JP2014512531A - 特定区域内の放射線源を調査する方法及びシステムの改善 - Google Patents
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Abstract
Description
a) 検出器を供する段階;
b) 1つ以上の測定位置を利用することによって、前記特定区域内での1つ以上の放射線源から1つ以上の放射を検出することで、測定放射の集合を与える段階;
c) 前記特定区域のモデルを供する段階;
d) 前記モデルを用いることで、1つ以上のモデル放射線源の計算放射の集合を与える段階;
e) 前記計算放射の集合を変化させることで、1つ以上の特性について、前記測定放射の集合と計算放射の集合との間での対応を改善する段階;
f) 対応を改善する計算放射の集合から校正因子を計算する段階;
g) 前記校正因子を用いて計算された、前記1つ以上の放射線源についての結果を宣言する段階;
を有する。
a) 検出器を供する段階;
b) 特定区域を供する段階;
c) 測定位置での前記1つ以上の放射線源からの1つ以上の放射を検出する段階;
d) 1つ以上の他の測定位置での前記1つ以上の放射線源からの1つ以上の放射を検出する段階;
e) 前記の検出された放射からの測定データの集合を供する段階;
f) 前記特定区域のモデルを供する段階;
g) 1つ以上のモデル放射線源の位置及び/又は放射能についての1つ以上の候補となる解を供する段階;
h) 前記モデルを用いることで、計算データの集合を供する段階;
i) 前記測定データの集合と前記計算データの集合とを比較することで、前記測定データの集合と前記計算データの集合との間での一致の指標を得る段階;
j) 前記一致の指標に基づいて判断を行う段階;
k) 一の判断がされた場合に、段階g)乃至j)を繰り返す段階;
l) 他の判断がされた場合に、結果を宣言する段階;
を有する。
a) 検出器。前記検出器は、1つ以上の測定位置を利用することによって、前記特定区域内での1つ以上の放射線源から1つ以上の放射を検出することで、測定放射の集合を与える。
b) 第1処理装置。前記第1処理装置には前記特定区域のモデルが供され、前記処理装置は、前記モデルを用いることで、1つ以上のモデル放射線源の計算放射の集合を与える。
c) 第2処理装置。前記第2処理装置は、前記計算放射の集合を変化させることで、1つ以上の特性について、前記測定放射の集合と計算放射の集合との間での対応を改善する。
d) 第3処理装置。前記第3処理装置は、対応を改善する計算放射の集合から校正因子を計算する。
e) 出力装置。前記出力装置は、前記校正因子を用いて計算された、前記1つ以上の放射線源についての結果を宣言する。
a) 検出器。前記検出器は、測定位置での前記1つ以上の放射線源からの1つ以上の放射を検出し、かつ、1つ以上の他の測定位置での前記1つ以上の放射線源からの1つ以上の放射を検出する。前記検出器及び/又は該検出器に接続する構成要素は、前記の検出された放射からの測定データの集合を供する。
b) 第1処理装置。前記第1処理装置には前記特定区域のモデルが供され、前記第1処理装置にはさらに1つ以上のモデル放射線源の位置及び/又は放射能についての1つ以上の候補となる解が供される。前記モデルは計算データの集合を供する。
c) 第2処理装置。前記第2処理装置には比較器が供される。前記比較器は、前記測定データの集合と前記計算データの集合とを比較することで、前記測定データの集合と前記計算データの集合との間での一致の指標を得る。前記第2処理装置は、前記一致の指標に基づいて判断を行う。前記第2処理装置は、一の判断又は他の判断を行う。前記第2処理装置は、一の判断に応じて、他の1つ以上の候補となる解を供するか、又は、前記第1処理装置に他の1つ以上の候補となる解を供する。前記第2処理装置は、他の判断に応じて、結果を宣言する。
