JP2008058113A

JP2008058113A - 放射線検出装置

Info

Publication number: JP2008058113A
Application number: JP2006234634A
Authority: JP
Inventors: Kiminori Shimojima; 公紀下島; Kimio Miyagawa; 公雄宮川
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP4784991B2

Abstract

【課題】人が作業する際に様々な制約を受ける海底の放射線、特に、γ線を容易に検知することができる放射線検出装置を提供する。
【解決手段】
耐圧容器１３に検出器本体１１を収容し、検出器本体１１は、ヨウ化ナトリウムの結晶が混入されたプラスチックからなり、海底からのγ線を第１柱部２１の前面から入射して光を発するようにし、光電子増倍管１２により発せられた光を電気信号に変換してγ線を検知してラドンを検出し、取り扱いが容易で、深度に拘わらず海底の放射線を検出することができる放射線検出装置１とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、海底のように人が作業する際に様々な制約を受ける部位の放射線、特に、γ線の状況を検知するための放射線検出装置に関する。具体的には、γ線を検知してラドンの状況を検出することに用いて好適である。

近年、沿岸の地下深部に廃棄物を処分することが考えられてきている。廃棄物を処分するに際し、周辺の土地や海洋における環境に対する影響を把握しておく必要がある。環境に対する評価を得るために、陸地から海底に至る地下水の流れも考えなければならず、廃棄物の成分が到達する海底の場所や到達までの時間を検討することが必要である。

海底の状況を検討するにあたり、海底の湧水分布を調べることが好適である。即ち、海底の湧水分布は、海底の水理構造や陸域から海底までの流動時間や経路に関係する情報が含まれている。このため、海底の湧水分布とその性状が把握できれば陸域から海域までの地下水流動全体についての評価が可能になり、廃棄物の成分が到達する海底の場所や到達までの時間を類推することができる。

海域における地下水の調査は陸域に比べて難しく、調査機器や分析・評価の手法が確立されていないのが実情であった。潜水艇や調査ロボット等、海中での作業を行う作業機（例えば、特許文献１参照）を用い、海底の湧水の状況を調査することが考えられる。しかし、海中での作業機に搭載された機器による計測になるため、短時間の測定に限られると共に、作業機自体による海底の撹乱の影響等を考慮しなければならない。

また、ラドン等の放射線（γ線）の検出を行うことが環境に対する影響を把握する上で重要であるが、シンチレーション検出器を様々な制約を受ける海底で使用する場合、感度や取り扱いの点で多くの問題が生じる虞がある。このため、海底の湧水分布に関連付けて放射線（γ線）を精度良く検出する技術は確立されていないのが現状である。

特開平８−１８０３９３号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、海底のように人が作業する際に様々な制約を受ける部位の放射線、特に、γ線の状況を容易に検出することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の放射線検出装置は、発光物質が混入された透明なプラスチックからなる検出器本体を備え、検出器本体は、円柱状の第１柱部及び第１柱部よりも径が小さい第２柱部を有すると共に、第１柱部の後面と第２柱部の前面を連結するテーパ柱部を有し、海底からの放射線を第１柱部の前面から入射して発光物質に衝突させて光を発するようにし、第１柱部の前面と第２柱部の後面を除く検出器本体の外周に遮光部材を設け、光を電気信号に変換する光電子増倍管を第２柱部の後面に接続したことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、遮光部材で覆われていない第１柱部の前面から入射した放射線は発光物質に衝突して感度を維持した状態で光を発し、発せられた光が第２柱部の後面に集められ、光電子増倍管で電気信号に変換されて放射線が測定される。検出器本体は発光物質が混入されたプラスチックからなるので、シンチレータを収容する容器等が必要なく取り扱いが容易である。

上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の放射線検出装置は、発光物質が混入されたプラスチックからなる検出器本体を備え、検出器本体は、円柱状の第１柱部及び第１柱部よりも径が小さい第２柱部を有すると共に、第１柱部の後面と第２柱部の前面を連結するテーパ柱部を有し、深海において放射線を第１柱部の前面から入射して発光物質に衝突させて光を発するようにし、検出器本体を収容する筒状の耐圧容器を備え、耐圧容器には、一端面側にテーパ柱部を介して第１柱部が嵌合されて第２柱部が内部に収容され、耐圧容器の一端面から第１柱部の前面が外部に臨む状態にされ、光を電気信号に変換する光電子増倍管を第２柱部の後面に接続して耐圧容器に収容したことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、耐圧容器で覆われていない第１柱部の前面から入射した放射線は発光物質に衝突して感度を維持して光を発し、発せられた光が第２柱部の後面に集められ、光電子増倍管で電気信号に変換されて放射線が測定される。検出器本体は発光物質が混入されたプラスチックからなり、耐圧容器に収められているので、取り扱いが容易で、深度に拘わらず海底の放射線を検出することができる。

