JPH116875A - シンチレーションファイバを用いた放射線検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射性物質の３次元分布形状および体積を短
時間で高精度に逆推定できる放射線検出方法を提供す
る。 【解決手段】 放射線強度連続分布の測定能を備えた放
射線検出器のシンチレーションファイバ202a,202bを、
放射性物質貯蔵容器200の周辺外部に設置して求めた放
射線の入射位置と入射位置での放射線量率に応じたパタ
ーンベクトルを作成し、前記容器全体を計算領域として
複数に分割した要素の代表点を計算点とし、ここに単位
放射能強度の放射性物質があると仮定した場合に測定さ
れるであろう放射線強度分布の計算パターンベクトルを
算出し、下段の要素からはじめる加算ループにおける反
復計算により確定された各放射性物質の位置に基づき、
容器内に存在する放射性物質の３次元分布形状と体積を
逆推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続的に堆積し
ており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容
器の周辺外部に放射線強度連続分布を測定できる能力を
備えた放射線検出器における放射線検出系を設置するこ
とによって、放射線の入射位置および放射線量率を検出
し、検出結果に基づいて放射性物質の３次元分布形状お
よび量を逆推定する放射線検出方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】放射線検出方法としては、例えば特願平
８−８２８４４号明細書に示された、放射線の入射位置
と線量の情報から、逆問題解析手法の一つであるサンプ
ルドパターンマッチング（Ｓａｍｐｌｅｄ ｐａｔｔｅ
ｒｎ ｍａｔｃｈｉｎｇ）法を用いて２次元或いは３次
元の放射線分布を推定する方法がある。

【０００３】図２２は放射線強度連続分布を測定できる
能力を備えた放射線検出器のブロック図である。図にお
いて、１００はモニタが必要とされる環境空間で、１０
１は測定対象となる放射性物質、１０２はモニタ環境空
間１００の周囲に沿って配置された放射線強度連続分布
を測定できる能力を備えた放射線検出器における放射線
検出系であるシンチレーションファイバ、１０３ａ，１
０３ｂはシンチレーションファイバ１０２の両端に接続
された受光素子、１０４ａ，１０４ｂは受光素子１０３
ａ，１０３ｂが出力する電気パルスを増幅する増幅器、
１０５ａ，１０５ｂは増幅器１０４ａ，１０４ｂが出力
する信号の波形整形を行うコンスタントフラクションデ
ィスクリミネータ、１０６はコンスタントフラクション
ディスクリミネータ１０５ｂが出力する信号を遅延する
信号遅延回路、１０７はコンスタントフラクションディ
スクリミネータ１０５ａからの信号の到着時間と信号遅
延回路１０６からの信号の到着時間との差に応じた波高
を有する信号を生成する時間波高変換器、１０８は時間
波高変換器１０７の出力をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換
器、１０９はＡ−Ｄ変換器１０８の出力に基づいて波高
弁別を行うマルチチャンネル波高分析器、１１０はマル
チチャンネル波高分析器１０９の出力に基づいて逆問題
解析を行い放射性物質の２次元または３次元分布を推定
するマイクロコンピュータ、１１１は推定された放射性
物質の２次元分布および３次元分布を表示するＣＲＴデ
ィスプレイなどの表示器である。

【０００４】次に図２２に示された放射線検出器の動作
について説明する。シンチレーションファイバ１０２に
放射線が入射するとシンチレーションファイバ１０２内
で蛍光が起こり、蛍光によって発生した光パルスがシン
チレーションファイバ１０２の両端に向かって伝搬す
る。光パルスはシンチレーションファイバ１０２内を伝
搬した後、受光素子１０３ａ，１０３ｂに入射する。受
光素子１０３ａ，１０３ｂは光パルスを電気パルスに変
換する。受光素子１０３ａ，１０３ｂからの電気信号は
増幅器１０４ａ，１０４ｂで増幅され、コンスタントフ
ラクションディスクリミネータ１０５ａ，１０５ｂに入
力する。コンスタントフラクションディスクリミネータ
１０５ａ，１０５ｂは、入力した信号をタイミングパル
スとして適当な波形に整える。

【０００５】信号遅延回路１０６はコンスタントフラク
ションディスクリミネータ１０５ｂの出力信号をｎ＋ｔ
だけ遅らせて出力する。ここでｎは光パルスがシンチレ
ーションファイバ１０２の全長を伝搬する時間、ｔは時
間波高変換器１０７に入力される２つの信号が必ず持た
なければいけない遅延時間である。即ち、ｎは一方の信
号が他方の信号よりも早く時間波高変換器１０７に到着
することを保証するための時間であり、ｔは時間波高変
換器１０７の不感時間に相当する時間である。時間波高
変換器１０７はコンスタントフラクションディスクリミ
ネータ１０５ａから入力される信号の到着時間と信号遅
延回路１０６から入力される信号の到着時間との差に比
例した電気パルスを出力する。

【０００６】Ａ−Ｄ変換器１０８は、時間波高変換器１
０７からの信号をＡ−Ｄ変換した後、マルチチャンネル
波高分析器１０９に供給する。マルチチャンネル波高分
析器１０９は、 Ａ−Ｄ変換器１０８からのデジタル信
号を波高値別に計数する。

【０００７】Ａ−Ｄ変換器１０８からのデジタル信号が
示す波高値は放射線の入射位置に対応し、デジタル信号
の入力数は放射線の線量に対応しているので、デジタル
信号を波高値別に計数すれば、放射線の入射位置と線量
が測定できる。

【０００８】マイクロコンピュータ１１０は、マルチチ
ャンネル波高分析器１０９で計数された放射線の入射位
置および入射位置における放射線の線量から放射線分布
を推定するために、逆問題解析手法の一つであるサンプ
ルドパターンマッチング（Ｓａｍｐｌｅｄ ｐａｔｔｅ
ｒｎ ｍａｔｃｈｉｎｇ）法を用いる。サンプルドパタ
ーンマッチング法は、モニタ環境空間をいくつかの要素
に分割し、各要素に放射性物質１０１が存在すると仮定
した場合の放射線強度分布パターンに対応した放射性物
質の位置を逐次的に探索する手法である。

【０００９】サンプルドパターンマッチング法をマルチ
チャンネル波高分析器１０９で計数された放射線の入射
位置および入射位置における放射線の線量に適用するこ
とにより、モニタ環境空間内に存在する放射性物質１０
１の分布を求めることができる。

【００１０】次にサンプルドパターンマッチング法につ
いて説明する。図２３の説明図に示すように、分布推定
の対象となるモニタ環境空間１００を９個の要素に分割
し、要素名を図に示すようにＣ１，Ｃ２，・・・，Ｃ９
とする。モニタ環境空間１００の外周に１２個の放射線
検出部Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ１２が設けられていると
仮定する。そして、各放射線検出部Ａ１〜Ａ１２による
実際の放射線強度の測定結果をａ１，ａ２，・・・，Ａ
１２とし、測定された放射線強度分布のパターンベクト
ルＡをＡ＝（ ａ１，ａ２，・・・，ａ１２）とおく。

【００１１】次いで、ある要素の重心に単位強度の放射
性物質が存在すると仮定し、このとき外周に置かれた各
放射線検出部Ａ１〜Ａ１２で測定されるであろう値を理
論計算より求める。測定されるであろう値すなわち理論
値をｂ１，ｂ２，・・・，ｂ１２とし、計算された放射
線強度分布のパターンベクトルＢをＢ＝（ｂ１，ｂ２，
・・・，ｂ１２）と定義する。放射線強度は距離の２乗
に逆比例するので、ベクトルＢを算出することは容易で
ある。そして、それぞれの要素の重心に単位強度の放射
性物質が存在すると仮定した場合の各パターンベクトル
Ｂを求める。さらに、実測によるパターンベクトルＡの
向きに最も近い向きを持つパターンベクトルＢを求め
る。

【００１２】２つのベクトルＡ、Ｂの内積Ａ・Ｂは、 Ａ・Ｂ＝ｃｏｓθ×（｜Ａ｜｜Ｂ｜） と表されるので、θを最小にするパターンベクトルＢを
求める。すなわち、 ｃｏｓθ＝ Ａ・Ｂ／（｜Ａ｜｜Ｂ｜） （パターン
一致度） を最大にするパターンベクトルＢを求める。ここで、｜
Ａ｜、｜Ｂ｜はベクトルＡ、Ｂの大きさを示す。なお、
仮定される放射線性物質の個数は複数であっても良い。

