JP2013205152A

JP2013205152A - 放射線測定システム

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Publication number: JP2013205152A
Application number: JP2012073123A
Authority: JP
Inventors: Akihito Yamaguchi; 明仁山口
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP6042627B2

Abstract

【課題】土壌等の対象物の内部で放射線の測定を行う。その場合に外界から飛来する放射線による影響を受けないようにする。
【解決手段】
土壌サーベイメータは測定装置３０と制御装置３２からなる。測定装置３０は、土壌に挿入される挿入ユニット３４を有し、その内部には検出ユニットが昇降可能に配置されている。検出ユニット４２は、シンチレータ部材５８、遮蔽部材６２を有し、遮蔽部材６２が有するスリット６６がコリメータとして機能する。遮蔽部材６２は、上方から飛来する放射線を遮蔽し、下方から飛来する放射線を遮蔽する。これにより検出ユニット４２において、主感度方向を水平方向とした指向特性６８が生じる。検出ユニット４２の深さ位置を可変すれば線量グラフを作成することができる。スリット列を備え深さ方向に伸長した遮蔽容器を用いて複数の深さ地位で放射線の測定を行うことも可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は放射線測定システムに関し、特に土壌等の対象物の内部における放射性汚染を調査するための放射線測定システムに関する。

従来の一般的なサーベイメータは、可搬型の検出プローブ、及び、表示器や演算部を有する本体、からなる（特許文献１）。図１２には、検出プローブの一例が示されている。検出プローブ１０内には、円柱状のシンチレータ部材１２、光電子増倍管（ＰＭＴ）１４、電子回路１６等が収容されている。検出プローブ１０内に、放射線検出器としてＧＭ管、半導体検出器等が設けられることもある。図１３には、検出プローブの他の例が示されている。検出プローブ１８内には、平板状のシンチレータ部材２２、光電子増倍管２６、電子回路２８等が収容されている。シンチレータ部材２２から出た光が導光空間を経て光電子増倍管２６の受光面に到達すると、光電子増倍管２６においてその光が電気信号に変換される。

対象物の放射性汚染を調査する場合、上記のような検出プローブが対象物の表面に近付けられ、その状態で対象物の表面から出てくる放射線が検出される。サーベイメータで測定する放射線として、γ線（Ｘ線）、β線、α線等をあげることができるが、特に、環境中の放射性汚染度合いを調査する場合にはγ線が測定される。

周知のように、γ線（Ｘ線）の透過力は一般に非常に大きく、一般的な検出プローブでは全周囲から飛来するγ線を検出してしまう（図１２、図１３）。検出プローブを対象物の表面に近付けていても、対象物以外からのγ線も検出してしまう。例えば、原子力発電所事故等に起因して、土壌、河川、大気、自然物、人口構造物等が広く汚染した場合に、土壌汚染だけを調査するのは容易ではない。例えば、土壌に穴をあけてそこに検出プローブを差し込んでγ線の検出を行っても、土壌に含まれる放射性物質からのγ線の他、大気中に存在する放射性物質からのγ線も検知してしまうからである。海や河川等の放射性汚染を調査する場合にも同様の問題が生じる。

土壌等の一部を採取してそのサンプルを持ち帰り、遮蔽室を備えた大型の放射線測定装置を用いてサンプルに含有される放射性物質を調査することは可能である。しかし、その場合には測定結果が出るまでかなりの時間を要してしまう。汚染源の特定、汚染範囲の調査等のためには現場で測定結果が得られるようにする必要がある。

特許文献２には、コリメータ（遮蔽部材）を備えた検出プローブが開示されている。その検出プローブは対象物の外部に配置して用いられるものである。特許文献３には、複数の穴を有する遮蔽部材と、複数の穴の中に配置された複数の放射線検出器と、を有する放射線測定装置が開示されている。いずれにしても、特許文献１−３には、対象物の中に検出器を挿入して放射線を測定する技術については開示されていない。

特開２００７−１７０９３５号公報特開２００２−２１４３５３号公報特開２００２−６０５３号公報

本発明の目的は、土壌等の対象物の内部において放射線を高精度に測定できる放射線測定装置を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、土壌等の対象物の内部汚染の測定に当たって外界から飛来する放射線の影響を除外又は軽減できるようにすることにある。あるいは、本発明の目的は、土壌等の対象物における複数の深さ位置で内部汚染を測定できるようにすることある。

（１）望ましくは、放射線測定システムが、土壌等の対象物の表面からその内部へ挿入される挿入ユニットを含み、前記挿入ユニットは、前記対象物内において放射線の検出を行う検出器と、前記検出器の周囲の中で少なくとも前記対象物の表面側に設けられ、外界から前記対象物の表面を介して前記対象物の内部へ飛来する放射線を遮蔽しつつ前記検出器において前記対象物内に存在する放射性物質からの放射線が検出されるように前記検出器に対象物内指向特性を生じさせる遮蔽部材と、を含む。