コストや複雑さを最小限にしながら、精度と性能の向上した放射線測定調査方法及びシステムの要求が高まっている。特定区域内での放射性核種の総種類の評価及び/又は定量化するそのような方法及びシステムが必要とされる。特定区域は、汚染処理用品(つまりドラム、ボックス、クレート、グローブボックス等)及び/又はより一般的に拡張された3D容積(つまり小部屋、部屋、人工池)−場合によっては汚染処理用品を含む−であって良い。
本発明は方法及びシステムを供する。具体的には本発明は、多くの放射線測定調査に適用可能な、特定区域−たとえば容積−内の放射線源の分布を可視化する方法及びシステムを供する。当該方法及びシステムの性能は、シミュレーションデータと「実際の」測定データを用いて検証された。
本発明を図で表すため、図2の概略図を検討する。これは、ある体積の母体材料103と放射線源105a,105bを含む特定区域101を有する。特定区域101は、検出器107を用いて調査される。特定区域101の多数の測定結果は、各異なる測定位置109の各々で検出器107による測定を行うことによって、又は、測定位置109の各々に各異なる検出器107を供することによって得られて良い。図2では、5つの検出器107が5つの測定位置109に図示されている。特定区域は、放射線源105a,bとして2つの点線源を含む。
数学モデル15は、実際の特定区域の幾何学構造を表すモデルの特定区域の幾何学構造を供する。数学モデルは、その生成、修正、及び使用に関しては、コンピュータによって実施される。数学モデルは多目的で、かつ、モデルの特定区域の幾何学構造に関して何の制約も設けない。よって実際の特定区域1の幾何学構造についての正確なモデルが可能となる。モデルは、物理的世界で考慮される特定区域1に関する調査空間を定義する。調査空間は、特定区域1及びその一部の中の特徴についてのモデル特徴を含む。そのため、その調査空間は正確である。従ってモデル特徴−たとえば部屋内において他の物品の上に供される汚染物処理用具を有する体積を含む調査空間−は十分モデル化されうる。モデル15は、曲面群を用いてモデル特徴を表す。従ってモデル特徴及び/又はモデル特定区域の幾何学構造は、一部の市販されているアッセイシステムのように初期設定に制約されない。モデル15は、共通の幾何学構造−たとえばドラム、クレート、アイゾフレイトコンテナ(Isofreight container)、グローブボックス、及び、複数の物品や非対称な幾何学構造を含むより複雑な幾何学構造−をモデル化することができる。これらすべては、ユーザーによって容易に設定することができる。
計算法13は、対比可能な項に関して、計算データの集合21と測定データの集合11を検討する。計算法は、その生成、修正、及び使用に関してコンピュータによって実施される。対比可能な項が、計算法13によって得られる。計算法13は、測定データの集合11の対比可能な項に対して、候補となる解の群が考慮されるときに与えられる対比可能な項の形式を考慮する。候補となる解の群は、候補となる解の修正された群を与えるように反復的に変化する。これらは、数学モデル15に修正された入力23を供する。数学モデル15は、修正された計算データの集合21内の修正された対比可能な項を供する。
ここでは、数学モデル15(PSO最適化)からの計算データの集合21に作用する計算法13を用いる最適化を終了させる方法について説明する。終了は、個々の測定計数率とそれらの不確実性から得られる基準の組を満たすか否かに基づく。
合計の測定された計数率は、合計放射能の推定値を与えるように変換される必要がある。つまり、検出された放射の一部を検出されたものとして考慮してきたのを、すべての放射を放射されたものとして考慮するように変換される。これは次式で表される校正効率を必要とする。
この方法では、測定を行う前に校正効率の値を定義する必要がある。測定を行う前に放射線源の位置又は個数を知ることは不可能なので、校正効率の式を解くことができるという仮定がなされた。
θcal=θ1(x,y,z) [8]
そのような場合、校正効率は、特定区域内の1つの放射線源に基づく。これは、特定区域の実際の位置とはめったにならない。しかし校正の式の形式を丁寧に検討することで、表式は実際には、各々がその放射能で重み付けされた、すべての放射線源についての効率の重み付けされた平均であることがわかる。従って、各放射線源の放射能すなわち「重み付け」因子が同一であると仮定すると(つまり特定区域内の各放射線源が同一の放射能を有すると仮定すると)、校正効率は次式のように書き表すことができる。
