JP2013210317A - 放射性物質の測定方法およびそのための測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】β線検出器以外の検出器を組み合わせて用いることにより、ストロンチウムおよびセシウムについて化学分離を必要とせずに迅速に絶対測定できる測定方法およびそのための装置を提供する。
【解決手段】γ線検出器、β線検出器、前記両検出器の同時検出出力を取り込み、処理装置の処理手順を、４πβ−γ同時測定手順を実行してβ線計数率Ｎβ、γ線計数率Ｎγ、γ・β同時計数率Ｎγβを測定し、所定の数式から全β線放出率を求める手順１、Ｃｓ−１３４放射能測定手順２、Ｃｓ−１３７放射能測定手順３、核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求めるＳｒのβ線放出率導出手順４より得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、化学分離を必要としない迅速な放射性物質の絶対測定法およびそれに用いる測定装置に関し、特にストロンチウム（Ｓｒ）およびセシウム（Ｃｓ）について化学分離を必要とせずに迅速に測定する測定方法およびそれに用いる測定装置に関する。

福島第一原子力発電所事故により広大な領域が放射能で汚染されている。各所での放射性降下物の測定結果から，放射性ストロンチウム（Ｓｒ）も一定量が放出されたとみられており被ばくの評価において重要な核種であるが，現状の化学分離を経た分析が実質上困難である。
既存の放射性ストロンチウム測定法は以下（１）（２）に大別される。
（１）β線エネルギーの違いを利用した透過能差分測定法：
この測定法は、ストロンチウム９０と平衡状態にあるイットリウム（Ｙ）９０から放出されるβ線エネルギーが非常に高く，物質を透過する能力が他に比べて高いことを利用して測定する方法である。
（２）化学分離の後に，液体シンチレーション測定，または，チェレンコフ光測定を行う測定法：
この測定法は、化学分離により放射性セシウムから放射性ストロンチウムを選択的に取り出す測定法である。

上記（１）の方法は，簡便な検知は可能であるが定量測定は困難である。
また、（２）の方法は、図８に示すように、試料中の放射性セシウムと放射性ストロンチウムを分離して測定可能な性状に変えるための化学処理作業として，王水による分解，遠心分離，長時間の高温加熱などが必要であり，手間と時間がかかる。また、この測定法を実施するための専門家の数および実施装置の数が小さく処理能力が著しく不足している。

発明者らは、事故直後から放射性降下物の測定を行い、産業技術総合研究所のホームページ上にてその結果を公表してきた。その後も福島県を中心とした放射能に汚染された土壌・川水等の測定を行っている。それらの結果は、ゲルマニウム検出器によるγ線スペクトロメトリにより分析されている。γ線を放出しない放射性ストロンチウムについては、事故により放射能漏出があったと推測され被ばく評価上重要であるにもかかわらず、時間的制約から測定数が非常に限られている状況にある。測定対象として想定される試料の汚染の大半は放射性セシウム（Ｃｓ）と想定され、β線検出器だけで放射性ストロンチウムを同定することは困難であると考えられる。

Ｙ．Ｋａｗａｄａ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐ．Ｒａｄ．Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，６０（２００４）３５７−３６２ ＩＣＲＵ Ｒｅｐｏｒｔ ５２（１９９４）

本発明の目的は、β線検出器とγ線検出器を組み合わせて用いることにより、ストロンチウムおよびセシウムについて化学分離を必要とせずに迅速に測定できる測定方法およびそのための測定装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために以下の解決手段を採用する。
図１は、本発明の測定方法およびそれに用いる測定装置の動作および処理手順を示す。
測定時、測定試料サンプルを測定用にセットすると、４πβ−γ測定法により全β線放出率を測定し、次に、γ線スペクトロメトリにより、サムピーク法が適用される。Ｃｓ（セシウム）−１３４とＣｓ−１３７を遷移時間の相違を使って分離測定し、次に、γ線スペクトロメトリにより、求めたＣｓ−１３４との相対的な関係からＣｓ−１３７の感度を求め、Ｃｓ−１３７の放射能を推定する。既に求められた全β線放出率から、既に求めたＣｓ−１３４とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を引き算してＳｒの放射能を求める。引き算処理は、Ｃｓ−１３４やＣｓ−１３７の放射能を導出した段階で行ってもよい。

本発明の測定器は、β線検出器をプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）とし、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器（γ線検出器）と組み合わせて使う方法を応用して、放射性セシウムを含む汚染試料から化学分離工程無しで含有される放射性ストロンチウムを絶対測定する絶対測定法およびそれに用いる測定器にある。この測定器をＳｒ放射能測定器という。

