JP6059557B2

JP6059557B2 - 放射線測定システム

Info

Publication number: JP6059557B2
Application number: JP2013034505A
Authority: JP
Inventors: 谷口　功治; 功治谷口; 昌寛冨澤; 小林　祐介; 祐介小林; 秀徳佐東; 明仁山口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: JP2014163776A

Description

本発明は放射線測定システムに関し、特に、放射線を測定するモニタリングポスト等として利用可能な放射線測定システムに関する。

放射線測定システムとして様々なシステムが実用化されている。その中でモニタリングポストは、地理上の所定の地点において環境放射線（通常、γ線）を測定して線量率等を演算するものである（特許文献１）。近年、多くの地点で環境放射線を測定することが要請されている。例えば、ホットスポットが特定された場合、その場所やその周辺にモニタリングポストを速やかに設置してそこで環境放射線を監視することが必要となる。そのような背景の下、測定が必要となった場合に任意の場所で簡便に設置できるモニタリングポストの実現が求められている。なお、移動式モニタリングポストとしてモニタリングカーも知られている（特許文献２）。

特開２００５−３７３０４号公報特開２００４−２６４０８５号公報

モニタリングポストにおいては、環境放射線がシンチレータ部材（例えばＮａＩ（ＴＩ）シンチレータ）等を利用して検出される。シンチレータ部材は多くの場合に円筒形状を有する。そのような円筒形状を有するシンチレータ部材に対して、円筒の中心軸と、それに直交する方向である径方向の軸と、を定義した場合、シンチレータ部材は中心軸周りにおいて基本的に均一の感度を有するが、径方向の軸周りにおいて感度は必ずしも均一ではない。加えて、シンチレータ部材に対してはその中心軸方向に並んで光電子増倍管が連結されるところ、光電子増倍管は大なり小なり指向性に影響を与える。すなわち、シンチレータ部材から見て光電子増倍管が設けられている方位においては感度が低下し易い。

以上のような感度特性から、例えば、水平方向の全方位から飛来して来る放射線を均一な感度をもって検出したい場合には、シンチレータ部材が垂直姿勢で配置される（垂直姿勢検出方式）。一方、例えば、直下を含む下側からの放射線をより感度良く測定したい場合には、シンチレータ部材が水平姿勢で配置される（水平配置検出方式）。

しかしながら、従来の放射線測定システム、特にモニタリングポストにおいて、シンチレータ部材の姿勢を切り替える仕組みは設けられていない。そこで、測定の目的や状況に応じてシンチレータ部材の姿勢を変更できるモニタリングポストが求められている。特に、姿勢の変更があっても検出中心の位置（特に高さ）を維持して正確に放射線の特定を行えるモニタリングポストが求められている。

本発明の目的は、測定の目的や状況に応じて、固定的に設置されるシンチレータ部材の姿勢を選択できる放射線測定システムを提供することにある。

あるいは、本発明の目的は、シンチレータ部材における検出中心の位置を変えずにその姿勢を変更できる放射線測定システムを提供することにある。

あるいは、本発明の目的は、持ち運びが楽で、簡単に設置でき、しかもシンチレータ部材についての姿勢を現場で選択できるモニタリングポスト用器材セットを提供することにある。

本発明に係る放射線測定システムは、放射線を検出する所定形状を有するシンチレータ部材と、前記シンチレータ部材に対して接続された光電変換器と、からなるプローブと、前記プローブをそれが第１姿勢となるように保持する第１保持部と、前記プローブをそれが前記第１姿勢とは異なる第２姿勢となるように保持する第２保持部と、を含み、前記第１保持部及び前記第２保持部の内で使用対象となる保持部が選択され、これによって前記プローブの姿勢が選択される、ことを特徴とするものである。

上記構成によれば、第１保持部及び第２保持部の内で使用対象を選択することによってプローブの姿勢を選択できる。望ましくは、プローブはシンチレータ部材とそれに連結された光電変換器とからなる。望ましくはプローブはおよそ円筒形状を有する。１つのシンチレータ部材に対して複数の光電変換器が設けられてもよい。