前項では、式[18]で表される校正効率の式に対する厳密解が発見できた場合に、特定区域内での放射能が式[19]のように定義できることを提案した。
上述したように、校正の式の解が発見できたとすると、本発明の方法の解は、式[15]で与えられる放射能の最善指標、式[16]で与えられる最大放射能の指標、及び、式[17]で与えられる最小放射能の指標を与えるように用いられて良い。
これまでの方法とは異なり、放射能の最善指標が校正効率を用いて計算されるとき、この方法では、最適化された解の合計放射能を用いることができる。各最適化は、各放射線源の放射能値を与え、各放射線源の放射能値の合計が合計放射能を与える。合計放射能の解の集合は、放射能の最善指標を計算するのに用いられる。これは、解の集合の平均(後で示す)、解の集合の中央値、又は、解の分布を特徴付ける他の方法を含んで良い。
特定区域周辺でM回の測定を実行する。測定位置(つまり検出器の前面の中心点と検出器の法線の座標)が、特定区域に関して記録される。各測定位置では、計数率、計数率の不確実性、及び、最小の検出可能な放射能に対応する計数率が計算される。これらは、アルゴリズムへの入力として用いられる。
上述した数学モデルが、測定の幾何学構造を表し、かつ、調査空間とその内容の定義を明らかにするように設定される。モデルの定義は以下を含む。
− 曲面表記で表される幾何学構造を定義する表面(式[28]参照)
− 小部屋対表面マッピング(つまり、各小部屋は、境界をなす表面に対する「感度」によって定義されなければならない)
− すべての小部屋の物質の密度の定義
− すべての関心γ線エネルギーの小部屋の質量減衰係数の定義
− 幾何学構造内での放射線源の小部屋の宣言
− 測定位置(つまり、検出器の前面の中心点のx,y,z座標)
− 検出器の前面の面積
− 関心γ線エネルギーでの検出器の固有効率
− 各測定位置での検出器の法線ベクトルの定義
段階3:許容可能基準の設定及び可視化する線源数の計算
このルーチンは、可視化ルーチンを終了させて、結果に到達するための基準を設定する。これについては以降で詳述する。
この段階は最適化を実行するので、可視化を行い、かつ、調査空間内での合計放射能と放射能分布を計算するために必要な情報を出力する。この段階は多数の副段階を有する。
この副段階では、測定データの集合と計算データの集合とが比較される。その結果は、次の副段階である副段階4bに供される。
この副段階では、収束基準が考慮される。はい/いいえの判断が行われる。いいえの判断の結果、最適化の範囲内でさらなる反復が行われ、当該方法は副段階4aに戻る。はいの判断の結果、最適化は終了し、当該方法は副段階4cへ移る。
この副段階では、最適化目的で副段階4bにおいて得られた最適化された解が保存される。これは、最適化についての位置、放射能、及び効率の詳細を表す。当該方法は副段階4dへ進む。
上述したように、当該方法は多数の最適化を探索する。よってこの副段階は、これまでの当該方法の操作における最適化回数をチェックして、当該方法を副段階4aに戻して新たな最適化を開始するか、又は、十分な最適化が完了した場合には副段階4eへ移動させる。
多数の最適化の結果として、当該方法は、各最適化の解を記憶した。ルーチンを抜ける際、解/シミュレーションの各々についての可視化された位置、放射能、及び効率(x,y,z,A,ε)が利用可能で、かつ、これらは、全体の校正効率を決定するのに用いられ得る。このデータは、段階5で実行される解析に必要である。
この段階は、出力された全体の校正効率から特定区域内での放射能の総量と、「従来の」方法に基づく測定された放射能の結果を計算する(副段階5a)。
アッセイ結果は、測定された合計の計数率とその不確実性に基づく。GMU成分と計算された均一な分布効率を用いて「最善の推定」、「最大」、及び「最小」の放射能が次式によって与えられる。
