JP6994917B2

JP6994917B2 - 放射線遮蔽構造

Info

Publication number: JP6994917B2
Application number: JP2017229161A
Authority: JP
Inventors: 琢真能任
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP2019100757A

Description

本発明は、例えば医療用放射線照射室のような出入口に迷路を備えた放射線遮蔽構造に関するものである。

従来、がん治療に使用される電子リニアック（直線加速器）等の放射線発生装置が設置された放射線照射室では、管理区域境界における実効線量を法令で定める値以下にするため、放射線を遮蔽するためのコンクリートや鉄を使った厚い遮蔽壁で囲われている。

しかし、照射室の出入口には厚い遮蔽体を設けることができないため、迷路と呼ばれる形状を設けている。これにより、出入口に直接放射線が到達することを防ぎ、出入口に到達するまでの散乱を増やすことで放射線量を減衰させている。出入口に到達した放射線は、最終的に鉛やポリエチレンでできた遮蔽扉により遮蔽され、室外への漏洩を防いでいる。また、照射室の床下に免震層等の空間が存在する場合、照射室の床方向の遮蔽が十分でないときは、管理区域境界を床下の空間まで広げ、照射中の立入りを制限している。

照射室出入口での放射線量を減らすための従来の迷路の構造としては、放射線が迷路に入る量を制限する構造（例えば、特許文献１または本特許出願人が提案中の特許文献２を参照）や、散乱回数を増やすために迷路を折り返した構造（例えば、特許文献３を参照）、迷路の壁を一部凹ませた構造（例えば、特許文献４を参照）などが知られている。

また、放射線の床からの散乱の影響を抑える従来の方法としては、床から数ｍ離れた位置にグレーチング等の足場を設け、放射線の床からの散乱の影響を抑える手法が放射線標準施設等で採用されている。しかし、放射線の床からの散乱の影響を抑えるのに十分な位置に足場を設けるには、高さ方向に余裕が必要である。

特開平５－２２３９８７号公報特願２０１７－０８２０１８号（現時点で未公開）実開平３－０４２５９７号公報特開２００４－０４５３３８号公報

迷路で線量を十分に落としきれない場合には、室外への漏洩を確実に防ぐため、出入口に厚くて重い遮蔽扉を設置する必要がある。しかし、遮蔽扉が重厚になると、その分コストが増大するとともに、災害時の迅速な脱出経路確保が難しくなるおそれがある。

このため、迷路での放射線量をより一層低減することのできる技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、迷路での放射線量を低減することのできる放射線遮蔽構造を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放射線遮蔽構造は、放射線を放出する放射線発生装置を収容する放射線遮蔽壁からなる収容室と、この収容室の出入口と、放射線発生装置からの放射線が出入口に直接到達することを防ぐために収容室内において出入口の近傍に設けられた迷路とを備える放射線遮蔽構造であって、迷路の床、迷路の天井、迷路の近傍の収容室内の床、迷路の近傍の収容室内の天井のうち少なくとも一つにおいて、出入口に到達する放射線を低減するために床下または天井上の空間に向けて放射線を通過させるための通過部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る他の放射線遮蔽構造は、上述した発明において、通過部は、開口、放射線透過性の床材、放射線透過性の天井材のうち少なくとも一つからなることを特徴とする。

また、本発明に係る他の放射線遮蔽構造は、上述した発明において、通過部は、放射線発生装置のある側から迷路に出入りする迷路出入口の床に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る放射線遮蔽構造によれば、放射線を放出する放射線発生装置を収容する放射線遮蔽壁からなる収容室と、この収容室の出入口と、放射線発生装置からの放射線が出入口に直接到達することを防ぐために収容室内において出入口の近傍に設けられた迷路とを備える放射線遮蔽構造であって、迷路の床、迷路の天井、迷路の近傍の収容室内の床、迷路の近傍の収容室内の天井のうち少なくとも一つにおいて、出入口に到達する放射線を低減するために床下または天井上の空間に向けて放射線を通過させるための通過部が設けられているので、通過部を通じて放射線を床下または天井上の空間に逃がすことで、迷路での放射線量を低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の放射線遮蔽構造によれば、通過部は、開口、放射線透過性の床材、放射線透過性の天井材のうち少なくとも一つからなるので、開口または放射線透過性の床材もしくは天井材を通じたストリーミングにより、放射線を床下または天井上の空間に逃がすことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の放射線遮蔽構造によれば、通過部は、放射線発生装置のある側から迷路に出入りする迷路出入口の床に設けられているので、迷路出入口の床の通過部を通じて放射線を床下の空間に逃がすことで、迷路での放射線量を効果的に低減することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る放射線遮蔽構造の実施の形態１を示す図であり、（１）は平面図、（２）はＡ－Ａ断面図である。図２は、本発明に係る放射線遮蔽構造の実施の形態２を示す平面図である。図３は、本発明の効果を検証するために行った実施例を示す平面図であり、（１）は実施例１、（２）は実施例２、（３）は実施例３である。図４は、本発明の効果を検証するために行った実施例の計算条件を示す形状寸法図である。図５は、本発明の効果を検証するために行った実施例１の計算結果を示す実効線量コンター図である。

