JP2001242251A - ラドン抑制型ダスト放射線モニタ - Google Patents

ラドン抑制型ダスト放射線モニタ

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JP2001242251A
JP2001242251A JP2000056607A JP2000056607A JP2001242251A JP 2001242251 A JP2001242251 A JP 2001242251A JP 2000056607 A JP2000056607 A JP 2000056607A JP 2000056607 A JP2000056607 A JP 2000056607A JP 2001242251 A JP2001242251 A JP 2001242251A
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radon
ray
count rate
rate
ratio
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JP2000056607A
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Tatsuyuki Maekawa
立行 前川
Akio Sumida
晃生 隅田
Keiichi Chiba
恵一 千葉
Soichiro Morimoto
総一郎 森本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプリング中やサンプリング後の減衰中に
も正確なラドン影響を抑制できるラドン抑制型ダスト放
射線モニタ機能を提供することである。 【解決手段】 ろ紙に吸着した塵埃中に含まれる放射性
物質からのα線とβ線とを放射線検出部１で検出し、ろ
紙へのサンプリング開始からの経過時間を時間計測部４
で計測し、計数率演算部２で放射線検出部１からのα線
およびβ線に基づきα線計数率およびβ線計数率を算出
する。そして、演算処理部３では、計数率演算部で算出
されたα線計数率およびβ線計数率とサンプリング開始
からの経過時間とに基づいて天然放射性核種の影響を評
価補正するための演算を行い、その結果を出力する。こ
れにより、過渡的な応答に対しても精度の良い監視をす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所をは
じめとする放射性物質取り扱い施設の空気中放射能濃度
の監視に用いられるラドン抑制型ダスト放射線モニタに
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ダスト放射線モニタではβ線に
着目して人工放射線核種による空気汚染等の監視を行っ
ている。この場合、ラドン・トロンと呼ばれる天然放射
性核種（ウラン壊変系列に属するRn-222娘核種：ラド
ン、トリウム壊変系列に属するRn-220娘核種：トロン）
がエアロゾルとなり存在するため、常にこれらから放出
されるα線とβ線成分が観測値の中に混入する。しか
も、ラドン・トロンの濃度は温度、天候、時間、季節、
換気空調状態等で大きく変化するため、これに応じてモ
ニタ指示値も変動し、本来の人工核種監視の信頼性・精
度を損なうことになる。また、場合によっては人工核種
の発生、検出とは関係なく、ラドン・トロン濃度上昇に
よる誤警報が鳴動する場合もあり得る。
【０００３】特に、トロンに比べてラドンの影響が１桁
程度大きいため、このラドンの影響を低減することが人
工核種成分の監視に関する信頼性・精度を向上させるた
めに有効である。このため、ダストモニタリングに関し
て、ラドンの影響を除去したラドン抑制型ダスト放射線
モニタが提案されている。
【０００４】図１６は、特開平08-14411号公報で示され
たラドン抑制型ダスト放射線モニタのラドン補正の概念
の説明図である。図示省略のα線とβ線との弁別測定手
段から、全α線計数率、全β線計数率が演算処理部３に
入力される。演算処理部３は、α線計数率に係数ｋを乗
じて天然放射線核種からのβ線計数率βｃを算出する係
数演算部２０と、観測されたβ線計数率βから係数演算
部２０で算出されたβｃを差し引いて人工放射線核種に
よるβ線計数率βnetを求める単純減算部２１とから構
成される。
【０００５】観測されたβ線計数率には人工放射性核種
と天然放射性核種との両方の成分が含まれる。ここでい
う人工放射性核種は、しばしばCo-60であり、γ線とβ
線を放出するものである。一方、前述のようにラドン娘
核種はβ線、α線を放出する。
【０００６】ラドン娘核種は永続平衡になっていると仮
定すると、崩壊の際のα線、β線の分岐率は既知である
ため観測されたα線から天然放射性核種から放出される
β線は比例関係にあるとしている。このため、係数演算
部２０によりα線計数率に乗算係数ｋを乗じることで、
天然放射性核種からのβ線がβ線検出器で検出される計
数率を予測できるとしている。
【０００７】また、図１７は特開平07-162142号公報に
示されたラドン抑制型ダスト放射線モニタのラドン補正
の概念の説明図である。α線とβ（γ線）の信号はスペ
クトル分析部２２に入力される。この場合、独立してα
線とβ（γ）線が入力されるのではなく、２種類の情報
が混在して共に入力される。実際には、半導体検出器等
のようにエネルギースペクトルの測定が可能な検出器の
出力をスペクトル分析部２２に入力し、スペクトル分析
により核種、エネルギー、線種を識別し分離するもので
ある。このように構成されたラドン抑制型ダスト放射線
モニタにおいては、定常状態におけるラドン成分の抽出
