JP7296856B2 - 放射線モニタ及びその診断方法 - Google Patents

Description

本開示は、放射線モニタ及びその診断方法に関する。

原子力発電所内の使用済み燃料貯蔵プール、原子炉圧力容器内外、原子炉格納容器内外、サプレッションプール内外、原子炉建屋内外、再処理施設、病院及び研究所等では、放射線の線量率を測定する放射線モニタが利用されている。

放射線モニタは、人が近寄りがたい場所に設置されることもあるため、放射線モニタが正常に動作しているか否かを離れた場所から診断する手段を備えることが望まれている。

例えば、放射線モニタには、放射線を検出する放射線検出部と、その近傍に設置されたガンマ線源とを備え、ガンマ線源により放射線検出部に一定の強度の放射線を常時入射し、放射線検出部の指示値が一定値以上か否かを確認することで、放射線モニタが正常に動作しているか否かを確認するものがある。この種の放射線モニタでは、ガンマ線源による線量率により、空間線量率などの所望の線量率を測定することができないため、所望の線量率を測定する際には、ガンマ線源からのガンマ線が放射線検出部に入射することを抑制する必要がある。ガンマ線の入射を抑制する抑制機構としては、ガンマ線源を遮蔽体内へ移動させる移動機構、または、ガンマ線源と放射線検出部との間に遮蔽体を移動させる移動機構が知られている。しかしながら、これらの移動機構を用いるためには、非常に大がかりなシステムが必要となるという問題がある。また、上述したガンマ線源としては非常に強い放射線源が必要となるため、管理が煩雑になるという問題もある。

ガンマ線源を使用せずに放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断する方法としては、光パルスを利用する方法が知られている。この方法を用いる場合、線量率の測定に対して、光パルスが影響を与えないような対策を施す必要がある。

特許文献１～５に記載の技術では、放射線検出器の近傍又は内部に光パルスを発生させる光パルス発生器を設け、その光パルス発生器を用いて、放射線検出器に光パルスを入射し、その時に放射線検出器から出力される検出信号に基づいて、放射線検出器の健全性を確認している。

また、特許文献６の技術では、放射線検出器の内部に設置された放射線発光素子に対して、放射線発光素子で発生する波長と異なる波長を有する光を、光ファイバ等の光伝送部を介して照射し、その照射光によって放射線検出素子で発生した光子を計数することで、放射線モニタが正常に動作しているか否かを確認している。

特許１８５３６０５号 特許１９４２０３５号 特許４１５７３８９号 特許４６７９８６２号 特許５３３６８３６号 特開２０１８－０３６２０４号公報

特許文献１～５に記載の技術では、放射線検出器の近傍又は内部に光パルス発生器が設けられるため、健全性が確認できなかった場合に、放射線検出器に不具合が生じているのか、光パルス発生器に不具合が生じているのかを判断することが難しい。また、高温または高線量率の環境下では、光パルス発生器が正常に動作できない可能性もある。

特許文献６に記載の技術では、放射線検出器の近傍又は内部に光パルス発生器を設ける必要がない。しかしながら、放射線発光素子で発光する波長と異なる波長の光を発生させるための発光部、及び、放射線発光素子で発光した光を選択的に取り出すための光選択フィルタ等が必要となるため、複雑で高価なシステムが必要となるという問題がある。

本発明の目的は、上記課題を鑑みてなされたものであり、正常に動作しているか否かを離れた場所から簡易で安価に確認することが可能な放射線モニタ及び放射線測定方法を提供することである。

本開示の一態様に従う放射線モニタは、入射された放射線に応じて光子を放出する放射線発光素子を有する放射線検出部と、アルファ線を放出して前記放射線検出部に入射させるアルファ線放出核種と、前記放射線発光素子にて放出された光子を伝送する光伝送部と、前記光伝送部にて伝送された光子を検出する光検出部と、前記光検出部にて検出された光子の計数率を測定する測定部と、前記測定部にて測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を求めるとともに、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断する解析部と、を有する。