【００１３】具体的には、まず、放射性物質の個数を
「１」としてどの位置に放射性物質をおくと、ｃｏｓθ
が最大になるかを調べる。そして、ｃｏｓθを最大にす
る位置に放射性物質があるとする。次に、放射性物質の
個数を「２」とする。すなわち、２個目の放射性物質の
存在を各要素の重心に仮定して、さらにｃｏｓθを大き
くする位置があるか否かを調べる。もしあれば、２個目
の放射性物質がその位置にあるとする。次いで、ｃｏｓ
θが最大に達するまで、さらに放射性物質の存在を各要
素の重心に仮定してｃｏｓθを調べる処理を繰り返す。

【００１４】ｃｏｓθが最大値に達するまでに放射性物
質があるとした全ての位置に放射性物質があり、モニタ
環境空間内の放射性物質分布がわかる。同様の処理で３
次元分布を推定できる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の放
射線検出方法において、管理区域内の作業を円滑にする
ため、リアルタイム性が望まれていた。また、３次元の
放射線強度連続分布を測定するためには、多数の放射線
検出器を設置する必要があり、多大なコストが掛かると
いう課題があった。また、放射性物質の配置によっては
上記ｃｏｓθの値が２つ以上のピークを持つ場合があ
り、真の解を得たか否かの判定が困難であった。

【００１６】また、上記のような放射線検出方法におい
ては、測定対象領域を要素分割し、各要素内の放射性物
質の代表として各要素の重心に要素内の全放射性物質が
集中して存在すると仮定しており、この重心を計算点と
して解析を行っている。しかし、計算点を単に各要素の
重心としているため、要素の形状によって左右され、解
析精度にバラツキを生じていた。

【００１７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、計算手順に改良を加えること
によって、放射性物質の３次元分布形状および体積を短
時間で逆推定でき、且つ、推定精度を向上できる放射線
検出方法を得ることを目的とする。

【００１８】また、この発明は上記のような課題を解決
するためになされたものであり、放射線検出器の設置方
法を考案することにより、３次元分布形状および体積を
逆推定するために、必要な放射線検出器の数（個数）を
減少させ、コストを削減することができる放射線検出方
法を得ることを目的としている。

【００１９】また、この発明は上記のような課題を解決
するためになされたものであり、逆問題解析において、
終了条件および判定条件に改良を加えることにより、放
射性物質の３次元分布形状および体積を高精度で逆推定
できる放射線検出方法を得ることを目的とする。

【００２０】また、この発明は最適な計算点を設定する
ことにより、放射性物質の３次元分布形状および体積を
高精度で逆推定できる放射線検出方法を得ることを目的
とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明の放射線検出方
法の第１の方法は、放射線強度連続分布を測定できる能
力を備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続
的に堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵
している容器の周辺外部に設置することによって求めら
れた放射線の入射位置および入射位置における放射線量
率に応じたパターンベクトルを作成し、前記容器全体を
計算領域として複数に分割した要素の代表点を計算点と
し、ここに単位放射能強度の放射性物質があると仮定し
た場合に測定されるであろう放射線強度分布の計算パタ
ーンベクトルを算出し、下段の要素からはじめる加算ル
ープにおける反復計算によって確定された各放射性物質
の位置に基づき、前記容器内に存在する放射性物質の３
次元分布形状および体積を逆推定するものである。

【００２２】この発明の放射線検出方法の第２の方法
は、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射
線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積してお
り放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の
周辺外部に設置することによって求められた放射線の入
射位置および入射位置における放射線量率に応じたパタ
ーンベクトルを作成し、前記容器全体を計算領域として
複数に分割した要素の代表点を計算点とし、ここに単位
放射能強度の放射性物質があると仮定した場合に測定さ
れるであろう放射線強度分布の計算パターンベクトルを
算出し、前記計算領域内の全要素における計算パターン
ベクトルの和をとり初期パターンベクトルとし、上段の
要素からはじめる減算ループにおける反復計算によって
確定された各放射性物質の存在しない位置にもとづき、
前記容器内に存在する放射性物質の３次元分布形状およ
び体積を逆推定するものである。

【００２３】この発明の放射線検出方法の第３の方法
は、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射
線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積してお
り放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の
周辺外部に設置し、第１の放射線検出方法と第２の放射
線検出方法による各々の結果を平均することにより前記
容器内に存在する放射性物質の３次元分布形状および体
積を逆推定するものである。

【００２４】この発明の放射線検出方法の第４の方法
は、放射性物質の分布を推定したい領域を計算領域と
し、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射
線検出器における放射線検出系を、複数の要素に分割さ
れた前記計算領域の周囲に設置し、求められた放射線の
入射位置および入射位置における放射線量率により前記
計算領域内の放射性物質の３次元分布形状および体積を
逆推定する放射線検出方法において放射性物質の存在位
置を確定する計算を前記計算領域内の全要素が確定する
まで繰り返すものである。

【００２５】この発明の放射線検出方法の第５の方法
は、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上記計
算領域の形状如何に関わらず、上記全計算点の相対的な
位置を立方体の頂点に配置するものである。

【００２６】この発明の放射線検出方法の第６の方法
は、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上記計
算領域の形状如何に関わらず、上記全計算点の相対的な
位置を水平面内では正三角形の頂点に配置し、鉛直方向
には前記正三角形を重畳させ層状に配置するものであ
る。

【００２７】この発明の放射線検出方法の第７の方法
は、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上記放
射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出
器における放射線検出系を、連続的に堆積しており放射
線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の底面を
除く周辺外部に設置するものである。

【００２８】この発明の放射線検出方法の第８の方法
は、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上記放
射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出
器における放射線検出系を、連続的に堆積しており放射
線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の外部側
面のみに鉛直方向に設置するものである。

【００２９】この発明の放射線検出方法の第９の方法
は、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上記放
射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出
器における放射線検出系を、連続的に堆積しており放射
線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の外部に
周方向に設置するものである。

【００３０】この発明の放射線検出方法の第１０の方法
は、第１ないし第７の方法のいずれかにおいて、上記放
射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出
器における放射線検出系を、連続的に堆積しており放射
線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の外部側
面に設置する際に、前記放射線検出系を前記容器の底面
よりも下方まで設置するものである。

【００３１】この発明の放射線検出方法の第１１の方法
は、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上記放
射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出
器における放射線検出系を、連続的に堆積しており放射
線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の外部上
面または外部側面に設置し、放射線強度連続分布を測定
した後、前記放射線検出系を移動させことにより他の位
置における放射線空間分布を測定し、この操作を数度繰
り返すことにより、前記容器の外部の放射線空間分布測
定するものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による解
析対象である放射性物質を貯蔵している容器と放射線強
度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出器にお
ける放射線検出系の配置の一例を示すブロック図であ
る。図において、２００は放射性物質２０１を貯蔵して
いる容器である。放射性物質２０１は、単位体積当り一
様な放射能強度を持っており、容器２００内に連続的に
堆積している。

【００３３】２０２ａ，２０２ｂは放射線強度連続分布
を測定できる能力を備えた放射線検出器における放射線
検出系として、シンチレーションファイバを示してい
る。この例では、シンチレーションファイバを用いてい
るが、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放
射線検出器の放射線検出系であれば良く、また、放射線
強度強度分布を測定できる能力を有しない放射線検出器
であっても複数の放射線検出系を配置することによって
放射線強度連続分布を測定できれば良い。

【００３４】容器２００の外部全面をシンチレーション
ファイバ２０２ａ，２０２ｂが覆っており、全方向での
放射線強度連続分布の測定を行っている。

【００３５】２０３ａ，２０３ｂはシンチレーションフ
ァイバ２０２ａの両端に接続された受光素子、２０３
ｃ，２０３ｄはシンチレーションファイバ２０２ｂの両
端に接続された受光素子、２０４ａ，２０４ｂは受光素
子２０３ａ，２０３ｂが出力する電気パルスを増幅する
増幅器、２０４ｃ，２０４ｄは受光素子２０３ｃ，２０
３ｄが出力する電気パルスを増幅する増幅器、２０５
ａ，２０５ｂは増幅器２０４ａ，２０４ｂが出力する信
号の波形整形を行うコンスタントフラクションディスク
リミネータ、２０５ｃ，２０５ｄは増幅器２０４ｃ，２
０４ｄが出力する信号の波形整形を行うコンスタントフ
ラクションディスクリミネータ、２０６ａはコンスタン
トフラクションディスクリミネータ２０５ｂが出力する
信号を遅延する信号遅延回路、２０６ｂはコンスタント
フラクションディスクリミネータ２０５ｄが出力する信
号を遅延する信号遅延回路、２０７ａはコンスタントフ
ラクションディスクリミネータ２０５ａからの信号の到
着時間と信号遅延回路２０６ａからの信号の到着時間と
の差に応じた波高を有する信号を生成する時間波高変換
器、２０７ｂはコンスタントフラクションディスクリミ
ネータ２０５ｂからの信号の到着時間と信号遅延回路２
０６ｂからの信号の到着時間との差に応じた波高を有す
る信号を生成する時間波高変換器、２０８ａは時間波高
変換器２０７ａの出力をＡ−Ｄ変換するＡ−Ｄ変換器、
２０８ｂは時間波高変換器２０７ｂの出力をＡ−Ｄ変換
するＡ−Ｄ変換器、２０９ａはＡ−Ｄ変換器２０８ａの
出力に基づいて波高弁別を行うマルチチャンネル波高分
析器、２０９ｂはＡ−Ｄ変換器２０８ｂの出力に基づい
て波高弁別を行うマルチチャンネル波高分析器である。
なお、マルチチャンネル波高分析器２０９ａ，２０９ｂ
は放射線分析器の一実現例である。