以下に、本発明に係る放射線遮蔽構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、免震構造の放射線治療施設に適用される場合を例にとり説明するが、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。本実施の形態１は、迷路出入口の角の床に通過部を設けた場合である。

図１（１）に示すように、本実施の形態１に係る放射線遮蔽構造１００は、放射線を放出するリニアック１２（放射線発生装置）を収容する収容室１４と、この収容室１４の出入口１６と、出入口１６の近傍に設けられた迷路１８と、迷路出入口２０の角に設けられた通過部２２とを備える。出入口１６には放射線を遮蔽する機能を有する遮蔽扉２４が設けられる。

また、図１（２）に示すように、収容室１４の直下には床３６を挟んで免震層２６（床下の空間）が設けられている。この免震層２６は、人が普段立ち入らない空間である。また、収容室１４の上方には天井３８が設けられている。床３６、天井３８は、鉄などの金属とこれを覆うコンクリートとから構成されている。放射線遮蔽構造１００および免震層の周囲には、管理区域境界Ｃが設定されている。

図１（１）に示すように、リニアック１２はリニアックヘッドＨを備えており、このヘッドＨ内に設けた図示しないターゲットに、例えば１０ＭｅＶのエネルギーで加速された粒子を衝突させることで、光子や電子ビームなどの放射線を発生させるようになっている。ターゲットで発生した放射線は、コリメータなどにより絞られて患部性状に応じた利用線錐Ｂとなり、アイソセンター位置Ｐの患者の患部に照射される。リニアックヘッドＨは、治療台上などに設定したアイソセンター位置Ｐを中心として所定方向（例えば水平軸周り）に３６０°回動可能に構成されており、リニアックヘッドＨの回動軌道上の任意位置からアイソセンター位置Ｐに対して、放射線の照射を行う。このように、本実施の形態のリニアック１２は、放射線によって患部を照射するために用いる医療用リニアックを想定している。このため、収容室１４は、医療用リニアックが設置される照射室に相当する。

収容室１４は、リニアックヘッドＨから放射される放射線を遮蔽するために放射線遮蔽壁２８により囲まれた平面視で矩形状の部屋となっている。この放射線遮蔽壁２８は、鉄などの金属とこれを覆うコンクリートとから構成されている。なお、利用線錐Ｂの延長上の壁内部には、放射線遮蔽能力に優れた鉄板などの金属板３０が埋め込まれている。

迷路１８は、リニアック１２からの放射線が出入口１６に直接到達することを防ぐために設けられる。より具体的には、図１（１）に示すように、迷路壁３２が、正面側１０Ａの放射線遮蔽壁２８から収容室１４内部に向けて平面視で垂直に突設されており、リニアック１２のある側と迷路１８の内部とを仕切っている。この迷路壁３２と側面側１０Ｂの放射線遮蔽壁２８との間に迷路１８が形成される。迷路壁３２の端部３４と背面側の放射線遮蔽壁２８との間が、リニアック１２のある側から迷路１８に出入り可能な迷路出入口２０となる。この迷路出入口２０は、リニアック１２のある側と迷路１８の内部とを連絡する通用口として使用される。

なお、図１（１）の例では、迷路壁３２の端部３４は、迷路出入口２０に近づくにつれ次第に壁厚が薄くなるように迷路１８の内部側に傾斜が付けられた形態となっている。また、迷路１８を挟んで迷路壁３２に対向する側面側１０Ｂの放射線遮蔽壁２８についても、これに対応した傾斜が付けられた形態となっている。

通過部２２は、床下の免震層２６に向けて放射線を通過させるためのものであり、迷路出入口２０の角の床３６に設けられる。この通過部２２は、床下の免震層２６に連通する四角断面形状の開口２２Ａと、開口２２Ａの上端に設けられる足場としてのグレーチング２２Ｂによって構成される。

