JP5811727B2 - 放射線遮蔽安全ガラスと放射線遮蔽窓 - Google Patents

Description

本発明は、医療施設の放射線検査、原子力施設、ホットラボ等において使用される放射線遮蔽安全ガラスと、これを用いた放射線遮蔽窓に関する。

一般に、医療機関等の放射線を取り扱う施設の壁には、放射線を遮蔽するために金属鉛や鉄あるいはコンクリートが用いられているが、その場合に機器操作室や検査室等がコンクリートなどで仕切られる構造であると、室内に窓を取り付ける必要がある。また、被検体に放射線を発生する薬剤等を注射あるいは吸入して検査を行う場合には、医師または検査技師もしくは看護師等が、例えば被検体の顔色や脈拍を確認する等のように被検体をその近傍で観察するに際して、放射線を体全体に直接受けないようにするために窓付きの衝立が必要となる。

これら検査室の壁や衝立等の窓に要求される特性としては、放射線を遮蔽して人体に対する安全性を確保するために、放射線源からの放射線を遮蔽する能力、いわゆる放射線遮蔽能力が必要となる。しかも、被検体の状態を的確に視認できなければ、種々の弊害を招くことになり、特に医療分野においては、被検体の検査結果に悪影響を及ぼし得ることから、これらの窓には視認性が必要となる。

また、「ポジトロン断層撮影法」を採用したＰＥＴ−ＣＴ装置等により心臓や脳などの働きを断層画像としてとらえ、病気の原因や病状を診断する新しい検査方法としてＰＥＴ検査がある。このＰＥＴ検査を伴う診療の環境下では、検査薬を投与された被検体からガンマ線（γ線）があらゆる方向に放射されることになるため、このガンマ線を医師等の検査者が体に直接受けないように遮蔽することが必須の条件となる。

また、放射性物質を取り扱う原子力施設、ホットラボ等においても、必ずしも高い視認性は要求されないものの、放射線を安全に遮蔽する窓が必要となる。

特許文献１には、Ｘ線遮蔽ガラス、膨張層、ソーダライムガラスが積層された耐火性のＸ線遮蔽積層ガラスが開示されている。しかし、この積層ガラスは、放射線遮蔽能が小さいソーダライムガラスを用いているので、必要な放射線遮蔽能を確保するためには積層ガラスを厚くせざるを得ず、重くなる問題がある。

また、特許文献２には、本質的にＰｂを含有せず、１００ｋＶのＸ線に対する鉛当量が０．０３ｍｍＰｂ／ｍｍ以上の複数枚の板ガラスが樹脂フィルムを介して積層された放射線遮蔽積層ガラスが開示されている。しかし、この積層ガラスは、１００ｋＶ以下の低エネルギーの放射線を遮蔽する放射線遮蔽窓には好適であるが、高エネルギーの放射線を遮蔽する用途には適さない問題がある。

また、特許文献３には、図７に示すように、Ｐｂを含む放射線遮蔽能に優れた放射線遮蔽板ガラス１１０に、Ｐｂを含まないカバー板ガラス１２０が樹脂フィルム１３０を介して積層された放射線遮蔽積層ガラス１００が開示されている。この放射線遮蔽積層ガラス１００は、カバー板ガラス１２０がソーダライムガラスよりも放射線遮蔽能、及び化学的耐久性に優れているため、放射線遮蔽積層ガラスの軽量化を図ることができる。

しかしながら、この放射線遮蔽積層ガラス１００は、外力が加わったとき、その周縁部においてカバー板ガラス１２０が破損し易い問題があった。例えば、図８に示すように、放射線遮蔽積層ガラス１００を枠体１４０にセッティングブロック１５０を介して固定して放射線遮蔽窓２００として構成した場合において、例えば地震等による外力が加わって枠体１４０が変形したとき、図９に示すように、その外力や自重による応力がセッティングブロック１５０を通じて比較的に薄いカバー板ガラス１２０の周縁部に集中することから、カバー板ガラス１２０が破損し易かった。また、放射線遮蔽積層ガラス１００を用いて窓付きの移動式衝立を構成した場合において、例えば衝立を移動する際の振動等によっても、カバー板ガラス１２０の周縁部が応力集中により破損するおそれがあった。

ＷＯ２００４／０８７４１４Ａ２号公報 特開２００３−３１５４９０号公報 特開２００８−２８６７８７号公報

本発明は、従来の放射線遮蔽積層ガラスに上記のような問題があったことに鑑みて為されたもので、例えば地震等により多少の外力が加わっても、積層ガラスの周縁部におけるカバー板ガラスの破損を防ぐことができる放射線遮蔽安全ガラスと放射線遮蔽窓を提供することを課題とする。

