JP2012255767A - 降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 原子力発電所等の発塵量が非定常的に変動する降下煤塵の発塵源を、効率的に且つ正確に探索する。
【解決手段】 評価地点ｉ_M、ｉ_Nを始点とし、代表風向ＷＤの風上の方向にのびる中心軸を有する第１、第２の発生源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）の中にある座標点ｐにおける評価地点ｉ_M、ｉ_Nに関する発塵源探索領域の中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2に係数Ｂ₁を乗算して仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂を算出し、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比が所定の範囲内であるか否かを判定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、大気中における降下煤塵の発塵源を探索する技術に関する。

原子力発電所が事故により破壊した場合、複数の放射性発塵施設から周囲に拡散する放射性降下煤塵の挙動を把握することは、近年の重要な工業的課題である。また、降下煤塵は、農業、林業等、各種の産業でも発生する。砂丘等の自然界から発生する降下煤塵も無視できない。降下煤塵の発生源となり得る発塵源が多数存在する際に、降下煤塵の評価地点における「降下煤塵量の測定値」に与える影響として、どの発塵源の寄与度が大きいのかを解析する技術は、これら降下煤塵を管理し、対策を講ずる上で重要である。
この様な観点から、評価地点において計測された降下煤塵量から、複数の発生源での煤塵の発生量を評価する技術、即ち、降下煤塵の主要な発生源を探索する技術は、特許文献１〜４に開示されている。

まず、特許文献１には、以下の技術が開示されている。即ち、大気条件や気象データ、大気汚染物質拡散の評価範囲の地形データ、等の入力条件からシミュレーションに適したモデルを選定する。また、この入力条件に応じた測定値から調整入力パラメータを選定する。そして、選定したモデルによる解析条件と、選定した調整入力パラメータとから入力データを作成してシミュレーションをし、その結果と放出源測定値データとの偏差を演算し、その偏差が最小となるデータに対応する放出源を推定する。

また、特許文献２には、以下の技術が開示されている。即ち、大気観測局において前もって測定された大気中の化学物質濃度が異常高濃度を示さない期間に排出源から放出される平常時排出量と、大気中の化学物質濃度が異常高濃度を示した期間に排出源から放出された化学物質の異常時排出量とを得る。そして、排出源の（平常時排出量−異常時排出量）の２乗の和が最小となる解を求めることにより、大気中の化学物質の異常高濃度の原因となる排出源を特定する。

また、特許文献３には、以下の技術が開示されている。即ち、複数の粉塵発生箇所の周辺の複数の任意の測定箇所で、適当な期間にわたり、飛散粉塵量及び風向方向を所定時間のピッチで測定する。次に、得られた飛散粉塵量及び風向方向から、測定箇所別に、風向方向毎の平均飛散粉塵量を算出する。次に、複数の粉塵発生箇所及び複数の測定個所を含む地図上に、各測定個所を中心として、平均飛散粉塵量が多い複数の風向き方向を作図する。次に、作図した各測定箇所からの風向方向が交わる交点が位置する粉塵発生箇所を、又は、各測定箇所からの風向方向がほぼ一致するときはその風向方向に存在する地図上の粉塵発生箇所を、飛散粉塵の発生源と特定する。

特許文献４には、以下の技術が開示されている。即ち、複数項目の大気の汚染状況を測定する一つ又は複数の可搬自立型マルチセンシングユニットを、無線又は有線のネットワーク経由で遠隔制御して複数項目の大気の汚染状況を測定し、その測定データを収集して表示する。

また、発生源での煤塵の発生量から評価地点での降下煤塵の濃度を評価する際には、通常、プルーム式が用いられる。特許文献５には、地表面での吸着のない、点発生源からのガスの大気拡散モデルとして、標準的なプルームである以下の式（１）が示されている。
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ）ｅｘｐ［−ｙ²／２σ_y ²］
×｛ｅｘｐ［−（Ｈｅ−ｚ）²／２σ_z ²］
＋ｅｘｐ［−（Ｈｅ＋ｚ）²／２σ_z ²］｝ ・・・（１）

ここで、式（１）の記号の意味は以下の通りである。尚、これらの記号の意味は、以下の説明でも同じである。以下の記号は、全てＳＩ単位系である。
ｘ，ｙ，ｚ：評価地点の３次元直交座標（ガス発生源を原点とする）
ｘ：水平面上で、プルーム中心軸がのびる方向に対応する座標値
ｙ：水平面上で、プルーム中心軸がのびる方向に垂直な方向（以下の説明では、この方向を必要に応じて「水平方向」と称する。）の座標値
ｚ：鉛直方向の座標値
Ｃ：評価地点（ｘ，ｙ，ｚ）でのガス濃度［ｋｇ／ｍ³、または、ｍ³／ｍ³］
Ｑ_P：ガスの発生量［ｋｇ／ｓ、または、ｍ³／ｓ］
ＷＳ：風速［ｍ／ｓ］
Ｈｅ：ガス発生源の地表面からの高さ［ｍ］
σ_y、σ_z：プルーム拡散幅［ｍ］（ガスの流れに垂直な方向のガス濃度分布の標準偏差であり、それぞれ、水平方向のもの、鉛直方向のものである）

非特許文献１及び非特許文献２には、地表面で吸着のあるガスと、落下速度の小さい微粒子（ＳＰＭ）とに関するプルーム式として、以下の式（２）が示されている。
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ）ｅｘｐ［−ｙ²／２σ_y ²］
×｛ｅｘｐ［−（Ｈｅ−ｚ−Ｖ_sｘ／ＷＳ）²／２σ_z ²］
＋α・ｅｘｐ［−（Ｈｅ＋ｚ−Ｖ_sｘ／ＷＳ）²／２σ_z ²］｝ ・・・（２）
ここで、式（２）のαは、以下の式（３）で表される。
α＝１−２Ｖ_d／｛Ｖ_s＋Ｖ_d＋（ＷＳ・Ｈｅ−Ｖ_s）／σ_z・（ｄσ_z／ｄｘ）｝ ・・・（３）
式（３）式の記号の意味は以下の通りである。尚、これらの記号の意味は、以下の説明でも同じである。
Ｖ_d：沈着速度［ｍ／ｓ］
Ｖ_s：落下速度［ｍ／ｓ］（ＳＰＭの場合。ガスの場合は０）

ここで、σ_y、σ_zは、プルーム中心軸に垂直方向の「プルーム拡散幅」を表すための特性値であり、プルーム中心軸垂直方向にガウス分布の濃度分布を仮定した際に濃度が標準偏差となる点とプルーム中心軸との間の距離が用いられる。
また、プルーム式は、式（１）に示されたものに限定されるわけではない。例えば、非特許文献３には、濃度の二重ガウス分布を仮定し、プルーム中心軸に曲線を用いたプルーム式が開示されている。
これらのプルーム式に共通する特徴は、第１に、特定濃度評価地点の濃度値を、評価地点と発生源の座標値、発生源での発生速度、風向・風速等の気象条件等の関数式で表現して、結果を一意に与えることである。第２に、濃度算出にあたって、中心軸を仮定し、中心軸の周囲に「プルーム拡散幅」σ_y、σ_zで特徴づけられる高濃度領域を形成する「プルーム」を設定することである。他の手法とプルーム式の比較を行うと、複数の連立物理方程式を数値的に解いて特定濃度評価地点の濃度値を算出する数値解析手法は、プルームを仮定することなく濃度算出を行う点や算出結果が一意であるとは限らない点から、プルーム式とは異なる。また、特定濃度評価地点の濃度値を評価地点と発生源の座標値、発生源での発生速度、風向・風速等の気象条件等を単に変数化して求めた重回帰式も、プルームを仮定することがないので、プルーム式ではない。