本発明によれば、正常に動作しているか否かを離れた場所から簡易で安価に確認することが可能になる。

本開示の実施例１に係る放射線モニタの構成の一例を示す図である。 アルファ線放出物質の設置例を示す図である。 アルファ線放出物質の他の設置例を示す図である。 アルファ線放出物質の他の設置例を示す図である。 アルファ線放出物質の他の設置例を示す図である。 測定装置で測定される光子の計数率の時間変化の一例を示す図である。 本開示の実施例１に係る放射線モニタの動作を説明するためのフローチャートである。 アルファ線の平均計数率の時刻変化の一例を示す図である。 測定装置で測定される光子の計数率の時間変化の他の例を示す図である。 本開示の実施例２に係る放射線モニタの動作を説明するためのフローチャートである。 アルファ線による光子の計数率の時刻変化の一例を示す図である。 アルファ線放出物質の他の設置例を示す図である。 測定装置で測定される光子の計数率の時間変化の他の例を示す図である。 本開示の実施例３に係る放射線モニタの動作を説明するためのフローチャートである。 アルファ線による光子の計数率の時刻変化の一例を示す図である。

以下、本開示の実施例について図面を参照して説明する。

本開示の実施例１に係る放射線モニタの一例を図１～図８を用いて説明する。

図１は、本実施例に係る放射線モニタの構成の一例を示す図である。図１に示す放射線モニタ１００は、放射線検出部１０と、光ファイバ２０と、光検出部３０と、測定装置４０と、解析装置５０とを有する。

放射線検出部１０は、放射線を検出する検出部である。放射線検出部１０は、放射線発光素子１と、アルファ線放出物質２とを有する。

放射線発光素子１は、入射された放射線に応じて光子を放出する。放射線発光素子１としては、例えば、イットリウム・アルミ・ガーネットのようなセラミックの母材に、イットリビウム、ネオジム、セリウム又はプラセオジウム等の希土類元素を添加した素子が挙げられる。放射線発光素子１は、この例に限らず、例えば、母材に単結晶体が用いられたものでもよい。

アルファ線放出物質２は、放射線の一種であるアルファ線を放出するアルファ線放出核種を含む物質である。アルファ線放出物質２は、アルファ線放出核種のみで構成されてもよいし、別の物質と混合されていてもよい。アルファ線放出核種は、例えば、半減期が１年以上の核種である。このような核種としては、例えば、ポロニウム２１０、トリウム２２９、トリウム２３０、ウラン２３３、ウラン２３４、ウラン２３５、ウラン２３８、ネプツニウム２３７、プルトニウム２３８、プルトニウム２３９、アメリシウム２４１、アメリシウム２４３、キュリウム２４４、キュリウム２４５、キュリウム２４６、キュリウム２４７及びキュリウム２４８等が挙げられる。また、アルファ線放出物質２は、半減期が１年以上の核種と放射平衡が成立している核種を含んでもよい。また、アルファ線放出核種の種類及び量は、放射性物質に関する法的な規制の対象外となることが望ましい。

光ファイバ２０は、放射線検出部１０の放射線発光素子１と光検出部３０とを光学的に接続する光伝送部であり、放射線検出部１０の放射線発光素子１にて放出された光子を光検出部３０まで伝送する。

光検出部３０は、放射線発光素子１にて放出されて光ファイバ２０を伝送されてきた光子を１個ずつ検出し、各光子を電気信号（具体的には、電気パルス信号）に変換して出力する。

測定装置４０は、光検出部３０からの電気信号に基づいて、光検出部３０にて検出された光子の単位時間当たりの数である計数率を測定する測定部である。

解析装置５０は、測定装置４０にて測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を算出するとともに、放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かを診断する。放射線の線量率は、本実施例では、放射線検出部１０が配置された空間におけるガンマ線の線量率である空間線量率である。また、本実施例では、解析装置５０は、放射線の線量率の算出と放射線モニタ１００の診断とに必要な情報をデータベースに格納して保持している。しかしながら、データベースは解析装置５０とは別の外部装置（図示せず）にて保持されていてもよい。

図２～図５は、アルファ線放出物質２の設置例を示す図である。

図２の例では、アルファ線放出物質２は、放射線発光素子１における光ファイバ２０が接続（設置）される側とは反対側の表面に塗布されている。アルファ線放出物質２は、例えば、蒸着により塗布されてもよいし、物理スパッタリングにより塗布されてもよい。この例の場合、アルファ線放出物質２自身によるアルファ線のエネルギ損失が小さくなるように、アルファ線放出物質２を十分薄くすることが望ましい。この例では、アルファ線放出物質２を容易に設置しつつ、アルファ線放出物質２の脱落を軽減することができる。

