JP6520093B2 - 放射性物質汚染区域における面状線源強度を求める方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質によって汚染された区域における面状線源強度を求める方法、更に詳しくは、放射性物質による汚染が均一と見做せる平坦な区域の所定面積当たりの面状線源強度を求める簡易な方法に関する。

放射性物質によって汚染される区域を適宜に除染するためには、当該区域の環境放射線量を認識し、かかる環境放射線量に基いて除染作業計画を立案することが重要である。下記特許文献１には、当該区域を格子状の多数の所定面積領域に分割し、かかる多数の所定面積領域の各々において測定した線量に変換係数を乗じて単位面積当たりの面状線源強度に変換し、次いで線源強度を反映した距離と線量の相関を指数関数で示す近似式によって環境放射線量を求め、更に各所定面積領域の線量を総和して当該区域の環境放射線量を求めることが開示されている。

特許第５２８９５４２号公報

而して、上記特許文献１に開示されている方法によれば、土壌自体における相当程度の高低変動及び建造物の存在等に起因して、汚染された区域における所定面積当たりの面状線源強度が不均一であり面状放射線源強度に相当程度の変動が存在する場合にも、充分適切に個々の領域における面状放射線源強度を求め、これに基いて放射性物質によって汚染された区域の環境放射線量マップを作成することができる。しかしながら、上記特許文献１に開示されている方法は、多数の評価点において環境放射線量を測定することが必要であること、多数の測定値を入力して著しく多数の計算を遂行しなければならないこと等に起因して、極めて煩雑である。

一方、本発明者の調査によれば、除染すべき区域には農地、運動場或いは公園等の平坦な区域が少なくなく、これらの平坦な区域においては放射性物質による汚染、特に原子力発電所の事故に起因する汚染、は均一と見做しても除染上全く問題がないことが判明した。

本発明は上記のとおりの事実に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記特許文献１に開示された方法に比べて著しく簡易であるにも拘わらず、放射性物質による汚染が均一と見做すことができる平坦な区域においては、充分な精度で所定面積当たりの面状線源強度を求める、従ってこれに基いて環境放射線量マップを作成する、ことができる、新規且つ改良された方法を提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決する方法として、
放射性物質による汚染が均一と見做すことができる平坦な区域の所定面積当たりの面状線源強度を求める方法にして、
所定面積当たりの仮定面状線源強度Ｓ_０を仮定すること、
距離と線量との相関を指数関数で近似して且つ該仮定面状線源強度Ｓ_０に基いて、格子状に区画された多数の所定面積領域の各々から特定評価点に及ぼされる放射線量Ｉ_ｎを総和して、該特定評価点における仮定環境放射線量Ｉ_０を求めること、
該特定評価点における実測環境放射線量Ｉを実測すること、
該仮定環境放射線量Ｉ_０と該仮定面状線源強度Ｓ_０とから変換係数αを求めること、
該実測環境放射線量Ｉと該変換係数αとから所定面積当たりの面状線源強度Ｓを算出すること、
を含み、
該仮定面状線源強度Ｓ _０ から該仮定環境放射線量Ｉ _０ を求める際には、所定面積の各々から該特定評価点に及ぼされる放射線量Ｉ _ｎ を下記式１によって求める、
∂I _n ／∂x∂y＝S ₀ ／4πL ² ・{B ₁ ・exp（−μ ₁ L ₁ ）｝・｛B ₂ ・exp（−μ ₂ L ₂ ）｝---式１
但し、Ｌ _１ は線源から該特定評価点までの距離Ｌ中の土壌内長さ、
Ｌ _２ は線源から該特定評価点までの距離Ｌ中の空気層内長さ、
Ｌ＝Ｌ _１ ＋Ｌ _２
μ _１ は土壌通過における線減弱定数、
μ _２ は空気層通過における線減弱定数、
Ｂ _１ は土壌通過ビルドアップ係数で、Ｂ _１ ＝１＋μ _１ Ｌ _１
Ｂ _２ は空気層通過ビルドアップ係数で、Ｂ _２ ＝１＋μ _２ Ｌ _２
である、
ことを特徴とする方法が提供される。

土壌中の所定深さに単一の面状線源が存在すると仮定するのが好ましい。土壌表面から土壌中の所定深さまでの間に所定の間隔をおいて複数の面状線源が存在すると仮定するのが更に好適である。

本発明の方法によれば、放射性物質による汚染が均一と見做せる区域に制限されるが、特定評価点における１回の環境放射線量の測定と、上記特許文献１に開示されている方法における必要計算回数に比べて著しく少数である計算とによって、所定面積当たりの面状線源強度を求める、従って環境放射線量マップを作成することができる。

本発明の方法の第１の好適実施形態を説明するための、放射性物質による汚染が均一と見做せる区域を示す模式図。 土壌内に存在する放射線源からの放射線が土壌表面から所定高さに位置する特定評価点に至る状態を示す模式図。 本発明の方法の第２の好適実施形態を説明するための、放射性物質による汚染が均一と見做せる区域を示す模式図。

