JP5643864B2 - 放射線測定装置及び放射線測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線測定装置に関するものである。

放射性物質の除染作業としては、放射性物質が付着した表土の削り取る作業、枝葉や落ち葉を除去する作業、又は建物表面の洗浄作業等がある。そして、従来は、除染作業による除染効果を確認するために、放射線測定装置を用いて、除染作業の作業前の放射線量と作業後の放射線量とを比較している。

しかしながら、放射線測定装置により測定される放射線量には、除染対象場所から放出される放射線量の他に、地上にある放射線物質から上方に放出されて大気により散乱されて地上に戻ってくる放射線量（スカイシャインによる放射線量）を含まれている（図３参照）。そうすると、除染後においても、スカイシャインによる放射線量を測定してしまい（図３の下図参照）、実際に除染対象場所から放出される放射線量のみを測定していないので、除染効果を正確に判断することが難しい。

また、除染作業が必要な場所を特定するにあたって、放射線測定装置で放射線量を測定する場合でも、その測定された放射線量には、除染対象場所から放出される放射線量の他に、スカイシャインによる放射線量を含むことになってしまい、除染作業が必要か否かを正確に判断することが難しい（図３の下図参照）。さらに、ある除染対象場所を除染することで、その除染対象場所に隣接する場所で測定される放射線量も減少するので（図３の下図参照）、単に放射線量を測定するだけでは、前記隣接する場所を除染する必要があるか否かを正確に判断することが難しい。

なお、特許文献１に示すように、方向特性が互いに異なるように周方向に複数の放射線検出器を設けて、これら複数の放射線検出器により得られた測定値の総和と所定方向を向く放射線検出器の測定値との比を算出することによって、放射線の飛来方向を特定する放射線測定装置が考えられている。

ところが、この放射線測定装置では、周方向に配置された複数の放射線検出器の測定値の総和を用いており、スカイシャインによる放射線量の影響を考慮していないため、除染作業前後の除染効果の判断を行うことが難しく、また、除染作業が必要な場所を特定することが難しいという問題がある。

特開２００７−１５５３３２号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、除染作業の除染効果を正確に判断できる又は除染作業が必要な場所を正確に特定できるようにすることをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る放射線測定装置は、第１方向である放射線量変化の小さい方向にピーク感度を示す方向特性を有する第１放射線検出器と、前記第１方向とは異なる第２方向にピーク感度を示す方向特性を有する第２放射線検出器と、前記第１放射線検出器により得られた第１測定結果を基準として、当該基準とされた第１測定結果に対する前記第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係を示す値である関係値を演算する演算部と、前記演算部により得られた関係値を出力する出力部とを備えることを特徴とする。

このようなものであれば、第１放射線検出器が除染による放射線量の変化が小さい方向にピーク感度を示す方向特性を有するものであり、第１放射線検出器により得られた第１測定結果に対する第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係を示す関係値を出力するので、以下の効果を奏する。
つまり、除染作業の除染効果の判断又は除染の必要な場所の特定を、放射線検出器の測定結果（例えば放射線量）で判断するのではなく、関係値により判断するので、スカイシャインによる放射線量又は周囲の放射性物質から放出される放射線量の影響を抑制して、正確に行うことができる。このように本発明は、第１放射線検出器により得られた第１測定結果に対する第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係値を出力することが、除染作業の除染効果の判断又は除染の必要な場所の特定を行う場合に意味があると見出されることによって初めてなされたものである。

前記第１方向が、鉛直上向き方向に設定されていることが望ましい。
これにより第１放射線検出器が上空の放射線量を測定することになる。上空の放射線量は、スカイシャインによる放射線量であり、除染作業の前後での変化量が最も小さいため、この上空の放射線量を基準にすることによって、除染作業の除染効果の判断又は除染作業が必要な場所の特定をより一層正確に行うことができる。

前記関係値が、前記第１測定結果と前記第２測定結果との比であることが望ましい。
これならば、各放射線検出器により得られる測定結果（例えば放射線量）の比をとるだけで良く、演算部の演算処理を極めて簡単にすることができる。また、関係値が比であるため、ユーザによる判断を簡単にすることができる。

