JP7320441B2 - 放射線測定装置および放射線測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線測定装置および放射線測定方法に関する。

原子力発電施設などの設備解体に伴い、廃棄物が発生するとき、廃棄物に放射能で汚染されたものが含まれている虞があるので、廃棄物の放射能濃度を測定し、測定結果に応じて廃棄物を処理する必要がある。

そして、廃棄物の放射能濃度の測定方法として、従来、ドラム缶に廃棄物を収容し、ドラム缶を回転させながら廃棄物から放出される放射線をエネルギースペクトルとして測定し、このエネルギースペクトルから得られる放射線計数に換算係数（Bq/cps）を乗じて放射能濃度を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００－５６０２５号公報

放射能濃度を測定するときに用いられる換算係数（Bq/cps）は、廃棄物を収容する容器内の放射能汚染分布に応じて異なるが、容器内の汚染分布が未知であるため、最も計測し難い箇所に局所的に放射能汚染が偏在することを想定して換算係数を比較的大きく設定することが考えられる。しかしながら、これでは局所的な放射能汚染が偏在していない場合には、放射能濃度を過大評価してしまうという問題がある。
本発明は、以上の点に鑑み、放射能濃度を適切に測定することができる放射線測定装置及び放射線測定方法を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
測定対象物から検出された放射線計数に換算係数を乗じて放射能濃度を測定する放射線測定装置であって、
測定対象物を複数個所に分割して、分割した夫々の領域からの検出器の放射線スペクトルを受信し、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には、放射線スペクトルから求められる放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて各領域の放射線スペクトルから求められる全分割領域の所定の放射線計数の和から放射能濃度を測定することを特徴とする。

本発明によれば、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には、放射線スペクトルから求められる放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて放射能濃度を測定することができる。このため、常に、計測し難い箇所に局所的に放射能汚染が偏在していることを想定して換算係数を比較的大きく設定する必要がなく、放射能濃度を適切に測定することができる。なお、放射線スペクトルとは、各検出器の計測スペクトルを意味し、放射線計数は放射線のカウント数を意味する。

［２］また、本発明においては、
受信した前記所定の放射線計数のパターンに応じた換算係数が予め求められて記憶された記憶装置を備え、
受信した前記所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲外である場合には、
前記所定の放射線計数のパターンに応じて、換算係数を設定することが好ましい。

本発明によれば、所定の放射線計数のパターンに応じて、適切な換算係数を設定することができるため、放射能濃度を更に適切に測定することができる。

［３］また、本発明の放射線測定方法は、
測定対象物から検出された放射線計数に換算係数を乗じて放射能濃度を測定する放射線測定方法であって、
測定対象物を複数の分割領域に分割して、各分割領域からの検出器の放射線スペクトルを受信し、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には、放射線スペクトルから求められる放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて各分割領域の放射線スペクトルから求められる全分割領域の所定の放射線計数の和から放射能濃度を測定することを特徴とする。

本発明によれば、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には、放射線スペクトルから求められる放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて放射能濃度を測定することができる。このため、常に、計測し難い箇所に局所的に放射能汚染が偏在していることを想定して換算係数を比較的大きく設定する必要がなく、放射能濃度を適切に測定することができる。

［４］また、本発明の放射線測定方法においては、
受信した前記所定の放射線計数のパターンに応じた換算係数が予め求められて記憶されており、
受信した前記所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲外である場合には、
前記所定の放射線計数のパターンに応じて、換算係数を設定することが好ましい。