上記構成によれば、対象物の表面からその内部へ挿入ユニットが挿入され、対象物の内部で検出器によって放射線（望ましくはγ線）が検出される。その際、遮蔽部材が検出器に対して対象物内指向特性を生じさせる。すなわち、遮蔽部材は、外界から対象物内部へ飛来する放射線（目的外放射線）を遮蔽又は低減し、且つ、対象物内部に存在する放射性物質からの放射線（目的放射線）が検出されるように働く。これにより、対象物それ自体の内部線量、対象物内の放射能、対象物内部の汚染度合い、等を指標する測定結果を得ることが可能となる。その場合において、外界からの放射線の影響を受けにくいので、測定精度を高められる。

（２）対象物は、土壌（大地）、水（海、湖、川、プール等）、人口構造物（コンクリートブロック、廃棄物等）、樹木、等である。対象物内部の放射性物質濃度、汚染、線量等が問題となる場合一般に上記構成を適用することが可能である。遮蔽体は、少なくとも外界からの放射線を遮蔽するものであり、その場合、下向き半球状の感度特性が形成されるようにしてもよい。望ましくは、平面状の指向特性が形成されるのが望ましい。そのような指向特性を利用して、特定の深さについて線量測定を行える。平面状の指向特性が検出器周りの３６０度にわたって形成されてもよいし、特定の方位範囲だけに形成されてもよい。後者によれば深さと方位とを限定した測定を行える。遮蔽部材にコリメート作用を発揮するスリット（開口）を形成するのが望ましい。その場合、スリットの高さ、幅、向き等を可変できるように構成してもよい。挿入ユニット自体に放射性汚染が生じないように挿入ユニットの外側にカバーを被せるようにしてもよい。挿入ユニットの挿入に先立って、対象物に穴が形成され、そこに挿入ユニットが指し込まれてもよい。対象物に生じている窪みに挿入ユニットを配置した上でその周囲を埋めることによって結果として挿入状態が形成されるようにしてもよい。土の中のかなり深い位置まで検出器を到達させて、地下水の放射性汚染を調査することも可能である。検出器は、シンチレータ検出器、ＧＭ管、半導体検出器その他である。検出器からの信号の取り出しは有線又は無線で行われる。挿入ユニットは、防水・防塵型として構成するのが望ましい。

（３）望ましくは、前記遮蔽部材は、前記検出器の周囲の内で前記対象物の表面側に設けられた一方側部分と、前記検出器の周囲の内で前記対象物の表面側とは反対側に設けられた他方側部分と、を含み、前記遮蔽部材は、前記検出器の対象物内指向特性として、深さ方向に直交する方向に主感度方向を向けた指向特性を生じさせる。

上記構成によれば、検出器の一方側（表面側）において一方側部分によって遮蔽作用が発揮され、且つ、検出器の他方側（表面側とは反対側）において他方側部分によって遮蔽作用が発揮される。これにより検出器の対象物内指向特性として、深さ方向に直交する方向に主感度方向を向けた指向特性が生じる。それは、望ましくは平面的な指向特性である。挿入ユニットが垂直方向に挿入される場合、平面的な指向特性は水平指向特性と言いうる。その場合に、指向特性における垂直方向の広がりは、一方側部分と他方側部分の間に生じる隙間の距離や長さによって規定される。検出器を収容する小型の遮蔽容器を構成する場合、その上側部分が上記一方側部分として機能し、その下側部分が上記他方側部分として機能する。下側部分を取り外し可能に構成するようにしてもよい。検出器を収容する大型の遮蔽容器を構成する場合、現在、検出器が位置している深さを基準として、それよりも上側が一方側部分として機能し、それよりも下側が他方側部分として機能する。

望ましくは、前記遮蔽部材は前記一方側部分と前記他方側部分との間に設けられたスリットを有し、前記検出器は前記スリットを通過してくる放射線を検出する。スリットはコリメータとして機能する。スリットは単なる空洞であってもよいし、スリット内に放射線をあまり減弱させない部材を充填してもよい。一方側部分と他方側部分とを連結する複数の柱によってスリットが複数のスリット要素に分断されていてもよい。

望ましくは、前記検出器及び前記遮蔽部材が可動体を構成し、前記可動体を前記深さ方向に移動させる移動機構が設けられる。この構成によれば、指定した深さ又は固定の深さに検出器を位置決め、そこで放射線の測定を行わせることができる。また、検出器を連続的に又は段階的に動かしながら放射線の測定を行わせることもできる。移動機構として、ワイヤー（ロープ）を利用した機構、ラックとピニオンとを利用した機構、油圧を利用した機構、ロッドを出し入れする機構、等を設けることができる。可動体の位置を検出するセンサを設けるのが望ましい。その場合、例えば、ワイヤーの運動量を検出するようにしてもよいし、距離センサを利用するようにしてもよい。

望ましくは、前記移動機構を制御することにより前記深さ方向における前記可動体の位置を制御する制御部と、前記前記可動体の位置の可変によって取得された複数の放射線検出データに基づいて深さと線量との関係を示すグラフを作成するグラフ作成部と、を含む。この構成によれば複数の深さ位置において放射線を測定して、深さ変化に応じた線量変化をグラフとして表現することが可能となる。これに基づき汚染土について、その表面からどの深さまで除去すればよいのかあるいは掘り返せばよいのかを容易に特定することができる。

