JP6035552B2 - 放射線量測定装置 - Google Patents
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Description
特に、複数個の計測検体をまとめて検出し測定する場合は、1度にまとめて測定する計測検体の個数に対応してγ線検出器を設けて、複数個同時に計測するが、そのときに問題になるのがクロストークの問題である。ここで、クロストークとは、任意の計測検体の近くに存在する他の計測検体の放射線が、当該任意の計測検体に対応した検出器によって測定した計測検体の放射線量に影響を与える現象をいう。この問題は、隣接する計測検体を鉛板等の放射線を通さない遮蔽板で仕切った上で計測すれば、解消できる筈であるが、多量の計測検体を短時間で検出し計測する場合には検出する度に鉛板等の遮蔽板を用いると非効率なため、現実的な方法ではない。
なぜならば、放射性物質を含む計測検体を複数個まとめて出荷用包装容器に入れた状態で放射線量を検出し測定する場合は、各計測検体の間で放射線のクロストークが生じるので、各計測検体を仕切るための鉛板等の遮蔽板又は遮蔽仕切りを用いなければクロストークによる検出誤差を防止できないためである。
ところが、各計測検体を仕切るための鉛板等の遮蔽板又は遮蔽仕切りを用いると、検査・測定作業の際に出荷用包装容器に遮蔽板を位置決めして入れるための人員が必要となり、作業が煩わしく、検査人員の増大を招き、検査コストが増大する問題点がある。
第1の発明の放射線量測定装置は、複数個の計測検体をセットにして包装容器に収納した状態で、計測位置において複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測する放射線量検出装置であって、複数個のγ線検出器と、一時記憶手段と、登録データ(又は機器換算係数データ)記憶手段と、演算処理手段とを備える。
γ線検出器は、計測位置に配置され、かつ包装容器に収納された複数個の計測検体の配列位置に対応して複数個配設される。
一時記憶手段は、各γ線検出器によって計測された複数個の計測検体の配列位置別の放射線量を一時記憶する。
登録データ記憶手段は、放射線量が既知の複数個の標準物質を用いて、当該複数個の標準物質をセットにして包装容器に収納した状態で、各γ線検出器によって計測された複数個の標準物質の配列位置別の放射線量を機器換算係数(K)として予め計測しておき、複数個の標準物質の配列位置別の機器換算係数を機器換算係数テーブルとして登録している。
演算処理手段は、一時記憶手段に記憶されている複数個の計測検体の配列位置別の放射線量と、登録データ記憶手段に登録されている複数個の標準物質の配列位置別の機器換算係数に基づいて定量計算方法によるマトリクス演算処理を行う。そして、演算処理手段は、定量計算方法によるマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度を算出することを特徴とする。
各γ線検出器の位置iに対応した放射性物質濃度Ciは行列(1/K)の逆行列(1/K)−1を用いて、放射性物質濃度ベクトル→Cは、式(3)で表され、
(→C)=(1/K)−1×(→I) ・・・・ (3)
演算処理手段は、式(3)のi番目の成分として算出することにより、式(3)の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度Cを算出することを特徴とする。
γ線検出器は、計測位置における第1の方向に関連して2個配置される。
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための式(3)は、下記のI1,I2の連立方程式である式(4)で表される。
I1=C1/K11+C2/K21
I2=C1/K12+C2/K22 ・・・ (4)
演算処理手段は、式(4)のI1,I2の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の2個の計測検体の放射性物質濃度C1,C2を算出することを特徴とする。
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための式(3)は、下記のI1〜I4の連立方程式である式(5)で表される。
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
I2=C1/K12+C2/K22+C3/K32+C4/K42
I3=C1/K13+C2/K23+C3/K33+C4/K43
I4=C1/K14+C2/K24+C3/K34+C4/K44
・・・・・ (5)
処理手段は、式(5)のI1〜I4の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の4個の計測検体の放射性物質濃度C1〜C4を算出することを特徴とする。
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための式(3)は、下記のI1〜I8の連立方程式である式(6)で表される。
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
+C5/K51+C6/K61+C7/K71+C8/K81
I2=C1/K12+C2/K22+C3/K32+C4/K42