上記構成の動作および作用について説明する。
図１（１）、（２）に示すように、リニアックヘッドＨから放出する利用線錐Ｂ以外の漏洩線Ｌ（例えばＸ線や中性子線など）や、利用線錐Ｂが放射線遮蔽壁２８で散乱した散乱線といった放射線は、迷路出入口２０近くの放射線遮蔽壁２８で反射して、一部は放射線Ｌ１として迷路１８に入り込み、一部は放射線Ｌ２として通過部２２のグレーチング２２Ｂおよび開口２２Ａを通過して床下の免震層２６にストリーミングする。このように、本実施の形態によれば、迷路出入口２０に入ってきた漏洩線Ｌや利用線錐Ｂの散乱線の一部（放射線Ｌ２）を通過部２２を通じて免震層２６に逃がすことで、迷路１８内の放射線量を効果的に低減することができる。この結果、出入口１６に到達する放射線量が低減するため、遮蔽扉２４の遮蔽体厚を薄くし、軽量化することが可能となり、建設コストを低減することができる。また、遮蔽扉２４の軽量化が図られることで、災害時における脱出経路の確保が容易となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、迷路全体と照射室の一部の床に通過部を設けた場合である。

図２に示すように、本実施の形態２に係る放射線遮蔽構造２００は、上記の実施の形態１の放射線遮蔽構造１００の通過部２２の代わりに、通過部４０を備えたものである。通過部４０以外の構成は、上記の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は省略する。

通過部４０は、床下の免震層２６に向けて放射線を通過させるためのものであり、迷路１８全体とその近傍の収容室１４内の一部に設けられる。この通過部４０は、床下の免震層２６に連通する開口４０Ａと、開口４０Ａの上端に設けられる足場としてのグレーチング４０Ｂによって構成される。

上記構成によれば、迷路１８とその近傍に入り込んだ漏洩線Ｌや利用線錐Ｂが放射線遮蔽壁２８で散乱した散乱線の一部は、通過部４０のグレーチング４０Ｂおよび開口４０Ａを通過して床下の免震層２６にストリーミングする。このように、本実施の形態によれば、漏洩線Ｌや利用線錐Ｂの散乱線の一部を通過部４０を通じて免震層２６に逃がすことで、迷路１８内の放射線量を効果的に低減することができる。この結果、出入口１６に到達する放射線量が低減するため、遮蔽扉２４の遮蔽体厚を薄くし、軽量化することが可能となり、建設コストを低減することができる。また、遮蔽扉２４の軽量化が図られることで、災害時における脱出経路の確保が容易となる。

上記の実施の形態１、２においては、通過部２２、４０が開口とグレーチングとによって構成される場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、通過部２２、４０を通行の障害とならない位置に設けた開口のみで構成してもよいし、開口を形成せずに放射性透過性の床材のみで構成してもよい。また、グレーチングのような鋼材を格子状に組んだ溝蓋材の代わりに他の放射線透過性の床材を用いてもよい。このようにしても、開口や放射線透過性の床材を通じたストリーミングにより、放射線を床下の空間に逃がすことができる。

また、上記の実施の形態１、２においては、放射線を逃がすための通過部２２、４０を床３６に設けた場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、天井３８の上方に放射線を逃がすための空間（例えば、免震層等の人が普段立ち入らない空間）が存在する場合には、床３６の代わりに天井３８に通過部を設けてもよいし、床３６と天井３８の両方に通過部を設けてもよい。この場合、天井３８の通過部は、床３６の通過部と同様に、開口とグレーチング等の放射線透過性の天井材を組み合わせて構成してもよいし、開口のみ、あるいは放射線透過性の天井材のみで構成してもよい。また、通過部を設ける場所は、迷路１８の一部または全部でもよいし、これに加えて迷路１８近傍の収容室１４内であってもよい。このようにすれば、通過部を通じて床下の空間や天井上の空間に放射線の一部を逃がすことができるので、迷路１８での放射線量を低減することができる。

なお、上記の実施の形態１、２では、出入口１６を放射線遮蔽構造１００、２００の正面側１０Ａに設けた例を説明したが、本発明の出入口１６の位置、向きはこれに限るものではない。例えば、放射線遮蔽構造１００、２００の側面側１０Ｂに出入口１６を設け、迷路１８の内部の通路が鍵状になるように構成してもよい。このようにしても、上記と同様の作用効果を奏することができる。

（本発明の効果の検証）
次に、本発明の効果を検証するために行った計算結果について説明する。

本計算は、収容室１４内のＸ線実効線量と中性子線実効線量の分布状況を、後述の計算コードを用いて計算したものである。計算ケースは、図３（１）～（３）の実施例と比較例の計４ケースとした。図３（１）は、迷路出入口の角の床に通過部２２を配置したケース（実施例１）、図３（２）は、迷路１８全体とその近傍の収容室１４内の一部に通過部４０を配置したケース（実施例２）、図３（３）は、迷路１８全体に通過部４４（開口およびグレーチング）を配置したケース（実施例３）である。比較例は、床に通過部を設けないケースである。

