KR101498411B1

KR101498411B1 - 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법

Info

Publication number: KR101498411B1
Application number: KR1020137024765A
Authority: KR
Inventors: 노부아키 이토
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2015-03-03
Also published as: WO2012157508A1; CN103460076A; JP2012255767A; KR20130125391A; BR112013029032A2; JP5073861B1; CN103460076B

Abstract

평가 지점 i_M, i_N을 시작점으로 하고, 대표 풍향 WD의 풍상의 방향으로 신장되는 중심축을 갖는 제1, 제2 발생원 탐색 영역 γ(i_M), γ(i_N) 중에 있는 좌표점 p에 있어서의 평가 지점 i_M, i_N에 관한 발진원 탐색 영역의 중심축 수직 단면적 S_p1, S_p2에 계수 B₁을 승산하여 가정 발진량 E₁, E₂를 산출하고, 가정 발진량 E₁, E₂의 비가 소정의 범위 내인지 여부를 판정하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.

Description

강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법{METHOD OF SEARCHING FOR UNSTEADY DUST SOURCE POSITION OF DUSTFALL}

본 발명은, 대기 중에 있어서의 강하 매진의 발진원을 탐색하는 기술에 관한 것이다.

본원은, 2011년 5월 13일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2011-108105호 및 2012년 3월 14일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-057297호에 기초하여 우선권을 주장하고, 이들의 내용을 여기에 원용한다.

원자력 발전소가 사고에 의해 파괴된 경우, 복수의 방사성 발진 시설로부터 주위에 확산되는 방사성 강하 매진의 거동을 파악하는 것은, 최근의 중요한 공업적 과제이다. 또한, 강하 매진은, 농업, 임업 등, 각종 산업에서도 발생한다. 사구 등의 자연계로부터 발생하는 강하 매진도 무시할 수 없다. 강하 매진의 발생원으로 될 수 있는 발진원이 다수 존재할 때에, 강하 매진의 평가 지점에 있어서의 「강하 매진량의 측정값」에 미치는 영향으로서, 어느 발진원의 기여도가 큰 것인지를 해석하는 기술은, 이들 강하 매진을 관리하고, 대책을 강구하는 데 있어서 중요하다.

이러한 관점에서, 평가 지점에 있어서 계측된 강하 매진량으로부터, 복수의 발생원에서의 매진의 발생량을 평가하는 기술, 즉, 강하 매진의 주요한 발생원을 탐색하는 기술이 특허문헌 1∼4에 개시되어 있다.

우선, 특허문헌 1에는, 이하의 기술이 개시되어 있다. 즉, 대기 조건이나 기상 데이터, 대기 오염 물질 확산의 평가 범위의 지형 데이터 등의 입력 조건으로부터 시뮬레이션에 적합한 모델을 선정한다. 또한, 이 입력 조건에 따른 측정값으로부터 조정 입력 파라미터를 선정한다. 그리고 선정한 모델에 의한 해석 조건과, 선정한 조정 입력 파라미터로부터 입력 데이터를 작성하여 시뮬레이션을 하고, 그 결과와 방출원 측정값 데이터의 편차를 연산하고, 그 편차가 최소로 되는 데이터에 대응하는 방출원을 추정한다.

또한, 특허문헌 2에는, 이하의 기술이 개시되어 있다. 즉, 대기 관측국에 있어서 미리 측정된 대기 중의 화학 물질 농도가 이상 고농도를 나타내지 않는 기간에 배출원으로부터 방출되는 평상시 배출량과, 대기 중의 화학 물질 농도가 이상 고농도를 나타낸 기간에 배출원으로부터 방출된 화학 물질의 이상시 배출량을 얻는다. 그리고 배출원의 (평상시 배출량－이상시 배출량)의 제곱의 합이 최소로 되는 해를 구함으로써, 대기 중의 화학 물질의 이상 고농도의 원인으로 되는 배출원을 특정한다.

또한, 특허문헌 3에는, 이하의 기술이 개시되어 있다. 즉, 복수의 분진 발생 개소의 주변의 복수의 임의의 측정 개소에서, 적당한 기간에 걸쳐, 비산 분진량 및 풍향 방향을 소정 시간의 피치로 측정한다. 다음으로, 얻어진 비산 분진량 및 풍향 방향으로부터, 측정 개소별로, 풍향 방향마다 평균 비산 분진량을 산출한다. 다음으로, 복수의 분진 발생 개소 및 복수의 측정 개소를 포함하는 지도 상에, 각 측정 개소를 중심으로 하여, 평균 비산 분진량이 많은 복수의 풍향 방향을 작도(作圖)한다. 다음으로, 작도한 각 측정 개소로부터의 풍향 방향이 교차하는 교점이 위치하는 분진 발생 개소를, 또는, 각 측정 개소로부터의 풍향 방향이 대략 일치할 때에는 그 풍향 방향에 존재하는 지도 상의 분진 발생 개소를, 비산 분진의 발생원이라고 특정한다.

특허문헌 4에는, 이하의 기술이 개시되어 있다. 즉, 복수 항목의 대기의 오염 상황을 측정하는 하나 또는 복수의 휴대용 자립형 멀티센싱 유닛을, 무선 또는 유선의 네트워크 경유로 원격 제어하여 복수 항목의 대기의 오염 상황을 측정하고, 그 측정 데이터를 수집하여 표시한다.

또한, 발생원에서의 매진의 발생량으로부터 평가 지점에서의 강하 매진의 농도를 평가할 때에는, 통상, 플룸식이 이용된다. 플룸식(플룸 모델)이라 함은 확산식의 일종을 말하며, 이류·확산을 연기류로 표현한다. 바람이나 확산 계수, 배출량 등을 일정하게 하였을 때의 농도 분포의 정상해를 구한 것이다. 확산식이라 함은, 발생원으로부터 대기 중에 방출된 오염 물질이 일정한 기상 조건하에 있어서 이류·확산되는 상태를 추정하고, 오염 물질의 환경 중의 농도를 예측하기 위한 이론 계산식을 말한다[환경부 대기 보전국 대기 환경 규제과 감수, 1997, 동양관(東洋館) 출판(도꾜), P.196으로부터 발췌]. 특허문헌 5에는, 지표면에서의 흡착이 없는, 점 발생원으로부터의 가스의 대기 확산 모델로서, 표준적인 플룸식 (1)이 나타내어져 있다.

…(1)

여기서, 식 (1)의 기호의 의미는 이하와 같다. 또한, 이들 기호의 의미는, 이하의 설명에서도 동일하다. 이하의 기호는, 모두 SI 단위계이다.

x, y, z:평가 지점의 3차원 직교 좌표(가스 발생원을 원점으로 함)

x:수평면 상에서, 플룸 중심축이 신장되는 방향에 대응하는 좌표값

y:수평면 상에서, 플룸 중심축이 신장되는 방향에 수직한 방향(이하의 설명에서는, 이 방향을 필요에 따라 「수평 방향」이라 칭함)의 좌표값

z:연직 방향의 좌표값

C:평가 지점 (x, y, z)에서의 가스 농도[㎏/㎥, 또는, ㎥/L]

Q_P:가스의 발생량[㎏/s, 또는, ㎥/s]

WS:풍속[m/s]

He:가스 발생원의 지표면으로부터의 높이[m]

σ_y, σ_z:플룸 확산 폭[m](가스의 흐름에 수직한 방향의 가스 농도 분포의 표준 편차이며, 각각, 수평 방향의 것, 연직 방향의 것임)

비특허문헌 1 및 비특허문헌 2에는, 지표면에서 흡착이 있는 가스와, 낙하 속도가 작은 미립자(SPM:Suspended Particulate Matter)에 관한 플룸식 (2)가 나타내어져 있다.

…(2)

여기서, 식 (2)의 α는, 이하의 식 (3)으로 나타내어진다.

…(3)

식 (3)의 기호의 의미는 이하와 같다. 또한, 이들 기호의 의미는, 이하의 설명에서도 동일하다.

V_d:침착 속도[m/s]

V_s:낙하 속도[m/s](SPM의 경우. 가스의 경우에는 0)

여기서, σ_y, σ_z는, 플룸 중심축에 수직 방향의 「플룸 확산 폭」을 나타내기 위한 특성값이며, 플룸 중심축 수직 방향으로 가우스 분포의 농도 분포를 가정하였을 때에 농도가 표준 편차로 되는 점과 플룸 중심축 사이의 거리가 사용된다.

또한, 플룸식은, 식 (1)에 나타내어진 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비특허문헌 3에는, 농도의 이중 가우스 분포를 가정하고, 플룸 중심축에 곡선을 사용한 플룸식이 개시되어 있다.

이들 플룸식에 공통되는 특징은, 첫째로, 특정 농도 평가 지점의 농도값을, 평가 지점과 발생원의 좌표값, 발생원에서의 발생 속도, 풍향·풍속 등의 기상 조건 등의 함수식으로 표현하여, 결과를 일의적으로 부여하는 것이다. 둘째로, 농도 산출에 있어서, 중심축을 가정하고, 중심축의 주위에 「플룸 확산 폭」σ_y, σ_z로 특징지어지는 고농도 영역을 형성하는 「플룸」을 설정하는 것이다. 다른 방법과 플룸식의 비교를 행하면, 복수의 연립 물리 방정식을 수치적으로 풀어 특정 농도 평가 지점의 농도값을 산출하는 수치 해석 방법은, 플룸을 가정하는 일 없이 농도 산출을 행하는 점이나 산출 결과가 일의적이라고는 할 수 없는 점으로부터, 플룸식과는 다르다. 또한, 특정 농도 평가 지점의 농도값을 평가 지점과 발생원의 좌표값, 발생원에서의 발생 속도, 풍향·풍속 등의 기상 조건 등을 단순히 변수화하여 구한 중회귀식도, 플룸을 가정하는 일이 없으므로, 플룸식은 아니다.