+C5/K52+C6/K62+C7/K72+C8/K82
I3=C1/K13+C2/K23+C3/K33+C4/K43
+C5/K53+C6/K63+C7/K73+C8/K83
I4=C1/K14+C2/K24+C3/K34+C4/K44
+C5/K54+C6/K64+C7/K74+C8/K84
I5=C1/K15+C2/K25+C3/K35+C4/K45
+C5/K55+C6/K65+C7/K75+C8/K85
I6=C1/K16+C2/K26+C3/K36+C4/K46
+C5/K56+C6/K66+C7/K76+C8/K86
I7=C1/K17+C2/K27+C3/K37+C4/K47
+C5/K57+C6/K67+C7/K77+C8/K87
I8=C1/K18+C2/K28+C3/K38+C4/K48
+C5/K58+C6/K68+C7/K78+C8/K88
・・・・・ (6)
演算処理手段は、式(6)のI1〜I8の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の8個の計測検体の放射性物質濃度C1〜C8を算出することを特徴とする。
第6の発明によれば、配列位置別の8個の計測検体の放射性物質濃度を同時に計測でき、計測効率を高められる。
第6の発明によれば、放射能汚染の許容上限値以上の計測検体を検出できる。
第7の発明によれば、放射能汚染の許容範囲内の計測検体を検出できる。
第8の発明によれば、計測時間を短縮でき、計測効率を一層高めることができる。
演算処理手段は、複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測する動作に先立って、複数個の計測検体が存在しない状態において、各γ線検出器によって計測された配列位置別の放射線量をバックグラウンドデータ登録領域へ書込み処理するとともに、複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測する際に、配列位置別の複数個の計測検体の放射性物質濃度から対応する位置のバックグラウンドデータを差し引くことによって、各計測検体の放射性物質濃度を算出することを特徴とする。
第9の発明によれば、放射線量測定装置を使用している周囲に存在する微量の放射線量の影響を軽減でき、高精度に放射線量を測定できる。
第10の発明によれば、コンベアによる移送経路の途中で、放射線量を自動的に測定できる。
図1において、この発明の一実施例の放射線量測定装置10は、測定機構本体11と測定用制御装置30を含んで構成される。
測定機構本体11は、外部からの微量の放射線による測定誤差を防止するために、円筒状又は箱状の筒状の筐体を有する遮蔽体からなる。測定機構本体11は、図1の正面から見て、左右側面に計測検体を複数個入れた出荷用包装容器(後述の図2,図3に示す6)を搬入し又は搬出するための開口部12a,12bを形成し、正面,背面,上面,下面の4面と、開口部12a,12bを除く左右側面が鉛板(図示せず)によって遮蔽された構造とされる。測定機構本体11の内部には、後述の図2,図3に示す検出機構部20が収納される。
検出機構部20は、複数個のγ線検出器21a〜21hを含む。複数のγ線検出器21a〜21hは、例えば固体シンチレータと半導体素子の組み合わせや、固体シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたγ線専用の検出器が用いられる。
ここで、γ線のエネルギー領域が被測定対象となる放射性物質の核種によって定まるため、この実施例では微量の放射性物質(例えば、カリウム,セシウム等)の核種(元素がKのうちのK−39,K−40,K−41、および/または元素がCsのうちのCs−133,Cs−134,Cs−135,Cs−137等)を分析可能な範囲よりも多少広い範囲として、おおむね50keV〜1.5MeV程度に選んでいる。
なお、γ線検出器21a〜21hの他の例として、CsI,NaI等のシンチレータと光電子増倍管又はホトダイオードとの組み合わせ、若しくはGe,CdTe等の素材を直接使用してもよい。
これらのγ線検出器21a〜21hの配置位置(及び/又は取付間隔)は、複数個の計測検体(例えば、あんぽ柿等の食品)5を出荷用包装容器(厚みの薄い平らな形状をした段ボール箱、以下「段ボール箱」という)6に入れた状態のままで、複数個の計測検体5を鉛板等の遮蔽板で仕切ることなく、一括して個々の計測検体5の放射線量を個別に検出しかつ測定可能なように、段ボール箱6内における複数個の計測検体5の平面配置(後述の図5に示すトレイ位置A〜H)に対応するように選ばれる。
しかし、γ線検出器21a〜21hの数と配置関係は、段ボール箱6に収納される計測検体5の個数と配置関係によって異なる。
他の例として、計測検体5を少なくとも2個(例えば縦に2個)配置して計測する場合は、2個のγ線検出器21a,21bの検出出力を用いて各計測検体5の放射線量を計測し、他のγ線検出器21c〜21hの検出出力を計測に用いないようにすればよい。
また、計測検体5を少なくとも4個(例えば縦に2個、横に2個)配置して計測する場合は、4個のγ線検出器21a〜21dの検出出力を用いて各計測検体5の放射線量を計測し、他のγ線検出器21e〜21hの検出出力を計測に用いないようにすればよい。
さらに、10個以上の計測検体5を配置して計測する場合は、γ線検出器を計測検体の数に合わせて追加すればよい。