【００３６】２１０はマルチチャンネル波高分析器２０
９ａ，２０９ｂの出力に基づいて逆問題解析を行い放射
性物質の３次元分布を推定するマイクロコンピュータ、
２１１は推定された放射性物質の３次元分布を表示する
ＣＲＴディスプレイなどの表示器である。なお、マイク
ロコンピュータは解析手段の一実現例である。

【００３７】次に図１に示された放射線検出器の動作に
ついて説明する。シンチレーションファイバ２０２ａ，
２０２ｂに入射した放射線の入射位置と線量の検出方法
は、シンチレーションファイバ２０２ａ，２０２ｂのい
ずれについても同様であるから、ここではシンチレーシ
ョンファイバ２０２ａについてのみ説明する。

【００３８】シンチレーションファイバ２０２ａに放射
線が入射するとシンチレーションファバイ２０２ａ内で
蛍光が起こり、蛍光によって発生した光パルスがシンチ
レーションファイバ２０２ａの両端に向かって伝搬す
る。光パルスはシンチレーションファイバ２０２ａ内を
伝搬した後、受光素子２０３ａ，２０３ｂに入射する。
受光素子２０３ａ，２０３ｂは光パルスを電気パルスに
変換する。受光素子２０３ａ，２０３ｂからの電気信号
は増幅器２０４ａ，２０４ｂで増幅され、コンスタント
フラクションディスクリミネータ２０５ａ，２０５ｂに
入力する。コンスタントフラクションディスクリミネー
タ２０５ａ，２０５ｂは、入力した信号をタイミングパ
ルスとして適当な波形に整える。

【００３９】信号遅延回路２０６ａはコンスタントフラ
クションディスクリミネータ２０５ｂの出力信号をｎ＋
ｔだけ遅らせて出力する。ここでｎは光パルスがシンチ
レーションファイバ２０２ａの全長を伝搬する時間、ｔ
は時間波高変換器２０７ａに入力される２つの信号が必
ず持たなければいけない遅延時間である。即ち、ｎは一
方の信号が他方の信号よりも早く時間波高変換器２０７
ａに到着することを保証するための時間であり、ｔは時
間波高変換器２０７ａの不感時間に相当する時間であ
る。時間波高変換器２０７ａはコンスタントフラクショ
ンディスクリミネータ２０５ａから入力される信号の到
着時間と信号遅延回路２０６ａから入力される信号の到
着時間との差に比例した電気パルスを出力する。

【００４０】Ａ−Ｄ変換器２０８ａは、時間波高変換器
２０７ａからの信号をＡ−Ｄ変換した後、マルチチャン
ネル波高分析器２０９ａに供給する。マルチチャンネル
波高分析器２０９ａは、Ａ−Ｄ変換器２０８ａからのデ
ジタル信号を波高値別に計数する。

【００４１】Ａ−Ｄ変換器２０８ａらのデジタル信号が
示す波高値は放射線の入射位置に対応し、デジタル信号
の入力数は放射線の線量に対応しているので、デジタル
信号を波高値別に計数すれば、放射線の入射位置と線量
が測定できる。

【００４２】同様の検出方法でシンチレーションファイ
バ２０２ｂに入射した放射線の入射位置と線量もマルチ
チャンネル波高分析器２０９ｂで計数できる。

【００４３】マイクロコンピュータ２１０は、マルチチ
ャンネル波高分析器２０９ａ，２０９ｂで計数された放
射線の入射位置および入射位置における放射線の線量か
ら放射線分布を推定するために、逆問題解析手法の一つ
であるサンプルドパターンマッチング（Ｓａｍｐｌｅｄ
ｐａｔｔｅｒｎ ｍａｔｃｈｉｎｇ）法を用いる。サ
ンプルドパターンマッチング法は、容器内を計算領域と
していくつかの要素に分割し、各要素に放射性物質が存
在すると仮定した場合の放射線強度分布パターンに対応
した放射性物質の位置を逐次的に探索する手法である。

【００４４】容器内に連続的に隙間なく放射性物質が堆
積している場合、容器内に存在する放射性物質の３次元
分布形状および体積を推定する有効な解析手法として、
サンプルドパターンマッチング法の一種に、計算領域内
の底からそれぞれの要素における放射性物質の有無を上
方向に向かって順に判定していく積み木積み上げ法があ
る。

【００４５】次に積み木積み上げ法について説明する。
まず、説明を簡単にするために２次元分布の推定を例に
する。図２は分布推定の対象となる放射性物質を貯蔵し
ている２次元の容器の一例である。この容器を計算領域
２００として３６個の要素に分割し、要素名を図に示す
ようにＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄ３６とする。この時、要
素Ｄ６，Ｄ１２，Ｄ１８，Ｄ２４，Ｄ３０，Ｄ３６を容
器の底とする。また、計算領域２００の外周に放射線検
出系にシンチレーションファイバを用い、放射線強度連
続分布を測定している。このとき放射線検出系を１２分
割し、それぞれを放射線検出部Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅ
１２とする。そして各放射線検出部Ｅ１〜Ｅ１２による
実際の放射線強度の測定結果をｅ１，ｅ２，・・・，ｅ
１２とし、測定された放射線強度分布のパターンベクト
ルをＥ＝（ｅ１，ｅ２，・・・，ｅ１２）とおく。

【００４６】次いで、ある要素の代表点、例えば中心に
単位強度の放射性物質が存在すると仮定し、このとき外
周に置かれた各放射線検出部Ｅ１〜Ｅ１２で測定される
であろう値を理論計算より求める。測定されるであろう
値、すなわち理論値をｆ１，ｆ２，・・・，ｆ１２と
し、放射線強度分布の計算パターンベクトルＦをｆ＝
（ｆ１，ｆ２，・・・，ｆ１２）と定義する。放射線強
度は距離の２乗に逆比例するので、計算ベクトルＦを算
出することは容易である。そして、それぞれの要素の中
心に単位強度の放射性物質が存在すると仮定した場合の
各計算パターンベクトルＦを求める。更に、複数の計算
パターンベクトルＦを組み合わせた積算パターンベクト
ルＧを求める。次に放射性物質の存在する要素を判定す
る指標として実測によるパターンベクトルＥと積算パタ
ーンベクトルＧの向きが近いほど大きな値を持つパター
ン一致度を計算する。パターン一致度は放射性物質の存
在する要素を判定する指標であり、例えばｃｏｓθ＝
Ｅ・Ｇ／（｜Ｅ｜｜Ｇ｜）を用いることができる。次に
パターン一致度が最大値を持つときの積算パターンベク
トルＧを構成する計算パターンベクトルＦを算出する要
素が放射性物質の存在する要素である。

【００４７】積み木積み上げ法では、放射性物質の存在
する要素の確定をパターン一致度が最大値をとるまで繰
り返し行う。この反復計算ループを加算ループとする。

【００４８】加算ループについて説明する。まず、容器
の底の要素の内、実測によるパターンベクトルＥの向き
に最も近い向きを持つ計算パターンベクトルＦを生成す
る要素に放射性物質が存在するとする。実測によるパタ
ーンベクトルＥの向きに最も近い向きを持つ計算パター
ンベクトルＧを探索する基準としてパターン一致度を用
いる。次に放射性物質が存在する要素の鉛直上方に接す
る要素と容器の底の要素の内、残りの放射性物質の存在
しない要素のそれぞれについて計算パターンベクトルＦ
を算出し、前計算手順における積算パターンベクトル
（先に放射性物質が存在するとした全ての要素による計
算パターンベクトルＦの和）との和をとり、各要素につ
いての積算パターンベクトルＧとする。最大のパターン
一致度を示す積算パターンベクトルＧを生成する要素に
放射性物質が存在するとする。以降、要素の組合せの変
更、各積算パターンベクトルＧの計算、放射性物質の存
在要素の確定の手順をパターン一致度が最大値をとるま
で繰り返し行う。

