JP2021148703A - 線源校正試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器の校正試験を、効率的に実施することができる線源校正試験装置を得る。【解決手段】検査対象物体の放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器１を備えたスクリーニング装置１００に接続され、放射線検出器の校正試験を行う線源校正試験装置２０であって、標準線源２を放射線検出器の検出面に対向する校正検査位置に移動させる線源移送ユニット２１と、線源移送ユニットの位置制御を行うことで校正検査位置に標準線源を移動させた後、校正対象である放射線検出器による測定を実施させる制御ユニット２２と、放射線検出器による測定結果を受信し、測定結果に基づいて校正処理を実行することで、放射線検出器の校正が必要か否かを判定する線源校正処理ユニット２３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線検出器の校正試験を行うために用いられる線源校正試験装置に関する。

放射能汚染の有無を検査するためには、放射線検出器を用いて、放射線量を定量的に測定することが行われる。放射線量を正確に測定するためには、放射能濃度が既知の標準線源を用いて、定期的に校正試験を行うことが推奨されている。定期的な期間としては、年に１回を推奨しているメーカーが多い。

このような校正試験とは、標準線源で既知の放射線量の場を作り、そこに放射線検出器を置いて既知の放射線量と放射線検出器の指示値を比較し、必要に応じて放射線検出器の指示値を合わせる試験のことである。

校正試験は、以下の手順で行われる。
手順１）校正対象である放射線検出器の校正試験を行う場所でのバックグランド計数率を測定する。
手順２）標準線源を校正対象の放射線検出器の検出面の、あらかじめ決められた位置に設置する。
手順３）標準線源から放射線検出器に対して、照射される放射線を所定時間測定し、放射線計数率を算出する。

手順４）測定した放射線計数率からバックグランド計数率を差し引いて、正味の計数率を算出する。
手順５）標準線源が放出する理論上の放射線数を求める。
手順６）機器効率を、
機器効率＝（正味の計数率）／（標準線源が放出する理論上の放射線数）
として算出し、算出した機器効率が基準値以内か、前回値と大きく変化していないかを判定する。

手順７）算出した機器効率が、基準値以内でないと判定した場合には、該当する放射線検出器の計数率を放射線量に変換する「機器効率」のパラメータを調整し、機器効率が基準値以内となるように、手順３〜手順６を繰り返す。

線源校正試験技術の一例として、原子力施設で使用した衣類を洗濯した後に、衣類の汚染をチェックするランドリーモニタ装置において、ベルトコンベア上に置いた標準線源を放射線検出器検出面の真下に持ってくることで、線源校正を行う従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９‐７９９２９号公報

しかしながら、従来技術は、以下のような課題がある。
車両の自動スクリーニング装置のように、多数の放射線検出器を用いて、しかも通常は多数の放射線検出器が２ｍ〜５ｍの高さに設置してある場合に線源校正を行うには、専用治具を用いて人手で距離を測定して、標準線源を検出器検出面に設置し、手動による校正処理が行われていた。

多数の放射線検出器のすべての線源校正を行うためには、この作業を繰り返し実施することが必要となり、手動による作業量が多くなる。さらに、線源校正を行うために、高所での作業も発生するため、作業性の改善が強く望まれる。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器の校正試験を、効率的に実施することができる線源校正試験装置を得ることを目的とする。

本発明に係る線源校正試験装置は、検査対象物体の放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器を備えたスクリーニング装置に接続され、放射線検出器の校正試験を行う線源校正試験装置であって、標準線源を放射線検出器の検出面に対向する校正検査位置に移動させる線源移送ユニットと、線源移送ユニットの位置制御を行うことで校正検査位置に標準線源を移動させた後、校正対象である放射線検出器による測定を実施させる制御ユニットと、放射線検出器による測定結果を受信し、測定結果に基づいて校正処理を実行することで、放射線検出器の校正が必要か否かを判定する線源校正処理ユニットを備えたものである。

