CN104977598A - 放射线监控系统、方法以及程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射线监控系统、方法以及程序。提供一种放射线监控技术，使网络上的控制器也实施位于系统的终端的各个放射线传感器输出的信号的处理，系统的扩展性以及维护性优异。放射线监控系统(10)具备：信号发送部(12)，对基于检测到放射线的传感器(S)的输出的数据信号赋予该传感器的识别ID，并朝下位网络发送；运算处理部(14)，将基于将识别ID作为密钥、经由下位网络(11)接收的数据信号进行运算而得到的各量，朝上位网络(13)发送；以及显示部(15)，对将识别ID作为密钥、经由上位网络(13)接收的各量进行信息显示。

Description

放射线监控系统、方法以及程序

技术领域

本发明的实施方式涉及一种放射线监控技术，对原子能发电厂以及原子能设施的建筑物内以及工序中的放射线、放射性进行计测，或者对地区的环境放射线、环境放射性进行计测。

背景技术

放射线监控系统为了进行从传感器输出的微弱信号的噪音对策、传感器校正等，而采用输出该信号的传感器与对该信号执行逻辑运算等的处理系统在硬件上一对一对应的单元构成。

另一方面，公开有如下技术：活用网络通信，综合地实施广域地分散的多个地点的放射线监控。

专利文献1：日本特开2013-3078号公报

但是，现有的网络以上述单元为单位而构成放射线监控系统，因此信号处理被固定化，系统的扩展性以及维护性劣化。

发明内容

本发明的实施方式是考虑到这种情况而完成的，其目的在于提供一种放射线监控技术，使网络上的控制器也实施位于系统的终端的各个放射线传感器输出的信号的处理，系统的扩展性以及维护性优异。

本发明的实施方式的放射线监控系统的特征在于，具备：信号发送部，对基于检测到放射线的传感器的输出的数据信号赋予上述传感器的识别ID并朝下位网络发送；运算处理部，将基于将上述识别ID作为密钥、经由上述下位网络接收的上述数据信号进行运算而得到的各量，朝上位网络发送；以及显示部，对将上述识别ID作为密钥、经由上述上位网络接收的上述各量进行信息显示。

根据本发明的实施方式，提供一种放射线监控技术，使网络上的控制器也实施位于系统的终端的各个放射线传感器输出的信号的处理，系统的扩展性以及维护性优异。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的放射线监控系统的框图。

图2是放射线监控系统所应用的传感器的构成图。

图3是相对于时间轴表示传感器输出的脉冲的强度的曲线图。

图4是表示入射到传感器的放射线的能量分布的曲线图。

图5是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图6是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图7是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图8是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图9是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图10是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图11是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图12是表示放射线监控系统所应用的传感器的信号发送部的实施例的构成图。

图13是表示放射线监控系统所应用的传感器的认证方法的说明图。

符号的说明：

10：放射线监控系统；11：下位网络；12：信号发送部；13：上位网络；14：运算处理部；15：显示部；16：控制定义信息发送部；17：各量保存部；18：工作操作部；21：集中管理区域；22(22a、22b、22c)：监控区域；23(23a、23b、23c)：控制器；31：圆筒容器；32：中心电极；33：外周电极；34：放射线；35：脉冲状的输出；41a：设备工作部；41b：设备工作部；42：取样器；43：现场警报·操作器；44：访问点；51：模拟处理电路；52：计数器；53：自诊断电路；54：传送电路；55：循环存储器(存储器)；56：V/F转换部；57：A/D转换器；58：多道脉冲宽度分析器；61：波形暂时存储器；62：模式识别电路；63：不同模式计数器；64：FPGA；65：传送连接器；66：传感器连接器；67：传感器模块；68：电路基板；71：捆包物；72：校正机关；73：校正证书；74：原子能设施。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，放射线监控系统10具备：信号发送部12，对基于检测到放射线的传感器S的输出的数据信号赋予该传感器的识别ID，并朝下位网络11发送；运算处理部14，将基于将识别ID作为密钥、经由下位网络11接收的数据信号进行运算而得到的各量，朝上位网络13发送；以及显示部15，对将识别ID作为密钥、经由上位网络13接收的各量进行信息显示。