Ｓｒ放射能測定器１は、中心位置で長さ方向に測定試料７を配置するようになっているβ線検出用のプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２と、ＰＬＳ２に接合され、ＰＬＳ２内でβ線に起因して発生する蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂと、γ線検出用のＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂと、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂで発生した蛍光を信号に変換して出力する装置ＰＭＴ６ａおよび６ｂと、ＰＬＳ２とＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂと装置ＰＭＴ５ａ、５ｂ、６ａおよび６ｂを取り付ける検出器配置治具４とを備え、測定試料７が発生したβ線をＰＬＳ２で捉え、信号に変換して出力すると共に、測定試料７が発生したγ線をＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂで捉え、信号に変換して出力する。

Ｓｒ放射能測定器１は、測定試料を装填するプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向両端にβ線に起因するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂを設け、このプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向と直交する方向にＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂを設けた。これにより、β線によるＰＬＳ２でのエネルギー付与により発生されるプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２内の蛍光は、ＰＬＳ２内を透過して両端のβ線ＰＭＴ５ａおよび５ｂで測定される。一方、このプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向と直交する方向にＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂを設けた。これにより、β線の導光方向とγ線の導光方向とが重ならずに測定することができる。

Ｓｒ放射能測定器の出力を処理する処理手段は、処理装置１０として構成される。処理装置１０は、図２のＳｒ放射能測定器の出力信号を処理する処理手段を構成し、図２のγ線ＰＭＴ出力信号（所定の大きさの波高信号）を取り込み、チャネル毎のロジックパルス（ＲＰ）を出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ａと、図２のβ線ＰＭＴ出力信号（所定の大きさの波高信号）を取り込み、チャネル毎のロジックパルスを出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ｂと、β線検出器とγ線検出器のそれぞれに固有の検出にかかる時間のズレを合わせる遅延回路１３と、同期がとれたイベントが入力される度にパルスを出力する機能を有し、遅延させたＲＰβ信号とＲＰγ信号の同期がとれたときにパルスを出力する同時計数回路１２と、ＳＣＡ１１ａからのロジックパルスを計数するγ線計数器１４ａ、ＳＣＡ１１ｂからのロジックパルスを計数するβ線計数器１４ｂ、ＳＣＡ１１ａからのロジックパルスとＳＣＡ１１ｂからのロジックパルスが同期した場合に計数する同時計数器１４ｃと、計算機１５と、モニター１６からなる。

シングルチャンネル波高分析器ＳＣＡは、検出器の出力データから目的とする内容のデータを取り出すべくロジックを組むように構成されている。例えば、目的のデータとして、γ線スペクトルにおけるピーク（光電ピーク、サムピーク）の計数率、β崩壊に伴って同時に放出されるγ線の計数率、β線の計数率、γ線の計数率等がある。

計算機１５は、ＣＰＵ（中央演算装置）および入出力手段を備えたコンピュータから構
成され、処理回路の各構成要素の動作を制御すると共に、各計数器からの信号を取り込み、所定のアルゴリズムに従ったプログラムを実行して、Ｓｒの放射能を求め、出力する。

処理装置１０の処理方法は、概略、以下の主な手順を含む。
４πβ−γ測定手順では、β線計数率、γ線計数率、β線およびγ線の同時計数率から、測定器の検出効率に依らずに全β線放出率を絶対測定する。
Ｃｓ−１３４放射能測定手順では、γ線スペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４の放射能を絶対測定する。
Ｃｓ−１３７放射能測定手順では、求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７のγ線に対する感度を推定し、Ｃｓ−１３７の光電ピーク計数率から放射能を測定する。
Ｓｒの放射能測定手順では、核種毎の核データを用いて、既に求めてあるＣｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線計数率を求め放射能を測定する。

本発明の解決手段を具体的に示すと以下のようになる。
（１）放射性物質の測定方法は、
γ線検出器、β線検出器、前記両検出器の出力を取り込み、所定の手順を実行し所定の演算を行うことによりＳｒの放射能を求める処理装置を備えた計測装置の計測方法であって、
前記処理装置の処理手順を、
４πβ−γ同時測定手順を実行してβ線計数率Ｎβ、γ線計数率Ｎγ、γ・β同時計数率Ｎγβを測定し、それら計数率を用いて所定の数式から全β線放出率を求める手順１、
γ線スペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４の放射能を絶対測定するＣｓ−１３４放射能測定手順２、
前記手順２で求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７のγ線に対する感度を推定し、Ｃｓ−１３７の光電ピークにおけるγ線計数率からＣｓ−１３７の放射能を測定するＣｓ−１３７放射能測定手順３、
核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能と、Ｃｓ−１３７の放射能に対応するβ線計数率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定するＳｒ放射能測定手順４
としたことを特徴とする。