ここで、式（２）における「αの乗じられた項」は、ガス又はＳＰＭの鉛直方向の分布の形状を地表面において対称に反転させることにより、地表面の上方でガスやＳＰＭが吸着されずに滞留する効果を表現したものであり、ガスやＳＰＭの地表への吸着の効果は、αの大小によって調整される。尚、以下の説明において、式（２）における「αの乗じられた項」を必要に応じて「地表面反射項」と称する。

さらに、評価地点において降下煤塵量を１０分程度の短時間の周期で測定する技術として、特許文献６には以下の技術が開示されている。即ち、上方が開口したろうと状の粒子採取口と、計測装置内を循環する気流路と、気流路の途中に配置された慣性分級器とを用いて、粗大粒子と微小粒子とについて個別に連続的に質量の測定を行う。そして、粗大粒子の質量の測定値から、大気中の降下煤塵の降下速度の推移を算出する。

しかしながら、前述した従来技術には、以下の問題点があった。
即ち、第１の問題点として、発生源を探索する対象の発生物が降下煤塵ではないことが挙げられる。
例えば、特許文献１、２、３及び４の技術においては、発生源を探索する対象がガスである。特許文献３の技術においては、発生源を探索する対象にＳＰＭが含められているに過ぎない。ＳＰＭは、降下煤塵に比べて遥かに小さな粒子であり（定義上、ＳＰＭは、直径１０μｍ以下の粒子である）、その大気中での拡散の挙動は、微小な粒子沈降を生じることを除けば実質的にガスの挙動に等しい。

一方、降下煤塵は、ＳＰＭに比べて遥かに大きな煤塵粒子であり（直径約１０μｍ以上の粒子である）、その落下速度が極めて大きい。このため、降下煤塵の大気中での拡散の挙動は、粒子の降下速度に極めて大きな影響を受けることになる。よって、降下煤塵の拡散の挙動はガスとは大きく異なる。
また、ここで観測及び管理対象とする降下煤塵の量は、地表面への降下煤塵の沈着量のことである。特許文献１〜４の技術では、評価地点におけるガス及びＳＰＭの濃度を、観測及び管理対象としているため、地表面へのガス及びＳＰＭの沈着速度を直接知ることはできない。確かに、前述した式（２）には、沈着速度Ｖ_dが記載されているので、沈着速度Ｖ_dを正確に与えることができれば、評価地点上でのガス及びＳＰＭの濃度を、地表面での沈着量に換算することが可能である。

しかしながら、非特許文献１に記載されているように、ＳＰＭの沈着速度Ｖ_dは、地表面の状態や大気の乱流の影響を受けて大きく変動する。また、ガスの沈着速度を一般的に与える手法は開発されていない。したがって、沈着速度Ｖ_dの値を正確に与えることは実際には極めて困難であり、特許文献１〜４の技術で降下煤塵を対象とすることは、少なくとも定量的には困難である。

第２の問題点として、降下煤塵を対象とした発塵源の探索手法は、従来、存在しなかった。これは、従来の発生源の探索手法においては、特許文献３に代表されるように、水平面（地表面）内での発生源の探索を前提としている。このため、従来の発生源の探索手法においては、粒子の落下速度Ｖ_sが大きく、且つ、地表面での沈着量を問題とする、降下煤塵の発生源を三次元的に取り扱うことが困難である。特に、特許文献３に示されるような、評価地点から風上方向に発生源の探索線を伸長する手法の場合、式（２）における地表面反射項（α・ｅｘｐ［−（Ｈｅ＋ｚ−Ｖ_sｘ／ＷＳ）²／２σ_z ²］）の影響を定量的に、かつ、一般的に取り扱うことが困難なことから、発生源の探索線をプルーム式と関連付ける有効な手法は従来、提案されていない。

第３の問題点として、前述した従来技術においては、発生源の探索を行う際に発生源の位置及びそこでの概略の発生量を予め仮定する手順が必須であることが挙げられる。
例えば、特許文献１及び２の技術においては、まず、予め想定される全ての発生源及び全ての評価地点について、任意の発生源での発生量と任意の評価地点での濃度との関係を、前述したプルーム式等の気象条件の関数として予測する。次に、全ての評価地点における濃度の実測値と、濃度の予測値との差が最小となるように、前記関数のパラメータ（σ_yやＱ_P等）を最適化手法により調整する。したがって、少なくとも、全ての発生源の位置を予め与える必要がある。また、最適化手法の計算過程の妥当性を確保するためには、各発生源での概略の発生量も初期条件として予め与えることが一般には望ましい。なぜならば、最適化問題においては、実情から極端に解離した初期条件を与えた場合、実情とは大きく異なる局所安定点に解が収束する場合があるからである。

また、特許文献３の技術においては、複数の粉塵（ＳＰＭ）の発生箇所等を予め仮定した上で、その周辺の複数の評価地点等でのＳＰＭの濃度を長期間、測定し、この期間内において各評価地点で風向別のＳＰＭの濃度の平均値を求め、ＳＰＭの濃度の平均値が最も大きくなる風向の風上方向に、複数の評価地点からそれぞれ水平面（地表面）内に発生源探索線を伸長し、これら発生源探索線の互いに交差した交点の内、粉塵（ＳＰＭ）の発生箇所の何れかに合致した地点を、特に、粉塵（ＳＰＭ）の発生量が大きい発生箇所と判定している。
また、特許文献４の技術においては、想定される発生源の近傍に計測機を設けることが前提となるので、発生源は、予め既知でなければならない。
しかしながら、多数の発生源が存在する場合、これら全ての発生源の位置と概略の発生量とを予め全て把握することは、実際には困難であり、もし、可能だとしても、多大な資源を必要とするため好適ではない。また、原子力発電所の事故地のように、そもそも発塵源に近寄ることのできない場合もある。したがって、特許文献１〜４の技術では、発生源の数が極めて少数であるか、或いは、発生源の発生量を十分正確に把握し得る環境下でしか有効に適用することはできないという問題がある。

第４の問題点として、従来技術において探索の対象とする発生源は、基本的に、発生量が時間的に変動しない定常発生源、又は、発生量が時間平均値の近傍で僅かに時間変動するだけの準定常発塵源である。
例えば、特許文献１及び２の技術では最適化手法を適用するため、一般的には、評価地点数の数を、適用されるプルーム式等の関数の中で調整可能なパラメータの数よりも、多く設定しなければならない。もし、調整可能なパラメータの数が実質的に評価地点の数よりも多ければ、得られる解は、一般に一意に定まらないので、手法として破綻するからである。

また、多数の発生源が存在する場合、経済性の観点から評価地点の数を発生源の数よりも少なく設定する場合が多い。このような場合でも、発生源を定常発生源に限定すれば（即ち発生量Ｑ_Pを調整可能なパラメータとはしなければ）、多数の異なる時刻での評価地点における測定値を用いることにより、発生源の数以上の測定値を確保することができ、最適化手法を適用することができる。一方、発生量Ｑ_Pが非定常的に大きく変動する、非定常発生源に対して特許文献１及び２の技術を適用する際には、発生量Ｑ_Pを、調整可能なパラメータとせざるを得ない。このため、多数の発生源を探索の対象とする場合には、発生源の数を超える極めて多数の評価地点を設ける必要があり、経済性の観点から現実的でない。

また、特許文献３の技術においては、２カ月以上の期間内での離散的に採取された評価地点のＳＰＭの濃度データを平均化して発生源の探索を行う。したがって、発生源は、定常発生源に限定される。
また、特許文献４の技術においては、想定される発生源の近傍に評価地点を配置するので原理的には非定常発生源を探索することができる。しかし、この技術においては、複数の発生源からのガスが特定の評価地点に同時に到達する場合に、複数の発生源の内、どの発生源が卓越した発生源であるのかを判断する方法が開示されておらず、また、想定される全ての発生源の近傍に評価地点を設置することが記載されていない。したがって、この技術で非定常発塵源を探索することが可能なのは、発生源の間の距離が互いに影響を及ぼさない程度に遠い場合に限られる。即ち、この技術は、実質的に発生源と評価地点とが一対一に対応づけられる場合にしか適用できない。
しかしながら、現実の発生源では、一般に発生量が大きく、かつ、時間の経過に伴い変動する。よって、定常発生源や、発生源と評価地点とが一対一に対応づけられる発生源のみを対象とする従来技術では、現実の発生源の探索に対して十分に適用できないという問題があった。

