CN115215659A

CN115215659A - 用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法

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Publication number: CN115215659A
Application number: CN202110983848.0A
Authority: CN
Inventors: 熊田博明; 北村直之; 中村哲之; 池田毅
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; University of Tsukuba NUC; Daico Mfg Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; University of Tsukuba NUC; Daico Mfg Co Ltd
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2022-10-21
Also published as: TWI790709B; TW202241831A; KR20220143542A; EP4074675A1; US20220336117A1; KR102558235B1

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够有效地屏蔽主要是低能量水平的中子、即热中子及其以下的低速中子，具有弯曲强度、维氏硬度等物理特性优异的、确保了高机械加工强度的用于放射线屏蔽材料的烧结体；提供含有LiF在99wt％～5wt％范围内，含有从MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃中选出的一种以上的氟化物在1wt％～95wt％的范围内的、具有相对密度在92％以上、弯曲强度在50MPa以上、维氏硬度在100以上的物理特性的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

Description

用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及在包括热中子的辐射场，能够减少或者除去包括热中子的低能量放射线，减少对人体以及/或者设备类的辐射的用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法。

作为包括热中子的辐射场的例子，例如可以举出近年备受关注的癌症治疗法的“硼中子俘获疗法(Boron Neutron Caputure Therapy：以下称为BNCT)”中的治疗用辐射场。

更具体地，本发明涉及例如为了除去在BNCT中使用的治疗用光束中治疗所不需要的或者有害的中子等的放射线、以及/或者为了防止该治疗用光束泄漏到治疗范围之外、以及/或者为了防止因泄漏到该治疗范围之外的光束所导致的设备故障或放射化、以及/或者类似地，为了防止由于泄漏的光束或放射化，使得医疗从业人员被放射线辐射而设置的具有适于放射线屏蔽材料的结构的用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射性屏蔽材料及其制造方法。

背景技术

在放射线医疗领域，正在开发利用特定元素对放射线的屏蔽效果以及/或者减速效果的新的用途。

这里，说明与本发明的用途相关联的“放射线”。“放射线”的种类大致可以分为阿尔法(α)射线、贝塔(β)射线、伽玛(γ)射线、X(x)射线以及中子射线，这里所列出的放射线中，越是排在后面的，其穿透物质的能力(穿透力)就越大。

穿透力最大的中子射线(以下称为中子)可以根据所保有的能量水平进一步分类，但是关于该分类存在各种说法。

例如，有的说法是将高能量一方的中子定义为高速中子，将中等程度能量水平的中子定义为超热中子，将低能量一方的中子定义为热中子，规定超热中子为40keV以下或者10keV以下。

与本发明内容相关联的“日本中子捕捉疗法学会”将后述主要用于中子捕捉疗法的超热中子的能量水平设为0.5eV以上、10keV以下，规定高能量一方的高速中子为10keV以上，低能量一方的热中子在0.5eV以下。本说明书参照该学会的指导方针中规定的能量水平。

高能量一方的中子，即作为高速中子、二次放射线而产生的γ射线等照射到正常细胞时，DNA会受伤，引起放射性贫血、白血球减少等主要在身体内部的副作用。

而且，照射后过一段时间会产生晚期障碍，有在直肠、膀胱出现肿瘤、出血的情况。

另一方面，如果大量遭受低能量一方的热中子，则主要会在光束照射部或其附近的皮肤上产生炎症，照射后过一段时间在该部位引起脱毛等，主要在皮肤、皮下附近的外皮部的副作用。

近年来，为了尽量不产生这样的副作用、晚期障碍，研究了巧妙使用放射线的治疗方法。

中子的特征是其半衰期很短，约为15分钟，短时间内衰变，释放出电子和中微子，变成质子。

另外，中子不带电荷，因此与原子核碰撞时容易被吸收。

这样的吸收中子被称为“俘获中子”或“捕获中子”，利用这种性质在医疗领域的应用实例是BNCT，是近年来特别引人注目的最先进的癌症治疗方法。

在该BNCT中，首先使恶性癌等肿瘤细胞与通过注射、点滴注入体内的含有硼同位素¹⁰B的硼药剂发生反应，在该肿瘤部分形成硼化合物的反应生成物。

对该反应生成物进行表面照射对人体的健康部位影响小的能量水平的中子(优选主要由超热中子等中等程度的能量水平的中子构成的中子)，在与“预先在肿瘤部分高浓度偏析的硼化合物”之间，只在极其微小的范围内(相当于一个细胞大小的范围)使发生核反应，仅灭死肿瘤细胞。

本来癌细胞在旺盛繁殖的过程中很容易将硼吸收到其肿瘤细胞内，在BNCT中，利用该性质进行有效地只破坏肿瘤部分的治疗。

使用对健康部位影响小的中子，将照射光束以面形状以包含肿瘤部分的大小进行照射。

由此，与以往的放射线治疗中的精准照射相比，能够飞跃性地缩短照射时间，并且不会有未照射部分(漏照射)。

而且，在通常的放射线治疗中，照射次数(即治疗天数)为20日或30日等，即使每天照射也需要1个月以上，与此相比，BNCT的照射原则上是1次，最多也是2次，而且一次的照射时间是30～60分钟左右，可以显著减轻治疗时患者的负担。

在该BNCT中，作为照射在患者患部的“照射光束”(中子)以40keV以下，优选10keV以下的超热中子为主，优选热中子以下的低能量水平的中子少量(目标值为：(热中子量)/(超热中子量)≤(1/20)，并且没有高速中子混入。

另外，需要该照射光束的中子束的中子数为1×10⁹(n/cm²·s)以上。

其理由是因为照射之后，高速中子在保持高速中子的能量的过程中，会伤害身体细胞内的DNA，同时被身体主要构成成分的体液(主要成分是水分H₂O和氮N)快速吸收·减速，逐渐变成超热中子，进而变成热中子以下的低能量中子，在该能量吸收过程中，产生γ射线等二次放射线，从而与上述高速中子同样，伤害健康的细胞。

另一方面，在该吸收·减速过程中产生的热中子与在患部给药的硼化合物中的¹⁰B反应，发生破坏癌细胞的、所谓的中子俘获反应，但此时，如果所述二次放射线活跃地发生，则会对内部健全组织产生副作用。

另一方面，照射的热中子在外皮部与外皮组织直接反应，会产生皮肤炎症、脱毛等副作用。

作为最新的BNCT的方式，例如有京都大学和住友重机械工业(株)等团队推进的方法(非专利文献1以及非专利文献2)。

该方式不是附带在现有的原子反应堆中，中子发生装置是由设置有专用回旋加速器的治疗专用装置构成。

这里，为了将所产生的中子(主要是高速中子)降低到安全且便于利用的能量水平，需要减速体系，该减速体系不减少所产生的中子的数量、具备适当的减速性能，使得能够降低到便于利用的能量水平。具体来说需要以合适的化学组成构成减速材料并且确保减速材料的形状。

此外，使用具有适当屏蔽性能的屏蔽材料来防止中子泄漏到减速体系的外部也重要。

另外，除去治疗用光束中治疗所不需要的或者有害的中子、γ射线等也很重要。

主要负责所述京都大学等团队的设备开发的住友重机械工业株式会社就BNCT装置用的“减速体系及减速材料”申请了以下专利(专利文献1：专利第5112105号)。

根据该专利文献1，减速体系的减速材料是从中子射线的流动方向的上游侧开始，减速材料1为Pb，减速材料2为Fe，减速材料3为Al或AlF₃，减速材料4为在CaF₂或CaF₂中混合AlF₃的混合物。

另一方面，日本国内第二个开发团队的筑波大学集团，作为减速体系的减速材料，如下述专利文献2(专利第5813258号)等所示，记载了减速材料1及减速材料2与京都大学团队相同，减速材料3为Al，减速材料4使用MgF₂烧结体，减速材料4与京都大学团队有很大的不同。

另外，在专利文献1中，还记载了防止中子向减速体系以外泄漏。

具体地，在第0022段中记载了“在减速体系1的射出端一侧设置屏蔽材料5。屏蔽材料5包括由含LiF的聚乙烯或者高密度聚乙烯构成的第一屏蔽层10，以及由Pb构成的第二屏蔽层11”。在减速体系1的射出端一般配置有被称为“准直仪”的装置。

第一屏蔽层10的作用主要是使用放射线吸收截面较大的物质、即LiF以及/或者聚乙烯,防止热中子、超热中子等相对较低能量的中子泄漏到装置***之外。

第二屏蔽层11，如在该段落中所记载的，“第二屏蔽层11主要起到的作用是屏蔽从靶2产生的γ射线等”。

发明所要解决的技术问题

这里，问题是第一屏蔽层10的构成物质。

作为LiF主要构成元素的锂(Li)以及自然界中存在的元素中的硼(B)、镉(Cd)、钆(Gd)，对构成治疗用光束的主要放射线的超热中子、热中子中的治疗所不必要的热中子有很大的吸收截面。

天然产的Li(以下称为“天然Li”)中存在⁶Li和⁷Li两个同位素，已知其存在比(即“天然存在比”)为⁶Li占7.5atom％，⁷Li占92.5atom％。

这其中，⁶Li相对于热中子具有较大的吸收截面，这成为天然Li及其Li化合物对热中子具有高的屏蔽性能的主要原因。

除了上述的Li之外，相对于热中子等能量相对低的中子具有较大吸收截面的元素有上述的B、Cd和Gd。

在吸收BNCT中的照射光束之类的相对较低能量水平的中子时，Li的情况下，会产生二次放射线、即阿尔法(α)射线。该α射线对人体几乎无害。

与此相比，B、Cd、Gd的情况下，任一种都有产生对人体造成危害的γ射线的可能性。产生γ射线的可能性以及产生量按B、Cd、Gd的顺序增加。

但是，关于B，如果吸收了高速中子等高能量的中子，则产生⁷Li和⁴He以及作为二次放射线的γ射线(0.478MeV：在专业技术领域中称之为“瞬发伽马射线”)的可能性大，但是如果吸收超热中子以下的低能量水平的中子，则很少产生作为二次放射线的γ射线，会产生⁷Li和⁴He以及对人体没有影响的α射线。

该后者(产生He和α射线)的反应被称为通过预先在患者的患部给药的药剂¹⁰B的反应生成物的中子吸收(俘获)反应，即所谓的“BNCT法的原理”。

顺带说一下，作为把握BNCT治疗过程中的该中子俘获反应的推移的方法，也有采取用于现场观察的测定“瞬发伽马射线(0.478MeV)”的方法的情况。

在这种情况下，应当避免由于屏蔽材料(例如，B或含有Gd的屏蔽材料)引起的作为二次放射线的“即时伽马射线”混入用于治疗的中子射线中，成为现场观察的干扰因素。

天然产硼的同位素中存在¹⁰B和¹¹B，各自的存在比为19.9atom％和80.1％atom％(也有“20atom％和80atom％”的说法)，其中主要与中子吸收反应有关的是¹⁰B，该¹⁰B对热中子的吸收截面很大，为3，837barns。

另一方面，⁶Li的吸收截面为940barns，为¹⁰B的吸收截面的约(1/4)，加上天然存在比(¹⁰B为19.9atom％，⁶Li为7.5atom％)，则同为天然产的Li和B，可以说对中子吸收能力Li比B小约1位数。

浓缩B的同位素的¹⁰B的技术作为用于同一领域的“BNCT法的给药药剂”已经确立，在国内市场上也有销售浓缩的¹⁰B(以下称为“浓缩型”)。另外，浓缩型¹⁰B在用于BNCT用途的情况下，受到特例措施，在法律限制上没有障碍，易于利用。

另外，关于Cd的同位素，已知有从¹⁰⁶Cd到¹¹⁶Cd的8个种类，其中¹¹²Cd对热中子的吸收截面很大，为2,450barns，被期待作为屏蔽材料。¹¹²Cd的天然存在比为24.13atom％。

另外，关于Gd的同位素，已知有从¹⁵²Gd到¹⁶⁰Gd，其中¹⁵⁷Gd对热中子的吸收截面非常大，为254,000barns，被期待作为屏蔽材料。¹⁵⁷Gd的天然存在比为15.65atom％。

容易想到如果使用上述⁶Li的存在比高的、即⁶Li的浓缩物，则能够提高屏蔽性能。

例如，在以下专利文献3(再表2018-181395(特愿2018-517656))的说明书第0052段中，记载了“与天然存在比为92.5atom％的⁷Li相对，⁶Li的天然存在比是7.5atom％。其中，利于屏蔽中子射线的是⁶Li，因此通过使用浓缩了⁶Li的⁶LiF，可以以更高的效率屏蔽中子射线。因此，LiF烧结体更优选⁶LiF烧结体。以下，对⁶LiF烧结体进行说明”。

但是，浓缩了该⁶Li的浓缩物，有可能成为“氢弹用的核聚变燃料的起始原料”，而且还可以生产******装置、“强化型******用原料”所可以使用的的氚。

在主要的核拥有国应该会拥有该浓缩技术，但是在我国，虽说是可以和平利用，但在技术开发方面有各种各样的限制，⁶Li的浓缩无法实现。

例如，正如非专利文献3中的、由日本原子能研究开发机构投稿的“关于核聚变炉用燃料的Li同位素分离浓缩技术的内容”中所记载的那样，现状是“关于⁶Li的浓缩，现阶段在我国还没有确立稳定的量产技术”。

