JP5956305B2 - 汚染検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質によって汚染されたエリアから汚染の無いエリアへ移動する車両の表面に放射性物質が付着していないことを確認する目的で実施する汚染検査装置及び検査方法に係り、特に測定する場所のバックグラウンド放射線量が高い環境下における汚染検査装置及び検査方法に関する。

従来から、原子力発電所などへの入退室に際しては人や物の表面に放射性物質が付着していないことを確認する目的で汚染検査を実施している。また汚染検査に使用される検査機器としては、検査目的に応じて各種原理のものが開発、使用されている。

従来の汚染検査における代表的な測定方法は、サーベイメータ等による点的な測定をおこなうものであった。この手法では、サーベイメータ（主にＧＭ管式測定装置）の検出器部分を作業者が手で持ちながら、被検体の表面を走査測定する方法であり、特に汚染の可能性が高い材質を選んで重点的に検査する。

サーベイメータ等による点的な測定手法は、検出器を被検体の表面ぎりぎりまで接近させて測定するため、バックグラウンド放射線の影響を受けにくいが、測定精度は検査員の力量に拠るところが大きいため再現性が悪いといった課題がある。

また、一つの測定点あたり１０秒程度測定時間が必要なため、たとえば大型車両のような表面積が広い被検体の場合には測定点が多くなり検査が終了するまでに長時間を要する。さらに、測定は点的に実施されるためホットスポットの見落としが多く、実際に測定している部分は被検体の表面一部分に過ぎないといった課題がある。

上記の課題を解決するため考えられたのが、機械的に連続測定を実施する汚染検査装置であり、一般に市販されている。その中でもプラスチックシンチレーションファイバー（以下ＰＳＦと言う）を使用した汚染検査装置は面的な測定が可能なために測定時間の短縮が可能であり、汚染位置特定性能にも優れているため有力な汚染検査装置の一つと考えられている。

具体的に原子力発電所での汚染管理等にＰＳＦを使用した測定技術事例として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１に開示された技術は、箱型の測定装置室に被検体である作業者が入室し、測定装置室周囲に張り巡らせたＰＳＦを使用して検体表面に付着した放射能を面的に測定する技術である。特許文献１の技術によれば、ＰＳＦをプレート状に束ねた検出部を被検者の周囲に配置することで、装置のコンパクト化を図ることができる。

特開平１０−２８８６６７号公報

上記の連続測定を可能とする自動汚染検査装置は、ＰＳＦを使用する方法も含めて放射性物質による環境汚染が発生する前に開発されたものである。このため汚染検査装置は通常の環境放射線と同程度に低いバックグラウンド線量レベルの場所で使用することを前提に設計されている。また人や物などが移動することに伴う従来における汚染検査は、原子力発電所内部のような閉鎖された空間内を想定していた。

上記したように、従来のＰＳＦを使用する汚染測定においては、検出器と被検体の距離が近い必然性が無いために、検出器は冶具に固定された状態で設置されており、かつ被検体の形状大きさが異なる場合でも被検体と測定器がぶつからないようにする目的で、検出器と被検体の間はあえて離して設置するようにされていた。

然るに原子力発電所事故などにより放射性物質が原子力発電所外部に放散された状態を想定すると、原子力発電所敷地を含む広大な解放空間が汚染エリアとなり、汚染エリアから非汚染エリアに退場する場面での汚染検査が必要となってくる。

係る退場の場面では、人や物の移動はもちろん、車両での移動に対する迅速な汚染検査が不可欠である。これらの汚染検査が速やかに行われないと、退場の検査待ち車両列による渋滞、遅延を引き起こす原因ともなる。また本来の復旧作業に支障を与えることにもなる。このためには、ＰＳＦの面的な検査機能を生かして、迅速な検査が行えるようにする一層の工夫が不可欠である。

このように汚染検査装置を、原子力発電所周辺の高バックグラウンド線量下で使用すると考えた場合、被検体と検出器の距離が離れているために被検体の汚染源から発せられる放射線よりバックグラウンド放射線の寄与のほうが大きくなり、本来測定すべき被検体の汚染を正しく測定できないといった課題が発生する。

上記課題を解決するためには、バックグラウンド線量を低減するために汚染検査場の周囲を厚い遮へい体で囲み込む方法が考えられるが、その方法では遮へい装置が大掛かりになり建設に膨大な時間とコストが発生するため対応策としては非現実的である。