本発明は、放射線遮蔽板ガラスにカバー板ガラスが樹脂層を介して貼着されて成る積層ガラスであって、
該積層ガラスの周縁部において、前記放射線遮蔽板ガラスの端面が前記カバー板ガラスの端面よりも突出していることを特徴とする。

また、本発明は、前記積層ガラスが、可視光平均透過率が７５％以上であることを特徴とし、さらに８０％以上であることが実用上好ましい。また、波長４００ｎｍにおける全光線透過率では１０％以上であることを特徴とし、１１％以上であることが実用上好ましい。この場合、放射線遮蔽板ガラスが、厚み１０ｍｍについて、波長４００ｎｍにおける全光線透過率が５０％以上であると、実現が容易となる。

また、本発明は、放射線遮蔽板ガラスにカバー板ガラスが樹脂層を介して貼着された積層ガラスを、セッティングブロックを介して枠体に固定して成る放射線遮蔽窓であって、
前記積層ガラスの周縁部において、前記放射線遮蔽板ガラスの端面が前記カバー板ガラスの端面よりも突出し、前記カバー板ガラスの端面と前記セッティングブロックとの間に隙間を有することを特徴とする。

本発明に係る放射線遮蔽安全ガラス及び放射線遮蔽窓によれば、放射線遮蔽板ガラスの端面がカバー板ガラスの端面よりも突出しているため、カバー板ガラスの端面と窓枠のセッティングブロックとの間に隙間を確保することができ、地震等による外力が加わって枠体が変形しても、その外力や自重による応力がセッティングブロックを通じてカバー板ガラスの周縁部に集中することがなく、カバー板ガラスの破損を防止することができる。

本実施形態の放射線遮蔽安全ガラスの断面図である。 本実施形態の放射線遮蔽窓の説明図であり、（ａ）は全体正面図、（ｂ）はＳ１−Ｓ１線矢視要部拡大断面図である。 本実施形態の放射線遮蔽窓の変形時の要部拡大断面図である。 変形例の放射線遮蔽窓の全体正面図である。 変形例の放射線遮蔽安全ガラスの要部拡大断面図である。 他の変形例の放射線遮蔽安全ガラスの要部拡大断面図である。 従来の放射線遮蔽安全ガラスの断面図である。 従来の放射線遮蔽窓の説明図であり、（ａ）は全体正面図、（ｂ）はＳ２−Ｓ２線矢視要部拡大断面図である。 従来の放射線遮蔽窓の変形時の要部拡大断面図である。

本実施形態の放射線遮蔽安全ガラス１０は、図１に示すように、放射線遮蔽板ガラス１の両面にそれぞれ、カバー板ガラス２が樹脂層３を介して貼着されて構成されている。そして、放射線遮蔽安全ガラス１０の周縁部の一部において、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａがカバー板ガラス２の端面２ａよりも突出して構成されている。この端面１ａの突出量Ｔは、カバー板ガラス２の厚みに応じて決められる。

図２（ａ）に示すように、本実施形態の放射線遮蔽安全ガラス１０は、正面視矩形状に形成されており、その周縁部の四辺のうちの一辺（下辺）においてのみ、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａがカバー板ガラス２の端面２ａより突出している。放射線遮蔽安全ガラス１０の周縁部の他の辺（上辺及び側辺）においては、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ｂとカバー板ガラス２の端面２ｂとは面一に揃っている。

本実施形態の放射線遮蔽板ガラス１は、酸化物換算の質量百分率で、ＳｉＯ_２ １０〜３５％、ＰｂＯ ５５〜８０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％の組成を含有しており、ＰｂＯが５５％以上あることから高い放射線遮蔽能力を備えている。

このようなガラス組成を含有することによって、ガラス特性として十分なガンマ線遮蔽能力を得ることができるとともに、ガラス組成にＰｂＯを多量に含有させても失透することがない。また、上記の組成範囲は非常に失透しにくい組成範囲であるため、失透することなしにガラスの板厚を容易に厚くすることが可能である。したがって、ガラスのガンマ線遮蔽能力を極めて高めることができ、ポジトロン核種から発生するガンマ線を的確に遮蔽することが可能となり、ＰＥＴ検査を行う医師および検査技師、看護師等がガンマ線を累積的に浴び、被爆するといった事態を有効に回避することが可能となる。

放射線遮蔽板ガラス１の組成範囲を上記のように限定した理由は次のとおりである。

ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。その含有量は１０〜３５％、好ましくは１５〜３０％、より好ましくは２０〜３０％である。ＳｉＯ_２の含有量が３５％よりも多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、ガンマ線遮蔽能力が低下する。一方、ＳｉＯ_２の含有量が１０％より少なくなると、ガラスの骨格を形成する成分が少なくなりすぎ、ガラスが構造的に不安定になるとともに、ガラスの耐水性が低下する。