望ましくは、前記挿入ユニットは、前記深さ方向に伸長した部材であって放射線を透過する材料で構成された中空部材を含み、前記中空部材の内部空間に前記対象物から隔てられつつ前記可動体が設けられる。この構成によれば可動体を構成する検出器及び遮蔽部材に対して対象物が直接接触してしまう問題を防止できる。遮蔽部材が鉛で構成される場合に対象物への鉛汚染を防止できる。

望ましくは、前記遮蔽部材は深さ方向に伸長した中空形態を有し、前記遮蔽部材は互いに異なる複数の深さに複数のスリットを有し、前記各スリットは、前記検出器の対象物内指向特性として、前記深さ方向に直交する方向に主感度方向を向けた指向特性を生じさせる。この構成によれば、遮蔽部材に複数のスリットが形成され、それらのスリットを利用して各深さにおいて放射線の測定を行える。スリット間で放射線のクロストークが生じないようにスリット間の距離やスリットの形状を定めるのが望ましい。

望ましくは、前記遮蔽部材の内部において前記深さ方向に前記検出器を移動させる移動機構を含み、前記複数のスリットの中から選択されたスリットに対して前記検出器が位置決められる。これは検出器とスリットの対応関係を異ならせることにより、指定された深さで放射線の検出を行うものである。

望ましくは、前記遮蔽部材の内部に前記複数のスリットに対応して複数の検出器が設けられる。この構成によれば移動機構が不要となり、複数の深さにおいて同時に放射線の測定を行うことも可能である。

望ましくは、前記挿入ユニットは、前記深さ方向に伸長した部材であって放射線を透過する材料で構成された中空部材を含み、前記中空部材の中に前記対象物から隔てられつつ前記遮蔽部材が設けられる。中空部材は例えば樹脂や軽密度金属（アルミニウム等）で構成される。

望ましくは、前記対象物は土壌であり、前記土壌に対して前記挿入ユニットを支持する支持機構が設けられる。前記対象物は水であり、前記水に対して前記挿入ユニットを支持する支持機構が設けられる。この場合には望ましくは浮きが利用される。

（４）望ましくは、放射線測定方法が、対象物に対してその表面から穴を形成する形成工程と、前記穴に対して放射線検出器を挿入する工程と、前記穴の内部において複数の深さ位置で前記検出器により放射線の検出を行う工程と、前記複数の深さ位置での放射線の検出により得られたデータに基づいて、深さと線量との関係を示すグラフを生成する工程と、を含む。穴を形成する場合、スクリュー等の工具が利用される。手作業で穴を形成するようにしてもよいし、重機を利用するようにしてもよい。グラフは例えば曲線グラフ又は棒グラフとして構成される。他の表現形態が採用されてもよい。地理上の複数の地点で個々の深さごとに線量を測定すれば、地層における三次元線量マッピングを行うことも可能である。望ましくは、除染方法が、前記グラフに基づいて前記土壌に対して行う除染作業の深さ範囲を決定する工程を含む。なお、上記構成の転用例としては、水平指向特性を使った対象物表面の測定、空中における高さごとの測定が考えられる。

本発明によれば、土壌等の対象物の内部において放射線を高精度に測定できる。あるいは、本発明によれば、土壌等の対象物の内部汚染の測定に当たって外界から飛来する放射線の影響を除外又は軽減できる。あるいは、本発明によれば、土壌等の対象物における複数の深さ位置で内部汚染を測定できる。

本発明に係る土壌サーベイシステムの構成例を示す図である。線量分布の一例を示す図である。検出ユニットの他の構成例を示す断面図である。図３に示した検出器アセンブリの斜視図である。検出器アセンブリの他の構成例を示す図である。本発明に係る土壌サーベイシステムの他の構成例を示す図である。線量分布の他の例を示す図である。アレイ型検出器ユニットの構成例を示す図である。無線通信を利用したシステム構成例を示す図である。地山に対する放射線測定の一例を示す図である。本発明に係る水中サーベイシステムの構成例を示す図である。一般的な検出プローブの一例を示す図である。一般的な検出プローブの他の例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る放射線測定システムの一例が示されている。このシステムは、土壌又は大地の内部における放射性汚染を調査するための土壌サーベイシステムである。

土壌サーベイシステムは、測定装置３０と、制御装置３２と、からなる。測定装置３０は、例えば学校の校庭等の測定場所（通常、屋外）に設置される。制御装置３２はパーソナルコンピュータ又は専用装置として構成される。測定装置３０の近くに制御装置３２が配置されてもよいが、両者が隔てて配置されてもよい。測定装置３０がネットワークや通信回線を介して制御装置３２に接続されてもよい。

測定装置３０について説明する。測定装置３０は、挿入体としての挿入ユニット３４、測定台座としてのサポートユニット３６、等を有している。挿入ユニット３４は、図１に示す例において、深さ方向に伸長した円柱状の形態を有する。挿入ユニット３４は土壌の表面３９から掘削によって形成された穴３８内に挿入される。穴３８は手作業により形成され、あるいは、機械を利用して形成される。挿入ユニット３４自体がドリルのような機能を有していてもよい。挿入ユニット３４の外径は例えば１０−１５ｃｍであり、その全長は１−３ｍである。挿入ユニット３４における表面２９よりも上方の部分（上方端部分）は例えば数十ｃｍである。挿入ユニット３４の形態は目的等に応じて適宜定められる。細径形を採用することもできるし、小型化も可能である。例えば、地中深くまで挿入される挿入ユニットが構成されてもよい。

