JP2018194503A - 放射線検出器、及び、これを用いた放射能汚染モニタ - Google Patents

Abstract

【課題】薄型で軽量の放射線検出器を用いて、放射能汚染モニタの分割／組立てを可能として搬送できるようにし、且つ安価とする。
【解決手段】板状のプラスチックシンチレータ１５Ａと、該プラスチックシンチレータ１５Ａの裏面に密着配設された、同じく板状の波長変換材１５Ｂと、前記プラスチックシンチレータ１５Ａと波長変換材１５Ｂの端面に配置されたフォトンカウンタ１６と、を備えた放射線検出器１４を含み、少なくともデータ通信が可能な通信ケーブル（５０）で接続される、互いに独立した複数の汚染検知モジュール１０と、該汚染検知モジュール１０を検査対象の周囲に近接配置するためのフレーム（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ）と、前記汚染検知モジュール１０と前記通信ケーブル（５０）で接続され、前記汚染検知モジュール１０で検知された汚染位置を表示するための処理ユニット６０と、を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、放射線検出器、及び、これを用いた放射能汚染モニタに係り、特に、体表面や物品表面の汚染状況をモニタする際に用いるのに好適な、薄型で軽量の放射線検出器、及び、これを用いた、分割して搬送でき、組立ても容易な放射能汚染モニタに関する。

原子力発電所などの原子力施設で放射線管理区域に入域した作業者などが、管理区域外へ退避するときに、体表面が放射能汚染されていないことを確認するための体表面汚染モニタが知られている（特許文献１〜４参照）。

特開２００６−１０６０１０号公報 特開２００５−４３２７２号公報 特開２００５−４３２７３号公報 特開平８−２４８１３４号公報

しかしながら従来は、例えば総重量２５０ｋｇ程度と非常に重く運搬は容易でなく、また、価格も２０００万円程度と非常に高価であった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、放射能汚染モニタに用いるのに好適な、薄型で軽量の放射線検出器を提供することを第１の課題とする。

本発明は、又、分割して搬送することができ、組立ても容易で安価な放射能汚染モニタを提供することを第２の課題とする。

本発明は、板状のプラスチックシンチレータと、該プラスチックシンチレータの裏面に密着配設された、同じく板状の波長変換材と、前記プラスチックシンチレータと波長変換材の端面に配置されたフォトンカウンタと、を備えたこと特徴とする放射線検出器により、前記第１の課題を解決するものである。

本発明は、又、前記放射線検出器を含み、少なくともデータ通信が可能な通信ケーブルで接続される、互いに独立した複数の汚染検知モジュールと、該汚染検知モジュールを検査対象の周囲に近接配置するためのフレームと、前記汚染検知モジュールと前記通信ケーブルで接続され、前記汚染検知モジュールで検知された汚染位置を表示するための処理ユニットと、を備えたことを特徴とする放射能汚染モニタにより、前記第２の課題を解決するものである。

ここで、前記汚染検知モジュールが、検査対象の側面及び前面に沿って配置される表面検出器と、検査対象の下方に配置される表面検出器と、検査対象の上方に配置される表面検出器とを含むことができる。

又、前記フレームが、側面フレームと前面フレームを含み、該側面フレームと前面フレームにより前記汚染検知モジュールの表面検出器をＬ字形に配置することができる。

又、前記フレームが、頭部フレームを含み、該頭部フレームを検査対象の高さに合わせて上下動可能とすることができる。

又、前記通信ケーブルが、電源供給も可能とすることができる。

本発明によれば、例えば厚さ０．３ｍｍ以下の極薄型の板状のプラスチックシンチレータを用いたので、ベータ線の感度を維持しつつ、ガンマ線の感度を極力小さくすることができる。これにより遮蔽材が不要となり、軽量な検出器とすることができる。

又、板状の波長変換材をプラスチックシンチレータの裏面に密着配設し、シンチレーション光をフォトンカウンタ（例えばマルチピクセルフォトンカウンタ（ＭＰＰＣ））まで伝播するためのライトガイドとして用いることで、プラスチックシンチレータで発光し波長変換材に入射した光の波長が変換され、境界面（プラスチックシンチレータと波長変換材の境界）で全反射しやすくなる。そのため、フォトンカウンタへの光の入射頻度が増え、検出感度の向上及び放射線の検出器への入射位置による感度依存性を向上することができる。