ＰｂＯは、ガンマ線を遮蔽させるための成分である。その含有量は５５〜８０％、好ましくは６２〜８０％、さらに好ましくは６７〜８０％、最も好ましくは７０〜８０％である。ＰｂＯの含有量が８０％より多くなると、ＰｂＯ以外の成分が相対的に少なくなり、ガラスが熱的に不安定になる。一方、ＰｂＯの含有量が５５％未満であるとガンマ線遮蔽能力が低下してしまう。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、熱的安定性を高める成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．１〜５％である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１０％より多くなると、ガラスの耐水性が低下する。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの熱的安定性を高くする成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が１０％より多くなると、ガラスの高温粘度が高くなり、溶融、成形が難しくなったり、ガンマ線遮蔽能力が落ちる。

ＳｒＯやＢａＯは、ガラスの粘度や失透性を調整する成分であり、ガンマ線遮蔽能力を高める成分である。その含有量はそれぞれ０〜１０％、好ましくは０〜８％、より好ましくは０〜５％である。ＳｒＯやＢａＯの含有量が１０％より多くなると、ガラスが熱的に不安定になる。

Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏはガラスの高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。その含有量はそれぞれ０〜１０％、好ましくは０〜８％、より好ましくは１〜５％である。これらの含有量が１０％より多くなると、ガンマ線遮蔽能力が低下する。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、清澄剤として作用する成分である。その含有量は、１００ｐｐｍ〜２％（好ましくは、２００ｐｐｍ〜２％、５００ｐｐｍ〜２％、１０００ｐｐｍ〜２％、５０００超ｐｐｍ〜２％、５５００ｐｐｍ〜２％、６０００ｐｐｍ〜２％）である。Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量が１００ｐｐｍよりも少なくなると、清澄力が得られ難くなり、ガラス内の泡を低減し難くなる。また、Ｓｂ_２Ｏ_３の含有量が２％より多くなると、Ｓｂ_２Ｏ_３が高価であるため、原料コストが上昇することになる。

Ｃｌ_２は、清澄剤として作用する成分である。その含有量は、０ｐｐｍ〜２％、好ましくは２００ｐｐｍ〜２％、より好ましくは５００ｐｐｍ〜２％、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ〜１％である。Ｃｌ_２の含有量が２％より多くなると、Ｃｌ_２の蒸発量が多くなり過ぎてガラスが変質し易くなる。尚、Ｃｌ_２の含有量は、ガラス中の残存量を指している。

清澄剤として使用するＳｂ_２Ｏ_３は、９００℃以上の温度域でＳｂイオンの価数変化による化学反応により多量の清澄ガス（酸素ガス）を発生する。特に１０００〜１２００℃の低温で清澄ガスを多量に発生する。また、Ｃｌ_２は９００℃以上の温度域で分解、蒸発して清澄ガス（塩素ガス等）を発生する。したがって、清澄剤としてＳｂ_２Ｏ_３やＣｌ_２を使用することにより、ガラス化反応時から均質化溶融時にかけての温度域が低温であっても、高い清澄効果が得られるため、着色や泡が存在しない放射線遮蔽板ガラスを効率よく得ることができる。

なお、ガラスの特性を損なわない範囲で他の成分を１０％まで添加できる。

この放射線遮蔽板ガラス１を製造するに際しては、溶融炉でガラス原料を溶融して溶融ガラスとした後に、その溶融ガラスをロールアウト法により成形して板ガラスとする。

また、本実施形態の放射線遮蔽安全ガラス１０は、積層ガラスが、可視光平均透過率が８４％である。また、波長４００ｎｍにおける全光線透過率では１３．１％である。このことで、視認性を充分に確保することができる。

なお、本明細書において、可視光平均透過率は、ＪＩＳ Ｒ３１０６に準拠する可視光（波長３８０〜７８０ｎｍ）の平均透過率を意味する。厚み「１０ｍｍについて」とは、放射線遮蔽板ガラスを板厚が１０ｍｍの板ガラスと仮定した場合についての事項を意味し、また「全光線透過率」とは、ＪＩＳ Ｋ７１０５（光源：ＣＩＥの標準の光Ａ）又はＪＩＳ Ｋ７３６１（光源：ＣＩＥの標準の光Ｄ_６５）に準拠しＣＩＥの標準の光Ａ又はＣＩＥの標準の光Ｄ_６５を使用して測定した透光板への平行入射光束に対する全透過光束の割合である。一般に、ヘーズメーターと呼ばれる測定装置を使用して、その板ガラスについて測定された全光線透過率を意味する。