図３の例では、予め形成されたアルファ線放出物質２が、放射線発光素子１における光ファイバ２０が接続される側とは反対側の表面の近傍に配置されている。この例の場合、アルファ線放出物質２を十分薄くするとともに、放射線発光素子１とアルファ線放出物質２との間に存在する物質（通常、空気等の気体）によるアルファ線のエネルギ損失が小さくなるように、放射線発光素子１とアルファ線放出物質２とを十分に近づけることが望ましい。この例では、アルファ線放出物質２の取り外し及び変更などが容易となる

図４の例では、アルファ線放出物質２が放射線発光素子１に混入されている。例えば、放射線発光素子１の原料にアルファ線放出物質２を少量混ぜた原料を用いて放射線発光素子１を製作することで、アルファ線放出物質２を放射線発光素子１に混入させることができる。この例の場合、放射線発光素子１は放射線発光素子１で発光する光子に対して十分な透過性を有することが望ましい。この例では、図２及び図３の例と比べて、アルファ線のエネルギ損失の影響を抑制することが可能になる。

図５の例では、放射線発光素子１における光ファイバ２０が接続される面とは異なる面に、光を反射する光反射膜３が形成される。光反射膜３は、例えば、アルミニウム、銀、金又はクロムなどで形成される。また、光反射膜３の近傍に、予め形成されたアルファ線放出物質２が設置される。この例の場合、放射線発光素子１（光反射膜３）とアルファ線放出物質２とを十分に近づけるとともに、光反射膜３によるアルファ線のエネルギ損失が小さくなるように、光反射膜３の材料及び厚さが調整されることが望ましい。例えば、光反射膜３によるアルファ線のエネルギ損失は、アルファ線放出物質２からのアルファ線のエネルギの１／１０以下であることが望ましい。この例では、光の放射線発光素子１への入射率を高くすることが可能となる。

図６は、測定装置４０で測定される光子の計数率の時間変化の一例を示す図である。図６では、横軸は時間を示し、縦軸は光子の計数率を示す。

図６で示されたように、アルファ線放出物質２から放出されるアルファ線が放射線発光素子１に入射していない場合、光子の計数率は、放射線検出部１０が設置された場所の空間線量率（ガンマ線の線量率）に応じた値となる。図６の例では、ガンマ線の線量率に応じた計数率（以下、ガンマ線による光の計数率と呼ぶこともある）は略一定としている。

また、アルファ線放出物質２から放出されるアルファ線が放射線発光素子１に入射した場合、放射線発光素子１に大きなエネルギが付与されるため、放射線発光素子１にて発生する光子が急激に増加し、それに伴い、光子の計数率が急激に増加する。急激に増加した計数率は、その後、放射線発光素子１の発光減衰時定数に従って減少し、ガンマ線による光の計数率に戻る。

例えば、アルファ線放出物質２に含まれるアルファ線放出核種として、アメリシウム２４１を用いた場合、１個のアルファ線が放射線発光素子１に入射すると、約５．５ＭｅＶのエネルギが短時間に放射線発光素子１に対して付与されるため、光子の計数率が急激に増加する。このとき、放射線発光素子１として、ネオジムが添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネットを用いた場合、光減衰時定数が２３０マイクロ秒であることから、アルファ線の入射により急激に増加した計数率は、数ミリ秒程度でガンマ線による光の計数率に戻る。

解析装置５０は、測定装置４０で測定される光子の計数率の時間変化を解析して、アルファ線によって計数率が増加している時間であるアルファ線影響時間を特定する。解析装置５０は、アルファ線影響時間に測定された光子の計数率に基づいて、放射線発光素子１に入射したアルファ線に応じた数値を算出する。本実施例では、その数値としては、アルファ線の計数率（より具体的には、十分長い計測時間（例えば、１ｓ）における平均計数率）を算出する。解析装置５０は、アルファ線の計数率に基づいて、放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かを診断する。

また、アルファ線影響時間以外の時間範囲である線量率算出時間における計数率は、空間線量率に応じた計数率となる。このため、解析装置５０は、線量率算出時間における計数率に基づいて、放射線検出部１０が配置された空間の空間線量率を測定する。

このとき、アルファ線影響時間が長いほど、空間線量率を測定するための線量率算出時間が短くなってしまうため、アルファ線放出物質２には、放射線発光素子１の発光減衰時定数に応じた適度な強度のアルファ線放出核種を使用する必要がある。例えば、アルファ線影響時間が線量率算出時間の１／１０以下となるようにすることが望ましい。

