JP2004361240A

JP2004361240A - 放射線量算出システム、放射線量算出方法、およびプログラム

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Publication number: JP2004361240A
Application number: JP2003159805A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogata; 博史緒方; Masaki Hiranuma; 巨樹平沼; Keigo Matsuoka; 圭吾松岡; Naofumi Kono; 直文河野; Tomoyuki Ishikawa; 智之石川
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP3741694B2

Abstract

【課題】計算時間を低減させた上で、放射線源から遠距離においても信頼性が高く、実測値との乖離が少ない放射線量計算技術を提供する。
【解決手段】放射線量を算出するシステムであり、放射線源から前記放射線源を包囲する包囲面に至る空間における放射線の模擬散乱過程を追跡する手段と、上記追跡により前記包囲面に到達した放射線の属性情報を蓄積する手段と、上記属性情報にしたがい、当該放射線の所定の評価点に対する寄与情報を参照する手段と、上記包囲面上の各放射線に対して、前記属性情報と前記寄与情報とから前記評価点における線量を積算する手段とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力設備等、放射線源からの放射線量評価に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子力設備等、放射線源からの放射線量評価に関しては、例えば、ラインビーム法を適用したスカイシャインコードといわれる解析プログラム（ＳＫＹＳＨＩＮＥコード、『Ｊ．Ｈ．Ｐｒｉｃｅｅｔａｌ，”ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｆｏｒＳＫＹＳＨＩＮＥ”，ＲＲＡ−Ｎ７６０８（１９７６）』参照）を用いて放射線輸送計算が実行されていた。この手法では、例えば、タービン等の原子力設備と、そのような設備を設置する建屋と、建屋外の空間からなるモデルが使用された。このモデルでは、放射線源は、点線源として取り扱われ、建屋は直方体等のモデルに単純化され、近似計算が行われていた。しかし、従来の簡略化したモデルでは、近似によるエラーが安全側に作用するようにモデル化されていた。このため、場合によっては計算結果が極端に安全側に設定され、実測値との乖離が大きすぎるという問題があった。すなわち、現実の測定値より、はるかに高い放射線量が算出される結果になっていた。なお、このような放射線輸送計算の精度を高める目的で、新たな評価式（フィッティング式と呼ばれる）が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このような問題を解決するための一方策として、ＭＣＮＰ^ＴＭ（ＡＧｅｎｅｒａｌＭｏｎｔｅＣａｒｌｏＮ−ＰａｒｔｉｃｌｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＣｏｄｅ、ＭＣＮＰは商標）という計算プログラムが米国ロスアラモス国立研究所から提案された。ＭＣＮＰでは、設定した評価点に対して、放射線源からのエネルギー別の線量寄与を統計的に計算する。
【０００４】
しかし、ＭＣＮＰでは、計算対象の空間（以下、計算空間という）が大きくなるほど、すなわち、放射線源から評価点までの距離が長くなるほど、統計的に必要な信頼性のあるデータが得られにくいという問題があった。
【０００５】
さらに、ＭＣＮＰによる計算では、統計的に有効な結果を得るまでの計算時間は、計算空間が大きくなるほど膨大となった。例えば、特定の原子炉に対して、半径１０００ｍ程度の範囲の評価に数百時間を要することもあった。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ８ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｒａｄｉａｔｉｏｎｓｈｉｅｌｄｉｎｇ，ＡｌｉｎｇｔｏｎＴｅｘａｓ，Ａｐｒｉｌ１９９４，ｐ．９３９−９４５．
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、計算時間を低減させた上で、放射線源から遠距離においても信頼性が高く、実測値との乖離が少ない放射線量計算技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、放射線量を算出するシステムであり、