本実施形態のカバー板ガラス２は、酸化物換算の質量百分率で、ＳｉＯ_２ ５０〜６５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ３〜１４％、ＭｇＯ ０〜４％、ＣａＯ ０〜２．９％、ＳｒＯ ２〜１３％、ＢａＯ ２〜１３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １７〜２７％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜１％、Ｎａ_２Ｏ ２〜１０％、Ｋ_２Ｏ ２〜１３％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ７〜１５％、ＺｒＯ_２ １〜９％、ＴｉＯ_２ ０〜５％、Ｓｂ_２Ｏ_３ ０〜１％、Ａｓ_２Ｏ_３ ０〜１％の組成を含有している。

このカバー板ガラス２は、本質的にＰｂを含有していないため、ガラス製造時にＰｂを含む原料がこぼれたりして環境汚染を引き起こすことがない。

また、カバー板ガラス２は、ＳｉＯ_２を５０〜６５％、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜１４％含有するため、表面をクリーニングしても透明性が低下しにくく、吸水による変形や変色を起こすことがない。また、表面硬度が高いため、キズがつきにくく、キズによる割れや透明性の低下が起こりにくい。即ち、ＳｉＯ_２が５０％より少ないと、化学的耐久性が低いため、ガラス表面をクリーニングした後に、「ヤケ」が発生して、透明性が低下しやすく、６５％よりも多いと溶融性が悪化しやすいため好ましくない。また、Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの表面硬度を向上させるとともに、ガラスの化学的耐久性を向上させる成分であり、その含有量が３％よりも少ないと、表面硬度が低くなってキズがつきやすく、割れが発生しやすい。また化学的耐久性が低くなるため、ガラス表面をクリーニングした後に、「ヤケ」が発生して、透明性が低下しやすい。Ａｌ_２Ｏ_３が、１４％よりも多いと、溶融性が悪化するとともに、液相温度が高くなりやすいため好ましくない。

ＺｒＯ_２は、放射線遮蔽能力及びガラスの化学的耐久性を向上させる成分であり、その含有量は、１〜９％、好ましくは、１〜８％である。ＺｒＯ_２が１％よりも少ないと、放射線遮蔽能力が低く、また、ガラスの化学的耐久性が低下しやすく、９％よりも多いと、ガラスの成形時に失透物が生成しやすく、成形が困難となるため好ましくない。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯは、ガラスの溶融性を向上させる成分であり、特にＳｒＯ及びＢａＯは、放射線遮蔽能力を高める効果に優れた成分であり、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの合量が１７〜２７％である。これらの成分の合量が１７％よりも少ないと、放射線遮蔽能力が低下するとともに、溶融性が悪化しやすい。２７％よりも多いと、ガラスが失透しやすくなる。

ＭｇＯの好適な含有量は０〜４％、ＣａＯは０〜２．９％である。また、ＢａＯ及びＳｒＯの好適な含有量は、いずれも２〜１３％である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは、ガラスの溶融性を向上させる成分であり、これらの成分の合量が７〜１５％である。これらの成分の合量が７％よりも少ないと、溶融が困難になり、１５％よりも多いと、化学的耐久性が低下する。

また、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの好ましい含有量は、それぞれ０〜１％、２〜１０％、２〜１３％である。

上記した成分の他にも、ＴｉＯ_２を５％まで、Ｐ_２Ｏ_５を３％まで、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＡｓ_２Ｏ_３を１％まで添加してもよい。

カバー板ガラス２は、既存の成形法によって製板することが可能であるが、特にフロート法によって製板すると、平滑性に優れるため、研磨する必要がなく、研磨によるキズが入ることがない。

本実施形態の樹脂層３としては、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、フッ素樹脂（ＴＨＶ）等が使用可能であり、液状の接着剤としてカバー板ガラスの接着に使用してもよいが、取り扱いが容易な点で樹脂フィルムの形態が好ましい。なお、樹脂層の厚さは５０〜２０００μｍであることが好適である。

また、熱膨張係数の異なるカバー板ガラスを貼り合わせる場合には、熱硬化による樹脂でなく、硬化剤を使用して常温で反応硬化するものや、光硬化タイプを使用することが好ましい。建材用として実績のあるエポキシアクリレートを主成分とする紫外線硬化性樹脂の他、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等の他の樹脂を使用することもできる。このように樹脂層３が光硬化性樹脂から成ると、室温条件で紫外線等の照射により硬化させることができ、熱膨張係数の異なる耐熱板ガラス等を合せても、耐熱板ガラスの反りや破損が生じないため、組合せのバリエーションが増え好ましい。また、樹脂層３の厚みが、５０〜２０００μｍであれば、樹脂層３で変形を吸収することができ、寸法変化率の異なるカバー板ガラスを合せることが可能となる。

次に、本実施形態の放射線遮蔽安全ガラス１０の製造方法について説明する。

本実施形態の放射線遮蔽安全ガラス１０の製造方法は、放射線遮蔽板ガラス１に厚みが３００μｍのＰＶＢ製樹脂フィルムを介してカバー板ガラス２を積層する積層工程と、この積層工程により得た積層体をオートクレーブ等にて熱圧着して貼り合わせる貼着工程と、から構成されている。

