JP2017044697A - 放射能測定装置及び放射能測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、特許文献2に開示されているような柱状採泥については、比較的大きな設備、労力及び費用を必要とし、多くの調査に用いることが難しいという問題があった。また、土壌からコアを複数回採取した後に放射能の測定を行い、分布を調査するため、調査に時間を要するという問題もあった。
さらに、引用文献2に開示されているような、前記土壌に穴を開けて、該穴にPSFを配備する方法についても、土壌中に適切な穴を形成し、PSFを適切な間隔で配備する必要があるため、調査実施のためには大きな労力や時間がかかるという問題があった。
ただし、それぞれの放射線受光素子で取得したカウント数については、取得する必要のない位置の放射性物質からの放射線(例えば、1つの放射線受光素子が取得するべき深さ位置の放射性物質ではなく、上や下の深さ位置に存在する放射性物質からの放射線)についても取得しているため、そのままでは正確な放射能の分布を把握することができなかった。このため、本発明者らはさらに鋭意研究を行った結果、放射線受光素子ごとに取得したカウント数から不要なカウント数を除く処理を行うことによって、土壌中の放射能分布を正確に把握することが可能となり、本発明を完成するに至った。
(1)長手方向に複数の放射線受光素子を有する放射線検出プローブと、該放射線受光素子ごとに検出した放射線のカウント数に基づいて解析を行う解析部とを備え、
前記放射線検出プローブが土壌に挿入された際、前記複数の放射線受光素子が、それぞれ放射線のカウント数を取得し、前記解析部が、前記放射線受光素子毎に取得したカウント数から不要なカウント数を除いた最尤カウント数を算出し、該最尤カウント数から前記土壌における放射能分布を導出することを特徴とする、放射能測定装置。
本発明に従う放射能測定装置について、必要に応じて図面を用いて説明する。
本発明の放射能測定装置は、図1に示すように、長手方向に複数の放射線受光素子を有する放射線検出プローブ10と、該放射線受光素子ごとに検出した放射線のカウント数に基づいて解析を行う解析部20とを備える。
図2(a)及び(b)に示すように、前記複数の放射線受光素子11が、土壌100で、それぞれ放射線のカウント数を取得することによって、複雑な設備や時間をかけることなく、土壌における深さ方向に沿った放射能の大まかな分布の取得が可能となり、さらに、前記解析部20が、図2(c)に示すように、放射線受光素子ごとに取得したカウント数(図2(b))から不要なカウント数を除く処理を行うことによって、土壌100における放射能分布を正確に予測することが可能となる。
また、本発明での「放射線」とは、α線、γ線、β線等の人体に与える影響の強い電離放射線のことであり、「放射能」とは、放射線を発する能力のことである。
本発明の放射能測定装置は、図1に示すように、放射線検出プローブ10を備える。該放射線検出プローブ10は、図2(a)に示すように、その長手方向に複数の放射線受光素子11を有し、図2(b)に示すように、該放射線受光素子11ごとに放射線のカウント数を検出する。
前記放射線受光素子11については、放射線の有無及び吸収量を検出できるものであれば特に限定はされず、例えば、放射線のカウント数を取得する放射線受光素子が挙げられる。
その中でも、前記放射線受光素子11は、NaI(Tl)、CsI(Tl)、LnBr3又はCsIからなることが好ましい。前記放射線量の検出精度が高く、正確に放射能分布を把握できるためである。さらに、NaI(Tl)、CsI(Tl)、LnBr3又はCsIを放射線受光素子として用いた場合、放射性物質の種類ごとにカウント数の検出を行うことができる(つまり、図2(b)に示すようなカウント数のデータを、放射性物質の種類毎に得ることができる。)。
また、前記放射線検出プローブ10の本体を構成する材料は、土壌100に挿入するため一定の強度を有しており、内部の前記放射線受光素子11が放射線を検出できるように放射線を完全には遮断しない材料を用いることが好ましい。具体的には、鉄、ステンレス、チタン、アルミニウム及びそれらの合金等から構成されることが好ましい。
さらに、前記放射線検出プローブ10の外径Kについても特に限定はされないが、土壌100への挿入のし易さと、プローブの強度とのバランスを考慮すると、10〜50mmであることが好ましく、20〜30mmであることがより好ましい。
