JPH06127973A

JPH06127973A - 放射線遮蔽ガラス

Info

Publication number: JPH06127973A
Application number: JP30305092A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Miwa; 義治三和
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1992-10-14
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本質的に鉛を含有することなく、良好な光透過
率及び優れた非着色性のガラスを提供する。【構成】重量基準で、ＳｉＯ₂４０〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃
０〜４％、ＭｇＯ０〜３％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｒＯ
３〜２３％、ＢａＯ７〜２７％、ＺｎＯ０〜２０％、Ｚ
ｒＯ₂０〜３％、Ｎａ₂Ｏ１〜１２％、Ｋ₂Ｏ１〜１２
％、Ｌｉ₂Ｏ０〜０．４％、ＴｉＯ₂０〜２％、ＣｅＯ₂
０．１〜３％、Ａｓ₂Ｏ₃０〜０．３％、Ｓｂ₂Ｏ₃０〜
０．３％、Ｆ₂０〜０．４％の組成を有し、且つＣａＯ
とＳｒＯとＢａＯとの合量が３１〜５０％であって、密
度が３．０１ｇ／ｃｍ³以上であり、本質的にＰｂＯを
含有しないことを特徴とする放射線遮蔽ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射線遮蔽能を有する
放射線遮蔽ガラスに関し、特にγ線に対する遮蔽能及び
非着色性に優れ、誘電破壊を起こし難いガラスに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】放射線遮蔽窓は、放射性物質を取り扱う
施設でホットセル内部の観察やマジックハンドによる遠
隔操作のために設けられている。従って、この遮蔽窓に
用いられるガラスに要求される性質は、放射線、特にγ
線に対して遮蔽能力があること、及びセル内部が鮮明に
見える、すなわち光透過率が良いことである。

【０００３】また、ガラスに強いγ線が照射されると、
照射時間とともに次第にガラスが褐色に着色して光透過
率の著しい減少が起こったり、ガラス内部に静電気が生
じ、これが蓄積して生じる高電圧の放電により誘電破壊
と呼ばれるガラスの破壊が起こることがあり、放射線遮
蔽窓にあっては、上記性質に加えてそのような着色や誘
電破壊が起こらないことが要求される。

【０００４】ところで、γ線のような高エネルギーの放
射線に対する遮蔽能力は密度に比例することが知られて
おり、鉛ガラスのような密度の大きいガラスを使用する
のが有効とされている。また、γ線照射による着色を防
止するには、ＣｅＯ₂を含有させるのがよいことも知ら
れている。

【０００５】しかし、酸化鉛を多く含有するガラス（例
えばＰｂＯ含有量７２重量％、密度５．２ｇ／ｃｍ³の
ガラス）は、放射線遮蔽能に優れているものの、特にγ
線着色を起こし易く、また誘電破壊も起こりやすい。他
方、酸化鉛を全く含まないか又は含んでも少量のガラス
の場合、γ線着色及び誘電破壊は生じ難いものの、密度
が小さいために遮蔽能力が低く、遮蔽窓のガラスを全部
これにして完全に放射線を遮蔽しようとすると、窓の厚
みが非常に大きくなり、その結果光透過率が著しく低く
なる。

【０００６】そこで、現在遮蔽窓を構成するガラスは、
１種類ではなく、組成の異なるガラスを何種類か（通常
３種類以上）組み合わせて使用している。すなわち、最
もセルに近いホットサイド側には、遮蔽能力は小さくて
もよいが、強いγ線に曝されても着色及び誘電破壊が生
じないＣｅＯ₂を含有する非鉛ガラスが用いられる。他
方、最も観測者に近いコールドサイド側には、かなりγ
線が減衰しているので、γ線による着色や誘電破壊につ
いてさほど考慮する必要はないが、完全にγ線を遮蔽し
なければならないことから、ＣｅＯ₂を含有しない高鉛
ガラスが用いられる。

【０００７】そして、前記両ガラスの中間に配置される
ガラスには高い光透過率はもとより、γ線に対して高い
遮蔽能力を有すること、γ線照射によって着色しないこ
と、及び誘電破壊を生じないことの全ての特性を具備す
ることが要求されており、例えば特公昭４６−２５８６
号公報、特開平２−２１３３１号公報等において開示さ
れているようなＣｅＯ₂含有鉛ガラスが用いられてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで放射線遮蔽窓
に用いる場合、かかるガラスを厚みが１０ｃｍ以上のブ
ロック体に成型したものが使用されるが、上記ＣｅＯ₂
含有鉛ガラスは本来光透過率がさほど高くないため、ブ
ロック体にすると十分な光透過率が得られないという欠
点がある。またγ線に対する非着色性も不十分である。
それゆえ更に良好な光透過率を有し、非着色性に優れた
ガラスが望まれている。