여기서, 식 (2)에 있어서의 「α가 곱해진 항」은, 가스 또는 SPM의 연직 방향의 분포의 형상을 지표면에 있어서 대칭으로 반전시킴으로써, 지표면의 상방에서 가스나 SPM이 흡착되지 않고 체류하는 효과를 표현한 것이며, 가스나 SPM의 지표에의 흡착의 효과는, α의 대소에 의해 조정된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 식 (2)에 있어서의 「α가 곱해진 항」을 필요에 따라 「지표면 반사항」이라 칭한다.

또한, 평가 지점에 있어서 강하 매진량을 10분 정도의 단시간의 주기로 측정하는 기술로서, 특허문헌 6에는 이하의 기술이 개시되어 있다. 즉, 상방이 개방된 깔때기 형상의 입자 채취구와, 계측 장치 내를 순환하는 기류로와, 기류로의 도중에 배치된 관성 분급기를 사용하여, 조대 입자와 미소 입자에 대해 개별적으로 연속적으로 질량의 측정을 행한다. 그리고 조대 입자의 질량의 측정값으로부터, 대기 중의 강하 매진의 강하 속도의 추이를 산출한다.

그러나 전술한 종래 기술에는, 이하의 문제점이 있었다.

즉, 제1 문제점으로서, 발생원을 탐색하는 대상의 발생물이 강하 매진이 아닌 것을 들 수 있다.

예를 들어, 특허문헌 1∼4의 기술에 있어서는, 발생원을 탐색하는 대상이 가스이다. 특허문헌 3의 기술에 있어서는, 발생원을 탐색하는 대상에 SPM이 포함되어 있는 것에 지나지 않는다. SPM은, 강하 매진에 비해 훨씬 작은 입자이며(정의상, SPM은, 직경 10㎛ 이하의 입자임), 그 대기 중에서의 확산의 거동은, 미소한 입자 침강을 발생시키는 것을 제외하면 실질적으로 가스의 거동과 동등하다.

한편, 강하 매진은, SPM에 비해 훨씬 큰 매진 입자이며(직경 약 10㎛ 이상의 입자임), 그 낙하 속도가 극히 크다. 이로 인해, 강하 매진의 대기 중에서의 확산의 거동은, 입자의 강하 속도에 극히 큰 영향을 받게 된다. 따라서, 강하 매진의 확산의 거동은 가스와는 크게 다르다.

또한, 여기서 관측 및 관리 대상으로 하는 강하 매진의 양은, 지표면에의 강하 매진의 침착량이다. 특허문헌 1∼4의 기술에서는, 평가 지점에 있어서의 가스 및 SPM의 농도를, 관측 및 관리 대상으로 하고 있으므로, 지표면에의 가스 및 SPM의 침착 속도를 직접 알 수는 없다. 확실히, 전술한 식 (2)에는, 침착 속도 V_d가 기재되어 있으므로, 침착 속도 V_d를 정확하게 부여할 수 있으면, 평가 지점 상에서의 가스 및 SPM의 농도를, 지표면에서의 침착량으로 환산하는 것이 가능하다.

그러나 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, SPM의 침착 속도 V_d는, 지표면의 상태나 대기의 난류의 영향을 받아 크게 변동한다. 또한, 가스의 침착 속도를 일반적으로 부여하는 방법은 개발되어 있지 않다. 따라서, 침착 속도 V_d의 값을 정확하게 부여하는 것은 실제로는 극히 곤란하며, 특허문헌 1∼4의 기술에서 강하 매진을 대상으로 하는 것은, 적어도 정량적으로는 곤란하다.

제2 문제점으로서, 강하 매진을 대상으로 한 발진원의 탐색 방법은, 종래, 존재하지 않았다. 이것은, 종래의 발생원의 탐색 방법에 있어서는, 특허문헌 3으로 대표되는 바와 같이, 수평면(지표면) 내에서의 발생원의 탐색을 전제로 하고 있다. 이로 인해, 종래의 발생원의 탐색 방법에 있어서는, 입자의 낙하 속도 V_s가 크고, 또한, 지표면에서의 침착량을 문제로 하는, 강하 매진의 발생원을 3차원적으로 취급하는 것이 곤란하다. 특히, 특허문헌 3에 개시되는 바와 같은, 평가 지점으로부터 풍상 방향으로 발생원의 탐색선을 신장하는 방법의 경우, 식 (2)에 있어서의 지표면 반사항(α·exp[－(He＋z－V_sx/WS)²/2σ_z ²])의 영향을 정량적이고, 또한, 일반적으로 취급하는 것이 곤란하므로, 발생원의 탐색선을 플룸식과 관련시키는 유효한 방법은 종래, 제안되어 있지 않다.

제3 문제점으로서, 전술한 종래 기술에 있어서는, 발생원의 탐색을 행할 때에 발생원의 위치 및 거기에서의 개략의 발생량을 미리 가정하는 수순이 필수인 것을 들 수 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 및 2의 기술에 있어서는, 우선, 미리 상정되는 모든 발생원 및 모든 평가 지점에 대해, 임의의 발생원에서의 발생량과 임의의 평가 지점에서의 농도의 관계를, 전술한 플룸식 등의 기상 조건의 함수로서 예측한다. 다음으로, 모든 평가 지점에 있어서의 농도의 실측값과, 농도의 예측값의 차가 최소로 되도록, 상기 함수의 파라미터(σ_y나 Q_P 등)를 최적화 방법에 의해 조정한다. 따라서, 적어도, 모든 발생원의 위치를 미리 부여할 필요가 있다. 또한, 최적화 방법의 계산 과정의 타당성을 확보하기 위해서는, 각 발생원에서의 개략의 발생량도 초기 조건으로서 미리 부여하는 것이 일반적으로는 바람직하다. 왜냐하면, 최적화 문제에 있어서는, 실상으로부터 극단적으로 해리(解離)된 초기 조건을 부여한 경우, 실상과는 크게 다른 국소 안정점에 해가 수렴되는 경우가 있기 때문이다.

또한, 특허문헌 3의 기술에 있어서는, 복수의 분진(SPM)의 발생 개소 등을 미리 가정한 후에, 그 주변의 복수의 평가 지점 등에서의 SPM의 농도를 장기간, 측정하고, 이 기간 내에 있어서 각 평가 지점에서 풍향별의 SPM의 농도의 평균값을 구하고, SPM의 농도의 평균값이 가장 커지는 풍향의 풍상 방향으로, 복수의 평가 지점으로부터 각각 수평면(지표면) 내에 발생원 탐색선을 신장하고, 이들 발생원 탐색선이 서로 교차한 교점 중, 분진(SPM)의 발생 개소의 어느 하나에 합치한 지점을, 특히, 분진(SPM)의 발생량이 큰 발생 개소라고 판정하고 있다.

또한, 특허문헌 4의 기술에 있어서는, 상정되는 발생원의 근방에 계측기를 설치하는 것이 전제로 되므로, 발생원은, 미리 알고 있어야 한다.

그러나 다수의 발생원이 존재하는 경우, 이들 모든 발생원의 위치와 개략의 발생량을 미리 모두 파악하는 것은, 실제로는 곤란하며, 만일 가능하다고 해도, 막대한 자원을 필요로 하므로 적합하지 않다. 또한, 원자력 발전소의 사고지와 같이, 애당초 발진원에 접근할 수 없는 경우도 있다. 따라서, 특허문헌 1∼4의 기술에서는, 발생원의 수가 극히 소수이거나, 혹은, 발생원의 발생량을 충분히 정확하게 파악할 수 있는 환경하에서밖에 유효하게 적용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

제4 문제점으로서, 종래 기술에 있어서 탐색의 대상으로 하는 발생원은, 기본적으로, 발생량이 시간적으로 변동하지 않는 정상 발생원, 또는, 발생량이 시간 평균값의 근방에서 근소하게 시간 변동할 뿐인 준정상 발진원이다.

예를 들어, 특허문헌 1 및 2의 기술에서는 최적화 방법을 적용하기 위해, 일반적으로는, 평가 지점수의 수를, 적용되는 플룸식 등의 함수 중에서 조정 가능한 파라미터의 수보다도, 많게 설정해야 한다. 만일 조정 가능한 파라미터의 수가 실질적으로 평가 지점의 수보다도 많으면, 얻어지는 해는, 일반적으로 일의적으로 정해지지 않으므로, 방법으로서 파탄되기 때문이다.

또한, 다수의 발생원이 존재하는 경우, 경제성의 관점에서 평가 지점의 수를 발생원의 수보다도 적게 설정하는 경우가 많다. 이러한 경우라도, 발생원을 정상 발생원에 한정하면(즉, 발생량 Q_P를 조정 가능한 파라미터로는 하지 않으면), 다수의 다른 시각에서의 평가 지점에 있어서의 측정값을 사용함으로써, 발생원의 수 이상의 측정값을 확보할 수 있고, 최적화 방법을 적용할 수 있다. 한편, 발생량 Q_P가 비정상적으로 크게 변동하는, 비정상 발생원에 대하여 특허문헌 1 및 2의 기술을 적용할 때에는, 발생량 Q_P를, 조정 가능한 파라미터로 해야 한다. 이로 인해, 다수의 발생원을 탐색의 대상으로 하는 경우에는, 발생원의 수를 초과하는 극히 다수의 평가 지점을 설치할 필요가 있어, 경제성의 관점에서 현실적이지 않다.

또한, 특허문헌 3의 기술에 있어서는, 2개월 이상의 기간 내에서의 이산적으로 채취된 평가 지점의 SPM의 농도 데이터를 평균화하여 발생원의 탐색을 행한다. 따라서, 발생원은, 정상 발생원에 한정된다.