（２）放射性物質の測定装置は、
γ線検出器、β線検出器、前記両検出器の出力を取り込み、所定の手順を実行し所定の演算を行うことによりＳｒの放射能を求める処理装置を備えた計測装置であって、
前記処理装置は、
４πβ−γ同時測定手順を実行してβ線計数率Ｎβ、γ線計数率Ｎγ、γ・β同時計数率Ｎγβを測定し、それら計数率を用いて所定の数式から全β線放出率を求め、
γ線スペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４の放射能を絶対測定し、
前記手順２で求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７のγ線に対する感度を推定し、Ｃｓ−１３７の光電ピークにおける計数率からＣｓ−１３７の放射能を求め、
核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定する
ように構成されていることを特徴とする。

（３）上記（２）記載の放射性物質の測定装置は、
前記処理装置が、前記γ線検出器およびβ線検出器の出力を取り込み、出力信号を処理する処理手段を構成し、
前記γ線検出器のγ線ＰＭＴ出力信号を取り込み、チャネル毎のロジックパルスＲＰγを出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ａと、前記β線検出器のβ線ＰＭＴ出力信号を取り込み、チャネル毎のロジックパルスＲＰβを出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ｂと、前記β線検出器と前記γ線検出器のそれぞれに固有の検出にかかる時間のズレを合わせる遅延回路と、同期がとれたイベントが入力される度にパルスを出力する機能を有し、遅延させた前記ＲＰβ信号と前記ＲＰγ信号の同期がとれたときにパルスを出力する同時計数回路と、前記ＳＣＡ１１ａからのロジックパルスを計数するγ線計数器１４ａと、前記ＳＣＡ１１ｂからのロジックパルスを計数するβ線計数器１４ｂと、前記ＳＣＡ１１ａからのロジックパルスと前記ＳＣＡ１１ｂからのロジックパルスが同期した場合に計数する同時計数器１４ｃと、計算機１５から構成したことを特徴とする。

（４）上記（３）記載の放射性物質の測定装置は、
前記測定器を、測定試料を装填するプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）の導光方向両端にβ線に起因するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴを対にして設け、前記プラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）の導光方向と直交する方向にＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器を対にして設けたことを特徴とする。

既に、測定方法としては、薄くて小さなプラスチックシンチレータと井戸型ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーションカウンタを用いて放射能絶対測定を行う方法（非特許文献１参照）が提案されている。また、従来から純β線放出核種に他のγ線放出核種を加えてβ線の検出効率を外挿する方法（非特許文献２参照）が適用されてきている。
本発明のＳｒ放射能測定器は、前記両者の特徴を活かし、ディスポーザル（廃棄処理可能）なプラスチックシンチレータで、汚染試料中のＣｓ−１３４、Ｃｓ−１３７、Ｓｒ（Ｓｒ−８９、Ｓｒ−９０およびＹ−９０）の放射能を定量することができる。
４πβ−γ測定法では、β線計数率、γ線計数率、β線およびγ線の同時計数率から、測定器の検出効率に依らずに全β線放出率を絶対測定できる。一方で、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器で得られたスペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４放射能が絶対測定できる。
また、この求められたＣｓ−１３４放射能からＣｓ−１３７の光電ピークにおける検出効率が導出され、Ｃｓ−１３７放射能が測定される。

本発明のＳｒ放射能測定器１は、測定試料を装填するプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向両端にβ線に起因するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂを設け、このプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向と直交する方向にＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂを設けたので、従来のように液体の人為的な処理を必要とせず、機械的に且つ簡単に、しかも精度よく放射線を検出することができる。また、構成を携帯可能で、コンパクトにできる。

本発明の検出器は、β線の検出部とγ線の検出部を測定試料に対して異なる方向、即ち直交する方向に配置して、容易な試料交換を可能としながらも効率的に測定の立体角を張るようにしたので、計測の手間を大幅に軽減しつつ、正確な計測ができる。
本発明の検出器は、γ線およびβ線を検出した蛍光を信号に変換して出力する装置でチャネル毎の波高値パルスに変換して出力するように構成したので、次段の処理回路がパルス信号の入力を対象とした簡単な回路構成とすることができる。

本発明の測定装置は、チャネル毎のロジックパルスを出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡで必要な出力を得ることができるようにロジックを組むことができるため、簡単に必要な出力を得ることができる。

本発明の処理装置は、本発明の解決原理に基づいた放射性物質の測定方法およびそのためのプログラムを備え、その方法またはプログラムを実行してＳｒの放射能、または必要に応じてＣｓ−１３４、Ｃｓ−１３７の放射能を求める機能を有するように構成されているので、化学分離を必要とせずに迅速に、処理途中での人為的入力操作を必要とせず、簡単に所期のＳｒの放射能、または必要に応じてＣｓ−１３４、Ｃｓ−１３７の放射能を求めることができる。