望ましくは、前記所定形状は円筒形状であり、前記光電変換器は光電子増倍管であり、前記光電子増倍管は前記シンチレータ部材の中心軸の方向に設けられ、前記プローブは前記中心軸の方向に伸びた形態を有し、前記第１姿勢は垂直姿勢であり、前記第２姿勢は水平姿勢である。垂直姿勢において、通常、プローブの下側からケーブルが引き出される。水平姿勢において、プローブにおける検出端部とは反対側の出力端部側からケーブルが引き出される。

望ましくは、前記第１保持部は前記シンチレータ部材における検出中心が所定の三次元位置になるように前記垂直姿勢にあるプローブを保持し、前記第２保持部は前記検出中心が前記所定の三次元位置になるように前記水平姿勢にあるプローブを保持する。この構成によれば、垂直姿勢及び水平姿勢のいずれの姿勢が選択されても、検出中心の位置は不変であるので、姿勢によって検出位置が変わることを防止できる。もっとも、高さが不変の条件の下で検出中心の水平方向の移動を許容するようにしてもよい。

望ましくは、前記光電子増倍管からの信号を処理する電子回路を収容した内部ユニットと、前記内部ユニット、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記プローブを収容する外部筐体と、を含み、前記外部筐体内において前記内部ユニットから水平方向に離れた位置に前記第１保持部が設置され、前記外部筐体内において前記内部ユニットから垂直方向上方に離れた位置に前記第２保持部が設置され、前記所定の三次元位置は前記外部筐体内において前記内部ユニットから水平方向に離れ且つ前記内部ユニットから垂直方向上方に離れた位置である。この構成によれば、プローブの姿勢によらずに、内部ユニットよりも高い位置であって内部ユニットの直上から水平方向に外れた位置において放射線の検出を行えるから、両姿勢において、内部ユニットの影響を低減できる。外部筐体の内部空間が直方体のような形態を有する場合、いずれかの上隅部分に所定の三次元位置を設定した上で、それとは対角方向の反対側へシフトするように斜め下方に内部ユニットを設置するのが望ましい。そのような構成によれば有限な内部空間を有効活用しつつも内部ユニットに起因する検出特性の乱れを極力小さくできる。

望ましくは、前記内部ユニットには前記所定の三次元位置の近傍において温度を測定する温度センサユニットが取り付けられる。この構成によればシンチレータ部材の近くで温度を計測し、その温度によって温度補償を行える。望ましくは、前記内部ユニットの上面には地理上の位置データを取得するためのＧＰＳ及び通信用のアンテナが取り付けられる。この構成によれば、外部筐体の内部空間において高い位置に通信設備を設けることができるから、良好な通信環境を確保でき、またデットスペースを有効活用できる。ＧＰＳは第２保持部よりも低い位置に設けるのが望ましい。アンテナについても同様であるが、起立状態にあるアンテナが第２保持部の高さまで到達するならば、できるだけ放射線減弱作用の小さな材料でアンテナを構成するのが望ましい。

本発明によれば、測定の目的や状況に応じて、固定的に設置されるシンチレータ部材の姿勢を選択変更できる。あるいは、シンチレータ部材における検出中心の位置を変えずにその姿勢を変更できる。あるいは、持ち運びが楽で、簡単に設置でき、しかもシンチレータ部材についての姿勢を現場で選択可能な放射線測定システムを提供できる。

本発明に係る放射線測定システムとしてのモニタリングポストを示す斜視図である。測定ボックス内の構成を示す斜視図である。検出中心と電子ユニットとの位置関係を示す図である。図１に示したモニタリングポストの要部構成を示すブロック図である。

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は放射線測定システムとしてのモニタリングポストを示す斜視図である。このモニタリングポストは環境放射線の測定が必要な場所に設置されるものであり、特に本実施形態においては、簡易に設置できる構成が採用されている。

図１において、モニタリングポスト１０は、地上に設置された支柱１２を有している。支柱１２に所定の高さに測定ボックス１４が取り付けられている。測定ボックス１４は測定にあたっての要部を構成するものである。測定ボックス１４の下方には電源ボックス１６が設けられ、その電源ボックス１６は支柱１２に取り付けられている。測定ボックス１４の上側には外部表示器１７が設けられ、その外部表示器１７も支柱１２に取り付けられている。外部表示器１７には例えば現在の線量率が数値によって表示される。支柱１２の上端部にはソーラーパネル１８が設けられている。ソーラーパネル１８はソーラーシステムの一部を構成するものであり、それは複数の太陽電池からなるものである。ソーラーシステムにおける充電設備及びバッテリは電源ボックス１６内に設けられている。