另外，从国外进口浓缩的⁶Li原料、产品等实质上也是困难的。例如，在拥有浓缩技术的美国，向其他国家出口是国家的限制对象品(美国***限制品清单的分类号：1C233)。

另外，将浓缩⁶Li的原料、产品等从我国出口到其他国家也存在安全保障上的问题，是管制对象品(根据经济产业省“货物等省令”的“列表限制”)。

因此可以说很难稳定地确保浓缩⁶Li的⁶LiF。

因此，如果要通过⁶Li的含有率一定的天然由来的LiF获得高的屏蔽性能，就必然地需要以高浓度的比例配合LiF，也需要得到高密度品。

然而，在以往的烧结技术中，当单独以LiF或者在其他氟化物中高浓度配合LiF作为起始原料进行烧结时，与其他氟化物相比，LiF在极低的加热温度下，频繁发生所谓的“升华现象”，在烧结过程中会激烈气化并产生气泡。

因此，很难单独以LiF或者在其他氟化物中高浓度配合LiF作为起始原料获得致密的熔融物或者烧结体。特别是大型形状的情况下，不可能得到高密度的烧结体。

关于单独的LiF烧结体的状态，例如，在上述专利文献3中有LiF中的Li为⁶Li，即关于⁶Li浓缩型的单独的烧结体的密度等的记载。

在该专利文献3的权利要求3中记载有“所述⁶LiF烧结体由⁶LiF构成，具有83％以上、90％以下的相对密度，具有外表面的裂纹和膨胀得到抑制的良好外观……”。

然而，相对密度83％以上、90％以下，在实际操作时极易破裂，例如，与“刚安装好的混凝土的表面层刚开始凝固的状态”酷似，处于极为脆弱的烧结状态。

这种脆弱的烧结体在使用时无法维持形状，容易崩塌、破裂，是质量水平不适合实用的烧结体。

上述专利文献3记载的烧结方法一般被称为“放电等离子体烧结(Spark PlasmaSintering，简称SPS)法”，作为适于难烧结性的粉体材料的烧结方法被知晓。

通过SPS法得到的烧结体，例如SPS烧结装置制造企业的富士电波工机株式会社的网页上的说明书(非专利文献4：“[SparkPlasm Sintering(放电等离子体烧结)]What’sSPS”)中，记载有“作为通电初期的现象，伴随脉冲通电·放电而产生的放电等离子体与放电冲击压力一起因溅射作用……”，另外，在下一页的图表“SPS流程的对象材料的代表例”的图中，记载有“在(现象)部分，放电冲击压力的产生局部应力·溅射作用”以及“焦耳热的产生产生局部高温”，明确记载了烧结过程中产生的应力·产生的局部高温是该烧结法的原理。

再稍微具体地说，以SPS法制造的烧结体，伴随烧结过程的火花放电引起的冲击，产生较大的应力，其冷却后残留在烧结体内部，成为内部存有较大残留应力的烧结体。

而且，成为烧结进行状态不均匀的烧结体。因此，SPS法烧结体的耐冲击性明显较差，致密度的不均性极大。

在以下非专利文献5中，记载有题为“关于通过放电等离子体烧结(SPS)法的陶瓷烧结的现状和将来性”的说明文。其中，例如，在95页的右栏的3.7项的“大型陶瓷材料的均质SPS烧结技术”中有

“SPS法的特征是急速加热·快速烧结，所以‘大型化·均质烧结’是加工技术·技术诀窍开发的代表性课题。在

以下左右的小片样品制作中比较容易实现均质化，这种问题不很明显。

然而在

的大型材料中会产生不均均匀。由于材料的热导率、粒子的重新排列、均等压力加压负荷接触面积、周长等原因，容易产生偏压和偏热现象，在快速·均质烧结中伴随有困难……”的内容，这说明了与上述非专利文献3同样，如果成型尺寸较大，则通过SPS法进行均质烧结是极其困难的。

因此，根据SPS法，会在局部发生高温，难以成为均匀的烧结体，另外，在烧结过程中产生应力，产生残余应力，使得机械加工强度，特别是耐冲击性降低。

结果是，表示耐冲击性指标的弯曲强度显著降低。另外，在大型形状的情况下，成为不均匀的烧结体，产生密度不均匀，机械加工强度不均匀，容易产生部分强度低的部分。

如上所述，SPS法的大的缺点是“在局部产生高温，形成不均匀的烧结过程”，所以至少可以说作为“将该LiF主体的配合原料致密化的烧结法”是完全不适合的方法。

进而，SPS法的情况下，SPS炉的炉材、电极、负载压板等全部由高纯度碳(碳：元素符号C)构成，这些在烧结过程中的加热工序期间，一直处于与工件(在该情况下为浓缩型⁶LiF)直接接触的状态。

由于在烧结过程中LiF容易气化，所以自然而然地碳与气化的F气体发生反应，生成CF系化合物。结果是通过SPS法烧成的烧结体是在纯粹的LiF的一部分中生产CF系化合物的烧结体。

这对屏蔽性能有很大的不利影响。

进而，由于烧结体的相对密度越低则其屏蔽性能就越低，所以上述专利文献3所记载的低密度的烧结体，其屏蔽性能极低。

在上述专利文献3所记载的以往的烧结技术中，不能制造大型尺寸且易于使用的高密度、具有高机械加工强度的Li、或者含有高浓度Li的熔融物或者烧结体等的块状物。

如上所述，专利文献3所记载的烧结体在原料源的确保方面存在很大的问题，而且⁶LiF烧结体的相对密度在83％以上、90％以下显著低下，这样低密度的烧结体在使用时会出现裂纹、裂缝，有时会崩坏等，是完全不适于实用的低品质水平的烧结体。

而且在采集用于机械加工强度试验所需试验的试验片(具体地，使用切断用机器剪切试验片)时，这种低密度的烧结体会产生裂缝、崩坏，试验片的采集本身就不可能。因此，甚至不能进行强度测试，也不能提出符合JIS标准的强度的测试值。

进而，在将⁶Li作为减速体系材料使用的专利文献4(特表2018-514325号、特愿2017-557373号)中有以下的记述。

在该专利文献4的权利要求1中记载有“来自所述靶的中子通过所述减速部(即“减速体”)被减速到超热中子能量区域，所述减速部的材料为PbF₄、Al₂O₃、AlF₃、CaF₂或者MgF₂中的一种或多种组合材料以及所述PbF₄、Al₂O₃、AlF₃、CaF₂或者MgF₂中的一种或多种组合材料与含有重量％为0.1～5％的⁶Li元素的材料混合形成，所述减速部的材料通过粉末烧结设备在粉末烧结过程中由粉末或压缩粉体成为块……”。

进而，在该专利文献4的权利要求2中，记载有“来自所述靶的中子通过所述减速部(即“减速体”)被减速到超热中子能量区域，所述减速部(即“减速体”)的材料为LiF、Li₂CO₃、Al₂O₃、AlF₃、由CaF₂或MgF₂中的一种或多种组合材料构成，所述减速部的材料通过粉末烧结设备在粉末烧结过程中由粉末或者压缩粉体成为块……”。

因此，作为权利要求1、2所述的减速材料的材料，任一种都是“AlF₃、CaF₂或者MgF₂中的……”，而不是混合CaF₂和MgF₂的成分系。

另外，虽然将⁶Li作为减速体系材料使用，但如上所述，⁶Li原本就缺乏减速性能。虽然吸收(即，屏蔽)热中子之类的低能量水平的中子的性能优异，但其对靶产生的、大部分是高速中子的高能量水平的中子的减速性能明显低下。

⁶Li以外的其他混合化合物仅略微减速，认为⁶Li仅发挥屏蔽少量产生的超热中子和热中子的作用。

如果在减速部混合⁶Li，则治疗用的中子量就会减少，从而不容易保证治疗用的中子量达到规定值(IAEA指导方针中，作为超热中子的量要求在1×10⁹(n/cm²·s)以上)，在各BNCT开发团队中，为保证该规定值而苦恼的状况持续着，必须避免在减速部由于⁶Li引起的中子的屏蔽。

由于该⁶Li对中子具有上述作用·效果，所以在将该⁶Li用于减速部时，应该显著地限制在低浓度。

然而，在专利文献4所述实施例中，完全没有显示⁶Li的明确的混合比例。

而且在该专利文献4中没有明确记载“烧结条件(成型体、烧结温度条件等)”、“烧结体的品质”，专利文献4记载的发明极有违反实施可能性要件、违反明确性要件的可能性。

另外，在专利文献4中，关于其烧结方法，在“权利要求书”中仅记载为“烧结法”，在上述“具体实施方式”项下，记载了“放电等离子体烧结”和“热压烧结”两种方法。

这两种方法都是在加热烧结过程中加压的方法，在所制造的烧结体内部，残留因加压而产生的应力(即形变)，因为这个原因，即使是高密度的烧结体也很脆，容易破裂。

“用于BNCT的屏蔽材料”要求是各种大小·多样形状的材料，对所制造的烧结体进行机械加工不可或缺，专利文献4记载的加压烧结法所制造的烧结体不论是低密度还是高密度，内部都会产生形变，机械加工时容易破裂，是不适合该用途的材料。

在以下专利文献5(特开昭51-94098号、发明的名称“烧结氟化锂中子屏蔽材料”)中记载有单独烧结LiF的稀有情况。

在专利文献5中，因为未记载LiF烧结体的尺寸，故尺寸不明确，但预备加热工序的模具的内径为30mm，在随后加热下的火花放电烧结中进一步收缩，因此烧结后的尺寸更加变小，所以可以说是关于制造极小型烧结体的方法的专利。另外，该专利中没有关于烧结体的机械加工强度的记载，故不清楚。

另外，专利文献5的内容是以LiF、Li₂O、LiH、Li、Li₂CO₃等Li系列的金属、化合物为原料，使用烧结助剂在烧结法中获得理论密度90％以上的烧结体。

虽然没有记载烧结体的大小，但实施例中有“烧结前将起始原料填充到100mm×100mm×10mm(推测“10mm”为“模板高度”)的内容积的模具中，在约500kg/cm²的压力下成型”，由于该成型体因烧制而收缩，所以烧结体的尺寸比该模板的内尺寸小得多。

在尺寸小的情况下，特别是厚度像这种情况为数mm薄的烧结体时，很容易致密化，容易得到高密度的烧结体。

烧结体的厚度超过大约30mm时，烧结体内部和表层部的烧结速度的差增大，难以使致密化均匀，厚度超过50mm更容易不均匀，高密度化也困难。

另一方面，株式会社尼卡特在市场上销售有商品名为“氟化锂”的、小型薄板瓷砖形状(商品目录中为50mm×50mm×t10mm和100mm×100mm×t10mm的2种)的用于BNCT的屏蔽材料。

推测该产品所依据的专利是上述专利文献5(特开昭51-94098号、发明的名称“烧结氟化锂中子屏蔽材料”)中所示的、由日本化学陶业株式会社(现在的株式会社尼卡特)以前申请的有关LiF烧结体的专利。

上述现在的产品由于是小型的薄板状的形状，所以确认可以作为用于使用中子的测试装置用的屏蔽材料，但实际使用的BNCT装置，例如在回旋加速器方式中，仅装置上游侧的加速器主体就是在15m×9m×高度为5m左右的房间内才可以容纳的尺寸，而且收纳下游一侧的减速***和照射治疗系装置的房间也是上游一侧房间的一半左右的容积，故是相当大的装置。

因此，需要具有大的面积的屏蔽材料，例如将数m×数m的面积的部分用100mm×100mm的正方形板连接起来覆盖，现实中是不可能的。

在减速体系外周部的屏蔽材料、减速体系的下游端，即构成朝向患者患部，射出治疗用的中子线(以下称为“治疗用光束”)的口(一般称为“出射口”或“照射口”，是尺寸为直径从100mm到250mm左右的圆形开口部)的部位，配设有称为“准直仪”的装置，从上述现状来看，该“准直仪”的构成材料也越多地使用含有LiF的聚乙烯树脂。

从含有LiF的聚乙烯树脂的构成成分来看，聚乙烯由碳C和氢H构成，对高能量的高速中子和超热中子具有屏蔽性能，特别是对高速中子具有显著的屏蔽性能，但可以看出对于热中子几乎没有屏蔽性能。

另一方面，含有LiF的聚乙烯树脂中的LiF是粉末状的，所含的⁶Li对热中子具有优异的屏蔽性能，但对超热中子仅是可以屏蔽少许的程度，对于高速中子几乎不能屏蔽。

LiF粉体主要对低能量的热中子发挥屏蔽效果，但由于整体分散在聚乙烯树脂中，所以存在于上述高能量中子刚刚入射的部位的LiF不能充分发挥其性能。

入射的高能量中子由于聚乙烯树脂的屏蔽、减速效果而经过超热中子成为热中子，大致到达射出一侧后，该热中子才能终于被LiF屏蔽。

因此在含有LiF的聚乙烯树脂中的LiF，在入射一侧，由于热中性子少，所以不能有效发挥屏蔽效果，在射出一侧，由于被聚乙烯减速而产生的热中子增多，所以能够有效发挥屏蔽效果。然而，如果热中子过多，则有可能是不能完全屏蔽的状态。