本発明によれば、所定の放射線計数のパターンに応じて、適切な換算係数を設定することができるため、放射能濃度を更に適切に測定することができる。

本発明の放射線測定装置及び放射線測定方法に用いられる放射線測定装置の実施形態を示す説明図。 本実施形態の分割した領域を示す説明図。 本実施形態の全ての分割領域の放射能濃度が均一である場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の最上段と上から２段目の鉄材の間の放射能濃度が均一であり、他の部分に放射能汚染がない場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の上から２段目と３段目の鉄材の間の放射能濃度が均一であり、他の部分に放射能汚染がない場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の上から３段目と最下段の鉄材の間の放射能濃度が均一であり、他の部分に放射能汚染がない場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の最上段と上から２段目の鉄材の間の一隅の放射能濃度だけが高く、他の部分に放射能汚染がない場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の上から２段目と３段目の鉄材の間の一隅の放射能濃度だけが高く、他の部分に放射能汚染がない場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の上から３段目の鉄材と最下段の鉄材の間の一隅の放射能濃度だけが高く、他の部分に放射能汚染がない場合の検出器で検出された放射線計数のパターンの一例を示すグラフ。 本実施形態の制御装置の作動を示すフローチャート。 本実施形態の記憶装置に記憶された換算係数データベースの一例を示すグラフ。

図を参照して、本発明の放射線測定装置を説明する。図１に示すように、本実施形態の放射線測定装置１は、廃棄物（図示省略）を収容した収容箱（図示省略）を前後左右上下の８つの領域Ｘ１～Ｘ８（測定対象物）に分割するとともに、上下２つずつ合計４つの検出器３（３ａ～３ｄ）を用いて、半分の分割領域Ｘ１～Ｘ４を上下２つの方向から所定時間（例えば、３０分間）測定して、その後、残りの半分の分割領域Ｘ５～Ｘ８を同様に測定し、合計８つの放射線スペクトル（換言すれば、エネルギースペクトル）を受信するように構成されている。

本実施形態の放射線測定装置１は、ＣＰＵ、メモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された放射能計測の制御用プログラムをＣＰＵで実行することにより、検出器３から受信した放射線スペクトル（エネルギースペクトル）から所定の放射線計数（例えばコバルト６０やセシウムのカウント数（検出強度））を求め、所定の放射線計数に換算係数を乗じて放射能濃度を算出する機能を果す制御装置４を備えている。

制御装置４は、各分割領域Ｘ１～Ｘ８からのコバルト６０の２つのγ線（１１７３ｋｅＶ、１３３２ｋｅＶ）の信号のパターンに応じた換算係数がパターンと関連付けられた状態で効率マップデータとして記憶された記憶装置５を備えている。また、記憶装置５に記憶させる所定の放射線計数のパターンは、図２を参照して、上下方向に４つ、前後左右方向に３つ、合計３６の鉄材２（２ａ～２ｄ）の間に放射線源を配置した実験により得られた所定の放射線計数のパターンが記憶されている。鉄材２（２ａ～２ｄ）は、複数枚の鉄板を重ね合わせることにより構成されている。図２の符号２ａは、最上段の９つの鉄材を示している。符号２ｂは、上から２段目の９つの鉄材を示している。符号２ｃは、上から３段目の９つの鉄材を示している。符号２ｄは、最下段の９つの鉄材を示している。また、以下、鉄材２ａ～２ｄをまとめて鉄材２として説明する場合がある。

次に、所定の放射線計数のパターンの具体的な例をいくつか説明していく。図３は、図２に示すように積み重ねた各鉄材２の中央の上下方向の隙間の全てに放射線源を合計２７個配置して、すべての分割領域Ｘ１～Ｘ８に放射能汚染が均一に分布している状態に近似した状態を人工的に作り出した場合の所定の放射線計数としてのコバルト６０のパターンを示したグラフである。このとき、領域Ｘ１～Ｘ８の各信号の全体効率への寄与率が１２．５％（１／８）±３％以内であることが予め行った実験の結果わかった。この場合、領域Ｘ１～Ｘ８の全体に均一に放射能汚染が分布していると判断できるため、換算係数倍率を所定倍率（例えば、１．６倍）に設定するように記憶装置５に予め記憶された効率マップデータから読み出される。

