JP5577121B2 - 放射線測定装置 - Google Patents

Description

本発明は放射線測定装置に関し、特に、放射線測定装置の操作の訓練のための技術に関する。

放射線測定装置として、空間線量率を測定するサーベイメータ、個人被ばく管理のための個人線量計、等が知られている。そのような放射線測定装置は、原子力発電所、核燃料取扱施設、放射性同位元素を取り扱う病院等、において日常的に使用されている。一方、近時、消防署や警察署その他の自治体組織においても放射線測定装置が常備されつつある。例えば、原子力発電所で火災が発生した場合、出動した職員の安全性を確保する上で放射線測定が必要となるからである。しかし、そのような者は、一般に、放射線測定装置の操作を熟知していない。あるいは、知識が十分であっても日常的に操作を行っていないために実際の現場での使用に際して戸惑いが生じることもある。そこで、定期的に放射線測定装置の操作訓練を行っておくことが要請される。なお、放射線取扱施設で作業する者であっても訓練が義務付けられる場合もあるし、また新人教育の一貫として放射線測定装置の操作訓練がなされる場合もある。

以下の特許文献１には、放射線監視装置の自動試験装置が開示されている。同装置においては、テスト信号発生器からの擬似信号が放射線監視装置に入力されており、それにより実際の警報動作がテストされている。しかし、同装置では、空間を介して放射される放射線を模擬することは行われておらず、そもそも、同装置の構成はその操作を訓練するためのものではなく動作確認のためのものである。

以下の特許文献２には管理区域内の放射線分布を模擬する訓練設備が開示されている。具体的には、作業空間を模擬した建屋内に１又は複数の電波発信機が設置されており、作業者が、電波発生機からの電波を受信する受信機を携帯しつつ、管理区域内の放射線機器等を模擬した訓練用機器等の作業にあたる場合において、受信機において受信した電波の強さ及び受信時間が放射線強度及び被ばく時間に換算される。それらに基づいて累積被ばく線量が表示されると共に、それが危険域に達した場合に警報が発生するように制御されている。この訓練設備において、作業者に携帯される装置は放射線測定機能を有しない受信機に過ぎず、放射線測定装置それ自体ではないので、被ばく管理の訓練を行えるとしても、放射線測定装置それ自体の訓練を行えない。

特開平１０−２６０２６２号公報 特開昭５９−２９２８４号公報

放射線測定装置の操作訓練に当たっては、従来、密封線源が利用されている。しかし、線源の保管管理は煩雑であり、とりわけ放射線についての知識や経験が乏しい者にとっては、非常に煩雑である。密封線源を常置しておかずに、訓練の度に業者から一時的に貸し出してもらい、それを利用することも考えられるが、必要な時に速やかに訓練できなくなる。また、密封線源を利用した訓練が実際に必要であるとしても、それに先立ってあるいは補充的に予備的訓練を行える仕組みがあった方がよい。操作の訓練に際してはできるだけ実際の測定環境に近い状態を作り出すのが望ましい。

本発明の目的は、実際の線源を利用せずに放射線測定装置の操作を訓練できるようにすることにある。

本発明の他の目的は、実際の放射線測定に近い状況下において放射線測定の訓練を行えるようにすることにある。

本発明に係る放射線測定装置は、放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器から出力された検出信号に基づいて、放射線エネルギーごとの実測値を表す実測分布を生成する実測分布生成手段と、疑似線源からの放射線ではない疑似波を受信する受信部と、前記受信部から出力された受信信号に基づいて、放射線エネルギーごとの疑似測定値を表す疑似分布を生成する疑似分布生成手段と、前記実測分布と前記疑似分布に基づいて合成分布を生成する合成分布生成手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、実測分布と疑似分布の合成により生成された合成分布を表示等することができるので、実際の測定環境に近い状況下において放射線測定の訓練を行える。すなわち、疑似分布だけを表示したならばもっともらしさに欠けるような場合であっても、それに対してバックグランドスペクトル等を合成すれば、汚染等が生じた場合における測定結果に近いものを表示等することができる。実測分布はリアルタイム測定されているバックグランドスペクトル（ＢＧ分布）であるのが望ましいが、過去に測定されて保存されたスペクトルを利用するようにしてもよい。疑似分布は疑似線源からの電波等の疑似波により生成される。その場合、疑似線源と受信部との間の距離等に応じて疑似分布が変化することになるのでリアル感を得られる。疑似分布は線スペクトルであってもよいし、広がりをもったスペクトルであってもよい。１又は複数のピークが生じるように疑似分布を構成するのが望ましい。なお、変形例として、疑似線源を利用せずに放射線測定装置内部で疑似分布を生成してそれをバックグランド分布に合成することも考えられるが、その場合には放射線測定装置の位置に応じて合成分布が変動しないので現実味が薄れる。