まず、ロールアウト法で、１．１ｍｍＰｂの鉛当量の性能を有する比重４．３５で厚みが７ｍｍの放射線遮蔽用の板ガラスを製板し、徐冷してその両面を研磨した後、幅１０００ｍｍ×長さ１６００ｍｍのサイズに加工し、放射線遮蔽板ガラス１を得る。

次いで、上記した組成となるようにバッチ原料を調製し、溶融した後、フロート法で、厚みが１．８ｍｍの板ガラスを製板し、幅１０００ｍｍ×長さ１５９５ｍｍのサイズに加工し、カバー板ガラス２を得る。

次いで、放射線遮蔽板ガラス１の片面に、厚みが３００μｍのＰＶＢ製樹脂フィルムを配置し、その上にカバー板ガラス２を静置する。このとき、放射線遮蔽板ガラス１の周縁部の一辺にスペーサを配置することで、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａよりも５ｍｍだけ突出させる。

次いで、得られた積層体をオートクレーブにて熱圧着して貼り合わせる。そして、放射線遮蔽板ガラス１の他の面にも同様の作業を行い、他の面にもカバー板ガラス２を貼り付ける。

こうして、図１に示すように、放射線遮蔽板ガラス１の両面にそれぞれ、カバー板ガラス２が樹脂層３を介して貼着された放射線遮蔽安全ガラス１０が製造される。

次に、本実施形態の放射線遮蔽窓２０について、図２（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。

本実施形態の放射線遮蔽窓２０は、上記放射線遮蔽安全ガラス１０を、セッティングブロック５を介して枠体４に固定することにより構成されている。即ち、放射線遮蔽窓２０は、正面視矩形の放射線遮蔽安全ガラス１０と、この放射線遮蔽安全ガラス１０の周縁部の四辺全部を取り囲む矩形状の枠体４と、この枠体４の下枠４ａの溝内に配設され、放射線遮蔽安全ガラス１０の下辺を支える計二つのセッティングブロック５と、放射線遮蔽安全ガラス１０の全周において、カバー板ガラス２の周縁部寄りのガラス表面と枠体４の内壁部４ｃとの間に介在させたバックアップ材６およびシーリング材７と、から構成されている。

図２（ｂ）に示すように、放射線遮蔽安全ガラス１０の下辺は、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａがカバー板ガラス２の端面２ａよりも突出しているため、放射線遮蔽板ガラス１はその端面１ａでセッティングブロック５と接触して直接支持されるのに対し、カバー板ガラス２の端面２ａとセッティングブロック５との間には隙間が形成される。

したがって、本実施形態の放射線遮蔽窓２０に、例えば地震等による外力が加わって枠体４が変形しても、図３に示すように、カバー板ガラス２の端面２ａとセッティングブロック５との間に隙間を確保することができるので、地震等の外力や自重による応力がセッティングブロック５を通じてカバー板ガラス２の下辺に集中することがなく、カバー板ガラス２の破損を防ぐことができる。

以上、本実施形態の放射線遮蔽安全ガラス１０及び放射線遮蔽窓２０について説明したが、本発明は他の実施形態でも実施することができる。

例えば、上記実施形態では、正面視矩形の放射線遮蔽安全ガラス１０の周縁部の四辺のうちの一辺（下辺）においてのみ、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａよりも突出させているが、本発明は決してこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、放射線遮蔽安全ガラス３０の周縁部の四辺のうち、互いに対向する二辺（下辺および上辺）において、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａよりも突出させてもよい。そして、この放射線遮蔽安全ガラス３０の上辺及び下辺を、枠体４の下枠４ａ及び上枠４ｂ内にそれぞれ配設した計四つのセッティングブロック５で支持することによって放射線遮蔽窓４０を構成してもよい。また、放射線遮蔽安全ガラス１０の周縁部の四辺全部において、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａよりも突出させてもよい。

さらに、上記実施形態のように、必ずしも放射線遮蔽安全ガラス１０の一辺（下辺）の辺全体に亘って、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａを突出させる必要はなく、放射線遮蔽安全ガラス１０の一辺（下辺）の一部において、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａを突出させてもよい。少なくとも放射線遮蔽窓を構成したときにセッティングブロック５と接触する部分において、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａがカバー板ガラス２の端面２ａよりも突出していれば足りる。

また、上記実施形態では、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａに対して段差を付けて階段状に突出させているが、図５に示す放射線遮蔽安全ガラス５０のように、放射線遮蔽板ガラス１の両面にそれぞれ、樹脂層３を介してカバー板ガラス２を貼着して積層した後、この積層体の周縁部を断面半円形状に研削、研磨加工することによって、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａに対し突出させてもよい。この場合、両端面の表面粗さがＲａで５０μｍ以下であれば、破損が生じる可能性をより少なくすることができ、好ましい。