サポートユニット３６は表面（地面）３９上に設置され、挿入ユニット３４を支持するものである。サポートユニット３６は台座として機能する。それはサポート台（水平板）４４、脚部４６等を有する。サポート台４４は挿入ユニット３４の蓋としても機能する。サポート台４４を通じてリール４８が回転可能に設けられている。それはモータ等の駆動部５２からの駆動力によって回転する。リール４８にはワイヤ５０が巻き付けられている。ワイヤ５０はサポート台４４を通じて挿入ユニット３４の内部へ導かれており、その下端は検出ユニット４２に連結されている。検出ユニット４２はワイヤによって吊り下げられている。検出ユニット４２から伸びるケーブル（信号線、電源ケーブル等）はサポート台を通じて制御装置３２へ導かれている。図１に示す有線方式に代えて無線方式を採用することもできる。深度検出器５４は、検出ユニット４２の位置（深さ）を直接的に又は間接的に検出するものである。深度検出器５４として、ワイヤ５０の動作量を検出するものを利用してもよいし、サポート台４４から検出ユニット４２までの距離を測定する距離センサを利用してもよい。駆動部５２の動作は制御装置３２により制御されており、深度検出器５４の出力信号は制御装置３２へ送られる。駆動部５２に代えて手作業で検出ユニット４２の深さ位置が設定されてもよい。

本実施形態では、移動機構としてリール５２及びワイヤ５０が設けられている。それに代わる移動機構として、ラック及びピニオンを利用する機構、ベルト駆動方式による機構、油圧力を利用する機構、ロッドを利用する機構、等を利用することができる。挿入ユニット３４は、通常、表面３９に対して垂直な方向に挿入される。但し、斜め方向に挿入されてもよい。

挿入ユニット３４は、筒状のガイド部材４０と、その内部に昇降自在に設けられた検出ユニット４２と、を有する。ガイド部材４０は、放射線（本実形態ではγ線）を透過させる（正確にはあまり減弱させない）材料、例えば樹脂やアルミニウムで構成される。その肉厚は構造的に一定の強度が得られる限りにおいて薄くしてもよい。ガイド部材４０は、対象物としての土壌とその内部の検出ユニット４２とを隔てる機能を発揮する。すなわち、検出ユニット４２の汚染防止、検出ユニットの保護、等の機能を発揮する。ガイド部材４０が透明フィルム等からなるカバーによって覆われるようにしてもよい。これは挿入ユニット３４の汚染防止のためである。

検出ユニット４２は可動体を構成するものであり、ガイド部材４０の内部空間４０Ａにおいて昇降運動する。検出ユニット４２を任意の深さに設置してその深さで放射線の測定を行える。検出ユニット４２を一定速度で上方又は下方へ運動させながら放射線の測定を行うことも可能である。符号４２Ａは最上位置にある検出ユニットを示し、符号４２Ｂは最下位置にある検出ユニットを示している。

検出ユニット４２は、シンチレータ部材５８、その周囲を包み込む遮蔽部材６２、その外側に設けられた中空のケース７０等を有する。シンチレータ部材５８は例えばＮａＩシンチレータとして構成される。シンチレータ部材５８は本実施形態において円盤状又は円柱状の形態を有している。同様に遮蔽部材６２も円柱状の形態を有し、ケース７０も同様である。遮蔽部材６２は例えば鉛で構成され、それはγ線を遮蔽（又は減弱）する作用を発揮する。遮蔽部材６２は、検出器としてのシンチレータ部材５８の周囲を取り囲むように設けられている。但し、シンチレータ部材５８から見て水平方向の周囲においては円形のスリット６６が存在している。スリット６６はコリメータとしての機能を発揮する。これによりシンチレータ部材５８の側周囲面が放射線入射面となる。スリット６６の一方側（上側）が上側部分６２Ａであり、スリット６６の他方側（下側）が下側部分６２Ｂである。上側部分６２Ａと下側部分６２Ｂはスリット６６を隔てて分離されている。但し両者を連結する部材をスリット６６内に設けるようにしてもよい。スリット６６における一定の方位ごとに遮蔽材料又は他の材料からなる支柱を設けるようにしてもよい。遮蔽部材６２はシンチレータ部材５８の周囲において例えば２．５ｃｍの厚みをもった部材として構成されている。

シンチレータ部材５８の上側には光電子増倍管（ＰＭＴ）６０が設けられている。それは上側部分６２Ａ内に形成された収容室に配置されている。遮蔽部材６２はそれ全体としてスリット６６の部分を除き検出機構の周囲全体を取り囲んでいる。遮蔽部材６２の内部に充填剤を入れるようにしてもよい。光電子増倍管６０が遮蔽部材６２の内部に配置され、プリアンプ等の電子回路も遮蔽部材６２内に配置できるから、電磁ノイズ等の影響を受けにくい。ケース７０は放射線透過性をもった部材で構成され、例えば樹脂により構成される。ケース７０の外面とガイド部材４０の内面とが接触する構成となっているため両者間の摩擦を低減するように構成するのが望ましい。内部４０Ａ内に絶縁油等を注入することも可能である。