望ましくは、前記実測分布はリアルタイムバックグランド分布であり、前記疑似分布は１又は複数のピークを有し、前記合成分布は前記実測分布に前記疑似分布を重畳させたものである。加算方式、重合方式、その他色々な合成方式が考えられる。スペクトル（分布）の横軸は通常、放射線エネルギーであり、縦軸はカウント値、線量、線量率、線量当量、線量当量率等である。

望ましくは、前記合成分布の表示に際して前記実測分布と前記疑似分布とを識別するための表示処理が施される。望ましくは、前記表示処理はカラー処理である。実測分布と疑似分布が渾然一体として表示されてもよいが、それらが個別的に着色されてそれぞれを識別できるように構成してもよい。一方だけが白黒表現されてもよい。そのような処理によれば実際に異常が生じて何らかのピーク等が生じた場合にそれを疑似分布と区別することが容易となる。

望ましくは、訓練モードにおいて前記合成分布が表示され、実測モードにおいて前記実測分布が表示される。訓練モードにおいても実測モードと同様に放射線測定が行われるから、訓練中のバックグランド分布をメモリに記憶しておいてもよい。

上記の放射線測定装置においては、訓練モードにおいて、疑似線源からの空中伝搬に係る疑似波（非放射線）が受信部にて受信され、その受信信号に基づいて疑似測定値が演算される。つまり、放射線測定と同じような状況下において、実際の線源を利用することなく、放射線に近い空間伝搬波が実際に測定される。そのような過程を通じて放射線測定の訓練を行える。その訓練には、例えば、可搬型の装置本体又は放射線検出部の移動操作、汚染源の特定のためのサーチ、動作条件の調整、表示内容の読み取り、といったものが含まれてもよい。疑似波は電波であるのが望ましいが、それ以外に磁場、音波、光等が考えられる。放射線測定の場合と同様に距離に応じて信号レベルが変動すれば、実際の放射線測定の場合と同様の感覚を得られる。誤認防止のため、訓練モードであることが明示されるように構成するのが望ましい。

望ましくは、前記擬似測定値演算部は、前記擬似波の受信強度に基づいて前記擬似測定値を演算し、前記擬似線源から当該放射線測定装置までの距離に応じて前記擬似測定値の大きさが変動する。受信強度が距離の二乗に反比例するならば典型的な放射線測定の場合と同様の測定状況を作出できる。

以上説明したように、本発明によれば、実際の線源を利用せずに放射線測定装置の操作を訓練できる。あるいは、実際の放射線測定に近い状況を作り出して訓練の成果を高められる。

本発明に係る訓練機能を搭載した放射線測定システムを示すブロック図である。 擬似線源を示す外観図である。 送信信号の内容を示す図である。 合成処理を示す図である。 識別処理の内容を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る放射線測定システムの好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。本実施形態に係るシステムは、放射線測定装置１０と、複数の擬似線源１２，１４とを有している。擬似線源１２，１４は、放射線測定装置１０の操作を訓練する際に使用されるものである。任意数の疑似線源が利用される。

放射線測定装置１０について説明する。この放射線測定装置１０は、例えば個人線量計、サーベイメータ等である。放射線測定装置１０は可搬型の装置として構成され、それは電源としてのバッテリ４６を有している。図１に示す構成において、放射線測定装置１０は、γ線及び中性子を検出する機能を有している。もちろん、単一の放射線（α線、β線、γ線、中性子）を検出するものであってもよい。