放射线监控系统10形成于广域，该广域遍及在分散的多个区域中铺设有下位网络11的监控区域22(22a、22b、22c)、以及铺设有上位网络13的集中管理区域21。

通过在各个监控区域22中至少设置有一个以上的传感器S，持续地进行该监控区域22中的空间辐射剂量的监控。

作为这种传感器S，大体分类为利用由于放射线而电离的电荷的测定的传感器、和利用由于电离而激励的发光的传感器。

对电离的电荷进行测定的传感器S，进一步分类为利用气体的电离的传感器、和利用固体的电离的传感器。

作为利用气体电离的电荷的测定的传感器S，能够举出电离室、GM(盖革-米勒)计数管、比例计数管等，作为利用固体电离的电荷的测定的传感器S，能够举出半导体检测器等。

并且，作为利用由于电离而激励的发光的传感器S，能够举出闪烁检测器。

具有如此多个种类的传感器S，具有分别不同的功能。

在监控区域22(22a、22b、22c)的各个中，以性能相互补充的方式组合配置有种类不同的多个传感器S。

或者，为了确保冗余性，而在各个监控区域22中配置多个相同种类的传感器S。

基于图2、图3、图4，从具有多个种类的传感器S中，作为代表对比例计数管对放射线的测定原理的一例进行说明。

如图2所示，比例计数管(传感器S)的圆筒容器31气密地填充有气体，外周电极33的电位被设定为接地电平，沿着中心轴设置的中心电极32被设定为高电位电平。

并且，当放射线34入射到该圆筒容器31的内部时，气体原子电离而分成电子和正离子的对。

通过该电离而产生的电子，通过电场的作用而朝向中心电极32，但当该电场足够大时，由于电子雪崩现象而电子·离子对的数量被放大，而得到与入射的放射线34的能量成正比例的强度的脉冲的输出35。

图3的曲线图相对于时间轴来表示传感器S输出的脉冲的强度。该脉冲的峰值与入射的放射线34的能量相对应。

从在以一定间隔划分的期间内入射的多个放射线34导出的各个峰值，被发送至脉冲宽度分析器(省略图示)。

该脉冲宽度分析器按照以规定间隔划分的每个通道，根据值来分配峰值，并对各个通道的峰值的频数进行计数。

结果，得到图4所示的表示入射的放射线34的能量分布的曲线图。如果得知这种放射线34的能量分布，则能够确定放射线源的原子核素。

这种放射线34的能量分布的分析，除了比例计数管以外，还能够在半导体检测器、电离室以及闪烁检测器中实施。

另一方面，在GM计数管中，由于输出的强度不反映放射线的能量，因此对在每隔一定间隔划分的期间内输出的脉冲信号的数量进行计数。

信号发送部12(图1)对基于检测到放射线的传感器S的输出的数据信号，赋予该传感器S的识别ID，并朝下位网络11发送。

此处，在传感器S为GM计数管的情况下，或者在即便传感器S是其他检测器也不使用详细的峰值信息、而对某一定峰值以上的峰值的每隔一定间隔划分的期间内的脉冲信号的数量进行计数的情况下，基于该传感器S的输出的数据信号成为在每隔一定间隔划分的期间内输出的脉冲信号的计数。

该计数数的数据信号，与对应的传感器S的识别ID一起还被赋予时间信息，并朝下位网络11发送。

此处，在传感器S为能够进行能量分布分析的比例计数管、半导体检测器以及闪烁检测器的情况下，基于该传感器S的输出的数据信号，成为脉冲信号的峰值和该脉冲的产生时间信息(参照图3)。

该峰值的数据信号与对应的传感器S的识别ID一起朝下位网络11发送。

或者，在这样为能够进行能量分布分析的传感器S的情况下，基于该传感器S的输出的数据信号，也有时成为每隔一定间隔划分的区间内的每个通道的峰值的计数数(参照图4)。

该计数数的数据信号与对应的传感器S的识别ID一起被赋予通道信息以及时间信息，并朝下位网络11发送。

控制器23(23a、23b、23c)分别配置于集中管理区域21，并与上位网络13连接。

并且，在各控制器23(23a、23b、23c)设置有传递部B，该传递部B将对应的监控区域22(22a、22b、22c)中所设置的下位网络11、上位网络13以及运算处理部14相互结合。

运算处理部14以及传递部B，能够通过被程序控制的处理器以及存储器而以软件方式安装于控制器23。

另外，此处，成为控制器23(23a、23b、23c)分别配置于集中管理区域21的方式，但在存在配置限制的情况下，也可以分散配置于监控区域22(22a、22b、22c)。