本発明によれば、放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器の校正試験を、効率的に実施することができる線源校正試験装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る線源校正試験装置を、スクリーニング装置に連動して用いる状態における機能構成図である。 本発明の実施の形態１に係る線源校正試験装置を、スクリーニング装置に連動して用いる状態における、図１とは異なる機能構成図である。 本発明の実施の形態２におけるシステムの詳細構成に関する説明図である。

以下、本発明の線源校正試験装置の好適な実施の形態につき、図面を用いて、具体的に説明する。
本発明は、複数の放射線検出器を並べて使用するようなスクリーニング装置の線源校正試験を、スクリーニング装置と連動して自動で行う構成を備える点を技術的特徴としている。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る線源校正試験装置を、スクリーニング装置に連動して用いる状態における機能構成図である。図１に示したスクリーニング装置１００は、本体制御部１０１、Ｎ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）を有する検出器ＢＯＸ１０２、プリアンプ１０３、および信号処理部１０４を備えて構成されている。なお、Ｎは、２以上の整数である。

ここで、Ｎ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）は、線源校正試験が実施される校正検査対象に相当する。そして、スクリーニング装置１００は、Ｎ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）の測定結果に基づいて、車両等を検査対象として、放射能汚染の有無を検査する。

一方、本実施の形態１に係る線源校正試験装置２０は、図１に示すように、線源移送ユニット２１、制御ユニット２２、および線源校正処理ユニット２３を備えて構成されている。線源移送ユニット２１は、標準線源２を有するとともに、標準線源２を所望の位置に移送するための移送機構部３を有している。

制御ユニット２２は、本体制御部１０１および線源校正処理ユニット２３と連携をとりながら、線源移送ユニット２１を制御する。具体的には、本体制御部１０１が線源校正モードに切り替わった状態で、制御ユニット２２は、移送機構部３を制御することで、Ｎ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）のうちの校正対象となるｎ番目（ｎは、１以上Ｎ以下の整数）の放射線検出器１（ｎ）を校正するために適した位置まで、標準線源２を搬送する。

なお、線源校正モードとは、放射能汚染の有無を検査するための自動検査モードから、線源校正を実行するために切り替えられるモードに相当する。自動検査モードと線源校正モードとの切り替えは、例えば、切り替えスイッチを手動操作することで行うことができる。

切り替えスイッチは、スクリーニング装置１００側または線源校正試験装置２０側のいずれか一方に設けることが可能である。そして、本体制御部１０１または制御ユニット２２のいずれか一方は、切り替えスイッチの状態の読み取り結果から現状のモードの切替を実行し、相互通信を行うことで、本体制御部１０１または制御ユニット２２のいずれか他方に対して、現状のモードを伝えることができる。

線源校正処理ユニット２３は、放射線検出器１（ｎ）を校正するために適した位置まで、標準線源２が搬送された後に、校正処理を実行する。具体的な校正手順は、以下のようになる。

＜校正手順１：バックグランド計数率の測定処理＞
線源校正処理ユニット２３は、標準線源による放射を行わない状態で、バックグランドの放射線量を測定するための第１指令をスクリーニング装置１００内の本体制御部１０１に送信する。第１指令を受信した本体制御部１０１は、校正対象となる放射線検出器１（ｎ）に測定を実行させる。

その結果、線源校正処理ユニット２３は、放射線検出器１（ｎ）による測定結果を受信することで、バックグランド計数率を測定する。なお、このバックグランド計数率の測定は、放射線検出器１（ｎ）を校正するために適した位置まで標準線源２を移動させる前に実施することも可能である。

＜校正手順２：機器効率の算出処理＞
線源校正処理ユニット２３は、第２指令に基づいて放射線検出器１（ｎ）で検出した計数率を信号処理部１０４経由で計測し、その値からバックグランド計数率を引いた正味計数率（Ａ）を求める。さらに、線源校正処理ユニット２３は、標準線源２から１秒間に２π（１８０度）範囲に放出される理論上の放射線数（Ｂ）を求め、Ａ／Ｂの比率を機器効率として算出する。