図１に示されるセンサ１６は、γ線を検出するための半導体検出器である。センサ１８は中性子を検出するための半導体検出器である。センサ１８の有感面には、中性子を荷電粒子（α粒子）として検出するための核変換層１８Ａが設けられている。センサ１６，１８の後段には信号処理回路２０，２２が設けられている。信号処理回路２０，２２はプリアンプ、波高弁別器等の公知の回路を有している。信号処理回路２０，２２から出力される信号はカウンタ２４，２６に入力される。

マイクロコンピューター（マイコン）３１は、本実施形態において、上記のカウンタ２４，２６、演算部３２、メモリ３３等を有している。カウンタ２４はγ線を計数するための計数器である。カウンタ２６は中性子を計数するための計数器である。演算部３２はカウンタ２４，２６の計数値に基づいてγ線の線量（線量率）及び中性子の線量（線量率）を演算する機能を有する。

特に、本実施形態では演算部３２が各放射線エネルギーごとのカウント値（あるいは線量等）を表すスペクトルを演算する機能を有している。すなわち、演算部３２はマルチチャンネルアナライザのように機能する。カウンタ２４，２６はそれぞれカウンタ群であってもよい。カウント値に代えて、カウントレート、線量、線量率、線量当量、線量当量率等が演算されてもよい。スペクトルは実測分布であり、具体的には、γ線の実測分布と中性子の実測分布のそれぞれが演算される。それらの実測分布は表示器３６に表示される。表示器３６は、液晶表示器、アナログメーター、あるいは複合表示器等である。

本実施形態において、実測モードでは、上述したように、γ線及び中性子について実測分布（スペクトル）が演算、表示される。訓練モードにおいては、例えばγ線についての実測分布が演算される他、擬似放射線の検出結果に基づいて疑似分布が演算され、更に実測分布と疑似分布とが合成されて合成分布が生成される。その合成分布が表示器３６に表示される。すなわち、演算部は、訓練モードにおいて、受信した信号に基づいて各エネルギーごとの疑似測定値からなる疑似スペクトルを生成し、それを実際に測定された実測スペクトルに合成する。それにより生成される合成スペクトルは望ましくはγ線スペクトルであるが、γ線スペクトルと中性子スペクトルの両者が生成されてもよい。本実施形態では、実測モード及び訓練モードの両方においてリアルタイムで実際に放射線が測定される。そして、後者においては更に疑似線源からの疑似波（非放射線）もリアルタイムで測定される。なお、訓練モードにおいて疑似測定値だけを表示することも勿論可能である。

操作パネル３４はマイコン３１に接続されており、操作パネル３４を利用して動作モードの選択、測定条件の切替等を行える。操作パネル３４は各種のつまみやスイッチを含むものである。ＬＥＤ３８及びブザー４０は、放射線測定結果が異常値であるような場合に、アラームを発生する手段である。訓練モードの実行中において、突発的に線量が上昇して自動的にモード切替が実行され、すなわち訓練モードが強制終了して自動的に実測モードが実行された場合に、ＬＥＤ３８を点灯させ、かつ、ブザー４０を動作させるようにしてもよい。すなわち、モードの自動変更時にユーザーにモード変更を報知するのが望ましい。

メモリ３３は不揮発メモリとして構成されており、メモリ３３上に実測分布を時系列順で保存しておくことができる。また、必要に応じて擬似分布を時系列順で保存するようにしてもよい。

受信器４２はアンテナ４４を備えており、以下に詳述する擬似線源１２，１４からの電波がアンテナ４４において受信され、それにより生じた受信信号が受信器４２において処理される。本実施形態においては、受信器４２は特に受信信号の電界強度を計測する機能と受信信号に含まれている情報を抽出する機能とを具備している。抽出された情報及び電界強度の情報は演算部３２へ送られる。すなわち、訓練モードにおいては、実際に放射線測定を行う他、擬似線源１２，１４が利用される。それらを実際の放射線の線源と同様のものとみなし、それらからの電波を受信することにより、訓練用の表示内容を構成することが可能となる。

擬似線源１２，１４は互いに同一の構成を有しており、以下においては擬似線源１２を代表してその構成を説明する。擬似線源１２は、持ち運び容易な形態を有する可搬型の小型部品であり、後に図２を用いて説明するようにコイン型形態を有しており、それが例えば床面上やテーブル上に設置される。疑似線源１２は例えばγ線疑似線源であり、疑似線源１４は例えば中性子疑似線源である。