放射線源から所定の記録面に至る空間における放射線の模擬散乱過程を追跡する手段と、
上記追跡により前記記録面に到達した放射線の属性情報を蓄積する手段と、
上記属性情報にしたがい、当該放射線の所定の評価点に対する寄与情報を参照する手段と、
上記記録面上の各放射線に対して、前記属性情報と前記寄与情報とから前記評価点における線量を積算する手段とを備えるものである。
【０００９】
ここで、放射線の模擬散乱過程を追跡する手段としては、例えば、コンピュータ上で擬似乱数を用いて実行されるモンテカルロシミュレーションコードを適用できる。また、放射線の属性情報、例えば、上記記録面上の位置、散乱方向、および上記放射線のエネルギーから所定の評価点に対する寄与情報を求める方法としては、例えば、ラインビーム法という手順を適用できる。
【００１０】
好ましくは、上記記録面は、上記放射線源を包囲する包囲面であってもよい。すなわち、本発明は、上記包囲面で包囲された空間における放射線の追跡結果に対して、その包囲面外の空間において、そのときの放射線の属性情報から上記評価点への放射線量の寄与情報を求める。そして、本発明は、この属性情報と寄与情報とから上記評価点での放射線量を求める。このような放射線量を上記包囲面上での各放射線に対して積算することで、上記放射線源による上記評価点での放射線量が求められる。
【００１１】
好ましくは、上記包囲面は、平面または曲面を組み合わせて構成されてもよい。
【００１２】
好ましくは、上記包囲面は、直方体形状をなし、上記放射線源の設置された底面に立設される４つの側面と、その側面に載置される天井面とからなる５つの平面で構成される。
【００１３】
好ましくは、上記記録面は、上記空間の一部を被覆する平面または曲面であってもよい。
【００１４】
好ましくは、上記属性情報は、上記放射線が上記記録面を通過するときの上記記録面上の位置、上記放射線の散乱方向、および上記放射線のエネルギーを含む。
【００１５】
また、本発明は、以上のいずれかの処理をコンピュータが実行する方法であってもよい。また、本発明は、以上のいずれかの機能をコンピュータに実現させるプログラムであってもよい。また、本発明は、そのようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体でもよい。
【００１６】
ここで、コンピュータが読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータから読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータから取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ＤＡＴ、８ｍｍテープ、メモリカード等がある。
【００１７】
また、コンピュータに固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図１３の図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る放射線量計算システムの原理的説明図であり、図２は、この放射線量計算システムのデータフローを示す図であり、図３は、図２に示したモンテカルロシミュレーションコード２の解析対象のモデル例を示す図であり、図４は、図３のモデルに基づくセルの定義例であり、図５は、モンテカルロシミュレーションコード２による粒子シミュレーションの例であり、図６は、図２に示した面線源ファイル（面記録ファイル）生成処理の概念図であり、図７は、面線源ファイルのデータ構造図であり、図８は、ラインビーム法の概念図であり、図９および図１０は、本放射線量計算システムにおけるラインビームレスポンスデータの例であり、図１１は、面線源ファイルにラインビーム法を接続する処理の概念図であり、図１２は、面線源ファイルにラインビーム法（気中移送解析コード）を接続する本放射線量計算システムの処理フローであり、図１３は、本放射線量計算システムによる計算結果、従来手法による計算結果および実測値との比較結果を示す図である。
【００２０】
＜線量評価方法の原理＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る放射線量計算システムの原理的説明図である。この放射線量計算システムは、例えば、原子力発電所において、放射線源から放射される放射線が原子力発電所の建屋外部の評価点においてどの程度測定されるかをコンピュータプログラムにより事前に計算する。
【００２１】