【００４９】具体的には、まず、放射性物質の数を
「１」として図３の様に図２の計算領域の最下段の要素
Ｄ６，Ｄ１２，Ｄ１８，Ｄ２４，Ｄ３０，Ｄ３６のどの
位置に放射性物質をおくと、パターン一致度が最大にな
るかを調べる。そして、パターン一致度を最大にする位
置に放射性物質があるとする。次に放射性物質の数を
「２」とする。すなわち、２個目の放射性物質の存在を
各要素の中心に仮定して、さらにパターン一致度を大き
くする位置があるか否かを調べる。その際、放射性物質
の存在が確定した要素の鉛直上方に隣接している要素と
前計算手順の残りの要素について、さらにパターン一致
度を大きくする位置があるか否かを調べる。例えば図３
に示すように、１つ目の放射性物質がＤ１８に存在する
とすると、その鉛直上方に隣接しているＤ１７と残りの
要素Ｄ６，Ｄ１２，Ｄ２４，Ｄ３０，Ｄ３６の内でパタ
ーン一致度を大きくする位置があるか否かを調べる。も
しあれば、２個目の放射性物質がその位置にあるとす
る。次いで、パターン一致度が最大に達するまで、さら
に放射性物質の存在を各要素の中心に仮定してパターン
一致度を調べる処理を繰り返す。

【００５０】加算ループが終了したときまでに、すなわ
ち、パターン一致度が最大に達するときまでに、放射性
物質が存在するとした全要素によって、容器内の放射性
物質の分布形状および面積が推定できる。

【００５１】次に、パターン一致度を説明する。２つの
ベクトルＥ、Ｇの内積Ｅ・Ｇは、 Ｅ・Ｇ＝ｃｏｓθ×（｜Ｅ｜｜Ｇ｜） と表されるので、θを最小にするパターンベクトルＧを
求める。すなわち、 ｃｏｓθ＝ Ｅ・Ｇ／（｜Ｅ｜｜Ｇ｜） （パターン
一致度） を最大にするパターンベクトルＢを求める。ここで、｜
Ｅ｜、｜Ｇ｜はベクトルＥ、Ｇの大きさを示す。ここで
示したｃｏｓθは、パターン一致度の一例である。

【００５２】次に前記処理手順のフローチャートを図４
に示す。まず、パターンベクトル測定ステップにおい
て、放射線検出部で測定された放射線強度連続分布に基
づいてパターンベクトルＥを作成する（ステップＳＴ
１）。続いて、パターンベクトル作成ステップにおい
て、要素（Ｄ１〜Ｄ３６）の中心に放射性物質があると
仮定し、各計算パターンベクトルＦを作成する（ステッ
プＳＴ２）。

【００５３】次に反復計算の同一手順において、比較を
行う要素の組み合わせを決定する。まず、初期設定とし
ては同一計算手順で比較を行う要素に計算領域の最下段
の全要素を用いる。また、反復計算における２回目以降
の計算手順では前計算手順のステップＳＴ４（次のステ
ップ）で確定された要素の鉛直上方に隣接している要素
と前計算手順のステップＳＴ４で確定されなかった残り
の要素を同一手順において比較を行う要素とする（ステ
ップＳＴ３）。

【００５４】そして放射性物質設定ステップにおいて、
ステップＳＴ３で決定した各要素の計算パターンベクト
ルＦを前計算手順においての最大値を与える積算パター
ンベクトルＧに加算して積算パターンベクトルＧを更新
する。次に更新した積算パターンベクトルＧについて、
それぞれのパターン一致度を計算し、パターン一致度の
値が最大値をとる積算パターンベクトルＧを作成した要
素に放射性物質が存在することを確定する。ただし、反
復計算の第１回目の計算手順においては、各要素の計算
パターンベクトルＦについてパターン一致度を計算し、
最も大きな値を与える要素に放射性物質が存在すること
を確定する（ステップＳＴ４）。

【００５５】増加判定ステップにおいて、前計算手順ま
でに得られたパターン一致度の最大値に対して、ステッ
プＳＴ４で得られたパターン一致度の値の大きさを比較
する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ４で得られたパ
ターン一致度の値の方が小さい場合、ステップＳＴ６に
移行し、ステップＳＴ４で得られたパターン一致度の値
の方が大きい場合、ステップＳＴ３以下の処理を繰り返
し実行する。ただし、反復計算において第１回目の増加
判定ステップ（ステップＳＴ５）では、無条件にステッ
プＳＴ３以下の処理を行う。

【００５６】放射性物質分布作成ステップにおいて、ス
テップＳＴ４で確定された各放射性物質の位置を用いて
放射性物質の分布を作成する（ステップＳＴ６）。

【００５７】次に積み木積み上げ法を用いた放射性物質
の３次元分布の推定について説明する。積み木積み上げ
法において、放射性物質の２次元分布の逆推定方法と３
次元分布の逆推定方法では基本的に同様の処理を行う。

【００５８】具体的には、放射性物質と各放射線検出部
の位置関係を各放射線検出部での放射線強度として数値
化し、この値を要素とするベクトルから放射性物質の存
在位置を逆推定するたのパターン一致度を算出するの
で、数値解析において放射性物質の２次元分布の逆推定
方法と３次元分布の逆推定方法は、全く同じである。

【００５９】故に、放射性物質の２次元分布の逆推定方
法と３次元分布の逆推定方法における異なる点は、計算
領域の要素分割方法、放射線検出器における放射線検出
部の配置、要素の積み上げ方法の３点のみである。

【００６０】まず、図１の放射性物質を貯蔵している容
器２００を計算領域とし、図５の様に２７個に分割し、
要素名をＨ１，Ｈ２，・・・，Ｈ２７とする。また、図
１では放射線検出部にシンチレーションファイバを用
い、容器外周の放射線強度連続分布を測定しているが、
図６の様に放射線検出系を複数の放射線検出部に分割し
て放射線強度を連続的に測定している（図６の２０２
ａ，２０２ｂは図１でのシンチレーションファイバの設
置位置）。それぞれの放射線検出部をＩ１，Ｉ２，・・
・，Ｉ２４とする。各放射線検出部で測定された放射線
強度をそれぞれｉ１，ｉ２，・・・，ｉ２４とおく。

【００６１】各要素に放射線物質を置いた時の各放射線
検出部での放射線強度の相対的な関係は、放射線強度が
距離の２乗に反比例するため、放射性物質の位置によっ
て一意に決まる。即ち、各放射線検出部での放射線強度
の値自身が位置情報を持つため、図６の様に容器の全面
を覆う複数の放射線検出系を用いて、測定を行った場合
でも、各放射線検出部での放射線強度を一行のベクトル
として扱って良い。各放射線検出部で測定された放射線
強度をベクトルＩ＝（ｉ１，ｉ２，・・・，ｉ２４）と
おく。

【００６２】また、放射性物質の２次元分布を逆推定す
る方法と同様に、３次元分布を逆推定を行う場合も、そ
れぞれの要素の代表点に単位強度の放射性物質が存在す
ると仮定し、各計算パターンベクトルＪ及び、積算パタ
ーンベクトルＫを求める。更に、パターン一致度が最大
値を持つ要素を求め、放射性物質の存在する要素を確定
する。以下順次、放射性物質の存在する要素を積み上げ
ていく。

【００６３】具体的には、放射性物質の数を「１」とし
て、図７の様に計算領域の最下段の９個の要素Ｈ３，Ｈ
６，Ｈ９，Ｈ１２，Ｈ１５，Ｈ１８，Ｈ２１，Ｈ２４，
Ｈ２７のどの要素に放射性物質が存在するかを求める。
次に放射性物質の数を「２」とする。その際、放射性物
質の存在が確定した要素の鉛直上方に隣接している要素
と前計算手順の残りの要素において、放射性物質が存在
する要素を求める。例えば図７に示すように、１つ目の
放射性物質がＨ６に存在するとすると、その鉛直上方に
隣接しているＨ５と残りの８個の要素Ｈ３，Ｈ９，Ｈ１
２，Ｈ１５，Ｈ１８，Ｈ２１，Ｈ２４，Ｈ２７の内で放
射性物質が存在する要素の有無を調べる。もしあれば、
２個目の放射性物質がその位置にあるとする。次いで、
放射性物質が存在する要素が無くなるまで（パターン一
致度が最大値を持つまで）、この処理を繰り返す。すな
わち、パターン一致度が最大に達するときまでに、放射
性物質が存在するとした全要素によって、容器内の放射
性物質の分布形状および体積が推定できる。