前記出力部が、前記演算部により得られた関係値を画面上に表示する表示制御部であり、前記表示制御部が、放射性物質の除染前の放射線測定により得られた前記関係値と、前記放射性物質の除染後の放射線測定により得られた前記関係値とを同時又は切り替えて画面に表示することが望ましい。
これならば、除染作業の前後の関係値の比較を、同一画面上で行うことができるため、ユーザによる判断を簡単にすることができる。

前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向にピーク感度を示す方向特性を有する第３放射線検出器をさらに備えており、前記演算部が、前記基準とされた第１測定結果に対する前記第２放射線検出器の第２測定結果及び前記第３放射線検出器の第３測定結果の関係を示す値である関係値を演算するものであり、前記第１方向が、鉛直上向き方向に設定されており、前記第２方向が、鉛直下向き方向に設定されており、前記第３方向が、水平方向に設定されていることが望ましい。
これならば、第１方向が鉛直上向きに設定され、第２方向が鉛直下向き方向に設定されているので、除染効果の判断を第１測定結果に対する第２測定結果の関係値で判断することができる。また、第３方向が水平方向に設定されているので、除染が必要な場所の特定を第１測定結果に対する第３測定結果の関係値で判断することができる。つまり、除染作業後において、当該除染場所の除染効果を判断すると同時に、当該除染場所の周囲において除染が必要な場所を特定することができる。

また、本発明に係る放射線測定プログラムは、第１方向である放射線量変化の小さい方向にピーク感度を示す方向特性を有する第１放射線検出器と、前記第１方向とは異なる第２方向にピーク感度を示す方向特性を有する第２放射線検出器とを備える放射線測定装置に用いられる放射線測定プログラムであって、前記第１放射線検出器により得られた第１測定結果を基準として、当該基準とした第１測定結果に対する前記第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係を示す値である関係値を演算する演算部と、前記演算部により得られた関係値を出力する出力部と、としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とする。

このように構成した本発明によれば、第１放射線検出器により得られた第１測定結果を基準として、当該第１測定結果に対する第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係を示す関係値を出力するので、除染作業の除染効果を正確に判断できる又は除染作業が必要な場所を正確に特定できる。

本実施形態の放射線測定装置の構成を示す模式図。 同実施形態の放射線検出器の構成を示す斜視図及び断面図。 除染前後のスカイシャインによる放射線量等を示す模式図。

以下に本発明に係る放射線測定装置について図面を参照して説明する。

本実施形態の放射線測定装置１００は、３方向の放射線量を同時に測定することができるものであり、図１に示すように、第１方向にピーク感度を示す方向特性を有する第１放射線検出器２と、第１方向とは異なる第２方向にピーク感度を示す方向特性を有する第２放射線検出器３と、第１方向及び第２方向とは異なる第３方向にピーク感度を示す方向特性を有する第３放射線検出器４と備えている。

各放射線検出器２〜４は、図１及び図２に示すように、放射線により発光するＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータ等のシンチレータ１０と、当該シンチレータ１０の発光を検出するフォトダイオード（シリコンフォトダイオード）等の光検出器１１とを有する。

シンチレータ１０は、特に図２に示すように、柱状をなすものであり、一面に放射線が入射する入射面１０ａを有し、シンチレーション光を射出する射出面１０ｂを有している。そして、この射出面１０ｂに対向して光検出器１１の受光面１１ａが設けられている。本実施形態のシンチレータ１０は、四角柱状をなすものである。

また、シンチレータ１０は、前記入射面１０ａを除く５面は、例えば厚み８ｍｍの鉛板等の遮蔽部材１２により被覆されており、入射面１０ａ以外の面に入射する放射線（具体的にはガンマ線）を減衰させる構成とされている。また、シンチレータ１０の射出面１０ｂに対向する光検出器１１もシンチレータ１０とともに前記遮蔽部材１２により被覆されている。これにより、各放射線検出器２〜４は、入射面１０ａの向く方向にピーク感度を示す方向特性を有するものとなる。

そして、３つの放射線検出器２〜４は、図１に示すように、第１放射線検出器２の入射面１０ａが鉛直上向き方向を向くように設定され、第２放射線検出器３の入射面１０ａが鉛直下向き方向を向くように設定され、第３放射線検出器４の入射面１０ａが水平方向を向くように設定されている。つまり、第１放射線検出器２の入射面１０ａ及び第２放射線検出器３の入射面１０ａは、互いに正反対の向きを向くように配置され、第３放射線検出器４の入射面１０ａは、前記第１放射線検出器２の入射面１０ａ及び前記第２放射線検出器３の入射面１０ａの対向方向に直交する方向を向くように配置されている。これにより、第１放射線検出器２が鉛直上向き方向にピーク感度を示す方向特性を有し、第２放射線検出器３が鉛直下向き方向にピーク感度を示す方向特性を有し、第３放射線検出器４が水平方向にピーク感度を示す方向特性を有することになる。