すなわち、記憶装置５には、寄与率が１２．５％（１／８）±３％のときには、換算係数を１．６倍に設定する旨の効率マップデータが記憶されている。ちなみに、本実施形態においては、各領域Ｘ１～Ｘ８の検出信号が８つなので１２．５％（１／８）±３％と設定しているが、検出信号数（検出された放射線スペクトルの数）を「ｎ」とすれば、１／ｎ±ａに設定しているということができる（ただし、ａは、モンテカルロ計算結果を元に検出信号を評価して、同じく不確かさを考慮した余裕を加味して決定される。本実施形態では１／４ｎ程度となっている。）。すなわち、検出信号の数は８つに限らず、少なくとも上下から分割領域を検出可能に配置されるように複数であればよい。

図４は、図２に示すように積み重ねた鉄材２のうち最上段の９つの鉄材２（２ａ）の中央と２段目の９つの鉄材２（２ｂ）の中央との間に挟まれるように放射線源を合計９個配置することにより、積み重ねた鉄材２のうち最上段の鉄材２（２ａ）と２段目の鉄材２（２ｂ）の間に放射能汚染が均一に分布している状態に近似した状態を人為的に作り出した場合の所定の放射線計数としてのコバルト６０のパターンを示したグラフである。この場合では、上方の検出器３（３ａ，３ｃ）の信号の全体効率への寄与率が２５％（１／４）±５％以内で、且つ下方の検出器の全体効率への寄与率が５％以内であるときの検出信号を示している。この場合、換算係数は所定倍率（例えば１．３倍）に設定される旨が効率マップデータから読み出される。また、設定される換算係数は、廃棄物の重量や嵩密度によって補正が必要となるため、本実施形態においては、図１１に示すような、総重量や嵩密度に関連付けされた換算係数データベースが記憶され、この換算係数データベースを用いて廃棄物の総重量や嵩密度に応じて換算係数が求められる。

図５は、図２に示すように積み重ねた鉄材２のうち上から２段目の鉄材２ｂの中央と３段目の鉄材２ｃの中央との間に挟まれるように放射線源を合計９個配置することにより、積み重ねた鉄材２のうち上から２段目の鉄材２ｂと３段目の鉄材２ｃの間に放射能汚染が均一に分布している状態に近似した状態を人為的に作り出した場合の所定の放射線計数としてのコバルト６０のパターンを示したグラフである。この場合では、すべての検出器の信号の全体効率への寄与率が１２．５（１／８）±３％以上１０％以内であるときの検出信号を示している。この場合、換算係数は所定倍率（例えば、２．５倍）に設定されるように効率マップデータから読み出される。

図６は、図２のように積み重ねた鉄材２のうち上から３段目の９つの鉄材２ｃの中央と最下段の９つの鉄材２ｄの中央との間に挟まれるように放射線源を合計９個配置することにより、積み重ねた鉄材２のうち上から３段目の鉄材２ｃと最下段の鉄材２ｄの間に放射能汚染が均一に分布している状態に近似した状態を人為的に作り出した場合の所定の放射線計数としてのコバルト６０のパターンを示したグラフである。この場合では、下方の検出器の全体効率への寄与率が２５％（１／４）±５％以内であり、且つ上方の検出器３（３ａ～３ｄ）の全体効率への寄与率が５％以内であるときの検出信号を示している。この場合、換算係数は所定倍率（例えば１．５倍）に設定されるように効率マップデータから読み出される。

図７は、積み重ねた鉄材２のうち最上段の鉄材２ａと２段目の鉄材２ｂの間のうちの何れか４隅の１つに放射能汚染が局所的に偏在している場合の所定の放射線計数パターンを示したグラフである。この場合では、分割領域Ｘ１、Ｘ３、Ｘ５、Ｘ７の何れか１つの寄与率が７０％±２０％以内であり、且つ当該分割領域に隣接する分割領域を測定する検出器３（３ａ～３ｄ）の寄与率が２０％以下であるときの検出信号を示している。この場合、換算係数は所定倍率（例えば１．１倍）に設定されるように効率マップデータから読み出される。