この他、煤塵が放射性を帯びている場合には、特許文献７〜９に開示される手法等で煤塵のα線、β線、又はγ線等の放射線量を測定することができる。

特開２００３−２５５０５５号公報 特開２００５−２９２０４１号公報 特開２００４−１７０１１２号公報 特開２００３−２８１６７１号公報 特開２００７−１２２３６５号公報 特開２００８−２２４３３２号公報 特開平８−３２７７４１号公報 特開平７−３５９００号公報 特開２００９−６３５１０号公報

浮遊状粒子物質対策検討会（環境庁大気保全局大気規制課監修）：浮遊粒子状物質汚染予測マニュアル、東洋館出版、１９９７ 岡本眞一：大気環境予測講義、ぎょうせい、２００１ United States Environment protection agency: EPA-454/R-03-004, 2004

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、発塵量（発塵源における降下煤塵の発生速度）が非定常的に変動する降下煤塵の発塵源を、効率的に且つ正確に探索することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者の研究の結果、以下の解決方法を発明するに至った。
第１発明は、周期Δｔ_dごとのｉ_t番目の時刻Ｔ_d（i_t）において、互いに異なる２つ以上の評価地点における、時刻Ｔ_d（ｉ_t−１）から時刻Ｔ_d（ｉ_t）までの期間であるＴ_d（i_t）期間の平均的な降下煤塵量Ｍの測定値を設定する煤塵量設定工程と、前記評価地点のそれぞれの近傍において、前記周期Δｔ_dよりも短い周期Δｔ_wintで連続的に測定された風向を基に、前記Ｔ_d（i_t）期間の代表風向ＷＤを導出する代表風向導出工程と、前記評価地点のそれぞれの近傍において、前記周期Δｔ_dよりも短い周期Δｔ_wintで連続的に測定された風速の測定値を基に、前記Ｔ_d（i_t）期間の代表風速ＷＳを導出する代表風速導出工程と、前記Ｔ_d（i_t）期間に前記評価地点で捕集された降下煤塵の落下速度の測定値を基に、前記降下煤塵の代表落下速度Ｖ_sを導出する代表落下速度導出工程と、互いに異なる２つの前記評価地点ｉ_M、ｉ_Nを始点とし、前記代表風向ＷＤの風上方向にのびる中心軸を有するとともに、前記中心軸の周囲に降下煤塵発生源探索領域幅を設けて前記中心軸から垂直方向に前記降下煤塵発生源探索領域幅までの距離の範囲を領域とする第１、第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）を設定する降下煤塵発生源探索領域設定工程前記第１、第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）の双方の中にある座標点ｐと、前記２つの評価地点ｉ_M、ｉ_Nとの間の距離Ｌ_d（ｉ_M）、Ｌ_d（ｉ_N）を算出する距離算出工程と、前記座標点ｐを含む前記第１、第２の降下煤塵発生源探索領域中心軸の垂直面における前記第１、第２の降下煤塵発生源探索領域の断面積である発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2を前記降下煤塵発生源探索領域幅を用いてそれぞれ算出する断面積算出工程と、前記発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2に比例する仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂を算出する発塵量算出工程と、前記座標点ｐの含まれる全ての降下煤塵発生源探索領域の全ての組み合わせに対して、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比が全て所定の上下限閾値の範囲内であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源であると判断し、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比が所定の上下限閾値の範囲外であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源ではないと判断するとともに、前記座標点ｐがいずれの前記降下煤塵発生源探索領域にも含まれない場合には前記座標点ｐでの降下煤塵の非定常発塵源の判断を行わない、発塵源判定工程と、を有し、前記降下煤塵発生源探索領域幅として、プルーム式において前記降下煤塵発生源探索領域中心軸をプルーム中心軸として前記プルーム中心軸上の前記距離Ｌ_d（ｉ_N）において算出されたプルーム拡散幅を、用いることを特徴とする降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
第２発明は、前記降下煤塵発生源探索領域中心軸は、前記風向の風上方向を水平成分とし、前記降下煤塵の代表落下速度Ｖ_sを前記代表風速ＷＳで除した値Ｖ_s／ＷＳを鉛直勾配として有し、前記降下煤塵発生源探索領域幅として、プルーム式において前記降下煤塵発生源探索領域中心軸をプルーム中心軸として前記プルーム中心軸上の前記距離Ｌ_d（ｉ_N）において算出された水平方向プルーム拡散幅σ_yおよび水平方向プルーム拡散幅σ_zを水平成分および鉛直成分としてそれぞれ用いることを特徴とする第１発明に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
第３発明は、前記プルーム式として、前記プルーム拡散幅σ_yおよびσ_z、プルーム中心軸上の発生源からの距離ｘ、発塵量Ｑ_P、前記代表速度ＷＳ、定数Ｂ並びに、前記プルーム拡散幅σ_yおよびσ_zを用いて定義されるプルーム範囲を、用いて中心軸上距離ｘでの煤塵濃度Ｃ（ｘ）を表現する以下の式（Ａ）及び（Ｂ）（単位は、全てＳＩ単位）、
Ｃ（ｘ）＝Ｂ（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ） （プルーム範囲内） ・・・（Ａ）
Ｃ（ｘ）＝０ （プルーム範囲外） ・・・（Ｂ）
を用いることを特徴とする第１発明または第２発明に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
第４発明は、前記プルーム範囲を算出する方法として、前記プルーム拡散幅σ_yおよびσ_zの内、より長い方の２倍を長軸、短い方の２倍を短軸とした楕円をプルーム中心軸に垂直なプルーム断面形状とし、前記楕円の内側をプルーム範囲内とすることを特徴とする第３発明に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
第５発明は、前記Ｔ_d（i_t）期間に前記評価地点で捕集された降下煤塵試料の放射線量を測定してその強度に基づいて降下煤塵を煤塵種ごとに分類する煤塵種分類工程を更に有し、前記捕集された降下煤塵試料の内、前記煤塵種分類工程で分類されたいずれかの煤塵種に対応する部分の降下煤塵の質量を前記降下煤塵量Ｍとすることを特徴とする第１乃至第４発明のいずれか１つに記載の降下煤塵の非定常発塵源の探索方法。

本発明によれば、発塵量が非定常的に変動する降下煤塵の発塵源を、効率的に且つ正確に探索することができる。

水平面内に投影したプルームの一例を示す図である。 鉛直面内に投影したプルームの一例を示す図である。 発塵源探索装置の処理の一例を説明するフローチャートである。 発塵源探索領域の一例を示す図である。

（本発明の実施形態の特徴）
まず、本発明の実施形態の特徴について説明する。
本発明の実施形態の第１の特徴は、評価地点における降下煤塵を直接、測定することによって降下煤塵の発塵源を探索することができる点である。

本発明の実施形態の第２の特徴は、降下煤塵の発塵源の探索にあたって、評価地点から風上方向に伸長させる発塵源探索領域を、プルーム式と相互に関連付けることによって、発塵源候補における発塵量の情報を得ることができる点である。
具体的には、前述した様に、従来技術においては、式（２）における地表面反射項（α・ｅｘｐ［−（Ｈｅ＋ｚ−Ｖ_sｘ／ＷＳ）²／２σ_z ²］）の取り扱いが困難であった。このため、評価地点から風上方向に伸長させる発塵源探索線を、プルーム式と相互に関連付けることは困難であると考えられていた。しかし、本発明者らの調査の結果、この地表面反射項が問題となるのは、従来技術が主にガスやＳＰＭを対象としていたためであることを突き止めた。降下煤塵の場合には、粒子の落下速度が大きいために、沈着速度Ｖ_d≒落下速度Ｖ_sとなるので、地表面での反射の影響は小さく、α＝０とみなすことができる。したがって、降下煤塵に対する大気拡散式（プルーム式）は、式（２）にα＝０を代入した次の式（４）のようになる。
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ）ｅｘｐ［−ｙ²／２σ_y ²］
×ｅｘｐ［−（Ｈｅ−ｚ−Ｖ_sｘ／ＷＳ）²／２σ_z ²］ ・・・（４）