【００６４】この積み木積み上げ法を用いれば、容器外
部の放射線強度連続分布を測定することで、容器内部の
連続的に堆積している放射性物質の分布を精度良く推定
することができる。故に、この積み木積み上げ法を放射
性廃棄物貯蔵タンク等、放射性物質を貯蔵している容器
に適用することによって、放射性物質の管理が容易にな
る。

【００６５】また、放射性物質の分布を知ることができ
れば、空間の放射線強度分布は容易に計算できる。これ
は放射線強度が放射性物質からの距離の２乗に反比例す
るからである。実際には障害物があり、単純に距離の２
乗に反比例するわけではないが、障害物による放射線の
挙動をあらかじめ把握し、計算に反映することによって
対応できる。空間の放射線強度分布がわかると放射線作
業従事者の被ばく量管理が容易になり、ひいては被ばく
低減につながる。

【００６６】実施の形態２．本実施の形態では上記の実
施の形態１に述べた放射線検出方法において、放射性物
質の存在する要素を積み上げるのではなく、計算領域全
体が放射性物質で満たされた状態から出発して、放射性
物質が存在しない要素を削除する計算方法を用いる。こ
れを積み木崩し法という。

【００６７】積み木崩し法でも上記の実施の形態１に述
べた積み木積み上げ法と同様に、放射性物質の存在しな
い要素の確定をパターン一致度が最大値をとるまで繰り
返し行う。この反復計算ループを減算ループとする。

【００６８】まず、図５の計算領域２００内の全要素が
放射性物質で満たされているとして、各要素の計算パタ
ーンベクトルＬを算出し、和を取ったものを初期ベクト
ルＭとする。

【００６９】次に減算ループによって反復計算を行う。
まず、各要素の計算パターンベクトルＬを初期ベクトル
Ｍから削除した残存パターンベクトルＮとする。このと
き計算領域の天辺の要素の内で、実測によるパターンベ
クトルＩの向きに最も近い向きを持つ残存パターンベク
トルを生成する要素には放射性物質が存在しないとす
る。次に放射性物質が存在しない要素の鉛直下方に接す
る要素と計算領域の天辺の要素の内、残りの放射性物質
が存在する要素において、最大のパターン一致度を示す
残存パターンベクトルＮを生成する要素には放射性物質
が存在しないとする。以降、要素の組合せの変更、各残
存パターンベクトルＧの計算、放射性物質の存在要素の
確定の手順をパターン一致度が最大値をとるまで繰り返
し行う。

【００７０】具体的には、まず、計算領域２００内の全
ての要素に放射性物質が満たされているとする。次に存
在しない放射性物質の数を「１」として、図８の様に計
算領域の最上段の９個の要素Ｈ１，Ｈ４，Ｈ７，Ｈ１
０，Ｈ１３，Ｈ１６，Ｈ１９，Ｈ２２，Ｈ２５のどの要
素に放射性物質が存在しないかを求める。次に存在しな
い放射性物質の数を「２」とする。その際、放射性物質
の存在しないことが確定した要素の鉛直下方に隣接して
いる要素と前計算手順の残りの要素において、放射性物
質が存在する要素を求める。例えば図８に示すように、
１つ目の放射性物質の存在しない要素がＨ４とすると、
その鉛直下方に隣接しているＨ５と残りの８個の要素Ｈ
１，Ｈ７，Ｈ１０，Ｈ１３，Ｈ１６，Ｈ１９，Ｈ２２，
Ｈ２５の内で放射性物質が存在しない要素の有無を調べ
る。もしあれば、２個目の放射性物質の存在しない要素
とする。次いで、放射性物質が存在しない要素が無くな
るまで（パターン一致度が最大値を持つまで）、この処
理を繰り返す。

【００７１】減算ループが終了したときまでに、すなわ
ち、パターン一致度が最大に達するときまでに、計算領
域２００内の全ての要素から放射性物質が存在しない要
素を削除した残りの要素によって、容器内の放射性物質
の分布形状および体積が推定できる。

【００７２】次に前記処理手順のフローチャートを図９
に示す。まず、パターンベクトル測定ステップにおい
て、放射線検出部で測定された放射線強度連続分布に基
づいてパターンベクトルＩを作成する（ステップＳＴ
１）。続いて、パターンベクトル作成ステップにおい
て、要素（Ｈ１〜Ｈ２７）の中心に放射性物質があると
仮定し、各計算パターンベクトルＬを作成する（ステッ
プＳＴ２）。また、計算領域内の全要素によって算出さ
れる計算パターンベクトルＬの和を取り、初期ベクトル
Ｍを作成する（ステップＳＴ３）。

【００７３】次に反復計算の同一手順において、比較を
行う要素の組み合わせを決定する。まず、初期設定とし
ては同一計算手順で比較を行う要素に計算領域の最上段
の全要素を用いる。また、反復計算における２回目以降
の計算手順では前計算手順のステップＳＴ５（次のステ
ップ）で削除された要素の鉛直下方に隣接している要素
と前計算手順のステップＳＴ５で削除されなかった残り
の要素を同一手順において比較を行う要素とする（ステ
ップＳＴ４）。

【００７４】そして放射性物質設定ステップにおいて、
ステップＳＴ４で決定した各要素の計算パターンベクト
ルＬを前計算手順においてパターン一致度の最大値を与
える残存パターンベクトルＮから減算して残存パターン
ベクトルＮを更新する。次に更新した残存パターンベク
トルＮについて、それぞれのパターン一致度を計算し、
パターン一致度の値が最大値をとる残存パターンベクト
ルＮを作成した要素には放射性物質が存在しないことを
確定する。（ステップＳＴ５）。

【００７５】増加判定ステップにおいて、前計算手順ま
でに得られたパターン一致度の最大値に対して、ステッ
プＳＴ５で得られたパターン一致度の値の大きさを比較
する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ５で得られたパ
ターン一致度の値の方が小さい場合、ステップＳＴ６に
移行し、ステップＳＴ５で得られたパターン一致度の値
の方が大きい場合、ステップＳＴ４以下の処理を繰り返
し実行する。ただし、反復計算において第１回目の増加
判定ステップ（ステップＳＴ６）では、無条件にステッ
プＳＴ４以下の処理を行う。

【００７６】放射性物質分布作成ステップにおいて、ス
テップＳＴ５で確定された各放射性物質の位置を用いて
放射性物分布を作成する（ステップＳＴ７）。

【００７７】実施の形態３．上記の実施の形態１に述べ
た放射線検出方法によって得られた放射性物質の分布形
状と上記の実施の形態２に述べた放射線検出方法によっ
て得られた放射性物質の分布形状が異なった場合、平均
することでより正確に容器内に貯蔵されている放射性物
質の分布形状および体積を得ることが可能である。図１
０は推定結果の一例を示す。３００は容器（計算領
域）、３０１は実際の放射性物質の分布形状、３０２は
各放射線検出方法によって得られた放射性物質の分布形
状である。

【００７８】実施の形態４．本実施の形態では上記の実
施の形態１に述べた放射線検出方法の放射性物質の存在
する要素の探索を行っている反復計算の終了条件を変更
し、計算領域２００内の全ての要素に放射性物質の存在
が確定するまで繰り返す計算方法を用いる。

【００７９】すなわち、上記の実施の形態１では、反復
計算の終了条件をパターン一致度が最大値を持つときと
し、それまでに放射性物質が存在するとした全要素によ
って、容器内の放射性物質の分布形状および体積を逆推
定している。これに対し、本実施の形態では計算領域２
００内の全ての要素に放射性物質の存在が確定するまで
繰り返し計算を行う。そして計算終了後、パターン一致
度の最大値を調べ、パターン一致度が最大値に達する以
前に放射性物質が存在するとした全ての要素によって、
容器内の放射性物質の分布形状および体積を推定する放
射線検出方法である。

【００８０】次に前記処理手順のフローチャートを図１
１に示す。まず、パターンベクトル測定ステップにおい
て、放射線検出部で測定された放射線強度連続分布にも
とづいてパターンベクトルＩを作成する（ステップＳＴ
１）。続いて、パターンベクトル作成ステップにおい
て、要素（Ｈ１〜Ｈ２７）の中心に放射性物質があると
仮定し、各計算パターンベクトルＪを作成する（ステッ
プＳＴ２）。

