JP2020101432A

JP2020101432A - 放射線低減構造

Info

Publication number: JP2020101432A
Application number: JP2018239338A
Authority: JP
Inventors: 琢真能任; Takuma Noto
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: JP7175184B2

Abstract

【課題】放射線照射室の下に設けた免震層における管理区域を小さくすることなどができる放射線低減構造を提供する。【解決手段】本発明に係る放射線低減構造（１）は、放射線照射範囲に対して放射線を照射する放射線発生装置が設置された設置空間（Ａ）の外周囲に設けられ、前記放射線発生装置で発生する放射線を遮蔽する第１遮蔽構造物（Ｂ）と、前記第１遮蔽構造物（Ｂ）の外側に配される外側空間（Ｃ）と、前記外側空間（Ｃ）の外周囲に設けられる第２遮蔽構造物（Ｄ）と、からなる放射線低減構造であって、少なくとも前記第２遮蔽構造物（Ｄ）で前記放射線照射範囲に該当する箇所は、他の箇所より凹んだ凹構造部（１０）を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、放射線発生装置が設置された放射線照射室の外側に設けた空間（例えば、免震層などの空間）における放射線管理区域を小さくする放射線低減構造を提供する。

例えば、Ｘ線などの放射線の照射室においては、放射線が当該照射室から外部に漏洩することを低減する構造が採用されている。

例えば、特許文献１（特開２００４−４５３３８号公報）では、通路に屈曲部分（１２）を設けることにより、照射室の被照射物から反射されて外部に漏洩する放射線の線量を低減する技術が開示されている。
特開２００４−４５３３８号公報

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、管理区域外への放射線の漏洩を抑え、管理区域境界の実効線量を法令で定める値以下にするため、コンクリートや鉄を使った厚い遮蔽壁が設けられる。

ところで、免震構造の普及により、放射線照射室が免震層の直上に作られる案件が増えている。放射線照射室を免震層の直上に設けるとき、免震層の一部（放射線照射室の直下付近）を放射線管理区域としてしまい、放射線発生装置の稼働中においては当該管理区域内への立ち入りを制限することで、免震層に放射線管理区域を設けない場合に比べ、照射室の床部の遮蔽性能を下げ、建設コストを下げることが考えられる。

上記のように、放射線照射室直下の免震層内に放射線管理区域を設ける施設について、免震層のメンテナンス等により当該管理区域内に人が立ち入る場合、放射線発生装置の稼働状況とスケジュールを調整する必要がある。そこで、免震層内の放射線管理区域については可能な限り小さいことが望ましいが、これまで、免震層内の当該管理区域を小さくするための放射線低減構造については提案がされておらず問題であった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係る放射線低減構造は、放射線照射範囲に対して放射線を照射する放射線発生装置が設置された設置空間の外周囲に設けられ、前記放射線発生装置で発生する放射線を遮蔽する第１遮蔽構造物と、前記第１遮蔽構造物の外側に配される外側空間と、前記外側空間の外周囲に設けられる第２遮蔽構造物と、からなる放射線低減構造であって、少なくとも前記第２遮蔽構造物で前記放射線照射範囲に該当する箇所は、他の箇所より凹んだ凹構造部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る放射線低減構造は、前記凹構造部の奥側には、前記凹構造部の開口部の面積より、大きい面積の断面部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る放射線低減構造は、前記外側空間が免震層であることを特徴とする。

また、本発明に係る放射線低減構造は、前記外側空間が通路であることを特徴とする。

本発明に係る放射線低減構造は、少なくとも第２遮蔽構造物で放射線照射範囲に該当する箇所は、他の箇所より凹んだ凹構造部を有しており、このような放射線低減構造によれば、例えば、放射線照射室の下に設けた免震層における管理区域を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る放射線低減構造１の適用先の一つである免震層を下部に有する放射線照射室２の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る放射線低減構造１を説明する図である。本発明の実施形態に係る放射線低減構造１による効果を説明する図である。本発明の第２の実施形態に係る放射線低減構造１の概要を説明する模式図である。本発明の実施形態に係る放射線低減構造１の他の適用例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る放射線低減構造１の適用先の一つである免震層を下部に有する放射線照射室２の一例を示す図である。

放射線照射室２には、放射線発生装置が設置されている。本実施形態においては、このような放射線発生装置における放射線源３のみを示すこととする。放射線発生装置の一例としては、Ｘ線照射を行う電子リニアック（直線加速器）を挙げることできる。ただし、本発明に係る放射線低減構造１は、放射線源３としてＸ線を照射するものを含め、α線、β線、γ線、イオンなどの各放射線を照射する線源にも対応することができるものである。

ここで、放射線発生装置が設置される空間である放射線照射室２を、設置空間Ａとして定義する。また、放射線源３は、放射線照射範囲Ｒに対して放射線を照射するものとする。放射線照射室２においては、放射線照射範囲Ｒ内に治療台５が載置され、当該治療台５上で患者（不図示）が放射線照射による治療を受けることが想定されている。