とその補正が可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のラドン抑制型ダスト放射線モニタにおいては、ラ
ドン娘核種濃度の時間変化を考慮されたものではない。
実際には、ろ紙に吸引を行いながら、その際中に、ろ紙
に付着した塵埃中に含まれる放射性物質からの放射線を
計測するため、放射性物質の蓄積の効果、蓄積してから
減衰する効果、あるいは壊変による娘核種の生成効果な
どが加わり、決して定常的、安定した現象として観測は
されない。とりわけ、α線とβ線が同一の核種から放出
されるわけではないところが問題を複雑化している。
【０００９】つまり、サンプリングや減衰などの時間パ
ラメータが考慮されていないため、過渡的な変化に追従
した精度の良い監視手法を提供できていない。
【００１０】本発明の目的は、サンプリング中やサンプ
リング後の減衰中にも正確なラドン影響を抑制できるラ
ドン抑制型ダスト放射線モニタ機能を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
ラドン抑制型ダスト放射線モニタは、ろ紙に吸着した塵
埃中に含まれる放射性物質からのα線とβ線とを同時に
弁別し測定する放射線検出部と、ろ紙へのサンプリング
開始からの経過時間を測定する時間計測部と、前記放射
線検出部からのα線およびβ線に基づきα線計数率およ
びβ線計数率を算出する計数率演算部と、前記計数率演
算部で算出されたα線計数率およびβ線計数率と前記サ
ンプリング開始からの経過時間とに基づいて天然放射性
核種の影響を評価補正するための演算を行いその結果を
出力する演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】請求項１の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、ろ紙に吸着した塵埃中に含まれる
放射性物質からのα線とβ線とを放射線検出部で検出
し、ろ紙へのサンプリング開始からの経過時間を時間計
測部で計測し、計数率演算部で放射線検出部からのα線
およびβ線に基づきα線計数率およびβ線計数率を算出
する。そして、演算処理部では、計数率演算部で算出さ
れたα線計数率およびβ線計数率とサンプリング開始か
らの経過時間とに基づいて天然放射性核種の影響を評価
補正するための演算を行い、その結果を出力する。これ
により、定常状態のみならず、サンプリング開始からの
経過時間をパラメータとして演算をすることで、過渡的
な応答に対しても精度の良い監視をすることができる。
【００１３】請求項２の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１の発明において、前記計数
率演算部からのα線計数率およびβ線計数率に含まれる
β線およびα線の混入成分を除去して真のα線計数率お
よび真のβ線計数率を算出し前記演算処理部に出力する
混入補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】請求項２の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、請求項１の発明の作用に加え、混
入補正手段により、計数率演算部からのα線計数率およ
びβ線計数率に含まれるβ線およびα線の混入成分を除
去して真のα線計数率および真のβ線計数率を算出す
る。つまり、経過時間に依存したろ紙上のラドン娘核種
の放射能濃度を算出に際しては、混入率補正をした計数
率を用いることで、より精度を向上させ、最終的には正
味のβ線成分を逐次補正演算することで、過渡的な応答
に対しても精度の良い監視をすることができる。
【００１５】請求項３の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１または２の発明において、
前記時間計測部に代えて、サンプリング停止直後からの
経過時間を計測する減衰時間計測部を設けたことを特徴
とする。
【００１６】請求項３に係わるラドン抑制型ダスト放射
線モニタでは、請求項１または２の発明の作用に加え、
核種に依存する半減期に着目し、減衰を追跡する測定を
行うことで、より信頼性の高い監視機能を提供すること
ができる。
【００１７】請求項４の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１または２の発明において、
前記時間計測部に加え、サンプリング停止直後からの経
過時間を計測する減衰時間計測部を設け、前記演算処理
部は、前記計数率演算部で算出されたα線計数率および
β線計数率と前記サンプリング停止からの経過時間とに
基づいて天然放射性核種の影響を評価補正するための演
算を行いその結果を出力することを特徴とする。
【００１８】請求項４の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、請求項１または２の発明の作用に
加え、サンプリング中の蓄積特性および減衰中の減衰特
性という２種類の観点からラドンの識別を行うので、よ
り信頼性の高い監視機能を提供できる。
【００１９】請求項５の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１ないし４のいずれか１項の
発明において、前記演算処理部は、α線計数率とβ線計
数率との比率を算出する比演算手段と、前記比演算手段
で算出した比率が予め設定された基準値とその管理幅内
に収まっているかどうかを判定する比較判定手段とを備
えたことを特徴とする。