更に、プラスチックシンチレータと波長変換材で構成される光発生部の端面にフォトンカウンタを配置することで、薄型な検出器とすることができる。

又、前記放射線検出器を含む、互いに独立した複数の汚染検知モジュールを用いることで、モジュール単位に分割して容易に搬送することができ、組立ても短時間で行うことができる。更に、複数の汚染検知モジュールを相互に通信ケーブルで接続するようにしたので、計測を継続しながらモジュールをスペアに交換することが可能である。又、各汚染検知モジュールに重くて安定までに時間がかかる真空管式のフォトマルを用いず、代わりに、ガンマ線に対する感度が低く、ベータ線に対する感度が高いプラスチックシンチレータとフォトンカウンタを用いるようにしたので、軽量化できると共に、計測時間を短縮することができ、値段も数分の１にできる。又、汚染を検知したモジュールを特定することで汚染位置を自動的に特定することができる。更に、全体の形を自由に変えることもできる。

本発明の第１実施形態の（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図及び（Ｃ）頭部フレームを外した状態の平面図 同じく図１（Ｃ）に示す矢印IIの方向から見た、頭部フレームを外した状態の斜視図 同じく矢印IIIの方向から見た背面図 同じく矢印IVの方向から見た、頭部フレームを外した状態の斜視図 第１実施形態の頭検出器を示す底面図 同じく各汚染検知モジュールの基盤収納部を示す正面図 同じく汚染検知モジュールの構成を示すブロック図 同じく放射線検出器の構成を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）側面図及び（Ｃ）平面図 同じく体表面汚染モニタの電気的な全体構成を示すブロック図 同じく処理ユニットの表示画面の一例を示す図 本発明の第２実施形態の要部構成を示す（Ａ）正面図及び（Ｂ）側面図 本発明の第３実施形態の要部構成を示す（Ａ）正面図及び（Ｂ）側面図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

本発明を検査対象者の体表面汚染モニタに適用した第１実施形態は、図１（Ａ）正面図、図１（Ｂ）側面図、図１（Ｃ）頭部フレームを外した状態の平面図、図２頭部フレームを外した状態の斜視図、図３背面図、図４頭部フレームを外した状態の斜視図、図５底面図に示すように、互いに独立した複数の汚染検知モジュール１０を含んでいる。各汚染検知モジュール１０は、それぞれ、図１（Ｂ）によく示されるように、側面フレーム４０Ａにより被検者の体幹側面に沿って配置される側面用の表面検出器（側面検出器と称する）１０Ａと、図１（Ａ）によく示されるように、前面フレーム４０Ｂにより被検者の体幹前面に沿って配置される前面用の表面検出器（前面検出器と称する）１０Ｂと、図１（Ｃ）によく示されるように、足部フレーム４０Ｃにより被検者の足の下方に配置される足用の表面検出器（足検出器と称する）１０Ｃと、図５に示されるように、頭部フレーム４０Ｄにより被検者の頭の上方に配置される頭用の表面検出器（頭検出器と称する）１０Ｄを含んでいる。

前記側面検出器１０Ａと前面検出器１０Ｂは、側面フレーム４０Ａと前面フレーム４０Ｂにより被検者の前面と側面にＬ字形に配置されている。

図において、１１は汚染検知モジュール１０の取付ハンドル、４２はケーブルの収納カラムである。

本実施形態では、側面用の汚染検知モジュール１０である側面検出器１０Ａが上下方向に１列×６個＝６個、前面用の汚染検知モジュール１０である前面検出器１０Ｂが上下方向に２列×６個＝１２個、足用の汚染検知モジュール１０である足検出器１０Ｃが２列×１個＝２個、頭用の汚染検知モジュール１０である頭検出器１０Ｄが１個設けられ、汚染検知モジュール（検出器）１０全体で２１個とされている。なお、モジュール（検出器）数や分割方法は、これに限定されない。