또한, 특허문헌 4의 기술에 있어서는, 상정되는 발생원의 근방에 평가 지점을 배치하므로 원리적으로는 비정상 발생원을 탐색할 수 있다. 그러나 이 기술에 있어서는, 복수의 발생원으로부터의 가스가 특정한 평가 지점에 동시에 도달하는 경우에, 복수의 발생원 중, 어느 발생원이 탁월한 발생원인 것인지를 판단하는 방법이 개시되어 있지 않고, 또한, 상정되는 모든 발생원의 근방에 평가 지점을 설치하는 것이 기재되어 있지 않다. 따라서, 이 기술에서 비정상 발진원을 탐색하는 것이 가능한 것은, 발생원의 사이의 거리가 서로 영향을 미치지 않는 정도로 먼 경우에 한정된다. 즉, 이 기술은, 실질적으로 발생원과 평가 지점이 일대일로 대응되는 경우에밖에 적용할 수 없다.

그러나 현실의 발생원에서는, 일반적으로 발생량이 크고, 또한, 시간의 경과에 수반하여 변동한다. 따라서, 정상 발생원이나, 발생원과 평가 지점이 일대일로 대응되는 발생원만을 대상으로 하는 종래 기술에서는, 현실의 발생원의 탐색에 대하여 충분히 적용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

이 밖에, 매진이 방사성을 띠고 있는 경우에는, 특허문헌 7∼9에 개시되는 방법 등으로 매진의 α선, β선, 또는 γ선 등의 방사선량을 측정할 수 있다.

일본 특허 출원 공개 제2003-255055호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-292041호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-170112호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-281671호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-122365호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-224332호 공보 일본 특허 출원 공개 평8-327741호 공보 일본 특허 출원 공개 평7-35900호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-63510호 공보

부유 형상 입자 물질 대책 검토회(환경부 대기 보전국 대기 규제과 감수):부유 입자상 물질 오염 예측 매뉴얼, 동양관 출판, 1997 오까모또 신이찌:대기 환경 예측 강의, 교우세이, 2001 United States Environment protection agency:EPA-454/R-03-004, 2004

본 발명은, 이상과 같은 사정에 비추어 이루어진 것이며, 발진량(발진원에 있어서의 강하 매진의 발생 속도)이 비정상적으로 변동하는 강하 매진의 발진원을, 효율적이고 또한 정확하게 탐색하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자의 연구의 결과, 이하의 해결 방법을 발명하는 것에 이르렀다.

(1) 본 발명의 제1 형태에 관한, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법은, 주기 Δt_d마다의 i_t번째의 시각을 시각 t_d(i_t)로 하여, 서로 다른 적어도 2개 이상의 평가 지점에 있어서의, 시각 t_d(i_t－1)로부터 시각 t_d(i_t)까지의 기간인 기간 T_d(i_t)에 강하 매진을 포집하고, 단위 시간당 강하 매진량 M의 측정값을 얻는 매진량 설정 공정과, 상기 각 평가 지점의 각각의 근방에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t)에 상기 주기 Δt_d보다도 짧은 주기 Δt_wint로 연속적으로 풍향을 측정하고, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 대표 풍향 WD를 도출하는 대표 풍향 도출 공정과, 상기 각 평가 지점의 각각의 근방에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t)에 상기 주기 Δt_wint로 연속적으로 풍속을 측정하고, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 대표 풍속 WS를 도출하는 대표 풍속 도출 공정과, 상기 각 평가 지점의 각각의 근방에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t)에 상기 주기 Δt_wint로 연속적으로 상기 강하 매진의 낙하 속도를 측정하고, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 대표 낙하 속도 V_s를 도출하는 대표 낙하 속도 도출 공정과, 제1 평가 지점 i_M을 시작점으로 하고, 상기 대표 풍향 WD의 풍상 방향으로 신장되는 중심축을 갖는 동시에, 상기 중심축의 주위에 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭을 형성하여 상기 중심축으로부터 수직 방향으로 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭까지의 거리의 범위를 영역으로 하는 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_M)과, 상기 제1 평가 지점 i_M과는 다른 제2 평가 지점 i_N을 시작점으로 하고, 상기 대표 풍향 WD의 풍상 방향으로 신장되는 중심축을 갖는 동시에, 상기 중심축의 주위에 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭을 형성하여 상기 중심축으로부터 수직 방향으로 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭까지의 거리의 범위를 영역으로 하는 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_N)을 설정하는 강하 매진 발생원 탐색 영역 설정 공정과, 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_M) 및 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_N)의 양쪽 중에 포함되는 좌표점 p와, 상기 제1 평가 지점 i_M 사이의 제1 거리 L_d(i_M), 및 상기 좌표점 p와 상기 제2 평가 지점 i_N 사이의 제2 거리 L_d(i_N)을 산출하는 거리 산출 공정과, 상기 좌표점 p를 포함하는 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역 중심축의 수직면에 있어서의 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역의 단면적인 제1 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p1과, 상기 좌표점 p를 포함하는 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역 중심축의 수직면에 있어서의 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 단면적인 제2 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p2를 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭을 사용하여 각각 산출하는 단면적 산출 공정과, 상기 제1 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p1에 비례하는 제1 가정 발진량 E₁과, 상기 제2 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p2에 비례하는 제2 가정 발진량 E₂를 산출하는 발진량 산출 공정과, 상기 좌표점 p를 포함하는 모든 강하 매진 발생원 탐색 영역의 모든 조합에 대하여, 상기 발진량 산출 공정에 있어서 산출된, 어느 하나의 상기 제1 가정 발진량 E₁과 상기 제2 가정 발진량 E₂의 비가 모두 소정의 상하한 임계값의 범위 내이면 상기 좌표점 p를 강하 매진의 비정상 발진원이라고 판단하고, 한편, 상기 발진량 산출 공정에 있어서 산출된, 어느 하나의 상기 제1 가정 발진량 E₁과 상기 제2 가정 발진량 E₂의 비가 소정의 상하한 임계값의 범위 밖이면 상기 좌표점 p를 강하 매진의 비정상 발진원이 아니라고 판단하는 동시에, 상기 좌표점 p가 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역과 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 어느 쪽에도 포함되지 않는 경우에는 상기 좌표점 p에서의 강하 매진의 비정상 발진원의 판단을 행하지 않는 발진원 판정 공정을 갖고, 플룸식에 있어서, 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 중심축을 상기 플룸 중심축으로 하여, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 플룸 확산 폭을 산출하고, 산출된 상기 플룸 확산 폭을, 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭으로서 사용한다.

상기 대표 풍향 도출 공정에 있어서, 상기 대표 풍향 WD는, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 상기 풍향의 측정값의 평균값으로서 도출되어도 된다.

상기 대표 풍속 도출 공정에 있어서, 상기 대표 풍속 WS는, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 상기 풍속의 측정값의 평균값으로서 도출되어도 된다.

상기 대표 낙하 속도 도출 공정에 있어서, 상기 대표 낙하 속도 V_s는, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 상기 강하 매진의 상기 낙하 속도의 측정값의 평균값으로서 도출되어도 된다.

(2) 본 발명의 제2 형태로서는, 상기 제1 형태에 기재된 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법에 있어서, 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 중심축이, 상기 풍향의 풍상 방향을 수평 성분으로 하고, 상기 강하 매진의 상기 대표 낙하 속도 V_s를 상기 대표 풍속 WS로 나눈 값 V_s/WS를 연직 구배로서 갖고, 상기 플룸식에 있어서, 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 중심축을 상기 플룸 중심축으로 하고, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y를 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭의 수평 성분으로서 사용하고, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z를 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭의 연직 성분으로서 사용하도록 해도 된다.

(3) 본 발명의 제3 형태로서는, 상기 제1 형태 또는 상기 제2 형태에 기재된 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법에 있어서, 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y, 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z, 상기 플룸 중심축 상의 발생원으로부터의 거리 x, 발진량 Q_P, 상기 대표 속도 WS, 상수 B 및 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y 및 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z를 사용하여 정의되는 플룸 범위를 사용하여 중심축 상 거리 x에서의 매진 농도 C(x)를 표현하는 이하의 식 (1) 및 (2)(단위는, 모두 SI 단위),

(플룸 범위 내) …(1)

(플룸 범위 밖) …(2)

를, 상기 플룸식으로서 사용하도록 해도 된다.

(4) 본 발명의 제3 형태로서는, 상기 제3 형태에 기재된 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법에 있어서, 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y 및 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z 중, 보다 긴 쪽의 2배를 장축으로 하고, 보다 짧은 쪽의 2배를 단축으로 한 타원을 상기 플룸 중심축에 수직한 플룸 단면 형상으로 하고, 상기 타원의 내측을 플룸 범위 내로 해도 된다.

(5) 본 발명의 제4 형태로서는, 상기 제1 형태∼상기 제4 형태 중 어느 한 항에 기재된 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t) 내에 상기 평가 지점에서 포집된 강하 매진 시료의 방사선량을 측정하고, 측정한 상기 방사선량의 강도에 기초하여 강하 매진을 매진종마다 분류하는 매진종 분류 공정을 더 갖고, 상기 포집된 강하 매진 시료 중, 상기 매진종 분류 공정에서 분류된 어느 하나의 상기 매진종에 대응하는 부분의 강하 매진의 질량을 상기 강하 매진량 M으로 하도록 해도 된다.

상기 각 형태에 따르면, 발진량이 비정상적으로 변동하는 강하 매진의 발진원을, 효율적이고 또한 정확하게 탐색할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 수평면 내에 투영한 플룸의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 연직면 내에 투영한 플룸의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 발진원 탐색 장치의 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 발진원 탐색 영역의 일례를 나타내는 도면이다.

(본 발명의 실시 형태의 특징)

우선, 본 발명의 실시 형태의 특징에 대해 설명한다.

본 발명의 실시 형태의 제1 특징은, 평가 지점에 있어서의 강하 매진을 직접 측정함으로써 강하 매진의 발진원을 탐색할 수 있는 점이다.