スリット６６は、シンチレータ部材５８の中心軸周りにおいて３６０度の方位範囲にわたって形成されている。また、スリット６６は一定の高さを有する。これにより符号６８で示すような平面状の指向特性（感度特性）を得ることができる。それは水平指向特性とも言いうる。その特性において主感度方向は水平方向である。検出器としてのシンチレータ部材５８の中心点とスリット６６の中間高さとが一致している。シンチレータ部材５８の中心軸周りにおける特定の方位範囲だけにわたってスリットを形成するようにしてもよい。これによれば方位方向の指向特性を限定することが可能である。その範囲を可変できるように構成してもよく、またスリット６６の高さを可変できるように構成してもよい。これらの構成によれば指向特性を自在に調整可能である。本実施形態では図示のような水平指向特性が形成されているため、検出ユニット４２、より正確にはシンチレータ部材５８の設置深さにおける土壌の放射線汚染等の測定を高精度に行える。つまり、深さ方向において位置分解能がよい。

シンチレータ部材５８の上側は上側部分６２Ａにより覆われており、これによって外界（空気中）から表面３９を介して土壌内に進入した放射線がシンチレータ部材に到達することが防止又は軽減されている。これにより土壌中の放射性物質から出た放射線を弁別して検出することが可能となる。シンチレータ部材５８の下側に下側部分６２Ｂが存在しており、それによって土壌中のより深いところからの放射線がシンチレータ部材に到達することも防止又は軽減されている。すなわち、水平指向特性が形成されており、シンチレータ部材５８から見て水平方向の周囲から飛来する放射線を選択的に検出可能である。スリットの長さ（径方向の長さ）を長くすればコリメート作用をより強くすることができる。光電子増倍管６０は、その受光面である下面をシンチレータ部材５８の上面に対向させつつ配置されている。両者間に導光部材があってもよい。光電子増倍管に代わる電子回路を利用することも可能である。光電子増倍管６０において不用意に外来光が到達しないようにシンチレータ部材５８における接合面以外の領域に遮蔽膜を設けるか、ケース７０を遮光構造とするのが望ましい。ガイド部材４０内は基本的に暗室であるため、外来光ノイズの面でも有利である。光電子増倍管６０の出力信号は所定の電子回路を経由して制御装置３２へ送られる。光電子増倍管６０に対しては制御装置３２によって高電圧が印加される。シンチレータ部材５８に代えて、半導体検出器、ＧＭ管等の公知のセンサを設けるようにしてもよい。

次に制御装置３２について説明する。信号処理回路７２は、光電子増倍管６０からの出力パルスを処理する回路であり、アンプ、波高弁別器、等を有している。信号処理回路７２の出力パルスは演算部７４に入力されている。それはカウンタを有し、一定時間当たりのカウント数（cpm）を計測する。そのカウント値が線量に換算され、あるいは、放射性物質濃度に換算される。演算部７４がマルチチャンネルアナライザとして構成されてもよい。表示部は液晶表示器等により構成され、その表示画面上には後述するグラフが表示される。測定結果の表示単位としては、線量率（μSv/h）、計数率（cpmもしくはmin^-1）、
放射能面密度（Bq/cm²）等があげられる。制御部７８は、制御装置３２が有する各構成の動作制御を行っている。また駆動部５２を制御しており、その際には深度検出器５４からの信号が参照されている。バッテリ７９はシステム全体に電力を供給するものである。一般電源からの電力を使って動作する構成を採用することも可能である。高電圧源８０は光電子増倍管６０に対してその動作で必要な高電圧を生成するものである。符号８２は、電力信号と検出信号を示している。

本実施形態において、制御部７８には入力部８４が接続されている。入力部８４を用いて測定深度がユーザー指定されると、制御部７８はその指定された深度に検出ユニット４２を位置決める制御を実行する。また、スキャンモードが選択された場合、検出ユニット４２を一定速度で上方又は下方に移動させながら、連続的に測定を行わせる制御を実行する。その場合において、信号の移動平均処理に当たっての時定数はスキャン速度つまり昇降速度に応じて適応的に設定される。検出ユニット４２を移動させながら測定を連続的に行うと、制御部７８において図２に示すグラフが生成される。図２において、横軸は線量であり、縦軸は深さを示している。このグラフ８５に示されるように、深さに応じて線量が変動しており、そのようなグラフからどの深さ範囲まで除染を行えばよいのかを的確に決定できる。

次に図１に示したシステムの動作例を説明する。まず学校の校庭等に所定の深さをもった穴３８が形成される。その穴３８の内径は挿入ユニット３４を挿入可能なものとして設定される。穴３８に対してガイド部材４０が挿入され、また表面（地面）３９上にサポートユニット３６が設置される。それと共に、ガイド部材４０の中に検出ユニット４２が吊り下げられた状態で配置される。準備が整ったところで、入力部８４を用いて測定する深さを指定すると、制御部７８が駆動部５２の動作を制御し、検出ユニット４２が指定深さに位置決められる。その場合においては必要に応じて深度検出器５４の出力に基づくフィードバック制御が実行される。検出ユニット４２が位置決めされた後、そこで所定時間にわたって放射線の測定が実行される。これにより指定深度での線量データを得られる。ユーザーがスキャンモードを選択すると、制御部７８は一定の深さ範囲にわたって検出ユニット４２を低速で運動させる。これにより各深さごとに線量データが得られる。それらをプロットすれば図２に示した線量グラフを作成できる。このような測定作業が必要に応じて複数の地点で実施される。