放射線源とは、例えば、原子力発電所において加熱された主蒸気を内包するタービン本体、湿分分離器、主蒸気配管等である。本放射線量計算システムは、例えば、^１６Ｎ（質量数１６の窒素）等の放射性同位元素から放射されるガンマ線の線量を所定の評価点において算出する。
【００２２】
本放射線量計算システムでは、放射線源としては、従来の点線源に代えて、３次元空間に設定される体積線源を使用する。また、本放射線量計算システムにおける解析モデルとして、発電所建屋を取り囲む直方体を記録面として設定する。このような記録面を包囲面とも呼ぶ。また、本放射線量計算システムにおける評価点は、一般的には、原子力発電所の敷地境界に設定される。
【００２３】
図１に示すように、本放射線計算システムの特徴は、直方体の記録面で取り囲まれた建屋内部を含む空間での計算をモンテカルロ法で実行し、記録面外部の計算をラインビーム法で実行する点にある。本実施の形態において、記録面とは、このモンテカルロ法による計算結果を取得するために設定する仮想的な面である。
【００２４】
そして、本放射線計算システムは、体積線源から記録面（例えば、４つの側面と天井面）に至る空間において、モンテカルロ法による放射線粒子の追跡の結果得られる放射線データを記録面上で取得する。また、上記記録面は直方体であると仮定したが、壁面の設定面数は拡張可能であり、より複雑な形状で放射線データを蓄積してもよい。
【００２５】
このモンテカルロ法による計算プログラムとしては、米国ロスアラモス国立研究所で開発された放射線輸送計算コードであるＭＣＮＰ^ＴＭ（ＡＧｅｎｅｒａｌＭｏｎｔｅＣａｒｌｏＮ−ＰａｒｔｉｃｌｅＴｒａｎｓｐｏｒｔＣｏｄｅ）と、米国ブルックヘブン国立研究所で開発された評価済断面積ライブラリＥＮＤＦ（ＥｖａｌｕａｔｅｄＮｕｃｌｅａｒＤａｔａＦｉｌｅ、評価済核データファイルＥＮＤＦ／Ｂ−６ともいう。『Ｖ．ＭｃＬａｎｅｅｔａｌ，”ＤａｔａＦｏｒｍａｔｓａｎｄＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅＥｖａｌｕａｔｅｄＮｕｃｌｅａｒＤａｔａＦｉｌｅＥＮＤＦ−６”，ＢＮＬ−ＮＣＳ−４４９４５（ＥＮＤＦ−１０２）（２００１）』参照）または日本原子力研究所で開発されたＪＥＮＤＬ（ＪａｐａｎＥｖａｌｕａｔｅｄＮｕｃｌｅａｒＤａｔａＦｉｌｅ、評価済核データライブラリＪＥＮＤＬ３．３ともいう。『Ｋ．Ｓｈｉｂａｔａｅｔａｌ，”ＪａｐａｎｅｓｅＥｖａｌｕａｔｅｄＮｕｃｌｅａｒＤａｔａＬｉｂｒａｒｙ，Ｖｅｒｓｉｏｎ３，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ３（ＪＥＮＤＬ−３．３）”，Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．３９，１１２５（２００２）』参照）との組み合わせを使用する。
【００２６】
そして、本放射線計算システムは、上記記録面上で取得された放射線データを面線源として使用し、記録面外の空間に対してラインビーム法を実行する計算プログラムに接続する。さらに、敷地境界の評価点においては、各面線源から放射される放射線に対するラインビーム法による計算結果を積算し、最終的な計算結果を得る。
【００２７】
なお、本放射線計算システムのラインビーム法において、面線源の放射線による評価点への寄与（単位Ｒ、Ｇｙ、Ｓｖまたはこれらの単位時間の量）を示すラインビームレスポンス関数は、モンテカルロ法による粒子シミュレーションから得られる計算データを基に、非線形最小二乗法により作成する。このモンテカルロ法による計算コードとしてもＭＣＮＰを使用する。このことにより、放射線源から評価点までの評価空間総てをモンテカルロ法で評価した場合と同等の結果になる。
【００２８】
＜本線量評価方法の特徴＞
（１）線源モデルおよび遮へい体モデルの詳細化
従来手法での線源モデルは、有形の放射線源（例えば、原子力発電所において加熱された主蒸気を内包するタービン本体、湿分分離器、主蒸気配管等）を点線源化している。
【００２９】
本計算システムでは、実際の機器形状を表した線源モデルを与えた。また、従来手法では、放射線源から評価点の間にある遮へい体をまとめて遮へい壁とする近似モデルを作成していた。一方、本放射線量計算システムによる計算では実際の機器配置状況や形状をそのままモデル化した。
（２）評価空間の性質に合わせた計算手法の選択
タービン建屋中心から評価点までの距離が１０００ｍを超えるような場合に、モンテカルロ法で線量計算を行うと、統計誤差が増加し、信頼性のある評価結果が得られなくなる。評価点までの距離が増加すると、その地点に実際に存在する放射線（粒子）の数が極めて少なくなり、統計的な信頼性が低下するためである。