擬似線源１２は電源としてのバッテリ５８を有しており、すなわち任意の箇所に擬似線源１２を設置することが可能である。信号処理器５０は送信時において信号発生器として機能し、一定の情報を含む送信信号が送信器５４へ与えられる。送信器５４は上述した受信器４２と同様に通信部として機能し、入力される送信信号を電波信号に変換し、その信号をアンテナ５６に出力する。すると、アンテナ５６から擬似放射線としての電波１００Ａが放出され、電波１００Ａは上述したアンテナ４４により受波されることになる。入力器５２は信号処理器５０の動作条件を設定するための入力デバイスである。例えば、擬似線源１２の機能を入力器５２を用いて切り替えることが可能である。受信器４２に更に送信器の機能を持たせ、一方、送信器５４に更に受信器の機能を持たせることにより、放射線測定装置１０側から擬似線源１２の動作条件をリモートコントロールすることも可能である。また、放射線測定装置１０と擬似線源１２との間で相互認証を行わせたり、相互において情報交換を行わせたりすることも可能である。それ以外には、放射線測定装置１０側から制御信号を送って放射線の種類の指定したり強度を指定したりすることが考えられ、そのような制御により混信防止等のための周波数切換がなされてもよい。

擬似線源１２は例えば床面上に設置され、その一方、放射線測定装置１０は訓練を行う者によって保持される。擬似線源１２から放射される電波が放射線測定装置１０において良好に受信されるように、つまり、あたかも放射線の検出強度がより高まるように、放射線測定装置１０の位置や姿勢を変化させ、また操作パネル３４を利用して装置の動作条件を調整することにより、実際の放射線測定と同様の操作感覚をもって、放射線測定の訓練を行うことが可能となる。

本実施形態においては、放射線測定装置１０がγ線測定機能及び中性子測定機能の２つの放射線測定機能を有している。それに対応して、γ線擬似線源１２と中性子擬似線源１４とが設けられ、２つの擬似線源からそれぞれ独立して電波１００Ａ、１００Ｂが放射される。それらの電波１００Ａ、１００Ｂはアンテナ４４にて受波され、受信器４２において、それぞれの電波ごとに受信信号が処理されることになる。後に説明するように、各電波には一定の情報が含まれており、その埋め込まれた情報の内容を認識することにより、それぞれの擬似線源の役割等を容易に認識することができ、またそれぞれの電波の電界強度を独立して評価することが可能である。図１に示される構成では、演算部３２が２つの電波の電界強度に基づいてγ線と中性子の両方についての擬似分布を演算している。そして、γ線の実測分布とγ線の疑似分布とが合成されて訓練用のγ線の合成分布が生成され、中性子の実測分布と中性子の疑似分布とが合成されて訓練用の中性子の合成分布が生成される。バックグランドが変化すればリアルタイムでその変化が合成分布に現れる。また、疑似線源と測定装置との間の距離その他の位置関係の変化により合成分布が変化する。特にバックグランドから出ている１又は複数のピーク（疑似ピーク）の高さや形状が変化することになる。

図２には、図１に示した擬似線源１２，１４の外観の一例が示されている。図示される構成では各擬似線源１２，１４がコイン形を有しており、その上面に設けられたアンテナ５６から電波が等方的に放射される。電波の電界強度は一般に距離の二乗に反比例するので、放射線測定と同様の強度関数を作出することが可能である。もちろん、単一の擬似線源だけを利用して放射線測定装置の訓練を行うこともできる。