結果は、測定された合計の計数率とその不確実性に基づく。この結果と副段階5bで計算される「従来の」計数結果との差異は、測定された計数率を放射能に変換するのに用いられる校正効率が、各シミュレーションでの点放射線源の放射能とその効率(A,ε)の解析解に基づくことである。
この項では、当該方法のモデルがγ線アッセイに応用される。これまでは、放射線源の分布は、離散的な位置での一連の放射線源として表されてきた。このときの計数率は次式のように書き表される。
Ax2+By2+Cz2+Dxy+Exz+Fyz+Gx+Hy+Iz+J=0 [28]
ここで、A〜Jは定数である。
上で概略を述べた方法の性能を試すため、既知の幾何学構造の廃棄物処理用具が設定された。図5a(側面)及び図5b(上面)は、特定区域1004内での廃棄物処理用具1000と検出器1002の配置を表している。図5c(上面)及び図5d(側面)は、既知の放射線源を既知の位置に供することを可能にするように母体1008内に設けられた再入射管1006の位置を表している。
PSIM解析について、上述した幾何学構造のモデルが生成された。PSIMモデルは、12の表面と7の小部屋を必要とした。表Bは、示された9の線源の位置の各々についての放射能の結果を示している。繰り返しになるが、真の放射能は宣言された不確定性の範囲内であった(99%の信頼区間)。
Claims (15)
- 特定区域内での1つ以上の放射線源を調査する方法であって:
a) 検出器を供する段階;
b) 特定区域を供する段階;
c) 測定位置での前記放射線源のうちの1つ以上からの1つ以上の放射を検出する段階;
d) 1つ以上の他の測定位置での前記放射線源のうちの1つ以上からの1つ以上の放射を検出する段階;
e) 前記の検出された放射からの測定データの集合を供する段階;
f) 前記特定区域のモデルを供する段階;
g) 1つ以上のモデル放射線源の位置及び/又は放射能についての1つ以上の候補となる解を供する段階;
h) 前記モデルを用いることで、計算データの集合を供する段階;
i) 前記測定データの集合と前記計算データの集合とを比較することで、前記測定データの集合と前記計算データの集合との間での一致の指標を得る段階;
j) 前記一致の指標に基づいて判断を行う段階;
k) 一の判断がされた場合に、段階g)乃至j)を繰り返す段階;
l) 他の判断がされた場合に、結果を宣言する段階;
を有する方法。 - 前記放射線源が、中性子、α線、β線、又はγ線のうちの1種類以上を放射する、請求項1に記載の方法。
- 前記モデルは数学的モデルで、
前記モデルは、前記特定区域の近似であるモデルの特定区域の幾何学構造を供し、
前記モデルは、前記特定区域の1つ以上の特性に関して、前記特定区域を近似し、
前記1つ以上の特性は、前記特定区域を画定する物質、前記特定区域内に存在する物質、前記特定区域を画定する及び/若しくは前記特定区域内に存在する物質の1種類以上についての減衰特性、前記特定区域を画定する及び/若しくは前記特定区域内に存在する物質の1種類以上についての放射線遮蔽特性、前記特定区域を画定する及び/若しくは前記特定区域内に存在する物質の質量、前記特定区域を画定する及び/若しくは前記特定区域内に存在する物質の1つ以上の表面若しくはその一部の幾何学形状、1つ以上の前記測定位置、前記特定区域を画定する及び/若しくは前記特定区域内に存在する素子のサイズ並びに/又は向きのうちの1つ以上を含む、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記モデルには1つ以上の他の入力が供され、
前記1つ以上の他の入力は、他の計算データの集合を供するように前記モデルによって用いられる、
請求項1乃至3のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 前記1つ以上の他の入力は、前記第1計算データの集合への1つ以上の入力の変化からの制約を受け、並びに/又は、
前記1つ以上の他の入力は、1つ以上の前記放射線源の位置及び/若しくは1つ以上の前記放射線源の放射能及び/若しくは放射線源の数の変化からの制約を受けない、