また、図６に示す放射線遮蔽安全ガラス６０のように、ガラス積層体の周縁部を、断面台形形状に研削、研磨加工することによって、放射線遮蔽板ガラス１の端面１ａをカバー板ガラス２の端面２ａに対し突出させてもよい。このようにガラス積層体の周縁部に対する研削、研磨加工の断面形状は、製造すべき放射線遮蔽安全ガラスのサイズ、加工コスト等を考慮して種々の設計変更が可能である。

また、上記実施形態の放射線遮蔽窓２０は、医療機関等の放射線を取り扱う施設の壁に適用することができる他、放射線遮蔽用の衝立に適用することができる。衝立に適用する場合、視認性の観点から衝立の全面に放射線遮蔽窓２０を適用することが好ましい。

また、放射線遮蔽安全ガラスを構成する放射線遮蔽板ガラスとして、例えば、酸化物換算の質量百分率で、ＳｉＯ_２ １０〜４０％、ＰｂＯ ４５〜８０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％の組成を含有する板ガラスを採用することもできる。

この組成の放射線遮蔽板ガラスを用いた放射線遮蔽安全ガラスによれば、放射線の強源の存在する場所での使用が可能となる。ここで、ＰｂＯの含有量が８０％よりも多くなると、ＰｂＯ以外の成分が相対的に少なくなり、板ガラスが熱的に不安定となり、４５％未満になると、ガンマ線遮蔽能力が減少し、強源での使用が困難となる。また、ＳｉＯ_２の含有量が４０％よりも多くなると、ＰｂＯの含有量が制限されるため、放射線遮蔽能力が低下し、１０％未満になると、ガラスの骨格を形成する成分が少なくなり、構造的に不安定となる。

さらにまた、放射線遮蔽安全ガラスを構成する放射線遮蔽板ガラスとして、例えば、酸化物換算の質量百分率で、ＳｉＯ_２ ４０〜５５％、ＰｂＯ ３０〜４５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ０〜１０％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％の組成を含有する板ガラスを採用することもできる。

この組成の放射線遮蔽板ガラスを用いた放射線遮蔽安全ガラスによれば、放射線の弱源の存在する場所での使用が可能となる。ここで、ＰｂＯの含有量が４５％よりも多くなると、必要とする遮蔽能力に対してガラスが重くなり過ぎる。一方、３０％未満になると、ガンマ線遮蔽能力が減少し、弱源での使用が困難となる。また、ＳｉＯ_２の含有量が５５％よりも多くなると、高温粘度が高く、加工、成形が困難になる。一方、４０％未満になると、必要とする遮蔽能力に対してＰｂＯが過多となる。

また、上記実施形態では、放射線遮蔽板ガラスを、ロールアウト法により成形しているが、例えば鋳込み法等の他の成形法を採用してもよい。ロールアウト法は、厚み２０ｍｍ以下の板ガラスを成形するのに適しており、鋳込み法は、厚み２０ｍｍ以上の板ガラスを成形するのに適している。放射線遮蔽板ガラスとして、例えば厚み４００ｍｍの板ガラスを使用することができる。また、コバルト６０照射で比重３．４の重コンクリート１２００ｍｍ相当の放射線遮蔽能力を有する放射線遮蔽板ガラスを使用することもできる。

また、放射線遮蔽安全ガラスを構成するカバーガラスとして、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケート等の一般的なガラスを使用することもできる。また、必要に応じて強化ガラスを使用することもできる。

また、カバーガラスに使用される無アルカリガラスとしては、酸化物換算の質量百分率で、ＳｉＯ_２ ４０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ６〜２５％、Ｂ_２Ｏ_３ ５〜２０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜３０％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％の基本組成を含有し、本質的にアルカリ金属酸化物を含まない無アルカリガラスからなることが好ましい。このようなガラスは、ヤング率、歪点、熱膨張係数、耐薬品性、溶融性、成形性等の諸特性が優れている。

以下にこの組成範囲を限定した理由を説明する。

ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークとなる成分であり、その含有量は４０〜７０％である。ＳｉＯ_２が４０％より少ないと耐薬品性が悪化すると共に、歪点が低下して耐熱性が悪くなる。７０％より多くなると、高温粘度が高くなって溶融性が悪くなると共にクリストバライトの失透物が析出しやすくなる。ＳｉＯ_２の好ましい含有量は、４５〜６８％であり、さらに好ましくは５８〜６７％である。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの耐熱性、耐失透性を高める成分であり、その含有量は６〜２５％である。Ａｌ_２Ｏ_３が６％より少ないと失透温度が著しく上昇してガラス中に失透が生じやすくなり、２５％より多いと耐酸性が低下してガラス表面に白濁が生じやすくなる。Ａｌ_２Ｏ_３の好ましい含有量は、１０〜２０％であり、さらに好ましくは１５〜１８％である。