本発明の方法の第１の好適実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１には、セシウムの如き放射性物質による汚染が均一と見做せる平坦な区域２が図示されている。第１の実施形態においては、土壌中の所定深さＤに単一の面状線源が存在すると仮定される。深さＤは、例えば、日本原子力研究開発機構発行「JAEA-Research 2014-003」の第２４頁の開示に従って０．３１２５ｃｍに設定することができる。本発明によれば、かかる区域２が格子状に区画された多数の所定面積、例えば１ｍｍ^２、の微小領域Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍに区画される。そして、微小領域Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍの各々の面状線源強度がＳ_０（Ｂｑ／ｍｍ^２）と仮定される。

次いで、微小領域Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍの各々から、特定評価点Ｐ、例えば区域２の中心で且つ土壌表面から１ｍの高さの点、に及ぼされる放射線量Ｉ_ｎを、距離と線量との相関を指数関数で近似して、求める。そして、求めた放射線量Ｉ_ｎを総和して特定評価点Ｐにおける仮定環境放射線量Ｉ_０（μＳｖ／ｈ）を求める。微小領域Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍの各々から特定評価点Ｐに及ぼされる放射線量Ｉ_ｎは、下記式１によって算出する。
∂I_n／∂x∂y＝S₀／4πL²・{B₁・exp（−μ₁L₁）｝・｛B₂・exp（−μ₂L₂）｝---式１
図１と共に図２を参照して説明を続けると、上記式１において、
Ｌ_１は線源から特定評価点までの距離Ｌ中の土壌内長さ、
Ｌ_２は線源から特定評価点までの距離Ｌ中の空気層内長さ、
Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２
μ_１は土壌通過における線減弱定数
（土壌の密度が１．６ｇ／ｍ^３の場合、μ_１＝１２．３１／ｍ）
μ_２は空気層通過における線減弱定数、
（μ_２＝０．００９９８１／ｍ）
Ｂ_１は土壌通過ビルドアップ係数（散乱による補正係数）で、Ｂ_１＝１＋μ_１Ｌ_１
Ｂ_２は空気層通過ビルドアップ係数(散乱による補正係数)で、Ｂ_２＝１＋μ_２Ｌ_２
である。

次いで、上記仮定環境放射線量Ｉ_０と上記仮定面状線源強度Ｓ_０とから変換係数α（α×Ｉ_０＝Ｓ_０）を求める。一方で、上記特定評価点Ｐにおける実際の環境放射線量Ｉを実測する。そして、実測環境放射線量Ｉに変換係数αを乗じて微小領域Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍの面状線源強度Ｓを算出する（Ｓ＝α×Ｉ）。かようにして微小領域Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍの面状線源強度Ｓを求めると、かかる面状線源強度Ｓに基いて、例えば区域２における土壌表面から１ｍの高さにおける環境放射線量マップ（分布マップ）を作成し、かかるマップに基いて所要の除染作業を効率的に遂行することができる。

次に、本発明の方法の第２の好適実施形態について図３を参照して説明する。第２の実施形態においては、土壌表面から土壌中の所定深さまでの間に所定の間隔をおいて複数の面状線源が存在すると仮定される。面状線源が存在する土壌中の深さついては、例えば、環境省、“第９回環境回復検討会資料５”、第７頁、インターネット
〈URL:http://www.env.go.jp/jishin/rmp/conf/09/mat05.pdf〉、
の開示に基いて、土壌表面から土壌中の深さ３ｃｍまでの間と設定することができる。又、面状線源の間隔については、例えば１ｍｍと設定することができる。このようにして土壌表面から土壌中の深さ３ｃｍまでの間に１ｍｍの間隔をおいて３０層の面状線源が存在すると仮定された場合、図３に示すとおり、これら３０層の面状線源の各々が格子状に区画された多数の所定面積、例えば１ｍｍ^２、の微小領域Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}に区画される。そして、微小領域Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}の各々の面状線源強度がＳ_０´（Ｂｑ／ｍｍ^２）と仮定される。

次いで、微小領域Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}の各々から、特定評価点Ｐ´、例えば区域２の中心で且つ土壌表面から１ｃｍの高さの点、に及ぼされる放射線量を、距離と線量との相関を指数関数で近似して、求める。そして、求めた放射線量を総和して特定評価点Ｐ´における仮定環境放射線量Ｉ_０´（μＳｖ／ｈ）を求める。微小領域Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}の各々から特定評価点Ｐ´に及ぼされる放射線量は、上記式１によって算出するのが好適である。