そして、請求項３に係る本発明の放射線検出装置は、請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の放射線検出装置において、第１柱部の前面と第２柱部の後面を除く検出器本体の外周面に反射処理が施されていることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、反射処理が施された面で発光物質に衝突して発せられた光が反射して第２柱部の後面に集められ、光電子増倍管の光電面により多くの光を集めることができる。

また、請求項４に係る本発明の放射線検出装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置において、第１柱部は、直径が１９０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲で、軸方向の長さが４０ｍｍであり、テーパ柱部の軸方向の長さが５０ｍｍであり、第２柱部の軸方向の長さが５０ｍｍであり、テーパ柱部の傾斜度が４５度であることを特徴とする。

請求項４に係る本発明の放射線検出装置は、検出器本体の大きさを的確に規定することができる。

また、請求項５に係る本発明の放射線検出装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置において、テーパ柱部の傾斜角度は４０度乃至６５度の範囲であることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、テーパ柱部の傾斜角度を的確に規定して、耐圧強度と集光性を両立させることができる。

また、請求項６に係る本発明の放射線検出装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の放射線検出装置において、発光物質は、タリウムをドープしたヨウ化ナトリウムの結晶であることを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、結晶の主成分であるヨウ素の原子番号が高いので、γ線に対する発光効果の確率を高くすることができ、γ線の検出を適切に行うことができる。

また、請求項７に係る本発明の放射線検出装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の放射線検出装置において、円柱状の第１柱部の前面に入射面遮光部材を設けたことを特徴とする。

請求項７に係る本発明では、入射面遮光部材により発光物質に衝突して発した光が第１柱部の前面から放出されることがない。

また、請求項８に係る本発明の放射線検出装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の放射線検出装置において、検出する放射線は海底から湧出する地下水のγ線であることを特徴とする。

また、請求項９に係る本発明の放射線検出装置は、請求項２に記載の放射線検出装置において、母船からの指令により動作する潜航体に搭載され、海底から湧出する地下水のラドンを検出することを特徴とする。

本発明の放射線検出装置は、海底のように人が作業する際に様々な制約を受ける部位の放射線、特に、γ線を容易に検知することができる。

図１には本発明の一実施形態例に係る放射線検出装置を使用している状態の全体状況、図２には本発明の一実施形態例に係る放射線検出装置の全体構成、図３には検出器本体の側面、図４には検出器本体の正面を示してある。また、図５にはγ線を測定している状況の説明、図６、図７にはγ線の測定状況を表すグラフを示してある。

図１に示すように、本実施形態例の放射線検出装置１は、母船２からの指示により海底（深海）を航行する潜航体である無人探査船３に搭載され、海底の湧水に含まれるγ線を検知してラドンを検出する。湧水に含まれるラドンを検出することにより、海底におけるラドンの湧水分布が把握でき、陸域から海域までのラドンを含む地下水流動全体についての評価が可能になる。

放射線検出装置１の構成を説明する。

図２に示すように、放射線検出装置１は、検出器本体１１及び光を電気信号に変換する光電子増倍管１２が筒状の耐圧容器１３に収容されている。耐圧容器１３は、両端が開口されたチタン製の筒状容器１４の一端側の開口にテーパ面を有するハウジング１５が装着され、筒状容器１４の他端側の開口に蓋部材１６が装着され、筒状容器１４の内部が密閉されるようになっている。

筒状容器１４の一端側（図中下端側）の開口にはＯリング１７を介してハウジング１５が装着され、ハウジング１５は筒状容器１４の端部に固定された状態になっている。ハウジング１５は基端から先端に向かい内径が漸次広がる状態に形成され、内径が漸次広がる開口に検出器本体１１のテーパ柱部（後述する）が嵌合して検出器本体１１が筒状容器１４に保持される。検出器本体１１は固定カバー２０を筒状容器１４の外周に螺合させることにより筒状容器１４の一端側の開口にテーパ柱部を介して固定される。

筒状容器１４の他端側（図中上端側）の開口にはＯリング１８を介して蓋部材１６が嵌めこまれ、蓋部材１６は円環状のねじカバー１９を筒状容器１４の外周に螺合させることにより筒状容器１４の他端側の開口に固定される。

検出器本体１１は発光物質が混入されたプラスチックからなり、γ線が発光物質に衝突して発する光が光電子増倍管１２により電気信号に変えられる。変換された電気信号はアンプ１０等を介して無人探査船３（図１参照）側の制御装置に送られ、γ線の状況を把握してラドンを検出するようになっている。