上記構成によれば、対象物としての土壌の内部において、そこに含まれる放射性物質からの放射線を精度良く検出することができ、その場合において、空気中から表面３９を介して進入してくる放射線や地中より深い地点から到来する放射線を遮蔽することができる。よって、対象とする放射線の測定精度を高められる。もっとも、下側部分６２Ｂを取り外せば、下向き半球型の検出感度特性を生じさせることができ、土壌内部の全般にわたって放射線を検出できる。この場合も対象物内指向特性の形成と言いうる。なお、検出ユニット４２の設置状況をモニタするための小型カメラを設けるようにしてもよい。

図３には、検出ユニットの他の構成例が示されている。検出ユニット８６は円筒形状をもった中空のケース８８を有し、その内部には検出器アセンブリ８９が収容されている。検出器アセンブリ８９は、シンチレータ部材９０、光電子増倍管９８、２つの遮蔽板９２，９４を有する。２つの遮蔽板９２，９４によってシンチレータ部材９０が挟まれており、サンドイッチ構造が採用されている。上側の遮蔽部材９２は中央部にスルーホール９２Ａを有し、そこには光電子増倍管９８の先端部が差し込まれている。光電子増倍管９８の受光面はシンチレータ部材９０の上面に密着している。これによってシンチレータ部材９０で生じた光が光電子増倍管９８に取り込まれ、そこで光が電気信号に変換される。遮蔽板９２，９４は、それぞれ例えば２．５ｃｍの厚みを有する。シンチレータ部材９０は円盤形状を有しており、その厚み１０６は例えば数ｃｍである。その直径１０４は例えば１０ｃｍ程度である。その直径１０４よりも遮蔽板９２，９４の直径の方が大きく、両者間には水平方向においてリング状のギャップ１０２が生じており、それによってリング状のスリット１０７が構成されている。スリット１０７は、コリメータとして機能するものであり、シンチレータ部材９０において平面状の指向特性つまり水平指向特性１００が生じる。この構成において、ケース８８が遮光構造を有するものであってもよい。

シンチレータ部材９０の厚み１０６やギャップ１０２の大きさを適宜可変設定することにより、所望の指向特性を生成することが可能である。下側の遮蔽板９４を取り外せば、下向き半球形状の指向特性を形成することもできる。その場合、光電子増倍管をシンチレータ部材９０の下側に配置するのが望ましい。それによれば、スルーホール９２Ａを不要にできるから、上方からの放射線の遮蔽を効果的に行える。もっとも、シンチレータ部材９０は、水平方向に広がった平たい形態を有しているので、シンチレータ部材９０においては、水平方向からの放射線に対して感度がより高められており、一方、垂直方向からの放射線に対する感度が引き下げられている。このような平べったい形態とスリット１０７とが相俟って、鋭い水平方向指向特性を生成することが可能である。シンチレータ部材９０に代えて、複数の半導体センサを水平方向に並べて配置するようにしてもよい。図４には図３に示した検出器アセンブリ８９の斜視図が示されている。

図５には、検出器アセンブリの他の構成例が示されている。検出器アセンブリ１０８は、円盤形のシンチレータ部材１１０を有し、それは２つの遮蔽板１１２，１１４によって挟まれている。遮蔽板１１２の端部に垂直方向に伸びる切欠きが形成されており、そこに導光部材１１８が挿入されている。導光部材１１８の下部はシンチレータ部材１１０の側面に密着しており、導光部材１１８の上部は横倒し姿勢にある光電子増倍管１１６の受光面に密着している。シンチレータ部材１１０に放射線が入射すると、そこで光が生じ、その光は導光部材１１８を経由して光電子増倍管１１６へ導かれる。そこで光が電気信号に変換される。光電子増倍管１１６に代えて、それと同じような機能をもった電子回路を設けるようにしてもよい。導光部材として光ファイバを利用することも可能である。

図６には、土壌サーベイシステムの他の構成例が示されている。図１に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。土壌サーベイシステムは、測定装置１２０と制御装置３２とを有する。

測定装置１２０は、挿入ユニット１２１及びサポートユニット３６を有する。挿入ユニット１２１は、土壌内に挿入されるものであり、それはシースとしてのガイド部材１２２を有する。ガイド部材１２２は放射線を透過する部材で構成された中空の円筒部材である。その内部には深さ方向に伸長した遮蔽容器１２４が設けられている。遮蔽容器１２４は、鉛などの放射性遮蔽材料により構成され、それは中空の円筒形状を有する。すなわち、それは筒状側面板と天井板と底板とにより構成される。その上部は土壌表面より上方へ突き出ている。遮蔽容器１２４の厚さは例えば２．５ｃｍであり、その内径は例えば１０ｃｍである。遮蔽容器１２４は、深さ方向に所定間隔をもって並んだ複数のスリット１３４ａ−１３４からなるスリット列１３４を有する。１番目のスリット１３４ａは表面すれすれの深さＤ１に形成されている。２番目から６番目までのスリットがそれぞれＤ２−Ｄ６の深さに形成されている。個々のスリットはリング状の隙間であり、各スリットはそれに対応した位置にシンチレータ部材が位置決められた場合にそのシンチレータ部材に水平指向特性を生じさせるものである。図６においては、深さＤ４の位置に検出ユニット１２６が位置決められており、その際には４番目のスリットが機能し、これにより水平指向特性１３８が生じる。それは主感度方向を水平方向とした指向特性である。