図１において、符号１００は、放射線、具体的にはγ線を示しており、そのγ線は測定ボックス１４内に設けられたプローブによって測定される。プローブは本実施形態においてシンチレータ部材とそれに接続された光電変換器としての光電子増倍管とからなるものである。シンチレータ部材が有する検出中心の高さｈは例えば１メートルである。すなわち、地上面から１メートルの高さに検出中心が位置するようにプローブが保持される。これについては後に詳述する。符号１０２で示すように、太陽からの光がソーラーパネル１８に到達すると、そこで電力が生じ、その電力が電池ボックス１６内に設けられたバッテリに蓄えられる。そのようなバッテリからの電力を測定ボックス１４内における各構成へ供給することが可能である。また、本実施形態においては、測定ボックス１４内に一次電池あるいは二次電池を配置可能であり、そのような設備から電力を得ることが可能である。更に、本実施形態においては、交流電源からの電力を得て、それに基づいて動作を行うことも可能である。設置状況に応じて、任意の電力を使ってモニタリングポスト１０を作動させることが可能である。ちなみに、図１に示される各構成は全て防水構造を有している。モニタリングポスト１０の周囲に柵等を設けるようにしてもよい。

図２には、図１に示した測定ボックス１４の内部構成が斜視図として示されている。測定ボックス１４は防水型のケース２０を有している。図２においては、ケース２０の扉が取り外されている。ケース２０内には電子ユニット２２が配置されている。電子ユニット２２は直方体の形態を有し、その内部には１又は複数の電子回路基板が配置され、また必要な電子的設備が設けられている。符号２４は一次電池又は二次電池を収容可能な電池収容部を示している。内部表示器２６は例えばＬＣＤにより構成され、そこに線量率等を表示させることが可能である。

電子ユニット２２のケースは上面を有し、その上面には本実施形態においてＧＰＳ２８が設けられており、また通信用アンテナ３０が設けられている。通信用アンテナ３０は無線通信を行うためのものであり、本実施形態においては携帯電話の通信ネットワークを使って測定結果データを中央センターに無線送信することが可能である。その場合においては、ＧＰＳ２８によって取得された地図上の位置データが測定結果データに対して付加される。符号３２はアンテナ３０を保持する部分を示しており、その部分３２を回転軸としてアンテナ３０を上方へ起立させることも可能である。後に説明するように、電子ユニット２２におけるケースの側面には温度センサプローブが設けられている。

測定ボックス１４内には、図示されるように、直交関係をもってホルダ３４及びホルダ３６が設けられている。それらのホルダ３４,３６は、電子ユニット２２に対してケーブルを介して接続されたプローブ３８を着脱可能に保持するものである。プローブ３８は、シンチレータ部材４０とそれに対して連結された光電子増倍管４２とを含むものであり、プローブ３８はそれ全体として中心軸方向に伸張した円筒形状を有している。プローブ３８における先端部に円筒形状を有するシンチレータ部材４０が設けられ、プローブ３８における後端部からケーブル４４が引き出されている。

第１位置Ｐ１は垂直姿勢にあるプローブ３８の保持位置であり、すなわちホルダ３４は垂直姿勢にあるプローブ３８を保持するための機構である。一方、ホルダ３６は、位置Ｐ２において、水平姿勢にあるプローブ３８Ａを保持するものである（一点鎖線を参照）。後に説明するように、垂直姿勢及び水平姿勢のいずれにおいても、シンチレータ部材が有する検出中心の三次元位置は同一である。その三次元位置は、測定ボックス１４内における左上隅部分に設定されている。これに対し、その左上隅の位置から対角方向に変位した斜め下方位置に電子ユニット２２が設けられている。すなわち、電子ユニット２２ができるだけ測定上の障害にならないように、電子ユニット２２の上方かつ水平方向に隔てられた位置に検出中心が設定されている。

