JP7310026B2 - 複数個の検出器を用いた大面積放射能表面汚染測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線が検出されている正確なホットスポットを観測できるように複数個の検出値が同時に得られる大面積放射能表面汚染測定装置に関する。

放射能表面汚染測定装置とは、放射性核種から放出されるアルファ放射線、ベータ放射線またはガンマ放射線を検出して核種の放射能量を測定する装置をいう。放射能表面汚染測定装置の検出器としては、核種から放出される放射線の種類によって、ＧＭサーベイメータ、比例計数管、シンチレーション検出器などが使われる。

一般に、α線、β線の測定には、ＧＭサーベイメータまたは比例計数管が使われ、γ線測定時には検出素子の密度がＮａＩ、ＢＧＯなどで製作されたシンチレーション検出器が使われる。

α線、β線測定用に常用化された装備は、検出器のサイズが１５ｃｍ^２～６００ｃｍ^２の水準であり、γ線はほとんど測定することができない。したがって、原子力発電所からα線、β線、γ線放射線を放出する核種が検出されるという点を考慮すれば、α線、β線検出器だけでなく、γ線検出器を使用しなければならないが、商用化された大面積放射能汚染測定装備の中にはα線、β線のみならずγ線を測定できる装備は存在しない。

図１の左側写真と右側写真は、Ｔｈｅｒｍｏ社のＦＬＭ３Ｄであって、検出器のサイズが６００ｃｍ^２であり、このような製品は放射線管理区域内の底面を測定するか、原子力発電所の解体時のように広範囲な敷地に対するα線、β線放射線測定が必要な場合に使用される。

ところが、検出器の面積が大きいほど測定時間が短縮されるが、放射性核種が汚染されている部位を正確に把握できない。例えば、６００ｃｍ^２（横３０ｃｍ×縦２０ｃｍ）の検出器の場合、検出面積内では、図２のように放射性核種の位置１～５に関係なく同一の検出信号を発生させるので、汚染部位の細部を捜し出すためには検出面積の小さい測定器で再度測定しなければならない。

検出器の面積が小さいほど汚染部位をより正確に測定することができるが、測定に多くの時間を要する。

しかし、放射線管理区域の把握と統制は、迅速に行わなければならない必要があるので、大面積を速かに測定することができながらも正確なホットスポット（集中放射線汚染地域）の測定が可能な大面積放射能表面汚染測定装置に対する開発が至急に求められている実情である。

韓国特許登録第１０-１４１９７６６号（公告日：２０１４．０７．２１）

そこで、本発明は、大面積を短時間でスキャンしながら測定しても正確な放射能汚染部位の観測が可能であることにより、測定の迅速性と効率、並びに測定の正確性を同時に高めることができる大面積放射能表面汚染測定装置を提供しようとする。

上記の目的を達成するための本発明による大面積放射能表面汚染測定装置は、複数個の孔を有するフレーム本体１０と、フレーム本体１０に連結され、フレーム本体１０を牽引させる牽引部２０と、複数個の孔のそれぞれに一つずつ着座され、アルファ線、ベータ線、ガンマ線のいずれか一つまたは２つ以上を検出する複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂと、複数個の放射線検出モジュールの相互間の検出値の比較によって放射能汚染位置および汚染の度合いを算出する制御部と、を含む。

ここで、前記複数個の孔のそれぞれは、望ましくは等間隔で並んで形成される。

この時、フレーム本体１０および牽引部２０は、いずれも下部にキャスターが設けられ、前記複数個の孔が並んで形成される方向は、望ましくはフレーム本体１０と牽引部２０とが連結される方向と直角をなす。

また複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂのそれぞれは、望ましくは、前記複数個の孔に着座される計数器３１ａ、３１ｂと、計数器３１ａ、３１ｂに結合された光電増倍管３２ａ、３２ｂと、光電増倍管３２ａ、３２ｂに設置されたチャンネルユニット３４、３５、３６とで構成され、計数器３１ａ、３１ｂの側面には前記複数個の孔のいずれか一つの縁部に載置可能な着座羽根３３ａ、３３ｂが水平方向に拡張される形態で形成される。