【００２０】請求項５の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、請求項１ないし４のいずれか１項
の発明の作用に加え、演算処理部の比演算手段によりα
線計数率とβ線計数率との比率を算出し、比較判定手段
により比演算手段で算出した比率が予め設定された基準
値とその管理幅内に収まっているかどうかを判定する。
これにより、本来経過時間に依存するはずの変動幅を予
め予測しておき、その最大幅を管理幅と設定すること
で、過渡的な応答に対しても精度の良い監視をすること
ができる。
【００２１】請求項６の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１ないし４のいずれか１項の
発明において、前記演算処理部は、α線計数率とβ線計
数率との比率を算出する比演算手段と、前記比演算手段
で算出した比率が予め設定された基準値とその管理幅内
に収まっているかどうかを判定する比較判定手段と、予
め設定した経過時間に未到達な場合と到達後の場合とで
前記管理幅を切り替える管理幅変更手段とを備えたこと
を特徴とする。
【００２２】請求項６の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、請求項１ないし４のいずれか１項
の発明の作用に加え、演算処理部の比演算手段により、
α線計数率とβ線計数率との比率を算出し、比較判定手
段により比演算手段で算出した比率が予め設定された基
準値とその管理幅内に収まっているかどうかを判定す
る。この場合、管理幅変更手段は、予め設定した経過時
間に未到達な場合と到達後の場合とで管理幅を切り替え
る。これにより、管理幅をα線計数率とβ線計数率との
比率自体の変化幅に応じた最適値に設定することで、過
渡的な応答に対しても精度の良い監視をすることができ
る。
【００２３】請求項７の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１ないし４のいずれか１項の
発明において、前記演算処理部は、α線計数率とβ線計
数率との比率を算出する比演算手段と、前記サンプリン
グ開始からの経過時間に応じた基準値とその管理幅を設
定する比較値設定手段と、前記比演算手段で算出したα
線計数率とβ線計数率との比率が前記比較値設定手段に
設定された基準値とその管理幅内に収まっているかどう
かを判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００２４】請求項７の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、請求項１ないし４のいずれか１項
の発明の作用に加え、演算処理部の比較値設定手段には
サンプリング開始からの経過時間に応じた基準値とその
管理幅が設定されている。比較判定手段では、比演算手
段で算出したα線計数率とβ線計数率との比率が比較値
設定手段に設定された基準値とその管理幅内に収まって
いるかどうかを判定する。これにより、経過時間に依存
した比率を算出し、逐次この基準値を変化させることで
過渡的な応答に対しても精度の良い監視をすることがで
きる。
【００２５】請求項８の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタは、請求項１ないし４のいずれか１項の
発明において、前記演算処理部は、前記計数率演算部か
らのα線計数率に基づいてラドン娘核種の放射能濃度を
算出するラドン娘核種濃度算出手段と、前記ラドン娘核
種濃度算出手段で算出された放射能濃度を基にラドンβ
線計数率を予測評価するラドンβ線計数率評価手段と、
前記計数率演算部からのβ線計数率から前記ラドンβ線
計数率を減算するβ線正味計数率算出手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【００２６】請求項８の発明に係わるラドン抑制型ダス
ト放射線モニタでは、請求項１ないし４のいずれか１項
の発明の作用に加え、演算処理部の娘各種濃度算出手段
により計数率演算部からのα線計数率に基づいてラドン
娘核種の放射能濃度を算出し、ラドンβ線計数率評価手
段によりラドン娘核種濃度算出手段で算出された放射能
濃度を基にラドンβ線計数率を予測評価する。そして、
ラドンβ線正味計数率算出手段により計数率演算部から
のβ線計数率から予測評価されたラドンβ線計数率を減
算してβ線正味計数率を求める。これにより、過渡的な
応答に対しても精度の良い監視をすることができる。
【００２７】請求項９に係わるラドン抑制型ダスト放射
線モニタは、請求項８の発明において、前記ラドン娘核
種濃度算出手段は、ラドン娘核種の存在比率として、ウ
ラン系列の永続平衡から導出される値、または予め校正
により求めた値を用いることを特徴とする。
【００２８】請求項９に係わるラドン抑制型ダスト放射
線モニタでは、請求項８の発明の作用に加え、ラドン娘
核種の存在比率として、ウラン系列の永続平衡から導出
される値、または予め校正により求めた値を用いて、ラ
ドン娘核種の濃度を算出する。
【００２９】請求項１０に係わるラドン抑制型ダスト放
射線モニタは、請求項８の発明において、前記ラドン娘
核種濃度算出手段は、計数率を放射能濃度に換算する検
出効率値として、ラドン娘核種が放出するα線エネルギ
ー別の値を別々に、またはラドン娘核種によらず予め標
準α線源に対して求めた値を共通に用いることを特徴と
する。
【００３０】請求項８に係わるラドン抑制型ダスト放射
線モニタでは、請求項５の発明の作用に加え、計数率を
放射能濃度に換算する検出効率値として、ラドン娘核種
が放出するα線エネルギー別の値を別々に、またはラド
ン娘核種によらず予め標準α線源に対して求めた値を共