以上のように、測定ボックス１４内には、検出中心が共通となるように、垂直配置用ホルダ３４と水平配置用ホルダ３６とが設けられており、ユーザーは、いずれかのホルダ３４,３６を選択することにより、プローブ３８の姿勢を容易に選択することが可能である。その場合においても、プローブ３８における検出中心は、所定の位置に維持されるため、正確な測定を行うことが可能である。よって、測定の状況や目的に応じてプローブの姿勢を適宜選択すればよい。いずれの姿勢においても、検出中心はより高い位置に設定されており、つまり、電子ユニット２２が測定にあたってできる限り障害とならないように配置されているので、指向特性の乱れを小さくできるという利点が得られる。ちなみに、プローブ３８が垂直姿勢にある場合、その後端部分すなわち下端部分からケーブル４４が引き出される。一方、プローブ３８が水平姿勢にある場合、そのプローブの先端部分が左上隅に位置決められ、プローブの後端側から図２において右方向にケーブルが引き出される。ホルダ３４,３６は開閉構造を有しており、可動扉を開閉させることにより、そこに対してプローブ３８を容易に着脱することが可能である。

図３には、測定ボックス内の一部が拡大図として示されている。上述したように、測定ボックス１４の内部空間において、左上隅の位置に検出中心４８が定められる。その検出中心４８は、円筒形状を有するシンチレータ部材における中心点に相当するものである。ホルダ３４,３６の作用により、いずれの姿勢にあっても、シンチレータ部材の検出中心４８は、所定の三次元座標に位置決められる。そのような検出中心４８から対角方向の斜め下方に電子ユニット２２が隔てられている。より詳しくは、電子ユニット２２の上面の左側面よりも水平方向にΔＸだけ離れた位置として検出中心４８が設定されており、また、電子ユニット２２の上面よりも上方へΔＺだけ隔てられた位置として検出中心４８が定められている。図３に示されるように、垂直姿勢にあるプローブ３８それ自体が電子ユニット２２の左側面から完全に隔てられており、同様に、水平姿勢にプローブ３８Ａそれ自体が電子ユニット２２の上面から完全に隔てられている。

電子ユニット２２の左側面上には温度センサプローブ４６が配置されている。それは上下方向に伸長した形態を有し、その上端部に温度センサ４６ａが埋設されている。温度センサプローブ４６の基端部側が電子ユニット２２の外表面上に固定されている。温度センサ４６ａが検出中心４８に対して近づけられているので、シンチレータ部材の温度をより正確に測定することが可能であり、そのように検出された温度を用いて測定結果に対してあるいは光電子増倍管の電圧に対して温度補償を行うことが可能である。

図２及び図３に示した構成によれば、電子ユニット２２、プローブ３８、ケーブル４４及び２つのホルダ３４,３６が取り付けられた測定ボックス１４（つまりモニタリングポスト器材）を持ち運ぶだけで、任意の地点において、モニタリングポストを構成することが可能である。その場合においては、支柱が存在しなければ何らかのスタンドを利用すればよい。

図４には、図１に示したモニタリングポストの要部構成がブロック図として示されている。上述したように、測定ボックス１４内にはプローブ３８が任意の姿勢で設けられる。プローブ３８は上述したようにシンチレータ部材４０とそれに接続された光電子増倍管４２とを含むものである。光電子増倍管４２に代えて半導体センサ等を用いることも可能である。光電子増倍管４２の受光面がシンチレータ部材４０の所定面に向けられており、放射線の入射によって生じた光がシンチレータ部材４０から光電子増倍管４２に達すると、その光によって電気的なパルスが生成される。それが信号処理部５０へ送られる。信号処理部５０は、アンプや波高弁別器等の公知の回路構成を有し、信号処理後の信号が演算制御部５２に送られる。演算制御部５２は例えばマイコンにより構成され、それはカウンタ機能等を有している。測定時間内における計数値に基づいて線量率等が演算される。そのような演算結果が内部表示器としてのＬＣＤ２６に表示され、あるいは外部表示器に表示される。演算制御部５２には温度センサ４６ａが接続されており、また入力器６０が接続されている。本実施形態においては、入力器６０を利用して、垂直姿勢又は水平姿勢のいずれかの姿勢が採用されているかの情報を入力することが可能である。そのような姿勢情報は、必要に応じて、測定結果とともに記録され、また管理センターへ送信される。演算制御部５２は温度センサ４６ａによって検出された温度に基づき、信号に対して温度補償を実行し、あるいは光電圧源５８に対して電圧制御を行う。