【００８１】次に反復計算の同一手順において、比較を
行う要素の組み合わせを決定する。まず、初期設定とし
ては同一計算手順で比較を行う要素に計算領域の最下段
の全要素を用いる。また、反復計算における２回目以降
の計算手順では前計算手順のステップＳＴ４（次のステ
ップ）で確定された要素の鉛直上方に隣接している要素
と全計算手順のステップＳＴ４で確定されなかった残り
の要素を同一手順において比較を行う要素とする（ステ
ップＳＴ３）。

【００８２】そして放射性物質設定ステップにおいて、
ステップＳＴ３で決定した各要素の計算パターンベクト
ルＪを前計算手順においてパターン一致度の最大値を与
える積算パターンベクトルＫに加算して積算パターンベ
クトルＫを更新する。次に更新した積算パターンベクト
ルＫについて、それぞれのパターン一致度を計算し、パ
ターン一致度の値が最大値をとる積算パターンベクトル
Ｋを作成した要素に放射性物質が存在することを確定す
る。ただし、反復計算の第１回目の計算手順において
は、各要素の計算パターベクトルＪについてパターン一
致度を計算し、最も大きな値を与える要素に放射性物質
が存在することを確定する（ステップＳＴ４）。

【００８３】反復計算の終了ステップにおいて、全ての
要素に放射性物質の存在が確定したかを調べる（ステッ
プＳＴ５）。全ての要素に放射性物質の存在の確定が終
了していた場合、ステップＳＴ６に移行し、全ての要素
に放射性物質の存在の確定が終了していない場合ステッ
プＳＴ３以下の処理を繰り返し実行する。

【００８４】放射性物質分布作成ステップにおいて、パ
ターン一致度の最大値を調べ、 パターン一致度が最大
値に達する以前に放射性物質が存在するとした全ての要
素によって、放射性物質の分布を作成する（ステップＳ
Ｔ６）。本実施の形態の計算手法によれば、計算の過程
でパターン一致度に複数の極大値が存在する場合におい
ても、確実に最大値を確定できる利点がある。

【００８５】実施の形態５．本実施の形態は、本発明を
円筒型の放射物質貯蔵容器に適用する場合の体積要素の
分割法に関する。図１２（ａ）は放射性物質貯蔵用のタ
ンク４００の一例を示している。このタンク４００内に
一様な放射線強度を持つ放射性物質４０１が連続的に堆
積している。この様な形態の対象に対して、実施の形態
１で述べた放射線検出方法を適用し、タンク内の放射性
物質の分布形状および体積を推定する場合、タンク４０
０を等体積に、且つ過不足なく分割することが望ましい
ので、図１２（ｂ）の様に要素分割し、要素の形状を扇
形要素４０３とすることが望ましい。

【００８６】実施の形態６．実施の形態１で述べた放射
線検出方法では、各要素内の放射性物質が重心に集中し
て存在するという仮定を用い、この点を計算点としてい
る。

【００８７】また、実施の形態１で述べた放射線検出方
法では、仮想の放射性物質を代表とする計算点を用いて
タンク４００内の放射性物質を模擬して、各放射線検出
部での放射線強度を算出し、実測値と比較することで放
射性物質の分布形状および体積を推定する。そのため仮
想の放射性物質（計算点）の配置も、実際の放射性物質
と同じように均等に分布している方が良い。

【００８８】故に、図１３（ａ）に示すように各計算点
の相対的な位置を立方体の頂点になるように配置する。
また、図１３（ｂ）は、計算点を図１３（ａ）の様に配
置するための、要素分割方法および要素の一例である。

【００８９】図１３（ｂ）の様に円柱形状のタンク４０
０を要素分割すると全要素の体積の和とタンク４００の
体積では過不足が生じるが、計算点を均等に配置するこ
とで実際の放射性物質を正確に模擬する効果の方が大き
く、正確に放射性物質の分布形状および体積を推定でき
る。

【００９０】上記の実施の形態５と同じ体系において、
図１４（ａ）に示すように各計算点の相対的な位置を水
平面内では正三角形に配置し、鉛直方向には前記の正三
角形を重ねて層状に配置しても良い。

【００９１】また、図１４（ｂ）は、計算点６００を図
１４（ａ）の様に配置するための、要素分割方法および
要素の一例である。

【００９２】実施の形態７．上記の実施の形態１で用い
た図１の様な体系（容器内に一様な放射能強度を持った
放射性物質が連続的に堆積している）に上記の実施の形
態１で述べた放射線検出方法を適用する場合、容器の底
面に設置している放射線強度連続分布を測定できる能力
を備えた放射線検出器における放射線検出系を省略して
も、容器内の放射性物質の分布形状および体積を推定で
きる。

【００９３】図１５（ａ）の様に２次元の容器７００に
一様な放射能強度を持った放射性物質７０２が連続的に
堆積しており、容器７００の底面を除く３面に放射線強
度連続分布を測定できる能力を備えた放射線検出器にお
ける放射線検出系、シンチレーションファイバ７０１を
設置し放射性強度連続分布を測定する。７０３は逆推定
によって得られた放射性物質である。

【００９４】この測定された放射線強度連続分布に従来
の放射線検出方法を適用すると、容器７００の底面のデ
ータが不足するため、推定精度が不十分となり、図１５
（ｂ）の様な結果を得る。

【００９５】これに対し、上記の実施の形態１で述べた
放射線検出方法を適用すると、放射性物質が存在する要
素を下から順に積み上げていくので、容器７００の底面
に放射線検出系を設置しなくとも、図１５（ｃ）の様に
精度良く容器７００内の放射性物質の分布形状および面
積を推定できる。

【００９６】上記の実施の形態２で述べた放射線検出方
法においても、全要素が放射性物質で満たされた状態か
ら、放射性物質が存在しない要素を削除していくため、
常に容器下部は放射性物質で満たされている。そのため
容器７００の底面に放射線検出系を設置しなくとも、精
度良く容器７００内の放射性物質の分布形状および面積
を推定できる。

【００９７】すなわち、容器内に堆積している一様な放
射能強度を持つ放射性物質の分布形状および面積又は体
積を推定する方法として上記の実施の形態１および上記
の実施の形態２で述べた放射線検出方法を適用すること
によって、必要とされる放射線検出系の量を減らすこと
が可能である。故に、コストを削減することが可能であ
る。

【００９８】実施の形態８．図１６の構成図は一様な放
射能強度を持つ放射性物質８０１が貯蔵されており、且
つ、放射性物質の上部に遮蔽材として水８０２を満たし
ている容器８００の一例である。この様な状態の放射性
物資の分布形状および体積の推定に上記の実施の形態１
で述べた放射線検出方法を適用する場合、図１７に示す
ように放射線検出系、シンチレーションファイバ８０３
を容器側面に鉛直方向にのみ設置するだけで良い。

【００９９】上記の実施の形態１で述べた放射線検出方
法は容器内の各要素における放射性物質による放射線を
各放射線検出部で検出した放射能強度を位置情報を持つ
分布として推定に用いている。言い換えると、各放射線
検出部での放射能強度は、容器内の放射性物質が存在す
る全ての要素の位置情報を有している。故に、放射線検
出系は容器側面に鉛直方向にのみ設置するだけでも、容
器内の放射性物質の分布形状および体積を推定可能であ
る。

【０１００】また、容器内に貯蔵されている放射性物質
と容器上面に設置されている放射線検出系の間に、水の
様な遮蔽材が存在する場合、遮蔽材の容器上面に設置さ
れている放射線検出系における放射線検出部での放射線
強度は遮蔽材の存在しない容器側面に設置された放射線
検出系における放射線検出部での放射線強度に比して、
値が小さく、放射性物資の分布形状および体積の推定に
対する寄与が小さい。

【０１０１】よって、容器内に貯蔵されている放射性物
質の上に遮蔽材として水が張られている場合、放射線検
出系は容器側面に鉛直方向にのみ設置するだけで良く、
コストを削減するこが可能である。

【０１０２】実施の形態９．上記の実施の形態８と同様
の理由より、図１６の様な一様な放射能強度を持つ放射
性物質８０１が貯蔵されており、且つ、放射性物質の上
部に遮蔽材として水８０２を張っている容器８００にお
いて、容器８００内に貯蔵されている放射性物質の分布
形状および体積の推定に上記の実施の形態１で述べた放
射線検出方法を適用する場合、図１８の構成図に示すよ
うに放射線検出系、シンチレーションファイバ８０３を
容器側面に周方向にのみ設置するだけで良く、コストを
削減することが可能である。この実施の形態の放射線検
出系の配置では、放射線検出部で測定された放射性強度
分布情報（パターンベクトルＩ）にはＺ（上下）方向の
放射性物質分布情報が含まれていないが、本発明の計算
手順と、単位体積当りの放射能強度が一定であるという
仮定により、ＸＹ（水平）面内の放射線強度情報がＺ方
向の放射性物質分布情報に変換されるからである。