Ｂ_２Ｏ_３は、融剤として働き、粘性を下げて溶融を容易にする成分であり、その含有量は５〜２０％である。Ｂ_２Ｏ_３が５％より少ないと融剤としての効果が不十分となり、２０％より多いと耐塩酸性が低下すると共に、歪点が低下して耐熱性が悪化する。Ｂ_２Ｏ_３の好ましい含有量は、７．５〜１５％、より好ましい含有量は８．５〜１５％である。

ＭｇＯは、歪点を下げずに高温粘性を下げてガラスの溶融を容易にする成分であり、その含有量は０〜１０％である。ＭｇＯが１０％より多いと、ガラスの耐酸性が著しく低下する。ＭｇＯの好ましい含有量は、０〜３．５％であり、より好ましい含有量は０〜３％である。

ＣａＯも、ＭｇＯと同様の働きをする成分であり、その含有量は０〜１５％である。ＣａＯが１５％より多いと、耐酸性が著しく低下する。ＣａＯの好ましい含有量は、０〜１０％、より好ましい含有量は６〜１０％である。

ＢａＯは、ガラスの耐薬品性を向上させると共に失透性を改善する成分であり、その含有量は０〜３０％である。ＢａＯが３０％より多いと、歪点が低下して耐熱性が悪くなる。ＢａＯの好ましい含有量は、０〜２０％であり、より好ましくは０．１〜５．０％である。

ＳｒＯも、ＢａＯと同様の働きをする成分であり、その含有量は０〜１０％である。ＳｒＯが１０％より多いと失透性が増すため好ましくない。ＳｒＯの好ましい含有量は、０〜７％である。

ＢａＯとＳｒＯは、ガラスの密度と熱膨張係数にも影響を与える成分であり、低密度、低膨張のガラスを得るためには、これらを合量で６％以下、好ましくは４％以下に抑えることが好ましい。

ＺｎＯは、耐酸性と失透性を改善する成分であり、その含有量は０〜１０％である。しかしながら、ＺｎＯが１０％より多いと、逆にガラスが失透しやすくなり、また歪点が低下して耐熱性が悪くなる。ＺｎＯの好ましい含有量は０〜７％であり、より好ましくは０〜５％である。

また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯの合量が５％より少ないと、高温での粘性が高くなり、溶融性が悪くなると共に、ガラスが失透しやすくなるため好ましくない。一方、２０％より多いと、ガラスの密度が高くなるため好ましくない。

また、本発明では、上記成分の他に、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３等を合量で５％まで含有することができる。

ＺｒＯ_２は、ガラスの耐薬品性、特に耐酸性を改善すると共に、高温粘性を下げて溶融性を向上させる成分である。ＺｒＯ_２の含有量は、０〜５％、好ましくは０．１〜４％である。５％より多いと、失透温度が上昇し、ジルコンの失透異物が析出しやすくなる。

ＴｉＯ_２も、耐薬品性、特に耐酸性を改善する成分である。それとともに、ＴｉＯ_２は、高温粘性を低下し、溶融性を向上させ、さらに紫外線による着色を防止する成分である。すなわち、ガラス基板上の有機物を除去するために紫外線を照射することがあるが、ガラス基板が紫外線によって着色すると、透過率が低下するため好ましくない。そのため、この種のガラス基板には、紫外線によって着色しないことが要求される。しかしながら、ＴｉＯ_２が５％より多いと、逆にガラスが着色しやすくなるため好ましくない。

さらに、Ｐ_２Ｏ_５も一般に融剤として使用されるが、ガラスを分相させると共に、耐薬品性を著しく低下させるため好ましくない。また、ＣｕＯを含有すると、ガラスが着色することになる。

また、一般に融剤として使用されるＰｂＯは、ガラスの耐薬品性を著しく低下させる。それとともに、ＰｂＯは溶融時に融液の表面から揮発し、環境を汚染する虞れもあるため好ましくない。

また、本発明においては、上記成分以外にも、特性を損なわない範囲で、他の成分を添加させることが可能である。例えば、清澄剤としてＡｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｆ_２、Ｃｌ_２、ＳＯ_３、ＳｎＯ_２といった成分やＡｌ、Ｓｉといった金属粉末を添加させることが可能である。

また、例えば医療施設での放射線検査以外の目的で使用する場合など、必ずしも高い視認性が要求されない場合には、放射線遮蔽安全ガラスの可視光平均透過率は、厚みによらず３０％以上あれば使用することができる。