上記に示す理由により、出入り口での汚染検査場では、人海戦術によるサーベイメータを使った汚染検査手法が用いられており、車両汚染検査に要する時間が膨大となっているため、復旧作業員の負担増大、不要な被ばく線量の増加を招いており、事故の収束活動の大きな妨げになっている。

然しながら、測定の効率化と局所的な高い汚染（以下ホットスポットという）の見落とし防止を目的として、ＰＳＦを使用した面的な汚染検査を実施する際、高バックグラウンド線量環境下における測定で従来技術をそのまま適用することには、以下の課題がある。

ＰＳＦを使用した測定装置は、検出素子であるＰＳＦ自体は軽量で形状も任意に変形できる。一方、検出する光信号を電気的信号に変換する装置及び電気信号処理系統は大掛かりで重量があり、装置全体として見た場合にはＰＳＦを固定して使用する方法が一般的であった。そのため、既存技術ではＰＳＦの任意に形状を変更できるメリットは活かされていない。また、被検体とＰＳＦをあえて一定程度離した状態で固定することで、さまざまな形状や大きさの被検体が測定可能になることを担保している状況である。

よって、原子力発電所の事故によって放出された放射性物質により汚染された環境下で高バックグラウンド線量となっている汚染検査場では、ＰＳＦを使用した従来技術の測定方法を用いた場合、被検体と検出器の距離が離れているために被検体の汚染物質から発せられる放射線よりバックグラウンド線量の寄与を大きく受けてしまい、本来測定すべき被検体の汚染を正しく把握できない問題が発生する。

そこで本発明においては、高バックグラウンド線量下においてもバックグラウンド線量の影響を排除して精度の高い汚染検出性能を確保することができる汚染検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は放射性物質によって汚染された汚染エリアから汚染の無い非汚染エリアへ移動する車両の表面に放射性物質が付着していないことを確認するための汚染エリア内に設けられた汚染検査場での汚染検査方法であって、検査対象車両の前後面、左右面、上面にＰＳＦを沿わせることによって、車両の汚染検査を実行することを特徴とする。

また上記課題を解決するために、本発明は放射性物質によって汚染された汚染エリアから汚染の無い非汚染エリアへ移動する車両の表面に放射性物質が付着していないことを確認するための汚染エリア内に設けられた汚染検査場での汚染検査装置であって、橋脚部分と橋部で構成された門型構造物と、門型構造物の橋脚部分を支持するとともに、門型構造物を移動させるための検査装置移動レールと、門型構造物に支持され、車両が門型構造物の橋部の位置に配置された状態で、車両に沿わせるように配置されるＰＳＦとから構成されたことを特徴とする。

高バックグラウンド放射線環境下であっても、被検体との密着測定が可能となり、より高精度の測定が可能になる。また面的な連続測定が可能になるため、測定時間の短縮が可能になる。

ＰＳＦ測定装置の構成を示す図。 門形構造物からすだれ状にＰＳＦを吊り下げて行う汚染検査装置の例を示す図。 超音波センサを使用した汚染検査装置の例を示す図。 足場材を使用した汚染検査装置の例を示す図。 より簡易的な汚染検査装置の例を示す図。

以下本発明の実施例について図を用いて説明する。

本発明の汚染検査装置及び検査方法では、汚染エリアの解放空間内に設けられた汚染検査場において車両の前後面、左右面、上面にＰＳＦを沿わせることによって、車両の汚染検出を実行する。

車両の前後面、左右面、上面にＰＳＦを沿わせるために、門形構造物からすだれ状に複数のＰＳＦを吊り下げて、門形構造物と車両の位置関係を相対的に移動させる本発明の実施例１を図２に従って説明する。この事例では、車両にＰＳＦを接触させる。

図２では、検出器と被検体を接近させる測定と連続測定を両立するため、ＰＳＦ測定装置のＰＳＦバンドル部分３を門型構造物の検査装置上辺よりすだれ状に配置した実施例を示す。ここでは大型車両１を被検体と想定し、門型構造物２が大型車両１を跨ぐ十分な大きさ（横幅と高さ）を有しているものとする。

門型構造物２は橋脚部分２１と橋部２２で構成される。このうち橋脚部分２１は、検査装置移動レール４上に立脚され前後方向Ｘに移動可能とされている。門型構造物２の橋部２２からは、ＰＳＦ測定装置の複数のＰＳＦバンドル部分３が検査装置の外部にすだれ状に垂れ下げられている。なお、検査装置のうち精密電子機器を有する光電子増倍管ＰＭＴより下流側の信号処理装置部分は、衝撃を防止するために門型構造物２内部の例えば橋部２２に固定して設置するのがよい。