＜校正手順３：パルス波高値の算出処理＞
放射線検出器１の種類によっては、線源校正試験時に機器効率を測定することに加えて、標準線源からの放射線によるパルス波高値を測定するケースがある。

線源校正処理ユニット２３は、標準線源２から、放射線を照射させる。そして、線源校正処理ユニット２３は、標準線源２から所定時間照射させた状態でのプリアンプ１０３からのパルス信号を入力し、必要に応じてデジタルデータに変換する。

その結果、線源校正処理ユニット２３は、放射線検出器１（ｎ）で検出したパルスのピーク電圧値をパルス波高値として算出する。

＜校正手順４：パルス波高値および機器効率の判定処理＞
線源校正処理ユニット２３は、校正手順２で求めた機器効率、および校正手順３で求めたパルス波高値のいずれもが基準値内（基準範囲内）の場合には、機器効率を登録する。また、少なくともパルス波高値および機器効率のいずれか一方が基準値外（基準範囲外）の場合には、両者が基準値内に入るように、作業員によるディスクリ電圧等の調整後、パルス波高値および機器効率のいずれもが基準値内となるまで、校正手順２〜校正手順４を繰り返すこととなる。そして、最終的に、線源校正処理ユニット２３は、基準値内となった機器効率を登録する。

このようにして、線源校正処理ユニット２３は、校正処理により算出した機器効率をスクリーニング装置１００に渡し、スクリーニング装置１００は、最新の機器効率を用いて放射線強度を算出する。また、それぞれの放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）毎に機器効率を時系列データとして整理し、機器効率の経年変化により放射線検出器の劣化程度を判定し、放射線検出器１の交換時期を推定することができる。

＜校正手順５：Ｎ個の放射線検出器に関する繰り返し処理＞
上述した校正手順１〜校正手順４が、Ｎ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）の校正処理が終わるまで順次繰り返される。すなわち、１つの放射線検出器１（ｎ）の校正処理が終わった後には、次の放射線検出器１（ｎ＋１）を校正するために適した位置まで、標準線源２が搬送された後に、上述した校正手順１〜校正手順４が繰り返される。

そして、全ての放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）の校正処理が終了した場合には、制御ユニット２２は、標準線源２を初期位置に移動させる。その後、線源校正試験装置２０をスクリーニング装置１００から取り外す。

次に、制御ユニット２２により位置制御が実行される線源移送ユニットの構成について詳細に説明する。制御ユニット２２は、校正対象であるｎ番目の放射線検出器１（ｎ）を校正するために、移送機構部３を制御することで、標準線源２を適切な位置まで搬送する必要がある。このために、移送機構部３は、標準線源２を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の各方向に移動させることができる機構となっている。

ただし、標準線源２とＮ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）のそれぞれがＺ方向に関して、距離があらかじめ等しい値となるような配置であれば移送機構部３は、（Ｘ、Ｙ）の２方向に移動できればよい。

Ｚ方向の位置決めに加えて、さらに、標準線源２とＮ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）のそれぞれとのＸ方向に関して、Ｎ個の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）の中心位置に標準線源２を停止させることができるように、検出器ＢＯＸ１０２に対して移送機構部３を位置決めできるのであれば、移送機構部３は、（Ｙ）の１方向に移動できればよい。

なお、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の各方向については、図３を用いて後述する。

また、スクリーニング装置１００と線源校正試験装置２０とを連結された状態で、検出器ＢＯＸ１０２と移送機構部３が認識する座標を一致させることが必要となるが、スクリーニング装置１００と線源校正装置２０が連結時の連結点を原点して、スクリーニング装置１００に取り付けられた放射線検出器１の中心位置の座標をあらかじめ測定しておき、その座標を線源校正装置２０に設定することで、移送機構部３は、放射線検出器１の中心位置を把握することができる。