通に用いて、ラドン娘核種の濃度を算出する。これによ
り、より厳密な放射能濃度が得られるため監視精度が向
上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるラドン
抑制型ダスト放射線モニタの構成図である。
【００３２】放射線検出部１は、ろ紙に吸着した塵埃中
に含まれる放射性物質からのα線とβ線とを同時に弁別
して、α線とβ線とを別々に測定するものであり、放射
線検出部１で測定されたα線およびβ線は、計数率演算
部２に入力される。計数率演算部２では、放射線検出部
１からのα線およびβ線に基づきα線計数率およびβ線
計数率を算出し演算処理部３に出力する。
【００３３】一方、時間計測部４は、ろ紙へのサンプリ
ング開始からの経過時間（サンプリング開始からのろ紙
への吸着時間）を測定するものであり、その時間は演算
処理部３に入力される。
【００３４】演算処理部３では、計数率演算部２で算出
されたα線計数率およびβ線計数率と、時間計測部４か
ら入力したサンプリング開始からの経過時間とに基づい
て、天然放射性核種（ラドン娘核種）の影響を評価補正
し、人工核種による放射線を演算し出力する。
【００３５】図２は、本発明の第２の実施の形態に係わ
るラドン抑制型ダスト放射線モニタの構成図である。こ
の第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態
に対し、演算処理部３と計数率演算部２との間に混入補
正手段１２を介在させたものである。
【００３６】放射線検出部１から出力されるα線やβ線
には相互に混入成分があり、計数率演算部２からのα線
計数率やβ線計数率には相互に混入成分がある。すなわ
ち、α線計数率には僅かなβ線反応成分が、β線計数率
にはα線反応成分が混在している。従って、ラドン娘核
種濃度をα線から評価するためには、混入のないα線計
数率が必要である。さらに、正味のβ線計数率を算出す
る場合にも、観測β線計数率にα線の混入成分を取り除
くことが精度向上に貢献する。そこで、混入補正手段１
２では以下のような処理を行う。
【００３７】放射線検出部１のβ線検出器での測定計数
値をCb、放射線検出部１のα線検出器での測定計数値Ca
とし、それぞれの計数効率をεa,、εbとする。計数効
率のエネルギー依存性はないものと仮定する。また、α
線検出器でのβ線混入率をDaとし、β線検出器でのα線
混入率をDbとする。真のα線計数率Cat、真のβ線計数
率Cbtを求めるために、以下の連立方程式を解く。
【００３８】Cbt*Db + Cat = Ca …（式１） Cat*Da + Cbt = Cb …（式２）
【００３９】ここで、Ca,Cb,Db,Daが既知であるため、
真のα線計数率Catと真のβ線計数率Cbtが求められる。
以下、演算処理部３では、得られた真のα線計数率Cat
とα線の検出効率εaから、総α放出数Gaが求められ
る。
【００４０】Ga＝Cat／εa …（式３）
【００４１】これにより、計数率データに含まれるα線
成分とβ線成分の相互混入の補正を行う。そして、混入
のないα線計数率により、ラドン娘核種濃度の評価を行
う。従って、精度の良いラドン娘核種濃度が得られる。
【００４２】図３は、本発明の第３の実施の形態に係わ
るラドン抑制型ダスト放射線モニタの構成図である。こ
の第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態
に対し、時間計測部４に代えて、サンプリング停止直後
からの経過時間を計測する減衰時間計測部２０を設けた
ものである。図１の第１の実施の形態では、サンプリン
グ中、すなわち集塵中の測定を前提としたが、第３の実
施の形態では、演算処理部３は、計数率演算部２で算出
されたα線計数率およびβ線計数率とサンプリング停止
からの経過時間とに基づいて、天然放射性核種の影響を
評価補正するための演算を行う。これにより、集塵終了
後の放射線の減衰期間中の測定をすることができる。
【００４３】図４は、本発明の第４の実施の形態に係わ
るラドン抑制型ダスト放射線モニタの構成図である。こ
の第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態
に対し、サンプリング停止直後からの経過時間を計測す
る減衰時間計測部２０を追加して設けたものである。演
算処理部３は、サンプリング中においては集塵中の放射
線の測定を行い、サンプリング停止後においては減衰期
間中の放射線の測定を行うようにしたものである。
【００４４】減衰期間中は、ラドンのみの場合、既知の
半減期に従う挙動をする。従って、この減衰挙動からは
ずれる場合にはラドン娘核種以外の成分が含まれている
ということがわかる。これにより、ラドン娘核種を同定
するパラメータや情報が増え、より信頼性の高い補正が
可能となる。
【００４５】次に、ラドン娘核種の時系列応答特性につ
いて、その概要を説明する。ラドン娘核種からは表１に
示すようなα線、β線が出力される。
【００４６】
【表１】
【００４７】α線はRaAとRaC'、β線はRaB、RaCとから
放出される。β線は原子力プラントでの主な着目核種で
Co-60からも放出されるが、α線はCo-60からは放出され
ない。このため、α線を基にラドンの存在を推定するこ
とができる。
【００４８】ろ紙へ吸気して塵埃を吸着している過程
で、放射性物質は蓄積もするが、同時に逐次壊変する。
このため、α線とβ線との比率は常に一定となるとは限
らないが、それぞれの逐次壊変の時系列挙動は半減期が
既知であるため経過時間毎の評価が可能である。
【００４９】いま、ラドン娘核種RaA、RaB、RaCの３核