本発明の放射性物質の測定方法およびそのためのプログラムは、４πβ−γ同時測定手順を実行してβ線計数率Ｎβ、γ線計数率Ｎγ、γ・β同時計数率Ｎγβを測定し、それら計数率を用いて所定の数式から全β線放出率を求める手順１、
γ線スペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４の放射能を絶対測定するＣｓ−１３４放射能測定手順２、
前記手順２で求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７のγ線に対する感度を推定し、Ｃｓ−１３７の光電ピークにおけるγ線計数率からＣｓ−１３７の放射能を測定するＣｓ−１３７放射能測定手順３、
核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定するＳｒ放射能測定手順４からなるので、化学分離を必要とせずに迅速に、処理途中での人為的入力操作を必要とせず、簡単に所期のＳｒの放射能、または必要に応じてＣｓ−１３４、Ｃｓ−１３７の放射能を求めることができる。

本発明の放射性ストロンチウムの測定概念を示す図である。 本発明の測定器の概略図である。 本発明の処理装置のブロック図である。 本発明の測定装置のブロック図である。 Ｃｓ−１３４の崩壊模式図である。 Ｃｓ−１３７の崩壊模式図である。 γ線感度曲線を基準としてＣｓ−１３４の放射能からＣｓ−１３７の放射能を求める手順およびその手順が成り立つ相関関係を示す図である。 従来技術を説明する図である。

図1に，本発明の放射性ストロンチウムの測定概念を示す。
原子力発電所における事故により放出された核種の中で、γ線を放出しない核種は放射性ストロンチウム（Ｓｒ）が主であるとわかっている。このＳｒの測定方法を以下に述べる。
測定試料に対してβ線検出器とγ線検出器を配置して，それぞれの検出器の計数率とβ線・γ線を同時に検出した計数率から，全β線放出率を求める。
計算式を例示する。
但し、Ａ：放射能、εγ：γ線検出効率、εβ：β線検出効率、Ｎγ：γ線計数率、Ｎβ：β線計数率、Ｎγβ：γ・β線同時計数率。

上式からＡを以下のように求める。
これにより、放射能およびβ線放出率がわかる。今回のようにβ線とγ線を同時に放出するＣｓ−１３４に、Ｓｒのようにγ線を放出しない核種や、Ｃｓ−１３７のようにβ線とγ線を同時に放出しない核種が混在した試料の場合、数４式のＡはこれらの核種を含めた全β線放出率となる。

β線とγ線の検出は以下のように行う。
β崩壊時、Ｓｒ、Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７はβ線を放出する。β線検出器の出力は、Ｓｒ、Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７のβ線放出率の中で試料内での自己吸収などに因り検出されない割合を除いたβ線計数率になる。Ｓｒのβ線放出率を求めるためには、β線検出器の出力が全核種のβ線計数率であるため、β線検出器の出力から全β線放出率を求めＣｓ−１３４およびＣｓ−１３７のβ線放出率を除かなければならない。

一方、γ崩壊時、Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７の崩壊過程には、以下のような差異がある。
Ｃｓ−１３４は、例えば、７０．２％の放出割合で最大β線エネルギー０．６５８ＭｅＶを放出するβ崩壊で励起準位（半減期０．８３ｐｓ）へ遷移した後、１度目のγ崩壊（γ線放出率０．８５５３、放出γ線エネルギー０．７９６ＭｅＶ）で次の励起準位へ遷移し、２度目のγ崩壊（γ線放出率０．９７６、放出γ線エネルギー０．６０４ＭｅＶ）で基底準位に遷移する。

一方、Ｃｓ−１３７は、９４．４％の放出割合の最大β線エネルギー０．５１４ＭｅＶを放出するβ崩壊で励起準位（半減期２．５５２ｍ（分））へ遷移した後、γ崩壊（γ線放出率０．８５１、放出γ線エネルギー０．６６１Ｍｅｖ）でＢａ−１３７の基底準位に遷移する。
Ｃｓ−１３７の半減期が２．５５２ｍ（分）と一般的な同期時間に比べ非常に長いことを利用して、Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７のγ線を分離して計測する。

Ｃｓ−１３４の計測したγ線計数率は、例えば、図５に示すように、２回のγ崩壊が同時に発生したときの計数率が含まれる。γ線スペクトル上では、２つのγ線エネルギー（検出信号）が重なったピーク＝サムピークと、２つのγ線エネルギーが個々に検出されたピーク＝光電ピークが現れる。この特徴を利用して、Ｃｓ−１３４の放射能を、周知なサムピーク法によって絶対測定する。参考までに、サムピーク法による絶対測定手順を例示する。
個々の光電ピークの計数率をそれぞれＮ１、Ｎ２とし、サムピークの計数率Ｎ１２、γ線の全計数率をＮｔとすると、線源の放射能Ｂは次式により求められる。