因此，LiF的屏蔽效果受热中子的量影响，在含有LiF的聚乙烯树脂中，容易成为局部性地低效果的屏蔽材料。

在该含有LiF的聚乙烯树脂的入射侧，入射光束中的热中子量很少，LiF可以屏蔽热中子，但是越接近射出一侧，聚乙烯的对高速中子的能量吸收就越进行，产生超热中子、热中子，所以在射出侧，LiF对热中子的屏蔽可能不充分。

进而，含有LiF的聚乙烯树脂是在聚乙烯树脂中混练LiF粉体状态的树脂，LiF的分布容易产生不均匀，另外，气孔率大约有25～30vol％，处于大量混入气泡的状态，所以屏蔽性能也容易产生不均匀。

如上所述，含有LiF的聚乙烯树脂主要起因于其结构，从而有对热中子的屏蔽性能较差的缺点，但是到现在为止，由于尚未开发出具有超过含LiF的聚乙烯树脂对热中子的屏蔽性能的屏蔽材料，所以现状是不得已而使用含有LiF的聚乙烯树脂。因此，必然会发生中子泄漏而引起的各种问题。

关于LiF与中子的反应性，如上所述，本来LiF由于其中含有的⁶Li而对热中子的吸收截面大，而对其他能量水平的中子，例如高速中子、超热中子的吸收截面小。

因此，如果单独用LiF屏蔽BNCT的治疗用光束，则能够屏蔽热中子，而超热中子和高速中子几乎不被屏蔽，而是穿透。

换言之，因为适于治疗的超热中子几乎不会衰减而穿透，所以对于治疗来说是有利的，但是想要除去的有害的高速中子也不被屏蔽而穿透。

因此，如果在治疗用光束中含有大量的高速中子和热中子的情况下，仅仅LiF是不能确保足够的屏蔽性能的，还需要同时使用专门适用于高速中子的其他屏蔽材料。

并且，在有关BNCT的国际***(IAEA)的指导方针中显示了BNCT的治疗用光束中的超热中子强度(超热中子数)为1×10⁹(n/cm²·s)以上是理想的。

在该关联中，除了加速器、靶中的中子产生性能之外，减速体系周边以及光束射出口周边的光束泄漏等也成为问题。

另外，在对患者的患部照射来自BNCT装置的治疗用光束时，例如在上述专利文献1的京都大学方式的减速材料4、或者上述专利文献2的筑波大学方式的减速材料4、的光束流的下游侧有光束射出口，如果在与患者患部之间有间隙，则治疗用光束的一部分就会从这个间隙泄漏到周围。即使是微小的间隙也会造成相当数量的中子泄漏，这成为大问题。

因此，如果由于减速体系外周部的屏蔽层或者光束射出口的屏蔽性能不足，或者从光束射出口与患者患部之间的间隙等有治疗用光束泄漏，则患者自不必说，对医疗从业者的辐射，甚至周边机器、部件的放射化，或者由于测量机器、发射设备类的放射线损伤导致治疗精度降低等，有可能对人和物造成损害。

为了确立安全且稳定的治疗方法，防止这些泄漏成为重要课题。

另外，在BNCT装置中，以防止治疗时在患者的外皮部分产生副作用为目的，为了除去治疗用光束内的热中子，设置具有能够选择性地吸收、屏蔽热中子的性能的材料以使光束被纵向截断。

作为该材料，已知有“含有LiF粉的聚乙烯”、“镉(Cd)”、“⁶Li”。

该材料的“含有LiF粉的聚乙烯”如上所述，因为LiF为粉末状，所以与LiF粉碰撞吸收、被屏蔽的概率较低，大部分热中子通过包围对热中子几乎没有吸收能力的LiF粉周围的聚乙烯层内，因此对热中子的屏蔽不充分。

另外，“镉(Cd)”是金属，如果使用板状的隔，则是高密度的屏蔽材料，并且如上所述，Cd与热中子相关的吸收系数大，具有高的屏蔽性能，但是用Cd来屏蔽会产生包含γ射线的大量的二次放射线，并且伴随着大量的二次放射线的产生，穿透的治疗用光束的能量大幅衰减，无法确保治疗所需的中子束。

进而，对于利用该Cd进行屏蔽而产生的对人体有害的γ射线，即使设置Pb等用于放射线的屏蔽材料也不能全部屏蔽，在治疗用光束中会混入γ射线等二次放射线，这也成为问题。

在进行除去治疗用光束中的热中子时，应该使用不产生γ射线等二次放射线的热中子屏蔽材料，迫切希望开发代替上述热中子屏蔽材料的、具有优异性能的热中子屏蔽材料。

另外，这种屏蔽材料有多方面的用途，需要各种大小、多种形状的材料，因此在以烧结体构成屏蔽材料的情况下，需要对该烧结体实施各种机械加工来形成屏蔽材料。

因此，所涉及的烧结体需要高的机械加工强度，即致密均质且形变较少，换言之，需要具有高密度、高维氏硬度、高弯曲强度的烧结体。

而且，在烧制完成阶段，需要有大的面积，有足够厚度的形状。

这里再一次整理并列举在BNCT装置以及多目的用途用的中子照射装置等中使用的屏蔽材料的细分类用途、各用途中的课题。

(一)用于防止中子从减速体系外周部泄漏(该减速体系外周部包括减速体系侧面部和治疗用光束射出口周边部(“准直仪”部分)。

对在该位置使用的屏蔽材料所要求的形状是板形状或者块状或者管状。

另外，为了获得一定程度大的体积的块，在烧结体的阶段能够提供大的形状的块状物是课题。

(二)用于防止治疗用光束从治疗用光束射出口与患者患部之间的间隙泄漏。

射出口一般是直径为100mm～250mm左右(大部分情况下，该直径为100～150mm)的圆形开孔。

另一方面，患者患部的外皮形状、大小根据癌病灶的部位会有很大变化。

例如，根据头部、后颈部、面部、脚后跟等，外皮形状、大小会有很大的变化。而且该患部的外皮形状因人而异。

另外，一次治疗的光束照射时间为30～60分钟左右，再加上照射前后所要的治疗前的安排时间，所以对于至少在这些合计时间内被要求静止的患者来说，照射时间让人感觉是“非常长的时间”。

照射过程中患者的姿势会发生变化，随之变化光束照射口和患者患部的之间的间隙也会发生变化。难以用固定形状的屏蔽材料有效地屏蔽这种变化的多种形状的间隙。

预计在该位置使用的作为屏蔽材料的原材料的烧结体的形状是环状或者厚度为数10mm的板状。

(三)用来防止BNCT装置或者其他放射线发生装置(具体地，例如原子反应堆或BNCT装置以外的加速器等)周边的控制设备类的被辐射。

已知周边的控制设备类一旦被泄漏的中子等高能量的放射线照射，就会发生误操作、引起停止等故障。

虽然希望阻止这种控制设备类因被放射线照射而产生故障，但是现状是没有对这些故障采取有效的对策。

因此，利用屏蔽材料将上述设备类易出故障的部位，例如传感器、控制设备部分、布线部分、电气技术领域所说的“弱电设备、布线类”部分围起来，阻止故障的发生成为课题。

作为该用途的屏蔽材料，需要具有大的面积、适当厚度的板状、环状或管状等，在烧结体阶段，能够提供大的形状的块状物是课题。

(四)作为热中子屏蔽材料的用途。

如上所述，BNCT装置的照射光束由使用各种减速材料将由靶产生的高能量中子进行减速到适于治疗的超热中子为主体的中低能量的中子和在靶以后的过程中产生的各种二次放射线组成。

超热中子以外的中子、二次放射线的任一种都有引起副作用的危险，是治疗所不需要的、应该除去的射线。

作为已知的热中子屏蔽材料(热中子过滤器)，有比如使用上述Cd(金属)的情形。

使用该屏蔽材料可以除去热中子，但会产生大量有害的γ射线等二次放射线。

使用放射线屏蔽材料的Pb(金属)，将这些放射线以及在该屏蔽材料之前产生的二次放射线一起除去，但是由于Cd制的屏蔽材料(热中子过滤器)中产生大量二次放射线，所以放射线屏蔽不充分，成为二次放射线残留的状态。

还有一种屏蔽材料，在所述专利文献4中显示了作为热中子过滤器15而使用⁶Li(金属)、作为放射线屏蔽体16而使用Pb，但是如上所述⁶Li存在安全保障上的问题。

基于这种情况，开发具有显著的热中子屏蔽性能，并且γ射线等对人体有害的二次放射线的产生明显减少的热中子过滤器成为课题。

(五)用于中子照射装置，该中子照射装置使用多目的用途用的“加速器方式”或者“原子反应堆方式”的的热中子为主体的低能量中子。

在加速器方式的情况下，靶中产生的中子(大部分情况下，所产生的中子是“高速中子”)被减速材料减速，并被控制为目标能量水平的中子。

包括该靶、减速材料的装置部分称为“减速体系”，用防止泄漏用的“热中子屏蔽材料”和“γ射线屏蔽材料”将该减速体系的周围包围。

但是，在该减速体系周围设置的两种屏蔽材料的屏蔽不充分的情况很多，发生热中子、γ射线等的泄漏。

以从设置在该减速体系周围的两种屏蔽材料泄漏的热中子为对象的“屏蔽”成为课题。

以上，记载了以BNCT装置为中心的有关屏蔽材料的课题，除了该装置以外，具有同样的关于中子屏蔽材料问题的其他设施，还可以举出以下的例子。

(1)主要使用低能量中子(冷中子～热中子)的“中子实验设施”

(2)“研究用原子反应堆”、

(3)“J-PARC”、

(4)“理化学研究所的RANS”、

(5)“青森的回旋加速器方式中子实验设施”

本发明的发明人鉴于上述BNCT装置开发的现状，首先，就开发采用热中子屏蔽性能优异、而且安全保障上没有问题的、含有高浓度天然产Li的氟化物系原料，制造具有高密度高机械加工强度的大型块状化物的烧结方法进行了探讨。

进而，还探讨了为提高屏蔽性能，在氟化物原料中加入含有硼(B)以及/或者钆(Gd)的原料，使用这些混合原料，制造具有高密度高机械加工强度的大型块状化物的烧结方法的开发。

其结果是发现了其中的主要课题在于以下三点。

(1)用于放射线，特别是用于中子线的屏蔽材料所最必要的性能首先第一是保证对中子的屏蔽性能，为了确保该性能，应该采用怎样的组成配比、块状化条件(特别是烧结体的密度水平)。

(2)如何确保为了获得用于中子的屏蔽材料所必需的块状化物(烧结体)的机械加工强度。

(3)如何确保用于中子的屏蔽材料所必需的烧结体的大小、形状。

专利文献

专利文献1：专利第5112105号

专利文献2：专利第5813258号

专利文献3：再表2018-181395号(特愿2018-517656号)

专利文献4：特表2018-514325号(特愿2017-557373号)

专利文献5：特开昭51-94098号

非特許文献1：H.Tanaka等人，《应用辐射和同位素》69(2011)1642-1645

非特許文献2：H.Tanaka等人，《应用辐射和同位素》69(2011)1646-1648

非特許文献3：星野毅、《等离子体与聚变研究杂志》，第89卷，第1期(2013)3-10

非特許文献4：富士电波工机株式会社的网页(http://sps.fde.co.jp/jp/whats1.html)中的说明书；放电等离子烧结(放电等离子体烧结)“什么是SPS”

非专利文献5:鸨田正雄、《放电等离子体烧结(SPS)法的陶瓷烧结现状与将来像》、陶瓷、2014年2月、第49卷、第2号、pp.91～96

非特許文献6：H.Kumada et al.，2020.用于硼中子俘获治疗的直线加速器中子源中子束特性评估。应用辐射等温线、165、109246

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，目的在于提供一种为了除去BNCT装置所使用的治疗用光束中治疗所不需要的、或者有害的中子等放射线种，以及/或者为了防止该治疗用的光束泄漏到治疗范围之外，以及/或者为了防止由于泄漏到该治疗范围之外的光束所引起的设备故障、辐射，以及/或者为了防止类似地由于泄漏的光束或辐射引起的医疗从业者的被放射线辐射而设置的具有适合于放射线屏蔽材料、具有致密的构造、具有高机械加工强度、具有大小·形状的用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法。

进而，本发明的目的在于提供一种新的“热中子屏蔽材料(热中子过滤器)”，其取代为了防止因治疗导致的在患者外皮附近产生的副作用而在照射前为减少或者吸收所述“照射光束”中的热中子所使用的镉(Cd)。

如上所述，所述“泄漏放射线”大致可以分为“从减速体系(减速体系外周部以及射出口周边部)泄漏到***外部的泄漏放射线”和“从射出口(准直仪)与患者之间的间隙泄漏出的泄漏放射线”。