【００３０】
そのため、遮へい体となるものが多く存在するタービン建屋内等、記録面までの空間は、モンテカルロ法により計算を行い、記録面から評価点までの計算については、ラインビーム法を用いて計算を行う。
【００３１】
このラインビーム法は、「放射線のエネルギー」「距離（放射線の記録面上の位置から評価点までの距離）」「放射線の角度」を変数とした評価値（単位Ｒ、Ｇｙ、Ｓｖまたはその単位時間の量）に対する関数式（ラインビームレスポンス関数）とその関数式を定めるパラメータで構成される。また、このパラメータ自体が「放射線のエネルギー」「距離（放射線の記録面上の位置から評価点までの距離）」「放射線の角度」に依存する。しがって、このパラメータは、フィッティングパラメータと呼ばれ、非線形最小二乗法で決定される。
【００３２】
このフィッティングパラメータは、前述の角度等の各々の条件に対してモンテカルロ法で計算した結果に基づいて決定されている。すなわち、本放射線量計算システムは、記録面が包囲する空間外の計算はラインビーム法によるものであるが、そのラインビームレスポンス関数がモンテカルロ法による計算結果に基づいている。このことから、本放射線量計算システムは、評価空間総てをモンテカルロ法で計算したことと同等の結果を算出する。
【００３３】
すでに説明したように、単純に全空間に対してモンテカルロ法を適用する場合には、統計的に信頼性のある結果が得られない場合がある。また、十分な信頼性を確保するためには、極めて長い計算時間を要する。しかし、一旦得られたモンテカルロ法による計算結果により、ラインビームレスポンス関数を生成すれば、効率的な放射線量の評価が可能になる。
（３）計算時間の短縮
モンテカルロ法による計算は放射線の挙動を統計的に処理しているため、その統計誤差が一定の値になる（収束する）まで計算を行わなければならない。このとき、評価空間が大きくなると計算が収束しなかったり、収束するまでの時間が非常に大きくなる傾向がある。そのような傾向を解決するために、遮へい体が多く存在する建屋を包囲する記録面（包囲面）の内側の空間はモンテカルロ法で計算する。また、その記録面（包囲面）の外側は遮へい体がほとんどないことからモンテカルロ法よりも簡易な計算手法であるラインビーム法で計算を行う。このようなプログラムの構成により、計算時間が短縮される。
【００３４】
このラインビーム法では、ラインビームレスポンス関数（ＬＢＲＦ：ＬｉｎｅＢｅａｍＲｅｓｐｏｎｓｅＦｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれる評価式が使用される。この評価式には、上述のように非線形のパラメータが設定されている。
【００３５】
本放射線量計算システムは、このパラメータをデータライブラリとして蓄積する。そして、記録面で包囲された空間内の計算結果（モンテカルロ法によるプログラムの処理結果）を記録面で包囲された空間外でのラインビーム法による計算プログラムに引き渡す際にこのデータライブラリが参照されラインビームレスポンス関数に使用される。
【００３６】
このデータライブラリ自体は、本放射線量計算システムの実行前に、予め、モンテカルロ法による収集データにより作成したものである。
【００３７】
＜データフロー＞
図２は、本放射線量計算システムのデータフローを示す図である。図２のように、この放射線量計算システムは、モンテカルロシミュレーションコード２と、気中移送解析コード５とを組み合わせて構成される。
【００３８】
モンテカルロシミュレーションコード２としては、例えば、ＭＣＮＰ^ＴＭ（商標）を使用する。このモンテカルロシミュレーションコード２に対して、放射線源、遮へい体、建屋を含む詳細モデルを設定し、シミュレーションを実行する。
【００３９】
このシミュレーションでは、追跡される各放射線（粒子）を、記録面を構成する面上（４つの側面と天井面）の放射線データとして保持し、面線源ファイル３として出力する。面線源ファイル３の各放射線データは、放射線源を取り囲む直方体モデルの各面上で、座標、放出ベクトル（放出方向）、エネルギー、およびウェイト（モンテカルロ法における各粒子の統計的重み）を有する。このように、面線源ファイル３は、モンテカルロシミュレーションコード２により追跡された総ての放射線データをそのまま蓄積する。
【００４０】
気中移送解析コード５は、ラインビーム法により放射線量を計算するプログラムである。気中移送解析コード５は、評価点座標を指定する入力データ４を指定されて起動される。
【００４１】