以下、本発明に係る放射線遮蔽安全ガラスと放射線遮蔽窓の実施例を説明する。

本実施例の放射線遮蔽安全ガラスは、１．１ｍｍＰｂの鉛当量の性能を有する比重４．３５で厚みが７ｍｍの放射線遮蔽板ガラスの両面に、厚みが３００μｍの樹脂層を介して、厚みが１．８ｍｍのカバー板ガラスを貼着したものである。この放射線遮蔽安全ガラスは、約１２ｍｍの厚みとなる。そして、本実施例の放射線遮蔽安全ガラスの周縁部の一辺（下辺）は、半径７ｍｍで断面半円形状に研削、研磨加工されており、放射線遮蔽板ガラスの端面がカバー板ガラスの端面よりも約１ｍｍ突出し、両端面の表面粗さはＲａで３０μｍであった。

この放射線遮蔽安全ガラスの性能を確認する目的で、試験枠を強制変形させる試験を実施した。試験に使用した放射線遮蔽安全ガラスのサイズは、幅１０００ｍｍ×高さ１６００ｍｍであり、放射線遮蔽安全ガラスの周縁部を試験枠の溝内に約１５ｍｍ挿入し、その下辺を二個のセッティングブロックで支持し、試験枠とガラスとの間にバックアップ材を挿入した後、シリコーン製のシーリング材を充填した。

ａ．面内変形試験：放射線遮蔽安全ガラスを設置した試験枠の下辺を仮想躯体にボルト固定し、上枠を油圧ジャッキにより面内方向に変形させる試験で、ガラスの破損の有無を確認するものである。変形量±３２ｍｍ（層間変位量＝±１／５０）を往復で５０回繰り返しても、カバー板ガラスの破損は無かった。

比較例として、周縁部の一辺（下辺）において研削、研磨加工を施していないもの（図７参照）について同様の試験を行った結果、１０回往復した時点でカバー板ガラスにクラックが発生した。

ｂ．面外変形試験：放射線遮蔽安全ガラスを設置した試験枠の下辺を仮想躯体にボルト固定し、上枠を油圧ジャッキにより面外方向に変形させる試験で、ガラスの破損の有無を確認するものである。変形量±３２ｍｍ（層間変位量＝±１／５０）を往復で５０回繰り返しても、カバー板ガラスの破損は無かった。

比較例として、周縁部の一辺（下辺）において研削、研磨加工を施していないもの（図７参照）について同様の試験を行った結果、５回往復した時点でカバー板ガラスにクラックが発生した。

本発明に係る放射線遮蔽安全ガラスおよび放射線遮蔽窓は、医療施設以外の宇宙線等の放射線学術研究施設、原子力施設、ホットラボ、その他の施設にも適用可能である。例えば、原子力発電タービン建屋、固体核廃棄物貯蔵庫、再循環ポンプ、使用済み核燃料輸送容器保管施設の窓、或いは放射性物質を扱うドラム移載装置、重機等の窓等にも適用可能である。

１０、３０、５０、６０ 放射線遮蔽安全ガラス
２０、４０ 放射線遮蔽窓
１ 放射線遮蔽板ガラス
１ａ 端面
２ カバー板ガラス
２ａ 端面
３ 樹脂層
４ 枠体
５ セッティングブロック

Claims (2)

1. 放射線遮蔽板ガラスにカバー板ガラスが樹脂層を介して貼着されて成る積層ガラスであって、
   前記積層ガラスは、前記放射線遮蔽板ガラスの両面にそれぞれ、前記カバー板ガラスが貼着されて成り、可視光平均透過率が７５％以上であり、
   該積層ガラスの周縁部において、前記放射線遮蔽板ガラスの端面が前記カバー板ガラス各々の端面よりも突出し、且つ、該積層ガラスの周縁部の断面形状が半円形状または台形形状であることを特徴とする放射線遮蔽安全ガラス。
2. 放射線遮蔽板ガラスにカバー板ガラスが樹脂層を介して貼着された積層ガラスを、セッティングブロックを介して枠体に固定して成る放射線遮蔽窓であって、
   前記積層ガラスは、前記放射線遮蔽板ガラスの両面にそれぞれ、前記カバー板ガラスが貼着されて成り、可視光平均透過率が７５％以上であり、
   該積層ガラスの周縁部において、前記放射線遮蔽板ガラスの端面が前記カバー板ガラス各々の端面よりも突出し、且つ、該積層ガラスの周縁部の断面形状が半円形状または台形形状であり、
   前記放射線遮蔽板ガラスの端面及び前記カバー板ガラス各々の端面は、いずれも前記枠体内に収容されており、
   前記カバー板ガラス各々の端面と前記セッティングブロックとの間に隙間を有することを特徴とする放射線遮蔽窓。

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