为了减少该“泄漏放射线”，首先需要开发具有优异屏蔽性能的“屏蔽材料”。

被调整为用于治疗的中子主要由超热中子、热中子以及低速中子(即冷中子)构成，除此之外还包括减速材料没能完全减速而剩下的高速中子等。

要求“屏蔽材料”所具有的特性是对于这种广范围的能量水平的中子具有有效的屏蔽性能。

屏蔽性能的根源如上所述，取决于氢原子、氮原子、⁶Li、¹⁰B、¹¹²Cd、¹⁵⁷Gd等特定元素或者放射性同位素所具有的对于特定能量水平的中子的吸收截面的大小。

因此，很难用一种屏蔽材料将广范围能量范围的中子全部屏蔽。

因此，此次主要将焦点集中在开发能够确实有效地屏蔽低能量水平的中子，即热中子及其以下的低速中子，亦即所谓的“热中子屏蔽材料”上。

如上所述，天然存在的Li包括含有率为7.5atom％的⁶Li和含有率为92.5atom％的⁷Li的同位素，其中⁶Li对于热中子等低能量水平的中子具有大的吸收截面。

为了实际使用⁶Li得到“优异的屏蔽材料”，需要开发能够稳定、廉价地制造高密度、高均质(所谓高均质是指密度的不均匀程度小，没有残留形变，没有裂纹等缺陷)，且机械加工强度得以确保，大型形状的屏蔽材料的方法。

要求原料不是危险物或剧毒物，使用上没有大的问题，在加热·块状化过程中稳定，成为块状品后完全没有经年变化等。

进而可以将该块状物作为高均质、机械加工强度得以确保的材料。

需要“高均质”的理由是因为密度越高，对中子等放射线的屏蔽性能越高，而且密度的不均匀越小，屏蔽性能的不均匀也越少。

另外，作为屏蔽材料需要各种大小、多种形状的材料，因此必须对烧结体进行机械加工。如果烧结体中残留有残余应力，则在机械加工时容易产生裂纹或裂缝。

针对上述主要课题中的以下3点，探讨了解决办法。

(1)确保中子屏蔽性能所需要的要件

(2)确保用于中子屏蔽材料的烧结体所必需的机械加工强度，所需要的要件

(3)确保用于中子屏蔽材料的烧结体所必需的大小·形状，所需要的要件。

对于主要课题(1)和(3)，作为用于放射线，用于其中的中子射线的屏蔽材料所需要的屏蔽性能，如图2的要因分析图所示，取决于该屏蔽材料的密度和大小(具体地是“面积”和“厚度”)与屏蔽性能的关系。

具体地，在减速体系的各减速材料的周围配置的、用来防止从减速材料向外部泄漏的屏蔽材料、以及用来防止BNCT装置的泄漏放射线对测量装置、控制装置的不良影响的屏蔽材料，要求是具有一定大小的面积和厚度的板状材料。

因此，对于形状为板状的屏蔽材料，除了屏蔽性能之外，形状维持性能、装置的制约条件等也要重视。

关于烧结体的厚度，为了确保屏蔽性能以及确保操作中不会产生破裂、裂纹的形状维持性能，确认薄的烧结体的厚度界限需要在数mm以上，具体地是2mm以上。

厚的烧结体厚度界限，受到BNCT装置的结构限制，例如，在用于防止在治疗用光束照射口与患者患部的间隙的放射线泄漏时，如果从照射口超过了100mm，发现治疗用光束的能量损失增大，因此判断最好在100mm以下。

但是，对于用于防止从减速体系***的泄漏放射线泄漏的屏蔽材料，要求始终能够获得所需屏蔽性能的厚度，屏蔽材料的厚度没有上限，因此，与该屏蔽材料的厚度相关的限制条件只有“2mm以上”的下限。

为了实现上述目的，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)，其特征在于，所述烧结体含LiF在99wt％～5wt％的范围内，含有从MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃中选择的一种以上的氟化物在1wt％～95wt％的范围内，具有相对密度在92％以上，弯曲强度在50MPa以上，维氏硬度在100以上的物理特性。

首先，为了确保中子屏蔽性能，选择Li的氟化物，即氟化锂(LiF)作为主要原料。

一般来说，将LiF独自(和“单独”同意词)进行烧结是困难的。

在以往的大多数情况下，都是以其他原料为主要原料，LiF发挥其自身熔点低的特性，被作为烧结技术领域所说的“烧结助剂(促进烧结反应的助剂的意思)”或者“辅助原料”使用的。

单独烧结LiF原料时，在烧结过程中会激烈气化，产生氟气体(发生升华现象)，烧结体会显著发泡，在内部会产生大的空洞。

从而成为低密度的烧结体，而且在大小方面也不可能形成大的形状，不能实现所需的目的特性。因此，仅依赖于⁶Li的浓度来确保屏蔽性能是有限的。

因此，本发明的发明人

(1)通过以天然Li为基础的LiF原料确保为获得优异的屏蔽性能所必要的Li，

(2)由于LiF是难烧结性的代表原料，所以为了使大型的原料稳定均匀地烧结，不是单独烧结LiF，而是从其他的氟化物，例如MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF和/或YF₃中选择一种以上，使其与LiF混合，作为多元系氟化物烧结体。

这里，作为在LiF中混合的物质选择其他氟化物的理由是：

因为考虑到和LiF同类的氟化物在烧结过程中容易形成固溶体，产生共晶点从而使烧结温度低温化，结果就是能够抑制LiF等氟化物的分解·气化(即升华)现象，阻止发泡，从而容易获得致密的烧结体。

以在LiF中混合MgF₂和CaF₂的LiF-MgF₂-CaF₂三元系的情况为例进行说明。

图1是显示LiF-MgF₂-CaF₂三元系的平衡状态图。

这种情况下，在LiF59.0mol％(即35.7％wt％)、MgF₂13.6 mol％(40.5wt％)、CaF₂6.4 mol％(23.8wt％)的混合比例处(设为“B点”)成为共晶点。

该B点的熔点温度在显示各混合比例的熔点温度的图中的等温线中是最低值。

该LiF-MgF₂-CaF₂三元系是所谓的“共晶型的3成分***平衡状态图”，在共晶点以下的温度时，所有的成分配比的情况下，为固相或者固相和固溶体共存的状态。

另外，在其以上的温度时，是全部为液相或者是液相和固溶体的两相共存的状态。

考虑单独烧结LiF，根据经验法则推测“固相烧结中烧结温度的大致适当范围为LiF熔点(mp＝847℃)的8成左右，即670～680℃左右”。

与此相对，上述平衡状态图中的共晶点的温度为672℃，与上述推测的单独烧结LiF的适当烧结温度的670～680℃大致相同。

推测该三元系的(固相烧结)合适的烧结温度远低于共晶点温度(根据经验法则，比共晶点温度低1成或更低的温度)。该温度与单独烧结LiF的烧结温度相比，是相当低的烧结温度，有望可以抑制LiF的分解·气化。

这里，考虑获得高的屏蔽性能，LiF的混合比例高，并且其熔点温度低，容易进行烧结反应，为了寻找上述三成分的混合比例，进行如下操作。

将主原料的LiF、100mol％的下端顶点(A点)与上述共晶点(B点)以直线连接，延长该直线，将连接MgF₂顶点与CaF₂顶点的线(棱线)的交点作为C点。

在连接该A-C的直线上，改变配合比例，进行烧结试验，调查试验样品的品质状态，找到适合该用途的原料配合条件、烧结条件等。

实验结果表明，如果LiF的混合比例在5wt％～70wt％左右，则可以在一定程度上抑制升华现象，可以抑制显著的发泡。

然而，即使是二元系烧结法，如果LiF的混合比例超过70wt％，也会显著地发泡，在这种情况下，与单独原料的情形相同，为低密度。

另外，将LiF的混合比例的下限值设为5wt％，是因为在小于5wt％的情况下，屏蔽性能低，判断为不适合用作屏蔽材料。

本发明的发明人从LiF和其他氟化物(例如MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃)中选择2种以上，用三元系以上的多元系烧结法烧结，发现LiF的混合比例即使超过70wt％也可以抑制明显的发泡。

但即使是三元系以上的多元系烧结法，如果LiF的混合比例超过99wt％，则由于LiF的加热分解(升华)引起的F的气化(氟气体的产生)变得激烈，烧结体发泡，另外，发现烧结炉内的金属系列配件或部件与该氟气体反应，从而会污染烧结炉内和烧结体。

因此，判断通过多元系化来抑制LiF的加热分解时，该LiF上限是99wt％。

三元系以上的多元烧结法与LiF单独烧结以及LiF和从其他氟化物中选择的氟化物的二元系烧结法相比，共晶反应得以促进，烧结温度进一步低温化，如果LiF的混合比例在99wt％以下，则可以抑制显著发泡。

根据这些试验结果，确定LiF的混合比例在5wt％～99wt％为合适的混合范围。

另外，为了使其发挥优异的屏蔽性能，需要尽量减少烧结体中的气泡、空隙等对放射线的屏蔽有妨碍的因素。

在真密度状态下的烧结体(即相对密度100％)中，气泡、空隙为零，随着气泡、空隙的增加相对密度降低。

本发明的发明人经过调查发现，相对密度在100％到95％左右之间，与相对密度为100％相比，屏蔽性能几乎没有差异，从94％左右开始，屏蔽性能的差异开始稍微表现出来，从92％左右可以看出屏蔽性能的下降，在90％以下屏蔽性能明显下降。

因此，判断相对密度至少需要在92％以上，优选为94％以上。

多元系烧结体的相对密度是首先在各化合物的真密度上乘以其配合比例，进行相加后的值(即加权平均值)作为多元系烧结体的“真密度”，再以该烧结体的重量除以其堆积体积，计算出“堆积密度”，用该“真密度”除以“堆积密度”算出的。

例如，在上述三元系平衡状态图(图1)直线上的三元系烧结体的配合比例为LiF:98.8wt％、MgF₂:0.8wt％、CaF₂:0.4wt％的情况下，各化合物的真密度为LiF:2.640g/cm³、MgF₂:3.148g/cm³，CaF₂：3.180g/cm³，各自乘以其配合比例，相加后的值为“2.646g/cm³”。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)，能够提供高浓度含有对中子吸收截面大的Li，对于放射线，特别是低能量中子射线的屏蔽性能优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

而且，可以稳定、廉价地提供高密度、高均质、具有充分的机械加工强度的、大型形状的优异的屏蔽材料。

因此，可以提供能够对应各种尺寸、各种形状产品的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，关于同位素⁶Li的浓度，即使使用浓缩型⁶Li，如果使用本申请的方法进行烧结，也能得到具有充分的密度、机械加工强度等物性值的烧结体；并且确认与使用天然Li原料的烧结体相比具有更高的中子屏蔽性能，但是如上所述，由于安全保障方面的限制，Li的来源选择天然产(天然产Li中⁶Li的存在比为7.5atom％)。

另外，根据本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体(2)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体(2)在用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)所述的以LiF为主要相的多元系氟化物中，进一步添加从B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或者Li₂B₄O₇中选择的硼化合物，使硼同位素¹⁰B相对于所述多元系氟化物的比例为0.1～5wt％(外乘方式)；且具备相对密度在92％以上、弯曲强在度40MPa以上、维氏硬度80以上的物理特性。

进而，根据本申请能够稳定、廉价地提供高浓度含有对中子的吸收截面大的Li、比Li吸收截面大的B(同位素¹⁰B)，并且高密度、高均质、具有足够的机械加工强度的大型形状的优异的屏蔽材料。

仅以上述天然产Li为基础的LiF原料作为主体的多元系氟化物烧结体，由于中子屏蔽性能的提高是有限的，故添加作为其他屏蔽性能发现物质的含有¹⁰B的原料，构成烧结体。

天然产B中的¹⁰B存在比(在专业领域中，称之为“天然存在比”)为19.9％atom％，剩下的80.1％atom％为稳定相的¹¹B。

在多元系氟化物原料中以相对于多元系氟化物的0.1～5wt％的比例(外乘方式)添加硼化合物作为¹⁰B，是因为在不足0.1wt％的情况下，未发现因添加硼化合物而使得屏蔽性能提高，另一方面，通过试验证实了，在添加超过5wt％的情况下，烧结体的密度低于规定值(92％以上)，如果超过5wt％大量添加，则烧结体的密度会进一步降抵，难以维持烧结体的形状。

根据试验结果确定硼化合物的合适添加范围为添加0.1～5wt％作为¹⁰B。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体(2)，由于高浓度地含有对中子的吸收截面比Li大的B(同位素¹⁰B)，所以可以提供对中子的屏蔽性能更加优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体(3)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体(3)在用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)所述的以LiF为主要相的多元系氟化物中，进一步添加从Gd₂O₃、Gd(OH)₃或GdF₃中选择的钆化合物，使钆同位素¹⁵⁷Gd相对于所述多元系氟化物的比例为0.1～2wt％(外乘方式)；且具备相对密度92％以上、弯曲强度40MPa以上、维氏硬度80以上的物理特性。

本发明可以稳定、廉价地提供高浓度地含有对中子吸收截面大的Li、吸收截面比Li大的Gd(同¹⁵⁷Gd)，且高密度、高均质、具有足够的机械加工强度的大型形状的优异的屏蔽材料。

将钆化合物作为¹⁵⁷Gd以相对于多元系氟化物的0.1～2wt％比例(外乘方式)添加到多元系氟化物原料中是因为在不到0.1wt％的情况下，未发现因添加钆化合物而使屏蔽效果提高，另一方面，添加超过2wt％时，烧结体的密度低于规定值(92％以上)，试验证实进一步超过2wt％大量添加时，烧结体的密度会进一步降低，难以维持烧结体的形状。