請求項4に記載の方法。 - 段階i)による方法が、計算データの集合及び/又は前記第1計算データの集合及び/又は前記他の計算データの集合のうちの1つ以上の対比可能な項と比較される前記測定データの集合の対比可能な項を供し、
1つ以上のパラメータを満たす比較が解と考えられ、
前記比較は、前記測定データの集合と前記計算データの集合との間での一致の指標を供する、
方法。 - 前記解の1つ以上は、前記の宣言された結果に情報を供するか、及び/又は、前記の宣言された結果で報告される、請求項4に記載の方法。
- 1つ以上の前記パラメータを満たす比較は、解の数及び/又は一致の数及び/又は当該方法の反復回数が限界以上になった場合、前記計算段階を中止させるか、及び/又は、当該方法を結果の段階へ進める、請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載の方法。
- 前記の宣言された結果が、前記1つ以上の放射線源の1つ以上の特性の測定結果を供し、
前記1つ以上の特性は:
前記1つ以上の放射線源の1つ以上の位置;
前記1つ以上の放射線源の1つ以上の量;
前記特定区域内での前記1つ以上の放射線源の分布;
のうちの1つ以上を含む、
請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 前記調査が、前記の1つ以上の宣言された結果の1つ以上特性をさらに処理することによって、前記1つ以上の放射線源の1つ以上の特性の指標を供する、請求項1乃至9のうちのいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つ以上の宣言された結果は、前記1つ以上の放射線源の1つ以上の特性を有し、
前記1つ以上の放射線源の1つ以上の特性は、前記1つ以上の放射線源の各々又は1つ以上の放射能値を含み、
前記1つ以上の特性のさらなる処理は、前記1つ以上の放射線源の1つ以上の合計放射能を供する、
請求項1乃至10のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 前記1つ以上の特性のさらなる処理は、前記合計放射能のうちの1つ以上を考慮することで最適な結果を明らかにする段階を含み、
前記最適な結果とは、たとえば最適化された合計放射能及び/又は平均の合計放射能及び/又は合計放射能の中央値及び/又は前記合計放射能値の分布特性である、
請求項1乃至11のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 前記調査は、得られた測定精度及び/又は測定の不確実性に関する情報を供する、請求項1乃至12のうちのいずれか一項に記載の方法。
- 特定区域内での1つ以上の放射線源を調査するシステムであって:
a) 検出器;
b) 第1処理装置;及び、
c) 第2処理装置;
を有し、
前記検出器は、測定位置での前記1つ以上の放射線源からの1つ以上の放射を検出し、かつ、1つ以上の他の測定位置での前記1つ以上の放射線源からの1つ以上の放射を検出する。前記検出器及び/又は該検出器に接続する構成要素は、前記の検出された放射からの測定データの集合を供し、
前記第1処理装置には前記特定区域のモデルが供され、前記第1処理装置にはさらに1つ以上のモデル放射線源の位置及び/又は放射能についての1つ以上の候補となる解が供される。前記モデルは計算データの集合を供し、
前記第2処理装置には比較器が供され、
前記比較器は、前記測定データの集合と前記計算データの集合とを比較することで、前記測定データの集合と前記計算データの集合との間での一致の指標を得て、
前記第2処理装置は、前記一致の指標に基づいて判断を行い、
前記第2処理装置は、一の判断又は他の判断を行い、
前記第2処理装置は、一の判断に応じて、他の1つ以上の候補となる解を供するか、又は、前記第1処理装置に他の1つ以上の候補となる解を供し、
前記第2処理装置は、他の判断に応じて、結果を宣言する、
システム。
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