ここで、以下の式（５）により座標変換を行うと、式（４）は、以下の式（６）のようになる。
Ｚ＝ｚ＋Ｖ_sｘ／ＷＳ−Ｈｅ ・・・（５）
Ｃ（ｘ，ｙ，Ｚ）＝（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ）
×ｅｘｐ［−ｙ²／２σ_y ²］ｅｘｐ［−Ｚ²／２σ_z ²］ ・・・（６）
ここで、式（５）によるｚからＺへの座標変換は、発生源（発塵源）を原点とし、風下方向に、ｔａｎ^-1（Ｖ_s（粒子落下速度）／ＷＳ（風速））の俯角で、鉛直面内に煤塵プルームの中心軸を設定し、この中心軸をＺ軸として濃度を定義することに対応する。

拡散幅σ_y及びσ_zは、それぞれｙ方向及びｚ方向（通常、Ｖ_s≪ＷＳであり、Ｖ_s≪ＷＳの条件では、ｚ方向はＺ方向にほぼ等しいとみなせる）での濃度分布の標準偏差である。多くの場合、地表面での反射の影響がなければ、ｙ方向及びｚ方向の濃度分布を正規分布とみなすことができる。このとき、ｙ＝σ_y及びＺ＝σ_zにおける濃度値は、濃度最大値の６０％であるのに対し、ｙ＝２σ_y及びＺ＝２σ_zにおける濃度値は、濃度最大値の１３％に過ぎない。即ち、ｙ＞σ_y及びＺ＞σ_zの領域において、濃度は急激に低下する。そこで、本発明の実施形態では、プルーム式として、以下の式（７ａ）、式（７ｂ）を前提とすることにした。

Ｃ（ｘ）＝Ｂ（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ） （プルーム範囲内） ・・・（７ａ）
Ｃ（ｘ）＝０ （プルーム範囲外） ・・・（７ｂ）

ここで、式（７ａ）の記号の意味は以下の通りである。
Ｂ：比例定数
本手法においては、式（７ａ）は、相対値のみを問題とするので、比例定数Ｂには任意の値（例えば、１）を与えてよい。
また、プルーム範囲内とは、式（４）のようにプルーム垂直方向の濃度分布にガウス分布を仮定した際の濃度が濃度分布の標準偏差の値を示す位置よりも中心軸側の領域をいう。あるいは、より簡便に、σ_y、σ_zの内より長い方の２倍を長軸、短い方の２倍を短軸とした楕円をプルーム断面形状とし、この楕円内をプルーム範囲内としてもよい。さらに、より単純に、以下の式（８）の範囲としてもよい。一方、プルーム範囲外とは、プルーム範囲内以外の領域をいう。
σ_y≧ｙ≧−σ_y かつ σ_z≧Ｚ≧−σ_z ・・・（８）
ここで、σ_y、σ_zは、発塵源からの距離Ｌ₀と周期Δｔ_dとの関数である（σ_y［Ｌ₀、Δｔ_d］、σ_z［Ｌ₀、Δｔ_d］）。σ_y、σ_zは、Δt_dを固定して（これを基準期間とする）求められた数表化または図表化された値として、非特許文献１に記載される、Ｐａｓｑｕｉｌｌ−ＧｉｆｆｏｒｄによるものやＢｒｉｇｇｓによるもの等を用い、Δt_dの影響を経験式で補正して求められる。Δt_dの影響を経験式で補正する方法は、非特許文献２に示されるように、σ_yに、（[実際に使用するΔt_d]/[基準純時間のΔt_d]）^Pを乗じるものである。

煤塵種と煤塵粒径とが与えられれば、粒子落下速度Ｖ_sが終末速度として決まるので、降下煤塵量Ｍ（ｘ）は、濃度Ｃ（ｘ）に、粒子落下速度Ｖ_sを乗じた以下の式（９ａ）、式（９ｂ）で表現できる。
Ｍ（ｘ）＝Ｖ_sＢ（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ） （プルーム範囲内） ・・・（９ａ）
Ｍ（ｘ）＝０ （プルーム範囲外） ・・・（９ｂ）

式（９ａ）において、一定の風速の条件では、プルーム範囲内の局所の降下煤塵量Ｍ（ｘ）は、発塵量Ｑ_P及びプルーム拡散幅σ_y、σ_zのみによって決まる。また、プルーム拡散幅σ_y及びσ_zの値は、ｘ及び気象条件の関数として、例えば非特許文献１に記載されるパスキル・ギフォードの式で表現できる。したがって、一定の発塵源条件、かつ、一定の気象条件のもとでは、特定の評価地点での降下煤塵量Ｍ（ｘ）を特定の発塵源からの距離ｘのみで表現することができる。
次に、式（９）を用いて、特定の評価地点における発塵源の存在範囲について考える。
図１は、特定の評価地点ｉ_Mを原点Ｏとした水平面内での全体座標系ｘ'，ｙ'（地表面）上に、ｘ'＝Ｌ₀の位置に存在する２つの発塵源ｉ_o1、ｉ_o2から、評価地点ｉ_Mと同一水平面上に発したプルームα（ｉ_o1）、α（ｉ_o2）を投影した図である。このとき、風向ＷＤは、ｘ'の負の方向である。プルームα（ｉ_o1）、α（ｉ_o2）の位置は、ｘ'＝０において、それぞれの中心軸１０ａ、１０ｂが地表面に一致すると共に、プルームの水平方向の端部（プルームα（ｉ_o1）ではｙ'のマイナス側端部、プルームα（ｉ_o2）ではｙ'のプラス側端部）が原点Ｏを通過するように、プルームα（ｉ_o1）、α（ｉ_o2）を配置している。このプルームα（ｉ_o1）、α（ｉ_o2）の配置が、ｘ＝Ｌ₀に設定された発塵源ｉ_o1、ｉ_o2から、プルームα（ｉ_o1）、α（ｉ_o2）が、評価地点ｉ_Mに到達することのできる限界の位置である。即ち、発塵源ｉ_o1の位置が、ｙ'のプラス側の限界位置であり、発塵源ｉ_o2の位置が、ｙ'のマイナス側の限界位置である。

プルームα（ｉ_o1）及びα（ｉ_o2）のｘ'＝０における拡散幅σ_yは、σ_y（Ｌ₀）である。よって、ｘ'＝Ｌ₀における発塵源ｉ_o1、ｉ_o2の間の距離の半幅は、σ_y（Ｌ₀）、即ち、プルームα（ｉ_o1）及びα（ｉ_o2）のｘ'＝０における拡散幅σ_yに一致する。ここで、評価地点ｉ_Mで降下煤塵が計測された際の発塵源ｉ_o1、ｉ_o2の位置を推定する場合、水平面内において、発塵源ｉ_o1、ｉ_o2が存在し得る範囲は、原点Ｏと、発塵源ｉ_o1の点とを通過する線、及び、原点Ｏと発塵源ｉ_o2の点とを通過する線に挟まれた領域γ（ｉ_M）（斜線で示している領域）となる。この領域γ（ｉ_M）が発塵源探索領域である。