본 발명의 실시 형태의 제2 특징은, 강하 매진의 발진원의 탐색에 있어서, 평가 지점으로부터 풍상 방향으로 신장시키는 발진원 탐색 영역을, 플룸식과 서로 관련시킴으로써, 발진원 후보에 있어서의 발진량의 정보를 얻을 수 있는 점이다.

구체적으로는, 전술한 바와 같이, 종래 기술에 있어서는, 식 (2)에 있어서의 지표면 반사항(α·exp[－(He＋z－V_sx/WS)²/2σ_z ²])의 취급이 곤란하였다. 이로 인해, 평가 지점으로부터 풍상 방향으로 신장시키는 발진원 탐색선을, 플룸식과 서로 관련시키는 것은 곤란하다고 생각되고 있었다. 그러나 본 발명자들의 조사의 결과, 이 지표면 반사항이 문제가 되는 것은, 종래 기술이 주로 가스나 SPM을 대상으로 하고 있었기 때문인 것을 밝혀냈다. 강하 매진의 경우에는, 입자의 낙하 속도가 크기 때문에, 침착 속도 V_d≒낙하 속도 V_s로 되므로, 지표면에서의 반사의 영향은 작고, α＝0으로 간주할 수 있다. 따라서, 강하 매진에 대한 대기 확산식(플룸식)은, 식 (2)에 α＝0을 대입한 다음의 식 (4)와 같이 된다.

…(4)

여기서, 이하의 식 (5)에 의해 좌표 변환을 행하면, 식 (4)는, 이하의 식 (6)과 같이 된다.

…(5)

…(6)

여기서, 식 (5)에 의한 z로부터 Z로의 좌표 변환은, 발생원(발진원)을 원점으로 하고, 풍하 방향으로, tan^－1[V_s(입자 낙하 속도)/WS(풍속)]의 부각으로, 연직면 내에 매진 플룸의 중심축을 설정하고, 이 중심축을 Z축으로 하여 농도를 정의하는 것에 대응한다.

플룸 확산 폭 σ_y는, y 방향에서의 농도 분포의 표준 편차이다. 플룸 확산 폭 σ_z는, z 방향에서의 농도 분포의 표준 편차이다. 또한, 통상, V_s≪WS이며, V_s≪WS의 조건에서는, z 방향은 Z 방향에 대략 동등하다고 간주할 수 있다. 대부분의 경우, 지표면에서의 반사의 영향이 없으면, y 방향 및 z 방향의 농도 분포를 정규 분포로 간주할 수 있다. 이때, y＝σ_y 및 Z＝σ_z에 있어서의 농도값은, 농도 최대값의 60％인 것에 비해, y＝2σ_y 및 Z＝2σ_z에 있어서의 농도값은, 농도 최대값의 13％에 지나지 않는다. 즉, y＞σ_y 및 Z＞σ_z의 영역에 있어서, 농도는 급격하게 저하된다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에서는, 플룸식으로서, 이하의 식 (7a), 식 (7b)를 전제로 하는 것으로 하였다.

(플룸 범위 내) …(7a)

(플룸 범위 밖) …(7b)

여기서, 식 (7a)의 기호의 의미는 이하와 같다.

B:비례 상수

본 방법에 있어서는, 식 (7a)는, 상대값만을 문제로 하므로, 비례 상수 B에는 임의의 값(예를 들어, 1)을 부여해도 된다.

또한, 플룸 범위 내라 함은, 식 (4)와 같이 플룸 수직 방향의 농도 분포에 가우스 분포를 가정하였을 때의 농도가 농도 분포의 표준 편차의 값을 나타내는 위치보다도 중심축측의 영역을 말한다. 혹은, 보다 간편하게, σ_y, σ_z중 보다 긴 쪽의 2배를 장축, 짧은 쪽의 2배를 단축으로 한 타원을 플룸 단면 형상으로 하고, 이 타원 내를 플룸 범위 내로 해도 된다. 또한, 보다 단순하게, 이하의 식 (8)의 범위로 해도 된다. 한편, 플룸 범위 밖이라 함은, 플룸 범위 내 이외의 영역을 말한다.

또한

…(8)

여기서, σ_y, σ_z는, 발진원으로부터의 거리 L₀과 주기 Δt_d의 함수이다(σ_y[L₀, Δt_d], σ_z[L₀, Δt_d]). σ_y, σ_z는, Δt_d를 고정하여(이것을 기준 기간으로 함) 구해진 수표화 또는 도표화된 값으로서, 비특허문헌 1에 기재되는, Pasquill―Gifford에 의한 것이나 Briggs에 의한 것 등을 사용하여, Δt_d의 영향을 경험식으로 보정하여 구해진다. Δt_d의 영향을 경험식으로 보정하는 방법은, 비특허문헌 2에 개시되는 바와 같이, σ_y에, ([실제로 사용하는 Δt_d]/[기준 순시간의 Δt_d])^P를 곱하는 것이다.

매진종과 매진 입경이 주어지면, 입자 낙하 속도 V_s가 종말 속도로서 결정되므로, 강하 매진량 M(x)는, 농도 C(x)에, 입자 낙하 속도 V_s를 곱한 이하의 식 (9a), 식 (9b)로 표현할 수 있다.

(플룸 범위 내) …(9a)

(플룸 범위 밖) …(9b)

식 (9a)에 있어서, 일정한 풍속의 조건에서는, 플룸 범위 내의 국소의 강하 매진량 M(x)는, 발진량 Q_P 및 플룸 확산 폭 σ_y, σ_z에 의해서만 결정된다. 또한, 플룸 확산 폭 σ_y 및 σ_z의 값은, x 및 기상 조건의 함수로서, 예를 들어 비특허문헌 1에 기재되는 파스킬·기포드의 식으로 표현할 수 있다. 따라서, 일정한 발진원 조건, 또한, 일정한 기상 조건하에서는, 특정한 평가 지점에서의 강하 매진량 M(x)를 특정한 발진원으로부터의 거리 x만으로 표현할 수 있다.

다음으로, 식 (9)를 사용하여, 특정한 평가 지점에 있어서의 발진원의 존재 범위에 대해 생각한다.

도 1은 특정한 평가 지점 i_M을 원점 O으로 한 수평면 내에서의 전체 좌표계 x', y'(지표면) 상에 x'＝L₀의 위치에 존재하는 2개의 발진원 i_o1, i_o2로부터, 평가 지점 i_M과 동일 수평면 상에 발한 플룸 α(i_o1), α(i_o2)를 투영한 도면이다. 이때, 풍향 WD는, x'의 부(負)의 방향이다. 플룸 α(i_o1), α(i_o2)의 위치는, x'＝0에 있어서, 각각의 중심축(10a, 10b)이 지표면에 일치하는 동시에, 플룸의 수평 방향의 단부[플룸 α(i_o1)에서는 y'의 마이너스측 단부, 플룸 α(i_o2)에서는 y'의 플러스측 단부]가 원점 O을 통과하도록, 플룸 α(i_o1), α(i_o2)를 배치하고 있다. 이 플룸 α(i_o1), α(i_o2)의 배치가, x＝L₀으로 설정된 발진원 i_o1, i_o2로부터, 플룸 α(i_o1), α(i_o2)가, 평가 지점 i_M에 도달할 수 있는 한계의 위치이다. 즉, 발진원 i_o1의 위치가, y'의 플러스측의 한계 위치이며, 발진원 i_o2의 위치가, y'의 마이너스측의 한계 위치이다.

플룸 α(i_o1) 및 α(i_o2)의 x'＝0에 있어서의 확산 폭 σ_y는, σ_y(L₀)이다. 따라서, x'＝L₀에 있어서의 발진원 i_o1, i_o2의 사이의 거리의 반폭은, σ_y(L₀), 즉, 플룸 α(i_o1) 및 α(i_o2)의 x'＝0에 있어서의 확산 폭 σ_y에 일치한다. 여기서, 평가 지점 i_M에서 강하 매진이 계측되었을 때의 발진원 i_o1, i_o2의 위치를 추정하는 경우, 수평면 내에 있어서, 발진원 i_o1, i_o2가 존재할 수 있는 범위는, 원점 O과, 발진원 i_o1의 점을 통과하는 선 및 원점 O과 발진원 i_o2의 점을 통과하는 선에 끼워진 영역 γ(i_M)(사선으로 도시하고 있는 영역)으로 된다. 이 영역 γ(i_M)이 발진원 탐색 영역이다.

그런데 발진원 i_o1, i_o2를 배치하는 x'＝L₀의 값은 임의이다. 따라서, 임의의 x'의 위치에 있어서, 평가 지점 i_M에 도달할 수 있는 발진원 i_o1, i_o2의 y' 방향의 범위의 반폭은, 항상 σ_y(x')로 된다. 즉, 발진원 탐색 영역 γ(i_M)의 y' 방향의 반폭은, 예를 들어, 식 (6)의 플룸식에서의 발진원과 동일 수평면 상에서의 σ_y와 동일한 형태로 된다. 따라서, 수평면 내에서의 발진원 탐색 영역 γ(i_M)은, 평가 지점 i_M으로부터 대표 풍향의 풍상 방향으로 신장된 중심축(11) 상의, 평가 지점 i_M으로부터의 거리만의 함수로 표현되는 탐색 영역 폭에 의해 설정할 수 있다.

도 2는 특정한 평가 지점 i_M을 원점 O으로 한 연직면 내에서의 전체 좌표계 x', z 상에, x'＝L₀의 위치에 존재하는 2개의 발진원 i_o3, i_o4로부터, 평가 지점 i_M과 동일 연직 평면 상에 발한 플룸 α(i_o3), α(i_o4)를 투영한 도면이다.

기본적으로는, 도 1을 참조하면서 설명한 것과 마찬가지의 방법으로, 발진원 탐색 범위 γ(i_M)은 설정된다. 이때, 발진원 탐색 범위 γ(i_M)의 폭은, 확산 폭 σ_z(x')로 나타내어진다.