図８は、積み重ねた鉄材２のうち上から２段目の鉄材２ｂと３段目の鉄材２ｃのうち４隅の何れか１つに放射能汚染が局所的に偏在している場合の信号パターンを示したグラフである。この場合、分割領域Ｘ１～Ｘ８の何れか１つの上方の検出器からの信号の寄与率が５０％±２０％以内であり、且つ、対向する下方の検出器からの信号の寄与率が３０％±２０％以内であるときの検出信号を示している。この場合、換算係数は所定倍率（例えば、２．９倍）に設定されるように効率マップデータから読み出される。

図９は、積み重ねた鉄材２のうち上から３段目の鉄材２ｃと最下段の鉄材２ｄの間のうち４隅の何れか１つに放射能汚染が局所的に偏在している場合の信号パターンを示したグラフである。このとき、分割領域Ｘ１～Ｘ４の何れか１つの下方の検出器からの信号の寄与率が９０％以上であり、且つ対向する上方の検出器からの信号の寄与率が１０％以下であるときの検出信号パターンが得られた。この場合、上から３段目の鉄板２ｃと最下段の鉄板２ｄの間の４隅のうちの１つに局所的に放射能汚染が偏在していると考えられるため、換算係数は所定倍率（例えば、２．０倍）となるように効率マップデータから読み出される。

図１０は、本実施形態の放射線測定装置の作動を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１で、分割領域Ｘ１～Ｘ８について夫々上下方向から検出器を用いてエネルギースペクトルの信号を検出する。

次に、ステップＳ２に進み、各分割領域Ｘ１～Ｘ８の上下方向からのそれぞれの検出信号の全体効率に対する寄与率が１２．５％±３％の範囲内であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ３に進み、各検出信号の寄与率が１２．５％±３％の範囲内である場合には、ステップＳ４に進んで、分割領域Ｘ１～Ｘ８の全体にわたって均一に放射能汚染が分布していると判定する。

そして、ステップＳ５に進み、均一分布のときの換算係数倍率である１．６倍を記憶装置５に記憶された効率マップデータから読み込む。

そして、ステップＳ６に進み、８つの検出信号を累積させた累積信号に、均一分布時の換算係数倍率１．６倍を乗じて、放射能濃度を算出する。このように、本実施形態においては、８つの放射線スペクトルから個々に放射線計数及び放射能濃度を求めてから、すべての放射能濃度の和を求めるのではなく、８つの放射線スペクトルを累積させた放射線スペクトルの８つの和としての累積信号に換算係数を乗じて放射能濃度を求めるため、より正確な放射能濃度を求めることができる。

ステップＳ３で、各検出信号の寄与率が１２．５％±３％の範囲内でない場合には、ステップＳ７に分岐して、記憶装置に記憶された効率マップデータに基づき、８つの所定の放射線計数のパターンに当て嵌まる換算係数倍率を選択する。

そして、ステップＳ８で、選択された換算係数倍率を記憶装置５に記憶された効率マップデータから読み出し、ステップＳ９で、読み出された換算係数に基づき、８つの放射線スペクトルを累積させた、換言すれば、８つの放射線スペクトルの和である累積検出信号に、換算係数を乗じて、放射能濃度を算出する。

本実施形態の放射線測定装置１及び放射線測定方法によれば、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には（すなわち、１２．５％（１／８）±３％（１／ｎ±ａ）である場合には）、放射線スペクトルから求められる所定の放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて放射能濃度を測定することができる。このため、常に、計測し難い箇所に局所的に放射能汚染が偏在していることを想定して換算係数を比較的大きく設定する必要がなく、放射能濃度を適切に測定することができる。