図３には擬似線源１２から放射される電波１００Ａに含まれる情報が概念図として示されている。電波１００Ａすなわち送信信号には、擬似線源の識別子であるＩＤ情報６０と、管理データ６２とが含まれる。管理データ６２は、例えば線種の種別、放射線エネルギー等の情報である。すなわち、属性データとして線種やエネルギーの指定を行うことにより、電気的な信号処理の段階でそれらの情報に基づいて模擬的な検出信号を生成することが可能となる。それらの情報に付加される強度データ６４は図１に示した受信器４２において付加されるものである。すなわち各エネルギーごとの強度を表すデータを伝送することにより、擬似分布を作出することができる。ちなみに、本実施形態においては２つの擬似線源１２，１４を利用して２種類の擬似放射線を生成したが、単一の擬似線源から２種類の擬似放射線を生成するようにしてもよい。図３に示した管理データの内容を適宜変更することにより、訓練の目的に応じて各種の情報埋め込みを行える。但し、もっとも単純な例として変調やコード化等による情報埋め込みがなされていない単純な電波の強度を利用する方法があげられ、それも本発明の一実施態様となりうる。

図４には訓練時に表示される合成スペクトルの生成方法が示されている。（Ａ）には実測分布としてのバックグランド（ＢＧ）スペクトル２００が示されている。横軸は放射線エネルギーを示し、縦軸はカウント値を示している。このＢＧスペクトルは環境放射線の強度変化に基づいてリアルタイムで変化するものである。（Ｂ）には疑似分布としての疑似スペクトル２０２が示されている。これは疑似線源からの電波を受信することによって生成されるものである。スペクトルの大小は電界強度に依存する。それらのスペクトルを加算合成することにより合成分布としての合成スペクトル２０４を生成することができる。これは自然的な波形と人工的な波形とを組み合わせたものであり、今までにないスペクトルと言いうる。バックグランド放射線の変化、疑似線源からの電波強度の変化により合成スペクトルは変動するからリアル感を得られる。

図５には識別処理が施された合成スペクトル２０４Ａが示されている。バックグランドスペクトル部分２００Ａと疑似スペクトル部分２０２Ａが互いに視覚的に区別できるようにカラー処理される。例えば、前者が緑色で後者がオレンジで表現される。このような構成によれば異常が生じた場合に緑色のピークが生じることになるからそのような突発的事態を速やかに認識することができる。勿論、２つのスペクトル部分を渾然一体化するようにしてもよい。γ線合成スペクトルと中性子合成スペクトルとを同時表示して訓練を行うようにしてもよい。

１０ 放射線測定装置、１２，１４ 擬似線源、１６，１８ センサ、２０，２２ 信号処理回路、２４，２６ カウンタ、３２ 演算部、３６ 表示器、４２ 受信器、４４ アンテナ、５０ 信号処理器、５４ 送信器、５６ アンテナ、１００Ａ，１００Ｂ 電波。

Claims (5)

1. 放射線を検出する放射線検出器と、
   前記放射線検出器から出力された検出信号に基づいて、放射線エネルギーごとの実測値を表すスペクトルとしての実測分布を生成する実測分布生成手段と、
   疑似線源からの放射線ではない疑似波を受信する受信部と、
   前記受信部から出力された受信信号に基づいて、放射線エネルギーごとの疑似測定値を表す疑似スペクトルとしての疑似分布を生成する疑似分布生成手段と、
   前記実測分布と前記疑似分布に基づいてスペクトル合成により合成分布を生成する合成分布生成手段と、
   を含むことを特徴とする放射線測定装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記実測分布はリアルタイムバックグランド分布であり、
   前記疑似分布は１又は複数のピークを有し、
   前記合成分布は前記実測分布に前記疑似分布を重畳させたものである、
   ことを特徴とする放射線測定装置。
3. 放射線を検出する放射線検出器と、
   前記放射線検出器から出力された検出信号に基づいて、放射線エネルギーごとの実測値を表す実測分布を生成する実測分布生成手段と、
   疑似線源からの放射線ではない疑似波を受信する受信部と、
   前記受信部から出力された受信信号に基づいて、放射線エネルギーごとの疑似測定値を表す疑似分布を生成する疑似分布生成手段と、
   前記実測分布と前記疑似分布に基づいて合成分布を生成する合成分布生成手段と、
   を含み、
   前記合成分布の表示に際して前記実測分布と前記疑似分布とを識別するための表示処理が施された、ことを特徴とする放射線測定装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記表示処理はカラー処理である、ことを特徴とする放射線測定装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
   訓練モードにおいて前記合成分布が表示され、
   実測モードにおいて前記実測分布が表示される、ことを特徴とする放射線測定装置。
   

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