또한, 강하 매진은 낙하하므로, 연직 단면에 있어서, 플룸 α[i_o3, α(i_o4)의 중심축(10a, 10b) 및 발진원 탐색 영역 γ(i_M)의 중심축(11)은, θ(＝tan^－1(V_s/WS)]인 각도로 경사진다. 이로 인해, 평가 지점 i_M의 풍상 방향의 지점 중, 발진원 i_o3, i_o4로부터 평가 지점 i_M까지 강하 매진이 도달할 수 있는 것은, 평가 지점 i_M으로부터 풍상 방향으로 신장된 영역 중의 일부의 영역에서 발진한 것으로 한정되게 된다. 이와 같이, 평가 지점 i_M으로부터 발생원 탐색 영역 γ(i_M)을, 풍상 방향으로 신장되는 발진원의 탐색 방법에 있어서, 풍상 방향의 거리의 범위를 제한하는 것은, 종래법에는 존재하지 않은 사고 방식이며, 본 방법은, 발진원 탐색 영역 γ(i_M)을 한정할 수 있는 점에서 종래법에 비해 유리하다.

이상과 같은 강하 매진량의 플룸식을 변형한 발진원 탐색 영역 γ(i_M)의 단순, 또한, 정량적인 표현은, 종래의 가스나 SPM을 전제로 한 플룸식에서는 실현할 수 없었던 것이며, 본 발명자들이 강하 매진에서는, 낙하 속도 V_s가 비교적 큰 것에 착안한 후에 행한 일련의 통찰에 의해 처음으로 가능해진 것이다.

또한, 본 발명은, 식 (9)의 플룸식을 사용하는 것에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 미리 정밀한 측정을 실시하여 지표면 반사항의 영향을 정확하게 표현할 수 있는 경우에는, 지표면 반사항을 남긴 채의 플룸식에 기초하여 식 (9)의 σ_z의 항에 적절하게 보정을 가해도 된다.

본 발명의 실시 형태의 제3 특징은, 발진원이나 발진량을 반드시 미리 가정할 필요가 없는 점이다. 현실의 발진원은, 그 위치나 발진량의 모두가 미리 알려져 있지 않은 경우가 많으므로, 본 발명의 실시 형태의 방법은, 현실에 입각한 발진원의 탐색을 행할 수 있는 점에서 유리하다.

본 발명의 실시 형태의 제4 특징은, 비정상 발진원의 특정을 행할 수 있는 점이다. 본 발명의 실시 형태의 방법에서는, 강하 매진의 양의 측정값의 취득 주기마다, 또는, 강하 매진의 양의 측정값의 취득 주기의 연속하는 수 주기분의 시각마다, 그 시간대에 있어서의 주요한 발진원을 특정할 수 있다. 따라서, 강하 매진의 양의 측정값의 취득 주기의 수 주기분 이상의 시간 스케일로 변동하는 비정상 발진원이면, 이것을 파악할 수 있다. 또한, 비정상 발진원을 특정할 때에 필요한 평가 지점의 수는, 잠재적인 발진원의 수보다도 충분히 적어도 된다.

본 발명의 실시 형태의 제5 특징은, 평가 지점에서 포집한 강하 매진을 방사성 강하 매진 또는 비방사성 강하 매진으로 분류함으로써, 방사성 강하 매진의 비정상 발진원을, 방사성 발진원에 접근하는 일 없이, 먼 곳에서의 강하 매진 계측 데이터를 사용하여 특정할 수 있는 점이다.

이하에, 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복되는 설명을 생략한다.

(제1 실시 형태)

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 설명한다.

강하 매진량 계측 수단(장치)에 의해 주기 Δt_d마다 강하 매진량(강하 매진의 질량)이 측정되고, 강하 매진량의 측정값이, 주기 Δt_d마다 출력된다. 강하 매진량 계측 수단으로부터 강하 매진량이 출력되는 시각을 t_d(i_t)로 한다. 시각 t_d(i_t－1)로부터 시각 t_d(i_t)까지의 시간(기간)을 「기간 T_d(i_t)」라고 정의한다. 여기서, i_t는, 강하 매진의 계측을 개시한 시각을 0으로 하고, 1씩 증가하는 정수이다. 본 실시 형태에서는, 개개의 「기간 T_d(i_t)」에 있어서의 강하 매진의 발생원을 특정하는 것이며, 주기 Δt_d 이상의 시간 스케일(즉, 발진 계속 시간)을 갖는 발진원을 탐색의 대상으로 한다.

또한, 발진원의 탐색을 실시할 수 있는 3차원 영역 중에, x, y, z인 직교 좌표계를 설정하고, 각 좌표축 상에 있어서, 각각 n_x, n_y, n_z개의 좌표 성분을 마련하고, 상기 3차원 공간을 n_x×n_y×n_z개의 좌표점 p로 대표하는 것으로 한다. 여기서, 좌표점 p는, 각 좌표 성분이 각각 i_x번째, i_y번째, i_z번째인 좌표점을 나타낸다. 개개의 좌표점의 위치를, 각 좌표축 상의 좌표 성분의 순서 i_x, i_y, i_z를 사용하여, Sc(i_x, i_y, i_z)를 원점으로부터의 위치 벡터로서 표기한다. 각 좌표점 p에서는, 발진원 판단 모드로서, 「발진원」, 「발진원이 아님」 및 「미판정」의 3개 중 어느 하나가 설정된다.

도 3의 흐름도를 사용하여, 발진원을 탐색할 때의 발진원 탐색 장치의 처리(발진원 탐색 처리)의 일례를 설명한다. 발진원 탐색 장치는, 예를 들어, CPU 등의 연산 장치, 메모리, HDD(Hard Disc Drive) 및 각종 인터페이스를 구비한 정보 처리 장치[예를 들어, 시판의 퍼스널 컴퓨터(PC)]를 사용함으로써 실현된다. 예를 들어, 도 3의 흐름도는, C 언어 등의 프로그래밍 언어를 사용하여 실행 가능한 컴퓨터 프로그램으로 번역되고, 미리, HDD 등에 보존된다. 정보 처리 장치에 있어서의 발진원 탐색 처리의 실행 시에는, CPU 등의 연산 장치에 의해, HDD 등에 기억된 상기 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이 판독되어 기동하고, 상기 실행 가능한 컴퓨터 프로그램의 지령에 기초한 연산을 CPU 등의 연산 장치가 순차적으로 실행함으로써 실현된다. 상기 발진원 탐색 처리의 기동 타이밍은, 손 입력으로 상기 실행 가능한 컴퓨터 프로그램을 기동해도 되고, 또한, 정기적으로 자동적으로 기동하도록 해도 된다. 전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 발진원 탐색 장치는, 어느 시각에 있어서, 「기간 T_d(i_t)」에 있어서의 강하 매진의 발진원을 탐색한다.

발진원 탐색 장치에 있어서, 평가 지점·좌표점 등의 위치 정보, 강하 매진량·풍향·풍속 등의 측정값이나 매진종에 관한 분석값 등의 필요 입력 정보는, 정보 처리 장치에 접속된 키보드나 콘솔 화면 등을 사용하여, 미리 인력으로 입력할 수 있다. 입력된 상기 입력 정보는, HDD 등에 보존되고, 발진원 탐색 처리 실행의 진행에 따라 적절하게 판독된다.

발진원 탐색 장치에 있어서, 산출된 특정 좌표점에 대한 비정상 발진원 판정 결과 및 발진량 등의 산출 결과는, HDD 등에 보존되는 동시에, 콘솔 화면 등에 표시할 수 있다.

또한, 상기한 발진원 탐색 장치의 처리의 일부 또는 전부를 손 계산 등의 다른 수단으로 치환해도 전혀 문제없다.

우선, 제1 공정에 대해 설명한다.

스텝 S101에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 모든 좌표점 p에 있어서, 발진원 판단 모드를 「미판정」으로 초기화한다.

다음으로, 스텝 S102에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 「기간 T_d(i_t)」에 있어서의 「대표 풍속 WS와, 대표 풍향 WD와, 모든 평가 지점(평가 지점은, 번호 i로 구별됨. n_M≥i≥1임)에서의 강하 매진량 M(i)와, 강하 매진 입자의 대표 낙하 속도 V_s」를 설정(입력)한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 이 스텝 S102에 있어서, 매진량 설정 공정, 대표 풍향 도출 공정, 대표 풍속 도출 공정 및 대표 낙하 속도 도출 공정이 실행된다.

여기서, 강하 매진량 M(i)는, 예를 들어, 특허문헌 6에 기재되는 연속식 강하 매진계를 사용하여, 주기 Δt_d를 예를 들어 10분으로 하여 측정할 수 있다. 풍향 및 풍속은, 예를 들어, 시판의 프로펠러식 풍향 풍속계를 사용하여, 주기 Δt_d보다도 짧은 주기 Δt_wint(예를 들어 1초 주기)로 측정한 값으로 할 수 있다. 풍향의 공간 분해능은, 예를 들어, 1° 간격이다. 대표 풍향 WD, 대표 풍속 WS는, 예를 들어, 각각, 「기간 T_d」에 있어서의 「풍향, 풍속의 측정값」의 평균값을 사용할 수 있다. 혹은, 대표 풍향 WD, 대표 풍속 WS로서, 풍향이나 풍속의 순시 측정값을 층별하고, 「기간 T_d」에 있어서의 최빈값을 발생시키는 층별값을 사용해도 된다.