ところで、発塵源ｉ_o1、ｉ_o2を配置するｘ'＝Ｌ₀の値は任意である。よって、任意のｘ'の位置において、評価地点ｉ_Mに到達し得る発塵源ｉ_o1、ｉ_o2のｙ'方向の範囲の半幅は、常にσ_y（ｘ'）となる。即ち、発塵源探索領域γ（ｉ_M）のｙ'方向の半幅は、例えば、式（６）のプルーム式での発塵源と同一水平面上でのσ_yと同じ形になる。したがって、水平面内での発塵源探索領域γ（ｉ_M）は、評価地点ｉ_Mから代表風向の風上方向に伸長した中心軸１１上の、評価地点ｉ_Mからの距離のみの関数で表現される探索領域幅によって設定することができる。

図２は、特定の評価地点ｉ_Mを原点Ｏとした鉛直面内での全体座標系ｘ'，ｚ上に、ｘ'＝Ｌ₀の位置に存在する２つの発塵源ｉ_o3、ｉ_o4から、評価地点ｉ_Mと同一鉛直平面上に発したプルームα（ｉ_o3）、α（ｉ_o4）を投影した図である。
基本的には、図１を参照しながら説明したのと同様の方法で、発塵源探索範囲γ（ｉ_M）は設定される。この際、発塵源探索範囲γ（ｉ_M）の幅は、拡散幅σ_z（ｘ'）で表わされる。
尚、降下煤塵は落下するので、鉛直断面において、プルームα（ｉ_o3、α（ｉ_o4）の中心軸１０ａ、１０ｂ及び発塵源探索領域γ（ｉ_M）の中心軸１１は、θ（＝ｔａｎ^-1（Ｖ_s／ＷＳ））なる角度で傾斜する。このため、評価地点ｉ_Mの風上方向の地点の内、発塵源ｉ_o3、ｉ_o4から評価地点ｉ_Mまで降下煤塵が到達し得るのは、評価地点ｉ_Mから風上方向に伸長した領域の内の一部の領域で発塵したものに限られることになる。この様に、評価地点ｉ_Mから発生源探索領域γ（ｉ_M）を、風上方向に伸長する発塵源の探索手法において、風上方向の距離の範囲を制限することは、従来法には存在しなかった考え方であり、本手法は、発塵源探索領域γ（ｉ_M）を限定できる点で従来法に対して有利である。

以上の様な、降下煤塵量のプルーム式を変形した発塵源探索領域γ（ｉ_M）の単純、かつ、定量的な表現は、従来のガスやＳＰＭを前提としたプルーム式では実現しえなかったものであり、本発明者らが降下煤塵では、落下速度Ｖ_sが比較的大きいことに着目した上で行った一連の洞察によって初めて可能になったものである。
尚、本発明は、式（９）のプルーム式を用いることに限定されるものではない。例えば、予め精密な測定を実施して地表面反射項の影響を正確に表現できる場合には、地表面反射項を残したままのプルーム式に基づいて式（９）のσ_zの項に適宜、補正を加えてもよい。

本発明の実施形態の第３の特徴は、発塵源や発塵量を必ずしも予め仮定する必要の無い点である。現実の発塵源は、その位置や発塵量の全てが予め知られていない場合が多いので、本発明の実施形態の手法は、現実に即した発塵源の探索を行える点で有利である。

本発明の実施形態の第４の特徴は、非定常発塵源の特定を行うことができる点である。本発明の実施形態の手法では、降下煤塵の量の測定値の取得周期ごと、又は、降下煤塵の量の測定値の取得周期の連続する数周期分の時刻ごとに、その時間帯における主要な発塵源を特定することができる。したがって、降下煤塵の量の測定値の取得周期の数周期分以上の時間スケールで変動する非定常発塵源であれば、これを把握することができる。また、非定常発塵源を特定する際に必要な評価地点の数は、潜在的な発塵源の数よりも十分少なくてよい。

本発明の実施形態の第５の特徴は、評価地点で捕集した降下煤塵を放射性降下煤塵又は非放射性降下煤塵に分類することによって、放射性降下煤塵の非定常発塵源を、放射性発塵源に近寄ることなく、遠方での降下煤塵計測データを用いて特定することができる点である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
降下煤塵量計測手段（装置）によって周期Δｔ_dごとに降下煤塵量（降下煤塵の質量）が測定され、降下煤塵量の測定値が、周期Δｔ_dごとに出力される。降下煤塵量計測手段から降下煤塵量が出力される時刻をＴ_d（ｉ_t）とする。時刻Ｔ_d（ｉ_t−１）から時刻Ｔ_d（ｉ_t）までの時間（期間）を「Ｔ_d（ｉ_t）期間」と定義する。ここで、ｉ_tは、降下煤塵の計測を開始した時刻を０とし、１ずつ増加する整数である。本実施形態では、個々の「Ｔ_d（ｉ_t）期間」における降下煤塵の発生源を特定するものであり、周期Δｔ_d以上の時間スケール（即ち、発塵継続時間）を有する発塵源を探索の対象とする。

また、発塵源の探索を実施し得る三次元領域の中に、ｘ、ｙ、ｚなる直交座標系を設定し、各座標軸上において、それぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚ個の座標成分を設け、前記三次元空間をｎｘ×ｎｙ×ｎｚ個の座標点ｐで代表することにする。ここで、座標点ｐは、各座標成分がそれぞれｉｘ番目、ｉｙ番目、ｉｚ番目である座標点を表す。個々の座標点の位置を、各座標軸上の座標成分の順番ｉｘ、ｉｙ、ｉｚを用いて、Ｓｃ（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）を原点からの位置ベクトルとして表記する。各座標点ｐでは、発塵源判断モードとして、「発塵源」、「発塵源でない」、及び「未判定」の３つの内の何れかが設定される。

図３のフローチャートを用いて、発塵源を探索する際の発塵源探索装置の処理（発塵源探索処理）の一例を説明する。発塵源探索装置は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ＨＤＤ、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置（例えば、市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ））を用いることにより実現される。例えば、図３のフローチャートは、Ｃ言語等のプログラミング言語を用いて実行可能なコンピュータプログラムに翻訳され、予め、ＨＤＤ等に保存される。情報処理装置における発塵源探索処理の実行時には、ＣＰＵ等の演算装置によって、ＨＤＤ等に記憶された前記実行可能なコンピュータプログラムが読み出されて起動し、前記実行可能なコンピュータプログラムの指令に基づいた演算をＣＰＵ等の演算装置が順次実行することにより実現される。前記発塵源探索処理の起動タイミングは、手入力で前記実行可能なコンピュータプログラムを起動してよく、また、定期的に自動的に起動するようにしてもよい。前述したように、本実施形態の発塵源探索装置は、ある時刻において、「Ｔ_d（ｉ_t）期間」における降下煤塵の発塵源を探索する。
発塵源探索装置において、評価地点・座標点等の位置情報、降下煤塵量・風向・風速等の測定値や煤塵種に関する分析値等の必要入力情報は、情報処理装置に接続されたキーボードやコンソール画面等を用いて、予め人力で入力することができる。入力された前記入力情報は、ＨＤＤ等に保存され、発塵源探索処理実行の進行に応じて、適宜、読み出される。
発塵源探索装置において、算出された特定座標点に対する非定常発塵源判定結果及び発塵量等の算出結果は、ＨＤＤ等に保存されるとともに、コンソール画面等に表示することができる。
尚、上記の発塵源探索装置の処理の一部又は全部を手計算等の他の手段に置き換えても何ら問題ない。

まず、第１工程について説明する。
ステップＳ１０１において、発塵源探索装置は、全ての座標点ｐにおいて、発塵源判断モードを「未判定」に初期化する。
次に、ステップＳ１０２において、発塵源探索装置は、「Ｔ_d（ｉ_t）期間」における「代表風速ＷＳと、代表風向ＷＤと、全ての評価地点（評価地点は、番号ｉで区別される。ｎ_M≧ｉ≧１である）での降下煤塵量Ｍ（ｉ）と、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖ_s」を設定（入力）する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１０２において、煤塵量設定工程、代表風向導出工程、代表風速導出工程、及び代表落下速度導出工程が実行される。