計算条件は、以下のとおりである。すなわち本計算では、１０ＭｅＶの単色電子ビームを１．５ｃｍ厚の銅に照射し、そこで生じタングステンコリメータで絞られたＸ線と中性子線を計算に使用した。
計算コード：モンテカルロ計算コードＭＣＮＰ５
線源：１０ＭｅＶの単色電子ビーム
ターゲット：銅（１．５ｃｍ厚）
コリメータ：タングステン
断面積ライブラリ：光子と電子の相互作用ＭＣＰＬＩＢ０４，ＥＬ０３
中性子相互作用ＦＳＸＬＩＢ－Ｊ４０

計算に用いた照射室の大きさや迷路の長さは、図４に示すとおりである。床厚は１７０ｃｍ、グレーチングの厚さは２ｃｍとした。グレーチングは計算上、組成をＳＵＳ３０４相当とし、密度１．２ｇ／ｃｍ^３の一様媒質で構成されるものとした。床下空間の免震層の高さは１ｍに設定した。なお、図３（１）の計算ケースの開口の平面寸法は２２０ｃｍ×２２０ｃｍとした。

計算の結果、出入口（遮蔽扉前面）の実効線量を、図３（１）の実施例１では、比較例に比べて３～４％程度低減できることが確認された。また、図３（２）の実施例２では、比較例に比べて４～５％程度、図３（３）の実施例３では、比較例に比べて９～１０％程度低減できることが確認された。

なお、参考として、実施例１における収容室１４直下の免震層２６の管理区域について検討した。この検討では、安全側をみて、床の通過部２２にグレーチングを設置せずに開口のみがある場合を計算した。計算結果を図５の実効線量コンター図に示す。この図は、立面方向（図４のＸ＝２５０ｃｍ断面）の計算結果を表している。図に示すように、免震層２６の実効線量率は通過部２２直下で１０^２μＳｖ／ｈのオーダーとなっている。仮に収容室１４のリニアック運転時間を１６７ｈ／３月と仮定すると、管理区域境界Ｃを収容室１４直下に設定した場合、実効線量限度の１３００μＳｖ／３月を超過する箇所が生じるおそれがある。このため、実施例１のような条件では、免震層２６の管理区域を拡大することが望ましいことがわかる。

以上説明したように、本発明に係る放射線遮蔽構造によれば、放射線を放出する放射線発生装置を収容する放射線遮蔽壁からなる収容室と、この収容室の出入口と、放射線発生装置からの放射線が出入口に直接到達することを防ぐために収容室内において出入口の近傍に設けられた迷路とを備える放射線遮蔽構造であって、迷路の床、迷路の天井、迷路の近傍の収容室内の床、迷路の近傍の収容室内の天井のうち少なくとも一つにおいて、出入口に到達する放射線を低減するために床下または天井上の空間に向けて放射線を通過させるための通過部が設けられているので、通過部を通じて放射線を床下または天井上の空間に逃がすことで、迷路での放射線量を低減することができる。

また、本発明に係る他の放射線遮蔽構造によれば、通過部は、開口、放射線透過性の床材、放射線透過性の天井材のうち少なくとも一つからなるので、開口または放射線透過性の床材もしくは天井材を通じたストリーミングにより、放射線を床下または天井上の空間に逃がすことができる。

また、本発明に係る他の放射線遮蔽構造によれば、通過部は、放射線発生装置のある側から迷路に出入りする迷路出入口の床に設けられているので、迷路出入口の床の通過部を通じて放射線を床下の空間に逃がすことで、迷路での放射線量を効果的に低減することができる。

以上のように、本発明に係る放射線遮蔽構造は、医療用放射線照射室などの迷路を備える放射線利用施設に有用であり、特に、迷路での放射線量を低減するのに適している。

１０Ａ正面側
１０Ｂ側面側
１２リニアック（放射線発生装置）
１４収容室（照射室）
１６出入口
１８迷路
２０迷路出入口
２２，４０，４４通過部
２２Ａ，４０Ａ開口
２２Ｂ，４０Ｂグレーチング
２４遮蔽扉
２６免震層（空間）
２８放射線遮蔽壁
３０金属板
３２迷路壁
３４端部
３６床
３８天井
１００，２００放射線遮蔽構造
Ｂ利用線錐
Ｃ管理区域境界
Ｈリニアックヘッド
Ｌ漏洩線
Ｐアイソセンター位置

Claims

放射線を放出する放射線発生装置を収容する、放射線遮蔽壁からなる収容室と、この収容室の出入口と、前記放射線発生装置からの放射線が前記出入口に直接到達することを防ぐために前記収容室内において前記出入口へ繋がる迷路とを備える放射線遮蔽構造であって、
前記収容室内において、前記放射線発生装置が設置された空間と前記迷路の内部とを連絡する領域の床に、前記収容室の前記出入口に到達する放射線を低減するために床下の空間に向けて放射線を通過させるための通過部が設けられていることを特徴とする放射線遮蔽構造。
前記通過部は、開口、放射線透過性の床材のうち少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽構造。