起動されると、気中移送解析コード５は、面線源ファイル３を読み出す。そして、気中移送解析コード５は、面線源ファイル３の各放射線データ（座標、放出ベクトル、エネルギーを有する）を基に、データライブラリ６（図２では、ＬＢＲＦフィッティングパラメータライブラリという）にアクセスし、フィッティングパラメータを決定する。そして、決定されたフィッティングパラメータにより、ラインビームレスポンス関数を設定し、当該放射線データ（座標、放出ベクトル、エネルギー）により、評価点での線量を算出する。気中移送解析コード５は、このような処理を総ての放射線データ（座標、放出ベクトル、エネルギー）に適用し、その結果を評価点において積算する。
【００４２】
＜モンテカルロ法＞
図３は、図２に示したモンテカルロシミュレーションコード２の解析対象のモデル例を示す図である。本モンテカルロシミュレーションコード２は、複数の解析対象の境界を平面で定義する。そして、１つ以上の境界で区切られた空間に物質を定義することでシミュレーションモデルを作成する。
【００４３】
例えば、図３の例では、ｘ軸に垂直な３次元の平面の方程式として、ｘ＝−５；ｘ＝−４；ｘ＝４；ｘ＝５；が示されている（単位はｍ）。同様に、例えば、ｙ軸に垂直な３次元の平面の方程式として、ｙ＝−５；ｙ＝−４；ｙ＝４；ｙ＝５；を設定する。また、例えば、ｚ軸に垂直な３次元の平面の方程式として、ｚ＝１０；ｚ＝９；ｚ＝１；ｚ＝０；を設定する。
【００４４】
本モンテカルロシミュレーションコード２は、このような各面に対して、面番号を設定し、各面を識別する。例えば、ｘ＝−５；ｘ＝−４；ｘ＝４；およびｘ＝５の各面に対して、面番号１００、１０１、１０２、および１０３を設定する等である。
【００４５】
なお、本実施の形態では、理解の容易のため、複数の解析対象の境界を平面で定義したが、一般的には、曲面（例えば、二次曲面）の方程式により境界を定義すればよい。
【００４６】
図４は、図３のモデルに基づくセルの定義例である。セルとは、面により区切られた解析対象の部分をいう。例えば、ｘ＝−５；ｘ＝−４、ｙ＝−５；ｙ＝５；ｚ＝１０；ｚ＝０；の各面により、図４の壁１が構成される。また、例えば、ｘ＝−４；ｘ＝４、ｙ＝−４；ｙ＝４；ｚ＝１０；ｚ＝９；の各面により、図４の壁５（天井）が構成される。
【００４７】
このように定義される各セルに対して、セル番号が付与される。さらに、各セルには、材料を参照するための物質番号（例えば、コンクリート、鉛等）と、密度が付与される。
【００４８】
本モンテカルロシミュレーションコード２は、面とセルで定義したモデルにおいて、対象粒子（光子、中性子、電子）を発生させ、その飛程を１粒子ごとにシミュレーションすることでユーザ所望地点の放射線データ（座標、方向ベクトル、エネルギー）、線量、実効増倍率等を計算する。
【００４９】
図５は、モンテカルロシミュレーションコード２による粒子シミュレーションの例である。図５のように、本モンテカルロシミュレーションコード２は、散乱と自由運動とをくり返す粒子を追跡する。そして、本モンテカルロシミュレーションコード２は、指定された評価点において、放射線データ（座標、方向ベクトル、エネルギー）、線量、実効増倍率等を計算する。
【００５０】
図６は、図２に示した面線源ファイル（面記録ファイル）生成処理の概念図である。上述のように、本モンテカルロシミュレーションコード２は、定義したモデル中で、１粒子ごとに飛程を計算する。そして、本モンテカルロシミュレーションコード２は、最終的なシミュレーション結果とは別個に指定した面を通過した粒子の情報を蓄積することができる。
【００５１】
例えば、図６の例では、線源から放出された粒子が散乱後、面番号１０３の面を通過し、直方体外へ放出されている。本モンテカルロシミュレーションコード２は、例えば、ユーザがこの面番号１０３の面での粒子の記録を指定すると、この面を通過する粒子の放射線データが記録される。ここで、放射線データには、以下のデータが含まれる。
・指定面を通過したときの通過点の座標［ｘ，ｙ，ｚ］
・指定面を通過したときの方向ベクトル［Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ］
・粒子のエネルギー［Ｅ］
・粒子の統計的重み［ｗｔ］（通常は、１．０／粒子の個数である。）
・粒子の種類（光子、中性子、電子等。ただし、ガンマ線のシミュレーションでは、光子のみである）
・粒子の線源発生番号（放射線源と粒子を識別するユニークな番号である。）
本放射線量計算システムは、このような放射線データを面線源ファイル３に蓄積し、ラインビーム法による気中移送解析コード５に接続する。
【００５２】
