カプセルと同一のＪＩＳＺ４８２１規格を満足する溶接で密封するカプセルカバーを、
備え、
前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過した時、前記線源容器に固定された前記線源ホルダーの前記開口部位置を変えない位置で、前記カプセルカバーで密封された前記線源カプセルを前記線源ホルダーで固定するようにしたことを特徴とする線源容器。
前記減衰板は、複数枚のステンレス板で構成し、夫々のステンレス板は、前記開口部に設けられ、前記照射窓から照射される放射線量が前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過したときの減衰量に相当するように減衰させておく予め定められた厚さで、前記ステンレスカプセルと同一材質のステンレス板とし、
前記線源カプセルの密封性の推奨使用期間が経過した時、前記ステンレス板の１枚を取り去るとともに、前記線源カプセルの全体を前記カプセルと同じ材質のステンレスカプセルで蓋い、前記線源カプセルの放射口部を前記減衰板の１と同じ厚さとし、前記線源カプセルと同一のＪＩＳＺ４８２１規格を満足する溶接で密封する第２のカプセルカバーを備え、
更に、当該第２のカプセルカバーの密封性の推奨使用期間が経過した時、更に、前記ステンレス板の他の１枚を取り去るとともに、前記第２のカプセルカバーの全体を前記ステンレスカプセルと同じ材質のステンレスで蓋い、前記線源カプセルの放射口部を前記取り去った前記他の1枚の減衰板と同じ厚さとし、前記線源カプセルと同一のＪＩＳＺ４８２１規格を満足する溶接で密封する第３のカプセルカバーを備え、
前記ステンレスカプセル、前記第２のカプセルカバーの密封性の推奨使用期間が経過する毎に、前記線源カプセルの全体を夫々第２、第３のカプセルカバーで重ねて密封するようにした請求項１に記載の線源容器。