【０００９】そこで高密度のＣｅＯ₂含有非鉛ガラスを
使用する試みがなされているが、従来の非鉛ガラスでは
先記した要求特性全てを満たすものが存在しないのが実
情である。例えば特公昭６３−４４６９７号公報に開示
のＣｅＯ₂含有非鉛ガラスは密度が高く、優れたＸ線遮
蔽能を有するため、テレビジョン映像管のフェースプレ
ート用として好適なものであるが、電気抵抗が高いため
に誘電破壊を起こし易く、先記したような放射線遮蔽窓
の用途には使用することが不可能である。本発明の目的
は、先記要求特性の全てを満足する放射線遮蔽ガラスを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】その手段は、重量基準
で、ＳｉＯ₂４０〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃０〜４％、ＭｇＯ
０〜３％、ＣａＯ０〜１０％、ＳｒＯ３〜２３％、Ｂａ
Ｏ７〜２７％、ＺｎＯ０〜２０％、ＺｒＯ₂０〜３％、
Ｎａ₂Ｏ１〜１２％、Ｋ₂Ｏ１〜１２％、Ｌｉ₂Ｏ０〜
０．４％、ＴｉＯ₂０〜２％、ＣｅＯ₂０．１〜３％、Ａ
ｓ₂Ｏ₃０〜０．３％、Ｓｂ₂Ｏ₃０〜０．３％、Ｆ₂０〜
０．４％の組成を有し、且つＣａＯとＳｒＯとＢａＯと
の合量が３１〜５０％であって、密度が３．０１ｇ／ｃ
ｍ³以上であり、本質的にＰｂＯを含有しないことを特
徴とする放射線遮蔽ガラスにある。

【００１１】

【作用】ＳｉＯ₂は、ガラスの網目構造形成成分として
必須であるが、含有量が４０％に満たないと耐候性が悪
くなり、他方６０％を越えると密度を高める成分を十分
に含有させることができない。

【００１２】Ａｌ₂Ｏ₃は、４％を越えると溶融性が悪く
なるので、それより少ないのがよい。ＭｇＯは、３％を
越えると失透しやすくなるので、それより少ないのがよ
い。

【００１３】ＣａＯは、ガラスの密度を高める成分であ
るが、含有量が１０％を越えると失透しやすくなる。Ｓ
ｒＯは、ガラスの密度を高めるための必須成分である
が、含有量が３％に満たないとその作用に乏しく、他方
２３％を越えると失透しやすくなる。ＢａＯも同様にガ
ラスの密度を高めるための必須成分であるが、含有量が
７％に満たないとその作用に乏しく、他方２７％を越え
ると失透し易くなる。ただし、これらＣａＯとＳｒＯと
ＢａＯの３成分は、合量で３１％以上５０％以下である
ことが必要であり、３１％に満たないと密度が３．０１
ｇ／ｃｍ³以上になり難く、５０％を越えると失透しや
すくなる。

【００１４】ＺｎＯは、ガラスの密度を高める成分であ
るが、含有量が２０％を越えると失透し易くなる。Ｚｒ
Ｏ₂も同様に密度を高める成分であるが、含有量が３％
を越えると表面失透を起こし易い。

【００１５】Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏはそれぞれ電気
抵抗を低下させ、またγ線による着色を防止するために
含有する成分である。特にＮａ₂ＯとＫ₂Ｏはその効果が
大きいために必須成分として含有するが、これらの含有
量がそれぞれ１％より少ないと効果がなく、１２％を越
えると耐候性が悪くなる。またＬｉ₂Ｏの含有量は０．
４％以下であり、これを越えるとかえって電気抵抗が高
くなる。即ち、一般にはアルカリ含有量が多くなると電
気抵抗は低下する傾向があるが、その一方でアルカリ成
分の種類が多くなると逆に電気抵抗が高くなることが知
られており、本発明の場合、Ｌｉ₂Ｏの含有量が０．４
％より多くなると、前者より後者の作用のほうが大きく
なり電気抵抗が高くなってしまう。

【００１６】ＴｉＯ₂は、２％を越えるとγ線着色を起
こしやすくなるので、それより少ないのがよい。ＣｅＯ
₂は、γ線着色を防止する成分であるが、含有量が０．
１％に満たないとその作用に乏しく、３％を越えるとＣ
ｅＯ₂自体の光の吸収によってガラスが黄色くなり、光
の透過率が低くなる。

【００１７】Ａｓ₂Ｏ₃とＳｂ₂Ｏ₃は、ガラス溶融時に泡
を切る働きをするが、いずれも単独で０．３％を越える
と表面失透しやすくなるので、それより少ないのがよ
い。Ｆ₂は、０．４％を越えるとガラス製造上、環境面
から問題となるので、それより少ないのがよい。