検出ユニット１２６は、遮蔽容器１２４の内部空間において昇降可能に設けられており、具体的にはワイヤ５０によって吊り下げられている。よって、ワイヤ５０の駆動により、検出ユニット１２６を複数の深さ位置（Ｄ１−Ｄ６）の中から選択された深さ位置に位置決めることができる。深度検出器５４の出力信号に基づいて制御装置３２が深さ位置の設定を行っている。検出ユニット１２６は、ケース１３２を有し、その内部にはシンチレータ部材１２８と光電子増倍管１３０とが配置されている。検出ユニット１２６は図１に示したような遮蔽部材を有していないため、その昇降駆動は比較的楽である。もっとも、遮蔽容器１２４はかなり重い構造物となるので、重機を利用してその設置を行うのが望ましい。図６に示したシステムによって複数の深さ位置で放射線の測定を行うことにより図７に示す線量グラフ１３９を生成可能である。そのグラフ１３９は棒グラフである。

図８には、土壌サーベイシステムの更に他の構成例が示されている。測定ユニット１４０は、深さ方向に伸長した筒状のガイド部材１２２及び同じく筒状の遮蔽容器１２４を備えている。遮蔽容器１２４はスリット列１３４を有する。それを構成する複数のスリット１３４ａ−１３４ｆに対応して複数の検出器１４２ａ−１４２ｆ（検出器アレイ１４２）が設けられている。この構成では、複数の深さ位置において複数の検出器１４２ａ−１４２ｆを用いて同時に放射線の測定を行える。複数の検出器１４２ａ−１４２から出力された複数の検出信号が信号処理回路７２Ａで並列的に処理される。高電圧源８０Ａは複数の検出器１４２ａ−１４２ｆに対してそれぞれ高電圧を印加する。

図９には図１に示したシステムの変形例が示されている。測定装置１４４と制御装置３２との間で無線通信が行われている。測定装置１４４は、シンチレータ部材１４５及び光電子増倍管１４６を有し、光電子増倍管１４６には高電圧源１４８による高電圧が印加されている。それはバッテリ１５０により動作するものである。それらの構成は測定ユニット内に配置されてもよい。光電子増倍管１４６の出力信号は信号処理回路１５２で処理され、その処理後の信号が通信部１５４及び通信部１５６を介して制御装置３２へ伝送されている。その信号は演算部７４で処理される。制御部７８からの制御信号も通信部１５６及び通信部１５４を介して測定装置１４４へ送られる。

図１０には、地山１５８に対する測定が示されている。地山１５８の斜面の掘削により穴が形成され、そこにガイド部材１６２が差し込まれる。その内部１６０に検出ユニット１６４が挿入される。検出ユニット１６４はロッド（竿）１６８の先端に取付けられており、ロッド１６８の深さ方向の進入量を可変することにより、検出ユニット１６４の深さ位置を可変設定することができる。ロッド１６８は駆動機構により操作され、あるいは、ユーザーによって操作される。この構成では、重力方向とは別の方向に検出ユニットが挿入されている。そのような場合でも挿入方向の各深さ位置において放射線の測定を行える。検出ユニット１６４はシンチレータ部材１６６を有しており、それは、上述したように、深さ方向に直交する平面状の指向特性を有している。よって、外界からの放射線の遮断を良好に行うためには、地山１５８の斜面に対しておよそ垂直な方向に挿入ユニットを挿入するのが望ましい。但し、測定場所及び測定方位に応じて、指向特性を可変できる機構を備えるようにしてもよい。

図１１には、水中サーベイシステムの構成例が示されている。このシステムは、海等において、水中において放射線の測定を行うものであり、特に外界（空気中）からの放射線を遮蔽して水中に存在する放射性物質からの放射線を効果的に検出するものである。図１１に示す水中サーベイシステムは、測定装置１７０と演算装置で構成される。演算装置は図１に示した演算装置７４と同様の機能を備える。

測定装置１７０は、浮遊体１７４を有する。それは海１７６の表面（海面）上において浮かぶものである。それが固定設置されてもよい。浮遊体１７４はバルーン又は浮き袋を備えている。浮遊体１７４のベース１８０にはサポートプレート１８２が設置されており、そのサポートプレート１８２によって挿入ユニットが保持されている。挿入ユニットは、円筒形状をもった中空のガイド部材１９２を有する。その内部の底面上には重心を下げて挿入ユニットの姿勢を安定化させるためのウエイト１９４が設けられている。ガイド部材１９２は放射線透過材料で構成され、気密構造を有し、その内部に海水が入り込むことはない。もっとも、その内部に海水を取り込むように構成すことは可能である。

