JP4213066B2 - 表面汚染測定装置及び放射線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、配管内などの平面でない表面の放射能汚染も測定することができる表面汚染測定装置及び放射線検出器に関する。

従来のβ線等の放射線を測定する表面汚染測定装置は、放射線を検出する検出器を備えており、例えば特許文献１及び２に記載されている装置がある。これら装置の検出器は放射線を検知（感知）する有感面がアイロン形状の平面を成している。このような有感面を放射線の測定対象物に近接することによって放射線を測定可能なようになっている。
特開平９−２９７１８０号公報 特開２０００−１２１７３７号公報

しかし、上記特許文献１及び２のような検出器では、測定対象物の表面が平面でない場合、特に湾曲状や凹凸状の場合は、放射線の測定が困難であった。例えば、使用済の配管内部の放射線、特にβ線を測定するためには、配管を長手方向に沿って切断することにより測定する必要がある。
しかし、切断後でも配管の内面は内側に湾曲しているので、検出器の有感面を接近することができず、微量の放射線を正確に測定することができないという問題がある。

また、測定対象物の表面が凹凸状の場合、凹部が有感面の入らない大きさであると、上記同様に有感面を近接することができないので、微量の放射線を正確に測定することができないという問題がある。
また、測定対象物が入り組んでいる場合、例えば放射線使用設備などにおいて、複数の配管が曲がりくねって入組んでいる状態で配管と配管の間などの隙間が検出器よりも小さいと、検出器が入らず配管の表面であっても放射線を測定することができないという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、測定対象物の表面が湾曲状や凹凸状の場合、又は測定対象物が入り組んでいる場合でも、放射線を微量であっても正確に測定することができる表面汚染測定装置及び放射線検出器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１による表面汚染測定装置は、筒状で光を伝搬するパイプの外周面に、放射線が入射されると光を発光するシンチレータを取り付け、このシンチレータの外周面を、所定の放射線のみを透過し、他の光は遮光する遮光膜で被覆し、前記パイプの内部に、前記シンチレータから発光された光を検出する光電子増倍管を所定間隔で複数固定して成る検出手段と、前記光電子増倍管での光の検出に応じて前記検出手段から出力される検出信号より放射線の量を求める計測手段とを備えたことを特徴としている。

この構成によれば、測定対象物から放射された放射線が、遮光膜を透過し、シンチレータに入射されるので、シンチレータにおいてその放射線の量に応じた光が発光され、この光がパイプによって伝搬され、光電子増倍管に入射される。そして、計測手段にて、光電子増倍管での光の検出に応じた検出信号から放射線の量が計測される。
このように計測可能な表面汚染測定装置の検出手段が棒状なので、測定対象物の表面が湾曲状の場合、例えば測定対象物が配管の内面である場合でも、その配管内に検出手段を挿入して放射線を測定することができる。つまり、配管内面が湾曲していても、その湾曲面に近接することができるので、微量の放射線でも正確に測定することができる。

また、測定対象物の表面が凹凸状の場合でも、検出手段の棒状の外径を凹部に入る大きさにすれば、凹部に検出手段を近接することができるので、微量の放射線でも正確に測定することができる。
また、測定対象物が入り組んでいる場合、例えば放射線使用設備などにおいて、複数の配管が曲がりくねって入組んでいる状態でも、検出手段が棒状なので、配管と配管の間などの隙間に検出手段を挿入して放射線を測定することができる。

また、検出手段を長い棒状とすることができるので、測定対象物が例えば長い配管であっても、その中に挿入して一度に配管内の放射線を測定することができる。

また、本発明の請求項２による表面汚染測定装置は、請求項１において、前記検出手段の複数の光電子増倍管のうち隣接する光電子増倍管の検出信号を加算して補正する補正手段を備え、前記計測手段は、前記補正手段での補正結果から放射線の量を求めることを特徴としている。
この構成によれば、各光電子増倍管における受光面以外の面での検出感度の低下による検出精度の劣化を、抑制することができる。