すなわち、計測すべき計測検体5の数と配置位置に合せて、γ線検出器の数と配置位置を選ぶように設計変更することになる。
この枠体23は、その縦方向(図1の測定機構本体11の正面から見て奥行方向)の長さが複数個の計測検体5を入れた段ボール箱6の縦よりも若干短く、その横方向(図1の測定機構本体11の正面から見て段ボール箱6の移送方向)の長さが段ボール箱6の横よりも若干長い枠形状に選ばれる。
枠体23の縦方向長さを段ボール箱6の縦よりも若干短くしたのは、枠体23からはみ出た部分がベルト7の上面と略同じ面でかつベルト7に当接するようにして、ベルト7の移動によって段ボール箱6を移動させるためである。
具体的には、γ線検出器25a〜25hは、γ線検出器21a〜21hの配置位置に対応して取付板26に取付けられる。取付板26は、4隅が取付板22に取付けられた4つの支柱27によって支持されかつ昇降機構28によって昇降自在に支持される。これによって、取付板26に取付けられたγ線検出器25a〜25hが、段ボール箱6の上部位置から下降し又は上昇するように、昇降自在に支持される。
そして、取付板26に取付けられたγ線検出器25a〜25hは、段ボール箱6が計測位置に到来する前に、計測位置の上部で待機させ、段ボール箱6が計測位置に到来したことを検出したとき、昇降機構28によって下降される。
それによって、γ線検出器25a〜25hは、段ボール箱6に収納されている複数の計測検体5に近接した状態で、複数の計測検体5の放射線量を効率よく検出できる。
放射線量測定装置10は、γ線検出器21a〜21h,25a〜25hと、計測制御回路29と、測定用コンピュータ30を含んで構成される。
計測制御回路29は、計数記憶回路291と、計数記憶回路292と、駆動制御回路293と、インタフェース294とを含む。
同様に、計数記憶回路292は、γ線検出器25a〜25hのそれぞれに対応するカウンタ(図示せず)を含み、γ線検出器25a〜25hのそれぞれが所定の計測時間内に検出した放射線量を個別にかつ累積的に計数して、一時記憶するものである。
なお、計数記憶回路291,292に替えて、γ線検出器21a〜21h及び25a〜25hのそれぞれのγ線検出器1個ごとに対応して計数記憶回路を独立して設けてもよい。
駆動制御回路293には、位置検出センサ8と、コンベア1,2を駆動するモータ4と、昇降機構28に含まれるモータ28aが接続される。
インタフェース294は、送受信機能を有し、1回の測定に際して計数記憶回路291,292によって計測された段ボール箱6内の複数個の計測検体5の計測値を測定用コンピュータ30へ送り、測定用コンピュータ30から与えられる各種制御信号を駆動制御回路293に与える、
なお、インタフェース293は駆動制御回路293を含む各種制御回路用と計数記憶回路291,292用の2つに分かれても構わない。また、計数記憶回路がγ線検出器1個ごとに独立して設けられる場合は、インタフェースもγ線検出器1個ごとに独立して設けてもよい。
プログラム記憶用メモリ34には、後述の図7に示すフローチャートの処理を実行するためのプログラム等が予め記憶されている。また、プログラム記憶用メモリ34には、許容上限値(スクリーニングレベル)が記憶されている。
記憶領域35b1には、実験的に求められた換算係数データが予め設定登録される。
換算係数データは、複数の計測検体5の相互間を鉛板等の遮蔽板で遮蔽しないことによって発生するクロストークを補正するためのデータであり、後述の図6を参照して詳細に説明する。
記憶領域35b2には、バックグラウンドデータが設定登録される。バックグラウントデータは、所定期間(例えば1月)毎に定期的に計測して、放射線量測定装置10の設置されている周囲環境に依存する微量の放射線量による影響を補正するために用いられる。例えば、段ボール箱6内に計測検体5を入れない状態において、γ線検出器21a〜21h(及び25a〜25h)が長い時間(例えば数時間)かけて放射線量を計測し、各γ線検出器21a〜21h(及び25a〜25h)の計測値を計測時間で除算することによって単位時間(1秒)当たりのバックグラウンドの値を算出して、各γ線検出器21a〜21h(及び25a〜25h)の配置位置毎のバックグラウンドを補正するためのバックグラウンドデータテーブルとして求める。
まず、この発明が複数の計測検体の相互の間を鉛板等で遮蔽しなくてもクロストークの影響を受けずに放射線量を測定することのできる原理を説明する。
図5に示すように、段ボール箱6には、複数(図示では8個の例を示す)の計測検体5が小売店における販売時の最小単位として食品用トレイに収納されてパックされるか、真空パック包装されて、平面配置位置が大きく重ならないように入れられる。計測検体5は、例えばあんぽ柿(干柿)等であって、1つのトレイ又はパックに200g〜250g程度入っている。段ボール箱6に入れられた8個の計測検体5の放射性セシウム(Cs)濃度Cを測定する場合、定量計算方法を用いる。
標準物質の位置におけるγ線検出器21a〜21h毎の機器換算係数(以下、「換算係数」と略称することもある)Kを求めるには、1つの標準物質を各トレイ位置A〜Hの順において、各γ線検出器21a〜21hの機器換算係数Kijを算出する。ここで、iはトレイの位置番号(図5の例では、位置A〜Hの1〜8)であり、jはγ線検出器の番号(21a〜21hの1〜8)とする。