なお、放射線発光素子１として、ネオジム添加のイットリウム・アルミニウム・ガーネットを用いた場合、１個のアルファ線に対応するアルファ線影響時間は、数ミリ秒である。このため、アルファ線放出核種から放出されるアルファ線が平均毎秒２０個である場合、その半分の１０個が放射線発光素子１に入射すると仮定すると、毎秒当たりのアルファ線影響時間は数１０ミリ秒となる。この場合、アルファ線影響時間は、空間線量率の測定精度に対してほぼ影響を与えない。

また、複数のアルファ線が短い時間間隔で放出されると、各アルファ線によるアルファ線影響時間が重なり合ってしまう恐れがある。このため、アルファ線放出核種の種類及び量は、各アルファ線によるアルファ線影響時間ができるだけ重なり合わないように調整されることが望ましい。

図７は、放射線モニタ１００の動作を説明するためのフローチャートである。
先ず、光検出部３０は、放射線検出部１０の放射線発光素子１に入射した放射線によって放出され、光ファイバ２０を伝送されてきた光子を１個ずつ検出し、その検出した光子を電気信号に変換して出力する（ステップＳ１０１）。

測定装置４０は、光検出部３０からの電気信号に基づいて、放射線発光素子１に入射した放射線によって放出された光子の計数率を測定し、その計数率を解析装置５０に通知する（ステップＳ１０２）。

解析装置５０は、測定装置４０から通知された計数率の時間変化を解析して、計数率の急激な増減が発生したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。例えば、解析装置５０は、計数率が閾値以上となり、その後、所定時間以内に閾値以下となった場合、計数率の急激な増減が発生したと判断する。所定時間は、例えば、放射線発光素子１の発光減衰時定数の１０倍程度以内の時間である。放射線発光素子１としてネオジム添加のイットリウム・アルミニウム・ガーネットが用いられた場合、発光減衰時定数が２３０マイクロ秒であるため、所定時間は、２．３ミリ秒以内に予め設定される。また、閾値は、予め測定した空間線量率の統計精度（例えば、標準誤差）に応じて定められてもよい。

計数率の急激な増減が発生していない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、解析装置５０は、測定された計数率を、ガンマ線による光子の計数率として算出し、その計数率に基づいて、予め設定された計測時間内におけるガンマ線による光子の平均計数率を算出する（ステップＳ１０４）。

解析装置５０は、保持しているデータベースを参照し、そのデータベースとガンマ線による光子の平均計数率とに基づいて、放射線検出部１０が設置された場所の空間線量率を算出する（ステップＳ１０５）。データベースは、光子の平均計数率と空間線量率との関係を示す情報を含む。具体的には、光子の平均計数率と空間線量率とには比例関係があるため、データベースは、光子の平均計数率と空間線量率との比例係数を含む。この場合、解析装置５０は、ガンマ線による光子の平均計数率に第１のデータベース内の比例係数を乗算することで、空間線量率を算出する。

また、計数率の急激な増減が発生した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、解析装置５０は、計数率の急激な増減が発生したことを、アルファ線が放射線発光素子１に入射したこととして検出する（ステップＳ１０６）。

また、解析装置５０は、ステップＳ１０６の検出結果に基づいて、計測時間内におけるアルファ線の計数率（放射線発光素子１に入射したアルファ線の単位時間当たりの数）の平均値をアルファ線の平均計数率として算出する（ステップＳ１０７）。

なお、アルファ線放出物質２のアルファ線放出核種からアルファ線が放出される放出間隔は一定ではないが、十分な統計精度となる時間における放出間隔の平均値は、アルファ線放出核種の放射能（半減期）に比例した値となる。したがって、アルファ線放出核種の半減期が十分長い場合は、計測時間を十分な統計精度となる時間に設定しておけば、アルファ線の平均計数率はほぼ一定となる。

解析装置５０は、保持しているデータベースを参照して、アルファ線の平均計数率が所定の第１範囲に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。なお、データベースは、第１範囲を示す情報を含む。第１範囲は、例えば、予め測定したアルファ線の平均計数率の統計精度に応じて定められる。

アルファ線の平均計数率が第１範囲に含まれる場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していると判断して、例えば、放射線モニタ１００が正常に動作している旨のメッセージを出力する（ステップＳ１０９）。一方、アルファ線の平均計数率が第１範囲に含まれない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していないと判断して、例えば、異常が発生した旨のアラームを出力する（ステップＳ１１０）。