設置空間Ａの下部には、放射線源３で発生する放射線を遮蔽するために配されている第１遮蔽構造物Ｂが設けられる。この第１遮蔽構造物Ｂとしては、一般的にはコンクリートや鉄などが用いられる。この第１遮蔽構造物Ｂの外側には、免震装置７が収容された免震層などの空間が配される。この免震層などの空間を、外側空間Ｃとして定義する。この外側空間Ｃの外周囲には、免震装置７の基礎となると共に、放射線の遮蔽役としても機能する第２遮蔽構造物Ｄが設けられている。

本発明に係る放射線低減構造１は、放射線源３が配されてなる設置空間Ａと、この設置空間Ａから離れる順に、第１遮蔽構造物Ｂと、主として空洞の外側空間Ｃと、第２遮蔽構造物Ｄとがレイアウトされた構造物に適用されることが前提となる。

以上のような前提の下、本発明に係る放射線低減構造１では、第２遮蔽構造物Ｄにおいて凹構造部１０を設けることによって、外側空間Ｃにおける実効線量を低減させるようにしている。このような凹構造部１０を有する本発明に係る構造物について、図１に示した従来の構造物との相違に基づいて説明する。

図２は本発明の実施形態に係る放射線低減構造１を説明する図であり、図２（Ａ）は従来の放射線照射室２周辺の構造を示しており、図２（Ｂ）は本発明に係る放射線低減構造１が適用された放射線照射室２周辺の構造を示している。なお、図において免震装置７については図示省略している。

本発明に係る放射線低減構造１は、図２（Ｂ）に示すように、少なくとも第２遮蔽構造物Ｄにおいて放射線照射範囲Ｒに該当する箇所（両矢印に示される箇所）は、他の箇所より凹んだ凹構造部１０を有することを特徴としている。第２遮蔽構造物Ｄが他の箇所より凹んでいる凹構造部１０は、通常の高さの床の底面より低い底面を有する構造を言う。

設置空間Ａから放射線源３により放射線を照射すると、第１遮蔽構造物Ｂを透過した放射線のうち、一部は第１遮蔽構造物Ｂ内で散乱し、外側空間Ｃに広がるが、第１遮蔽構造物Ｂを透過した放射線は、第２遮蔽構造物Ｄにおける床の窪みである凹構造部１０を通してさらに下方側の底面に到達する。さらに、床面に到達した放射線は、凹構造部１０の内部で一部が反射を繰り返し、減衰され、外側空間Ｃにおける線量を低減させることができる。

なお、凹構造部１０には、放射線を比較的通しやすいグレーチング等を設置することで、足場を設けることもできる。

本発明に係る放射線低減構造１の凹構造部１０による実効線量の低減効果についてモンテカルロ計算によるシミュレーションにより評価を行った。計算コードとしては、３次元モンテカルロ計算コードＭＣＮＰ５を用いた。

当該計算において、放射線源３の第１遮蔽構造物Ｂの底面から２．２９５ｍとした。第１遮蔽構造物Ｂは普通コンクリート製とした。また、第１遮蔽構造物Ｂの厚さを１．６ｍ、外側空間Ｃの高さを１．０ｍとした。

また、放射線源３からは、円錐状のＸ線ビームを、線源から１．０ｍ離れた地点で照射面積が０．１６ｍ²、同地点での水に対する吸収線量が３６０Ｇｙ／ｈになるように下向きに照射した。

第２遮蔽構造物Ｄの床には遮蔽構造として、Ｘ線ビームの中心軸と中心を合わせた直径３ｍ、深さ０．４ｍの平面視円形状の凹構造部１０を設けた。

外側空間Ｃ内であって、第２遮蔽構造物Ｄの床上高さ０．５ｍ、Ｘ線ビームの軸からの水平距離（Ｈ）が４〜９ｍの位置（×印にて図示した位置）にて、凹構造部１０が設けられていない従来の場合、本発明に係る放射線低減構造１の凹構造部１０が設けられた場合のそれぞれの実効線量を距離Ｈで１ｍ毎にモンテカルロ計算によって求めた。この結果を図３に示す。

図３に示すように、モンテカルロ計算で１ｍ毎に実効線量をそれぞれの場合で求めたところ、本発明に係る放射線低減構造１の凹構造部１０がありの場合は、凹構造部１０なしの場合に比べて平均して実効線量を２０％低減させることが確認できた。

以上のように、本発明に係る放射線低減構造１は、少なくとも第２遮蔽構造物Ｄで放射線照射範囲に該当する箇所は、他の箇所より凹んだ凹構造部１０を有しており、このような放射線低減構造１によれば、例えば、放射線照射室の下に設けた免震層における管理区域を小さくすることができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係る放射線低減構造１の概要を説明する模式図である。図４に示す実施形態では、凹構造部１０として、奥側（鉛直下方側）に、凹構造部１０の開口部１２の面積（Ｓ₀）より、大きい面積（Ｓ₁。ただし、Ｓ₁＞Ｓ₀）の断面部１５を有することを特徴としている。