根据试验结果确定添加钆化合物的合适范围为添加0.1～2wt％作为¹⁵⁷Gd。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体(3)，由于高浓度地含有对中子的吸收截面比Li大的Gd(同¹⁵⁷Gd)，所以可以提供对中子的屏蔽性能更优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体(4)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体(4)在用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)所述的以LiF为主要相的多元系氟化物中，进一步添加从B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或Li₂B₄O₇中选择的硼化合物，使硼同位素¹⁰B相对于所述多元系氟化物的比例为0.1～5wt％(外乘方式)；并且添加从Gd₂O₃、Gd(OH)₃或GdF₃中选择的钆化合物，使钆同位素¹⁵⁷Gd相对于所述多元系氟化物的比例为0.1～2wt％(外乘方式)；且具备相对密度在92％以上、弯曲强度在40MPa以上、维氏硬度在80以上的物理特性。

本发明可以稳定、廉价地提供高浓度地含有对中子吸收截面大的Li、该吸收截面比Li大的B(同位素¹⁰B)和Gd(同位素¹⁵⁷Gd)，并且高密度、高均质、具有充分的机械加工强度的大型形状的优异的屏蔽材料。

为了使烧结体获得必要的屏蔽性能，最好是密度高并且同位素⁶Li以及该⁶Li之外，¹⁰B和¹⁵⁷Gd的浓度高。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体(4)，由于高浓度地含有对中子的吸收截面比Li大的B(同位素¹⁰B)和Gd(同位素¹⁵⁷Gd)，所以可以提供对中子的屏蔽性能更优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

这里说明以提高对放射线的屏蔽性能为目的，在含有LiF的多元系氟化物中添加含有¹⁰B的硼化合物以及/或者含有¹⁵⁷Gd的钆化合物时的多元系烧结体的相对密度的计算方法。

如下式(1)所示，烧结体的相对密度是以称量的烧结体重量的“质量”除以由外形尺寸算出的“堆积体积”而算出“堆积密度”，用该“堆积密度”除以以下述方法算出的“真密度”来计算。

烧结体的相对密度(％)＝[堆积密度(g/cm³)]×100/[真密度(g/cm³)]···(1)

其中，“真密度”的值是通过将多元系烧结体的各组分的密度值按照各组分的混合比例进行合计计算得到的。

另外，在添加含有¹⁰B的硼化合物以及/或者含有¹⁵⁷Gd的钆化合物的情况下，以¹⁰B和¹⁵⁷Gd的天然存在比(¹⁰B的天然存在比为19.9atom％，¹⁵⁷Gd的天然存在比为15.65atom％)或者将浓缩了¹⁰B的情况下的浓缩比返回到原来的元素(即B或者Gd)，以各化合物的添加比例进行合计计算。

另外，如后所述，在各“实施例”和“比较例”中显示了通过上述方法算出的“真密度”和“相对密度”的值。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体(5)，其特征在于，在上述任意一种用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)～(4)中，所述放射线是中子射线。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体(5)，可以提供对于中子的屏蔽性能极其优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的放射线屏蔽材料(1)，其特征在于，所述放射线屏蔽材料(1)是通过对上述用于放射线屏蔽材料的烧结体(1)～(5)中的任意一种施以机械加工而形成的。

上述任意一种用于放射线屏蔽材料的烧结体都具有高机械加工强度，根据上述放射线屏蔽材料(1)，能够容易地制备希望形状的放射线屏蔽材料。

另外，本发明涉及的放射线屏蔽材料(2)，其特征在于，所述放射线屏蔽材料(2)是基于上述放射线屏蔽材料(1)的、在放射线辐射场的、厚度为100mm以下的、通过对烧结体进行机械加工而形成的屏蔽材料，具有热中子衰减率(N1/N0)即从屏蔽材料射出的热中子束(N1)除以射入屏蔽材料的热中子束(N0)的值小于百分之一的热中子屏蔽性能。

作为BNCT装置的结构上的限制，例如，用于防止在治疗用光束照射口与患者患部的间隙的放射线泄漏的情况下，当从照射口超过100mm时，确认为治疗用光束的能量损失变大，判断100mm以下为优选。

根据上述放射线屏蔽材料(2)，可以提供不会使治疗用光束的能量损失很大的薄的屏蔽材料，同时对热中子屏蔽性能优异的放射线屏蔽材料。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)包括：

原料配合工序：将高纯度LiF原料、以及从任一种都是高纯度的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃内选出的一种以上的氟化物原料，分别各自进行微粉碎(一次粉碎)，使各自平均粒径为中位径在8μm以下，

然后将这些一次粉碎的各原料按规定比例混合，

进一步进行微粉碎(二次粉碎)，使得平均粒径为中位径在6μm以下，然后在该配合原料中加入3wt％的纯水，进行混练的工序；

单轴压力成型工序：使用单轴压力成型机，施加5MPa以上的加压压力，将混炼的配合原料进行成型的工序；

CIP成型工序：使用冷等静压成型(CIP)机，施加5MPa以上的水压，对压力成型品进行成型的工序；

临时烧结工序：在常压大气环境中，在350～470℃的温度范围内加热CIP成型品，进行临时烧结的工序；

一次烧结工序：在常压大气环境中或常压惰性气体环境中，480～560℃的温度范围内，加热临时烧结体，进行烧结的工序；

二次烧结工序：在与前工序相同的常压、相同的环境中，570～800℃的温度范围内，继续加热，形成烧结体的工序。

一般来说，难以单独烧结LiF。

单独烧结LiF原料时，在烧结过程中会激烈气化，产生氟气体(产生升华现象)，烧结体会显著发泡，在内部会产生大的空洞。

因此，成为低密度的烧结体，而且在大小方面也不可能形成大型形状，不能得到需要的目的特性。

作为得到屏蔽性的主要要素的LiF是难烧结性的，其根本原因在于LiF由于烧结过程的加热，容易分解成Li和F，F气化，产生大量气泡。

仔细观察这种现象，发现Li和F开始分解的温度是相对较低的温度。据推测，烧结温度是超过开始分解的温度还是低于开始分解的温度决定烧结体的致密化程度。

本发明构思的第一步是利用在LiF和其他氟化物(例如CaF₂、MgF₂等)的二元***烧结法中的共晶反应(通过同为氟化物的二元系而产生共晶点，使得二元系的烧结温度比单独原料的烧结温度低温化)，从而实现烧结温度的低温化。

因此，本发明的发明人设计的并非单独烧结LiF，而是采用与LiF原料混合，使用由容易烧结的同为氟化物系原料的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃中选择的一种或多种氟化物组成的多元系氟化物原料的烧结方法。

上述主要课题(2)是关于为了得到优异的屏蔽材料而需要确保必要的块状物(烧结体)的机械加工强度，但是，通过机械加工得到最合适形状的遮蔽材料时，关于确保烧结体的机械加工强度的各种主要原因，如图3所示主要由密度、残余应力和矿物组织支配。

在密度和矿物组织良好的状态下，可以说是明显地由“残留应力”的大小决定。

如上述专利文献3的项中所述，“放电等离子体烧结(SPS)法”的残余应力极大，并且，在“热压法、HIP法等加压烧结法”的情况下也与SPS法同样产生大的残余应力。

另外，用于上述多用途的烧结体所需的机械加工强度不仅需要具备表示单向压缩耐受性的“维氏硬度”，还需要具备作为耐冲击性指标的“弯曲强度”。

另外，廉价、稳定且容易获得高品质的该大型块状物(烧结体)的制造方法是烧结法，更详细地说是采用以常压烧结法为基础，根据需要将用常压烧结法得到的烧结体再进行加压烧结的方法被认为是优选的。

因此，在本发明中，至少一次烧结工序和二次烧结工序采用常压烧结法。

根据这样的烧结方法的研究，烧结体内部完全没有“残留应力”，关于确保机械加工强度也不需担心，是非常稳定的良好的烧结体。

根据上述用于放射线遮蔽材料的烧结体的制造方法(1)，可以提供放射线的屏蔽材料，特别是用于低能量中子的优异的屏蔽材料。

更具体地，可以稳定、廉价地提供高浓度地含有对中子的吸收截面大的Li，并且高密度的大型形状的块状物。

而且，能够提供烧结体的均质性高，即密度不均匀较少，且残余应力极低，能够确保机械加工强度的优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体，可以提供能够容易地对应于多种大小、形状的产品的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(2)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(2)包括：

原料配合工序：将高纯度LiF原料、以及从任意一种都是高纯度的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF及/或YF₃内选出的一种以上的氟化物原料、以及将作为该硼(B)源的、从由天然硼原料以及、或者浓缩同位素¹⁰B的硼原料构成的、任一种都是高纯度的B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或Li₂B₄O₇中选出的硼化合物原料，分别各自进行微粉碎(一次粉碎)，使得各平均粒径为中位径在8μm以下；

然后，将这些一次粉碎的各原料按规定比例混合，

进一步进行微粉碎(二次粉碎)，使得平均粒径为中位径在6μm以下，然后，在该配合原料中加入3wt％的纯水，进行混练的工序；

其他后工序是与用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法相同的工序。

作为含有¹⁰B的原料，例如，使用(任一种均为高纯度)氧化硼(B₂O₃)、硼酸(B(OH)₃)、三硼酸锂(LiB₃O₅)或者四硼酸锂(Li₂B₄O₇)，与多元系氟化物原料分别地，另外对含有该¹⁰B的硼化合物，也微粉碎到与多元系氟化物原料相同的规定粒度，然后添加0.1～5wt％的¹⁰B(即，以相对于多元系氟化物原料的0.1～5wt％的比例(外乘方式)添加硼化合物作为¹⁰B)，混合预定时间，再次进行微粉碎。在该混合原料粉中添加规定量的纯水，将混炼规定时间后的原料作为起始原料。

这里，将多元系氟化物原料和硼化合物先分别微粉碎，然后一起混合，再进行微粉碎的理由是，为了在预备实施的原料微粉碎试验中，确认每种原料粉碎的方法不同。

在将硼(B)添加到多元系氟化物原料中的情况下，使用¹⁰B浓缩型，在技术上没有任何问题，本申请的烧结方法中也可以使用。

另外，在BNCT中，治疗前预先给患者施用的硼药剂的任一种都使用了¹⁰B浓缩型。从以前开始该BNCT的用途就从安全保障上的限制中被排除，是使用上没有障碍的状态。

另外，在本申请的实施例中，仅有一例使用了¹⁰B浓缩型，其他的硼添加实例考虑到产品向海外出口而全部使用天然产硼原料。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(2)，由于高浓度地含有对中子的吸收截面比Li大的B(同位素¹⁰B)，所以可以提供对中子的屏蔽性能更优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(3)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(3)包括：

原料配合工序：将高纯度LiF原料、以及从任一种都是高纯度的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF及/或YF₃内选择的一种以上的氟化物原料、以及钆(Gd)源为从天然钆原料构成的、任一种都是高纯度的Gd₂O₃、Gd(OH)₃或GdF₃中选择的钆化合物原料，

分别各自进行微粉碎(一次粉碎)，使得各平均粒径为中位径在8μm以下，

然后，将这些一次粉碎的各原料按规定比例混合，

再进行微粉碎(二次粉碎)，使得平均粒径为中位径在6μm以下，

然后，在该配合原料中加入3wt％的纯水，进行混练的工序；

其他的后工序是与用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法相同的工序。

在本申请中，还设计了添加含有¹⁵⁷Gd的原料作为屏蔽性能发现物质并进行烧结的方法。天然产Gd中的¹⁵⁷Gd的“天然存在比”是15.65atom％。

作为含有¹⁵⁷Gd的原料，使用例如(均为高纯度)氧化钆(Gd₂O₃)、氢氧化钆(Gd(OH)₃)或氟化钆(GdF₃)，与多元系氟化物原料分别地，对该含有¹⁵⁷Gd的钆化合物，也微粉碎到与多元系氟化物原料相同的规定粒度，然后，作为¹⁵⁷Gd添加0.1～2wt％(即以相对于多元系氟化物原料的0.1～2wt％的比例(外乘方式)添加钆化合物作为¹⁵⁷Gd)，混合预定时间，再进行微粉碎。

在该混合原料粉中加入规定量的纯水，将混炼规定时间后的原料作为起始原料。

这里，先将多元系氟化物原料和钆化合物分别微粉碎，然后一起混合，再进行微粉碎的理由是，为了在预备实施的原料微粉碎试验中，确认每种原料粉碎方法不同。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(3)，由于高浓度地含有对中子的吸收截面比Li大的Gd(该¹⁵⁷Gd)，所以可以提供对中子的遮蔽性能更优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(4)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法包括：

原料配合工序：将高纯度LiF原料、以及从任意一种都是高纯度的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃内选择的一种以上的氟化物原料、以及作为其硼(B)源从由天然硼原料以及、或者浓缩了同位素¹⁰B的硼原料构成的、任意一种都是高纯度的B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或Li₂B₄O₇中选择的硼化合物原料，以及作为钆(Gd)源从由天然钆原料构成的、任意一种都是高纯度的Gd₂O₃、Gd(OH)₃或GdF₃中选择的钆化合物原料，