係る構成の汚染検査装置では、車両１は停止線Ｐ１まで進行して停止される。この後門型構造物２が、車両１の前面位置から最後尾位置まで移動可能な検査装置移動レール４により移動し、相対的に門型構造物２と車両１の位置関係が変化する。これにより、ＰＳＦ測定装置のすだれ状の複数のＰＳＦバンドル部分３が車両１の前面、側面、上面に接触し、これらの面に沿って移動しながら接触面における放射線付着の状態を自動測定する。

なおこの時、検査装置が移動するに従ってすだれ状に配置されたＰＳＦ３の先端が無造作に被検体１の表面を移動することを防止するため、ＰＳＦ先端をロープ等で拘束しＰＳＦ３先端が任意の範囲以上に広がらないよう制限するのがよい。

実施例１によれば、本発明の目的である「高バックグラウンド線量下においてもバックグラウンド線量の影響を排除して精度の高い汚染検出性能を確保する」を達成することができる。また実施例１によれば、同時に「迅速な測定を可能とするために連続的に汚染検査を実施する」ことができる。

なお実施例１のように検出器が被検体に接近し接触する場合には、被検体が汚染しているとＰＳＦバンドル３へ汚染が拡大する二次汚染が懸念される。二次汚染が発生すると、ＰＳＦバンドル３自体が放射線発生源となるため正確な測定が不可能になる。汚染すると汚染したＰＳＦバンドル３を取り外す必要があるが、大型の門型構造物２等では取り外し作業だけで多大な労力が必要となる。

このため、実施例１では付随的にその他の実施例に関する目的として、「被検体にＰＳＦが接触する可能性があり、被検体が汚染していた場合にＰＳＦが二次汚染する可能性があるため、二次汚染を防止し汚染した場合でも容易に除染できる機能を有する汚染検査装置及び検査方法を提供する」必要がある。

この点に関して、実施例１では、ＰＳＦバンドル３の表面を除染が容易な素材でコーティングするとともに、あらかじめ除染装置５を設置することで二次汚染に迅速に対応できる機能を持たせるのがよい。除染装置５は、ＰＳＦバンドル３を挟み込むブラシ状とし、かつ繰り返し使用を可能とするためにブラシは取り外しして洗浄可能な構造とする。また、より除染を容易とする目的で、門型上部よりＰＳＦバンドル３へ除染液を流す機能も持たせるのがよい。

車両の前後面、左右面、上面にＰＳＦを沿わせるために、車両の形状、位置を門形構造物に設置した超音波センサで検知し当該情報に従って車両周辺にＰＳＦを配置し、門形構造物と車両の位置関係を相対的に移動させる本発明の実施例２を図３に従って説明する。この事例では、車両にＰＳＦを近接させ、接触させない。

実施例１を示す図２では、斜視図により車両と門形構造物の配置関係をしましたが、実施例２を示す図３では、三面図で表現している。図３の右上が上面図、右下が側面図、左下が正面図を表している。

三面図に示されるように、実施例１でも門形構造物２を用いており、門形構造物２は検査装置移動レール４上に立脚され前後方向に移動可能である。また検査装置のうち精密電子機器を有する光電子増倍管ＰＭＴより下流側の信号処理装置部分は、衝撃を防止するために門型構造物２内部の例えば橋部２２に固定して設置されている。

図３の門形構造物２が図２の門形構造物２と相違する第１点は、超音波センサＳを搭載して、被検体１の位置や形状を検知する点である。超音波センサＳ１は橋部２２に取り付けられて車両１各部の高さ位置を測定し、超音波センサＳ２は橋脚部２１に取り付けられて車両１各部の側面位置を測定している。

図３の門形構造物２が図２の門形構造物２と相違する第２点は、すだれに代えて１本のＰＳＦを曲げながら被検体１の断面形状に沿って這わせた点である。図３では、１本のＰＳＦバンドル部分３が、２つの巻き取りドラム５ａ、５ｂの間にＰＳＦ支持部６を介して配置されている。ＰＳＦ支持部６は、超音波センサＳで確認された被検体１の位置や形状に従って支持位置が操作され、１本のＰＳＦバンドル部分３を被検体１の断面形状に沿って、被検体１に接触しない適度の距離を保って這わせている。２つの巻き取りドラム５ａ、５ｂは、余分な長さのＰＳＦバンドル部分３を巻き取り、あるいは必要な長さのＰＳＦバンドル部分３を押し出す操作を行う。なお、位置検知および位置制御、ならびに巻き取り制御機能は、適宜門形構造物２内に収納されているのが良い。

