JP2011053000A - 放射線遮蔽計算システムおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】遮蔽計算の計算時聞・計算書作成時間を低減させた上で、計算精度の高い放射線遮蔽計算システムおよびプログラムを提供する。
【解決手段】放射線遮蔽計算システムは、３次元データ作成装置と計算ソフト装置とを備えるとともにＸ線線源から所望の計算点における実効線量を計算する放射線遮蔽計算システムにおいて、上記３次元データ作成装置は、計算対象の建屋の３次元データが入力されるとともにＸ線照射条件の設定を行う入力部と、上記３次元データに基づいて遮蔽計算用パラメータを算出するＣＡＤ制御部と、上記遮蔽計算用パラメータを変数ファイルとして出力する変数ファイル出力部と、を有し、上記計算ソフト装置は、上記３次元データ作成装置から受信した変数ファイルをデータ変換する自動変換部と、上記計算点での実効線量を計算する計算ソフト制御部と、を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、放射線遮蔽計算における３次元ＣＡＤを用いた放射線遮蔽計算システムおよびプログラムに関するものである。

従来から、例えば工業用非破壊検査などを行う放射線取扱施設での放射線遮蔽計算について、さまざまな計算手法で計算が行われている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。例えば、２次元ＣＡＤを用いて遮蔽計算に必要なパラメータを測定及び記録して、計算式に基づき計算を行っている。

特開２００４−３６１２４０号公報

財団法人原子力安全技術センター編著、「放射線施設のしゃへい計算実務マニュアル」、財団法人原子力安全技術センター発行、２００７年３月、ｐ．５−１〜５−３６

従来の放射線遮蔽計算は、２次元ＣＡＤを用いて遮蔽計算に必要なパラメータを測定し記録して計算を行うため、計算パラメータの測定ミス・計算値入力ミスといった人為的ミスが生じやすくなる問題がある。
また、迷路やダクトなど、屈曲した経路を通って放射線が漏洩するストリーミング現象を評価する方法である迷路散乱線計算において、実効線量が最大となる放射線線源位置の特定が必要であるが、放射線線源の位置・方向・角度が変わる為に特定が困難であり、実効線量の最大点の特定には、複数回の計算作業および遮蔽計算作業者の経験にたよる必要がある。
計算を簡略化した場合では、計算精度が低くなりすぎる為に安全側に計算を行い、実測値との乖離が大きすぎるという問題がある。

この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、遮蔽計算の計算時聞・計算書作成時間を低減させた上で、計算精度の高い放射線遮蔽計算システムおよびプログラムを提供することを目的とするものである。

この発明に係る放射線遮蔽計算システムは、３次元データ作成装置と計算ソフト装置とを備えるとともにＸ線線源から所望の計算点における実効線量を計算する放射線遮蔽計算システムにおいて、上記３次元データ作成装置は、計算対象の建屋の３次元データが入力されるとともにＸ線照射条件の設定を行う入力部と、上記３次元データに基づいて遮蔽計算用パラメータを算出するＣＡＤ制御部と、上記遮蔽計算用パラメータを変数ファイルとして出力する変数ファイル出力部と、を有し、上記計算ソフト装置は、上記３次元データ作成装置から受信した変数ファイルをデータ変換する自動変換部と、上記計算点での実効線量を計算する計算ソフト制御部と、を有する。

また、この発明に係るプログラムは、上記遮蔽計算用パラメータを少なくとも１つの変数ファイルに変換するとともに該変換ファイルを計算ソフトヘ変換する手順をコンピュータに実行させる。

この発明に係る放射線遮蔽計算システムは、遮蔽計算用パラメータを算出し、計算ソフトへ変換し、計算書を作成するので、ＣＡＤデータより算出した遮蔽計算用パラメータを改めて入力する必要がなく、遮蔽計算用パラメータ入力作業の削減により、遮蔽計算の計算時間・計算書作成時間を低減させた上で、計算パラメータの測定ミス・入力ミスといった人為的ミスの削減となり、計算精度の高い放射線遮蔽計算を行うことができる。