【００１８】また本発明の放射線遮蔽ガラスは本質的に
ＰｂＯを含有しないことを特徴とする。ＰｂＯは不純物
として原料から微量混入する可能性もあるが、光透過率
の低下とγ線による着色を防止するために極力ＰｂＯが
混入しないように注意を払う必要がある。最後に、密度
が３．０１ｇ／ｃｍ³より低いとγ線遮蔽能力が十分で
なくなるので、密度が３．０１ｇ／ｃｍ³以上のものを
選択する。

【００１９】

【実施例】以下に本発明を実施例及び比較例に基づいて
説明する。まず、表１のＮｏ．１〜７のガラス組成とな
るように調合した原料バッチを酸化物に換算して５００
ｇとなるように秤量した（但し、Ｆ₂は、ＣａＦ₂に換
算）。次に原料バッチを振動ミルにて混合した後、石英
坩堝に入れて１３５０℃で４時間溶融した。均質なガラ
スを得るためにガラス溶融途中、白金攪拌棒で攪拌を行
い、脱泡後、炭素板上に流しだし、徐冷炉に移して冷却
し、切り出すことにより、各試料片を作成した。これら
各試料につき、密度、光透過率、γ線着色度及び電気抵
抗を測定した結果を表１に併せて記載する。各特性値の
測定方法は、次の通りである。

【００２０】密度・・・・・大きさ１×１×２（ｃｍ）
の試料を水中に浸し、アルキメデス法により求めた。表
中の数値の単位は、ｇ／ｃｍ³である。

【００２１】光透過率・・・大きさ３×３×１（ｃｍ）
の試料の両面を光学研磨し、波長５９０ｎｍにおける光
透過率（％）を測定し、さらにこの値を１０ｃｍ厚に換
算したものである。

【００２２】γ線着色度・・光透過率測定後の試料にＣ
ｏ⁶⁰γ線５×１０⁶Ｒ／ｈを２０時間照射し、次に光透
過率を測定してγ線照射前の光透過率に対して低下した
割合（％）を算出したものである。

【００２３】電気抵抗・・・大きさ５×５×０．３（ｃ
ｍ）の試料の両面にＡｇペーストを塗布し、これを電極
として１００ボルトの直流電圧を印加して流れる電流値
より求めた。表中の数値は２５０℃での値であり、その
単位は、Ω−ｃｍである。

【００２４】

【表１】表中、Ｎｏ．１〜５は、本発明実施例で、Ｎｏ．６は、
前述の特開平２−２１２３３１号公報に記載された実施
例Ｎｏ．３に相当するものである。Ｎｏ．７は特公昭６
３−４４６９７号公報に記載された実施例Ｎｏ．５に相
当するものである。

【００２５】表１から判るように、本発明実施例Ｎｏ．
１〜５は、いずれも密度が３．０１ｇ／ｃｍ³以上、透
過率が８５．８％以上、γ線着色度が４．０％以下、電
気抵抗が９．３Ω−ｃｍ以下であった。すなわち、密度
が高いのでγ線遮蔽能力に優れており、光透過率がよく
且つγ線着色度が少ないのでセル内部の観察をしやす
く、電気抵抗が低いので誘電破壊を起こしにくいもので
あった。

【００２６】これに対して、比較例のＮｏ．６は、密度
及び電気抵抗が良好であったものの、ＰｂＯを含有する
ためにＣｅＯ₂の含有量を同じくするＮｏ．１よりも光
透過率及びγ線着色度に劣っていた。また、比較例のＮ
ｏ．７は、Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂ＯとともにＬｉ₂Ｏを多量に含
有するため、電気抵抗が１０．６Ω−ｃｍと高く、誘電
破壊を起こし易いものであった。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明ガラスは、密度が
高いのでγ線遮蔽能力に優れており、光透過率がよく且
つγ線着色度が少ないのでセル内部の観察をしやすく、
電気抵抗が低いので誘電破壊を起こしにくいものである
から、放射線遮蔽窓用ガラスとして好適に利用され得
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量基準で、ＳｉＯ₂４０〜６０％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃０〜４％、ＭｇＯ０〜３％、ＣａＯ０〜１０％、
ＳｒＯ３〜２３％、ＢａＯ７〜２７％、ＺｎＯ０〜２０
％、ＺｒＯ₂０〜３％、Ｎａ₂Ｏ１〜１２％、Ｋ₂Ｏ１〜
１２％、Ｌｉ₂Ｏ０〜０．４％、ＴｉＯ₂０〜２％、Ｃｅ
Ｏ₂０．１〜３％、Ａｓ₂Ｏ₃０〜０．３％、Ｓｂ₂Ｏ₃０
〜０．３％、Ｆ₂０〜０．４％の組成を有し、且つＣａ
ＯとＳｒＯとＢａＯとの合量が３１〜５０％であって、
密度が３．０１ｇ／ｃｍ³以上であり、本質的にＰｂＯ
を含有しないことを特徴とする放射線遮蔽ガラス。