係る構成の汚染検査装置では、車両１は停止線Ｐ１まで進行して停止される。この後門型構造物２は車両１の前面位置から最後尾位置まで移動可能な検査装置移動レール４により移動するが、最初の段階では橋部２２が車両１の前面よりも例えば１０ｃｍほど前の場所に位置付けられる。この状態で、２つの巻き取りドラム５ａ、５ｂは余分な長さのＰＳＦバンドル部分３を巻き取った状態にあり、ＰＳＦバンドル部分３は車両前面下部の例えばバンパー高さ位置に直線状に配置される。

汚染検査はこれを初期状態として、次に図３左下の正面図におけるＰＳＦ支持部６のうち中央の２個を持ち上げる。これにより車両前面の汚染検査を実施する。

車両側面及び上面の汚染検査では、側部のＰＳＦ支持部６を車両１の側面位置から例えば１０ｃｍほどの場所に位置付け、中央のＰＳＦ支持部６を車両１の上面位置から例えば１０ｃｍほどの場所に位置付けておく。この状態で、門型構造物２を、車両１の前面位置から最後尾位置まで検査装置移動レール４により移動させる。

車両後面の汚染検査は、前面の検査の操作を逆に行えばよい。

図３の手法は、図２に示すような十分な本数のＰＳＦを確保するのが困難な場合に好適であり、少ないＰＳＦ本数を使用した汚染検査装置が可能である。なお門型構造物は、人力又は機械式で被検体１の前面から後方まで移動させることが可能であり、移動中はＰＳＦバンドルと一体化させた超音波センサが検出器と被検体までの距離を測定し、常に両者の間隔が１０ｍｍになるようＰＳＦバンドル位置を自動的に調節する。

ＰＳＦバンドルの位置が調節されることにより、余分な検出器が被検体に接触するのを防止するため、ＰＳＦバンドルの自動巻取り装置を設置する。この場合、検出器と被検体を接近させる測定と連続測定を両立することができる。また、この方法では超音波センサにより被検体と検出器が接触しないよう自動調整できるため二次汚染が発生する可能性が低く、除染機能が不要になる。

実施例２によれば、本発明の目的である「高バックグラウンド線量下においてもバックグラウンド線量の影響を排除して精度の高い汚染検出性能を確保する」を達成することができる。また実施例１によれば、同時に「迅速な測定を可能とするために連続的に汚染検査を実施する」ことができる。但し、実施例２の場合には被検体にＰＳＦが接触しないので、除染対策は必要としない

実施例３は、実施例２の汚染検査を格別の装置を備えずに実施する考え方を示している。門型構造物を用いずに足場で簡便に代用しているが、車両の前後面、側面、上面を検査することは同じである。

図４の実施例３では、図３に示す装置よりも初期費用を少なくする必要が有る場合、簡易的な汚染検査が可能である。この汚染検査装置は実施例１、実施例２に示す門型測定装置の代用として図４に示すような足場材１０を使用した簡易門型構造物１１又は移動式作業台車１２と支持棒１３を使用する。支持棒１３は、側面や前後面、の測定に好適である。

この手法は、サーベイメータを使用した従来技術による測定方法における測定器を、サーベイメータからＰＳＦ３に置き換えて面的な汚染検査を可能にすることで、作業の効率化、ホットスポットの見落とし防止を図るものである。この場合、測定作業者を十分確保する必要があるものの、検出器と被検体を接近させる測定と連続測定を両立することができるため、実施例２の処理内容を簡易的に実現可能である。また、この方法では作業者が被検体に検出器を接触させないよう注意できるため二次汚染の発生する可能性が低く、除染機能は不要になる。

実施例３によれば、本発明の目的である「高バックグラウンド線量下においてもバックグラウンド線量の影響を排除して精度の高い汚染検出性能を確保する」を達成することができる。

図５の実施例４は、実施例１の接触計測をより簡便に行う方式である。

図２に示す大掛かりな装置が不要な場合で、少人数で汚染検査を実施する必要がある場合には、図４よりもさらに簡易的な汚染検査装置による対応も可能である。この方法はＰＳＦバンドル３を等間隔に配置するために、ネット２０上にＰＳＦ３を固定して、そのネット２０の両端を支持棒１３で固定し持ち運ぶ方法である。