ガイド部材１９２の内部には検出ユニット１９０が昇降可能に設けられている。その検出ユニット１９０は、図１に示した検出ユニットと基本的に同じ構造を有している。すなわち、それはシンチレータ部材１９６、遮蔽部材２００、ケース２０８を有し、遮蔽部材２００の一部がスリット１９２となっている。それがコリメータとして機能し、符号２０６で示すような水平指向特性が形成されている。

検出ユニット１９０の設置深さはリール１８４によるワイヤ１８６の巻き取り量によって可変される。光電子増倍管１９８からの信号はケーブル１８８を介して通信回路に送られ、無線信号に変換される。それがアンテナ２１０から電波として制御装置へ伝送される。符号２１２は支柱である。

この構成によれば、海中における指定深さ位置において線量を測定できる。また深さ方向に検出ユニット１９０を移動させながら線量を測定すれば線量グラフを形成できる。個々の測定に当たって、空気中から飛来する放射線は遮蔽されており、シンチレータ部材１９６においては海中に存在する放射性物質、特にシンチレータ部材１９６の深さと同じような深さにある放射性物質からの放射線（γ線）を高精度に検出することができる。図１１に示した測定ユニットに代えて、図６や図８に示した測定ユニットを設けることも可能である。

３０測定装置、３２制御装置、３４検出ユニット、３６サポートユニット、４２測定ユニット、５８シンチレータ部材。

Claims

土壌等の対象物の表面からその内部へ挿入される挿入ユニットを含み、
前記挿入ユニットは、
前記対象物内において放射線の検出を行う検出器と、
前記検出器の周囲の中で少なくとも前記対象物の表面側に設けられ、外界から前記対象物の表面を介して前記対象物の内部へ飛来する放射線を遮蔽しつつ前記検出器において前記対象物内に存在する放射性物質からの放射線が検出されるように前記検出器に対象物内指向特性を生じさせる遮蔽部材と、
を含むことを特徴とする放射線測定システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記遮蔽部材は、
前記検出器の周囲の内で前記対象物の表面側に設けられた一方側部分と、
前記検出器の周囲の内で前記対象物の表面側とは反対側に設けられた他方側部分と、
を含み、
前記遮蔽部材は、前記検出器の対象物内指向特性として、深さ方向に直交する方向に主感度方向を向けた指向特性を生じさせる、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項２記載のシステムにおいて、
前記挿入ユニットは前記対象物の表面に対して垂直の方向に挿入され、
前記対象物内指向特性は水平指向特性である、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項２又は３記載のシステムにおいて、
前記遮蔽部材は前記一方側部分と前記他方側部分との間に設けられたスリットを有し、
前記検出器は前記スリットを通過してくる放射線を検出する、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項４記載のシステムにおいて、
前記検出器及び前記遮蔽部材が可動体を構成し、
前記可動体を前記深さ方向に移動させる移動機構が設けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項５記載のシステムにおいて、
前記移動機構を制御することにより前記深さ方向における前記可動体の位置を制御する制御部と、
前記前記可動体の位置の可変によって取得された複数の放射線検出データに基づいて深さと線量との関係を示すグラフを作成するグラフ作成部と、
を含むことを特徴とする放射線測定システム。
請求項５記載のシステムにおいて、
前記挿入ユニットは、前記深さ方向に伸長した部材であって放射線を透過する材料で構成された中空部材を含み、
前記中空部材の内部空間に前記対象物から隔てられつつ前記可動体が設けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記遮蔽部材は深さ方向に伸長した中空形態を有し、
前記遮蔽部材は互いに異なる複数の深さに複数のスリットを有し、
前記各スリットは、前記検出器の対象物内指向特性として、前記深さ方向に直交する方向に主感度方向を向けた指向特性を生じさせる、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項８記載のシステムにおいて、
前記遮蔽部材の内部に前記深さ方向に前記検出器を移動させる移動機構を含み、
前記複数のスリットの中から選択されたスリットに対して前記検出器が位置決められる、ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項８記載のシステムにおいて、
前記遮蔽部材の内部における前記複数のスリットに対応して複数の検出器が設けられた、ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項９又は１０記載のシステムにおいて、
前記挿入ユニットは、前記深さ方向に伸長した部材であって放射線を透過する材料で構成された中空部材を含み、
前記中空部材の中に前記対象物から隔てられつつ前記遮蔽部材が設けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記対象物は土壌であり、
前記土壌に対して前記挿入ユニットを支持する支持機構が設けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記対象物は水であり、
前記水に対して前記挿入ユニットを支持する支持機構が設けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。
対象物に対してその表面から穴を形成する形成工程と、
前記穴に対して放射線検出器を挿入する工程と、
前記穴の内部において複数の深さ位置で前記検出器により放射線の検出を行う工程と、
前記複数の深さ位置での放射線の検出により得られたデータに基づいて、深さと線量との関係を示すグラフを生成する工程と、
を含むことを特徴とする放射線測定方法。
請求項１４記載の放射線測定方法で得られた前記グラフに基づいて前記土壌に対して行う除染作業の深さ範囲を決定する、ことを特徴とする除染範囲決定方法。