この場合、チャンネルユニット３４、３５、３６は、望ましくは、一つの光電増倍管３２ａ、３２ｂに一つまたは二つが設置され、二つが設置される場合に、それぞれのチャンネルユニットは互いに異なる放射能を感知するチャンネルである。

一方、望ましくは、複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂから検出情報をリアルタイムで受信して検出地域の放射能汚染有無を判別する制御部をさらに含み、前記制御部には、複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂのそれぞれに識別子を付与し、それぞれの識別子から周期的に受ける検出値と、前記牽引部２０による牽引速度値を演算して、前記フレーム本体１０の移動軌跡からなる面積に対する放射能検出マップをリアルタイムで導出するアルゴリズムが行われる演算手段が搭載される。

本発明による大面積放射能表面汚染測定装置は、大面積を短時間でスキャンしながら測定するとしても、正確な放射能汚染部位の観測が可能であることで、測定の迅速性と効率、並びに測定の正確性を同時に高めることができるという効果がある。

従来の大面積放射能表面汚染測定装置の写真である。 図１ａの測定装置の作動概念図である。 本発明による大面積放射能表面汚染測定装置の正面図及び背面図である。 本発明による大面積放射能表面汚染測定装置の平面図及び底面図である。 アルファ線及びベータ線測定のための放射線検出モジュールの図である。 ガンマ線測定のための放射線検出モジュールの図である。

本発明の実施例で提示される特定の構造乃至機能的説明は、本発明の概念による実施例を説明するための目的で例示されたものに過ぎず、本発明の概念による実施例は、多様な形態で実施されることができる。また、本明細書に説明された実施例に限定されるものと解釈されてはならず、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更物、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。

以下、添付図面を参照して本発明について詳しく説明する。

本発明による大面積放射能表面汚染測定装置は、図２ａ及び図２ｂに示されているように、フレーム本体１０と、牽引部２０と、複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂと、複数個の放射線検出モジュールの相互間の検出値の比較によって放射能汚染位置および汚染の度合いを算出する制御部と、を含む。

フレーム本体１０には、複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂが搭載されるように複数個の孔（図示せず）が形成される。

従来使われてきた大面積放射能表面汚染測定機は、背景技術欄で図１ｂを参照して説明したように、検出器内で放射性核種が検出された正確な位置が把握されにくい。そこで小面積検出器で広い面積の放射能表面汚染を測定しようとすれば、かなりの時間がかかるしかない。

したがって、図２ａ及び図２ｂに示された実施例では、独立した小型検出器の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂが複数個設けられた状態で、複数個の検出モジュール３０ａ、３０ｂが一つのフレーム本体１０に同時に搭載されて一体に牽引されることができる形態で構成されることで、従来の大面積放射能表面汚染測定装置と同一またはそれよりも大きい面積の放射能汚染測定が可能であるだけでなく、それぞれの小型の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂの独立した測定が可能なので、放射能が最も集中的に汚染された部位である「ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）」の探索が可能な大面積放射能表面汚染測定装置が提案される。

この時、フレーム本体１０に搭載されるそれぞれの放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂは、アルファ線、ベータ線、ガンマ線のいずれか一つまたは２つ以上を検出することができるように構成される。図３ａ及び図３ｂの実施例では、それぞれアルファ線及びベータ線検出モジュール３０ａと、ガンマ線検出モジュール３０ｂとが示されている。

放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂは、従来使われた放射線検出器が用いられ、フレーム本体１０に形成された前記複数個の孔（図示せず）に挿入可能にモジュール形態で作製される。そして、アルファ線、ベータ線、及びガンマ線をいずれも測定することができる検出器はまだないが、アルファ線及びベータ線検出モジュール３０ａは、アルファ線とベータ線を両方とも測定することができるＰｈｏｓｗｉｃｈ検出器がモジュール形態で作製されてもよく、ガンマ線の場合には、ガンマ線が測定できるＮａＩ検出器がガンマ線検出モジュール３０ｂで作製されてもよい。