そして、本実施形態の放射線測定装置１００は、前記３つの放射線検出器２〜４それぞれの光検出器１１から光強度信号を取得して、放射線量である線量当量率（単位時間当りの線量当量）を計数する演算部５を備えている。

この演算部５は、第１放射線検出器２の第１測定結果である第１放射線量Ｓ_１を基準として、当該基準とした第１放射線量Ｓ_１に対する第２放射線検出器３の第２測定結果である第２放射線量Ｓ_２及び第３放射線検出器４の第３測定結果である第３放射線量Ｓ_３の関係を示す値である関係値Ｒ_１、Ｒ_２を演算する。本実施形態の演算部５は、前記関係値Ｒ_１、Ｒ_２として、第１放射線量Ｓ_１と、第２放射線量Ｓ_２及び第３放射線量Ｓ_３との放射線量比（Ｒ_１＝Ｓ_２／Ｓ_１、Ｒ_２＝Ｓ_３／Ｓ_１）を演算する。

さらに、本実施形態の放射線測定装置１００は、前記演算部５により得られた放射線量Ｓ_１〜Ｓ_３及び放射線量比Ｒ_１、Ｒ_２をディスプレイ７の画面上に表示する出力部たる表示制御部６を備えている。

この表示制御部６は、前記演算部５から放射線量データ及び放射線量比データを取得して、前記３つの放射線検出器２〜４の放射線量Ｓ_１〜Ｓ_３をディスプレイ７の画面上に表示するとともに、前記放射線量比Ｒ_１、Ｒ_２を放射線量Ｓ_１〜Ｓ_３と同時に又は切り替えて画面上に表示するものである。なお、画面上に切り替えて表示する場合には、放射線測定装置１００に設けられた表示切り替えボタン（不図示）をユーザが押すことによって、切り替え表示することが考えられる。その他、自動的に切り替え表示するように構成することも考えられる。

また、表示制御部６は、除染作業前の放射線測定により得られた放射線量比（Ｒ_{１（除染前）}、Ｒ_{２（除染前）}）と、除染作業後の放射線測定により得られた放射線量比（Ｒ_{１（除染後）}、Ｒ_{２（除染後）}）とを同時又は切り替えて画面に表示するように構成されている。

除染作業前の放射線量（Ｓ_{１（除染前）}〜Ｓ_{３（除染前）}）及び放射線量比（Ｒ_{１（除染前）}、Ｒ_{２（除染前）}）は放射線測定装置１００のメモリに格納されており、表示制御部６は、当該メモリに格納された除染作業前の放射線量（Ｓ_{１（除染前）}〜Ｓ_{３（除染前）}）及び放射線量比（Ｒ_{１（除染前）}、Ｒ_{２（除染前）}）を読み出すことによって、画面上に表示する。

次に、このように構成した放射線測定装置１００の使用方法について説明する。

まず、除染作業前において、前記放射線測定装置１００を用いて、除染対象場所の放射線量（Ｓ_{１（除染前）}〜Ｓ_{３（除染前）}）及び放射線量比（Ｒ_{１（除染前）}、Ｒ_{２（除染前）}）を測定する。このとき、放射線測定装置１００を除染対象場所から所定高さ（例えば地面から１ｍの高さ）で測定する。なお、第３放射線検出器４を鉛直方向回りに一周回転させて、周囲の複数点（例えば東西南北の４点等）での放射線量Ｓ_{２（除染前）}（放射線量比Ｒ_{２（除染前）}）を測定しておくことが考えられる。

次に、前記除染対象場所を除染した後において、前記放射線測定装置１００を用いて、前記除染対象場所の放射線量（Ｓ_{１（除染後）}〜Ｓ_{３（除染後）}）及び放射線量比（Ｒ_{１（除染後）}、Ｒ_{２（除染後）}）を測定する。このとき、除染前後において放射線測定装置１００を同一位置に配置する。また、第３放射線検出器４を鉛直方向回りに一周回転させて、周囲の複数点（例えば東西南北の４点等）での放射線量Ｓ_{２（除染後）}（放射線量比Ｒ_{２（除染後）}）を測定しておくことが考えられる。

