JP7197878B2 - 放射能測定装置 - Google Patents
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Description
そのため、従来は測定対象となる水域の水を、一旦サンプリングした後、分析施設で放射線検出器を用いて水中の放射性物質濃度を把握していた。
(1)水中の放射性物質濃度を観測するための放射能測定装置であって、放射線検出器と、防水性を有し且つ放射線を透過させる材料からなり、前記放射線検出器を覆うように設けられた防水容器と、前記放射線検出器から取得した信号に基づいて放射性物質濃度を算出する解析手段と、を備えることを特徴とする、放射能測定装置。
本発明の放射能測定装置の一実施形態について、必要に応じて図面を用いて説明する。
本発明の放射能測定装置は、水中の放射性物質濃度を観測するための放射能測定装置であって、図1に示すように、放射線検出器10と、防水性を有し且つ放射線を透過させる材料からなり、前記放射線検出器を覆うように設けられた防水容器20と、前記放射線検出器から取得した信号に基づいて放射性物質濃度を算出する解析手段30と、を備えることを特徴とする。
なお、本発明での「放射線」とは、α線、β線、γ線、中性子線等の人体に与える影響の強い電離放射線のことであり、「放射能」とは、放射線を発する能力のことである。その中でも本発明では、放射線として、主に「γ線」を対象としており、以後の説明で「放射線」と記載する場合には、実質的に「γ線」を示すことがある。
本発明の放射能測定装置は、図1に示すように、放射線検出器10を備える。該放射線検出器10は、内部にシンチレータ等の放射線検出素子10aを有し、放射線の有無及び放射線量を検出するための機器である。
その中でも、比較的容易且つ正確に放射線の種類及び放射線量を取得できる点から、前記放射線検出素子10aとして、シンチレータを用いることが好ましい。ここで、前記シンチレータとは、放射線を吸収し、励起されることにより発光する特性を示す物質の総称である。
本発明の放射能測定装置は、図1に示すように、前記放射線検出器10を覆うように設けられた防水容器20を、さらに備える。
前記防水容器20は、防水性を有し且つ放射線を透過させる材料からなる。これによって、放射線検出器10を水に曝すことなく、水中の放射性物質濃度を直接的に把握できる。
具体的には、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル系樹脂、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、天然樹脂などが挙げられる。それらの中でも、放射線の透過性、加工の容易性、製造コスト等の点から、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル又はポリカーボネートを材料として含むことが好ましい。
なお、前記放射線シールド11を設ける場所については、特に限定はされず、例えば図1に示すように、前記放射線検出器10の下面を覆うように設けることができる。この場合、土壌等に含まれる放射性物質に由来した下からの放射線を抑制することが可能である。また、同様に上からの放射線を抑制するために、前記放射線検出器10の上部に放射線シールド11を設けることもできる。
また、前記放射線シールド11の材料については、放射線を遮蔽する作用があるものであれば、特に限定はされず、公知のものを用いることができる。前記放射線シールド11の材料としては、密度の大きい材料、例えば、鉛、金、銀、鉄、コンクリート等が挙げられる。
本発明の放射能測定装置は、図1に示すように、解析手段30をさらに備える。該解析手段30は、図1に示すように、ケーブル等の接続機器を介して前記放射線検出器10と接続されており(図1では、アンプ33と接続されている。)、該放射線検出器10から取得した信号に基づいて放射性物質濃度を算出する。
なお、解析手段30の設けられる場所については特に限定はされない。例えば図1では、解析手段30が、地上に設置され、前記防水容器20の外に設けられているが、解析手段30の全部又は一部が、前記防水容器20の中に入るような構成とすることも可能である。
一例として、前記放射線検出器10から取得した信号を、図2に示すように、波高分析器を用いて、光電効果のカウント数を示すスペクトルデータとした後、該スペクトルデータを元に、積算及びスムージング等の処理を行った後、放射線物質元素(Cs)のピーク係数(放射線物質の時間当たりの濃度(カウント数))へ変換する。一方で、ピーク係数とサンプリングによって別途得られた水中の放射性物質濃度との関係式を求めておくことで、放射性物質濃度を得ることができる。
通常、水域中の放射線濃度を観測する場合には、前記放射線検出器が、測定対象の水域100以外、例えば、大気中に含まれる放射線物質や、水底若しくは水域近くにある土壌中の放射線物質などに由来した放射線を同時に測定することとなる。そのため、バックグラウンド除去処理35を実施し、測定対象の水域100以外に由来したバックグラウンド放射線の影響を差し引くことによって、測定対象の水域100の放射性物質濃度を正確に観測することが可能になる。