図２ｂにおける左側図は、複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂが搭載された状態なので、それぞれの検出モジュール３０ａ、３０ｂが搭載可能にフレーム本体１０に形成された複数個の孔は見られないが、一つの孔に、一つの検出モジュール３０ａ、３０ｂがそれぞれ搭載された状態である。

特に、複数個の孔は、図２ｂに示されたように、等間隔で並んで形成されている。したがって、放射能汚染源からの距離によって、複数個の放射能検出モジュール３０ａ、３０ｂが互いに異なる値で放射能汚染源の存在を感知するので、放射能汚染源と各放射能検出モジュール３０ａ、３０ｂとの間の相対位置による相異なる検出値の組み合わせにより、正確な放射能汚染源の位置及び大きさを把握することができる。

牽引部２０は、フレーム本体１０を牽引させることができるようにフレーム本体１０に連結される。牽引部２０は、より具体的に、図２ａ及び図２ｂを一緒にみると、牽引ハンドル２１と、均衡板２２と、牽引キャスター２３とで構成され得る。この際、均衡板２２の底面とフレーム本体１０の底面には、いずれもキャスターがそれぞれ取り付けられているため移動性が高くなる。

牽引部２０がフレーム本体１０に設置されることで、フレーム本体１０に形成される複数個の孔または複数個の孔に搭載される放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂは、複数個の列が形成される必要なく一つの列だけが形成されることができる。

すなわち、フレーム本体１０に並んで搭載される放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂは、一つのアレーのみを成しても牽引部２０によるフレーム本体１０の前・後進が可能となるので、移動過程で移動軌跡に沿って形成される表面の全面積を探知するようになるので、放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂは複数個のアレーが搭載される必要がなく、一つのアレーだけが搭載されても複数個のアレーが搭載された場合と同様な効果を奏することができる。

複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂのそれぞれは、図３ａ及び図３ｂに示されているように、複数個の孔に着座される計数器３１ａ、３１ｂと、計数器３１ａ、３１ｂに結合された光電増倍管３２ａ、３２ｂと、光電増倍管３２ａ、３２ｂに設置されたチャンネルユニット３４、３５、３６とで構成される。図３ａおよび図３ｂは、いずれも左側上部から時計回り方向に平面図、底面図、斜視図、正面図である。

図３ａに示された放射線検出器に設置された二つのチャンネルユニット３４、３５は、それぞれアルファ線チャンネルユニット３４と、ベータ線チャンネルユニット３５である。このようにアルファ線とベータ線の両方ともを検出可能な検出器は、その代表例としてはｐｈｏｓｗｉｃｈ検出器が挙げられるが、その他アルファ線とベータ線を両方とも検出可能な放射線検出器であればいずれも採択可能である。

図３ｂに示された放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂには、ガンマ線チャンネルユニット３６のみが具備されている。したがって、図３ｂの放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂは、ＮａＩ検出器や、その他ガンマ線検出が可能な検出器であれば如何なるものであっても採択可能である。

図３ａおよび図３ｂの検出器は、いずれも計数器３１ａ、３１ｂの側面に着座羽根３３ａ、３３ｂが形成されており、フレーム本体１０に形成された前記孔（図示せず）に載置可能に形成される。この場合、着座羽根３３ａ、３３ｂは、図３ａ及び図３ｂに示されているように、下部に向かって段差が形成されており、該段差は孔の縁部の上方に載置され、下方は孔に挿入されて、極めて使い勝手よく挿入及び引き出しが可能であり、水平方向の振動があっても安定的に挿入状態が保持できるように形成される。

そして、フレーム本体１０には、図２ａに示したように、放射線検出器の高さを調節させることができる高さ調節スイッチ１２が設置される。したがって、表面の高さが揃っていない場合に直ちに放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂの設置高さを調節可能になることにより、均一な照射値が得られる。

一方、図示されていないが前記複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂから検出情報をリアルタイムで受信して、検出地域の放射能汚染有無を判別する制御部がさらに設置されることができる。