図８は、放射線モニタ１００にて算出されたアルファ線の平均計数率の時刻変化の一例を示す図である。図８では、横軸は時間を示し、縦軸は平均計数率を示す。また、時刻ｔ１で放射線モニタ１００に異常（具体的には、光ファイバ２０の断線）が生じている。

図８に示されたように光ファイバ２０の断線が生じる時刻ｔ１よりも前では、アルファ線の平均計数率は統計精度の範囲（第１範囲）に含まれる。時刻ｔ１で光ファイバ２０の断線が生じると、アルファ線の平均計数率がゼロとなり、統計精度の範囲から外れる。これにより、解析装置５０は、異常を検知して、放射線モニタ１００が正常に動作していないと判断する。

以上説明したように本実施例によれば、放射線検出部１０は、入射された放射線に応じて光子を放出する放射線発光素子１を有する。アルファ線放出物質２は、アルファ線を放出して放射線検出部１０に入射させる。光ファイバ２０は、放射線発光素子１にて放出された光子を伝送する。光検出部３０は、光ファイバ２０にて伝送された光子を検出する。測定装置４０は、光検出部３０にて検出された光子の計数率を測定する。解析装置５０は、測定装置４０にて測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を求めるとともに、放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かを診断する。

このため、光パルス発生器及び光選択フィルタ等の設備を用いなくても、放射線モニタ１００を取り外したり、放射線検出部１０の近傍にいったりせずに、放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かを確認することが可能になる。したがって、正常に動作しているか否かを離れた場所から簡易で安価に確認することが可能になる。

特に放射線発光素子１に入射したアルファ線に応じた数値、具体的には放射線発光素子１に入射したアルファ線の計数率に基づいて放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かが診断されるため、解析装置５０にも特別な機器が必要なり。

本開示の実施例２に係る放射線モニタの一例を図９～図１１を用いて説明する。本実施例では、放射線発光素子１に入射したアルファ線に応じた数値として、アルファ線の平均計数率の代わりに、アルファ線による光子（アルファ線が放射線発光素子１に入射したことで生じる光子）の計数率に基づいて、放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かを診断する点で実施例１とは異なる。

図９は、測定装置４０で測定される光子の計数率の時間変化の一例を示す図である。図９では、横軸は時間を示し、縦軸は光子の計数率を示す。

実施例１で説明したように、アルファ線放出物質２から放出されるアルファ線が放射線発光素子１に入射した場合、放射線発光素子１に大きなエネルギが付与されるため、放射線発光素子１にて発生する光子の計数率は、急激に増加し、その後、放射線発光素子１の発光減衰時定数に従って減少し、ガンマ線に応じた光子の計数率に戻る。

このとき、アルファ線によって計数率が増加している時間であるアルファ線影響時間に測定された計数率の和から、アルファ線影響時間におけるガンマ線による光子の計数率の和を差し引いた値が、アルファ線影響時間におけるアルファ線による光子の計数となる。また、アルファ線による光子の計数を、アルファ線影響時間で除算した値がアルファ線による光子の計数率となる。

図１０は、本実施例による放射線モニタ１００の動作を説明するためのフローチャートである。

先ず、図７を用いて説明したステップＳ１０１～Ｓ１０６と同様なの処理が実行される。

ステップＳ１０６が終了すると、解析装置５０は、計数率の急激な増減が発生したアルファ線影響時間に測定された計数率の和から、アルファ線影響時間におけるガンマ線による光子の計数率の和を差し引いて、アルファ線影響時間におけるアルファ線による光子の計数を算出する。そして、解析装置５０は、アルファ線による光子の計数をアルファ線影響時間で除算して、アルファ線による光子の計数率を算出する（ステップＳ２０１）。なお、アルファ線影響時間におけるガンマ線による光子の計数率の和は、例えば、ステップＳ１０５で算出した平均計数率にアルファ線影響時間を乗算した値である。

解析装置５０は、保持しているデータベースを参照して、アルファ線による光子の平均計数率が所定の第２範囲に含まれるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。なお、データベースは、第２範囲を示す情報を含む。第２範囲は、例えば、予め測定したアルファ線による光子の平均計数率の統計精度に応じて定められる。