ここで、前記ガイドロットは、高い強度と軽量性を実現する点から、チタン、ポリ塩化ビニル、アクリル、アルミニウム合金等から構成されることが好ましい。
本発明の放射能測定装置は、図1に示すように、解析部20を備える。該解析部20は、図2(c)に示すように、前記放射線受光素子11毎に取得したカウント数(図2(b))から不要なカウント数を除いた最尤カウント数を算出することによって、前記土壌100の深さに応じた放射能を導出する。
なお、前記解析部20は、上述した放射線検出プローブ10と、ケーブルを介して、直接又は接続装置50(図1)を経て接続されている。
前記逆解析の方法とは、前記不要なカウント数を除くことができれば特に限定はされないが、例えば、前記放射線受光素子11からの距離に応じた放射線の減衰率を元に数値解析を行い、所定の値を前記放射線受光素子11毎に取得したカウント数から除く計算(逆解析)である。なお、放射線受光素子11毎に取得したカウント数については、土壌の種類や、土壌の深さ、温度、検出した放射能等に基づいて、計算によって算出される。
また、本発明の放射能測定装置は、既知の汚染濃度の土壌から汚染成分ごとの換算係数を算出し、前記導出された放射能分布に該換算係数を適用することで、前記導出された放射能分布を汎用的なデータへと変更する、キャリブレーション手段をさらに備えることが好ましい。前記キャリブレーション手段によるキャリブレーションが行われることによって、本発明の放射能測定装置によって得た最尤カウント数基づく放射能分布を、従来の放射線測定装置によって測定され、使用されているデータと同様に扱うことができ、測定結果の利用範囲を広げることができる。
本発明の放射能測定装置は、上述した放射線検出プローブ10及び解析部20以外にも、例えば図1に示すように、水位計測部30や、電源40を備えることができる。
前記水位計測部30は、前記放射線検出プローブ10を挿入する地盤の水位を測定するための機器であり、ため池の底質中の放射能分布を把握する場合等に有用である。前記水位計測部30は、例えば図4に示すように、前記放射線検出プローブ10を、前記水位計測部30の中心に通した状態で、土壌へと挿入する形で用いられる。
次に、本発明による放射能測定方法について説明する。
本発明の放射能測定方法は、図2(a)〜(c)に示すように、長手方向に複数の放射線受光素子11を有する放射線検出プローブ10を土壌100に挿入し、前記複数の放射線受光素子11が、それぞれカウント数を取得し、前記放射線受光素子11毎に取得したカウント数から不要なカウント数を除いた最尤カウント数を算出し、該最尤カウント数から、前記土壌100の深さに応じた放射能を導出することを特徴とする。
図1に示すように、放射線検出プローブ10と、解析部20とを備える放射能測定装置を作製した。
なお、放射線検出プローブ10については、図3に示すように、ガイドロット12、ケーブル固定部13、ロットレジューサ14を備えるものであり、プローブの長さが50cm、外径が24mmである。また、放射線受光素子11はCsI(Tl)からなり、サイズが10mm×10mm×10mmで、前記前記放射線検出プローブ10の内部に設けられ、配設間隔が前記プローブ10の長手方向に25mmであった。
また、解析部20については、市販のノートパソコンに、前記各放射線受光素子11が取得するべき深さ位置とは異なる深さ位置にある放射性物質に起因したカウント数を取り除くための逆解析プログラムを組み込んだものである。
(1)土壌におけるセシウム137の深さ方向放射能分布
図5に示すように、福島県飯舘村のため池において(図5(a))、実施例で作製した放射能測定装置を用いて、ため池底部の土壌におけるセシウム137の深さ方向濃度分布を得た(図5(b)に実測値及び計算(逆解析)結果を示し、計算結果を整理したものを図5(c)に「実施例」として示す。)。
また、実際の放射能分布を把握するため、ため池底部の土壌について、5cmの深さ毎に土壌を抜き出し、セシウム137の濃度を測定し、深さ方向濃度分布を導出した(図5(d)に「実測」として示す。)。
実施例の放射能測定装置によって算出された放射能分布(図5(c))と、実測に基づいて算出した放射能分布(図5(d))とを比較した結果、同じような分布状態が得られている(棒グラフの形状が近似している)ことがわかった。