풍향계 및 풍속계는 강하 매진 관리 지점 i의 근방에 설치된다. 여기서, 「강하 매진 관리 지점 i의 근방」이라 함은, 풍향·풍속이 강하 매진 관리 지점 i의 상공에 있어서의 풍향·풍속과 높은 상관을 나타내는 범위이면 되고, 예를 들어, 강하 매진 관리 지점 i로부터 1㎞ 이내의 수평 거리로 할 수 있다. 지형이 단조롭고 풍향·풍속 분포가 적은 지역에서는, 이 이상의 수평 거리를 강하 매진 관리 지점 i의 근방으로 해도 된다. 또한, 풍향·풍속의 측정점의 높이는, 예를 들어, 기상청이 권장하는 측정 높이인, 지표면으로부터 10m를 채용할 수 있다. 상정되는 발진원의 높이가 10m보다도 충분히 높은 경우에는, 예를 들어, 지표면과 이 발진원 높이의 중간의 높이를 측정점의 높이로 해도 된다.

또한, 「기간 T_d(i_t)」에 평가 지점에서 포집된 강하 매진 샘플을 사용하여, 그 평균 낙하 속도를 측정하고, 이것을 강하 매진 입자의 대표 낙하 속도 V_s로서 채용할 수 있다. 강하 매진 샘플의 낙하 속도의 측정 방법으로서는, 예를 들어, 이하의 방법이 있다. 즉, 강하 매진 샘플을 밀폐 용기의 상방으로부터 방출하고, 개개의 강하 매진 입자가 용기 저부에 도달하는 시간을 각각 측정하고, 낙하 거리를 낙하 시간으로 나눔으로써, 강하 매진 입자의 대표 낙하 속도 V_s를 구할 수 있다. 개개의 강하 매진 입자가 용기 저부에 도달한 것을 검지하기 위해서는, 용기 저부에 있어서, 수평 방향으로 시트 형상의 레이저광을 연속적으로 조사하고, 강하 매진이 이 레이저광을 통과할 때에 발생하는 산란광을 광 검지기에서 검출하는 등의 방법을 채용할 수 있다.

개개의 강하 매진 입자의 낙하 속도로부터 대표 낙하 속도 V_s를 산출하는 방법으로서는, 모든 강하 매진 입자의 수의 50％의 강하 매진 입자가 용기의 바닥에 도달한 시각에 대응하는 낙하 시간을, 강하 매진 입자의 대표 낙하 속도 V_s에 관계되는 강하 매진 입자의 낙하 속도로서 채용할 수 있다. 혹은, 강하 매진의 대략의 밀도와 형상이 미리 판명되어 있는 경우에는, 단순히, 강하 매진 샘플의 입경 분포를 측정함으로써, 강하 매진 입자의 대표 낙하 속도 V_s를 산출할 수 있다. 강하 매진의 입경으로부터 강하 매진 입자의 대표 낙하 속도 V_s를 산출하는 방법으로서, 예를 들어, 다음의 스토크스의 종말 속도의 식 (10)을 사용할 수 있다.

…(10)

여기서, 식 (10)의 기호의 의미는 이하와 같다(단위는, 모두 SI 단위).

g:중력 가속도[m/s²]

D_p:입자 직경[m]

ρ_P, ρ_f:입자, 유체의 밀도[㎏/㎥]

C_R:저항 계수[－](입자 형상에 따라 각종 수표가 개시되어 있음)

다음으로, 스텝 S103에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 모든 평가 지점 i의 수평면(예를 들어 지상 고도 1.5m) 내의 위치를, 상기 좌표계의 원점으로부터의 위치를 나타내는 위치 벡터 P(i)로서 산출한다.

스텝 S104에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 모든 평가 지점 i에 있어서, 각 평가 지점 i에 관한 발진원 탐색 영역 γ(i)를 설정한다. 도 4는 발진원 탐색 영역 γ(i)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면서, 발진원 탐색 영역 γ(i)의 설정 방법의 일례를 설명한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 이 스텝 S104에 있어서, 강하 매진 발생원 탐색 영역 설정 공정이 실행된다.

도 4에 있어서, γ(i_M)은, 도 2 및 도 3에 있어서 좌표 성분마다 분해하여 표시한 발진원 탐색 영역 γ(i_M)을, 등각 투영법에 의해 1매의 도면으로 표현한 것이다. 도 4에서는, 절대 좌표 (x', y', z) 상에 2개의 평가 지점 i_M, i_N을 설치하고, 이들 평가 지점 i_M, i_N을 시작점으로 하여, 대표 풍향 WD의 풍상 방향으로 앙각 θ[＝tan^－1(V_s/WS)]으로, 발진원 탐색 영역 γ(i_M), γ(i_N)의 중심축을 설정한다. 중심축 상의 주위에, 수평 방향으로 2σ_y, 연직 방향으로 2σ_z인 폭으로 타원 단면을 형성하도록, 발진원 탐색 영역을 설정한다.

다음으로, 제2 공정 및 제3 공정에 대해 설명한다. 제2 공정 및 제3 공정은, 특정한 평가 지점 i(＝i_M)에 대하여 특정한 좌표점 p에 대해 발진원의 판정을 행하는(상기 발진원 판단 모드를 어느 하나로 설정하는) 것이다. 필요에 따라, 평가 지점 i 및 좌표점 p를 변경하여 마찬가지의 판정을 행한다.

제2 공정에서는, 우선, 스텝 S105에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 제1 평가 지점 i_M으로서, 미선택의 평가 지점 i를 선택한다.

다음으로, 스텝 S106에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 좌표점 p 중, 미선택의 것을 선택한다.

다음으로, 스텝 S107에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 좌표점 p의 위치 벡터 Sc(i_x, i_y, i_z)를 정한다. 좌표점 p의 위치 벡터 Sc는, 좌표축의 원점을 시작점으로 하고, 각 좌표 성분이 각각 i_x번째, i_y번째, i_z번째의 좌표축 분할점으로 되는 점(즉, p점)을 종료점으로 하도록 설정한다. 여기서, 제1 평가 지점 i_M에 관한 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M)을 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M)이라 칭하고, 제2 평가 지점 i_N에 관한 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)을 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)이라 칭한다.

다음으로, 스텝 S108에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 제2 평가 지점 i_N으로서, 미선택의 평가 지점 i를 선택한다.

다음으로, 스텝 S109에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 스텝 S105에서 선택한 제1 평가 지점 i_M과, 스텝 S108에서 선택한 제2 평가 지점 i_N이 동일한 위치의 것인지 여부를 판정한다. 이 판정의 결과, 제1 평가 지점 i_M과 제2 평가 지점 i_N이 다른 위치의 것인 경우에는, 스텝 S110으로 진행한다. 한편, 제1 평가 지점 i_M과 제2 평가 지점 i_N이 동일한 위치의 것인 경우에는, 스텝 S110∼S118을 생략하여 후술하는 스텝 S119로 진행한다.

스텝 S110으로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가, 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M)과 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)의 양쪽에 포함되고, 또한, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p의 발진원 판정 모드가 「발진원이 아님」 이외의 모드라고 하는 발진원 판정 조건을 만족하는지 여부를 판정한다.

이 판정의 결과, 발진원 판정 조건을 (모두) 만족하는 경우에는, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p는, 발진원일 가능성이 있다. 이 발진원 판정 조건을 만족하는 상태는, 도 4에 있어서, 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M)과 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)의 공통 영역(41)(사선으로 도시하는 영역) 내에, 좌표점 p가 존재하는 상태에 대응한다. 이와 같이 발진원 판정 조건을 만족하는 경우에는, 스텝 S111으로 진행한다. 한편, 발진원 판정 조건을 만족하지 않는 경우에는, 스텝 S111∼S118을 생략하여 후술하는 스텝 S119로 진행한다.

스텝 S111로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p와, 스텝 S105에서 선택한 제1 평가 지점 i_M 사이의 제1(최단) 거리 L_d(i_M)과, 동일하게 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p와, 스텝 S108에서 선택한 제2 평가 지점 i_N 사이의 제2(최단) 거리 L_d(i_N)을 각각 산출한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 이 스텝 S108에 있어서, 거리 산출 공정이 실행된다.

좌표점 p와 제1 평가 지점 i_M 사이의 제1 거리 L_d(i_M)은, 예를 들어, 제1 평가 지점 i_M의 벡터 P(i_M)의 종료점과, 좌표점 p의 위치 벡터 Sc의 종료점을 서로 연결하는 벡터의 노름으로서 산출된다. 좌표점 p와 제2 평가 지점 i_N 사이의 제2 거리 L_d(i_N)의 산출 방법도 마찬가지이다.

다음으로, 스텝 S112에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 당해 좌표점 p에 있어서의 제1 평가 지점 i_M에 관한 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M)의 제1 중심축 수직 단면적 S_p1과, 당해 좌표점 p에 있어서의 제2 평가 지점 i_N에 관한 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)의 제2 중심축 수직 단면적 S_p2를 산출한다. 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M)의 제1 중심축 수직 단면적 S_p1과, 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)의 제2 중심축 수직 단면적 S_p2의 산출 방법은, 예를 들어, 확산 폭 σ_y[L_d], σ_z[L_d] 중, 큰 쪽의 2배의 값을 장축 길이로 하고, 짧은 쪽의 2배의 값을 단축 길이로 하는 타원의 면적으로서 당해 단면적을 계산함으로써 구할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 이 스텝 S112에 있어서, 이 단면적 산출 공정이 실현된다.

다음으로, 스텝 S113에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 제1 평가 지점 i_M으로부터 추정되는 「스텝 S106에서 선택한 좌표점 p에서의 제1 가정 발진량 E₁」 및 제2 평가 지점 i_N으로부터 추정되는 「스텝 S106에서 선택한 좌표점 p에서의 제2 가정 발진량 E₂」를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 이 스텝 S113에 있어서, 이 발진량 산출 공정이 실행된다. 제1 가정 발진량 E₁은, 예를 들어, 식 (11a)를 사용하여 산출되고, 제2 가정 발진량 E₂는, 예를 들어, 식 (11b)를 사용하여 산출된다.