次いで、上記仮定環境放射線量Ｉ_０´と上記仮定面状線源強度Ｓ_０´とから変換係数α´（α´×Ｉ_０´＝Ｓ_０´）を求める。一方で、上記特定評価点Ｐ´における実際の環境放射線量Ｉ´を実測する。そして、実測環境放射線量Ｉ´に変換係数α´を乗じて微小領域Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}の面状線源強度Ｓ´を算出する（Ｓ´＝α´×Ｉ´）。かようにして微小領域Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}の面状線源強度Ｓ´を求めると、かかる面状線源強度Ｓ´に基いて、例えば区域２における土壌表面から１ｃｍの高さにおける環境放射線量マップ（分布マップ）を作成し、かかるマップに基いて所要の除染作業を効率的に遂行することができる。

第２の実施形態においては土壌表面から土壌中の所定深さまでの間に所定の間隔をおいて複数の面状線源が存在すると仮定されるが、これは土壌表面近傍における環境放射線量マップを充分な精度で作成し得るようにするためである。土壌表面から１ｃｍの高さのような土壌表面近傍における環境放射線量マップを作成する際にも、第１の実施形態のように土壌中の所定深さＤに単一の面状線源が存在すると仮定してしまうと、実測した環境放射線量との誤差が無視することができないほど大きくなってしまうことが発明者の調査によって判明した。このように誤差が大きくなってしまうのは、実際には線源が土壌中の一定深さに集中的に存在するのではなく土壌表面からある程度の深さまでの間に分散して存在していることに起因するものである。そこで、土壌表面近傍における環境放射線量マップを本発明の方法によって作成する際には、土壌中の所定深さＤに単一の面状線源が存在すると仮定することに代えて、土壌表面から土壌中の所定深さまでの間に所定の間隔をおいて複数の面状線源が存在すると仮定することによって、充分な精度で土壌表面近傍における環境放射線量マップを作成することができる。尚、土壌表面からある程度、例えば土壌表面から５０ｃｍ、以上の高さにおける環境放射線量マップを作成する場合には、土壌中の所定深さＤに単一の面状線源が存在すると仮定しても、実測した環境放射線量との誤差は無視することができるほど小さくなる。

除染作業が行われた後には除染効果の確認がなされることとなるが、その確認作業においては土壌表面から１ｍ及び１ｃｍの高さにおける環境放射線量を実測することが推奨されている。従って、本発明の方法により土壌表面から１ｍ及び１ｃｍの高さにおける環境放射線量マップを作成することによって、除染作業及び除染効果の確認作業を効率的に遂行することができる。

２：放射性物質による汚染が均一と見做せる区域
Ｐ：特定評価点
Ｐ´：特定評価点
Ｒ_１−１、Ｒ_１−２・・・・・・Ｒ_ｎ−ｍ：微小領域（単位面積）
Ｒ_{１−１−１}、Ｒ_{１−２−１}・・・・・・Ｒ_{ｎ−ｍ−３０}：微小領域（単位面積）

Claims (3)

1. 放射性物質による汚染が均一と見做すことができる平坦な区域の所定面積当たりの面状線源強度を求める方法にして、
   所定面積当たりの仮定面状線源強度Ｓ_０を仮定すること、
   距離と線量との相関を指数関数で近似して且つ該仮定面状線源強度Ｓ_０に基いて、格子状に区画された多数の所定面積領域の各々から特定評価点に及ぼされる放射線量Ｉ_ｎを総和して、該特定評価点における仮定環境放射線量Ｉ_０を求めること、
   該特定評価点における実測環境放射線量Ｉを実測すること、
   該仮定環境放射線量Ｉ_０と該仮定面状線源強度Ｓ_０とから変換係数αを求めること、
   該実測環境放射線量Ｉと該変換係数αとから所定面積当たりの面状線源強度Ｓを算出すること、
   を含み、
   該仮定面状線源強度Ｓ _０ から該仮定環境放射線量Ｉ _０ を求める際には、所定面積の各々から該特定評価点に及ぼされる放射線量Ｉ _ｎ を下記式１によって求める、
   ∂I _n ／∂x∂y＝S ₀ ／4πL ² ・{B ₁ ・exp（−μ ₁ L ₁ ）｝・｛B ₂ ・exp（−μ ₂ L ₂ ）｝---式１
   但し、Ｌ _１ は線源から該特定評価点までの距離Ｌ中の土壌内長さ、
   Ｌ _２ は線源から該特定評価点までの距離Ｌ中の空気層内長さ、
   Ｌ＝Ｌ _１ ＋Ｌ _２
   μ _１ は土壌通過における線減弱定数、
   μ _２ は空気層通過における線減弱定数、
   Ｂ _１ は土壌通過ビルドアップ係数で、Ｂ _１ ＝１＋μ _１ Ｌ _１
   Ｂ _２ は空気層通過ビルドアップ係数で、Ｂ _２ ＝１＋μ _２ Ｌ _２
   である、
   ことを特徴とする方法。
2. 土壌中の所定深さに単一の面状線源が存在すると仮定する、請求項１記載の方法。
3. 土壌表面から土壌中の所定深さまでの間に所定の間隔をおいて複数の面状線源が存在すると仮定する、請求項１記載の方法。