また、相対位置関係を特定するために、画像処理ユニットを用いてもよい。なお、この画像処理ユニットは、線源校正試験装置２０に設けることができるが、図１では図示を省略している。

相対位置関係を特定するために、スクリーニング装置１００に、放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）に対する相対位置関係が特定された複数の位置決めマークを設けておくことができる。この場合、画像処理ユニットは、スクリーニング装置１００に設けられた複数の位置決めマークの座標値を読み取り、読み取り結果に基づいてスクリーニング装置内の放射線検出器１（１）〜１（Ｎ）の位置座標を算出することができる。

従って、制御ユニット２２は、画像処理ユニットによって算出された位置座標に基づいて線源移送ユニット２１の位置制御を行うことで、標準線源２を、校正対象となる放射線検出器１（ｎ）に対向する位置に相当する校正検査位置に移動させることができる。

なお、以上の説明では、線源校正試験装置２０が、図１に示したように、線源移送ユニット２１、制御ユニット２２、および線源校正処理ユニット２３を備えて構成されている場合について説明した。しかしながら、線源校正試験装置２０は、図１以外の構成を採用することも可能である。

図２は、本発明の実施の形態１に係る線源校正試験装置を、スクリーニング装置に連動して用いる状態における、図１とは異なる機能構成図である。図２に示すように、制御ユニット２２および線源校正処理ユニット２３の機能は、あらかじめ、スクリーニング装置１００内の本体制御部１０１に持たせてもよい。図２のような構成によっても、図１の構成と同様の処理機能を実現することが可能である。

実施の形態２．
次に、スクリーニング装置１００と線源校正試験装置２０とを連結した状態でのシステム全体の構成に関して、より詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態２におけるシステムの詳細構成に関する説明図である。

図３では、１つの検出器ＢＯＸ１０２に複数台が収納されている放射線検出器１−ａ〜１−ｎの検出面中央に、標準線源２を一定距離で照射して、波高分析および機器効率を自動で測定する状態が示されている。

なお、図３において、放射線検出器１−ａ〜１−ｎの左右方向がＸ方向に相当し、放射線検出器１−ａ〜１−ｎの上下方向がＹ方向に相当し、検出器ＢＯＸ１０２と放射線検出器１との間の距離方向がＺ方向に相当する。

図３中の線源移送ユニット２１は、放射線検出器１−ａ〜１−ｎの検出面中央部に標準線源２を移送／静止させるための移送機構部３として、モーター４、減速機５、線源移送機構６、リミットスイッチ９、および静止箇所に応じた停止用ドグ１０−ａ〜１０−ｎを備えている。そして、線源移送ユニット２１は、放射線検出器１−ａ〜１−ｎのそれぞれの表面から、標準線源２の面までの距離が、所定の距離になるように、検出器ＢＯＸ１０２に対して装着できる構造となっている。

図３中の制御ユニット２２は、本体制御部１０１に相当するＣＰＵ１１へリミットスイッチ９の作動信号を伝達するＤ／Ｉ（ディジタル入力）カード１２、ＣＰＵ１１からの線源移送／静止信号をモーター４へ伝達するＤ／Ｏ（ディジタル出力）カード１３およびリレー１４で構成される。

なお、モーター４をサーボモーターとしてもよい。その場合は、標準線源２の停止箇所の位置決め制御がサーボ機構によりできるため、リミットスイッチ９、停止用ドグ１０−ａ〜１０−ｎ、および制御ユニット２２は不要になる代わりに、サーボモーターを制御するためのサーボアンプ１８が必要になる。

図３中の校正試験用Ｓ／Ｗ２３ａは、１つもしくは複数の検出器ＢＯＸ１０２毎に複数台収納されている各放射線検出器１−ａ〜１−ｎの中央部に標準線源２を移送／静止させて、波高分析データと機器効率を測定および判定するためのＳ／Ｗ（ソフトウェア）である。