図７は、面線源ファイル（面記録ファイル）のデータ構造図である。図７のように、面線源ファイル３は、ヘッダ情報１０と粒子情報１１とから構成される。ヘッダ情報は、例えば、モンテカルロシミュレーションコード２のコード名、バージョン、計算開始日時、計算終了日時、全粒子発生数、面通過粒子の記録数、当該記録対象の面番号を含む。なお、複数の面を面線源ファイルに記録する場合は、シミュレーション時の粒子の追跡順に記録される。すなわち、面の種類に拘わりなく、粒子ごとに放射線データがくり返され、各粒子がどの面から放出されるかは、通過点の座標により識別されることになる。
【００５３】
＜ラインビーム法＞
図８は、ラインビーム法の概念図である。ラインビーム法では、放出点からある方向に放出された１光子の散乱による評価点に対する総ての寄与を示すラインビームレスポンス関数により線量計算を実行する。このラインビームレスポンス関数は、光子放出点２０から評価点２１への方向と放出方向とのなす角Φ（放出角という）、その光子のエネルギーＥ０、および光子放出点２０と評価点２１との距離ｘに依存する関数である。
【００５４】
本放射線量計算システムでは、このラインビームレスポンス関数として、以下の数１を使用する。
【００５５】
【数１】

ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、実験的に求まる、放射角Φ、光子のエネルギーＥおよび距離ｘに依存するパラメータである（非特許文献１参照）。
【００５６】
本放射線量計算システムでは、これらのパラメータの値は、モンテカルロ法により得られたシミュレーション結果に対して非線形最小二乗法により求めて、データライブラリ６として蓄積されている。
【００５７】
また、本放射線量計算システムでは、ラインビームレスポンス関数の値の単位は、［（Ｇｙ／ｈｒ）／（ｐｈｏｔｏｎｓ／ｓｅｃ）］であり、Ｇｙ／ｈｒは、放射線源強度１ｐｈｏｔｏｎ／ｓｅｃ当たりの吸収線量率である。また、距離ｘの単位は、メートルである。
【００５８】
なお、ラインビームレスポンス関数の値の単位を［（Ｒ／ｈｒ）／（ｐｈｏｔｏｎｓ／ｓｅｃ）］とし、照射線量率で求めてもよい。また、ラインビームレスポンス関数の値の単位を［（Ｓｖ／ｈｒ）／（ｐｈｏｔｏｎｓ／ｓｅｃ）］とし、実効線量率で求めてもよい。
【００５９】
図９および図１０は、本放射線評価方法におけるラインビームレスポンス関数を示すデータの例である。図９は、横軸が距離ｘ、縦軸がラインビームレスポンス値である。図９、図１０は、いずれも、６．２ＭｅＶのガンマ線に対するデータ例である。
【００６０】
また、図９では、放射角Φが０．０度から１７０度までの光子に対するラインビームレスポンス関数値が示されている。図１０は、横軸が放射角Φ、縦軸がラインビームレスポンス値である。また、図１０では、距離ｘが１００ｍから３０００ｍまでの範囲でラインビームレスポンス関数値が示されている。
【００６１】
＜接続プログラム＞
図１１は、面線源ファイルにラインビーム法を接続する処理の概念図である。上述のように、本放射線量計算システムは、モンテカルロシミュレーションコード２によって蓄積された面線源ファイル３のデータを読み出し、数１で定義（図９、および図１０に例示）したラインビームレスポンス関数により、評価点での放射線量を算出する。
【００６２】
すなわち、記録面において取得されたデータを有する面線源ファイル３から、光子のエネルギーＥ０、光子の放出角Φおよび評価点までの距離ｘを参照し、ラインビームレスポンス関数に代入して、評価点への寄与Ｒ（Ｅ０、Φ、ｘ）を求める。そのような各光子ごとの寄与を積算することにより、評価点での放射線量を求めることができる。本放射線量計算システムで実行され、以上の機能を実現するコンピュータプログラムを接続コードと呼ぶ。
【００６３】
図１２は、面線源ファイルにラインビーム法を接続する気中移送解析コード５の処理フローである。
【００６４】
まず、気中移送解析コード５は、入力データ４（評価点座標Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ）を読み込む（Ｓ１）。
【００６５】
次に、気中移送解析コード５は、データライブラリ６（ＬＢＲＦフィッティングパラメータライブラリ６）を読み込む（Ｓ２）。
【００６６】
次に、気中移送解析コード５は、面線源ファイル３（面記録ファイル）をオープンする（Ｓ３）。
【００６７】
次に、気中移送解析コード５は、ヘッダ情報１０を読み込む（Ｓ４）。ヘッダ情報１０からは記録光子数、線源光子発生数等が読み出される。
【００６８】
そして、気中移送解析コード５は、以下の処理を記録光子数分くり返す（Ｓ６）。すなわち、気中移送解析コード５は、面線源ファイル３から次の光子情報を読み込む（Ｓ７）。このとき、光子記録座標［ｘ，ｙ，ｚ］、放出ベクトル［Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ］および光子エネルギーＥが読み込まれる。