種についての逐次壊変を考え、集塵中にろ紙に蓄積する
原子数の時間変化の関数を考える。また、ラドン娘核種
RaA、RaB、RaCを添字１〜３に対応させ、空気中濃度の
初期値および諸定数を以下のように定義する。
【００５０】 空気中放射能濃度 ：ｎi、但し（i=1,2,3） 崩壊定数 ：λi、但し（i=1,2,3） フィルタ効率：η 集塵流量率 ：ｑ 計数効率 ：ε
【００５１】また、フィルタの発現効率は仮に１００％
とし、ｎi・η・ｑ＝Piと表す。いま、サンプリング開
始時刻を時間の原点とし、サンプリングしながら測定を
行なうことを考える。空気中濃度ｎiを既知として、サ
ンプリングにより、ろ紙上に補集される原子数をＮit
（i=1〜3）とする。この時、λi・Ｎi・εが計数値に相
当する。各核種について、サンプリング開始後の時間ｔ
までにろ紙上に蓄積される原子数Ｎ1t、Ｎ2t、Ｎ3tは以
下のように求められる。
【００５２】
【数１】
【００５３】永続平衡を仮定して、ラドン娘核種RaA、R
aB、RaCから個別に発生するα線数とβ線数との合計を
試算してみると、図５（ａ）のような時系列変化が得ら
れる。また、ラドン娘核種RaA、RaB、RaCから発生する
全α線と全β線とを考えた場合には、図５（ｂ）のよう
な応答が得られる。図６は、これらを基に、α線とβ線
との比率ｋ（ｋ＝β／α）を計算した特性図である。
【００５４】これから分かるように、α線とβ線との比
率ｋ（ｋ＝β／α）は、サンプリング開始から一定時間
経過後には定常値に落ち着くが、その過程で大きく変化
する。サンプリングとろ紙送りの時間にもよるが、自然
界に一定の割合でラドン娘核種が存在しているとはいっ
ても、ろ紙上に集塵して測定する場合には逐次壊変のた
め、複雑な時系列変化および過渡応答をすることが分か
る。
【００５５】本発明では、このラドン娘核種の時系列応
答特性に基づき、演算処理部３において、放射線検出部
１で検出された放射線がラドン娘核種成分のみによる放
射線か否かの判定を行う。
【００５６】図７は、本発明における演算処理部３の一
例（その１）を示す構成図である。計数率演算部２から
のα線計数率およびβ線計数率は、演算処理部３の比演
算手段５に入力され、この比演算手段５によりα線計数
率とβ線計数率との比率ｋが算出される。比較判定手段
６は、比演算手段５で算出した比率ｋが予め設定された
基準値とその管理幅内に収まっているかどうかを判定す
るものであり、管理幅内に収まっているときは、放射線
がラドン娘核種成分のみによる放射線であると判定す
る。つまり、人工核種による放射線はないと判定する。
【００５７】すなわち、比演算手段５ではα線計数率と
β線計数率との比率ｋを計算し、比較判定手段６内に予
め設定された基準値と比較判定を行い、その差が予め定
めた管理幅以内に収まっているか逸脱しているかを判定
する。
【００５８】この場合の基準値および管理幅は、図６に
示した比率ｋの特性を基に統計揺らぎを考慮して予め定
められる。例えば、管理幅はｋ（β／α）値の標準偏差
の３倍の一定値に設定される。ｋ（β／α）の値が時系
列応答として初期値の５０％変化することが見込まれる
場合には、この値を織り込んで管理幅を広く設定してお
けば良い。
【００５９】いま、ラドン娘核種以外の人工核種により
β線成分が増大した場合、比演算手段５で算出されるｋ
（β／α）は増大する。そして、その増大により基準値
からの管理幅を超えた場合は、放射線がラドン娘核種成
分以外のものも含まれ、人工核種による放射線があると
判定することになる。
【００６０】これにより、本来経過時間に依存するはず
の変動幅を予め予測しておき、その最大幅を管理幅と設
定することで、過渡的な応答に対しても精度の良い監視
をすることができる。
【００６１】図８は、本発明における演算処理部３の一
例（その２）を示す構成図である。この演算処理部３
は、図７に示した演算処理部３に対し、管理幅自体を経
過時間に応じて変化させる管理幅変更手段７を追加して
設けたものである。
【００６２】すなわち、図７の演算処理部３では、管理
幅には統計揺らぎこそ考慮していたが、時系列変化の最
大変化幅を最初から見込んだ形で管理幅を予め決めてい
る。この一例（その２）による演算処理部３では、経過
時間に応じて積極的に管理幅を変更する。つまり、管理
幅変更手段７は、複数の管理幅を有し、時間測定部４か
ら入力したサンプリング開始からの経過時間が予め設定
した経過時間に未到達な場合と到達後の場合とで管理幅
を切り替える。
【００６３】段階的あるいは逐次に管理幅を変更し、で
きるだけ統計ゆらぎ以外に見込む余分な幅を小さくす
る。これにより、人工核種の増大事象の実効検出感度を
高め、精度の良い監視をする。
【００６４】図９は、本発明における演算処理部３の一
例（その３）を示す構成図である。この演算処理部３
は、図７に示した演算処理部３に対し、サンプリング開
始からの経過時間に応じた基準値とその管理幅を予め設
定した比較値設定手段８を追加して設けたものである。
【００６５】図７や図８に示した演算処理部３では、い
ずれも比較判定手段６で参照される基準値は予め定めら
れた固定値であるが、図９に示した演算処理部３では、
比較値設定手段８により、サンプリング開始からの経過
時間に応じて積極的にα線計数率とβ線計数率の比率ｋ
の基準値と変化幅を変更するものである。
【００６６】段階的あるいは逐次値を変更し、経過時間
に応じた時系列応答の予測値として基準値を設定する。
これにより、比演算手段５で算出されたα線計数率とβ
線計数率との比率が常に最適な基準値と比較判定がなさ
れその変化幅内に入っているかの判定が行われる。これ