また、本発明の請求項３による放射線検出器は、筒状で光を伝搬するパイプと、前記パイプの外周面に取り付けられ、放射線が入射されると光を発光するシンチレータと、前記シンチレータの外周面に取り付けられ、所定の放射線のみを透過し、他の光は遮光する遮光膜と、前記パイプの内部に所定間隔で複数固定され、前記シンチレータから発光された光を検出する光電子増倍管とを備えたことを特徴としている。

この構成によれば、測定対象物から放射された放射線を検出する放射線検出器が棒状なので、測定対象物の表面が湾曲状の場合、例えば測定対象物が配管の内面である場合でも、その配管内に検出器を挿入して放射線を測定することができる。つまり、配管内面が湾曲していても、その湾曲面に近接することができるので、微量の放射線でも正確に測定することができる。また、測定対象物の表面が凹凸状の場合でも、検出器の棒状の外径を凹部に入る大きさにすれば、凹部に検出器を近接することができるので、微量の放射線でも正確に測定することができる。また、測定対象物が入り組んでいる場合、例えば放射線使用設備などにおいて、複数の配管が曲がりくねって入組んでいる状態でも、検出器が棒状なので、配管と配管の間などの隙間に検出器を挿入して放射線を測定することができる。

また、放射線検出器を長い棒状とすることができるので、測定対象物が例えば長い配管であっても、その中に挿入して一度に配管内の放射線を測定することができる。

以上説明したように本発明によれば、測定対象物の表面が湾曲状や凹凸状の場合、又は測定対象物が入り組んでいる場合でも、放射線を微量であっても正確に測定することができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る表面汚染測定装置の構成を示す図である。
図１に示す表面汚染測定装置は、放射線（この例ではβ線とする）の放射線検出器１１と、放射線検出器１１によるβ線の検出信号からβ線の量を演算によって求め、これを図示せぬ表示部に表示する計測器１３とを備え、放射線検出器１１と計測器１３とがケーブル１５で接続されて構成されている。

放射線検出器１１は、複数（この例では５個）の光電子増倍管１７−１〜１７〜５が各々ソケット１９−１〜１９−５に嵌め込まれて装着され、細長い円筒形状のパイプ内に等間隔で配置されている。この例では、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５の個々が前方に１５０ｍｍ、後方に５０ｍｍの合計２００ｍｍの領域を測定可能であり、このような各光電子増倍管１７−１〜１７〜５が２００ｍｍ間隔で配置され、有感面の長さが１０００ｍｍとされている。

更に、放射線検出器１１の構成を図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１に示す検出器のＡ１−Ａ１断面図である。図３は、検出器を長手方向に切断した際の光電子増倍管を含む一部分の拡大図である。
これらの図に示すように、アクリルパイプ２１をライトガイドとし、このアクリルパイプ２１の外周面に、β線が入射されると光を発光する円筒状のシンチレータ２２を取付け、このシンチレータ２２の外周面をβ線のみを透過し、他の光は遮光する遮光膜２３で覆っている。また、アクリルパイプ２１の内周に光電子増倍管を固定するための固定用アクリルパイプ２４を所定間隔で配置することによって、各ソケット１９−１〜１９−５に装着された光電子増倍管１７−１〜１７〜５を固定している。

更に、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５は受光面１７ａ以外の面を、各ソケット１９−１〜１９−５を含めてアルミ蒸着したフィルムで覆っている。これは本来、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５及び各ソケット１９−１〜１９−５の受光面１７ａ以外の面で吸収される光を反射させることによって極力多くの光を、受光面１７ａに導くためである。
また、アクリルパイプ２１及び固定用アクリルパイプ２４には、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５の作動用の高電圧を印加する高電圧ケーブル２５を配線するための溝が形成されており、固定用アクリルパイプ２４には、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５で検出されたβ線の検出信号を計測器１３へ出力するための信号ケーブル２６を配線するための溝が形成されている。つまり、ケーブル１５の内部には、高電圧ケーブル２５と信号ケーブル２６とが挿通されている。なお、放射線検出器１１の外径はφ２５ｍｍであるとする。

計測器１３は、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５で検出されたβ線の検出信号を補正する補正部３１を備えている。放射線検出器１１に一定間隔で嵌め込まれて配置された各光電子増倍管１７−１〜１７〜５においては、受光面１７ａ以外の面での検出感度が低下するので、この検出感度低下を抑えるために、補正部３１で、互いに隣接した光電子増倍管によるβ線の検出信号を加算するようになっている。そして、計測器１３で、その加算結果からβ線の量を求めるようになっている。