そして、第１放射線検出器２の第１放射線量Ｓ_１及び第２放射線検出器３の第２放射線量Ｓ_２により算出された除染作業前の放射線量比Ｒ_{１（除染前）}及び除染作業後の放射線量比Ｒ_{１（除染後）}を比較することによって、除染対象場所における除染効果を判断する。

また、除染作業前の第１放射線検出器２の第１放射線量Ｓ_１及び第３放射線検出器４の第３放射線量Ｓ_３により算出された除染作業前の放射線量比Ｒ_{２（除染前）}及び除染後の放射線量比Ｒ_{２（除染後）}を比較することによって、除染対象場所の周囲において除染が必要な場所を特定する。ここで、上記の通り、除染作業前及び除染作業後において、第３放射線検出器４を鉛直方向回りに一周回転させて、周囲の複数点での放射線量比Ｒ_２を測定しておくことで、除染が必要な場所の特定が容易となる。

次に、実際の福島県某所において、農道の表土を削り取ることで除染作業を行った場合の農道（地面から１ｍの高さ）における除染作業前と除染作業後の放射線量及び放射線量比を以下の表１及び表２に示す。なお、表１は、農道の除染作業前の放射線量（Ｓ_{１（除染前）}〜Ｓ_{３（除染前）}）及び放射線量比（Ｒ_{１（除染前）}、Ｒ_{２（除染前）}）を示し、表２は、農道の除染作業後の放射線量（Ｓ_{１（除染後）}〜Ｓ_{３（除染後）}）及び放射線量比（Ｒ_{１（除染後）}、Ｒ_{２（除染後）}）を示している。

農道の除染作業により、農道の放射線量を測定する第２放射線検出器３の第２放射線量Ｓ_２が減少していることが分かる。また、農道を除染することよって、農地方向の放射線量も１．３４４（μＳｖ／ｈ）から０．９６４（μＳｖ／ｈ）に低下していることが分かる。つまり、農道除染後に農地方向の放射線量を測定して、当該放射線量で判断すると、除染作業が必要であると判断されない可能性がある。

一方で、放射線量比Ｒ_１を見てみると、除染がされた農道においては、放射線量比が１．７５から０．７８に減少しており、除染効果があると判断することができる。また、農地においては、放射線量比が１．５９から１．５３に若干減少しているが殆ど変化していないことが分かる。このように、放射線量比Ｒ_２を比較することによって、農地が除染の必要な場所であると正確に判断することができる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る放射線測定装置１００によれば、第１放射線検出器２の第１放射線量Ｓ_１に対する第２放射線検出器３の第２放射線量Ｓ_２及び第３放射線検出器４の第３放射線量Ｓ_３の放射線量比Ｒ_１、Ｒ_２を画面上に表示するので、除染前の放射線量と除染後の放射線量との変化を、放射線量比Ｒ_１、Ｒ_２により判断することができ、除染の効果を正確に把握することができる。また、除染が必要な場所を把握する上で、当該場所側から飛来する放射線の放射線量を、放射線量比Ｒ_１、Ｒ_２で判断することができ、除染の効果を正確に把握することができる。
このように本実施形態の放射線測定装置１００では、放射性物質の除染効果及び除染の必要な場所を、放射線検出器２〜４の放射線量Ｓ_１〜Ｓ_２で判断するのではなく、上空から飛来する放射線量Ｓ_１を基準とする放射線量比Ｒ_１、Ｒ_２によって判断するので、スカイシャインによる放射線量及び周囲の放射性物質から放出される放射線量の影響を抑制して、正確に把握することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、３つの放射線検出器２〜４を互いに異なる方向に向けて配置しているが、４つ以上の放射線検出器を互いに異なる方向にピーク感度を示す方向特性を有するように配置しても良い。このように放射線検出器の数を増やすほど、より多くの方向の放射線量を同時に測定できるようになる。

また、前記実施形態では、基準となる第１放射線量Ｓ_１を測定する第１放射線検出器２の方向特性が鉛直上向き方向であったが、その他、除染の前後において放射線量が小さい方向であれば、鉛直上向き方向に限られない。