また、本実施形態の放射線測定装置１及び放射線測定方法によれば、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数のパターンに応じて、適切な換算係数を設定することができるため、放射能濃度を更に適切に測定することができる。

なお、本実施形態においては、ステップＳ２で、検出された放射線スペクトルの所定の放射線計数が均一分布のパターンであるか否かを確認してから、他の所定の放射線計数のパターンの換算係数を探索するように構成して、均一汚染と判断できることで効率マップデータから全平面的に効率を評価することができ、比較的小さい換算係数倍率を設定できるようにしている。しかしながら、ステップ２で均一分布のパターンであるか否かだけではなく、すべての所定の放射線計数のパターンから適切な換算係数倍率を探索するように構成してもよい。

また、本実施形態においては、放射線スペクトルとは、各検出器の計測スペクトルを意味し、放射線計数は放射線のカウント数を意味する。また、本実施形態においては、記憶装置５に効率マップデータを記憶させるものを説明したが、本発明の放射線測定装置及び放射線測定方法はこれに限らず、例えば、効率マップデータに基づいて、検出される信号パターンと換算係数とを関連付けたテーブルデータを予め作成し、このテーブルデータを記憶装置に記憶させて、検出された信号パターンに応じて換算係数を選択するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、所定の放射線計数としてコバルト６０を例に挙げて説明したが、本発明の所定の放射線計数はこれに限らず、他のものであってもよい。例えば、所定の放射線計数をセシウムとしてもよい。

また、本実施形態においては、８ つの放射線スペクトルから個々に放射線計数及び放射能濃度を求めてから、すべての放射能濃度の和を求めるのではなく、８ つの放射線スペクトルを累積させた放射線スペクトルの８ つの和としての累積信号に換算係数を乗じて放射能濃度を求めるため、より正確な放射能濃度を求めることができるものを説明した。しかしながら、本発明の放射能濃度の測定方法はこれに限らず、例えば、測定精度が低下するものの、８つの放射線スペクトルから個々に放射線計数及び放射能濃度を求め、その後、すべての放射能濃度の和を求めてもよい。

１ 放射線測定装置
２ 鉄材（実験用）
３、３ａ～３ｄ 検出器
４ 制御装置
５ 記憶装置
Ｘ１～Ｘ８ 分割領域（測定対象物）

Claims (4)

1. 測定対象物から検出された放射線計数に換算係数を乗じて放射能濃度を測定する放射線測定装置であって、
   測定対象物を複数の分割領域に分割して、各分割領域からの検出器の放射線スペクトルを受信し、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には、放射線スペクトルから求められる放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて各分割領域の放射線スペクトルから求められる全分割領域の所定の放射線計数の和から放射能濃度を求めることを特徴とする放射線測定装置。
2. 請求項１に記載の放射線測定装置であって、
   受信した前記所定の放射線計数のパターンに応じた換算係数が予め求められて記憶された記憶装置を備え、
   受信した前記所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲外である場合には、
   前記所定の放射線計数のパターンに応じて、換算係数を設定することを特徴とする放射線測定装置。
3. 測定対象物から検出された放射線計数に換算係数を乗じて放射能濃度を測定する放射線測定方法であって、
   測定対象物を複数の分割領域に分割して、各分割領域からの検出器の放射線スペクトルを受信し、受信した各放射線スペクトルの所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲内である場合には、放射線スペクトルから求められる放射線計数に換算係数として均一分布のときの換算係数を用いて各分割領域の放射線スペクトルから求められる全分割領域の所定の放射線計数の和から放射能濃度を求めることを特徴とする放射線測定方法。
4. 請求項３に記載の放射線測定方法であって、
   受信した前記所定の放射線計数のパターンに応じた換算係数が予め求められて記憶されており、
   受信した前記所定の放射線計数の全体効率への寄与率が所定範囲外である場合には、
   前記所定の放射線計数のパターンに応じて、換算係数を設定することを特徴とする放射線測定方法。