C=K×I ・・・・ (7)
I=C/K ・・・・ (8)
但し、C=放射性Csの濃度、K=機器換算係数、I=強度[cps]である。
上記式(7)(8)から、1つのγ線検出器21aの強度I1は各トレイの位置i(但し、iは、A=1,B=2,・・・H=8とする)からの強度の総和となるため、下記式(9)で表される。
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
+C5/K51+C6/K61+C7/K71+C8/K81 ・・・(9)
ここで、Ci(i=1〜8)は、各トレイ位置での放射性Cs濃度である。
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
+C5/K51+C6/K61+C7/K71+C8/K81
I2=C1/K12+C2/K22+C3/K32+C4/K42
+C5/K52+C6/K62+C7/K72+C8/K82
I3=C1/K13+C2/K23+C3/K33+C4/K43
+C5/K53+C6/K63+C7/K73+C8/K83
I4=C1/K14+C2/K24+C3/K34+C4/K44
+C5/K54+C6/K64+C7/K74+C8/K84
I5=C1/K15+C2/K25+C3/K35+C4/K45
+C5/K55+C6/K65+C7/K75+C8/K85
I6=C1/K16+C2/K26+C3/K36+C4/K46
+C5/K56+C6/K66+C7/K76+C8/K86
I7=C1/K17+C2/K27+C3/K37+C4/K47
+C5/K57+C6/K67+C7/K77+C8/K87
I8=C1/K18+C2/K28+C3/K38+C4/K48
+C5/K58+C6/K68+C7/K78+C8/K88
・・・・ (6)
上記機器換算係数Kijは、1つの標準物質をトレイ位置A〜H(i=1〜8)の順に位置をずらせながら配置して、それぞれ実験的に測定した値を代入する。
また、強度Ii〜I8は、実測時のバックグラウンドを差し引いた強度を代入して、濃度Ciについての連立方程式を解くことにより、定量値を求める。
この連立方程式を解くために、測定用コンピュータ30のCPU33がマトリクス演算処理を行う。
換算係数データテーブルは、図2,図3に示す測定機構11に含まれる複数のγ線検出器21a〜21hと図4に示す計測制御回路29及び測定用コンピュータ30を用いて、機器換算係数データを測定し、それに基づいて作成される。
同様に、2回目〜8回目の計測では、放射線量が既知の1個の標準物質がトレイ位置B〜Hの順にずらして置かれて、標準物質を載置した位置のγ線検出器(例えば21b・・・21h)と、それ以外のγ線検出器(トレイ位置がBの場合は21a,21c〜21h、トレイ位置がCの場合は21a〜21b,21d〜21h、・・・トレイ位置がHの場合は21a〜21g)によって、各トレイ位置別の放射線量が計測される。
言い換えると、段ボール箱6内に鉛板等の遮蔽板を用いない状態において、標準物質を載置する位置をトレイ位置A〜Hのそれぞれの位置に順次ずらせながら、標準物質を載置したトレイ位置とそれ以外のトレイ位置の放射線量を計測することにより、クロストークによって影響を受ける放射線量も含めて計測することになる。
このようにして計測した結果、図6に示すような機器換算係数テーブルデータとして設定登録される。
γ線検出器21a〜21hの配置位置とトレイ位置A〜Hとの関係は、γ線検出器21a〜21hの配置位置に対応するトレイ位置A〜Hの放射線量(すなわち、図6において、トレイ位置Aとγ線検出器21a、トレイ位置Bと21b、・・・トレイ位置Hと21hのそれぞれの交点となる斜め中央の枠内の値)が、各γ線検出器の測定下限値(25Bq/kg)に近い22〜23であった。そして、トレイ位置A〜Hとγ線検出器21a〜21hの配置位置との相互間の距離が離れるに従って、大きな値となる(例えばトレイ位置Aに対するγ線検出器21g,21hの値)。
例えば、γ線検出器21aから見れば、図6の「21a」の列(縦)方向に、トレイ位置A〜Hとの関係を示しており、トレイ位置Aに標準物質5を置いたときに、γ線検出器21aが最も大きな強度を検出するので機器換算係数は最小となり、当該トレイ位置Aから離れる(B・・・H)に従って他のγ線検出器21b〜21hの検出する強度が小さくなり、大きな機器換算係数値になる。
これは、放射線量の強度、すなわち検出値がγ線検出器からの距離の2乗に反比例することと、γ線検出器自体によってもγ線が遮蔽および検出されるので、γ線検出器が並ぶ方向ではその効果においても検出値が減少するためである。従って、標準物質から遠くのγ線検出器では、減衰して小さくなった放射線量が検出値、もしくは単位時間当たりの検出値である計測率と対応する。ここでの機器換算係数は標準物質5の放射線濃度を検出器の計測率で割った値なので、離れたγ線検出器程、一般的に機器換算係数が大きくなる。
このようにして、標準物質を用いて実験的に求めた、トレイ位置A〜H別かつγ線検出器21a〜21h別の機器換算係数値が、行と列のマトリクス状に分布した機器換算係数データ(図6に示す換算値)として、機器換算係数データテーブル記憶領域35b1に登録される。