により、人工核種の増大事象の実効検出感度を高め、精
度の良い監視をすることができる。
【００６７】図１０は、本発明における演算処理部３の
一例（その４）を示す構成図である。この演算処理部３
は、図７ないし図９の演算処理部３のようにα線計数率
とβ線形数率の比に着目してラドン娘核種による成分を
除外して補正するものではなく、ラドン娘核種の放射濃
度自体を算出して、そこから真のβ線信号としてラドン
娘核種による成分を除外して補正するものである。
【００６８】すなわち、演算処理部３は、計数率演算部
２からのα線計数率に基づいてラドン娘核種の放射能濃
度を算出するラドン娘核種濃度算出手段９と、ラドン娘
核種濃度算出手段９で算出された放射能濃度を基にラド
ンβ線計数率を予測評価するラドンβ線計数率評価手段
１０と、計数率演算部２からのβ線計数率からラドンβ
線計数率を減算してβ線正味計数率を算出するβ線正味
計数率算出手段１１とからなる。
【００６９】ラドン娘核種濃度算出手段９は、α線計数
率と経過時間情報、流量率や検出効率、核種存在比等を
用いて、ろ紙上に蓄積されたラドン放射能濃度を算出す
る。この出力情報はラドンβ線計数率評価手段１０に入
力され、β崩壊の情報（分岐率、エネルギーなどが既
知）からラドン娘核種全てから放出されるβ線の発生率
を評価する。
【００７０】この発生率の評価値はβ線正味計数率算出
手段１１に入力されるが、ここでは、β線検出器の検出
効率等を考慮して、観測されるべきβ線計数率に変換し
た後、実際に観測されたβ線計数率からこの観測される
べきβ線計数率を減算する。減算の結果残った正味の計
数率がラドン娘核種以外の成分によるものと判定するこ
とができる。これによれば、経過時間によらず常に正味
のβ線計数率が得られ、精度の良い監視をすることがで
きる。
【００７１】図１１は、本発明におけるラドン娘核種濃
度算出手段９の一例（その１）を示す構成図である。こ
のラドン娘核種濃度算出手段９は、ラドン娘核種の存在
比率として、ウラン系列の永続平衡から導出される値を
用いるようにしたものである。
【００７２】図１１に示すように、ラドン娘核種濃度算
出手段９は、濃度演算手段１３および記憶手段２３を有
し、記憶手段２３には永続平衡から導出される存在比１
４および検出効率情報１５が予め記憶されている。
【００７３】前述の（式１）〜（式６）で示したよう
に、RaA、RaB、RaCの３核種の原子数Nit あるいは放射
能濃度niが未知数であるため、最低でも３核種の相対比
は既知である必要がある。このため、存在比１４として
式７に示すような永続平衡から導出される存在比を使用
することができる。
【００７４】λ1・n1＝λ2・n2＝λ3・n3 …（式７）
【００７５】崩壊定数λ1、λ2、λ3は既知であるた
め、放射線濃度n1、n2、n3の比率を導出することができ
る。このように、３つの核種RaA、RaB、RaCから構成さ
れるラドン娘核種が永続平衡が成立していると仮定して
求めた原子数の存在比を用いてβ線発生数の評価を行う
ことができる。
【００７６】図１２は、本発明におけるラドン娘核種濃
度算出手段９の一例（その２）を示す構成図である。こ
のラドン娘核種濃度算出手段９は、ラドン娘核種の存在
比率として、予め校正により求めた値を用いるようにし
たものである。
【００７７】図１２に示すように、ラドン娘核種濃度算
出手段９は、濃度演算手段１３および記憶手段２３を有
し、記憶手段２３には構成により得た存在比１６および
検出効率情報１５が予め記憶されている。 集塵形態に
よっては、永続平衡が成立しない場合も多々あるため、
こういった場合には予め校正により得られる存在比１６
を登録しておくことができる。
【００７８】ここで、ラドン娘核種の存在比の測定は、
「３回測定法」として知られている手法を用いる。これ
は、サンプリングしたフィルタを減衰させながら３回に
分けてα線計測を行ない、３元連立方程式を解くことに
よりRaA、RaB、RaCの濃度、存在比を求めるものである
｛下道国、他：「ラドン娘核種による計数効率の導出
法」、保険物理、29,33-39,(1994)｝。
【００７９】すなわち、通常のダストモニタではサンプ
リングしながら測定を行なうが、校正の場合には、図１
３に示すシーケンスで測定を行なう。
【００８０】サンプリング開始を時刻の起点ｔ＝０とし
て、サンプリング終了時刻をＳとする。いま、ｎ回目の
測定で得られる計数値を一般式で表すために、測定開始
時間をT1、測定終了時間をT2とする。前述の検討の場合
と同様に、RaA、RaB、RaCを添字１〜３に対応させて考
える。
【００８１】先ず、サンプリング終了時間のフィルタ上
の放射能濃度（原子数）N1S、N2S、N3Sは既に求めた
（式１）〜（式３）にt＝Sを代入して、以下のように表
される。
【００８２】
【数２】
【００８３】サンプリング終了後、若干の冷却時間があ
り時刻T1〜T2で計数測定を行なう場合の壊変する原子数
N1、N2、N3を考える。N1はサンプリング終了後は減衰す
るだけであるため、式８で示される。
【００８４】また、N2はN2Sの減衰項に加え、N1Sからの
生成項が加えられる過渡平衡状態となるため、式９で示
される。また、N3もN3Sの減衰項に加え、N2Sからの生成
項が加えられる過渡平衡状態となるため、式１０で示さ
れる。
【００８５】
【数３】
【００８６】ここで、R1＝λ2・n2／λ1・n1、R2＝λ3
・n3／λ1・n1とおいて式９、式１０に代入し、P1を共
通項として整理した結果、以下のような式が得られる。
【００８７】
【数４】
【００８８】α線はRaA、RaC'から放出されるため、そ
の時の計数値をCatとする。ここでCatは真のα線計数値