分别各自进行微粉碎(一次粉碎)，使各自平均粒径为中位径在8μm以下

然后，将这些一次粉碎的各原料按规定比例混合，

进一步进行微粉碎(二次粉碎)，使平均粒径为中位径在6μm以下

然后，在该配合原料中加入3wt％的纯水，进行混练的工序；

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(4)，由于高浓度地含有对中子的吸收截面比Li大的B(同位素¹⁰B)和Gd(同位素¹⁵⁷Gd)，因此可以提供对中子的屏蔽性能更加优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(5)，其特征在于，在上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(2)或者用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(4)中，

添加所述硼化合物原料，使得硼同位素¹⁰B相对于由LiF和LiF以外的氟化物构成的多元系氟化物原料的比例为0.1～5wt％(外乘方式)。

根据上述用于放射线遮蔽材料的烧结体的制造方法(5)，能够稳定、廉价地提供对中子的遮蔽性能更优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(6)，其特征在于，在上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(3)或者用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(4)中，

添加所述钆化合物，使得天然钆原料中的钆同位素¹⁵⁷Gd相对于由LiF和LiF以外的氟化物构成的多元系氟化物原料的比例为0.1～2wt％(外乘方式)。

根据上述用于放射线遮蔽材料的烧结体的制造方法(6)，能够稳定地廉价地提供对中子的遮蔽性能更优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(7)，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(7)还具备在上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)所述的二次烧结工序之后，在真空环境或常压惰性气体环境中，在450～700℃的温度范围内，在单轴成型压为0.05MPa以上，进行加热加压成型的工序(热压工序)。

从最初的烧结开始采用加压法进行的情况下，烧结体的各部位的烧结进度有很大的不同(例如，块状的外周部的进度最快，而内部侧的进度最慢)，在这种状态下，如果向各部位加载一定的加压力，会成为产生大的残余应力的原因。

另一方面，一旦采用常压烧结法烧结的均质烧结体，即使接着进行加压烧结，也不会像从上述最初的烧结开始采用加压法进行的情况那样，在烧结体内部产生较大的残余应力，只是产生轻微的应力即止。

这是一旦常压烧结后再加压烧结的最大优点。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(7)，可以提供烧结体的均质性进一步提高，密度的不均匀性更少，并且残留应力极少，机械加工强度得以提高的优异的用于放射线屏蔽材料的烧结体，可以提供能够对应于多种大小、各种形状的产品的用于放射线屏蔽材料的烧结体。

另外，本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(8)，其特征在于，在上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)～(7)的任意一项中，所述放射线是中子射线。

根据上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(8)，可以提供放射线的屏蔽材料，特别是用于低能量中子的优异的屏蔽材料。

另外，本发明涉及的放射线屏蔽材料的制造方法(1)，其特征在于，通过对上述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法(1)～(8)中任意一项所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法所制造的用于放射线屏蔽材料的烧结体进一步进行机械加工，形成放射线屏蔽材料。

根据上述放射线屏蔽材料的制造方法(1)，可以容易地提供各种大小、所期望形状的放射线屏蔽材料。

附图说明

图1是显示LiF-MgF_2-CaF₂三元系平衡状态图和该三元系原料的原料配合比例的实例的图。

图2是分析用于屏蔽材料的烧结体的制造工序和产品性能的关系的要因分析图。

图3是显示烧结体的物性和影响机械加工的物理化学因素的关系的关系图。

图4是显示多种氟化物原料、以及添加硼原料或钆原料情况下的制造工艺的流程图。

图5是显示采用Li₂B₄O₇作为添加在LiF-MgF_2-CaF₂三元系中的硼化合物，进行小型烧结试验的结果的图。

图6是显示采用Gd₂O₃作为添加在LiF-MgF_2-CaF₂三元系中的钆化合物，进行小型烧结试验的结果的图。

图7是显示对由小型烧结试验得到的各种烧结体进行机械加工而得到的屏蔽材料的屏蔽性能进行模拟的结果的图。

图8是显示实施例以及比较例中的原料及烧结条件、烧结体的物性值、机械加工强度、对中子的屏蔽性能等的评价结果的一览表。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体、放射线屏蔽材料及其制造方法的实施方式。

为了制造实施方式所涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体，以含LiF的多元系氟化物作为原料，以及/或者以在该多元系氟化物中添加含有¹⁰B的硼化合物的混合物作为原料，以及/或者以在该多元系氟化物中添加含有¹⁵⁷Gd的钆化合物的混合物作为原料。

为了制造实施方式所涉及的用于放射线屏蔽材料的烧结体，首先,以指定的量、量取高纯度(纯度98.5wt％以上)的LiF粉末和从均为高纯度(纯度99.9wt％以上)的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃中选择的一种以上的氟化物粉末作为原料。

粉碎原料所采取的方式是在作为球磨机的氧化铝制的旋转用研磨机(内径280mm，长度400mm)中，投入氧化铝制的球

在其中投入3000g的微粉碎用原料，旋转规定时间，进行粉碎。

还可以使用其他粉碎方式，例如被称为“珠子研磨粉碎法”、“动态研磨粉碎法”等，将氧化铝制等的介质与被粉碎原料一起搅拌并微粉碎的“介质搅拌型微粉碎法”。

图4显示了在该多元系氟化物中添加硼化合物时的工序流程。

从高纯度(纯度99.5wt％以上)的B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或者Li₂B₄O₇中选择硼化合物使用。另外，该硼源是天然硼以及/或者浓缩了天然硼的同位素¹⁰B的硼。

将上述多元系氟化物原料和所添加的硼化合物原料分别以下述粉碎方式粉碎(一次粉碎)二周后，分别量取规定量，使用V型混合机进行一昼夜的混合作业。

并且，将混合原料用下列粉碎方式粉碎(二次粉碎)一周。

分别粉碎二周后的平均粒径，无论哪种原料，都是中位径在8μm以下。

混合后再粉碎一周后的平均粒径为中位径在6μm以下。

图4显示了在上述多元系氟化物中添加钆化合物时的工序流程，与上述添加硼化合物的情况相同。

从高纯度(纯度99.9wt％以上)的Gd₂O₃、Gd(OH)₃或者GdF₃中选择并使用钆化合物。另外，该钆的来源是天然钆。

与添加硼化合物的情况同样，将上述多元系氟化物原料和添加的钆化合物原料分别按下述粉碎方式粉碎(一次粉碎)二周后，分别量取规定量，使用V型混合机进行一昼夜的混合作业。

并且，将该混合原料以下述粉碎方式粉碎(二次粉碎)一周。

在这些微粉碎的原料中添加纯水3wt％，使用混练机混练12小时后作为起始原料(原料配合工序)。

这里，在二次粉碎后的混合原料中添加纯水是为了在后工序的单轴压力成型工序、CIP成型工序以及两个成型工序之间维持成型体的形状。

为了维持形状，一般使用烧结助剂的情况较多，但是如果烧结助剂在烧结后残留，就会成为杂质，有可能对中子屏蔽性能产生很大影响。因此，这里确定使用纯水。

为了维持形状的合适的纯水添加量的范围，通过预备测试，确定为在1wt％以上、5wt％以下的范围。此外，还确认2wt％以上、4wt％以下的范围是更优选的范围。

将上述起始原料填充到木制模板中，使用油压方式的单轴压力成型机，成型压在5MPa以上，优选在20MPa以上进行成型(单轴压力成型工序)。

这里，实施单轴压力成型是为了能够在与下一个CIP工序之间以及在下一个CIP工序内维持成型体的形状。

另外，通过将该单轴压力成型工序所使用的模板和从其上方施加的冲压的压板的形状设为俯视为三角形、圆形、环状等，可以形成俯视形状为各种的形状的成型体。

进而，例如，通过将俯视形状设为环形、截面视为横凹形，还可以形成适于堵住上述患者患部和BNCT装置的光束射出口之间的间隙的平面视环形、截面视为内径一侧的厚度薄、外径一侧的厚度厚的形状的烧结体。

将冲压成型品放入塑料袋中密封，吸引内部空气，抽走塑料袋内的空气，再次密封后，将该放入塑料袋的冲压成型品放置在冷等静压成型(CIP)机的样料装填部，关闭该样料装填部，密封后在该样料装填部和放入塑料袋的冲压成型品之间填充净水。

然后，对上述填充的净水施加成型压在5MPa以上、优选的是20MPa以上的水压(即，穿过塑料袋对样品加压)进行成型。这样可以维持以下工序之间以及工序内的压力成型品的形状(CIP成型工序)。

在大气环境中，在350～470℃的温度范围内，加热CIP成型品进行临时烧结(临时烧结工序)。

在该临时烧结过程中，主要促进原始原料中含有的水分和添加的纯水的汽化、蒸发以及原材料粒子之间的固相反应。

选定上述温度范围是因为在低于350℃加热时，上述水分的汽化、蒸发过慢，另一方面，在超过470℃加热时，固相反应过快导致水分的汽化、蒸发不充分。

接着，在常压的大气环境中或者在常压的惰性气体环境中，在480～560℃的温度范围内加热临时烧结体，进行烧结(一次烧结工序)。

480℃以上的加热可以促进固相反应，560℃以下的加热可以抑制原料的升华反应。

接着(即“不进行暂且冷却，而是持续加热”的意思)，在与前工序相同的常压、相同的环境中，在570～800℃的温度范围内加热，形成烧结体(二次烧结工序)。

通过设在该温度范围内，能够生成固溶体，并且抑制过度的烧结反应。

根据需要，在上述二次烧结工序后，在真空环境中或惰性气体环境中，在450～700℃的温度范围内加热烧结体(即上述常压烧结所得的烧结体)，同时以0.05MPa以上的成型压进行加压成型(热压工序)。

在该热压工序中，将加热温度范围设定为450～700℃是因为低于450℃加热时，烧结体的粘性过高，粘性流动变慢，热成型不能顺畅进行，另一方面，超过700℃加热，烧结体和成型框(模具)反应激烈，不能进行热成型。

将单轴成型压设为0.05MPa以上是为了使成型压符合上述加热状态下烧结体的粘性流动特性。

进而，根据需要，对上述烧结体(常压烧结所得的烧结体或者对该常压烧结所得的烧结体再实施热压工序而得的烧结体)实施机械加工(机械加工工序)。

将上述烧结体(对常压烧结所得的烧结体或者对该常压烧结所得的烧结体再实施热压工序所得的烧结体，或者对该烧结体实施机械加工后的烧结体)，作为用于中子射线的屏蔽材料使用。

该烧结体单体的用于中子射线屏蔽材料的具体用途是上述的第一个(用于防止中子从减速体系外周部泄漏)和第三个(用于防止放射线发生装置周边的控制设备类的误操作和故障)用途。

[小型烧结试验]

在以下实施例之前，作为预备试验，对大致尺寸为直径75mm、厚度60mm的小型烧结体，实施通过后述的蒙特卡罗输送分析的中子屏蔽性能的评价。

这里将小型烧结试验的烧结体的大致尺寸设为直径75mm、厚度60mm的理由是如果是这么大的尺寸则进行大型化(一般称为“按比例扩大”)时的烧结试验结果与该小型烧结试验结果近似，从而可以预先通过该小型试验结果掌握大型化时的近似的烧结试验结果。

根据该评价结果，在成分系为LiF-MgF₂-CaF₂的三元系中添加硼化合物或者钆化合物的烧结体，其对热中子的屏蔽性能比LiF-MgF₂-CaF₂三元系烧结体进一步提高，判明其具有非常优异的屏蔽性能。

在该LiF-MgF₂-CaF₂三元系中添加硼化合物的情况下，分别添加一定量上述4种硼化合物，即氧化硼B₂O₃、硼酸B(OH)₃、三硼酸锂LiB₃O₅或者四硼酸锂Li₂B₄O₇，使烧结温度在400℃到800℃的温度范围内变化，制造了烧结体。调查了这些烧结体的相对密度的最大值以及达到最大值时的烧结温度。

结果，相对密度最大值的顺序是Li₂B₄O₇≈LiB₃O₅＞B₂O₃≈B(OH)₃。

另外，判明作为在该LiF-MgF₂-CaF₂三元系中添加的硼化合物，最适合的是Li₂B₄O₇。

如图5所示，可以确定添加了Li₂B₄O₇的烧结体具有与高密度三元系同等的良好的相对密度。

因此最适合的硼系的添加物是Li₂B₄O₇和LiB₃O₅，其次适合的是B₂O₃，以及其他硼化合物。

在硼酸锂系两种硼化合物和其他两种硼化合物之间，烧结体的烧结性(具体来说是相对密度)产生差异的原因推测为硼酸锂系的硼化合物的熔点约为900℃，与烧结温度相比为高温，烧结过程中不会产生气化·分解等，而氧化硼B₂O₃、硼酸B(OH)₃的熔点较低，容易发生气化·分解。

本来，由于添加了硼化合物，所以作为屏蔽性能根源的三元系的Li元素的量根据添加比例被稀释，相应地来自Li的屏蔽性能降低。然而，添加了Li₂B₄O₇的烧结体，由于Li₂B₄O₇由来的Li元素，可以得到“Li元素的补充”，推测其在屏蔽性能方面也有利。