运算处理部14经由下位网络11接收从对应的监控区域22中所设置的传感器S发送的数据信号，而对放射线·放射性的各量进行运算。

此处，作为放射线·放射性的各量，能够例示以西韦特每小时(Sv/h)、贝克勒尔(Bq)、贝克勒尔每立方米(Bq/m³)等单位表示的各量。

西韦特每小时(Sv/h)是表示空间的放射线、每单位时间的放射线辐射对人体的影响程度的数值的单位，分别作为与放射线的能量相对的换算系数不同的周围剂量当量率(H*(10))、个人剂量当量率(Hp(10))等单位进行使用。

贝克勒尔(Bq)是表示产生放射线的物质的放射性的强度的单位。

贝克勒尔每立方米(Bq/m³)表示每单位体积所含的产生放射线的物质的放射性的强度的单位。

此外，在实施方式中，经由下位网络11，运算处理部14与传感器S具有1对N(N≥2)的关系，但也能够存在1对1(N＝1)的情况。

此外，运算处理部14与传感器S有时也能够具有M对N(M、N≥2)的关系。

具体而言，控制器23a的运算处理部14，也能够经由上位网络13以及控制器23b的传递部B，对设置于监控区域22b的传感器S检测到的放射线的各量进行运算。

另外，从网络安全的观点出发，传递部B不仅是电气性·信息传递性地直接传递信息，还进行运算处理，并进行数据的选择等。

运算处理部14对信号发送部12送出的数据信号的接收，除了定期地进行的情况之外，有时还根据运算处理部14的请求来进行。

通过对数据信号赋予与传感器S以及时间信息相关的识别ID，由此能够通过网络上的运算处理部14将连续、大量地发送的数据信号有效地转换成各量。

进而，由于在该转换的各量的数据信息中也包含与传感器S以及时间信息相关的识别ID，因此上位网络13上的显示部15、各量保存部17等数据处理设备中的数据的取回变得容易。

另外，此处，成为在转换后的各量的数据显示中直接利用识别ID的方式，但也可以在运算处理部中所预先决定的转换表格中，将识别ID转换成其他识别信息(标签编号等)而利用于识别。

在监控区域22a仅配置有对下位网络11发送数据信号的传感器S。

在监控区域22b设置有取样器42，该取样器42通过过滤器来采取附着有放射性原子核素而存在于空气中的气溶胶(aerosol)。并且，通过设置于该取样器42的传感器S，测定来自所采取的放射性原子核素放射的放射线。

该取样器42连接有对其动作进行控制的设备工作部41a。

该设备工作部42a经由网络从集中管理区域21的工作操作部18接收用于使取样器42工作的操作信号。

进而，在监控区域22b设置有在现场产生警报或者发送传递信息的现场警报·操作器43。

该现场警报·操作器43连接有设备工作部41b，该设备工作部41b经由网络从集中管理区域21的工作操作部18接收操作信号而对动作进行控制。

在监控区域22c配置有移动式的传感器S。

该移动式的传感器S中所设置的信号发送部12，将数据信号通过无线通信经由访问点44朝下位网络11发送。

此外，该访问点44还能够连接停留在监控区域22c的维护人员所携带的终端设备(省略图示)。

显示部15设置于与操作人员之间的接口即操作站(省略图示)，根据识别ID对从上位网络13接收的各量进行信息显示。

工作操作部18也同样设置于操作站(省略图示)，对配置于监控区域22的现场警报·操作器43进行远程操作。

控制定义信息发送部16设置于执行网络上的设备的设定·维护的工程站(engineering station)，经由上位网络13发送对各运算处理部14的控制动作进行定义的控制定义信息、以及放射线监控系统10的构成信息。

各量保存部17由设置于服务器站(省略图示)的HDD等存储装置构成，对将识别ID作为密钥、经由上位网络13接收的各量进行保存。

此外，各量保存部17对于运算各量的基础即数据信息也能够建立关联地进行保存。

此外，上述的操作站(省略图示)、工程站(省略图示)、服务器站(省略图示)与信息用网络(省略图示)连接，能够经由网关向外部公开必要的信息。

根据本实施方式的放射线监控系统10，基于传感器S的输出的数据信号将识别ID作为密钥而进行网络传送以及运算处理，由此能够实现逻辑设计的简化和传送工程的削减，能够提高工程作业效率。

进而，在变更放射线监控系统10的规模的情况下，与硬件相关的制约较少，能够容易地进行用于监控放射线的传感器S的增减、逻辑变更等。

此外，即便在存在多个的运算处理部14中的一部分发生故障的情况下，也能够容易地准备替代品，并且能够变更其他没有发生故障的运算处理部14的逻辑而加以替代，因此能够缩短恢复时间。