であり、前述の（式１、式２）から求めておく。ろ紙の
発現効率の正確な評価は困難であるため１００％とす
る。以上の仮定により、以下の関係式が成り立つ。
【００８９】 Cat＝εa・（λ1・N1＋λ3・N3） ＝εa・P1・（F1（S,T1,T2）＋F3（S,T1,T2）） ＝εa・n1・η・q・（F1（S,T1,T2）＋F3（S,T1,T2）） …（式１７）
【００９０】未知数はn1及びF3に含まれるR1、R2の３つ
である。即ち、 Cat＝K1・n1・（K2＋K3・R1＋K4・R2） なる型で表される。従って、３回の測定を行ない連立方
程式を解くことで、未知数n1、R1、R2が求められる。
【００９１】次に、図１４は、本発明におけるラドン娘
核種濃度算出手段９の一例（その３）を示す構成図であ
る。このラドン娘核種濃度算出手段９は、計数率を放射
能濃度に換算する検出効率値として、ラドン娘核種が放
出するα線エネルギー別の値を別々に用いるようにした
ものである。
【００９２】図１４に示すように、ラドン娘核種濃度算
出手段９は、濃度演算手段１３および記憶手段２３を有
し、記憶手段２３には存在比１７および核種別検出効率
１８が予め記憶されている。
【００９３】放射線検出部１のα線検出器の効率にエネ
ルギー依存性がある場合には、計数率を存在比別に分配
した上で、核種別の独立した検出効率を用いて濃度計算
をする。これにより、より精度の高い放射能濃度評価効
果とこれに続くラドン抑制効果を実現できる。
【００９４】図１５は、本発明におけるラドン娘核種濃
度算出手段９の一例（その４）を示す構成図である。こ
のラドン娘核種濃度算出手段９は、計数率を放射能濃度
に換算する検出効率値として、ラドン娘核種によらず予
め標準α線源に対して求めた値を共通に用いるようにし
たものである。
【００９５】図１５に示すように、ラドン娘核種濃度算
出手段９は、濃度演算手段１３および記憶手段２３を有
し、記憶手段２３には存在比１７および共通検出効率１
９が予め記憶されている。
【００９６】ラドン娘核種RaA,RaC'から放出されるα線
エネルギーは約６〜８ＭｅＶである。両者のエネルギー
のα線の飛程を含むような厚さ設計したα線検出器の場
合には、検出効率に大きな差はない。このような場合に
は、核種別ではなく単一の検出効率値を用いることが可
能であり、全α計数率と検出効率から放射能濃度を計算
をする。これにより、より簡素で精度の高い放射能濃度
評価効果とこれに続くラドン抑制効果を実現できる。
【００９７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のラドン抑
制型ダスト放射線モニタによれば、サンプリング時間や
減衰時間を用いて、時間的に変化するラドン娘核種から
のα線およびβ線の発生割合を算出するので、サンプリ
ング条件や時間に依らない高精度のラドンによる影響抑
制効果が得られる。
【００９８】また、α線とβ線との比率の時間変化に着
目してラドン娘核種を監視し、α線計数率から時間変化
に着目した形でろ紙上に蓄積したラドン娘核種の放射能
濃度を求め、そこからβ線寄与分を算出するので、サン
プリング条件や時間に依らない高精度のラドンによる影
響抑制効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるラドン抑制
型ダスト放射線モニタの構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わるラドン抑制
型ダスト放射線モニタの構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わるラドン抑制
型ダスト放射線モニタの構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わるラドン抑制
型ダスト放射線モニタの構成図。
【図５】ラドン娘核種RaA、RaB、RaCによるα線および
β線の相対強度を示す特性図。
【図６】ラドン娘核種RaA、RaB、RaCによるα線とβ線
との比率ｋ（ｋ＝β／α）の特性図。
【図７】本発明における演算処理部の一例（その１）を
示す構成図。
【図８】本発明における演算処理部の一例（その２）を
示す構成図。
【図９】本発明における演算処理部の一例（その３）を
示す構成図。
【図１０】本発明における演算処理部の一例（その４）
を示す構成図。
【図１１】本発明におけるラドン娘核種濃度算出手段の
一例（その１）を示す構成図。
【図１２】本発明におけるラドン娘核種濃度算出手段の
一例（その２）を示す構成図。
【図１３】校正のための測定シーケンスの説明図。
【図１４】本発明におけるラドン娘核種濃度算出手段の
一例（その３）を示す構成図。
【図１５】本発明におけるラドン娘核種濃度算出手段の
一例（その４）を示す構成図。
【図１６】従来のラドン抑制型ダスト放射線モニタでの
ラドン補正の一例を示す説明図。
【図１７】従来のラドン抑制型ダスト放射線モニタでの
ラドン補正の別の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１…放射線検出部、２…計数率演算部、３…演算処理
部、４…時間計測部、５…比演算手段、６…比較判定手
段、７…管理幅変更手段、８…比較値設定手段、９…ラ
ドン娘核種濃度算出手段、１０…ラドンβ線計数率評価
手段、１１…β線正味計数率算出手段、１２…混入補正
手段、１３…濃度演算手段、２０…係数演算部、２１…