演算制御部５２にはＧＰＳ２８が接続されており、ＧＰＳ２８から得られた地理上の位置データを測定結果データと関連づけ、それらのデータを通信部５４を介して管理センターへ送信する。その場合においてはアンテナ３０が利用される。

電源部５６は、測定ボックス１４内における各構成へ電力を供給するものであり、本実施形態において、電源部５６は電池６２から得られる電力を利用しており、また、ＡＣ電源ラインから得られる電力を利用可能であり、更にソーラーシステムから送られる電力を利用可能である。電池６２は一次電池でありあるいは充電式の二次電池である。

上記実施形態によれば、垂直配置用ホルダ及び水平配置用ホルダが設けられていたので、測定の目的や状況に応じて、プローブの姿勢を任意に選択できるという利点が得られる。その場合において、姿勢変更にあたっても検出中心は不変であるので、正確な測定を行うことが可能である。いずれの姿勢においても電子ユニットが測定にあたってできる限り妨げとならないように、検出中心から電子ユニットが対角方向に隔てられているので、感度あるいは精度を向上することが可能である。更に、図２に示したような測定ボックスを搬送するだけで搬送先において簡便にモニタリングポストを構成できるという利点が得られる。電源が得られない場合においてもバッテリあるいは一次電池を利用してモニタリングポストを稼働させることができる。ちなみに、図２に示した測定ボックスにおけるケースは、放射線の減弱をあまり生じさせず、また電波を通過させることが可能な材料で構成することが望ましい。また、屋外に設置されるため防水型のケースを採用するのが望ましい。本実施形態においては、検出中心が地表面から１メートルの高さに設定されていたが、例えば上述したモニタリングポストをビルの屋上に設置することも可能であり、また車両等の移動体に設置することも可能である。

１０モニタリングポスト、１４測定ボックス、１６電源ボックス、１８ソーラーパネル、２２電子ユニット、３４垂直配置用ホルダ、３６水平配置用ホルダ、３８プローブ、４０シンチレータ部材、４２光電子増倍管。

Claims

放射線を検出する所定形状を有するシンチレータ部材と、前記シンチレータ部材に対して接続された光電変換器と、からなるプローブと、
前記プローブをそれが第１姿勢となるように保持する第１保持部と、
前記プローブをそれが前記第１姿勢とは異なる第２姿勢となるように保持する第２保持部と、
を含み、
前記第１保持部及び前記第２保持部の内で使用対象となる保持部が選択され、これによって前記プローブの姿勢が選択され、
前記第１保持部によって前記プローブが保持された場合における前記シンチレータ部材の検出中心の位置と、前記第２保持部によって前記プローブが保持された場合における前記シンチレータ部材の検出中心の位置と、が同一である、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項１記載の放射線測定システムにおいて、
前記所定形状は円筒形状であり、
前記光電変換器は光電子増倍管であり、
前記光電子増倍管は前記シンチレータ部材の中心軸の方向に設けられ、
前記プローブは前記中心軸の方向に伸びた形態を有し、
前記第１姿勢は垂直姿勢であり、前記第２姿勢は水平姿勢である、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項２記載の放射線測定システムにおいて、
前記第１保持部は前記シンチレータ部材における検出中心が所定の三次元位置になるように前記垂直姿勢にあるプローブを保持し、
前記第２保持部は前記検出中心が前記所定の三次元位置になるように前記水平姿勢にあるプローブを保持する、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項３記載の放射線測定システムにおいて、
前記光電子増倍管からの信号を処理する電子回路を収容した内部ユニットと、
前記内部ユニット、前記第１保持部、前記第２保持部及び前記プローブを収容する外部筐体と、
を含み、
前記外部筐体内において前記内部ユニットから水平方向に離れた位置に前記第１保持部が設置され、
前記外部筐体内において前記内部ユニットから垂直方向上方に離れた位置に前記第２保持部が設置され、
前記所定の三次元位置は前記外部筐体内において前記内部ユニットから水平方向に離れ且つ前記内部ユニットから垂直方向上方に離れた位置である、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項４記載の放射線測定システムにおいて、
前記内部ユニットには前記所定の三次元位置の近傍において温度を測定する温度センサユニットが取り付けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。
請求項５記載の放射線測定システムにおいて、
前記内部ユニットの上面には地理上の位置データを取得するためのＧＰＳ及び通信用のアンテナが取り付けられた、
ことを特徴とする放射線測定システム。