次に、図３の構成を用いて、線源校正試験シーケンスについて説明する。
（ステップ１）ＢＧ（バックグランド）計数率測定
本体装置のＰＣを操作して、各放射線検出器１−ａ〜１−ｎのＢＧ計数率を測定する。

（ステップ２）線源校正試験装置セット
標準線源２を取付けた線源移送ユニット２１を校正対象である検出器ＢＯＸ１０２に装着の上、線源移送ユニット２１〜検出器ＢＯＸ１０２／制御ユニット２２間の試験用ケーブル１５−ａ〜１５−ｃを接続する。

（ステップ３）線源校正試験実施
波高分析ユニット８からの指令に基づいて本体装置のＰＣを操作して、校正試験用Ｓ／Ｗ２３ａにより線源校正試験を開始する。校正試験用Ｓ／Ｗ２３ａによる校正試験シーケンスは、次のステップ３−１〜ステップ３−４となる。

（ステップ３−１）放射線検出器１−ａの波高分析／機器効率測定＆判定
（ｉ）ＰＣ３からの指令で、
ａ．ＣＰＵ１１⇒Ｄ／Ｏ１３⇒リレー１４⇒モーター４⇒減速機５⇒線源移送機構６を動かした後、停止用ドグ１０−ａでリミットスイッチ９を作動させて、放射線検出器１−ａの中央で標準線源２を静止させる。
ｂ．波高分析ユニット８に入力する放射線検出器１−ａのＡＭＰ−ＯＵＴ信号をＣＰＵ１１⇒Ｄ／Ｏ１３⇒切替ユニット７で選択する。

（ｉｉ）所定の時間、標準線源２を放射線検出器１−ａに照射して、波高分析データを判定する。
上記（ｉ）で選択した放射線検出器１−ａのＡＭＰ−ＯＵＴ信号を、波高分析ユニット８およびＰＣ３により波高分析し、波高値（ピークＣＨ）／ディスクリ電圧が判定基準内か判定する。

（ｉｉｉ）機器効率を測定＆判定する。
放射線検出器１−ａのＰＵＬＳＥ−ＯＵＴ信号の計数率を本体装置のＤ／Ｉ１６⇒ＣＰＵ１１⇒（ネットワーク経由）⇒ＰＣ３へ読み込んだ後、ステップ１で測定したＢＧ計数率を引いて、正味計数率（Ａ）を求める。

次に、正味計数率（Ａ）と、標準線源２から１秒間に２π方向に放出される放射線数（Ｂ）との比率（Ａ÷Ｂ）を機器効率（％）として算出して、判定基準内か判定する。

次に、波高分析データおよび機器効率が判定基準内であれば、機器効率をＰＣ３に登録する。そして、登録された機器効率は、自動スクリーニング装置１００の表面汚染計算に用いられる。

（ステップ３−２）放射線検出器１−ｂ〜１−ｎの波高分析／機器効率測定＆判定
放射線検出器１−ａの試験が完了したら、ステップ３−１（ｉ）に従って、順次、標準線源２を移送の上、放射線検出器１−ｂ〜１−ｎの中央に標準線源２を静止させるとともに、当該放射線検出器のＡＭＰ−ＯＵＴ信号を切替ユニット７で選択して、波高分析データおよび機器効率を測定＆判定する。いずれのデータも判定基準内であれば、機器効率をＰＣ３に登録する。

（ステップ３−３）放射線検出器１−ａ〜１−ｎのうち、波高分析データが不良となった放射線検出器については、判定基準に入るよう、波高値／ディスクリ電圧を調整の上、当該放射線検出器をＰＣ３で選択して、波高分析データおよび機器効率を再測定する。

（ステップ３−４）試験が終了したら、ＰＣ３で終了操作をして、線源移送機構６を逆回転させることで、標準線源２を元の位置に戻した後、試験用ケーブル１５−ａ〜１５−ｃを解線するとともに、線源校正試験装置２０を取り外す。