…(11a)

…(11b)

식 (11a) 및 식 (11b)에 있어서, B₁은, 계수이다. 이 식 (11a) 및 식 (11b)는, 일반적인 플룸식에 있어서, 국소에서의 농도는, 발생원에서의 발생량에 비례하고, 국소에서의 플룸 단면적에 반비례하는 것과 대응하고 있다. 즉, 만일, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가 발진원이면, 제1 평가 지점 i_M 및 제2 평가 지점 i_N에 있어서의 플룸 단면적에 반비례한 농도가 검출된다. 따라서, 발생원에서의 발생량은 제1 평가 지점 i_M 및 제2 평가 지점 i_N에 있어서의 플룸 단면적에 반비례할 것이다.

식 (11a) 및 식 (11b)의 B₁은, 본래, 기상 조건 등의 다수의 파라미터에 의해 변화되어야 하는 계수이다. 그러나 이하에 서술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 발진원의 판정에 있어서, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비만을 사용한다. 또한, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂는, 동일한 시각의 데이터를 기초로 산출되므로, 전제로 되는 기상 조건이 공통된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 간단한 방법으로서, B₁을 상수로 설정할 수 있다.

제3 공정에서는, 우선, 스텝 S114에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R을 계산한다. 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R은, E₁/E₂여도 되고 E₂/E₁이어도 된다.

다음으로, 스텝 S115에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가 발진원인지 여부를 판정한다. 구체적으로, 발진원 탐색 장치는, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R이 미리 설정된 상하한 임계값의 범위 내(R_max≥R≥R_min)인지 여부를 판정한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 스텝 S110과 스텝 S115에 있어서, 발진원 판정 공정이 실행된다. 이 판정의 결과, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R이 미리 설정된 상하한 임계값의 범위 내이면, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p는 「발진원」이라고 판정된다. 한편, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R이 미리 설정된 상하한 임계값의 범위 밖이면, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p는 「발진원이 아님」이라고 판정된다.

상기 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R의 상하한 임계값간의 범위에는 1을 포함해야 하지만, 상하한 임계값의 설정 방법은, 비정상 발진원 판정에 있어서 필요로 하는 정밀도에 따라 적절하게 설정하면 된다. 즉, 조금이라도 가능성이 존재하는 비정상 발진원을 망라하고자 하는 것이면, 상하한 임계값 범위를 넓게 설정하면 된다(예를 들어, 하한 임계값을 0.1, 상한 임계값을 10으로 설정함). 혹은, 비정상 발진원일 가능성이 극히 높은 지점만을 추출하고자 하는 것이면, 상하한 임계값 범위를 좁게 설정하면 된다(예를 들어, 하한 임계값을 0.8, 상한 임계값을 1.2로 설정함).

이 판정법의 근거는 다음과 같다. 시간 스케일이 주기 Δt_d 이상의 비정상 발진원으로부터의 발진량의 변동은, 정의상, 「기간 T_d(i_t)」 내에서는 충분히 작다. 따라서, 발진량이 다른 발진원에 비해 큰 발진원, 즉, 주요 발진원의 탐색을 행하는 한에 있어서는, 주요 발진원으로부터 발생한 강하 매진은, 「기간 T_d(i_t)」 중에 도달할 수 있는 모든 평가 지점 i에 있어서 지배적이라고 생각된다. 이때, 이 「기간 T_d(i_t)」 중에 도달할 수 있는 평가 지점 i가 복수 존재하는 것이면, 이들 평가 지점 i에서 관측되는 강하 매진량은, 발진원(좌표점 p)과 각 평가 지점 i 사이의 거리의 함수(즉, 플룸식)에 따라, 서로 일정한 비율을 나타낼 것이다. 따라서, 이 조건을 만족하는 좌표점 p는, 주요 발진원으로서의 가능성이 높다. 따라서, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R이 미리 설정된 상하한 임계값의 범위 내인 경우에, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가 「발진원」이라고 판정한다.

한편, 만일, 평가 지점 i에서 관측되는 강하 매진량의 비가 플룸식으로부터 산출되는 값과 크게 다른 것이면, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p는, 「기간 T_d(i_t)」 중에 복수의 평가 지점 i에 강하 매진이 도달할 수 있는 위치에 존재하는 좌표점 p라도, 허위의 발진원일 가능성이 높다. 따라서, 제1 가정 발진량 E₁과 제2 가정 발진량 E₂의 비 R이 미리 설정된 상하한 임계값의 범위 밖인 경우에, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가 「발진원」이 아니라고 판정한다.

이 판정의 결과, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가 발진원이 아닌 경우에는, 스텝 S116으로 진행한다. 한편, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p가 발진원인 경우에는, 후술하는 스텝 S117로 진행한다.

스텝 S116으로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p의 발진원 판단 모드를 「발진원이 아님」으로 설정한다. 그리고 후술하는 스텝 S119로 진행한다.

한편, 스텝 S117로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 스텝 S106에서 선택한 좌표점 p의 발진원 판단 모드를 「발진원」으로 설정한다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, 이 스텝 S117에 있어서, 발진원 설정 공정이 실행된다.

다음으로, 스텝 S118에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 「발진원」이라고 판정된 좌표점 p에 있어서의 추정 발진량을 산출한다. 추정 발진량은, 예를 들어, 「발진원」이라고 판정된 좌표점 p에서의 발진원 판정(스텝 S115)에 사용한 모든 가정 발진량 E의 평균값으로 할 수 있다. 그리고 스텝 S119로 진행한다.

스텝 S119로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 모든 평가 지점 i를 선택하였는지 여부를 판정한다. 이 판정의 결과, 모든 평가 지점 i를 선택하고 있지 않은 경우에는, 스텝 S108로 복귀된다. 한편, 모든 평가 지점 i를 선택한 경우에는, 스텝 S120으로 진행한다.

스텝 S120으로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 모든 좌표점 p를 선택하였는지 여부를 판정한다. 이 판정의 결과, 모든 좌표점 p를 선택하고 있지 않은 경우에는, 스텝 S106으로 복귀된다. 한편, 모든 좌표점 p를 선택한 경우에는, 스텝 S121로 진행한다.

스텝 S121로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 모든 평가 지점 i를 선택하였는지 여부를 판정한다. 이 판정의 결과, 모든 평가 지점 i를 선택하고 있지 않은 경우에는, 스텝 S105로 복귀된다. 한편, 모든 평가 지점 i를 선택한 경우에는, 스텝 S122로 진행한다.

스텝 S122로 진행하면, 발진원 탐색 장치는, 발진원의 위치와, 당해 발진원에 있어서의 추정 발진량을 표시한다. 그리고 도 3의 흐름도에 의한 처리를 종료한다. 또한, 모든 좌표점 p가 발진원이라고 판정되지 않는 경우도 있다. 이 경우에는, 스텝 S122에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 그 취지를 표시한다. 또한, 여기서는, 모든 좌표점 p, 모든 평가 지점 i_M, i_N을 선택하도록 하였지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없고, 이들의 일부의 선택을 행하도록 해도 된다. 이 경우, 발진원 판정(스텝 S115의 판정)의 대상으로 되지 않은 좌표점 p에서는, 초기값의 「미판정」이 발진원 판정 모드로서 남게 된다. 또한, 발진원이 얻어진 시점에서 처리를 종료해도 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 평가점 p로부터 풍상 방향으로 신장시키는 발생원 탐색 영역에, 플룸식의 사고 방식을 도입함으로써, 시간 스케일이 주기 Δt_d 이상의, 강하 매진의 발생원의 위치 및 발생원에서의 발진량의 특정을 적확하게 실시하는 것이 가능해진다. 따라서, 소수의 평가 지점에서의 강하 매진의 계측에 의해, 비정상 발진원을 포함하는 발진원의 탐색을 효율적이고, 또한, 정확하게 실시하는 것이 가능해진다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다.

미리, 발진원이 지표 부근의 높이에 한정된다고 판명되어 있을 때에는, 발진원 탐색 영역을, 제1 실시 형태에서와 같이 3차원의 영역이 아니라, 수평면 내(2차원의 영역 내)로 설정함으로써, 발진원의 탐색의 과정을 간략화할 수 있다.

구체적으로는, 도 3의 스텝 S104에 있어서, 발진원 탐색 장치는, 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M) 및 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)의 중심축의 연직 방향에서의 경사를 생략하고(전술한 앙각 θ를 0°로 하고), 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M) 및 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)을 2차원화한다.

스텝 S103, S107에 있어서의 위치 벡터 P, Sc도 연직 성분을 생략한 2차원의 벡터로 한다.

단, 이와 같이 제1 발진원 탐색 영역 γ(i_M) 및 제2 발진원 탐색 영역 γ(i_N)을 2차원화하는 경우라도, 좌표점 p에 있어서의 발진량을 산출할 때에는, 매진 플룸의 연직 방향으로의 확산의 영향을 고려할 필요가 있다. 이로 인해, 스텝 S112에 있어서, 제1 발진원 탐색 영역의 제1 중심축 수직 단면적 S_p1 및 제2 발진원 탐색 영역의 제2 중심축 수직 단면적 S_p2를 산출할 필요가 있다. 이 제1 발진원 탐색 영역의 제1 중심축 수직 단면적 S_p1 및 제2 발진원 탐색 영역의 제2 중심축 수직 단면적 S_p2는, 이미 산출된 「제1 거리 L_d(i_M), 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 강하 매진 입자의 「수평 방향의 확산 폭 σ_y[L_d]」를 반경으로 하는 원의 단면적으로 할 수 있다. 또는, 「제1 거리 L_d(i_M), 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 강하 매진 입자의 「수평 방향의 확산 폭 σ_y[L_d]」에 대응하는 「제1 거리 L_d(i_M), 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 강하 매진 입자의 「연직 방향의 확산 폭 σ_z[L_d]」를 사용하여, 장축 및 단축을 2×σ_y 또는 2×σ_Z로 하는 타원의 단면적으로 해도 된다.

이러한 취급에 의해, 발진원의 탐색에 필요로 하는 계산 부하를 저감할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다.