ここで、降下煤塵量Ｍ（ｉ）は、例えば、特許文献６に記載される連続式降下煤塵計を用いて、周期Δｔ_dを例えば１０分として測定することができる。風向及び風速は、例えば、市販のプロペラ式風向風速計を用いて、周期Δｔ_dをよりも短い周期Δｔ_wint（例えば１秒周期）で測定した値とすることができる。風向の空間分解能は、例えば、１°間隔である。代表風向ＷＤ、代表風速ＷＳは、例えば、それぞれ、「Ｔ_d期間」における「風向、風速の測定値」の平均値を用いることができる。

また、「Ｔ_d（ｉ_t）期間」に評価地点で捕集された降下煤塵サンプルを用いて、その平均落下速度を測定し、これを降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖ_sとして採用することができる。降下煤塵サンプルの落下速度の測定方法としては、例えば、以下の方法がある。即ち、降下煤塵サンプルを密閉容器の上方から放出し、個々の降下煤塵粒子が容器底部に到達する時間をそれぞれ測定し、落下距離を落下時間で除することによって、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖ_sを求めることができる。個々の降下煤塵粒子が容器底部に到達したことを検知するためには、容器底部において、水平方向にシート状のレーザ光を連続的に照射し、降下煤塵がこのレーザ光を通過する際に生じる散乱光を光検知器で検出する等の方法を採用することができる。

個々の降下煤塵粒子の落下速度から代表落下速度Ｖ_sを算出する方法としては、全ての降下煤塵粒子の数の５０％の降下煤塵粒子が容器の底に到達した時刻に対応する落下時間を、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖ_sに関わる降下煤塵粒子の落下速度として採用することができる。或いは、降下煤塵の凡その密度と形状とが予め判明している場合には、単に、降下煤塵サンプルの粒径分布を測定することによって、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖ_sを算出することができる。降下煤塵の粒径から降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖ_sを算出する方法として、例えば、次の、ストークスの終末速度の式（１０）を用いることができる。
Ｖ_s＝｛４ｇＤ_p（ρ_p−ρ_f）／３ρ_fＣ_R｝^1/2 ・・・（１０）
ここで、式（１０）の記号の意味は以下の通りである（単位は、全てＳＩ単位）。
ｇ： 重力加速度［ｍ／ｓ²］
Ｄ_p： 粒子径［ｍ］
ρ_P，ρ_f： 粒子、流体の密度［ｋｇ／ｍ³］
Ｃ_R： 抵抗係数［−］（粒子形状に応じて各種の数表が開示されている）

次に、ステップＳ１０３において、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉの水平面（例えば地上高度１.５ｍ）内の位置を、前記座標系の原点からの位置を示す位置ベクトルＰ（ｉ）として算出する。
ステップＳ１０４において、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉにおいて、各評価地点ｉに関する発塵源探索領域γ（ｉ）を設定する。図４は、発塵源探索領域γ（ｉ）の一例を示す図である。図４を参照しながら、発塵源探索領域γ（ｉ）の設定方法の一例を説明する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１０４において、降下煤塵発生源探索領域設定工程が実行される。

図４において、γ（ｉ_M）は、図２及び図３において座標成分ごとに分解して表示した発塵源探索領域γ（ｉ_M）を、等角投影法によって１枚の図で表現したものである。図４では、絶対座標（ｘ'，ｙ'，ｚ）上に２つの評価地点ｉ_M、ｉ_Nを設置し、これら評価地点ｉ_M、ｉ_Nを始点として、代表風向ＷＤの風上方向に仰角θ（＝ｔａｎ^-1（Ｖ_s／ＷＳ））で、発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）の中心軸を設定する。中心軸上の周りに、水平方向に２σ_y、鉛直方向に２σ_zなる幅で楕円断面を形成するように、発塵源探索領域を設定する。

次に、第２工程及び第３工程について説明する。第２工程及び第３工程は、特定の評価地点ｉ（＝ｉ_M）に対して特定の座標点ｐについて発塵源の判定を行う（前記発塵源判断モードをいずれかに設定する）ものである。必要に応じて、評価地点ｉ及び座標点ｐを変更して同様の判定を行う。

第２工程では、まず、ステップＳ１０５において、発塵源探索装置は、一方の評価地点ｉ_Mとして、未選択の評価地点ｉを選択する。
次に、ステップＳ１０６において、発塵源探索装置は、座標点ｐの内、未選択のものを選択する。
次に、ステップＳ１０７において、発塵源探索装置は、座標点ｐの位置ベクトルＳｃ（ｉ_x，ｉ_y，ｉ_z）を定める。座標点ｐの位置ベクトルＳｃは、座標軸の原点を始点とし、各座標成分がそれぞれｉ_x番目，ｉ_y番目，ｉ_z番目の座標軸分割点となる点（即ち、ｐ点）を終点とするように設定する。ここで、評価地点ｉ_M、ｉ_Nに関する発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）をそれぞれ第１、第２の発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）と称する。

次に、ステップＳ１０８において、発塵源探索装置は、他方の評価地点ｉ_Nとして、未選択の評価地点ｉを選択する。
次に、ステップＳ１０９において、発塵源探索装置は、ステップＳ１０５で選択した評価地点ｉ_Mと、ステップＳ１０８で選択した評価地点ｉ_Nとが同じ位置のものであるか否かを判定する。この判定の結果、評価地点ｉ_Mと評価地点ｉ_Nとが異なる位置のものである場合には、ステップＳ１１０に進む。一方、評価地点ｉ_Mと評価地点ｉ_Nとが同じ位置のものである場合には、ステップＳ１１０〜Ｓ１１８を省略して後述するステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１０に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが、第１の発塵源探索領域γ（ｉ_M）と第２の発塵源探索領域γ（ｉ_N）との双方に含まれ、かつ、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐの発塵源判定モードが「発塵源でない」以外のモードであるという発塵源判定条件を満たすか否かを判定する。
この判定の結果、発塵源判定条件を（全て）満たす場合には、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは、発塵源である可能性がある。この発塵源判定条件を満たす状態は、図４において、２つの発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）の共通領域４１（斜線で示す領域）内に、座標点ｐの存在する状態に対応する。このように発塵源判定条件を満たす場合には、ステップＳ１１１に進む。一方、発塵源判定条件を満たさない場合には、ステップＳ１１１〜Ｓ１１８を省略して後述するステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１１に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐと、ステップＳ１０５で選択した一方の評価地点ｉ_Mとの間の（最短）距離Ｌ_d（ｉ_M）と、同じくステップＳ１０６で選択した座標点ｐと、ステップＳ１０８で選択した他方の評価地点ｉ_Nとの間の（最短）距離Ｌ_d（ｉ_N）とをそれぞれ算出する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１０８において、距離算出工程が実行される。
座標点ｐと評価地点ｉ_Mとの間の距離Ｌ_d（ｉ_M）は、例えば、評価地点ｉ_MのベクトルＰ（ｉ_M）の終点と、座標点ｐの位置ベクトルＳｃの終点とを相互に結ぶベクトルのノルムとして算出される。座標点ｐと評価地点ｉ_Nとの間の距離Ｌ_d（ｉ_N）の算出方法も同様である。

次に、ステップＳ１１２において、発塵源探索装置は、当該座標点ｐにおける評価地点ｉ_M、ｉ_Nに関する発塵源探索領域の中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2を算出する。これら発塵源探索領域の中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2の算出方法は、例えば、拡散幅σ_y［Ｌ_d］、σ_z［Ｌ_d］の内、大きい方の２倍の値を長軸長とし、短い方の２倍の値を短軸長とする楕円の面積として当該断面積を計算することができる。本実施形態では、例えば、このステップＳ１１２において、断面積算出工程が実現される。