另外，对于在LiF-MgF₂-CaF₂三元系中添加钆化合物的情况也同样，分别添加一定量的上述三种类型的钆化合物、即Gd₂O₃、Gd(OH)₃或GdF₃，进行与上述相同的小型烧结试验。

作为结果的一个实例，在图6中显示了添加Gd₂O₃的情况。

通过添加钆化合物，可以得到与三元系相同的高密度烧结体，呈现良好的烧结性。另外，没有发现由于添加种类不同的各化合物而导致相对密度的值产生明显的差异。

根据关于LiF-MgF₂-CaF₂三元系、在该三元***中添加了硼化合物或钆化合物的情况的预备的小型烧结试验的结果，接下来，再实施大型装置上的实施例。

【实施例】

以下，基于实施例对本发明进行进一步的具体说明，但是这些实施例仅仅是一个实例，本发明并不受这些实施例限制。

使用从烧结体采取的样品进行各种特性评价测试。烧结体的烧结条件和烧结体的特性评价试验结果示于图8。

这里，事先对烧结体进行的特性评价试验方法进行说明。

作为机械加工强度的评价指数采用弯曲强度和维氏硬度。

弯曲强度的样品是按照JIS C 2141制造来准备的。样品尺寸为4mm×46mm×t3mm，对其上下两面进行光学研磨。按照JIS R 1601对该准备的样品实施了3点弯曲试验。

维氏硬度使用岛津制作所生产的商品名称“Micro Hardness Tester”的硬度仪，以载荷100g、负载时间5秒按压压头，测定压痕的对角长度，进行以下硬度换算。

硬度＝0.18909×P/(d)²

这里，P：负荷(N)、d：压痕的对角线长度(mm)

烧结体的弯曲强度、维氏硬度并不仅仅由烧结体的密度(即相对密度)决定，具体而言，如上述图3所示，除了“密度”之外，还由“矿物组织”、“残留应力”、“气泡”等因素决定。

因此，如果成分系不同，则弯曲强度、维氏硬度的数值限制范围也不同。这里，前者由相同的氟化物系化合物构成，后者是氟化物和其他化合物的混合物系，前者的相同氟化物系之间的混合物有机械加工强度高的倾向。

关于屏蔽性能的评价，以往BNCT相关的开发团队通过[非专利文献6]中记载的使用粒子·重离子传输计算码(称为“PHITS”)的蒙特卡洛(Monte Carlo)传输分析，进行中子发生装置的设计·制作以及设施的屏蔽性能评价。

关于烧结体的中子屏蔽性能评价采用相同的分析方法。

图7显示对上述小型烧结试验中得到的各种烧结体实施关于屏蔽性能的模拟结果。

具体地，输入烧结体的组成·成分、相对密度等特性值，在使烧结体的机械加工后的厚度、即中子屏蔽材料的厚度变化的同时，使热中子为主体的照射光束(烧结体的入射点处的热中子束为1.0E+09：一定)入射到烧结体，作为比较透射后的射出点处的热中子束的方法([射出热中子束]/[入射热中子束]＝[热中子衰减率])。达到作为屏蔽材料所要求的热中子衰减率(1/100)的烧结体厚度(单位mm)越薄，烧结体的屏蔽性能越高。

另外，关于烧结体厚度的上限，如在[解决问题的手段及其效果]栏中所述，“厚的一方的界限是BNCT装置的结构上的限制，例如用于防止在治疗用光束照射口与患者患部的间隙的放射线泄漏时，从照射口起超过100mm，则认为治疗用光束的能量损失增大，故判断为100mm以下是优选的。

但是，在用于防止泄漏放射线从减速体系外周泄漏的屏蔽材料的情况下，需要始终能得到所要求的屏蔽性能的厚度，屏蔽材料的厚度没有上限”，但如果以在患者患部附近使用为前提，则厚度的上限为100mm。

因此，要求的屏蔽性能(其中，热中子衰减率为1/100的烧结体厚度(单位mm)限制在100mm以下。

如以下的实施例、比较例所示，成分系是LiF-MgF₂-CaF₂三元系，LiF配合率为5wt％的情况下的屏蔽性能(即，热中子衰减率为1/100的烧结体厚度)正好为100mm，故LiF配合率要求在5wt％以上。

图8所示各烧结体的“综合评价(◎：优、○：良好、△：有难点×：不合格)”是基于上述烧结体的密度以及机械加工强度的结果和模拟计算结果的综合评价。

实施例中的成分系为LiF-MgF₂-CaF₂三元系，LiF配合率在50wt％以上的烧结体的热中子屏蔽性能，与市售的屏蔽材料商品中被评价为具有最优异的中子屏蔽性能的“聚乙烯50wt％、LiF粉体50wt％的混合物(以下简称为“LiF+PE”(比较材料)相比，热中子屏蔽性能更高(热中子衰减率为1/100的屏蔽材料厚度较薄)，是具有极其优异的屏蔽性能的屏蔽材料。

实施例1

将作为原料的高纯度LiF(使用天然Li)：98.8wt％、MgF₂:0.8wt％、CaF₂:0.4wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在该粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：420mm×420mm×t150mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力20MPa压力，进行压缩、成型。

将该压力成型体(尺寸：约420mm×420mm×t90mm)放入厚塑料袋内，脱气、将该封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约406mm×406mm×t85mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约389mm×389mm×t81mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时的时间以恒定速度从室温升温到490℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着以6小时的时间以恒定速度升温至610℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸为363mm×363mm×t76mm。

以下，[实施例]、[比较例]中的临时烧结工序、一次烧结工序以及二次烧结工序中的环境气体的压力条件均为“常压”。

根据大致尺寸和重量算出烧结体的堆积密度为2.514g/cm³。由于从组成比计算的真实密度为2.646g/cm³，所以相对密度为95.0％。

这里所说的“堆积密度”，因为烧结体的外观在俯视时是正方形形状，所以采用根据测量所得的该正方形的2边和厚度求出堆积体积，并将另外测得的重量除以上述堆积体积而求出堆积密度的方法。以下同样进行。

使用从该烧结体采集的样品进行各种特性评价试验。

结果如图8所示。

如上所述，用于屏蔽材料的烧结体所要求的屏蔽性能(其中，热中子衰减率为1/100的烧结体厚度(单位mm))为100mm以下，相对于此，本实施例的屏蔽性能为15mm。

考虑到当前使用的屏蔽材料中屏蔽性能最高的“LiF粉50wt％和聚乙烯50wt％的混合物(以下简称为“LiF+PE”)”的屏蔽性能为25mm，可知本实施例1的屏蔽性能：15mm是“极其优异的屏蔽性能”。另外，烧结体的相对密度、机械加工强度等其他物理特性也良好。

另外，上述“LiF+PE”的屏蔽性能：25mm的模拟计算的前提条件是假设LiF粉在聚乙烯(树脂)中均匀分散，且该粉的粒度分布一定等假定作为屏蔽材料是理想的组织·结构的值。

通常，在这样的聚乙烯树脂中混合LiF等无机材料粉末的情况下，为了使粉末更均匀地分散，使用表面活性剂等分散剂，但在该屏蔽材料用途中严禁杂质污染，因此不能使用。

因此，很容易类推LiF粉末在聚乙烯树脂中不具有均匀分散性，并且存在不均匀。在有这样不均匀存在的情况下，由于屏蔽性能局部地分散，所以推断整体的屏蔽性能低下。

因此，可以说，实际上“LiF+PE”的屏蔽性能大于这里使用的25mm的值(屏蔽性能稍差)的可能性极高。

实施例2

将作为原料的高纯度LiF(使用天然Li)：90.0wt％，MgF₂:6.3wt％，CaF₂:3.7wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力20MPa，进行压缩、成型。

将该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)装入厚塑料袋内，脱气，将该封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t95mm).

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约275mm×275mm×t89mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间，以恒定速度，从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间，以恒定速度升温到620℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸260mm×260mm×t82mm。

算出烧结体的堆积密度为2.584g/cm³。由于由组成比计算出的真实密度为2.692g/cm³，故其相对密度为96.0％。

本实施例2的烧结体的屏蔽性能为16mm，在规格内(100mm以下)，而且与作为比较材料的“LiF+PE”相比也是良好的，具有优异的屏蔽性能。另外，在机械加工强度方面也良好，没有问题。

实施例3

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％，以上述[具体实施方式]项所述的使用球磨机的方法粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气，将该封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约289mm×289mm×t94mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约274mm×274mm×t88mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6个小时时间，以恒定速度从室温到升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着到用6个小时时间，以恒定速度升温到620℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸259mm×259mm×t85mm。

算出烧结体的相对密度为96.9％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例4

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：21.0wt％、MgF₂:49.8wt％、CaF₂:29.2％wt％，以上述[具体实施的方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：250mm×250mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力20MPa，进行压缩、成型。

将该压力成型体(尺寸：约250mm×250mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气，将封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中充满净水，对净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约242mm×242mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约229mm×229mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间，以恒定速度从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时的时间，以恒定速度升温到620℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸217mm×217mm×t82mm。

算出烧结体的相对密度为98.8％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例5

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：9.0wt％、MgF₂:57.3wt％、CaF₂:33.7wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：450mm×450mm×在t130mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力20MPa，进行压缩、成型。

将该压力成型体(尺寸：约450mm×450mm×t60mm)放入厚塑料袋内，脱气，将封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中充满净水，对净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约431mm×431mm×t57.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中410℃、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约409mm×409mm×t54.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间，以恒定速度，从室温升温到510℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时的时间，以恒定速度升温到630℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸为388mm×388mm×t49mm。

算出烧结体的相对密度为97.2％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例6

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：5.3wt％、MgF₂:59.7％wt％、CaF_2:35.0wt％，以上述[具体实施方式]项所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气，将封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中420℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间，以恒定速度从室温到升到520℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，然后用6小时的时间以恒定速度持续加热到630℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸260mm×260mm×t82mm。

算出烧结体的相对密度为96.6％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例7

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料为起始原料。

将该起始原料填充到俯视为圆形的木制模板(尺寸：

)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力20MPa，进行压缩、成型。

将该压力成型体(尺寸：约

)放入厚塑料袋内，脱气后，将封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约

)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中，400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约

的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6个小时时间以恒定速度从室温加热到480℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6个小时的时间以恒定速度加热到610℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸为

算出该圆盘形状的烧结体的相对密度为95.6％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例8

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在该粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到俯视为环状的木制模板(模尺寸：

将该压力成型体(尺寸：

)放入厚塑料袋内，脱气，将该封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中充满净水，对该净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：

)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为

的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉中，在大气环境中，用6个小时的时间，以恒定速度从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，用6个小时时间以恒定速度持续升温到610℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

算出该环状烧结体的相对密度为96.2％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例9

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法进行粉碎，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力5.5MPa，进行压缩、成型。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中充满净水，对该净水施加成型压为5.5MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中350℃下、进行6小时的临时烧结，形成尺寸为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6个小时时间以恒定速度从室温到加热到480℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间，以恒定速度加热到580℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸260mm×260mm×t83mm。

二次烧结后烧结体的相对密度为93.0％，虽然超过了规定的相对密度的92％，但是稍微低的数值。

于是使用热压机在真空环境中加热该烧结体，在540℃保持0.25Hr的同时，加压施加0.05MPa的负荷，进行热成型，停止该负荷后，停止加热，炉冷，达到规定的工件取出温度的100℃以下后，取出烧结体。

该热压后烧结体的相对密度为98.9％，是良好的。另外，机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例10

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％构成的多元氟化物、和作为硼化合物使用浓缩同位素¹⁰B到96％的浓缩型硼原料的高纯度硼酸(B(OH)₃)、分别各自以[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，对多元系氟化物添加0.5wt％的该硼化合物作为¹⁰B(添加该硼酸3.85wt％)，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为5.5MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约292mm×292mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，形成尺寸为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6个小时时间以恒定速度，从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间，以恒定速度升温到610℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出，烧结状态良好，大致尺寸为260mm×260mm×t84mm。

二次烧结后的烧结体的相对密度为92.4％，虽然超过了规定的相对密度92％，但是是稍低的数值。

于是使用热压机在真空环境中加热，在570℃保持0.25Hr的同时，加压施加0.10MPa的负荷进行热成型，停止其负荷后停止加热，炉冷后，在达到规定的工件取出温度的100℃以下后，取出烧结体。

这个热压后的烧结体的相对密度为99.4％，是良好的。另外，机械加工强度以及对中子的屏蔽性能都良好。

实施例11

与上述实施例1同样，将作为原料的由高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％构成的多元系氟化物、和作为硼化合物的天然硼原料的高纯度四硼酸锂(Li₂B₄O₇)，分别各自以[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎两周，对多元氟化物添加1.0wt％的该硼化合物作为同位素¹⁰B，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该出发原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力20MPa，进行压缩、成型。

将该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气、将该封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为20MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，用6小时时间以恒定速度持续升温到640℃，在同温度下保持10小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出，烧结状态良好，大致尺寸260mm×260mm×t82mm。