すなわち、2個のγ線検出器21a,21bは、コンベアの移送方向に直交する方向(又は沿う方向でも可)に2個配置される。なお、移送方向に沿う方向の場合は、γ線検出器21a,21cを用いるようにすればよい。
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための式は、下記のI1,I2の連立方程式である式(4)で表される。
I1=C1/K11+C2/K21
I2=C1/K12+C2/K22 ・・・ (4)
測定用コンピュータ30のCPU33は、式(4)のI1,I2の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の2個の計測検体の放射性物質濃度C1,C2を算出する。
すなわち、4個のγ線検出器21a〜21dは、コンベアの移送方向に2個と移送方向に直交する方向に2個の合計4個配置される。
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための式は、下記のI1〜I4の連立方程式である式(5)で表される。
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
I2=C1/K12+C2/K22+C3/K32+C4/K42
I3=C1/K13+C2/K23+C3/K33+C4/K43
I4=C1/K14+C2/K24+C3/K34+C4/K44
・・・・・ (5)
すなわち、各γ線検出器の強度をI1,I2,・・・Inのn個の成分からなる検出強度ベクトルを「→I」とする。
各γ線検出器の位置i(I−1〜n)に対応した計測検体の試料位置iの放射性物質の濃度Cを成分とするC1,C2,・・・Cnのn個の成分からなる放射性物質の濃度ベクトル(→C)の関係が計測検体の試料位置iに対するγ線検出器の位置jの機器換算係数Kjiの逆数1/Kjiを成分とするn行n列の行列(1/K)(但し、「1/K」は1/Kjiを成分とする行列を表し、Kjiを成分とする行列の逆行列の意味ではない)の式(1)を用いて表し、各γ線検出器の強度ベクトル(→I)を式(2)で表す。
各γ線検出器の位置iに対応した放射性物質濃度Ciは、行列Kの逆行列K−1を用いて、放射性物質濃度ベクトル(→C)は、式(3)で表される。
(→C)=(1/K)−1×(→I) ・・・・ (3)
上記式(3)のi番目の成分として算出して、式(3)の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度Cを算出する。
操作盤13のキーボード32を操作して計測スタートの指示入力があると、CPU33は内部レジスタ(図示せず),W−RAM35及び計数記憶回路291,292を初期クリアしたのち、図7のフローチャートに示す処理を開始する。
ステップ1において、計測検体の重量を測定し、その重量を測定用コンピュータ30のワーキングRAM35aに記憶した後に、モータ4を制御してコンベア1を駆動させて、計測検体5の入った段ボール箱6を計測機構本体11の計測位置まで搬送させる。そして、ステップ2において、計測検体5の入った段ボール箱6が下側のγ線検出器21a〜21hの配置された測定位置に来たか否かが判断される。段ボール箱6が測定位置に来てなければ、測定位置に来るまで待機する。
続くステップ4において、CPU33から計数記憶回路291,292に命令を与えて、下側のγ線検出器21a〜21h及び上側のγ線検出器25a〜25hを作動させる。これに応じて、下側のγ線検出器21a〜21h及び上側のγ線検出器25a〜25hが対応するトレイ位置A〜Hにおける単位時間(例えば1秒間)当たりの強度I1〜I8を検出し、対応する計数記憶回路291,292へ与える。
ステップ5において、下側の各γ線検出器21a〜21hによって検出された単位時間(例えば1秒間)当たりの強度I1〜I8が、所定の計測時間中(例えば80秒)に計数記憶回路291によってトレイ位置A〜Hに対応して個別に累計される。同様にして、上側の各γ線検出器25a〜25hによって検出された単位時間(例えば1秒間)当たりの強度I1〜I8が、所定の計測時間(例えば80秒)中に計数記憶回路291によってトレイ位置A〜Hに対応して個別に累計される。
ステップ6において、所定の計測時間(例えば80秒)が経過したか否かが判断され、計測時間が経過していなければステップ4へ戻り、ステップ4〜6の動作が繰り返される。
ステップ9において、下側の各γ線検出器21a〜21hによって検出された強度の累計値と、上側の各γ線検出器25a〜25hによって検出された強度の累計値が、トレイ位置A〜Hに対応するγ線検出器同士(21aと25a,21bと25b,・・・21hと25h)で加算されて、トレイ位置A〜Hに対応する強度I1〜I8が算出される。
ステップ10において、換算係数テーブルを参照して、トレイ位置A〜Hに対応する位置の上下2組のγ線検出器をペアにした組合せ(21aと25a,21bと25b,・・・21hと25hの合計した強度I1〜I8別)の式(6)の連立方程式をマトリクス演算して、各マトリクス位置A〜Hに置かれた検出検体5(トレイ位置との対応では、5a〜5h)毎の濃度C1〜C8を算出する。