Ｃｓ−１３４の放射能を上述のようにして絶対測定できたとして、Ｃｓ−１３７の放射能を両者の相対関係に基づいて測定する。相対関係は、γ線検出器の感度曲線を基準としてきまる。
Ｃｓ−１３７の場合は、図６に示すように、γ線検出器の感度曲線が既知で、Ｃｓ−１３４のγ線感度が上述のように求まるので、同じγ線感度曲線上のＣｓ−１３７のγ線感度が求める値となる。これにより、Ｃｓ−１３４のγ線エネルギーとそのγ線エネルギーにおける感度（放射能）から、Ｃｓ−１３７のγ線エネルギーにおける感度（放射能）が求まる。

Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７におけるβ線とγ線の放出率は核データにより既知であるので、上で述べたように放射能がわかれば、β線計数率がきまる。Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７の放射能からＣｓ−１３４およびＣｓ−１３７を合わせたβ線計数率を求める。
計測器の計測した全β線放出率から、Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７のセシウム分のβ線放出率を引き算してＳｒのβ線放出率を求める。このＳｒのβ線放出率から核データを用いて放射能を求める。

4πβ-γ測定は，測定試料サンプル間で異なるサンプル内でのγ・β線の自己吸収に依らず，また，標準線源による感度校正によらずに全β線放出率を絶対測定できる。セシウム１３４をγ線検出器で検出される光電ピークとサムピークから定量するサムピーク法で測定した場合，本発明は標準線源に依る感度校正に依らずに放射性ストロンチウムを絶対測定できる。

本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明の測定器の実施例１を示す。
本発明の測定器は、β線検出器をプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）とし、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器（γ線検出器）と組み合わせて使う方法を応用して、放射性セシウムを含む汚染試料から化学分離工程無しで含有される放射性ストロンチウムを絶対測定する測定器にある。この測定器をＳｒ放射能測定器という。

Ｓｒ放射能測定器１は、中心位置で長さ方向に測定試料７を配置するようになっているβ線検出用のプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２と、ＰＬＳ２に接合され、ＰＬＳ２内でβ線に起因して発生するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂと、γ線検出用のＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂと、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂで発生した蛍光を信号に変換して出力する装置ＰＭＴ６ａおよび６ｂと、ＰＬＳ２とＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂと装置ＰＭＴ５ａ、５ｂ、６ａおよび６ｂを取り付ける検出器配置治具４とを備え、測定試料７が発生したβ線をＰＬＳ２で捉え、信号に変換して出力すると共に、測定試料７が発生したγ線をＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂで捉え、信号に変換して出力する。信号は所定の大きさの波高信号になる。

β線検出器は、プラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２とＰＬＳ２内でβ線に起因して発生するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂで構成する。
γ線検出器は、ＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂと、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂで発生した蛍光を信号に変換して出力する装置ＰＭＴ６ａおよび６ｂで構成する。

Ｓｒ放射能測定器１は、測定試料を装填するプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向両端にβ線に起因するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂを設け、このプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向と直交する方向にＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂを設けた。これにより、β線によるＰＬＳ２でのエネルギー付与により発生されるプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２内の蛍光は、ＰＬＳ２内を透過して両端のβ線ＰＭＴ５ａおよび５ｂで測定される。一方、このプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２の導光方向と直交する方向にＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器３ａおよび３ｂを設けた。これにより、β線の導光方向とγ線の導光方向とが重ならずに測定することができる。

図２の実施例では、β線検出のためにプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２を用いているが、例えば、無機シンチレータ、液体シンチレータ、比例計数管、ＧＭ計数管等でもよい。また、γ線検出のためにＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａおよび３ｂを用いているが、例えば、有機シンチレータ、無機シンチレータ等でもよい。

図３に、本発明のＳｒ放射能測定器の出力を処理する処理装置のブロック図を示す。
図３の処理装置１０は、図２のＳｒ放射能測定器の出力信号を処理する処理手段を構成し、図２のγ線ＰＭＴ出力信号（所定の大きさの波高信号）を取り込み、チャネル毎のロジックパルスを出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ａと、図２のβ線ＰＭＴ出力信号（所定の大きさの波高信号）を取り込み、チャネル毎のロジックパルスを出力するシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ｂと、β線検出器とγ線検出器のそれぞれに固有の検出にかかる時間のズレを合わせる遅延回路１３と、同期がとれたイベントが入力される度にパルスを出力する機能を有し、遅延させたＲＰβ信号とＲＰγ信号の同期がとれたときにパルスを出力する同時計数回路１２と、ＳＣＡ１１ａからのロジックパルスを計数するγ線計数器１４ａ、ＳＣＡ１１ｂからのロジックパルスを計数するβ線計数器１４ｂ、同期したＳＣＡ１１ａからのロジックパルスとＳＣＡ１１ｂからのロジックパルスが同期した場合に計数する同時計数器１４ｃと、計算機１５と、モニター１６からなる。図３の処理装置１０において、太線は各検出器からの検出信号を処理する処理回路を構成し、細線は測定装置の各構成要素を制御する制御信号の伝送回路を構成する。この伝送回路は、計数器１４ａ，１４ｂおよび１４ｃと計算機１５の間の制御信号の伝送路を構成する。

シングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ１１ａ、１１ｂは、検出器の出力データから目的とする内容のデータを取り出すロジックを組むように構成されている。例えば、目的のデータとして、γ線スペクトルにおけるピーク（光電ピーク、サムピーク）の計数率、β崩壊に伴って同時に放出されるγ線の計数率、β線の計数率、γ線の計数率等がある。

計算機１５は、ＣＰＵ（中央演算装置）（図示省略）および入出力手段（図示省略）を備えたコンピュータから構成され、処理回路の各構成要素の動作を制御すると共に、各計数器からの信号を取り込み、所定のアルゴリズムに従ったプログラムを実行して、Ｓｒの放射能を求め、出力する。また、計算機１５は、必要に応じて、一連の処理の過程で求まる値、例えば、Ｃｓ−１３４、Ｃｓ−１３７およびＳｒの放射能、各計数を出力することもできる。
同時計数回路１２、遅延回路１３、γ線計数器１４ａ、β線計数器１４ｂおよび同時計数器１４ｃの処理機能を、これら回路要素の代わりに計算機１５に持たせることもできる。

ここで、測定装置の全体を示す。図４は本発明の測定装置の全体を示すブロック図である。
本発明の測定装置２０は、図４に示されているように、図３のγ線ＰＭＴ出力信号のところにこの信号を発生するγ線検出器２１ａを設け、図３のβ線ＰＭＴ出力信号のところにこの信号を発生するβ線検出器２１ｂを設けた構成となる。γ線検出器２１ａは図２のＮａＩ（Ｔｌ）検出器３ａ、３ｂとγ線ＰＭＴ６ａ、６ｂから構成される。β線検出器２１ｂは図２のプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）２とβ線に起因するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ５ａおよび５ｂから構成される。

本発明のＳｒ放射能測定器および処理装置の処理手順は以下のようになる。
４πβ−γ測定手順では、β線計数率、γ線計数率、β線およびγ線の同時計数率から、測定器の検出効率に依らずに全β線放出率を絶対測定する。
Ｃｓ−１３４放射能測定手順では、γ線スペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４の放射能を絶対測定する。
Ｃｓ−１３７放射能測定手順では、求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７のγ線に対する感度を推定し、Ｃｓ−１３７の光電ピーク計数率から放射能を測定する。
Ｓｒの放射能測定手順では、核種毎の核データを用いて、既に求めてあるＣｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定する。

計算機１５に組み込まれている処理プログラムは、例えば、以下のような手順で構成される。
予め、図３の処理回路に図２のＳｒ放射能測定器を接続し、図２のＳｒ放射能測定器に測定試料サンプルをセットしておく。
演算処理に必要な計数値、４πβ−γ絶対測定法における全β線放出率Ａを求める数式、サムピーク法における絶対測定を行う数式、γ線感度曲線の数式、その他の関数式等は予め計算機に読み出し可能に記憶しておく。
シングルチャンネル波高分析器ＳＣＡは、検出器の出力データから目的とする内容のデータを取り出すロジックを組むように構成されている。例えば、目的のデータとして、γ線スペクトルにおけるピーク（光電ピーク、サムピーク）の計数率、β崩壊に伴って同時に放出されるγ線の計数率、β線の計数率、γ線の計数率等がある。

スタート
（１）任意の時刻ｔ１から任意時間ｎの間、Ｓｒ放射能測定器１のＰＭＴ５ａおよび５ｂとＰＭＴ６ａおよび６ｂから検出信号を出力させ、シングルチャンネル波高分析器（ＳＣＡ）１１ａでγ線ＰＭＴ出力信号を取り込み、ロジックパルス（ＲＰ）γを作成すると共に、シングルチャンネル波高分析器（ＳＣＡ）１１ｂでβ線ＰＭＴ出力信号を取り込み、ロジックパルス（ＲＰ）βを作成する。遅延回路１３でβ線検出器とγ線検出器のそれぞれに固有の検出にかかる時間のズレをあわせる。同時計数回路１２で出力パルスＲＰγと遅延回路１３からの出力パルスＲＰβとの同期がとれたとき、パルスを出力する。（ステップ１）
ステップ１で、Ｓｒ、Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７のβ線、γ線の同時測定を行う。