算出烧结体的相对密度为95.6％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例12

与上述实施例1同样，将作为原料的由高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％构成的多元系氟化物、和作为钆化合物的天然钆原料的高纯度的氧化钆(Gd₂O₃)，分别各自以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，对多元系氟化物添加0.52wt％的该钆化合物作为同位素¹⁵⁷Gd，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气，将封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加20MPa的等静压的成型压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t94.5mm)。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，用6小时时间以恒定速度持续升温到700℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出，烧结状态良好，大致尺寸为260mm×260mm×t82mm。

算出烧结体的相对密度为94.0％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例13

与上述实施例1同样，将作为原料的由高纯度LiF(使用天然产Li)：70.0wt％、MgF₂:18.9wt％、CaF₂:11.1wt％构成的多元系氟化物、和作为钆化合物的天然钆的高纯度氧化钆(Gd₂O₃)，分别各自以[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，对多元系氟化物添加1.56wt％的该钆化合物作为同位素¹⁵⁷Gd，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力20MPa，进行压缩、成型。

该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气、将封装物装入冷等静压成型(CIP)机的成型部。

将该临时烧结体放入烧结炉中，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到520℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，继续用6小时时间，以恒定速度升温至700℃，在同温度下保持10小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为95.5％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例14

与上述实施例1相同，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：5.3wt％，MgF₂：59.7wt％，CaF₂：35.0wt％，和作为硼化合物的天然硼酸锂(Li₂B₄O₇)，以及作为钆化合物的天然钆原料的高纯度的氧化钆(Gd₂O₃)，分别各自以[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，对多元系氟化物添加1.5wt％的硼化合物作为同位素¹⁰B，进而添加0.52wt％的钆化合物作为同位素¹⁵⁷Gd，混合后再粉碎一周，在该混合原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中420℃下、进行6小时的临时烧结，作为尺寸为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定的速度从室温加热到520℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间以恒定速度加热到700℃，在同温度下保持10小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度计算为94.3％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例15

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：9.0wt％，MgF₂：57.3％wt％，CaF₂：33.7％wt％，和作为硼化合物的天然硼原料的高纯度的四硼酸锂(Li₂B₄O₇)，分别各自以[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法将粉碎二周，对所述多元系氟化物添加1.5wt％的该硼化合物作为同位素¹⁰B，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中420℃下、进行6小时的临时烧结，形成尺寸为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度，从室温加热到520℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，然后用6小时时间以恒定的速度持续加热到630℃，在同温度下保持10小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为95.2％。另外，烧结体的机械加工强度和对中子的屏蔽性能都良好。

实施例16

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度的LiF(使用天然产Li)：9.0wt％、MgF₂:57.3％wt％、CaF₂:33.7％wt％、和作为钆化合物的天然钆原料的高纯度的氧化钆(Gd₂O₃)，分别以[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，对多元系氟化物添加0.52wt％的钆化合物作为同位素¹⁵⁷Gd，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该临时烧结体放入烧结炉中，在大气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到520℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，用6小时时间，以恒定速度持续升温到700℃，在同温度下保持10小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出，烧结状态良好，大致尺寸260mm×260×t81mm。

算出烧结体的相对密度为96.0％。另外，烧结体的机械加工强度以及对中子的屏蔽性能都良好。

另外，在上述实施例中，虽然没有举出使用从AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃内选出的一种以上的氟化物的实例，但是这些氟化物的使用是本领域技术人员容易想到的氟化物的范围，是构成本发明的技术思想范围内的，这一点没有变化。

比较例1

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：3.0wt％、MgF₂:61.1wt％、CaF₂:35.9wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎，在该粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间，以恒定速度升温到630℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸260mm×260mm×t81mm。

算出烧结体的相对密度为96.7％。烧结体的机械加工强度良好，但对中子的屏蔽性能明显较差。

比较例2

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：4.5wt％、MgF₂:60.2wt％、CaF₂:35.3wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该临时烧结体放入烧结炉中，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温到升温到500℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间以恒定速度升温到625℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为97.0％。烧结体的机械加工强度良好，但对中子的屏蔽性能明显较差。

比较例3

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：91.5wt％、MgF₂:5.4wt％、CaF₂:3.1wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力5MPa，进行压缩、成型。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对该净水施加成型压为5MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t95mm)。

将该临时烧结体放入烧结炉中，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到460℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间，以恒定速度升温到560℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为91.2％，低于规定值(92％以上)。烧结体对中子的屏蔽性能良好，但机械加工强度明显较差。

比较例4

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：100wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用的球磨机的方法进行粉碎，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混炼后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力4MPa，进行压缩、成型。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加成型压为4MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t95mm)。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温到加热480℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用4小时时间以恒定速度加热到560℃，在同温度下保持4小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为91.0％，低于规定值(92％以上)。烧结体对中子的屏蔽性能良好，但机械加工强度明显较差。

比较例5

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：90.0wt％、MgF₂:6.3wt％、CaF₂:3.7wt％，以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎，在粉碎原料中加入3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加4MPa的等静压的成型压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t95mm)。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度，从室温升温到450℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，用4小时时间以恒定速度持续升温到550℃，在同温度下保持4小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为90.2％，低于规定值(92％以上)。烧结体对中子的屏蔽性能良好，但机械加工强度明显较差。

比较例6

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加4MPa的等静压的成型压，通过CIP成型，形成的成型体(尺寸：约290mm×290mm×t95mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中380℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约274mm×275mm×t91mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉中，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到460℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用4小时时间以恒定速度升温到570℃，在同温度下保持4小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，然后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸为260mm×260mm×t82.5mm。

算出烧结体的相对密度为90.7％，低于规定值(92％以上)。烧结体对中子的屏蔽性能良好，但机械加工强度明显较差。

比较例7

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下、进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约274mm×275mm×t91mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到470℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间以恒定速度升温到570℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

比较例8

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度LiF(使用天然产Li)：90.0wt％，MgF₂:6.3wt％，CaF₂:3.7wt％，和作为硼化合物，使用上述实施例10中所示的将同位素¹⁰B浓缩至96％的浓缩硼原料的高纯度硼酸(B(OH)₃)，分别单各自以上述[具体实施方式]项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，在所述多元系氟化物中添加1.5wt％的该硼化合物作为同位素¹⁰B，混合后再粉碎一周，在该粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力3MPa，进行压缩、成型。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加成型压为3MPa的等静压，通过CIP成型，形成成型体(尺寸：约292mm×292mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中400℃下进行6小时的临时烧结，得到尺寸为约274mm×275mm×t91mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到480℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间以恒定速度升温到570℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

然后，停止加热，自然冷却至100℃(冷却时间约为一昼夜)，之后从烧结炉中取出。烧结状态良好，大致尺寸260mm×260mm×t83mm。

算出烧结体的相对密度为89.5％，低于规定值(92％以上)。烧结体对中子的屏蔽性能良好，但机械加工强度明显较差。

比较例9

与上述实施例1同样，将作为原料的高纯度的LiF(使用天然产Li)：90.0wt％、MgF₂:6.3wt％、CaF₂:3.7wt％，和作为钆化合物，将天然钆原料的高纯度的氧化钆(Gd₂O₃)，分别各自以上述[具体实施方式]的项中所述的使用球磨机的方法粉碎二周，在所述多元系氟化物中添加0.52wt％的钆化合物，作为同位素¹⁵⁷Gd，混合后再粉碎一周，在粉碎原料中添加3wt％纯水，将混练后的原料作为起始原料。

将该起始原料填充到木制的模板(模尺寸：300mm×300mm×t180mm)内，使用单轴压力机，施加单轴压力压力10MPa，进行压缩、成型。

将该该压力成型体(尺寸：约300mm×300mm×t100mm)放入厚塑料袋内，脱气，将该封装物装入冷等静压(CIP)机的成型部。

在装有该压力成型体的所述塑料袋与所述CIP机成型部之间的间隙中填满净水，对净水施加成型压为10MPa的等静压，通过CIP成型形成成型体(尺寸：约290mm×290mm×t94.5mm)。

将该CIP成型体放入临时烧结炉，在大气环境中实施390℃、6小时的临时烧结，得到尺寸为约274mm×275mm×t90.5mm的临时烧结体。

将该临时烧结体放入烧结炉，在氮气环境中，用6小时时间以恒定速度从室温升温到470℃，在同温度下保持6小时(一次烧结)，接着用6小时时间以恒定速度升温到630℃，在同温度下保持6小时(二次烧结)。

算出烧结体的相对密度为90.5％，低于规定值(92％以上)。烧结体对中子的屏蔽性能良好，但机械加工强度明显较差。

Claims

1.一种用于放射线屏蔽材料的烧结体，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体含有LiF在99wt％～5wt％的范围内，含有从MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃内选择的一种以上的氟化物在1wt％～95wt％的范围内；具有相对密度在92％以上，弯曲强度在50MPa以上，维氏硬度在100以上的物理特性。

2.一种用于放射线屏蔽材料的烧结体，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体是在权利要求1所述的以LiF为主要相的多元系氟化物中，进一步添加从B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或者Li₂B₄O₇中选择的硼化合物,使所述硼化合物中的硼同位素¹⁰B相对于所述多元系氟化物的外乘方式的比例为0.1～5wt％，以及/或者添加从Gd₂O₃、Gd(OH)₃或者GdF₃中选择的钆化合物，使所述钆化合物中的钆同位素¹⁵⁷Gd相对于所述多元系氟化物的外乘方式的比例为0.1～2wt％；具有相对密度在92％以上，弯曲强度在40MPa以上，维氏硬度在80以上的物理特性。

3.根据权利要求1或者权利要求2中所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体，其特征在于，所述放射线为中子射线。

4.一种放射线屏蔽材料，其特征在于，所述放射线屏蔽材料是通过对权利要求1或者权利要求2中所述的用于放射性屏蔽材料的烧结体进行机械加工而形成的。

5.根据权利要求4所述的放射线屏蔽材料，其特征在于，所述放射线屏蔽材料是在放射线辐射场的、厚度为100mm以下的、通过对烧结体进行机械加工而形成的屏蔽材料，具备热中子衰减率(N1/N0)、即从屏蔽材料射出的热中子束(N1)除以入射到屏蔽材料的热中子束(N0)的值为百分之一以下的热中子屏蔽性能。

6.一种用于放射性屏蔽材料的烧结体的制造方法，其特征在于，所述用于放射性屏蔽材料的烧结体的制造方法包括：

原料配合工序：将高纯度LiF原料和从任意一种都是高纯度的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF和/或YF₃中选出的一种以上的氟化物原料各自分别进行微粉碎(一次粉碎)，使得各自的平均粒径为中位径在8μm以下，

然后将这些一次粉碎的各原料按规定比例混合，

进一步进行微粉碎(二次粉碎)，使得平均粒径为中位径在6μm以下，

然后在该配合原料中加入3wt％的纯水，进行混练的工序；

单轴压力成型工序：使用单轴压力成型机，施加5MPa以上的压力，将混炼的配合原料进行成型的工序；

临时烧结工序：在常压大气环境中、350～470℃的温度范围内，加热CIP成型品，进行临时烧结的工序；

一次烧结工序；在常压大气环境中或常压惰性气体环境中、480～560℃的温度范围内，加热临时烧结体，进行烧结的工序；

二次烧结工序；在与前工序相同的常压、相同的环境中、570～800℃的温度范围内，继续加热，形成烧结体的工序。

7.一种用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法包括：

原料配合工序：将高纯度LiF原料和从任意一种都是高纯度的MgF₂、CaF₂、AlF₃、KF、NaF以及/或者YF₃中选出的一种以上的氟化物原料各自分别进行微粉碎(一次粉碎)，使得各自的平均粒为中位径在8μm以下，

进一步将作为其硼(B)源的、从由天然硼原料以及、或者浓缩同位素¹⁰B的硼原料构成的、任意一种都是高纯度的B₂O₃、B(OH)₃、LiB₃O₅或Li₂B₄O₇中选出的硼化合物原料以及/或者将作为钆(Gd)源的、从由天然钆原料构成的、任意一种都是高纯度的Gd₂O₃、Gd(OH)₃或者GdF₃中选出的钆化合物原料，分别进行微粉碎(一次粉碎)，使得各自的平均粒径为中位径在8μm以下，

然后，将这些一次粉碎的各原料按规定比例混合，

然后，在该配合原料中加入3wt％的纯水，进行混练的工序；

其他的后续工序：与权利要求6所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法相同的工序。

8.根据权利要求7所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法，其特征在于，添加所述硼化合物原料，使得硼同位素¹⁰B相对于由LiF和LiF以外的氟化物构成的多元系氟化物的外乘方式的比例为0.1～5wt％。

9.根据权利要求7所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法，其特征在于，添加所述钆化合物，使得天然钆原料中的钆同位素¹⁵⁷Gd相对于由LiF和LiF以外的氟化物构成的多元系氟化物的外乘方式的比例为0.1～2wt％。

10.一种用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法，其特征在于，所述用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法还在权利要求6所述的二次烧结工序后具备热压工序，所述热压工序是在真空环境或者常压惰性气体环境中、450～700℃的温度范围内，进行单轴成型压在0.05MPa以上的加热加压成型的工序。

11.一种放射线屏蔽材料的制造方法，其特征在于，所述放射线屏蔽材料的制造方法是对权利要求6～10中任一项所述的用于放射线屏蔽材料的烧结体的制造方法所制造的用于放射线屏蔽材料的烧结体，进一步施以机械加工而形成放射线屏蔽材料的方法。