より具体的には、上下2組のγ線検出器21aと25a,21bと25b,・・・21hと25hの合計した強度I1〜I8と、換算係数テーブルに登録されている換算係数Kijを式(6)に代入する。この場合、換算係数Kijは、強度I1の式のK11,K21,・・K81が図6の21aに対応する1列目の値(23,232,121,・・・2692)となり、強度I2の式のK12,K22,・・・K82が2列目の値となり、以下同様である。そして、式(6)をマトリクス演算することと、計測検体重量で規格化することによって、濃度C1〜C8を求める。この濃度C1〜C8がトレイ位置A〜Hに置かれた検出検体5a〜5hの測定したい濃度となる。
ステップ11において、ステップ8でバックグラウンド補正された後の検出検体5a〜5h毎の濃度C1´〜C8´を、ステップ9で算出したトレイ位置別の合計値がワーキングRAM35aの1番目の段ボール箱に対応する領域に書き込まれる。
ステップ12において、測定下限値が所定値以下か否かが判断される。ここでいう測定下限値は、例えば基準値の1/4等に選ばれる。測定下限値が所定値以下でない場合は、時間をかけて計測する必要があるので、ステップ4へ戻る。一方、測定下限値が所定値以下の場合は、ステップ13へ進む。
ステップ14において、内部カウンタの計数値(CT)によって特定される計測検体(始めはCT=1で、計測検体5a)の濃度が基準値を超えているか否かが判断される。
この判定基準値は、例えば計測検体が食品であり、かつスクリーニング検査であれば、厚生労働省が定めた食品衛生法の規格基準として定めた一般食品の基準値のスクリーニングレベル、基準値の1/2以上の値(測定値の分散、バラつきで決まる値)であって、一般食品中の放射性セシウムの基準値100Bq/kgに対して、スクリーニングレベルは50Bq/kg以上となる。この実施例では50Bq/kgを判定の基準値として取り扱っている。
基準値を超えていることが検出(判断)されると、ステップ15において、判定結果(例えば、計測検体5aの計測値と基準値を超過したことを示す記号等)が記憶される。一方、基準値を超えていないことが判断されると、ステップ16において、判定結果(例えば、計測検体5aの超過の無いことを示す記号、「ND」等)が記憶される。
ステップ17において、内部カウンタの計数値に1が加算される(1+1=2)ことによって、判定対象となる次の計測検体5bに対応する数値(2)を計数させる。
ステップ18において、内部カウンタの計数値が8か否かを判断することによって、段ボール箱6内の8個の計測検体5a〜5hの全ての判定が終わったか否かが判断される。内部カウンタの計数値が7以下であれば、ステップ14へ戻り、ステップ14〜18の動作が8回繰り返される。これによって、1つの段ボール箱6に収納された全ての計測検体5a〜5hについて、基準値以内かどうかの判定が行われる。
前述のステップ17において、8個全ての計測検体の判定が終了すると、次のステップ19へ進む。
続く、ステップ21において、計測すべき全ての段ボール箱6の計測が終了したか否かの判断が行われる。この判断は、計測作業者が操作盤13に含まれる計測終了を示す「測定終了スイッチ」(図示せず)を操作したことに基づいて行われる。全ての計測が終了していないときは、ステップ2へ戻り、ステップ2〜21の処理を計測すべき段ボール箱6毎に繰り返して計測することになる。
一方、全ての計測が終了すると、計測作業者が操作盤13の測定終了スイッチを押圧操作するので、一連の計測作業が終了する。
効果の実証のために実測した際の計測条件は次の通りである。
計測検体として、放射性物質で汚染された干し柿のトレイ(又はパック包装したもの)と、汚染されていない干し柿のトレイ等を多数(例えば12個)準備し、それぞれに番号1〜12を付けて、両方の種類の干し柿を8個選択して、段ボール箱6内のトレイ位置A〜Hに置いた。このとき、干し柿を置くトレイ位置はランダムに選んだ。
また、放射線量測定装置(本装置)10を用いて複数回測定するが、測定の度に干し柿の置く位置を適宜入れ替えて配置することとし、図8では、4回測定した結果を図8(a)〜(d)に並べて測定した。同じ柿番号については、トレイ位置A〜Hのうちの置く位置を変えて測定したことを示す。
そして、柿番号の右横の括弧記号[]の中には、本装置10が判定の基準値、スクリーニングレベル(法定の100Bq/kgの1/2の50Bq/kg)以下と判定したものには「ND」の記号を示している。本装置10が基準値以上と判定した柿については、高精度の別の放射線量計測装置を使って1個ずつ計測した場合の計測値を柿番号の右横の括弧記号([])の中に記載している。
柿番号の下段には、鉛板等の遮蔽板を使わずに、本装置10を用いて段ボール箱6内の柿を一度に計測した場合において、右に計測値を記載し、左に誤差(±の数値)を示している。ここでいう誤差の数値(±の数値)は、検出器の計測値から算定される分散σの3倍の3σを示したものである。
以上の計測条件において、本装置10が基準値以上と判定した柿をグレーで示す。
つまり、基準値以上と判定された柿は、トレイ位置を変更しても、基準値以上と判定されている。逆に、基準値以下と判定された柿は、トレイ位置を変更しても、基準値以下と判定されており、トレイ位置を変更することによる判定誤りは全くない。
また、柿6については、他の柿と比べて、計測値のバラつきはやや大きいものの全て、スクリーニングレベル(判定の基準値)以上であり、かつ3σの範囲内に収まっている。この結果より、スクリーニングレベル50Bq/kgとした際、基準値の100Bq/kgを超える柿が[ND]と判定されることはほとんどないことが分かる。