（２）β線計数器１４ｂでＳＣＡ１１ｂの出力パルスＲＰβを取り込み、β線計数率Ｎβを求めたら、その求めたＮβをメモリに記憶する。
γ線計数器１４ａでＳＣＡ１１ａの出力パルスＲＰγを取り込み、γ線計数率Ｎγを求めたら、その求めたＮγをメモリに記憶する。
同時計数器１４ｃで同時計数回路１２の出力パルスを取り込み、γ・β同時計数率Ｎγβを求めたら、その求めたＮγβをメモリに記憶する。
γ線の光電ピーク、サムピーク、の計数率Ｐ２を求め、メモリに記憶する。（ステップ２）

（３）上記数４式、Ｎγの値、Ｎβの値、Ｎγβの値等をメモリから読み出し、上記数４式に代入して全β線放出率Ａを求め、メモリに記憶する。（ステップ３）

（４）γ線スペクトルにおけるピーク（光電ピーク、サムピーク）の計数率、γ線の全計数率を読み出し、上記数５式に代入し、Ｃｓ−１３４の放射能Ｂを求め、メモリに記憶する。（ステップ４）

（５）γ線検出器のγ線感度曲線をメモリから読み出し、メモリから読み出したＣｓ−１３４の放射能Ｂとγ線感度曲線から、Ｃｓ−１３７の放射能として求め、メモリに記憶する。（ステップ５）

（６）Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７の核データをメモリから読み出し、メモリから読み出したＣｓ−１３４とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線計数率を求め、
Ｃｓ−１３４およびＣｓ−１３７を合わせたβ線計数率を求める。
計測器の計測した全β線放出率から、Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７を合わせたセシウム分のβ線放出率を引き算してＳｒのβ線放出率を求める。このＳｒのβ線放出率から核データをメモリから読み出して放射能を求め、メモリへ記憶する。（ステップ６）

（７）必要に応じて、出力として指定されたデータをメモリから読み出し、モニターへ出力し、表示する。（ステップ７）
終了

本発明は、β線検出器をプラスチックシンチレータ（ＰＬＳ）とし、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器（γ線検出器）と組み合わせて使う方法を応用して、放射性セシウムを含む汚染試料から化学分離工程無しで含有される放射性ストロンチウムを絶対測定する絶対測定法およびそれに用いる測定器にある。この測定器をＳｒ放射能測定器という。
既に、測定方法としては、薄くて小さなプラスチックシンチレータと井戸型ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーションカウンタを用いて放射能絶対測定を行う方法（非特許文献１参照）が提案されている。また、従来から純β線放出核種に他のγ線放出核種を加えてβ線の検出効率を外挿する方法（非特許文献２参照）が適用されてきている。

本発明のＳｒ放射能測定器は、前記両者の特徴を活かし、ディスポーザル（廃棄処理可能）なプラスチックシンチレータで、汚染試料中のＣｓ−１３４、Ｃｓ−１３７、Ｓｒ（Ｓｒ−８９、Ｓｒ−９０およびＹ−９０）の放射能を定量できる。
プラスチックシンチレータを試料が一定量入れられることを考慮した形状、例えば、くぼみを付けた板形状や、ストロー形状にして、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器を対向する２円柱形状、井戸型形状や中抜き円柱形状とする。
４πβ−γ測定法では、β線計数率、γ線計数率、β線およびγ線の同時計数率から、測定器の検出効率に依らずに全β線放出率を絶対測定できる。一方で、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器で得られたスペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４放射能が絶対測定される。
また、この求められたＣｓ−１３４放射能からＣｓ−１３７の光電ピークにおける検出効率が導出され、Ｃｓ−１３７放射能が推定される。

４πβ−γ測定手順では、β線計数率、γ線計数率、β線およびγ線の同時計数率から、測定器の検出効率に依らずに全β線放出率を絶対測定する。
Ｃｓ−１３４放射能測定手順では、γ線スペクトル情報からサムピーク法によりＣｓ−１３４の放射能を絶対測定する。
Ｃｓ−１３７放射能推定手順では、求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７の放射能を測定する。
Ｓｒの放射能測定手順では、核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定する。

１ Ｓｒ放射能測定器
２ プラスチックシンチレータＰＬＳ
３ ＮａＩ（Ｔｌ）（タリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション）検出器
４ 検出器配置治具
５ ＰＬＳのシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ
６ ＮａＩ（Ｔｌ）検出器のシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴ
７ 測定試料
１０ 処理装置
１１ａ γ線用のシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ
１１ｂ β線用のシングルチャンネル波高分析器ＳＣＡ
１２ 同時計数回路
１３ 遅延回路
１４ａ γ線計数器
１４ｂ β線計数器
１５ 計算機
１６ モニター
２０ 計測装置
２１ａ γ線検出器
２１ｂ β線検出器