さらに、前記実施形態のシンチレータ１０は、四角柱状をなすものであったが、円柱状をなすものであっても良いし、柱状をなすものの他に平板状をなすものであっても良い。

その上、シンチレータ１０としては、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータの他にＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータであっても良い。また、放射線検出器は、シンチレーション方式以外にも、ＧＭ計数管式や半導体式など他の方式の検出器であっても良い。

加えて、放射線検出器はガンマ線を検出するものの他、ベータ線やエックス線等を検出するものであって良い。このとき、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータやＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータの他に各種のシンチレータを用いることができる。

さらにその上、放射線測定装置がＧＰＳ受信機を備えており、各放射線測定における放射線量及び放射線量比を測定位置（緯度・経度）と関連付けてメモリに格納するように構成しても良い。これならば、除染場所及びその場所の放射線量及び放射線量比をマッピングすることにより、除染作業及びその管理を効率的に行うことができる。

さらに加えて、前記実施形態では、除染作業前の放射線量比及び除染作業後の放射線量比を比較して、除染作業が必要な場所を特定しているが、除染作業後の放射線量比のみを用いて除染作業が必要な場所を特定するようにしても良い。つまり、第３放射線検出器を鉛直方向回りに一周させて、そのときに得られる放射線量比において例えば所定値以上の比を示す場所を除染作業が必要な場所に特定しても良い。

また、前記実施形態では、関係値Ｒ_１、Ｒ_２として、第１放射線量Ｓ_１と、第２放射線量Ｓ_２等との放射線量比を演算するものであったが、その他、第１放射線量Ｓ_１と第２放射線量Ｓ_２等との差を用いても良いし、その他の第１放射線量Ｓ_１と、第２放射線量Ｓ_２等との関係を示す値であれば良い。

また、前記実施形態では、出力部が、演算部により得られた関係値を画面上に表示する出力表示部により構成されているが、紙に印字して出力するものであっても良いし、その他の別の携帯端末やコンピュータに送信するものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・放射線測定装置
２ ・・・第１放射線検出器
３ ・・・第２放射線検出器
４ ・・・第３放射線検出器
５ ・・・演算部
６ ・・・表示制御部（出力部）

Claims (6)

1. 第１方向である放射線量変化の小さい上空方向にピーク感度を示す方向特性を有する第１放射線検出器と、
   前記第１方向とは異なる第２方向にピーク感度を示す方向特性を有する第２放射線検出器と、
   前記第１放射線検出器により得られた第１測定結果を基準として、当該基準とした第１測定結果に対する前記第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係を示す値である関係値を演算する演算部と、
   前記演算部により得られた関係値を出力する出力部とを備える放射線測定装置。
2. 前記第１方向が、鉛直上向き方向に設定されている請求項１記載の放射線測定装置。
3. 前記関係値が、前記第１測定結果と前記第２測定結果との比である請求項１又は２記載の放射線測定装置。
4. 前記出力部が、前記演算部により得られた関係値を画面上に表示する表示制御部であり、
   前記表示制御部が、放射性物質の除染前の放射線測定により得られた前記関係値と、前記放射性物質の除染後の放射線測定により得られた前記関係値とを同時又は切り替えて画面に表示する請求項１乃至３の何れかに記載の放射線測定装置。
5. 前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向にピーク感度を示す方向特性を有する第３放射線検出器をさらに備えており、
   前記演算部が、前記基準とした第１測定結果に対する前記第２放射線検出器の第２測定結果及び前記第３放射線検出器の第３測定結果の関係を示す値である関係値を演算するものであり、
   前記第１方向が、鉛直上向き方向に設定されており、
   前記第２方向が、鉛直下向き方向に設定されており、
   前記第３方向が、水平方向に設定されている請求項１乃至４の何れかに記載の放射線測定装置。
6. 第１方向である放射線量変化の小さい上空方向にピーク感度を示す方向特性を有する第１放射線検出器と、前記第１方向とは異なる第２方向にピーク感度を示す方向特性を有する第２放射線検出器とを備える放射線測定装置に用いられる放射線測定プログラムであって、
   前記第１放射線検出器により得られた第１測定結果を基準として、当該基準とした第１測定結果に対する前記第２放射線検出器により得られた第２測定結果の関係を示す値である関係値を演算する演算部と、前記演算部により得られた関係値を出力する出力部と、としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とする放射線測定プログラム。