従って、スクリーニングレベルを最小の50Bq/kgとした際でも、本装置10が十分な精度で計測検体の放射線量を計測できることを実証できることになる。
この計測データより、本装置10を用いれば、直感的にも誤差30Bq/kg程度の範囲で計測できることが分かる。正確には自由度49(=50−1)の99%片側信頼区間の値は2.4で、これに繰り返し測定の分散σの値(10〜12Bq/kg)をかけたものを、法的基準値(100Bq/kg)から引くと70Bq/kg程度がスクリーニングレベルの上限となる。γ線検出器の計測下限値が20〜25Bq/kgであることを考慮すると、計測下限値の2倍程度の値から法的基準値の70%程度の値をスクリーニングレベル(判定基準値)として選定でき、本装置10が放射線量測定装置として極めて実用性の高いことが明らかである。
5,5a〜5h 計測検体
10 放射線量測定装置
11 計測機構本体
21a〜21h,25a〜25h γ線検出器
28 昇降機構
29 計測制御回路
30 測定用コンピュータ
33 CPU
34 プログラム記憶用メモリ
35 RAM(メモリ)
35a ワーキングRAM
35b テーブル記憶領域
Claims (10)
- 複数個の計測検体をセットにして包装容器に収納した状態で、計測位置において複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測する放射線量測定装置であって、
前記計測位置に配置され、かつ前記包装容器に収納された前記複数個の計測検体の配列位置に対応して複数個配設されたγ線検出器、
前記各γ線検出器によって計測された前記複数個の計測検体の配列位置別の放射線量を一時記憶する一時記憶手段、
放射線量が既知の複数個の標準物質を用いて、当該複数個の標準物質をセットにして包装容器に収納した状態で前記計測位置において、前記各γ線検出器によって計測された複数個の標準物質の配列位置別の放射線量を機器換算係数(K)として予め計測しておき、複数個の標準物質の配列位置別の機器換算係数を機器換算係数テーブルとして登録した登録データ記憶手段、
前記一時記憶手段に記憶されている前記複数個の計測検体の配列位置別の放射線量と、前記登録データ記憶手段に登録されている複数個の標準物質の配列位置別の機器換算係数に基づいて定量計算方法によるマトリクス演算処理を行う演算処理手段を備え、
前記演算処理手段は、定量計算方法によるマトリクス演算処理を行うことによって、前記配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度を算出することを特徴とする、放射線量測定装置。 - 前記各γ線検出器の強度をI1,I2,・・・Inのn個の成分からなる検出強度ベクトルを(→I)(ここで、英文字の前の「→」の記号はベクトルを表し、英文字の上に付して表すことに代えて表記したものである。以下同じ。)とし、
各γ線検出器の位置i(I−1〜n)に対応した計測検体の試料位置iの放射性物質の濃度Cを成分とするC1,C2,・・・Cnのn個の成分からなる放射性物質の濃度ベクトル(→C)の関係が
前記計測検体の試料位置iに対するγ線検出器の位置jの機器換算係数Kjiの逆数1/Kjiを成分とするn行n列の行列(1/K)(但し、「1/K」は1/Kjiを成分とする行列を表し、Kjiを成分とする行列の逆行列の意味ではない)は一般式(1)を用いて表し、強度ベクトル(→I)を式(2)で表し、
(→I)=(1/K)×(→C) ・・・・ (2)
前記各γ線検出器の位置iに対応した放射性物質濃度Ciは行列Kの逆行列K−1を用いて、放射性物質濃度ベクトル(→C)は、式(3)で表され、
(→C)=(1/K)−1×(→I) ・・・・ (3)
前記演算処理手段は、式(3)のi番目の成分として算出することにより、前記配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度Cを算出することを特徴とする、請求項1に記載の放射線量測定装置。 - 前記包装容器に収納される計測検体は、2個であって、前記計測位置における第1の方向に配列して収納され、
前記γ線検出器は、前記計測位置における第1の方向に関連して2個配置され、
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための前記式(2)は、連立方程式(4)で表され、
I1=C1/K11+C2/K21
I2=C1/K12+C2/K22 ・・・・ (4)
前記演算処理手段は、前記式(4)のI1,I2の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、前記配列位置別の2個の計測検体の放射性物質濃度C1,C2を算出することを特徴とする、請求項2に記載の放射線量測定装置。 - 前記包装容器に収納される計測検体は、4個であって、前記計測位置における第1の方向に2個と第1の方向に直交する第2の方向に2個の4個配列して収納され、
前記γ線検出器は、第1の方向に2個と前記第2の方向に2個の4個配置され、
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための前記式(2)は、連立方程式(5)で表され、
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