各汚染検知モジュール１０には、図６に例示するように、基盤収納部１３が設けられている。

前記側面検出器１０Ａと前面検出器１０Ｂの大きさは、例えば６０数ｃｍ角とされ、重さは数ｋｇとされている。

前記足検出器１０Ｃと頭検出器１０Ｄの大きさは、例えば３０数ｃｍ角とされ、重さは数ｋｇとされている。

各汚染検知モジュール１０は、図７に側面検出器１０Ａの場合で例示するように、入射した放射線を光に変換するための光発生部１５、及び、該光発生部１５に対応して設けられた、例えばマルチピクセルフォトンカウンタ（ＭＰＰＣ）１６でなる放射線検出器（以下、単に検出器と称する）１４と、前記ＭＰＰＣ１６のドライバ１８と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２２と、該ＡＤＣ２２の出力を処理する、例えばフィールド・プログラムバブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）２４と、中央処理ユニット（ＣＰＵ）２６と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２８と、例えばＵＳＢユニット３０とを備えている。

前記検出器１４は、図８に詳細に示す如く、極薄型の板状のプラスチックシンチレータ１５Ａ、及び、該プラスチックシンチレータ１５Ａの裏面に密着するように配設された波長変換材（ウェーブレングスシフター：以下ＷＬＳ）１５Ｂ、又は、ＷＬＳ１５Ｂと同等の機能を有する物質でなる光発生部１５と、該光発生部１５の端面に配設されたＭＰＰＣ１６で構成される。

ここで光発生部１５に極薄型の板状のプラスチックシンチレータ１５Ａを用いているのは、ベータ線感度を維持しつつ、ガンマ線感度を極小化することを目的としている。プラスチックシンチレータ１５Ａの厚さは例えば、０．３ｍｍ以下とすることができる。

プラスチックシンチレータ１５Ａとしては、例えばスチレンなどの溶媒に有機シンチレータを溶解させたものを用いることができる。

プラスチックシンチレータ１５Ａの裏面に密着配設させてシンチレーション光伝播・均一化用として板状のＷＬＳ１５Ｂ又はＷＬＳと同等の機能を有する物質を用いているのは、プラスチックシンチレータ１５Ａで発光した光の波長をＷＬＳ１５Ｂによって変換することで、これらの端面に配置したＭＰＰＣ１６への光の入射頻度を増やすことによる検出感度の向上及び検出器の検出位置依存性の向上を目的としている。

前記ＷＬＳ１５Ｂとしては、例えばＣｅ³⁺、ＴＢ³⁺、Ｅｕ²⁺などを添加させたアクリルなどを用いて、入射波長４００〜５００ｎｍを変換後の波長５００〜７００ｎｍに変換することができる。

前記ＭＰＰＣ１６は、シリコンフォトマルチプライヤＳｉＰＭと呼ばれるデバイスの一種で、ガイガーモードＡＰＤ（シンチレータ光検出器）をマルチピクセル化して、励起したピクセルの数から入射フォトン数がわかるようにした光子計測（フォトンカウンティング）デバイスである。ここで、光発生部１５の端面にＭＰＰＣ１６を配置しているのは、検出器１４を薄型とすることを目的としている。

各汚染検知モジュール１０は、図９に示す如く、相互に、データ通信及び電源供給が可能な通信ケーブルであるＵＳＢケーブル５０により接続され、ＵＳＢハブ５４を介して処理ユニット６０に接続されている。なお、ＵＳＢケーブル５０の代わりにＬＡＮケーブルやパワーオーバーイーサネット(登録商標)（ＰｏＥ）ケーブル（ＬＡＮ−ＰｏＥ）を用いることもできる。又、必要に応じて、各汚染検知モジュール１０に電源を供給するための電源ケーブルを設けることもできる。

前記処理ユニット６０は、ＵＳＢハブ５４を介して入力される各汚染検知モジュール１０からの出力に基づいて、所定リミット、例えば４０Ｂｑ／ｃｍ²を超える汚染の可能性がある場合、図１０に表示画面６２を例示するように、対応する部分（図ではＣＨ２とＣＨ２０）に警報マークを出して警報する。なお汚染が無い場合には、どの位置も警報を出さず汚染無しを表示する。