この発明の実施の形態に係る放射線遮蔽計算システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態の放射線遮蔽計算システムで実行される遮蔽計算の手順を示すフローチャートである。

以下、この発明に係る放射線遮蔽計算システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
この発明に係る放射線遮蔽計算システムは、例えば、工業用非破壊検査システムにおけるＸ線照射室において、Ｘ線照射用の電子加速器のターゲットなどのＸ線線源から照射されるＸ線による、事業所内での管理区域の境界、または人が常時立ち入る場所、事業所の境界などの評価点（以下、この評価点で計算を行うので「計算点」と称す）における実効線量を計算により求める。
そして、放射線遮蔽計算システムには放射線照射施設の建屋（以下、単に建屋と称す）の３次元ＣＡＤデータと照射条件とが外部から入力され、放射線遮蔽計算システムから遮蔽計算書が出力される。

人は、建屋の３次元ＣＡＤデータと照射条件とを入力し、その結果出力された遮蔽計算書を見て、実効線量の計算値が規定値内に収まっているかどうかの判定を行う。そして、実効線量の計算値が規定値外にあるときには、人は使用条件や遮蔽対策案を検討し、遮蔽対策案に含まれる変更した建屋の３次元ＣＡＤデータや照射条件を再度入力し、実効線量の計算値が規定値内に収まるまで繰り返す。

図１は、この発明の実施の形態に係る放射線遮蔽計算システムの全体構成を示すブロック図である。
この発明の実施の形態に係る放射線遮蔽計算システムは、図１に示すように、３次元データ作成装置２１と計算ソフト装置３０を備える。
３次元データ作成装置２１は、入力された３次元データおよび照射条件に基づいて遮蔽計算パラメータを算出するＣＡＤ制御部２２、人の入力操作を受け付ける入力部２３、入力された３次元データを表示する表示部２４、入力された３次元データを建屋図面２８として出力する図面出力部２７、入力された３次元データが格納される３次元データ記憶部２６、ＣＡＤ制御部２２が算出した遮蔽計算パラメータを少なくとも１つの変数ファイル２９として出力する変数ファイル出力部２５から構成される。

計算ソフト装置３０は、計算データを作成する計算ソフト制御部３１、変数ファイル２９を計算ソフト制御部３１が処理できるデータに変換する自動変換部３２、ユーザーの入力を受け付ける入力部３３、計算ソフト制御部３１が作成した計算データを表示する表示部３４、計算ソフト制御部３１が作成した計算データが格納される計算データ記憶部３５、計算ソフト制御部３１が作成した計算データを遮蔽計算書３７として出力する計算書出力部３６から構成される。

建屋の遮蔽設計では、スカイシャイン線と、建物側壁を透過してくる放射線すなわち直接線の線量の合計線量を考慮して設計される。
計算点における実効線量は、直接利用線・漏洩線、Ｘ線迷路散乱線、中性子線迷路散乱線、Ｘ線のスカイシャイン、中性子線のスカイシャインの合算値である。そこで、遮蔽計算に必要なパラメータとして、直接利用線・漏洩線、Ｘ線迷路散乱線、中性子線迷路散乱線、Ｘ線のスカイシャイン、中性子線のスカイシャインに対して算出する。

遮蔽計算に必要なパラメータの算出では、計算の対象となる建屋の３次元データを用いる。また、遮蔽計算に必要なパラメータの算出では、照射条件から設定されるＸ線エネルギ、Ｘ線線量率、装置からの漏洩線量、使用時間、Ｘ線線源の移動範囲、照射方向、及び、方向利用率等を用いる。

そこで、ＣＡＤ制御部２２は、入力された建屋の３次元データを用いてＸ線線源から実効線量の計算点までの遮蔽計算用パラメータを算出する。
また、Ｘ線線源から照射されるＸ線の照射方向を基準とした照射角度が変わると、装置からの漏洩線量が異なるので、ＣＡＤ制御部２２は、実効線量の計算点における遮蔽計算用パラメータを照射方向と照射角度とに基づいて算出する。