【０１０３】実施の形態１０．容器内に一様な放射能強
度を持つ放射性物質が貯蔵されており、上記の実施の形
態１で述べた放射線検出方法を用いて、容器８００内の
放射性物質の分布形状および体積を推定する場合、上記
の実施の形態７で述べた放射線検出系、シンチレーショ
ンファイバ８０３の設置方法に、実施の形態９で述べた
放射線検出系、シンチレーションファイバ８０３の設置
方法を合わせることによって、容器内の放射性物質の分
布形状および体積の推定精度が向上する。図１９(ａ)は
上記の本実施の形態の放射線検出系の設置方法の一例を
示す構成図である。

【０１０４】また、容器内に貯蔵されている放射性物質
と容器上面に設置されている放射線検出系の間に、水８
０２の様な遮蔽材が存在する場合は、上記の実施の形態
８で述べた、放射線検出系の設置方法に実施の形態９で
述べた、放射線検出系の設置方法を合わせることによっ
て、容器内の放射性物質の分布形状および体積の推定精
度が向上する。図１９（ｂ）は上記の本実施の形態の放
射線検出系の設置方法の一例を示す構成図である。

【０１０５】すなわち、放射線検出系を鉛直方向に設置
することで、容器側面の鉛直方向の放射線強度連続分布
分布が得られる。しかし、放射線検出系の数が少ないと
容器側面での周方向の放射線強度分布が不連続となる。
そのため周方向には放射線検出系を設置することで、放
射線強度分布の不連続性を補完でき、容器内の放射性物
質の分布形状および体積を推定する精度が向上する。

【０１０６】実施の形態１１．図２０は一様な放射能強
度を持つ放射性物質９０１が貯蔵されている容器９００
および放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放
射線検出器における放射線検出系の設置の一例を示す構
成図である。この図の様に容器９００が床に直接設置さ
れているわけではなく、台座９０３の上等にのってお
り、容器側面下方に放射線検出系、シンチレーションフ
ァイバ９０２を設置する空間がある場合、放射線検出系
を容器底面より下方まで設置することによって、容器内
の放射性物質の分布形状および体積を推定する精度が向
上する。

【０１０７】実施の形態１２．図２１は本実施の形態の
放射線検出系の設置方法の一例を示す構成図である。一
様な放射能強度を持つ放射性物質１００１が貯蔵されて
いる容器１０００内の放射性物質の分布形状および体積
を上記の実施の形態１で述べた放射線検出方法で推定す
る場合、一つの放射線強度連続分布を測定できる能力を
備えた放射線検出器における放射線検出系、シンチレー
ションファイバ１００２を用いて、計測毎にシンチレー
ションファイバ１００２の位置を移動させることによ
り、複数の放射線強度連続分布を測定できる能力を備え
た放射線検出器における放射線検出系を容器の周囲に設
置した場合と同様の推定精度を得ることができる。１０
０３は移動後のシンチレーションファイバを示す。

【０１０８】上記の実施の形態１で述べた放射線検出方
法では、推定に用いる容器周囲の放射線強度分布が同時
に測定される必要なく、測定対象の放射性物質の放射能
が劣化によって有為な差を持たない程度の時間であれ
ば、測定時間に差があっても良い。

【０１０９】故に、上記の実施の形態７から実施の形態
１１で述べた、放射線検出系の位置へ順次放射線強度連
続分布を測定できる能力を備えた放射線検出器における
放射線検出系を設置して測定を行うことで、一つの放射
線検出系によって容器内の放射性物資の分布形状および
体積を推定すことができる。これにより、コスト削減が
可能である。

【０１１０】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【０１１１】この発明の放射線検出方法の第１の方法に
よれば、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた
放射線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積し
ており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容
器の周辺外部に設置することによって求められた放射線
の入射位置および入射位置における放射線量率に応じた
パターンベクトルを作成し、前記容器全体を計算領域と
して複数に分割した要素の代表点を計算点とし、ここに
単位放射能強度の放射性物質があると仮定した場合に測
定されるであろう放射線強度分布の計算パターンベクト
ルを算出し、加算ループにおける反復計算によって確定
された各放射性物質の位置に基づき、前記容器内に存在
する放射性物質の３次元分布形状および体積を逆推定す
ることにより、高精度で放射性物質の３次元分布形状お
よび体積を得ることができ、また同一計算手順で扱う計
算点の数を減らすことができ、大幅に計算時間の短縮で
きる効果がある。

【０１１２】この発明の放射線検出方法の第２の方法に
よれば、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた
放射線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積し
ており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容
器の周辺外部に設置することによって求められた放射線
の入射位置および入射位置における放射線量率に応じた
パターンベクトルを作成し、前記容器全体を計算領域と
して複数に分割した要素の代表点を計算点とし、ここに
単位放射能強度の放射性物質があると仮定した場合に測
定されるであろう放射線強度分布の計算パターンベクト
ルを算出し、前記計算領域内の全要素における計算パタ
ーンベクトルの和をとり初期パターンベクトルとし、減
算ループにおける反復計算によって確定された各放射性
物質の存在しない位置にもとづき、前記容器内に存在す
る放射性物質の３次元分布形状および体積を逆推定する
ことにより、高精度で放射性物質の３次元分布形状およ
び体積を得ることができ、また同一計算手順で扱う計算
点の数を減らすことができ、大幅に計算時間の短縮でき
る効果がある。

【０１１３】この発明の放射線検出方法の第３の方法に
よれば、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた
放射線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積し
ており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容
器の周辺外部に設置し、第１の放射線検出方法と第２の
放射線検出方法による各々の結果を平均することにより
前記容器内に存在する放射性物質の３次元分布形状およ
び体積を逆推定するので、さらに高精度で放射性物質の
３次元分布形状および体積を得ることができる効果があ
る。

【０１１４】この発明の放射線検出方法の第４の方法に
よれば、放射性物質の分布を推定したい領域を計算領域
とし、放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放
射線検出器における放射線検出系を、複数の要素に分割
された前記計算領域の周囲に設置し、求められた放射線
の入射位置および入射位置における放射線量率により前
記計算領域内の放射性物質の３次元分布形状および体積
を逆推定する放射線検出方法において放射性物質の存在
位置を確定する計算を前記計算領域内の全要素が確定す
るまで繰り返すことにより、パターン一致の指数が２つ
以上の極大値を持つ場合に対して、高精度で放射性物質
の３次元分布形状および体積を得ることができる効果が
ある。

【０１１５】この発明の放射線検出方法の第５の方法に
よれば、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上
記計算領域の形状如何に関わらず、上記全計算点の相対
的な位置を立方体の頂点に配置することにより、空間的
に連続な計算点を用いて解析を行うことができ、更に高
精度で放射性物質の３次元分布形状および体積を得るこ
とができる効果がある。

【０１１６】この発明の放射線検出方法の第６の方法に
よれば、、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、
上記計算領域の形状如何に関わらず、上記全計算点の相
対的な位置を水平面内では正三角形の頂点に配置し、鉛
直方向には前記正三角形を重畳させ層状に配置すること
により、更に空間的に連続な計算点を用いて解析を行う
ことができ、より一層、高精度で放射性物質の３次元分
布形状および体積を得ることができる効果がある。

【０１１７】この発明の放射線検出方法の第７の方法に
よれば、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上
記放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線
検出器における放射線検出系を、連続的に堆積しており
放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の底
面を除く周辺外部に設置することにより、底面へ設置せ
ずとも全面に放射線検出系を設置したときと同等の放射
性物質の３次元分布形状および体積を得ることができ、
放射線検出系の量を減少させることができるので、コス
トを削減できる効果がある。ものである。

【０１１８】この発明の放射線検出方法の第８の方法に
よれば、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上
記放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線
検出器における放射線検出系を、連続的に堆積しており
放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の外
部側面のみに鉛直方向に設置することにより、全面に放
射線検出系を設置したときと同等の高精度な放射性物質
の３次元分布形状および体積を得ることができ、放射線
検出系の量を減少させることができるのでコストを削減
できる効果がある。