次に、ステップＳ１１３において、発塵源探索装置は、評価地点ｉ_M、ｉ_Nからそれぞれ推定される「ステップＳ１０６で選択した座標点ｐでの仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂」を算出する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１１３において、発塵量算出工程が実行される。仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂は、例えば、式（１１ａ）、式（１１ｂ）を用いて算出される。
Ｅ₁＝Ｂ₁Ｓ_p1Ｍ（i_M） ・・・（１１ａ）
Ｅ₂＝Ｂ₁Ｓ_p2Ｍ（i_N） ・・・（１１ｂ）

式（１１ａ）及び式（１１ｂ）において、Ｂ₁は、係数である。この式（１１ａ）及び式（１１ｂ）は、一般的なプルーム式において、局所での濃度は、発生源での発生量に比例し、局所でのプルーム断面積に反比例することと対応している。即ち、もし、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源であれば、評価地点ｉ_M、ｉ_Nにおけるプルーム断面積に反比例した濃度が検出される。よって、発生源での発生量は評価地点ｉ_M、ｉ_Nにおけるプルーム断面積に反比例するはずである。

式（１１ａ）及び式（１１ｂ）のＢ₁は、本来、気象条件等の多数のパラメータによって変化すべき係数である。しかし、以下に述べる様に、本実施形態では、発塵源の判定にあたって、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比のみを用いる。また、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂は、同じ時刻のデータをもとに算出されるので、前提となる気象条件が共通する。したがって、本実施形態においては、簡易な方法として、Ｂ₁を定数と設定することができる。

第３工程では、まず、ステップＳ１１４において、発塵源探索装置は、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒを計算する。仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒは、Ｅ₁／Ｅ₂であってもＥ₂／Ｅ₁であってもよい。
次に、ステップＳ１１５において、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源であるか否かを判定する。具体的に、発塵源探索装置は、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲内（Ｒ_max≧Ｒ≧Ｒ_min）であるか否かを判定する。本実施形態では、例えば、ステップＳ１１０とステップＳ１１５において、発塵源判定工程が実行される。この判定の結果、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲内であれば、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは「発塵源」であると判定される。一方、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲外であれば、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは「発塵源でない」と判定される。

この判定法の根拠は次の通りである。時間スケールが周期Δｔ_d以上の非定常発塵源からの発塵量の変動は、定義上、「Ｔ_d（ｉ_t）期間」内では十分小さい。したがって、発塵量が他の発塵源に比べて大きい発塵源、即ち、主要発塵源の探索を行う限りにおいては、主要発塵源から発生した降下煤塵は、「Ｔ_d（ｉ_t）期間」中に到達し得る全ての評価地点ｉにおいて支配的であると考えられる。このとき、この「Ｔ_d（ｉ_t）期間」中に到達し得る評価地点ｉが複数存在するのであれば、これらの評価地点ｉで観測される降下煤塵量は、発塵源（座標点ｐ）と各評価地点ｉとの間の距離の関数（即ち、プルーム式）に従って、互いに一定の比率を示すはずである。したがって、この条件を満たす座標点ｐは、主要発塵源としての可能性が高い。よって、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲内である場合に、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが「発塵源」であると判定する。

一方、もし、評価地点ｉで観測される降下煤塵量の比がプルーム式から算出される値と大きく異なるのであれば、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは、「Ｔ_d（ｉ_t）期間」中に複数の評価地点ｉに降下煤塵が到達し得る位置に存在する座標点ｐであっても、虚偽の発塵源である可能性が高い。よって、仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲外である場合に、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが「発塵源」でないと判定する。

この判定の結果、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源でない場合には、ステップＳ１１６に進む。一方、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源である場合には、後述するステップＳ１１７に進む。
ステップＳ１１６に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐの発塵源判断モードを「発塵源でない」に設定する。そして、後述するステップＳ１１９に進む。
一方、ステップＳ１１７に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐの発塵源判断モードを「発塵源」に設定する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１１７において、発塵源設定工程が実行される。
次に、ステップＳ１１８において、発塵源探索装置は、「発塵源」であると判定された座標点ｐにおける推定発塵量を算出する。推定発塵量は、例えば、「発塵源」であると判定された座標点ｐでの発塵源判定（ステップＳ１１５）に用いた全ての仮定発塵量Ｅの平均値とすることができる。そして、ステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１９に進むと、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉを選択したか否かを判定する。この判定の結果、全ての評価地点ｉを選択していない場合には、ステップＳ１０８に戻る。一方、全ての評価地点ｉを選択した場合には、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１２０に進むと、発塵源探索装置は、全ての座標点ｐを選択したか否かを判定する。この判定の結果、全ての座標点ｐを選択していない場合には、ステップＳ１０６に戻る。一方、全ての座標点ｐを選択した場合には、ステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２１に進むと、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉを選択したか否かを判定する。この判定の結果、全ての評価地点ｉを選択していない場合には、ステップＳ１０５に戻る。一方、全ての評価地点ｉを選択した場合には、ステップＳ１２２に進む。
ステップＳ１２２に進むと、発塵源探索装置は、発塵源の位置と、当該発塵源における推定発塵量とを表示する。そして、図３のフローチャートによる処理を終了する。尚、全ての座標点ｐが発塵源と判定されないこともある。この場合には、ステップＳ１２２において、発塵源探索装置は、その旨を表示する。尚、ここでは、全ての座標点ｐ、全ての評価地点ｉ_M、ｉ_Nを選択するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、これらの一部の選択を行うようにしてもよい。この場合、発塵源判定（ステップＳ１１５の判定）の対象とならなかった座標点ｐでは、初期値の「未判定」が発塵源判定モードとして残ることになる。また、発塵源が得られた時点で処理を終了してもよい。

このように、本実施形態では、評価点ｐから風上方向に伸長させる発生源探索領域に、プルーム式の考え方を導入することによって、時間スケールが周期Δｔ_d以上の、降下煤塵の発生源の位置及び発生源での発塵量の特定を的確に実施することが可能となる。よって、少数の評価地点での降下煤塵の計測によって、非定常発塵源を含む発塵源の探索を効率的に、かつ、正確に実施することが可能になる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
予め、発塵源が地表付近の高さに限定されると判明しているときには、発塵源探索領域を、第１の実施形態でのように三次元の領域ではなく、水平面内（二次元の領域内）に設定することにより、発塵源の探索の過程を簡略化することができる。

具体的には、図３のステップＳ１０４において、発塵源探索装置は、発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）の中心軸の鉛直方向での傾斜を省略し（前述した仰角θを０°とし）、発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）を二次元化する。
ステップＳ１０３、Ｓ１０７における位置ベクトルＰ、Ｓｃも鉛直成分を省略した二次元のベクトルとする。