また、工業用非破壊検査システムのようなＸ線照射装置では、Ｘ線線源をＸ線照射室の線源移動範囲内で移動させてＸ線を照射しており、Ｘ線線源が移動すると装置からの漏洩線量が異なるので、ＣＡＤ制御部２２は、実効線量の計算点における遮蔽計算用パラメータをＸ線線源の移動を考慮して算出する。
なお、ＣＡＤ制御部２２は、実効線量の計算点における遮蔽計算用パラメータをＸ線線源の移動および照射方向、照射角度に基づいて算出しても良い。

迷路散乱線は線源の照射位置および照射方向、照射角度による漏洩線量、１次散乱面積、２次散乱面積、ターゲットから１次散乱面中心までの距離、１次散乱面中心から２次散乱面中心までの距離、２次散乱面中心から評価点までの距離、散乱比により実効線量が変化するので、ＣＡＤ制御部２２は、上述の条件に基づいて実効線量が最大となるＸ線線源の位置または照射方向、照射角度を解析してＸ線迷路散乱線と中性子迷路散乱線に関する遮蔽計算用パラメータを算出する。

ＣＡＤ制御部２２は、ＮＣＲＰ法に基づいて実効線量の計算点までのスカイシャイン線量計算パラメータを算出する。

Ｘ線スカイシャインはＮＣＲＰ法以外の方法では、１回散乱近似法に基づいており、スカイシャインの計算点は、非特許文献１に記載されているように、「スカイシャインによる実効線量の最大値と、管理区域の境界における実効線量値を加算し、法令に定める１．３ｍＳｖ／３月以下を満足すれば、管理区域の境界の外で１．３ｍＳｖ・３月を超える場所はないことになる」により、建屋外壁面より一定間隔における実効線量を計算し比較する必要がある。
計算ソフト制御部３１は、スカイシャイン線量計算パラメータに基づき、計算点の建屋壁方向を指定することにより実効線量の最大点を算出する。

計算ソフト制御部３１は上記遮蔽計算用パラメータに基づいて、各実効線量を計算し、計算点までの合計実効線量を算出する。

この放射線遮蔽計算システムでは、必要な遮蔽計算用パラメータをＣＡＤデータから算出するため、パラメータ測定作業時間を削減することができるとともに、パラメータ測定ミスといった人為的ミスを削減できるため、より計算精度の高い放射線遮蔽計算を提供できる。

この放射線遮蔽計算システムは、このため、遮蔽計算作業者の経験に依存せず、迷路散乱線の計算結果が最大となる線源位置を精度高く特定することができ、線源位置条件を変更した繰り返し計算による計算点検討作業が削減できる。これにより、繰り返し計算による計算時間の削減、及び、計算精度の高い放射線遮蔽計算を提供できる。

図２は、この発明の実施の形態の放射線遮蔽計算システムで実行される遮蔽計算の手順を示すフローチャートである。
次に、この発明の実施の形態に係る放射線遮蔽計算システムで実行される遮蔽計算の手順を説明する。
ステップＳ１１で、３次元ＣＡＤデータを放射線遮蔽計算用計算ソフトに適用するデータにカスタマイズするカスタマイズドプログラムを起動し、計算の対象となる建屋の３次元データおよび照射条件を取込む。
ステップＳ１２で、カスタマイズドプログラムで直接利用線・漏洩線に関し、Ｘ線線源の移動または照射方向、照射角度の少なくともいずれか１つに基づいて実効線量の計算点における遮蔽計算用パラメータを算出する。
また、カスタマイズドプログラムでＸ線迷路散乱線および中性子迷路散乱線に関し、Ｘ線線源の照射位置および照射方向、照射角度による漏洩線量、１次散乱面積、２次散乱面積、ターゲットから１次散乱面中心までの距離、１次散乱面中心から２次散乱面中心までの距離、２次散乱面中心から計算点までの距離、散乱比に基づいて実効線量の計算点における遮蔽計算用パラメータを算出する。
また、カスタマイズドプログラムでＸ線スカイシャインおよび中性子線スカイシャインに関し、ＮＣＲＰ法または、１回散乱近似法に基づいて実効線量の計算点における遮蔽計算用パラメータを算出する。
ステップＳ１３で、必要な遮蔽計算用パラメータを抽出する。
ステップＳ１４で、抽出した遮蔽計算用パラメータを少なくとも１つの変数ファイルとして出力する。
ステップＳ１５で、放射線遮蔽計算用計算ソフトを起動し、変数ファイルを取り込み、計算ファイルの該当する箇所に変数ファイルの対応する内容を入力し、計算ファイルを実行して実効線量を得る。
ステップＳ１６で、得た実効線量を用いて遮蔽計算書を作成し、出力する。