検出器本体１１のプラスチックに混入される発光物質は、微量のタリウムをドープしたヨウ化ナトリウムの結晶である。発光物質としてヨウ化ナトリウムの結晶を適用したことで、結晶の主成分であるヨウ素の原子番号が高く、γ線に対する発光効果の確率を高くすることができ、γ線の検出を適切に行うことができる。

発光物質としては、ヨウ化セシウム、ヨウ化リチウム等、他の結晶を用いることが可能である。

検出器本体１１を説明する。

図２〜図４に示すように、検出器本体１１は、円柱状の第１柱部２１及び第１柱部２１よりも径が小さい第２柱部２２を有すると共に、第１柱部２１の後面と第２柱部２２の前面を連結するテーパ柱部２３を有している。図２に示すように、ハウジング１５の開口にテーパ柱部２３の外周面が嵌合し、第１柱部２１が筒状容器１４の一端に保持されると共に第２柱部２２が筒状容器１４の内部に保持される。第２柱部２２の後面には光電子増倍管１２が接続されている。

ハウジング１５の内径が漸次広がる開口にテーパ柱部２３の外周面が嵌合していることにより、外部の圧力が高くなった場合にテーパ柱部２３には嵌合力が働く力が加わる。このため、海底等の高圧下で使用した場合でも、検出器本体１１を確実に筒状容器１４に保持させることができる。

密閉された筒状容器１４に検出器本体１１を保持させることにより、第１柱部２１の前面と第２柱部２２の後面を除く検出器本体１１の外周に遮光部材が設けられた状態にされる。第１柱部２１の前面と第２柱部２２の後面を除く検出器本体１１の外周面には反射処理として白い色が塗られている。

検出器本体１１の第１柱部２１は、直径が１９２ｍｍ（１９０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲）で、軸方向の長さが４０ｍｍであり、テーパ柱部２３の軸方向の長さが５０ｍｍであり、第２柱部２２の軸方向の長さが５０ｍｍであり、テーパ柱部２３の傾斜度が４５度（４０度乃至６５度の範囲）にされている。検出器本体１１の第１柱部２１、テーパ柱部２３、第２柱部２２の軸方向の長さ及びテーパ柱部２３の角度を規定することにより、耐圧強度と集光性を両立させることができる。

テーパ柱部２３の傾斜角度を大きくすると、第１柱部２１の径と第２柱部２２の径の差が小さくなって光電子増倍管１２に光が集まりやすくなるが、傾斜角度が６５度を超えると耐圧強度を保つことができなくなる。テーパ柱部２３の傾斜角度を小さくすると、ハウジング１５の開口に対して大きな傾斜で嵌合して耐圧強度を高く保つことができるが、第１柱部２１の径と第２柱部２２の径の差が小さくなって光電子増倍管１２に光が集まり難くなる。このため、検出器本体１１の軸方向の長さ及びテーパ柱部２３の角度を規定することにより、耐圧強度と集光性を両立させることができる。

第１柱部２１の前面から入射されたγ線は発光物質であるヨウ化ナトリウムの結晶に衝突して光を発し、発せられた光は、密閉された筒状容器１４に遮光された状態の周面で反射しながら光電子増倍管１２に集められて電気信号（電流値）に変換される。光電子増倍管１２に集められた光の状況（電流値）により湧出する地下水のラドンが測定される。

検出器本体１１はヨウ化ナトリウムの結晶が混入されたプラスチックからなり、耐圧容器１３に収められているので、取り扱いが容易で、深度に拘わらず海底の放射線を検出することができる。

検出器本体１１をそのまま使用する場合、図５に示すように、第１柱部２１の前面と第２柱部２２の後面を除く検出器本体１１の外周に遮光部材としての遮光フィルム２５を巻き付ける。また、第１柱部２１の前面に入射面遮光部材としての遮光フィルム２６を貼り付ける。この遮光フィルム２６は、検出器本体１１を耐圧容器１３に収容する場合も設けることが可能である。

遮光フィルム２５を外周に巻きつけて検出器本体１１を使用することにより、人が潜航できる沿岸部で海底の地下水のラドンを測定することができる。第１柱部２１の前面に遮光フィルム２６を設けることにより、γ線の入射面から光が放出されることがなく、光電子増倍管１２への集光をより確実に行うことができる。