但し、このように発塵源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）を二次元化する場合であっても、座標点ｐにおける発塵量を算出する際には、煤塵プルームの鉛直方向への拡散の影響を考慮する必要がある。このため、ステップＳ１１２において、第１、第２の発塵源探索領域の中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2を算出する必要がある。この第１、第２の発塵源探索領域の中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2は、既に算出された「距離Ｌ_d（ｉ_M）、Ｌ_d（ｉ_N）における降下煤塵粒子の「水平方向の拡散幅σ_y［Ｌ_d］」を半径とする円の断面積とすることができる。又は、「距離Ｌ_d（ｉ_M）、Ｌ_d（ｉ_N）における降下煤塵粒子の「水平方向の拡散幅σ_y［Ｌ_d］」に対応する「距離Ｌ_d（ｉ_M）、Ｌ_d（ｉ_N）における降下煤塵粒子の「鉛直方向の拡散幅σ_z［Ｌ_d］」を用いて、長軸及び短軸を２×σ_y又は２×σ_Zとする楕円の断面積としてもよい。
このような取扱いによって、発塵源の探索に要する計算負荷を低減することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
評価地点にて捕集した降下煤塵の放射線を測定してその強度に基づいて、個々の降下煤塵粒子（のサンプル）、又は、当該降下煤塵粒子（のサンプル）全体を放射性降下煤塵又は非放射性降下煤塵に分類し、放射性降下煤塵のみ（又は非放射性降下煤塵のみ）を対象にした放射性降下煤塵（又は非放射性降下煤塵）の非定常発塵源を探索することができる。
降下煤塵の放射線強度の測定方法には公知の方法を用いることができる。例えば、特許文献７〜９に記載される手法を用いることができる。
放射線強度に基づく降下煤塵試料の分類方法には、例えば、前記Ｔ_d（i_t）期間（時刻Ｔ_d（ｉ_t−１）から時刻Ｔ_d（ｉ_t）までの時間（期間））に各評価地点で捕集された試料中の個々の降下煤塵粒子を１個ずつ分離してそれぞれの放射線強度を測定し、放射線強度が所定閾値以上の場合には、当該放射線強度を有する降下煤塵粒子を放射性降下煤塵とし、それ以外を非放射性降下煤塵と分類することができる。この試料全体の質量は、降下煤塵量として測定されているので、前記試料全体の質量に放射性降下煤塵の個数比率（＝[放射性降下煤塵の個数÷（放射性降下煤塵の個数＋非放射性降下煤塵の個数）]）を乗じた値をこの試料中の放射性降下煤塵の質量とすることができる。あるいは、捕集された特定の降下煤塵粒子の試料全体の放射線強度を測定して、放射線強度が所定閾値以上の場合には、当該試料全体の質量を放射性降下煤塵の質量とし、それ以外の場合には、当該試料全体の質量を非放射性降下煤塵の質量としてもよい。図３のステップＳ１０２では、このようにして得られた放射性降下煤塵の質量（又は非放射性降下煤塵の質量）が、降下煤塵量Ｍ（ｉ）として設定される。そして、放射性降下煤塵（又は非放射性降下煤塵）について、「発塵源」、「発塵源でない」、及び「未判定」の何れかが設定される。
このような取扱によって、例えば、放射性降下煤塵の非定常発塵源を、放射性発塵源に近寄ることなく、遠方での降下煤塵計測データを用いて特定することができる。尚、放射性降下煤塵及び非放射性降下煤塵の何れを発塵源の探索対象とするかについては、例えば、図３のフローチャートを開始する前に、情報処理装置に接続されたキーボードやコンソール画面等を用いて、予め人力で設定（入力）することができる。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

ｉ 評価地点
ｐ 発塵源（座標点）
ＷＤ 風向
α 降下煤塵のプルーム
γ 発塵源探索範囲
１０ プルームの中心軸
１１ 発塵源探索領域の中心軸
４１ 発塵源探索領域間の共通領域

Claims (5)

1. 周期Δｔ_dごとのｉ_t番目の時刻Ｔ_d（i_t）において、互いに異なる２つ以上の評価地点における、時刻Ｔ_d（ｉ_t−１）から時刻Ｔ_d（ｉ_t）までの期間であるＴ_d（i_t）期間の平均的な降下煤塵量Ｍの測定値を設定する煤塵量設定工程と、
   前記評価地点のそれぞれの近傍において、前記周期Δｔ_dよりも短い周期Δｔ_wintで連続的に測定された風向を基に、前記Ｔ_d（i_t）期間の代表風向ＷＤを導出する代表風向導出工程と、
   前記評価地点のそれぞれの近傍において、前記周期Δｔ_dよりも短い周期Δｔ_wintで連続的に測定された風速の測定値を基に、前記Ｔ_d（i_t）期間の代表風速ＷＳを導出する代表風速導出工程と、
   前記Ｔ_d（i_t）期間に前記評価地点で捕集された降下煤塵の落下速度の測定値を基に、前記降下煤塵の代表落下速度Ｖ_sを導出する代表落下速度導出工程と、
   互いに異なる２つの前記評価地点ｉ_M、ｉ_Nを始点とし、前記代表風向ＷＤの風上方向にのびる中心軸を有するとともに、前記中心軸の周囲に降下煤塵発生源探索領域幅を設けて前記中心軸から垂直方向に前記降下煤塵発生源探索領域幅までの距離の範囲を領域とする第１、第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）を設定する降下煤塵発生源探索領域設定工程と、
   前記第１、第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉ_M）、γ（ｉ_N）の双方の中にある座標点ｐと、前記２つの評価地点ｉ_M、ｉ_Nとの間の距離Ｌ_d（ｉ_M）、Ｌ_d（ｉ_N）を算出する距離算出工程と、
   前記座標点ｐを含む前記第１、第２の降下煤塵発生源探索領域中心軸の垂直面における前記第１、第２の降下煤塵発生源探索領域の断面積である発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2を前記降下煤塵発生源探索領域幅を用いてそれぞれ算出する断面積算出工程と、
   前記発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓ_p1、Ｓ_p2に比例する仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂を算出する発塵量算出工程と、
   前記座標点ｐの含まれる全ての降下煤塵発生源探索領域の全ての組み合わせに対して、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比が全て所定の上下限閾値の範囲内であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源であると判断し、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記仮定発塵量Ｅ₁、Ｅ₂の比が所定の上下限閾値の範囲外であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源ではないと判断するとともに、前記座標点ｐがいずれの前記降下煤塵発生源探索領域にも含まれない場合には前記座標点ｐでの降下煤塵の非定常発塵源の判断を行わない、発塵源判定工程と、
   を有し、
   前記降下煤塵発生源探索領域幅として、プルーム式において前記降下煤塵発生源探索領域中心軸をプルーム中心軸として前記プルーム中心軸上の前記距離Ｌ_d（ｉ_N）において算出されたプルーム拡散幅を、用いることを特徴とする降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
2. 前記降下煤塵発生源探索領域中心軸は、前記風向の風上方向を水平成分とし、前記降下煤塵の代表落下速度Ｖ_sを前記代表風速ＷＳで除した値Ｖ_s／ＷＳを鉛直勾配として有し、
   前記降下煤塵発生源探索領域幅として、プルーム式において前記降下煤塵発生源探索領域中心軸をプルーム中心軸として前記プルーム中心軸上の前記距離Ｌ_d（ｉ_N）において算出された水平方向プルーム拡散幅σ_yおよび水平方向プルーム拡散幅σ_zを水平成分および鉛直成分としてそれぞれ用いることを特徴とする請求項１に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
3. 前記プルーム式として、前記プルーム拡散幅σ_yおよびσ_z、プルーム中心軸上の発生源からの距離ｘ、発塵量Ｑ_P、前記代表速度ＷＳ、定数Ｂ並びに、前記プルーム拡散幅σ_yおよびσ_zを用いて定義されるプルーム範囲を、用いて中心軸上距離ｘでの煤塵濃度Ｃ（ｘ）を表現する以下の式（Ａ）及び（Ｂ）（単位は、全てＳＩ単位）、
   Ｃ（ｘ）＝Ｂ（Ｑ_P／２πσ_yσ_zＷＳ） （プルーム範囲内） ・・・（Ａ）
   Ｃ（ｘ）＝０ （プルーム範囲外） ・・・（Ｂ）
   を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
4. 前記プルーム範囲を算出する方法として、前記プルーム拡散幅σ_yおよびσ_zの内、より長い方の２倍を長軸、短い方の２倍を短軸とした楕円をプルーム中心軸に垂直なプルーム断面形状とし、前記楕円の内側をプルーム範囲内とすることを特徴とする請求項３に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
5. 前記Ｔ_d（i_t）期間に前記評価地点で捕集された降下煤塵試料の放射線量を測定してその強度に基づいて降下煤塵を煤塵種ごとに分類する煤塵種分類工程を更に有し、
   前記捕集された降下煤塵試料の内、前記煤塵種分類工程で分類されたいずれかの煤塵種に対応する部分の降下煤塵の質量を前記降下煤塵量Ｍとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。

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