このような第２の実施形態の場合、第１遮蔽構造物Ｂを透過した放射線は、凹構造部１０の開口部１２を通してさらに奥の空間に到達する。断面部１５の広さが十分にあるとき、その内部で放射線が反射を繰り返し、減衰され、外側空間Ｃの線量を低減させることができる。第２の実施形態の場合、先の第１の実施形態に比べて、開口部１２の奥側に広い空間を有すると共に、断面部１５の面積（Ｓ₁）が、開口部１２の面積（Ｓ₀）より大きく設定されているため、外側空間Ｃにおけるより大きな線量低減効果を期待できる。

第２の実施形態についても、実効線量をモンテカルロ計算によって求めた。図４において、平面視円形の開口部１２の直径は４．０ｍとし、平面視円形の断面部１５の直径は６．０ｍとした。

第２遮蔽構造物Ｄの床上高さ０．５ｍ、Ｘ線ビームの軸からの水平距離（Ｈ）が４〜９ｍの位置（×印にて図示した位置）にて、凹構造部１０が設けられていない従来の場合、第２の実施形態に係る放射線低減構造１の凹構造部１０が設けられた場合のそれぞれの実効線量を距離Ｈで１ｍ毎にモンテカルロ計算によって求めた。この結果、第２の実施形態に係る放射線低減構造１の凹構造部１０がある場合は、凹構造部１０なしの場合に比べて平均して実効線量を３７％低減させることが確認できた。

外側空間Ｃの実効線量が、管理区域境界の実効線量限度１３００μＳｖ／３月の１／１０である１３０μＳｖ／３月となる範囲を平面視正方形で囲んで管理区域とした場合、以下のようになる。
・図２（Ａ）に示した凹構造部１０がないケースでは、Ｘ線ビーム中心軸から管理区域境界までの最短距離が６．３ｍ、正方形の面積が１５９ｍ²、面積比が１００％（本ケースを基準とする）。
・図２（Ｂ）に示した第１の実施形態に係る凹構造部１０を有するケースでは、Ｘ線ビーム中心軸から管理区域境界までの最短距離が５．８ｍ、正方形の面積が１３５ｍ²、面積比が８５％。
・図４に示した第２の実施形態に係る凹構造部１０を有するケースでは、Ｘ線ビーム中心軸から管理区域境界までの最短距離が５．４ｍ、正方形の面積が１１７ｍ²、面積比が７３％。

以上のように、特に第２の実施形態に係る放射線低減構造１によれば、凹構造部１０がない場合、管理区域の面積を２７％低減することができた。

次に、本発明に係る放射線低減構造１を他の状況に適用した例を示す。図５は本発明の実施形態に係る放射線低減構造１の他の適用例を説明する図である。図５は放射線照射室２周辺の構造の平面図を示している。

これまで説明した本発明の適用例では、鉛直下方に向かって、放射線源３の設置空間Ａ、第１遮蔽構造物Ｂ、外側空間Ｃ、第２遮蔽構造物Ｄが順に配されていた。これに対して、図５に示す適用例では、放射線源３の設置空間Ａ、第１遮蔽構造物Ｂ、外側空間Ｃ、第２遮蔽構造物Ｄが順に水平方向に配されており、外側空間Ｃは通路２０として利用される空間に相当している。このような場合でも、第２遮蔽構造物Ｄにおける放射線照射範囲Ｒに該当する箇所には、他の箇所より凹んだ凹構造部１０を設けるようにする。このような図５に示す適用例では、通路２０における実効線量を低減することなどが可能となる。

以上、本発明に係る放射線低減構造は、少なくとも第２遮蔽構造物で放射線照射範囲に該当する箇所は、他の箇所より凹んだ凹構造部を有しており、このような放射線低減構造によれば、例えば、放射線照射室の下に設けた免震層における管理区域を小さくすることができる。

１・・・放射線低減構造
２・・・放射線照射室
３・・・放射線源
５・・・治療台
７・・・免震装置
１０・・・凹構造部
１２・・・開口部
１５・・・断面部
２０・・・通路
Ａ・・・設置空間
Ｂ・・・第１遮蔽構造物
Ｃ・・・外側空間
Ｄ・・・第２遮蔽構造物
Ｒ・・・放射線照射範囲
Ｈ・・・Ｘ線ビーム中心軸からの水平距離

Claims

放射線照射範囲に対して放射線を照射する放射線発生装置が設置された設置空間の外周囲に設けられ、前記放射線発生装置で発生する放射線を遮蔽する第１遮蔽構造物と、
前記第１遮蔽構造物の外側に配される外側空間と、
前記外側空間の外周囲に設けられる第２遮蔽構造物と、からなる放射線低減構造であって、
少なくとも前記第２遮蔽構造物で前記放射線照射範囲に該当する箇所は、他の箇所より凹んだ凹構造部を有することを特徴とする放射線低減構造。
前記凹構造部の奥側には、前記凹構造部の開口部の面積より、大きい面積の断面部を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線低減構造。
前記外側空間が免震層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線低減構造。
前記外側空間が通路であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線低減構造。