この発明の実施の形態に係る放射線遮蔽計算システムは、算出した遮蔽計算用パラメータを計算ソフト装置３０に３次元データ作成装置２１から出力される変数ファイル２９が入力され、計算ソフト装置３０は変数ファイル２９から計算データを作成するとともに作成した計算データから遮蔽計算書３７を作成するので、パラメータ入力作業時問、及び、遮蔽計算書３７の作成時間を短縮することができるとともに、パラメータを入力しないのでパラメータ入力ミスによる人為的ミスを削減でき、より計算精度の高い放射線遮蔽計算を実施できる。
この放射線遮蔽計算システムは、放射線施設利用申請に適用するものとする。

２１ ３次元データ作成装置、２２ ＣＡＤ制御部、２３ 入力部、２４ 表示部、２５ 変数ファイル出力部、２６ ３次元データ記憶部、２７ 図面出力部、２８ 建屋図面、２９ 変数ファイル、３０ 計算ソフト装置、３１ 計算ソフト制御部、３２ 自動変換部、３３ 入力部、３４ 表示部、３５ 計算データ記憶部、３６ 計算書出力部、３７ 遮蔽計算書。

Claims (8)

1. ３次元データ作成装置と計算ソフト装置とを備えるとともにＸ線線源から所望の計算点における実効線量を計算する放射線遮蔽計算システムにおいて、
   上記３次元データ作成装置は、
   計算対象の建屋の３次元データが入力されるとともにＸ線照射条件の設定を行う入力部と、
   上記３次元データに基づいて遮蔽計算用パラメータを算出するＣＡＤ制御部と、
   上記遮蔽計算用パラメータを変数ファイルとして出力する変数ファイル出力部と、
   を有し、
   上記計算ソフト装置は、
   上記３次元データ作成装置から受信した変数ファイルをデータ変換する自動変換部と、
   上記計算点での実効線量を計算する計算ソフト制御部と、
   を有することを特徴とする放射線遮蔽計算システム。
2. 上記ＣＡＤ制御部は、Ｘ線線源の照射方向および照射角度に基づいて、上記遮蔽計算用パラメータを算出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽計算システム。
3. 上記ＣＡＤ制御部は、Ｘ線線源の移動に基づいて、上記遮蔽計算用パラメータを算出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽計算システム。
4. 上記ＣＡＤ制御部は、Ｘ線線源の移動および照射方向、照射角度に基づいて、上記遮蔽計算用パラメータを算出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線遮蔽計算システム。
5. 上記計算ソフト制御部は、迷路散乱線の実効線量が最大となる線源位置および照射角度を算出する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線遮蔽計算システム。
6. 上記ＣＡＤ制御部は、１回散乱近似法に基づき、建屋外壁面より一定間隔の計算点におけるスカイシャイン線量計算パラメータを算出するパラメータ算出手段を有し、
   上記計算ソフト制御部は、スカイシャイン実効線量を計算するとともに、１回散乱近似法に基づき線量最大点を算出する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線遮蔽計算システム。
7. 上記パラメータ算出手段は、ＮＣＲＰ法に基づき、実効線量の計算点までのスカイシャイン線量計算パラメータを算出することを特徴とする請求項６に記載の放射線遮蔽計算システム。
8. 上記遮蔽計算用パラメータを少なくとも１つの変数ファイルに変換するとともに該変換ファイルを計算ソフトヘ変換する手順をコンピュータに実行させるプログラム。

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