アルファ線による光子の平均計数率が第２範囲に含まれる場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していると判断して、例えば、放射線モニタ１００が正常に動作している旨のメッセージを出力する（ステップＳ２０３）。一方、アルファ線による光子の平均計数率が第２範囲に含まれない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していないと判断して、例えば、異常が発生した旨のアラームを出力する（ステップＳ２０４）。

図１１は、放射線モニタ１００にて算出されたアルファ線による光子の平均計数率の時刻変化の一例を示す図である。図１１では、横軸は時間を示し、縦軸は平均計数率を示す。また、時刻ｔ２で放射線モニタ１００に異常（具体的には、光ファイバ２０の放射線損傷）が生じている。

図１１に示されたように光ファイバ２０の放射線損傷が生じる時刻ｔ２よりも前では、アルファ線による光子の平均計数率は統計精度の範囲（第２範囲）に含まれる。時刻ｔ２で光ファイバ２０の放射線損傷が生じると、アルファ線による光子の平均計数率が徐々に減少し、平均計数率の統計精度の範囲から外れる。これにより、解析装置５０は、異常を検知して、放射線モニタ１００が正常に動作していないと判断する。

本実施例では、アルファ線による光子の平均計数率に基づいて放射線モニタ１００が正常に動作しているか否かが診断されるため、正常に動作しているか否かを離れた場所から簡易で安価に確認することが可能になる。

本開示の実施例３に係る放射線モニタの一例を図１２～図１５を用いて説明する。本実施例では、放出するアルファ線のエネルギがそれぞれ異なる複数の種類のアルファ線放出物質（アルファ線放出核種）が設けられている点で実施例２とは異なる。

図１２は、本実施例におけるアルファ線放出物質の設置例を示す図である。図１２の例では、アルファ線放出物質２として、放出するアルファ線のエネルギがそれぞれ異なる３種類のアルファ線放出物質２１～２３を有する。なお、アルファ線放出物質２は、３種類に限らず、２種類でもよいし、４種類以上でもよい。

図１２の例では、図２の例と同様に、アルファ線放出物質２１～２３は、放射線発光素子１における光ファイバ２０が接続される側とは反対側の表面に塗布されている。しかしながら、アルファ線放出物質２１～２３は、図３の例と同様に放射線発光素子１における光ファイバ２０が接続される側とは反対側に設置されてもよいし、図４の例と同様に放射線発光素子１に混入されていてもよいし、図５の例と同様に放射線発光素子１における光ファイバ２０が接続される面以外の面に設けられた光反射膜３の近傍に設置されてもよい。

図１３は、本実施例における測定装置４０で測定される光子の計数率の時間変化の一例を示す図である。図１３では、横軸は時間を示し、縦軸は光子の計数率を示す。

実施例１で説明したように、アルファ線放出物質２から放出されるアルファ線が放射線発光素子１に入射した場合、放射線発光素子１に大きなエネルギが付与されるため、放射線発光素子１にて発生する光子の計数率は、急激に増加し、その後、放射線発光素子１の発光減衰時定数に従って減少し、ガンマ線に応じた光子の計数率に戻る。

このとき、アルファ線による光子の計数率は、そのアルファ線のエネルギに比例する。このため、図１２の例のようにアルファ線放出物質２として放出するアルファ線のエネルギがそれぞれ異なる３種類のアルファ線放出物質２１～２３が用いられた場合、３つの異なる大きさの計数率が測定される。

図１４は、本実施例による放射線モニタ１００の動作を説明するためのフローチャートである。先ず、図１０を用いて説明したステップＳ１０１～Ｓ１０６及びＳ２０１と同様な処理が実行される。

ステップＳ２０１が終了すると、解析装置５０は、保持しているデータベースを参照して、アルファ線による光子の平均計数率が第２範囲に含まれるかを判断する（ステップＳ３０１）。ここでは、アルファ線放出物質２として放出するアルファ線のエネルギがそれぞれ異なる３種類のアルファ線放出物質２１～２３が用いられているため、データベースは、第２範囲をアルファ線放出物質ごとに含む。解析装置５０は、アルファ線による光子の平均計数率が３つの第２範囲のいずれかに含まれているか否かを判断する。

アルファ線による光子の平均計数率が第２範囲に含まれる場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していると判断して、例えば、放射線モニタ１００が正常に動作している旨のメッセージを出力する（ステップＳ３０２）。