このような構成の表面汚染測定装置によるβ線の測定する際の動作を説明する。
例えば測定対象物が、φ２５ｍｍよりも大きい内径の配管の内部であるとすると、まず、配管を放射線検出器１１の有感面の長さである１０００ｍｍ以下に切断する。そして、その切断された配管に放射線検出器１１を挿入して、測定を開始する。これによって、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５に、高電圧ケーブル２５を介して高電圧が印加され、作動状態となる。一方、配管内部面に付着したβ線は、遮光膜２３を透過し、シンチレータ２２に入射されるので、シンチレータ２２においてそのβ線の量に応じた光が発光され、この光がライトガイドであるアクリルパイプ２１によって伝搬され、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５の受光面１７ａに入射される。

この入射された光の量が検出されることによるβ線の検出信号が、信号ケーブル２６を介して計測器１３へ入力される。この入力された各光電子増倍管１７−１〜１７〜５におけるβ線の検出信号は、まず、補正部３１で補正される。即ち、互いに隣接した光電子増倍管の検出信号が、補正部３１で加算されることによって補正される。そして、計測器１３の図示せぬ演算部で、その加算結果からβ線の量が求められ、この結果が表示される。

ここで、放射線検出器１１で実際にβ線を検出した際の各光電子増倍管１７−１〜１７〜５の検出感度分布を図４及び図５に示し、それらについて説明する。
図４は、放射線検出器１１で実際にβ線であるＳｒ（ストロンチゥーム）−９０を検出した際の各光電子増倍管１７−１〜１７〜５の検出感度分布を表す図である。
Ｓｒ−９０を放射線検出器１１で１０秒（ｓｅｃ）間検出した際に、放射線検出器１１の１０００ｍｍの長さの有感面の根元を０とし、有感面の０〜４００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ１で示し、２００〜６００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ２で示し、４００〜８００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ３で示し、６００〜１０００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ４で示した。

また、Ｓｒ−９０を放射線検出器１１で３０秒（ｓｅｃ）間検出した際に、放射線検出器１１の有感面の０〜４００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ５で示し、２００〜６００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ６で示し、４００〜８００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ７で示し、６００〜１０００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＳ８で示した。

図５は、放射線検出器１１で実際にβ線であるＣｏ（コバルト）−６０を検出した際の各光電子増倍管１７−１〜１７〜５の検出感度分布を表す図である。
Ｃｏ−６０を放射線検出器１１で１０秒（ｓｅｃ）間検出した際に、放射線検出器１１の有感面の０〜４００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ１で示し、２００〜６００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ２で示し、４００〜８００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ３で示し、６００〜１０００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ４で示した。

また、Ｃｏ−６０を放射線検出器１１で３０秒（ｓｅｃ）間検出した際に、放射線検出器１１の有感面の０〜４００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ５で示し、２００〜６００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ６で示し、４００〜８００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ７で示し、６００〜１０００ｍｍの区間での検出感度を表す曲線をＣ８で示した。

これらの結果から、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５は、ソケット１９−１〜１９−５を含めて約５０ｍｍであり、受光面１７ａの位置は、５０、２５０、４５０、６５０、８５０ｍｍであるので、検出感度は、受光面１７ａの直前位置である６０、２６０、４６０、６６０、８６０ｍｍが最も良くなっていることがわかる。
また、有感面の位置から手前５０〜１００ｍｍの区間で低下傾向となる。このように、線源の核種及び軸方向の位置によって検出感渡に差はあるが、測定時間を３０秒にすると、Ｃｏ−６０でも放射線量を適正に認識可能な１Ｂｑ／ｃｍ^２を満足することができる。

このように、本実施の形態の表面汚染測定装置よれば、測定対象物から放射されたβ線が、遮光膜２３を透過し、シンチレータ２２に入射され、シンチレータ２２においてそのβ線の量に応じた光が発光され、この光がアクリルパイプ２１によって伝搬され、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５に入射される。そして、計測器１３にて、光電子増倍管１７−１〜１７〜５での光の検出に応じた検出信号からβ線の量が計測される。