Claims (4)

1. γ線検出器、β線検出器、前記両検出器の検出出力を取り込み、所定の手順を実行し所定の演算を行うことによりＳｒの放射能を求める処理装置を備えた計測装置の計測方法であって、前記処理装置の処理手順を、
   ４πβ−γ同時測定手順を実行してβ線計数率Ｎβ、γ線計数率Ｎγ、γ・β同時計数率Ｎγβを測定し、それら計数率を用いて下記数式から全β線放出率Ａを求める手順１、
   但し、Ａ：放射能および全β線放出率、εγ：γ線検出効率、εβ：β線検出効率、Ｎγ：γ線計数率、Ｎβ：β線計数率、Ｎγβ：γ・β線同時計数率。
   サムピーク測定手順を実行してＣｓ−１３４の個々の光電ピークの計数率Ｎ１、Ｎ２、サムピークの計数率Ｎ１２、γ線の全計数率Ｎｔを測定し、それらの計数率を用いて下記数式からＣｓ−１３４の放射能Ｂを求める手順２、
   前記手順２で求めたＣｓ−１３４の放射能γ線検出器の感度曲線からＣｓ−１３７の放射能を求めるＣｓ−１３７放射能測定手順３、核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定するＳｒの放射能測定手順４としたことを特徴とする放射性物質の測定方法。
2. γ線検出器、β線検出器、前記両検出器の検出出力を取り込み、所定の手順を実行し所定の演算を行うことによりＳｒの放射能を求める処理装置を備えた計測装置であって、前記処理装置は、
   ４πβ−γ同時測定手順を実行してβ線計数率Ｎβ、γ数計数率Ｎγ、γ・β同時計数率Ｎγβを測定し、それら計数率を用いて下記数式から全β線放出率Ａを求め、
   但し、Ａ：放射能および全β線放出率、εγ：γ線検出効率、εβ：β線検出効率、Ｎγ：γ線計数率、Ｎβ：β線計数率、Ｎγβ：γ・β線同時計数率。
   サムピーク測定手順を実行してＣｓ−１３４の個々の光電ピークの計数率Ｎ１、Ｎ２、サムピークの計数率Ｎ１２、γ線の全計数率Ｎｔを測定し、それらの計数率を用いて下記数式からＣｓ−１３４の放射能Ｂを求める手順２、
   前記手順２で求めたＣｓ−１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線と、Ｃｓ−１３７の光電ピーク計数率から放射能を測定し、核種毎の核データを用いて、Ｃｓ−１３４の放射能とＣｓ−１３７の放射能に対応するβ線放出率を求め、既に求めてある全β線放出率からＣｓ−１３４のβ線放出率とＣｓ−１３７のβ線放出率を引き算し、Ｓｒのβ線放出率を求め放射能を測定するように構成されていることを特徴とする放射性物質の測定装置。
3. 前記処理装置は、前記γ線検出器およびβ線検出器の検出出力を取り込み、出力信号を処理する処理手段を構成し、
   前記γ線検出器のγ線ＰＭＴ出力信号を取り込み、チャネル毎のロジックパルスＲＰγを出力するシングルチャンネル波高分析器と、前記β線検出器のβ線ＰＭＴ出力信号を取り込み、チャネル毎のロジックパルスＲＰβを出力するシングルチャンネル波高分析器と、前記β線検出器と前記γ線検出器のそれぞれに固有の検出にかかる時間のズレを合わせる遅延回路と、同期がとれたイベントが入力される度にパルスを出力する機能を有し、遅延させた前記β線ＰＭＴ出力信号に基づくロジックパルスＲＰβ信号と前記γ線ＰＭＴ出力信号に基づくロジックパルスＲＰγ信号の同期がとれたときにパルスを出力する同時計数回路と、前記γ線ＰＭＴ出力信号を取り込むシングルチャンネル波高分析器からのロジックパルスを計数するγ線計数器と、前記β線ＰＭＴ出力信号を取り込むシングルチャンネル波高分析器からのロジックパルスを計数するβ線計数器と、同期した前記γ線ＰＭＴ出力信号を取り込むシングルチャンネル波高分析器からのロジックパルスと前記β線ＰＭＴ出力信号を取り込むシングルチャンネル波高分析器からのロジックパルスが同期した場合に計数する同時計数器と、計算機から構成したことを特徴とする請求項２記載の放射性物質の測定装置。
4. 前記測定器は、測定試料を装填するプラスチックシンチレータの導光方向両端にβ線に起因するシンチレータ蛍光を検出し信号を発生する装置ＰＭＴを対にして設け、前記プラスチックシンチレータの導光方向と直交する方向にタリウム活性化ヨウ化ナトリウムシンチレーション検出器を対にして設けたことを特徴とする請求項３記載の放射性物質の測定装置。