一方、アルファ線による光子の平均計数率が第２範囲に含まれていない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００に異常が発生している可能性があると判断して、アルファ線放出物質２ごとに、そのアルファ線放出物質２からのアルファ線による光子の平均計数率をそれぞれ算出する（ステップＳ３０３）。例えば、解析装置５０は、一定期間、アルファ線影響時間ごとにアルファ線による光子の平均計数率を算出し、それらの平均計数率を値（平均計数率）の異なる３つのグループに分類し、各グループの平均計数率を予めグループと対応付けたアルファ線放出物質２からのアルファ線による光子の平均計数率とする。

解析装置５０は、各アルファ線放出物質２からのアルファ線による光子の平均計数率が初期値から同じ割合で変化しているか否かを判断する（ステップＳ３０４）。初期値は、例えば、放射線モニタ１００の運用が開始される前などに予め測定したアルファ線による光子の平均計数率である。また、初期値からの変化の割合が所定の範囲に含まれている場合、解析装置５０は、各アルファ線放出物質２からのアルファ線による光子の平均計数率が初期値から同じ割合で変化していると判断してもよい。所定の範囲は、例えば、予め測定したアルファ線による光子の平均計数率の統計精度に応じて定められる。また、所定の範囲を示す情報は、例えば、解析装置５０が保持しているデータベースに含まれる。

各平均計数率が同じ割合で変化していない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していないと判断して、例えば、異常が発生した旨のアラームを出力する（ステップＳ３０５）。

各平均計数率同じ割合で変化している場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、解析装置５０は、放射線モニタ１００の校正を行う（ステップＳ３０６）。

なお、ステップＳ３０３においてアルファ線放出物質２ごとの平均計数率を算出することができなかった場合、解析装置５０は、放射線モニタ１００が正常に動作していないと判断してもよい。

図１５は、放射線モニタ１００の校正の一例を説明するための図である。図１５では、アルファ線のエネルギを示し、縦軸は光子の計数率を示す。

図１５では、放射線モニタ１００の運用が開始される前（運用前）のアルファ線放出物質２ごとのアルファ線による光子の平均計数率（〇印）と、放射線モニタ１００が劣化した時（劣化時）のアルファ線放出物質２ごとのアルファ線による光子の平均計数率（×印）とが示されている。

図１５に示されたように、アルファ線放出物質２ごとのアルファ線による光子の平均計数率が運用開始前の平均計数率（初期値）に対して同じ割合で減少している場合、放射線モニタ１００が劣化しているとみなすことができる。この場合、その割合分だけ平均計数率が初期状態よりも低く算出されるため、解析装置５０は、その割合に応じて、データベース内のアルファ線による光子の平均計数率の各第２範囲を調整することで、放射線モニタ１００の校正を行う。同様に解析装置５０は、その割合に基づいて、平均計数率と空間線量率との関係（比例係数）を調整することで、放射線モニタ１００の校正を行ってもよい。これにより、運用中に校正を簡易に行うことが可能となる。

以上説明したように本実施例によれば、放射線モニタを取り外すことなく、放射線検出部１０の近傍に行くことなく、簡易で安価に、運転中の動作確認及び校正が可能な高信頼性の放射線モニタを提供することが可能となる。

上述した本開示の実施形態は、本開示の説明のための例示であり、本開示の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１：放射線発光素子 ２、２１～２３：アルファ線放出物質 ３：光反射膜 １０：放射線検出部 ２０：光ファイバ ３０：光検出部 ４０：測定装置 ５０：解析装置 １００：放射線モニタ

Claims (13)