【００６９】
次に、気中移送解析コード５は、その光子の線源発生番号から面に再入射した光子か否かを判定する（Ｓ８）。そして、その光子が面に再入射した光子でない場合には、気中移送解析コード５は、評価点に対するラインビームレスポンスを計算する（Ｓ９）。
【００７０】
すなわち、気中移送解析コード５は、光子記録座標、放出ベクトル、および評価点座標から放出角Φと評価点距離Ｌとを算出し、放出角Φ、光子エネルギーＥおよび評価点距離Ｌにより、ラインビームレスポンス関数値を求める。そして、気中移送解析コード５は、１光子ごとにラインビームレスポンス値を記録し、積算する（Ｓ１１）。
【００７１】
次に、気中移送解析コード５は、記録光子を総て処理したか否かを判定する（Ｓ１０）。総ての光子を処理していない場合、気中移送解析コード５は、制御をＳ６に戻し、処理をくり返す。
【００７２】
一方、総ての光子を処理した場合、気中移送解析コード５は、面記録ファイルをクローズする（Ｓ１２）。
【００７３】
そして、気中移送解析コード５は、評価点のラインビームレスポンスの積算値を光子発生数で除算し、評価点における線量率を算出する（Ｓ１３）。なお、このような評価点が複数設定されている場合には、評価点ごとに同様の処理を実行すればよい。
【００７４】
そして、気中移送解析コード５は、評価点ごとの線量率結果を画面に表示する（Ｓ１４）。
【００７５】
図１３は、本実施の形態に係る評価、従来手法による評価および実測値との比較結果を示す図である。図１３は、記録面（建屋外壁に相当）からの距離約１８０ｍから７００ｍの範囲での放射線量の線量率（実測値１００、モンテカルロ法による結果１０１、および本放射線量計算システムの結果１０２）を示す。なお、実測値１００では、建屋外壁からの距離を表す。
【００７６】
図１３に示すように、評価点までの距離が約３００ｍから７００ｍの範囲では、本放射線量計算システムの結果１０２は、実測値１００およびモンテカルロ法による結果１０１にほぼ一致した。
【００７７】
さらに、この処理では、本放射線量計算システムの処理時間は、モンテカルロ法による時間と比較して約３００分の１に短縮された。
【００７８】
以上述べたように、本放射線量計算システムによれば、モンテカルロ法と比較して、極めて短時間で実測値に近い放射線量の評価を行うことができる。
【００７９】
また、本放射線量計算システムは、建屋内部等の比較的近距の範囲においてはモンテカルロ法により、現実の放射線形状、遮へい物の形状等を反映したモデルを使用し、精度の高い放射線量評価を実現できる。
【００８０】
また、本放射線量計算システムは、建屋外部のような比較的遠距離の範囲においては、ラインビーム法を適用でき、処理時間の短縮と統計的な信頼性を確保できる。
【００８１】
また、本放射線線量計算システムは、タービン等の原子力設備と、そのような設備を設置する建屋のみならず、例えば、放射線廃棄物が収納された固体廃棄物貯蔵庫またはサイトバンカ建屋、使用済燃料を収納した容器（キャスク）と、そのような容器（キャスク）を収納する建屋、使用済燃料を貯蔵する使用済燃料貯蔵プール、放射性廃棄物を埋設する埋設施設に対しても、精度の高い放射線線量評価を実現できる。
【００８２】
＜変形例＞
上記実施の形態では、建屋を含む直方体の記録面を想定し、モンテカルロ法によるシミュレーション結果をラインビーム法により気移送解析コード５に接続した。しかし、本発明の実施は、このような構成には限定されない。例えば、直方体以外の多面体により記録面を構成してもよい。また、曲面により記録面を構成してもよい。要するに面上にあることを座標値で特定できればよい。また、平面と曲面を組み合わせて記録面を構成してもよい。
【００８３】
上記実施の形態では、直方体の記録面内には、１つの建屋を想定した。しかし、本発明の実施は、このような構成には限定されない。例えば、複数の発電所建屋を取り囲むような記録面（包囲面）を設定してもよい。
【００８４】
上記実施の形態では、記録面として、発電所建屋を包囲する包囲面、例えば、大地に置かれた直方体を想定した。しかし、本発明の記録面は、このような包囲面（大地を含めて閉空間を生成する面）には限定されない。例えば、モンテカルロシミュレーションを実行する空間の一部を被覆する平面または曲面を記録面としてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、計算時間を低減させた上で、放射線源から遠距離においても信頼性が高く、実測値との乖離が少ない放射線量計算を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射線量計算システムの原理的説明図