乗用車等や小型の被検体１の場合には、人力でこのネット２０を保持し、被検体１の測定部位にネット２０を覆い被せることで検出器３と被検体１を接近させる測定と連続測定を両立することができる。また、この方法では、二次汚染が発生した場合でもＰＳＦ本数が少ないため個別に除染することが可能になり除染機能は不要になる。

最後に、本発明に係わる汚染検査装置の検出以降の処理に関する部分について図１に示す。図１によれば、本発明に係わる汚染検査装置は、放射線の検出部分であるＰＳＦバンドル３と、検出器で発生した光信号を電気信号に変換・増幅する光電子増倍管（ＰＭＴ）３１と、電気信号を増幅するプリアンプ３２と、時間分解能向上のための信号波形前処理装置（ＣＦＤ）３３と、スタート信号とストップ信号の時間間隔調整用のディレイ装置３４と、時間間隔を出力の大小に変換する時間波高変換機（ＴＡＣ）３５と、出力信号を信号の強度に応じて分別する多重波高分析器（ＭＣＡ）３６と、ＰＳＦ測定装置の各構成要素である電子機器に電力を供給する電源装置３８と、出力信号を可視化する出力装置（ＰＣ）３７から構成される。

本発明では、入力処理部分の装置構成及び処理は従来知られた方式がそのまま適用可能であり、ＰＳＦバンドル部分３をその可撓性を生かして、車両に沿わせることで面的測定を迅速に行うことを可能としている。また本発明の実施例では、沿わせるという状態が密着である場合があり、放射線による二次汚染の可能性を生じることから併せて除染機能を備える。

実施例４によれば、本発明の目的である「高バックグラウンド線量下においてもバックグラウンド線量の影響を排除して精度の高い汚染検出性能を確保する」を達成することができる。

原子力発電所事故により外部汚染が生じた場合の対応として、汚染エリアから非汚染アリアへの車両退出による汚染管理が不可欠である。この測定では精度と迅速性を両立させることができ、原子力発電所事故の収束と復旧作業を進めるために、合理的な汚染検査を実施することは社会全体のニーズとなっており、このような状況下において本発明品はニーズを満足するための最も有効な技術であるため、産業上の利用可能性が非常に高い。

１：被検体
２：門型構造物
３：ＰＳＦバンドル部
４：検査装置移動レール
５ａ、５ｂ：巻き取りドラム
５：除染装置
６：ＰＳＦ支持部
１０：足場
１１：簡易門型構造物
１２：移動式作業台車
１３：支持棒
２０：ネット
２１：橋脚部
２２：橋部

Claims (6)

1. 放射性物質によって汚染された汚染エリアから汚染の無い非汚染エリアへ移動する車両の表面に放射性物質が付着していないことを確認するための前記汚染エリア内に設けられた汚染検査場での汚染検査装置であって、
   橋脚部分と橋部で構成された門型構造物と、該門型構造物の前記橋脚部分を支持するとともに、門型構造物を移動させるための検査装置移動レールと、前記門型構造物に支持され、前記車両が前記門型構造物の前記橋部の位置に配置された状態で、前記車両に沿わせるように配置されるＰＳＦとから構成されたことを特徴とする汚染検査装置。
2. 請求項１に記載の汚染検査装置であって、
   前記ＰＳＦは、前記車両の前後面、左右面、上面に沿わせるように配置されることを特徴とする汚染検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の汚染検査装置であって、
   前記ＰＳＦは、前記橋部から複数のＰＳＦがすだれ状に配置されたものであることを特徴とする汚染検査装置。
4. 請求項３に記載の汚染検査装置であって、
   前記ＰＳＦが二次汚染された時のための除染手段を備えていることを特徴とする汚染検査装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の汚染検査装置であって、
   前記門型構造物は、前記車両が前記門型構造物の前記橋部の位置に配置された状態で、前記車両の位置及び形状を検知する超音波センサと、該超音波センサからの前記車両位置及び形状の情報から前記ＰＳＦを前記車両の前後面、左右面、上面に沿って非接触位置に配置する手段を備えていることを特徴とする汚染検査装置。
6. 放射性物質によって汚染された汚染エリアから汚染の無い非汚染エリアへ移動する車両の表面に放射性物質が付着していないことを確認するための前記汚染エリア内に設けられた汚染検査場での汚染検査装置であって、
   該汚染検査装置は、ネットにＰＳＦを固定するとともにネットの両端を支持棒で固定したものであって、前記車両に被せて前記車両の前後面、左右面、上面に沿わせ、車両の汚染検査を行うものであることを特徴とする汚染検査装置。

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