このように計測可能な表面汚染測定装置の放射線検出器１１を棒状としたので、測定対象物の表面が湾曲状の場合、例えば測定対象物が配管の内面である場合でも、その配管内に検出器を挿入して放射線を測定することができる。つまり、配管内面が湾曲していても、その湾曲面に近接することができるので、微量の放射線でも正確に測定することができる。

また、従来のように配管を長手方向に沿って切断するといった手間を省くことができる。
また、測定対象物の表面が凹凸状の場合でも、放射線検出器１１の外径を凹部に入る大きさにすれば、凹部に放射線検出器１１を近接することができるので、微量の放射線でも正確に測定することができる。

また、測定対象物が入り組んでいる場合、例えば放射線使用設備などにおいて、複数の配管が曲がりくねって入組んでいる状態でも、放射線検出器１１が棒状なので、配管と配管の間などの隙間に放射線検出器１１を挿入して放射線を測定することができる。
また、光電子増倍管１７−１〜１７〜５の数を増やせば、放射線検出器１１の長さを長くすることができるので、測定対象物が例えば長い配管であっても、その中に挿入して一度に配管内の放射線を測定することができる。また、複数の配管が曲がりくねって入組んでいる状態で、測定箇所が奥まった場所でも、その測定箇所まで放射線検出器１１を差し込んで放射線を測定することができる。

また、補正部３１によって、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５のうち隣接する光電子増倍管の検出信号を加算して補正するようにしたので、計測器１３は、その補正結果から放射線の量を求めることによって、各光電子増倍管１７−１〜１７〜５における受光面１７ａ以外の面での検出感度の低下による検出精度の劣化を、抑制することができる。
なお、放射線検出器１１は、概観形状が細長い円柱形状としたが、この他、細長い三角柱や四角柱などの多角柱形状であってもよい。また、光電子増倍管１７−１〜１７〜５は、本例では５個としたが、１個以上であればよい。更に、放射線をβ線として説明したが、この他、α線やγ線などの放射線であってもよい。

本発明の実施の形態に係る表面汚染測定装置の構成を示す図である。 図１に示す表面汚染測定装置における検出器のＡ１−Ａ１断面図である。 図１に示す表面汚染測定装置における検出器を長手方向に切断した際の光電子増倍管を含む一部分の拡大図である。 放射線検出器で実際にβ線であるＳｒ−９０を検出した際の各光電子増倍管の検出感度分布を表す図である。 放射線検出器で実際にβ線であるＣｏ−６０を検出した際の各光電子増倍管の検出感度分布を表す図である。

符号の説明

１１ 検出器
１３ 計測器
１５ ケーブル
１７−１〜１７〜５ 光電子増倍管
１７ａ 受光面
１９−１〜１９−５ ソケット
２１ アクリルパイプ
２２ シンチレータ
２３ 遮光膜
２４ 固定用アクリルパイプ
２５ 高電圧ケーブル
２６ 信号ケーブル

Claims (3)

1. 筒状で光を伝搬するパイプの外周面に、放射線が入射されると光を発光するシンチレータを取り付け、このシンチレータの外周面を、所定の放射線のみを透過し、他の光は遮光する遮光膜で被覆し、前記パイプの内部に、前記シンチレータから発光された光を検出する光電子増倍管を所定間隔で複数固定して成る検出手段と、
   前記光電子増倍管での光の検出に応じて前記検出手段から出力される検出信号より放射線の量を求める計測手段と
   を備えたことを特徴とする表面汚染測定装置。
2. 前記検出手段の複数の光電子増倍管のうち隣接する光電子増倍管の検出信号を加算して補正する補正手段を備え、
   前記計測手段は、前記補正手段での補正結果から放射線の量を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面汚染測定装置。
3. 筒状で光を伝搬するパイプと、
   前記パイプの外周面に取り付けられ、放射線が入射されると光を発光するシンチレータと、
   前記シンチレータの外周面に取り付けられ、所定の放射線のみを透過し、他の光は遮光する遮光膜と、
   前記パイプの内部に所定間隔で複数固定され、前記シンチレータから発光された光を検出する光電子増倍管と
   を備えたことを特徴とする放射線検出器。

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