図１に示すように、放射線検出装置１は、母船２からの指示で海底を航行する無人探査船３に搭載されて海底の所望箇所に移動され、湧出する地下水のγ線を測定する。即ち、湧出する地下水のγ線が検出器本体１１に入射すると、入射されたγ線がヨウ化ナトリウムの結晶に衝突して光を発し、発せられた光は、密閉された筒状容器１４に遮光された状態の周面で反射しながら光電子増倍管１２に集められて電気信号（電流値）に変換される。光電子増倍管１２に集められた光の状況（電流値）により湧出する地下水のラドンが測定される。

図６に示すように、測定場所を移動させることにより、電流値が高くなる箇所が存在することがわかる。電流値の状態と場所との関係を分析することにより、湧出する地下水のラドンの分布を検出することができる。また、図７に示すように、測定場所を固定することにより、電流値が高くなる時刻が存在することがわかる。電流値の状態と時刻との関係を分析することにより、間歇的に湧出する地下水のラドンの状況を検出することができる。

海底の湧水に含まれるラドンを検出することにより、海底におけるラドンの湧水分布を把握して、陸域から海域までのラドンを含む地下水流動全体についての評価を行う。

従って、深海のように人が作業する際に制約を受ける部位のγ線を検知してラドンの湧水分布を把握し、深海におけるラドンの状況を容易に検出することができる。

尚、上述した実施形態例では、放射線としてγ線を検知することでラドンの状況を把握する例を説明したが、検知する放射線は、α線、β線であってもよい。また、地下水の放射線物質はラドンに限らず、ラジウム等の他の物質であってもよい。

本発明は、海底のように人が作業する際に様々な制約を受ける部位の放射線、特に、γ線を容易に検知することができる放射線検出装置の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る放射線検出装置を使用している状態の全体状況図である。本発明の一実施形態例に係る放射線検出装置の全体構成図である。検出器本体の側面図である。検出器本体の正面図である。 γ線を測定している状況の説明図である。 γ線の測定状況を表すグラフである。 γ線の測定状況を表すグラフである。

符号の説明

１放射線検出装置
２母船
３無人探査船
１０アンプ
１１検出器本体
１２光電子増倍管
１３耐圧容器
１４筒状容器
１５ハウジング
１６蓋部材
１７、１８Ｏリング
１９ねじカバー
２０固定カバー
２１第１柱部
２２第２柱部
２３テーパ部
２５、２６遮光フィルム

Claims

発光物質が混入された透明なプラスチックからなる検出器本体を備え、
検出器本体は、円柱状の第１柱部及び第１柱部よりも径が小さい第２柱部を有すると共に、第１柱部の後面と第２柱部の前面を連結するテーパ柱部を有し、海底からの放射線を第１柱部の前面から入射して発光物質に衝突させて光を発するようにし、
第１柱部の前面と第２柱部の後面を除く検出器本体の外周に遮光部材を設け、
光を電気信号に変換する光電子増倍管を第２柱部の後面に接続した
ことを特徴とする放射線検出装置。
発光物質が混入された透明なプラスチックからなる検出器本体を備え、
検出器本体は、円柱状の第１柱部及び第１柱部よりも径が小さい第２柱部を有すると共に、第１柱部の後面と第２柱部の前面を連結するテーパ柱部を有し、深海において放射線を第１柱部の前面から入射して発光物質に衝突させて光を発するようにし、
検出器本体を収容する筒状の耐圧容器を備え、
耐圧容器には、一端面側にテーパ柱部を介して第１柱部が嵌合されて第２柱部が内部に収容され、
耐圧容器の一端面から第１柱部の前面が外部に臨む状態にされ、
光を電気信号に変換する光電子増倍管を第２柱部の後面に接続して耐圧容器に収容した
ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の放射線検出装置において、
第１柱部の前面と第２柱部の後面を除く検出器本体の外周面に反射処理が施されていることを特徴とする放射線検出装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置において、
第１柱部は、直径が１９０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲で、軸方向の長さが４０ｍｍであり、テーパ柱部の軸方向の長さが５０ｍｍであり、第２柱部の軸方向の長さが５０ｍｍであり、テーパ柱部の傾斜度が４５度である
ことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置において、
テーパ柱部の傾斜角度は４０度乃至６５度の範囲であることを特徴とする放射線検出装置。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の放射線検出装置において、
発光物質は、タリウムをドープしたヨウ化ナトリウムの結晶であることを特徴とする放射線検出装置。
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の放射線検出装置において、
円柱状の第１柱部の前面に入射面遮光部材を設けたことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の放射線検出装置において、
検出する放射線は海底から湧出する地下水に含まれるγ線であることを特徴とする放射線検出装置。
請求項２に記載の放射線検出装置において、
母船からの指令により動作する潜航体に搭載され、海底から湧出する地下水に含まれるラドンを検出することを特徴とする放射線検出装置。