次に、放射能に汚染された複数のため池底部について、実施例の放射能測定装置によって算出された放射能分布と実測したものとの比較を行った。
具体的には、実施例で作製した放射能測定装置を用いて、ため池底部の土壌におけるセシウム137の深さ方向濃度分布を得た後、プローブを挿入した場所から土壌を抜き出し、5cmの深さ毎に切り分けてサンプルを測定し、各サンプルからゲルマニウム測定器を用いてセシウム137の濃度を測定した。比較結果を図6に示す。
図6における○プロットは、1つの測定箇所における放射能測定装置の算出値と実測値との関係を示したものであり、4ヶ所のため池で計22箇所について比較を行ったものである。
図6から、実施例の放射能測定装置により得られたセシウム137の深さ方向濃度分布と、実測したセシウム137の深さ方向濃度分布とは、相関関係(近似線:R2=0.8066)を示すことがわかった。その結果、本発明の構成を備える放射能測定装置は、実測値との相関関係を反映することで、正確に、土壌の放射能分布を把握できることがわかった。
また、実施例の放射能測定装置を用いてセシウム137の深さ方向濃度分布を導出するのに要した時間は、実測の場合に比べて大幅に削減できた。その結果、短時間で土壌中の放射能分布を把握できることがわかった。
11 放射線受光素子
12 ガイドロット
13 ケーブル固定部
14 ロットレジューサ
15 ケーブル
20 解析部
30 水位計測部
40 電源
50 接続装置
60 放射能測定用容器
60n 容器
61 充填孔
62 放射線検出プローブ用孔
Claims (9)
- 長手方向に複数の放射線受光素子を有する放射線検出プローブと、該放射線受光素子ごとに検出した放射線のカウント数に基づいて解析を行う解析部とを備え、
前記放射線検出プローブが土壌に挿入された際、前記複数の放射線受光素子が、それぞれ放射線のカウント数を取得し、前記解析部が、前記放射線受光素子毎に取得したカウント数から不要なカウント数を除いた最尤カウント数を算出し、該最尤カウント数から前記土壌における放射能分布を導出することを特徴とする、放射能測定装置。 - 前記放射線受光素子は、NaI(Tl)、CsI(Tl)、LnBr3又はCsIからなることを特徴とする、請求項1に記載の放射能測定装置。
- 前記不要なカウント数とは、前記各放射線受光素子が取得するべき深さ位置とは異なる深さ位置から取得したカウント数であり、前記解析部は、前記放射線受光素子毎に取得したカウント数の逆解析を行うことで前記不要なカウント数を除き、前記最尤カウント数を算出することを特徴とする、請求項1又は2に記載の放射能測定装置。
- 各放射線受光素子は、前記放射線検出プローブの長手方向に10〜50mm程度の間隔で、10個以上配設されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射能測定装置。
- 前記放射線検出プローブは、外径が10〜50mmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射能測定装置。
- 前記放射線検出プローブの外周に、ガイドロットをさらに備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射能測定装置。
- 既知の汚染濃度の土壌から汚染成分ごとの換算式を算出し、前記導出された放射能分布に該換算式を適用することで、前記導出された放射能分布を汎用的なデータへと変更する、キャリブレーション手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の放射能測定装置。
- 長手方向に複数の放射線受光素子を有する放射線検出プローブを土壌に挿入し、前記複数の放射線受光素子が、それぞれ放射線のカウント数を取得し、前記放射線受光素子毎に取得したカウント数から不要なカウント数を除いた最尤カウント数を算出し、該最尤カウント数から前記土壌における放射能分布を導出することを特徴とする、放射能測定方法。
- 既知の汚染濃度の土壌から汚染成分ごとの換算式を算出し、前記導出された放射能分布に該換算式を適用することで、前記導出された放射能分布を汎用的なデータへと変更することを特徴とする、請求項8に記載の放射能測定方法。
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