以上のように、実施の形態１および実施の形態２によれば、線源移送ユニット、制御ユニット、および線源校正処理ユニットを備えて、線源校正試験装置が構成されている。この結果、スクリーニング装置に対して線源校正試験装置を機械的に連結するとともに、相互通信を行うことで、複数の放射線検出器を並べて使用するようなスクリーニング装置の線源校正試験を、スクリーニング装置と連動して自動で行うことができる。この結果、放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器の校正試験を、効率的に実施することができる線源校正試験装置を実現できる。

また、放射線検出装置には有寿命部品（例えば、フォトマル、プラシン）を使用しており、有寿命部品の劣化程度に比例して機器効率も低下していく。従って、機器効率の時系列データを時系列データとして登録しておき、必要に応じてトレンド表示することで、機器の経年変化を確認することができ、有寿命部品の取り換え時期も報知することができる。

なお、図３においては、複数の放射線検出器がＹ方向に配列されている場合を例示しているが、配列方向は、これに限定されるものではない。他の方向に配列された複数の放射線検出器に対しても、線源移送ユニットを適切な位置に取り付けることで、上述したような線源校正試験を実施することが可能である。また、放射線検出器の数は、単数であっても、上述したような線源校正試験を実施することが可能である。

１、１（１）〜１（Ｎ） 放射線検出器、２ 標準線源、３ 移送機構部、４ モーター、５ 減速機、６ 線源移送機構、７ 切替ユニット、８ 波高分析ユニット、９ リミットスイッチ、１０ 停止用ドグ、１２ Ｄ／Ｉカード、１３ Ｄ／Ｏカード、１４ リレー、１５−ａ〜１５−ｃ ケーブル、１８ サーボアンプ、２０ 線源校正試験装置、２１ 線源移送ユニット、２２ 制御ユニット、２３ 線源校正処理ユニット、２３ａ 校正試験用Ｓ／Ｗ、１００ スクリーニング装置、１０１ 本体制御部、１０２ 検出器ＢＯＸ、１０３ プリアンプ、１０４ 信号処理部。

Claims (5)

1. 検査対象物体の放射能汚染の有無を検査するために用いられる放射線検出器を備えたスクリーニング装置に接続され、前記放射線検出器の校正試験を行う線源校正試験装置であって、
   標準線源を前記放射線検出器の検出面に対向する校正検査位置に移動させる線源移送ユニットと、
   前記線源移送ユニットの位置制御を行うことで前記校正検査位置に前記標準線源を移動させた後、校正対象である前記放射線検出器による測定を実施させる制御ユニットと、
   前記放射線検出器による測定結果を受信し、前記測定結果に基づいて校正処理を実行することで、前記放射線検出器の校正が必要か否かを判定する線源校正処理ユニットと
   を備えた線源校正試験装置。
2. 前記スクリーニング装置に設けられた複数の位置決めマークの座標値を読み取り、読み取り結果に基づいて前記スクリーニング装置内の前記放射線検出器の位置座標を算出する画像処理ユニットをさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記画像処理ユニットによって算出された前記位置座標に基づいて前記線源移送ユニットの前記位置制御を行うことで、前記標準線源を前記放射線検出器に対向する前記校正検査位置に移動させる
   請求項１に記載の線源校正試験装置。
3. 前記線源校正処理ユニットは、
   前記放射線検出器による測定結果を受信し、前記測定結果に基づいて前記放射線検出器の機器効率を算出し、算出した前記機器効率が基準範囲内にない場合には、校正が必要であると判定する
   請求項１または２に記載の線源校正試験装置。
4. 前記線源校正処理ユニットは、前記校正処理を実行するごとに算出した前記機器効率を前記放射線検出器のトレンドを示す時系列データとして登録し、前記時系列データを報知する
   請求項３に記載の線源校正試験装置。
5. 前記制御ユニットおよび前記線源校正処理ユニットは、前記スクリーニング装置に設けられた本体制御部内に備えられている
   請求項１から４のいずれか１項に記載の線源校正試験装置。

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