前記制御部には、複数個の放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂのそれぞれに識別子をそれぞれ付与して、それぞれの識別子から周期的に受ける検出値と前記牽引部２０による牽引速度値とを演算して、前記フレーム本体１０の移動軌跡からなる面積に対する放射能検出マップをリアルタイムで導出するアルゴリズムが行われる演算手段が搭載される。

すなわち、図２ａ及び図２ｂの実施例による大面積放射能表面汚染測定装置が牽引部２０で牽引されながら通り過ぎた軌跡に当たる総面積に亘って、各部位ごとに通過した時間及び牽引速度が変数になり、それぞれの放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂごとに識別子が付与されることで、照射された面積全体がいずれか一つの放射線検出モジュール３０ａ、３０ｂの寸法分だけの格子面積単位で放射線検出値を得ることができ、これにより、照射された全面積にわたって放射能の検出程度が区分され得る検出マップが最終的に得られることで、正確な表面汚染位置の把握が可能となり、ホットスポットの識別が正確に行われることができる。

以上で説明した本発明は、前述した実施例及び添付された図面によって限定されるものではなくて、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、多様な置換、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明白であるはずである。

１０ フレーム本体
１１ 着座台
１２ 高さ調節スイッチ
１３ 本体キャスター
２０ 牽引部
２１ 牽引ハンドル
２２ 均衡板
２３ 牽引キャスター
３０ａ アルファ線及びベータ線検出モジュール
３０ｂ ガンマ線検出モジュール
３１ａ、３１ｂ 計数器
３２ａ、３２ｂ 光電増倍管
３３ａ、３３ｂ 着座羽根
３４ アルファ線チャンネルユニット
３５ ベータ線チャンネルユニット
３６ ガンマ線チャンネルユニット

Claims (6)

1. 複数個の孔を有するフレーム本体と、
   前記フレーム本体に連結され、フレーム本体を牽引させる牽引部と、
   前記複数個の孔のそれぞれに一つずつ着座され、アルファ線、ベータ線、ガンマ線のいずれか一つまたは２つ以上を検出する複数個の放射線検出モジュールと、
   前記複数個の放射線検出モジュールの相互間の検出値の比較によって放射能汚染位置および汚染の度合いを算出する制御部と、を含み、
   前記複数個の放射線検出モジュールのそれぞれは、前記複数個の孔に着座される計数器と、該計数器に結合された光電増倍管と、該光電増倍管に設置されたチャンネルユニットとで構成され、
   前記計数器の側面には前記複数個の孔のいずれか一つの縁部に載置可能な着座羽根が水平方向に拡張される形態で形成されることを特徴とする、大面積放射能表面汚染測定装置。
2. 前記複数個の孔のそれぞれは、いずれも大きさと形状が同一であり、該複数個の孔は、等間隔で並んで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の大面積放射能表面汚染測定装置。
3. 前記フレーム本体および牽引部は、いずれも下部にキャスターが設けられ、
   前記複数個の孔が並んで形成される方向は、前記フレーム本体と前記牽引部とが連結される方向と直角をなすことを特徴とする、請求項２に記載の大面積放射能表面汚染測定装置。
4. 前記チャンネルユニットは、一つの光電増倍管に一つまたは二つが設置され、二つが設置される場合に、それぞれのチャンネルユニットは互いに異なる放射能を感知するチャンネルであることを特徴とする、請求項１に記載の大面積放射能表面汚染測定装置。
5. 前記フレーム本体には、複数個の放射線検出モジュールの高さを調節させる高さ調節スィッチが設置されることを特徴とする、請求項３または４に記載の大面積放射能表面汚染測定装置。
6. 前記制御部は、複数個の放射線検出モジュールから検出情報をリアルタイムで受信して検出地域の放射能汚染有無を判別し、
   前記制御部には、
   複数個の放射線検出モジュールのそれぞれに識別子を付与し、それぞれの識別子から周期的に受ける検出値と前記牽引部による牽引速度値とを演算して、前記フレーム本体の移動軌跡からなる面積に対する放射能検出マップをリアルタイムで導出するアルゴリズムが行われる演算手段が搭載されることを特徴とする、請求項３または４に記載の大面積放射能表面汚染測定装置。

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