単純減算部、２２…スペクトル分析部、２３…記憶手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｃ 17/00 Ｊ (72)発明者 千葉 恵一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 森本 総一郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G075 AA01 AA17 AA18 BA03 BA16 CA02 CA10 CA42 DA08 EA01 EA02 FA18 FB05 FB07 FB09 FB10 FB15 FC12 GA11 GA21 GA36 2G088 EE12 EE21 FF05 FF06 HH03 KK24 KK28 LL05 LL06 LL28 LL30

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ろ紙に吸着した塵埃中に含まれる放射性
    物質からのα線とβ線とを同時に弁別し測定する放射線
    検出部と、ろ紙へのサンプリング開始からの経過時間を
    測定する時間計測部と、前記放射線検出部からのα線お
    よびβ線に基づきα線計数率およびβ線計数率を算出す
    る計数率演算部と、前記計数率演算部で算出されたα線
    計数率およびβ線計数率と前記サンプリング開始からの
    経過時間とに基づいて天然放射性核種の影響を評価補正
    するための演算を行いその結果を出力する演算処理部と
    を備えたことを特徴とするラドン抑制型ダスト放射線モ
    ニタ。
  2. 【請求項２】 前記計数率演算部からのα線計数率およ
    びβ線計数率に含まれるβ線およびα線の混入成分を除
    去して真のα線計数率および真のβ線計数率を算出し前
    記演算処理部に出力する混入補正手段を設けたことを特
    徴とする請求項１に記載のラドン抑制型ダスト放射線モ
    ニタ。
  3. 【請求項３】 前記時間計測部に代えて、サンプリング
    停止直後からの経過時間を計測する減衰時間計測部を設
    けたことを特徴とする請求項１または２に記載のラドン
    抑制型ダスト放射線モニタ。
  4. 【請求項４】 前記時間計測部に加え、サンプリング停
    止直後からの経過時間を計測する減衰時間計測部を設
    け、前記演算処理部は、前記計数率演算部で算出された
    α線計数率およびβ線計数率と前記サンプリング停止か
    らの経過時間とに基づいて天然放射性核種の影響を評価
    補正するための演算を行いその結果を出力することを特
    徴とする請求項１または２に記載のラドン抑制型ダスト
    放射線モニタ。
  5. 【請求項５】 前記演算処理部は、α線計数率とβ線計
    数率との比率を算出する比演算手段と、前記比演算手段
    で算出した比率が予め設定された基準値とその管理幅内
    に収まっているかどうかを判定する比較判定手段とを備
    えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項
    に記載のラドン抑制型ダスト放射線モニタ。
  6. 【請求項６】 前記演算処理部は、α線計数率とβ線計
    数率との比率を算出する比演算手段と、前記比演算手段
    で算出した比率が予め設定された基準値とその管理幅内
    に収まっているかどうかを判定する比較判定手段と、予
    め設定した経過時間に未到達な場合と到達後の場合とで
    前記管理幅を切り替える管理幅変更手段とを備えたこと
    を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
    ラドン抑制型ダスト放射線モニタ。
  7. 【請求項７】 前記演算処理部は、α線計数率とβ線計
    数率との比率を算出する比演算手段と、前記サンプリン
    グ開始からの経過時間に応じた基準値とその変化幅を設
    定する比較値設定手段と、前記比演算手段で算出したα
    線計数率とβ線計数率との比率が前記比較値設定手段に
    設定された基準値とその管理幅内に収まっているかどう
    かを判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とする
    請求項１ないし４のいずれか１項に記載のラドン抑制型
    ダスト放射線モニタ。
  8. 【請求項８】 前記演算処理部は、前記計数率演算部か
    らのα線計数率に基づいてラドン娘核種の放射能濃度を
    算出するラドン娘核種濃度算出手段と、前記ラドン娘核
    種濃度算出手段で算出された放射能濃度を基にラドンβ
    線計数率を予測評価するラドンβ線計数率評価手段と、
    前記計数率演算部からのβ線計数率から前記ラドンβ線
    計数率を減算するβ線正味計数率算出手段とを備えたこ
    とを特徴とする請求項１に記載のラドン抑制型ダスト放
    射線モニタ。
  9. 【請求項９】 前記ラドン娘核種濃度算出手段は、ラド
    ン娘核種の存在比率として、ウラン系列の永続平衡から
    導出される値、または予め校正により求めた値を用いる
    ことを特徴とする請求項８に記載のラドン抑制型ダスト
    放射線モニタ。
  10. 【請求項１０】 前記ラドン娘核種濃度算出手段は、計
    数率を放射能濃度に換算する検出効率値として、ラドン
    娘核種が放出するα線エネルギー別の値を別々に、また
    はラドン娘核種によらず予め標準α線源に対して求めた
    値を共通に用いることを特徴とする請求項８に記載のラ
    ドン抑制型ダスト放射線モニタ。
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