I2=C1/K12+C2/K22+C3/K32+C4/K42
I3=C1/K13+C2/K23+C3/K33+C4/K43
I4=C1/K14+C2/K24+C3/K34+C4/K44 ・・・・ (5)
演算処理手段は、上記式(5)のI1〜I4の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、前記配列位置別の4個の計測検体の放射性物質濃度C1〜C4を算出することを特徴とする、請求項2に記載の放射線量測定装置。 - 前記包装容器に収納される計測検体は、8個であって、第1の方向に4個と第2の方向に2個の8個配列して収納され、
前記γ線検出器は、第1の方向に4個と第2の方向に2個の8個配置され、
定量計算方法によるマトリクス演算処理のための前記式(2)は、連立方程式(6)で表され、
I1=C1/K11+C2/K21+C3/K31+C4/K41
+C5/K51+C6/K61+C7/K71+C8/K81
I2=C1/K12+C2/K22+C3/K32+C4/K42
+C5/K52+C6/K62+C7/K72+C8/K82
I3=C1/K13+C2/K23+C3/K33+C4/K43
+C5/K53+C6/K63+C7/K73+C8/K83
I4=C1/K14+C2/K24+C3/K34+C4/K44
+C5/K54+C6/K64+C7/K74+C8/K84
I5=C1/K15+C2/K25+C3/K35+C4/K45
+C5/K55+C6/K65+C7/K75+C8/K85
I6=C1/K16+C2/K26+C3/K36+C4/K46
+C5/K56+C6/K66+C7/K76+C8/K86
I7=C1/K17+C2/K27+C3/K37+C4/K47
+C5/K57+C6/K67+C7/K77+C8/K87
I8=C1/K18+C2/K28+C3/K38+C4/K48
+C5/K58+C6/K68+C7/K78+C8/K88 ・・・・(6)
演算処理手段は、前記式(6)のI1〜I8の連立方程式を解くためのマトリクス演算処理を行うことによって、前記配列位置別の8個の計測検体の放射性物質濃度C1〜C8を算出することを特徴とする、請求項2に記載の放射線量測定装置。 - 前記登録データ記憶手段は、前記計測検体の許容上限値を記憶する許容上限値記憶領域をさらに含み、
前記演算処理手段は、計測した前記配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度が前記許容上限値記憶領域に記憶されている許容上限値以上であるとき、当該計測検体が放射能汚染している検体であることを判定する、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の放射線量測定装置。 - 前記登録データ記憶手段は、前記計測検体の許容上限値を記憶する許容上限値記憶領域をさらに含み、
前記演算処理手段は、計測した前記配列位置別の各計測検体の放射性物質濃度が前記許容上限値記憶領域に記憶されている許容上限値以下であるとき、当該計測検体が放射能汚染の許容範囲内の検体であることを判定する、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の放射線量測定装置。
- 前記γ線検出器は、所定の複数個がユニット化されて、前記計測位置の対向する上面と下面の両面に配置され、
前記一時記憶手段には、前記計測位置の平面配置位置の対応する上面と下面の2個のγ線検出器の検出出力を合成した値が平面配列位置に対応する領域に書き込まれる、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の放射線量測定装置。 - 前記登録データ記憶手段は、前記複数個のγ線検出器の位置に前記複数個の計測検体が存在しない状態において、各γ線検出器によって計測された配列位置別の放射線量をバックグラウンドとして登録するバックグラウンドデータ登録領域を含み、
前記演算処理手段は、
前記複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測する動作に先立って、前記複数個の計測検体が存在しない状態において、各γ線検出器によって計測された配列位置別の放射線量を前記バックグラウンドデータ登録領域へ書込み処理し、
前記複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測する際に、前記配列位置別の複数個の計測検体の放射性物質濃度から対応する位置のバックグラウンドデータを差し引くことによって、各計測検体の放射性物質濃度を計測することを特徴とする、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の放射線量測定装置。 - 放射線量測定装置は、複数個の計測検体をセットにして包装容器に収納した状態でコンベアによって移送する移送経路の途中の計測位置において、複数個の計測検体のそれぞれの放射線量を計測するものであって、
前記γ線検出器は、コンベアによる移送経路の途中の計測位置に配置される、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の放射線量測定装置。
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