1. 放射線の線量率を求める放射線モニタであって、
   入射された放射線に応じて光子を放出する放射線発光素子を有する放射線検出部と、
   アルファ線を放出して前記放射線発光素子に入射させるアルファ線放出核種と、
   前記放射線発光素子にて放出された光子を伝送する光伝送部と、
   前記光伝送部にて伝送された光子を検出する光検出部と、
   前記光検出部にて検出された光子の計数率を測定する測定部と、
   前記測定部にて測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を求めるとともに、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断する解析部と、を有し、
   前記アルファ線放出核種は、前記放射線発光素子における前記光伝送部が設置された側の反対側の表面に塗布されているか、又は、前記放射線発光素子に混入されている、放射線モニタ。
2. 放射線の線量率を求める放射線モニタであって、
   入射された放射線に応じて光子を放出する放射線発光素子を有する放射線検出部と、
   アルファ線を放出して前記放射線発光素子に入射させるアルファ線放出核種と、
   前記放射線発光素子にて放出された光子を伝送する光伝送部と、
   前記光伝送部にて伝送された光子を検出する光検出部と、
   前記光検出部にて検出された光子の計数率を測定する測定部と、
   前記測定部にて測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を求めるとともに、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断する解析部と、を有し、
   前記解析部は、前記測定部にて測定された計数率に基づいて、前記放射線発光素子に入射したアルファ線に応じた数値を算出し、前記数値に基づいて、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断し、
   前記数値は、前記放射線発光素子にて前記アルファ線に応じて放出された光子の計数率であり、
   前記アルファ線放出核種は、エネルギがそれぞれ異なるアルファ線を放出する複数の核種を有し、
   前記解析部は、前記核種ごとに前記アルファ線に応じて放出された光子の計数率を算出し、前記核種ごとの計数率に基づいて、当該放射線モニタを校正する、放射線モニタ。
3. 前記解析部は、前記測定部にて測定された計数率に基づいて、前記放射線発光素子に入射したアルファ線に応じた数値を算出し、前記数値に基づいて、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断する、請求項１に記載の放射線モニタ。
4. 前記数値は、前記アルファ線の計数率である、請求項３に記載の放射線モニタ。
5. 前記数値は、前記放射線発光素子にて前記アルファ線に応じて放出された光子の計数率である、請求項３に記載の放射線モニタ。
6. 前記アルファ線放出核種は、前記放射線発光素子における前記光伝送部が設置された側の反対側の表面に塗布されている、請求項２に記載の放射線モニタ。
7. 前記アルファ線放出核種は、前記放射線発光素子における前記光伝送部が設置された側の反対側の表面の近傍に配置されている、請求項２に記載の放射線モニタ。
8. 前記アルファ線放出核種は、前記放射線発光素子に混入されている、請求項２に記載の放射線モニタ。
9. 前記放射線発光素子における前記光伝送部が設置された側の面とは異なる面に形成された光反射膜をさらに有し、
   前記アルファ線放出核種は、前記光反射膜の表面と近傍との少なくとも一方に設けられている、請求項２に記載の放射線モニタ。
10. 前記アルファ線放出核種は、エネルギがそれぞれ異なるアルファ線を放出する複数の核種を有し、
    前記解析部は、前記核種ごとに前記アルファ線に応じて放出された光子の計数率を算出し、前記核種ごとの計数率に基づいて、当該放射線モニタを校正する、請求項５に記載の放射線モニタ。
11. 前記アルファ線放出核種は、半減期が１年以上の核種を含む、請求項１又は２に記載の放射線モニタ。
12. 入射された放射線に応じて光子を放出する放射線発光素子を有する放射線検出部と、アルファ線を放出して前記放射線発光素子に入射させるアルファ線放出核種と、前記放射線発光素子にて放出された光子を伝送する光伝送部とを有する放射線モニタの診断方法であって、
    前記光伝送部にて伝送された光子を検出し、
    前記検出された光子の計数率を測定し、
    前記測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を求めるとともに、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断し、
    前記アルファ線放出核種は、前記放射線発光素子における前記光伝送部が設置された側の反対側の表面に塗布されているか、又は、前記放射線発光素子に混入されている、放射線モニタの診断方法。
13. 入射された放射線に応じて光子を放出する放射線発光素子を有する放射線検出部と、アルファ線を放出して前記放射線発光素子に入射させるアルファ線放出核種と、前記放射線発光素子にて放出された光子を伝送する光伝送部とを有する放射線モニタの診断方法であって、
    前記光伝送部にて伝送された光子を検出し、
    前記検出された光子の計数率を測定し、
    前記測定された計数率に基づいて、放射線の線量率を求めるとともに、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断し、
    前記診断では、前記測定された計数率に基づいて、前記放射線発光素子に入射したアルファ線に応じた数値を算出し、前記数値に基づいて、当該放射線モニタが正常に動作しているか否かを診断し、
    前記数値は、前記放射線発光素子にて前記アルファ線に応じて放出された光子の計数率であり、
    前記アルファ線放出核種は、エネルギがそれぞれ異なるアルファ線を放出する複数の核種を有し、
    前記診断では、前記核種ごとに前記アルファ線に応じて放出された光子の計数率を算出し、前記核種ごとの計数率に基づいて、当該放射線モニタを校正する、放射線モニタの診断方法。

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