基于图5至图12的概要图对本实施方式的放射线监控系统10所应用的传感器S的信号发送部12的构成进行说明。

图5所示的信号发送部12包括：对传感器S输出的模拟信号进行噪声除去·波形整形的模拟处理电路51；在一定时间对一定峰值以上的脉冲进行计数的计数器52；循环地存储来自该计数器52的输出的循环存储器55；进行各功能的自诊断的自诊断电路53；以及传送电路54。

另外，能够对存储于循环存储器55的数据赋予时间戳(时间信息)。

如此构成的图5所示的信号发送部12，能够将每一定时间的基于放射线的事件数，经由下位网络11朝运算处理部14传送。

图6所示的信号发送部12包括：对传感器S输出的模拟信号进行电流/电压转换·噪声除去·波形整形的模拟处理电路51；输出与一个电压值相应的周期脉冲的V/F(Voltage/Frequency：电压/脉冲)转换部56；在一定时间对脉冲进行计数的计数器52；循环地存储来自该计数器52的输出的循环存储器55；进行各功能的自诊断的自诊断电路53；以及传动电路54。

图7所示的信号传送部12采用代替V/F转换部56而通过A/D转换器57来直接读取电流/电压转换后的电压值的方式。

如此构成的图6、图7所示的信号传送部12，能够将与每一定时间的基于放射线的事件数成正比例地得到的传感器的电流，经由下位网络11朝运算处理部14发送。

图8所示的信号发送部12包括：对传感器S输出的模拟信号进行噪声除去·波形整形的模拟处理电路51；A/D转换器57；多道脉冲宽度分析器(MCA)58；循环地存储每一定时间的峰值的频数分布的组合的循环存储器55；进行各功能的自诊断的自诊断电路53；以及传送电路54。

如此构成的图8所示的信号传送部12，能够将与放射线对传感器S赋予的能量成正比例的峰值的频数分布，按照每一定时间经由下位网络11朝运算处理部14发送。

图9所示的信号发送部12包括：对传感器S输出的模拟信号进行噪声除去·波形整形的模拟处理电路51；A/D转换器57；波形暂时存储器61；将波形数据与波形取得时间t组合而循环地存储的循环存储器55；进行各功能的自诊断的自诊断电路53；以及传送电路54。

另外，也可以在A/D转换器57的后级追加数字滤波器(省略图示)，进行所取得的波形的噪声成分除去等。

该数字滤波器进行的噪声除去，可以考虑基于傅里叶转换、小波转换的频率区域的噪声区域等方法。

如此构成的图9所示的信号发送部12，能够将在放射线入射时从放射线传感器输出的波形，经由下位网络11朝运算处理部14发送。

图10所示的信号发送部12包括：进行噪声除去·波形整形的模拟处理电路51；A/D转换器57；波形暂时存储器61；模式识别电路62；不同模式计数器63；循环地存储每个模式的计数的循环存储器55；进行各功能的自诊断的自诊断电路53；以及传送电路54。

如此构成的图10所示的信号发送部12，能够将基于波形的特征提取的识别后的各个模式的计数数，按照每一定时间经由下位网络11朝运算处理部14发送。

图11所示的信号发送部12由进行噪声除去·波形整形的模拟处理电路51、A/D转换器57、FPGA64、存储器55以及传送连接器65构成。

该FPGA64能够自由地组合可编程的逻辑成分，而实现图5至图10的自诊断电路53、计数器52、多道脉冲宽度分析器58、模式识别电路62的功能。由此，能够将信号发送部12的硬件构成统一化。

如此，放射线监控系统10能够在安装有各个传感器S的信号发送部12中执行固定的信号处理。

并且，使网络上的运算处理部14执行基于信号发送部12输出的数据信号进行警报等级判定、朝反射线各量的换算这种处理。

另外，通过对信号发送部12输出的数据信号赋予时间戳(时间信息)，由此能够要求传感器S间的放射线检测的同时性，能够实现更高精度的测定。例如，能够实现注目于通过一次衰变而同时放出多个放射线的放射性的测定、由从确定部位的泄漏引起的多个传感器输出的关系性的提取所导致的周围影响的推定等。

此外，由于信号发送部12输出的数据信号蓄积于上位网络13上的各量保存部17，因此也能够事后对在系统导入时未假定的现象进行分析。

具体而言，对与监控区域22的被测定对象、如果是核裂变炉则为包含核裂变物质的炉心、如果是核聚变炉则为等离子封闭容器、在放射性废弃物处理设施中为放射性废弃物的加工设备的放射线以外的压力、温度、水位等的参数监控、泵、阀等的控制相关的数据信息进行综合，并与这些数据信息的同时性相关地进行分析，由此有可能新得到有效的见解。