【図２】放射線量計算システムのデータフローを示す図
【図３】モンテカルロシミュレーションコード２の解析対象のモデル例を示す図
【図４】セルの定義例
【図５】モンテカルロシミュレーションコード２による粒子シミュレーションの例
【図６】面線源ファイル（面記録ファイル）生成処理の概念図
【図７】面線源ファイル（面記録ファイル）のデータ構造図
【図８】ラインビーム法の概念図
【図９】本放射線量計算システムにおけるラインビームレスポンスデータ（１）
【図１０】本放射線量計算システムにおけるラインビームレスポンスデータ（２）
【図１１】面線源ファイルにラインビーム法を接続する処理の概念図
【図１２】本放射線量計算システムの処理フロー
【図１３】本放射線量計算システムによる計算結果、従来手法による計算結果および実測値との比較結果を示す図
【符号の説明】
２モンテカルロシミュレーションコード
３面線源ファイル
４入力データ
５気中移送解析コード
６データライブラリ（ＬＢＲＦフィッティングパラメータライブラリ）
２０光子放出点
２１評価点

Claims

放射線源から所定の記録面に至る空間における放射線の模擬散乱過程を追跡する手段と、
前記追跡により前記記録面に到達した放射線の属性情報を蓄積する手段と、
前記属性情報にしたがい、当該放射線の所定の評価点に対する寄与情報を参照する手段と、
前記記録面上の各放射線に対して、前記属性情報と前記寄与情報とから前記評価点における線量を積算する手段とを備える放射線量算出システム。
前記記録面は、前記放射線源を包囲する包囲面である請求項１に記載の放射線量算出システム。
前記包囲面は、平面または曲面を組み合わせて構成される請求項２に記載の放射線量算出システム。
前記包囲面は、直方体形状をなし、前記放射線源の設置された底面に立設される４つの側面と、その側面に載置される天井面とからなる５つの平面で構成される請求項２に記載の放射線量算出システム。
前記記録面は、前記空間の一部を被覆する平面または曲面である請求項１に記載の放射線量算出システム。
前記属性情報は、前記放射線が前記記録面を通過するときの前記記録面上の位置、前記放射線の散乱方向、および前記放射線のエネルギーを含む請求項１からの５のいずれかに記載の放射線量算出システム。
コンピュータが、放射線源から所定の記録面に至る空間における放射線の模擬散乱過程を追跡するステップと、
前記追跡により前記記録面に到達した放射線の属性情報を蓄積するステップと、
前記属性情報にしたがい、当該放射線の所定の評価点に対する寄与情報を参照するステップと、
前記記録面上の各放射線に対して、前記属性情報と前記寄与情報とから前記評価点における線量を積算するステップとを実行する放射線量算出方法。
前記記録面は、前記放射線源を包囲する包囲面である請求項７に記載の放射線量算出方法。
前記包囲面は、平面または曲面を組み合わせて構成される請求項８に記載の放射線量算出方法。
前記包囲面は、直方体形状をなし、前記放射線源の設置された底面に立設される４つの側面と、その側面に載置される天井面とからなる５つの平面で構成される請求項８に記載の放射線量算出方法。
前記記録面は、前記空間の一部を被覆する平面または曲面である請求項７に記載の放射線量算出方法。
前記属性情報は、前記放射線が前記記録面を通過するときの前記記録面上の位置、前記放射線の散乱方向、および前記放射線のエネルギーを含む請求項７から１１のいずれかに記載の放射線量算出方法。
コンピュータに、放射線源から所定の記録面に至る空間における放射線の模擬散乱過程を追跡するステップと、
前記追跡により前記記録面に到達した放射線の属性情報を蓄積するステップと、
前記属性情報にしたがい、当該放射線の所定の評価点に対する寄与情報を参照するステップと、
前記記録面上の各放射線に対して、前記属性情報と前記寄与情報とから前記評価点における線量を積算するステップとを実行させ、放射線量を算出させるプログラム。
前記記録面は、前記放射線源を包囲する包囲面である請求項１３に記載のプログラム。
前記包囲面は、平面または曲面を組み合わせて構成される請求項１４に記載のプログラム。
前記包囲面は、直方体形状をなし、前記放射線源の設置された底面に立設される４つの側面と、その側面に載置される天井面とからなる５つの平面で構成される請求項１４に記載のプログラム。
前記記録面は、前記空間の一部を被覆する平面または曲面である請求項１３に記載のプログラム。
前記属性情報は、前記放射線が前記記録面を通過するときの前記記録面上の位置、前記放射線の散乱方向、および前記放射線のエネルギーを含む請求項１３から１７のいずれかに記載のプログラム。