このようにして、汚染検知モジュールを完全独立化し、各モジュールはケーブルのみで接続するようにしたので、モジュールごとに分割して容易に搬送することができる。更に、計測を継続しながらのスペアへのモジュール交換も可能である。又、発明者の実施例によれば、総重量は約７５ｋｇで、組立ても短時間、例えば２０分で行うことができた。更に、片側計測時間は１０秒であった。

検査対象(者)の後面や反対側側面の汚染をモニタする際には、回れ右して１８０°向きを変えればよい。

前記第１実施形態においては、頭部フレーム４０Ｄを側面フレーム４０Ａと前面フレーム４０Ｂの上に固定していたので構成が簡略である。

なお、図１１に第２実施形態の要部を示す如く、例えば送りねじ機構やラックアンドピニオン機構を用いた上下スライド機構７０を設けて頭部フレーム４０Ｄを上下動可能としたり、図１２に第３実施形態の要部を示す如く、例えばデスク照明のようなアーム機構８０やパンタグラフ機構を設けて頭部フレーム４０Ｄを上下動可能として、検査対象者の身長又は検査対象の高さに合わせて位置を上下動させることも可能である。

この第２、第３実施形態によれば、検査対象者の身長（検査対象の高さ）にかかわらず正確な体表面汚染モニタが可能である。

なお、検出器のサイズや、汚染検知モジュールへの分割の仕方は前記実施形態に限定されない。又、各検出器にライトガイドを追加することも可能である。更に、通信ケーブルを無線化することも可能である。フォトンカウンタもＭＰＰＣに限定されない。

又、フレームの構成も実施形態に限定されない。モニタ対象も人間の体表面に限定されず、物品表面の汚染状況をモニタすることも可能である。

１０…汚染検知モジュール
１０Ａ…側面用表面検出器（側面検出器）
１０Ｂ…前面用表面検出器（前面検出器）
１０Ｃ…足用表面検出器（足検出器）
１０Ｄ…頭用表面検出器（頭検出器）
１４…（放射線）検出器
１５…光発生部
１５Ａ…プラスチックシンチレータ
１５Ｂ…波長変換材（ＷＬＳ）
１６…マルチピクセルフォトンカウンタ（ＭＰＰＣ）
２６…中央処理ユニット（ＣＰＵ）
３０…ＵＳＢユニット
４０Ａ…側面フレーム
４０Ｂ…前面フレーム
４０Ｃ…足部フレーム
４０Ｄ…頭部フレーム
５０…ＵＳＢケーブル
５４…ＵＳＢハブ
６０…処理ユニット
６２…表示画面
７０…上下スライド機構
８０…アーム機構

Claims (6)

1. 板状のプラスチックシンチレータと、
   該プラスチックシンチレータの裏面に密着配設された、同じく板状の波長変換材と、
   前記プラスチックシンチレータと波長変換材の端面に配置されたフォトンカウンタと、
   を備えたこと特徴とする放射線検出器。
2. 請求項１に記載の放射線検出器を含み、少なくともデータ通信が可能な通信ケーブルで接続される、互いに独立した複数の汚染検知モジュールと、
   該汚染検知モジュールを検査対象の周囲に近接配置するためのフレームと、
   前記汚染検知モジュールと前記通信ケーブルで接続され、前記汚染検知モジュールで検知された汚染位置を表示するための処理ユニットと、
   を備えたことを特徴とする放射能汚染モニタ。
3. 前記汚染検知モジュールが、検査対象の側面及び前面に沿って配置される表面検出器と、検査対象の下方に配置される表面検出器と、検査対象の上方に配置される表面検出器とを含むことを特徴とする請求項２に記載の放射能汚染モニタ。
4. 前記フレームが、側面フレームと前面フレームを含み、該側面フレームと前面フレームにより前記汚染検知モジュールの表面検出器をＬ字形に配置するようにされていることを特徴とする請求項２に記載の放射能汚染モニタ。
5. 前記フレームが、頭部フレームを含み、該頭部フレームが検査対象の高さに合わせて上下動可能とされていることを特徴とする請求項２又は４に記載の放射能汚染モニタ。
6. 前記通信ケーブルが、電源供給も可能であることを特徴とする請求項２に記載の放射能汚染モニタ。