基于图12对本实施方式的放射线监控系统所应用的传感器S以及信号发送部12的实施例进行说明。另外，对于电路构成，由于与图11相同，所以省略说明。

在该实施例中，搭载有传感器S以及前置放大器的传感器模块67、与搭载有信号发送部12的要素电路的电路基板68，通过传感器连接器66拆装自如地结合为能够分离。

通过这种构成，仅将传感器模块67拆卸，就能够进行更换或者校正。

对于温度、质量这种通常的测定量，当各国的标准研究所的校正能力的不确定性为10^-4等级、不足10^-4，则为足够小，因此国家间的计量标准的等同性通过各国的计量研究所的基础比较等，并活用计量标准的国际相互认可协议(CIPM-MRA)而被对方国家接受的情况较多。

与此相对，对于放射线·放射性，标准研究所的不确定性以百分之几的等级存在。

因此，即便计量研究所的校正能力的差异收敛在不确定性的范围内，法规机构也有时会判断为不能够忽视该差异。

进而，对于存在每个国家的放射线障碍防止关联法令的制约的原子核素，有时无法进行基于实测定量、实测条件为准的校正。

此外，在通过试验方法规定的工业标准规格向国家水平取入时，对于当前国际规格设置有例外事项，有时并不一定能够担保同一性。

根据这种情况，存在CIPM-MRA的构架中具有不接收与放射线·放射性相关的校正结果的国家的风险。

如图13所示，在放射线监控系统10的制造国即A国与其安装国即B国之间，有时关于放射线·放射性国家计量标准未承认完全的对应关系。另一方面，B国遵照C国的计量标准。

在这种情况下，将捆包有传感器模块67(图12)的捆包物71送到C国的校正机关72，能够进行认证。

将在C国被认证的传感器模块67的捆包物71与校正证书73一起送到安装国即B国的原子能设施74，并设置于现场区域。

尤其地，在新兴国家中，有时在本国无法完全实施放射线·放射性校正，在这种情况下，能够分离传感器模块67并配送到能够实施校正的其他国家，得到计量可追溯的认定。

根据以上所述的至少一个实施方式的放射线监控系统，将基于传感器的输出的数据信号经由网络发送至运算处理部，通过该运算处理部对放射线的各量进行运算处理，由此提高系统的扩展性以及维护性。

对本发明的几个实施方式进行了说明，这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

此外，放射线监控系统的构成要素也能够通过计算机的处理器实现，也能够通过放射线监控程序而动作。

Claims (6)

1.一种放射线监控系统，其特征在于，具备：

信号发送部，对基于检测到放射线的传感器的输出的数据信号赋予所述传感器的识别ID，并朝下位网络发送；

运算处理部，将基于将所述识别ID作为密钥、经由所述下位网络接收的所述数据信号进行运算而得到的各量，朝上位网络发送；以及

显示部，对将所述识别ID作为密钥、经由所述上位网络接收的所述各量进行信息显示。

2.如权利要求1所述的放射线监控系统，其特征在于，

配置有多个所述下位网络，

所述运算处理部与各个所述下位网络对应地设置。

3.如权利要求1或2所述的放射线监控系统，其特征在于，

还具备控制定义信息发送部，该控制定义信息发送部经由所述上位网络发送对所述运算处理部进行控制的控制定义信息。

4.如权利要求1或2所述的放射线监控系统，其特征在于，

还具备各量保存部，该各量保存部对将所述识别ID作为密钥、经由所述上位网络接收的所述各量进行保存。

5.一种放射线监控方法，其特征在于，包括：

对基于检测到放射线的传感器的输出的数据信号赋予所述传感器的识别ID，并朝下位网络发送的步骤；

将基于将所述识别ID作为密钥、经由所述下位网络接收的所述数据信号进行运算而得到的各量，朝上位网络发送的步骤；以及

对将所述识别ID作为密钥、经由所述上位网络接收的所述各量进行信息显示的步骤。

6.一种放射线监控程序，其特征在于，使计算机执行：

对基于检测到放射线的传感器的输出的数据信号赋予所述传感器的识别ID，并朝下位网络发送的步骤；

将基于将所述识别ID作为密钥、经由所述下位网络接收的所述数据信号进行运算而得到的各量，朝上位网络发送的步骤；以及

对将所述识别ID作为密钥、经由所述上位网络接收的所述各量进行信息显示的步骤。