【０１１９】この発明の放射線検出方法の第９の方法に
よれば、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、上
記放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射線
検出器における放射線検出系を、連続的に堆積しており
放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の外
部に周方向に設置することにより、更に高精度で放射性
物質の３次元分布形状および体積を得ることができる効
果がある。

【０１２０】この発明の放射線検出方法の第１０の方法
によれば、第１ないし第７の方法のいずれかにおいて、
上記放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射
線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積してお
り放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の
外部側面に設置する際に、前記放射線検出系を前記容器
の底面よりも下方まで設置することにより、更に高精度
で放射性物質の３次元分布形状および体積を得ることが
できる効果がある。

【０１２１】この発明の放射線検出方法の第１１の方法
によれば、第１ないし第４の方法のいずれかにおいて、
上記放射線強度連続分布を測定できる能力を備えた放射
線検出器における放射線検出系を、連続的に堆積してお
り放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵している容器の
外部上面または外部側面に設置し、放射線強度連続分布
を測定した後、前記放射線検出系を移動させことにより
他の位置における放射線空間分布を測定し、この操作を
数度繰り返すことにより、前記容器の外部の放射線空間
分布測定することにより、即ち放射線検出系を測定毎に
移動させて、放射線強度連続分布を分割して測定するこ
とにより、必要とされる放射線検出系の量を減少させる
ことができるのでコストを削減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による放射線検出器
を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における２次元の要
素分割を示す説明図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における２次元放射
線分布の推定方法を示す説明図である。

【図４】 この発明の実施の形態１における放射線分布
の推定方法を示すフローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態１における３次元の要
素分割方法を示す説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態１における放射線検出
部の配置を示す説明図である。

【図７】 この発明の実施の形態１における３次元放射
線分布の推定方法を示す説明図である。

【図８】 この発明の実施の形態２における３次元放射
線分布の推定方法を示す説明図である。

【図９】 この発明の実施の形態２における放射線分布
の推定方法を示すフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態３における２次元放
射線分布の推定方法を示す説明図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４における放射線分
布の推定方法を示すフローチャートである。

【図１２】 この発明の実施の形態５における単純な要
素分割方法の例を示す説明図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５における計算点の
配置および要素分割方法を示す説明図である。

【図１４】 この発明の実施の形態６における計算点の
配置および要素分割方法を示す説明図である。

【図１５】 この発明の実施の形態７における放射線検
出部の配置を示す説明図である。

【図１６】 この発明の実施の形態８における適用対象
の構成図である。

【図１７】 この発明の実施の形態８における放射線検
出部の配置を示す構成図である。

【図１８】 この発明の実施の形態９における放射線検
出部の配置を示す構成図である。

【図１９】 この発明の実施の形態１０における放射線
検出部の配置を示す構成図である。

【図２０】 この発明の実施の形態１１における放射線
検出部の配置を示す構成図である。

【図２１】 この発明の実施の形態１２における放射線
検出部の配置を示す構成図である。

【図２２】 従来技術による放射線検出器を示すブロッ
ク図である。

【図２３】 従来技術における放射線分布の推定方法を
示す説明図である。

【符号の説明】

１００ モニタ環境空間、２００，３００，４００，７
００，８００，９００，１０００ 放射性物質を貯蔵し
ている容器、１０１，２０１，４０１，７０２，８０
１，９０１，１００１ 一様な放射能強度を持つ放射性
物質、１０２，２０２ａ，２０２ｂ，７０１，８０３，
９０２，１００２，１００３ シンチレーションファイ
バ、１０３ａ，１０３ｂ，２０３ａ，２０３ｂ，２０２
ｃ，２０２ｄ 受光素子、１０９，２０９ａ，２０９ｂ
マルチチャンネル波高分析器、１１０，２１０ マイ
クロコンピュータ、３０１ 実際の放射性物質の分布形
状、３０２，７０３ 推定された放射性物質の分布形
状、４０３，５０３，６０３要素形状の例、５００，６
００ 計算点、８０２ 遮蔽材（水）、９０３ 台座。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津高 良和 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 岡 徹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中村 裕明 京都府相楽郡精華町大字南稲八妻小字大谷 123番地株式会社原子力安全システム研究 所内 (72)発明者 松岡 由了 京都府相楽郡精華町大字南稲八妻小字大谷 123番地株式会社原子力安全システム研究 所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線強度連続分布を測定できる能力を
   備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続的に
   堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵して
   いる容器の周辺外部に設置することによって求められた
   放射線の入射位置および入射位置における放射線量率に
   応じたパターンベクトルを作成し、前記容器全体を計算
   領域として複数に分割した要素の代表点を計算点とし、
   ここに単位放射能強度の放射性物質があると仮定した場
   合に測定されるであろう放射線強度分布の計算パターン
   ベクトルを算出し、下段の要素からはじめる加算ループ
   における反復計算によって確定された各放射性物質の位
   置に基づき、前記容器内に存在する放射性物質の３次元
   分布形状および体積を逆推定することを特徴とする放射
   線検出方法。
2. 【請求項２】 放射線強度連続分布を測定できる能力を
   備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続的に
   堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵して
   いる容器の周辺外部に設置することによって求められた
   放射線の入射位置および入射位置における放射線量率に
   応じたパターンベクトルを作成し、前記容器全体を計算
   領域として複数に分割した要素の代表点を計算点とし、
   ここに単位放射能強度の放射性物質があると仮定した場
   合に測定されるであろう放射線強度分布の計算パターン
   ベクトルを算出し、前記計算領域内の全要素における計
   算パターンベクトルの和をとり初期パターンベクトルと
   し、上段の要素からはじめる減算ループにおける反復計
   算によって確定された各放射性物質の存在しない位置に
   基づき、前記容器内に存在する放射性物質の３次元分布
   形状および体積を逆推定することを特徴とする放射線検
   出方法。
3. 【請求項３】 放射線強度連続分布を測定できる能力を
   備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続的に
   堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵して
   いる容器の周辺外部に設置し、請求項１記載の放射線検
   出方法と請求項２記載の放射線検出方法による各々の結
   果を平均することにより前記容器内に存在する放射性物
   質の３次元分布形状および体積を逆推定することを特徴
   とする放射線検出方法。
4. 【請求項４】 放射性物質の分布を推定したい領域を計
   算領域とし、放射線強度連続分布を測定できる能力を備
   えた放射線検出器における放射線検出系を、複数の要素
   に分割された前記計算領域の周囲に設置し、求められた
   放射線の入射位置および入射位置における放射線量率に
   より前記計算領域内の放射性物質の３次元分布形状およ
   び体積を逆推定する放射線検出方法において放射性物質
   の存在位置を確定する計算を前記計算領域内の全要素が
   確定するまで繰り返すことを特徴とする放射線検出方
   法。
5. 【請求項５】 上記計算領域の形状如何に関わらず、上
   記全計算点の相対的な位置を立方体の頂点に配置するこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放
   射線検出方法。
6. 【請求項６】 上記計算領域の形状如何に関わらず、上
   記全計算点の相対的な位置を水平面内では正三角形の頂
   点に配置し、鉛直方向には前記正三角形を重畳させ層状
   に配置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の放射線検出方法。
7. 【請求項７】 上記放射線強度連続分布を測定できる能
   力を備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続
   的に堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵
   している容器の底面を除く周辺外部に設置することを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線検
   出方法。
8. 【請求項８】 上記放射線強度連続分布を測定できる能
   力を備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続
   的に堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵
   している容器の外部側面のみに鉛直方向に設置すること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放射
   線検出方法。
9. 【請求項９】 上記放射線強度連続分布を測定できる能
   力を備えた放射線検出器における放射線検出系を、連続
   的に堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯蔵
   している容器の外部に周方向に設置することを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線検出方
   法。
10. 【請求項１０】 上記放射線強度連続分布を測定できる
    能力を備えた放射線検出器における放射線検出系を、連
    続的に堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯
    蔵している容器の外部側面に設置する際に、前記放射線
    検出系を前記容器の底面よりも下方まで設置することを
    特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の放射線
    検出方法。
11. 【請求項１１】 上記放射線強度連続分布を測定できる
    能力を備えた放射線検出器における放射線検出系を、連
    続的に堆積しており放射線強度が一様な放射性物質を貯
    蔵している容器の外部上面または外部側面に設置し、放
    射線強度連続分布を測定した後、前記放射線検出系を移
    動させことにより他の位置における放射線空間分布を測
    定し、この操作を数度繰り返すことにより、前記容器の
    外部の放射線空間分布測定することを特徴とする請求項
    １ないし４のいずれかに記載の放射線検出方法。