また、前記バックグラウンド放射線量については、常に一定ではないため、後述する水域の水位や、水域の濁度等に応じて、バックグラウンド放射線量を算出することがより好ましい。
また、本発明の放射能測定装置では、図1に示すように、前記測定対象となる水域100の水位を測定する水位測定手段40をさらに備え、前記解析手段30は、前記水位測定手段40の測定した水位に応じて、前記バックグラウンド放射線量を算出することがより好ましい。放射性物質濃度をより高精度に把握できるためである。
なお、図1では、前記水位計40による測定値を、前記解析手段30のバックグラウンド除去35のために用いているが、測定した水位を放射性物質濃度の算出に利用することもでき、その場合には、水位計40を分析装置34にも接続することができる。
ここで、図3は、福島県のある河川について、7/1~10/31までの期間における、降水量及び測定した放射性Cs濃度の推移を示したグラフである。図3では、降水量が多い、つまり河川の水位が高くなる場合には、水中のCs濃度が上がっていることがわかる。一方で、数日間降雨が無い時の河川水中の放射性Cs濃度はほぼゼロであり、この時測定される放射線量は全てバックグラウンドとなる。バックグラウンド放射線量は、水位が高いほど小さくなるので、水中のCs濃度がゼロである時にバックグラウンド放射線量と水位を測定しておけば、両者の関係を求めることができる。
次に、本発明による放射能測定方法について説明する。
本発明の放射能測定方法は、図1に示すように、防水容器20内に設置した放射線検出器10によって、水中の放射線量を測定し、放射線検出器から取得した信号に基づいて放射性物質濃度を算出し、算出した放射性物質濃度から、測定対象となる水域100以外に由来する放射線の線量(バックグラウンド放射線量)を差し引く、バックグラウンド除去処理を実施することを特徴とする。
図1に示すように、放射線検出器10と、防水容器20と、解析手段30と、水位測定手段40とを備える放射能測定装置1を作製した。
なお、放射線検出器10については、5インチNaIシンチレーション検出器を用いた。また、防水容器については、長さ:2m、外形200mmのVU(塩化ビニル)管を用い、前記5インチNaIシンチレータを、ほぼ隙間がない状態で収納し、前記5インチNaIシンチレータの上部及び底部に厚さ50mmの鉛からなる放射線シールドを設けた。さらに、水位測定手段40として、市販の水位計を用いた。
なお、解析手段30については、制御盤32、アンプ33を防水容器20内に組み込み、電源31は放射線検出器10からケーブルを防水容器20外に引き出し、地上に設置したバッテリーと結ぶことで供給した。分析装置34は、市販のノートパソコンにプログラムを組み込むことで、分析装置として用いた。
図4に示すように、作製した放射能測定装置1を用いて、河川中のセシウム137濃度(137Csピーク係数)を測定した。なお、測定対象の河川は、福島県双葉郡浪江町にある河川である。図4に示す測定期間は、2016年10月11日~10月19日の9日間である。
測定結果として、図5に、河川の水位(cm)及び算出した137Csピーク係数(cps:カウント数/秒)の、9日間の推移を示す。また、評価指標として、適宜河川から採水し、137Cs濃度を実測して、9日間の推移を導出した。
また、10月14日~10月15日において実測によって得られた137Cs濃度がほぼゼロである期間の水位及びCsピーク係数の推移を確認すると、バックグラウンド放射線量を示すピーク係数が、水位の下降に伴って増加していることを確認できた。
11 放射線シールド
20 防水容器
30 解析手段
31 電源
32 制御盤
33 アンプ
34 分析装置
35 バックグラウンド除去
40 水位測定手段
100 水域
101 土壌
Claims (3)
- 水中の放射性物質濃度を観測するための放射能測定装置であって、
放射線検出器と、防水性を有し且つ放射線を透過させる材料からなり、前記放射線検出器を覆うように設けられた防水容器と、前記放射線検出器から取得した信号に基づいて放射性物質濃度を算出する解析手段と、測定対象となる水域の水位を測定する水位測定手段とを備え、
前記解析手段は、前記算出した放射性物質濃度から、前記測定対象となる水域以外に由来する放射線の線量(バックグラウンド放射線量)を差し引く、バックグラウンド除去処理を実施し、前記水位測定手段の測定した水位に応じて、前記バックグラウンド放射線量を算出し、
前記防水容器は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル及びポリカーボネートのうちの少なくとも一種を材料として含み、
前記測定対象となる水域の放射性物質濃度をリアルタイムに把握し、
前記放射能測定装置は、前記測定対象となる水域に設置されることを特徴とする、放射能測定装置。 - 前記放射線検出器は、シンチレータとしてNaI(Tl)、CsI(Tl)、CsI(Na)、LnBr3、ZnS(Ag)又はCsIを有することを特徴とする、請求項1に記載の放射能測定装置。
- 前記放射能測定装置は、前記測定対象となる水域の水底に設置されることを特徴とする、請求項1に記載の放射能測定装置。
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