평가 지점에서 포집한 강하 매진의 방사선을 측정하여 그 강도에 기초하여, 개개의 강하 매진 입자(의 샘플), 또는, 당해 강하 매진 입자(의 샘플) 전체를 방사성 강하 매진 또는 비방사성 강하 매진으로 분류하고, 방사성 강하 매진만(또는 비방사성 강하 매진만)을 대상으로 한 방사성 강하 매진(또는 비방사성 강하 매진)의 비정상 발진원을 탐색할 수 있다.

강하 매진의 방사선 강도의 측정 방법에는 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 7∼9에 기재되는 방법을 이용할 수 있다.

방사선 강도에 기초하는 강하 매진 시료의 분류 방법에는, 예를 들어, 상기 기간 T_d(i_t)[시각 t_d(i_t－1)로부터 시각 t_d(i_t)까지의 시간(기간)]에 각 평가 지점에서 포집된 시료 중의 개개의 강하 매진 입자를 1개씩 분리하여 각각의 방사선 강도를 측정하고, 방사선 강도가 소정 임계값 이상인 경우에는, 당해 방사선 강도를 갖는 강하 매진 입자를 방사성 강하 매진으로 하고, 그 이외를 비방사성 강하 매진으로 분류할 수 있다. 이 시료 전체의 질량은, 강하 매진량으로서 측정되어 있으므로, 상기 시료 전체의 질량에 방사성 강하 매진의 개수 비율(＝[방사성 강하 매진의 개수÷(방사성 강하 매진의 개수＋비방사성 강하 매진의 개수)])을 곱한 값을 이 시료 중의 방사성 강하 매진의 질량으로 할 수 있다. 혹은, 포집된 특정한 강하 매진 입자의 시료 전체의 방사선 강도를 측정하여, 방사선 강도가 소정 임계값 이상인 경우에는, 당해 시료 전체의 질량을 방사성 강하 매진의 질량으로 하고, 그 이외의 경우에는, 당해 시료 전체의 질량을 비방사성 강하 매진의 질량으로 해도 된다. 도 3의 스텝 S102에서는, 이와 같이 하여 얻어진 방사성 강하 매진의 질량(또는 비방사성 강하 매진의 질량)이, 강하 매진량 M(i)로서 설정된다. 그리고 방사성 강하 매진(또는 비방사성 강하 매진)에 대해, 「발진원」, 「발진원이 아님」 및 「미판정」 중 어느 하나가 설정된다.

이러한 취급에 의해, 예를 들어, 방사성 강하 매진의 비정상 발진원을, 방사성 발진원에 접근하는 일 없이, 먼 곳에서의 강하 매진 계측 데이터를 사용하여 특정할 수 있다. 또한, 방사성 강하 매진 및 비방사성 강하 매진 중 어느 것을 발진원의 탐색 대상으로 할 지에 대해서는, 예를 들어, 도 3의 흐름도를 개시하기 전에, 정보 처리 장치에 접속된 키보드나 콘솔 화면 등을 사용하여, 미리 인력으로 설정(입력)할 수 있다.

또한, 이상 설명한 본 발명의 실시 형태는, 컴퓨터가 프로그램을 실행함으로써 실현할 수 있다. 또한, 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 상기 프로그램 등의 컴퓨터 프로그램 프로덕트도 본 발명의 실시 형태로서 적용할 수 있다. 기록 매체로서는, 예를 들어, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, CD―ROM, 자기 테이프, 비휘발성의 메모리 카드, ROM 등을 사용할 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하고, 예증하였지만, 이들은 어디까지나 발명의 예시이며 한정적으로 고려되어야 하는 것이 아니라, 추가, 삭제, 치환 및 다른 변경은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 가능하다. 즉, 본 발명은 전술한 실시 형태에 의해서만 한정되는 것은 아니다.

본 발명은, 원자력 발전소 등의 발진량(발진원에 있어서의 강하 매진의 발생 속도)이 비정상적으로 변동하는 강하 매진의 발진원을 탐색하는 방법에 널리 적용할 수 있고, 강하 매진의 발진원을, 효율적이고 또한 정확하게 탐색할 수 있다.

i : 평가 지점
p : 발진원(좌표점)
WD : 풍향
α : 강하 매진의 플룸
γ : 발진원 탐색 범위
10 : 플룸의 중심축
11 : 발진원 탐색 영역의 중심축
41 : 발진원 탐색 영역간의 공통 영역

Claims

주기 Δt_d마다의 i_t번째의 시각을 시각 t_d(i_t)로 하여, 서로 다른 적어도 2개 이상의 평가 지점에 있어서의, 시각 t_d(i_t－1)로부터 시각 t_d(i_t)까지의 기간인 기간 T_d(i_t)에 강하 매진을 포집하고, 단위 시간당 강하 매진량 M의 측정값을 얻는 매진량 설정 공정과,
상기 각 평가 지점의 각각의 근방에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t)에 상기 주기 Δt_d보다도 짧은 주기 Δt_wint로 연속적으로 풍향을 측정하고, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 대표 풍향 WD를 도출하는 대표 풍향 도출 공정과,
상기 각 평가 지점의 각각의 근방에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t)에 상기 주기 Δt_wint로 연속적으로 풍속을 측정하고, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 대표 풍속 WS를 도출하는 대표 풍속 도출 공정과,
상기 각 평가 지점의 각각의 근방에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t)에 상기 주기 Δt_wint로 연속적으로 상기 강하 매진의 낙하 속도를 측정하고, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 대표 낙하 속도 V_s를 도출하는 대표 낙하 속도 도출 공정과,
제1 평가 지점 i_M을 시작점으로 하고, 상기 대표 풍향 WD의 풍상 방향으로 신장되는 중심축을 갖는 동시에, 상기 중심축의 주위에 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭을 형성하여 상기 중심축으로부터 수직 방향으로 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭까지의 거리의 범위를 영역으로 하는 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_M)과, 상기 제1 평가 지점 i_M과는 다른 제2 평가 지점 i_N을 시작점으로 하고, 상기 대표 풍향 WD의 풍상 방향으로 신장되는 중심축을 갖는 동시에, 상기 중심축의 주위에 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭을 형성하여 상기 중심축으로부터 수직 방향으로 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭까지의 거리의 범위를 영역으로 하는 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_N)을 설정하는 강하 매진 발생원 탐색 영역 설정 공정과,
상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_M) 및 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역 γ(i_N)의 양쪽 중에 포함되는 좌표점 p와, 상기 제1 평가 지점 i_M 사이의 제1 거리 L_d(i_M), 및 상기 좌표점 p와 상기 제2 평가 지점 i_N 사이의 제2 거리 L_d(i_N)을 산출하는 거리 산출 공정과,
상기 좌표점 p를 포함하는 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역의 상기 중심축의 수직면에 있어서의 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역의 단면적인 제1 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p1과, 상기 좌표점 p를 포함하는 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 상기 중심축의 수직면에 있어서의 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 단면적인 제2 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p2를 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭을 사용하여 각각 산출하는 단면적 산출 공정과,
상기 제1 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p1에 비례하는 제1 가정 발진량 E₁과, 상기 제2 발진원 탐색 영역 중심축 수직 단면적 S_p2에 비례하는 제2 가정 발진량 E₂를 산출하는 발진량 산출 공정과,
상기 좌표점 p를 포함하는 모든 강하 매진 발생원 탐색 영역의 모든 조합에 대하여, 상기 발진량 산출 공정에 있어서 산출된, 어느 하나의 상기 제1 가정 발진량 E₁과 상기 제2 가정 발진량 E₂의 비가 모두 소정의 상하한 임계값의 범위 내이면 상기 좌표점 p를 강하 매진의 비정상 발진원이라고 판단하고, 한편, 상기 발진량 산출 공정에 있어서 산출된, 어느 하나의 상기 제1 가정 발진량 E₁과 상기 제2 가정 발진량 E₂의 비가 소정의 상하한 임계값의 범위 밖이면 상기 좌표점 p를 강하 매진의 비정상 발진원이 아니라고 판단하는 동시에, 상기 좌표점 p가 상기 제1 강하 매진 발생원 탐색 영역과 상기 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 어느 쪽에도 포함되지 않는 경우에는 상기 좌표점 p에서의 강하 매진의 비정상 발진원의 판단을 행하지 않는 발진원 판정 공정을 갖고,
플룸식에 있어서, 상기 제1 또는 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 상기 중심축을 플룸 중심축으로 하여, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 플룸 확산 폭을 산출하고, 산출된 상기 플룸 확산 폭을, 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제1항에 있어서, 상기 대표 풍향 도출 공정에 있어서, 상기 대표 풍향 WD는, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 상기 풍향의 측정값의 평균값으로서 도출되는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제1항에 있어서, 상기 대표 풍속 도출 공정에 있어서, 상기 대표 풍속 WS는, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 상기 풍속의 측정값의 평균값으로서 도출되는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제1항에 있어서, 상기 대표 낙하 속도 도출 공정에 있어서, 상기 대표 낙하 속도 V_s는, 상기 기간 T_d(i_t)에 있어서의 상기 강하 매진의 상기 낙하 속도의 측정값의 평균값으로서 도출되는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 상기 중심축은, 상기 풍향의 풍상 방향을 수평 성분으로 하고, 상기 강하 매진의 상기 대표 낙하 속도 V_s를 상기 대표 풍속 WS로 나눈 값 V_s/WS를 연직 구배로서 갖고,
상기 플룸식에 있어서, 상기 제1 또는 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 상기 중심축을 상기 플룸 중심축으로 하고, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y를 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭의 수평 성분으로서 사용하고, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z를 상기 강하 매진 발생원 탐색 영역 폭의 연직 성분으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 강하 매진 발생원 탐색 영역의 상기 중심축을 상기 플룸 중심축으로 했을 때의, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y, 상기 플룸 중심축 상의 상기 제2 거리 L_d(i_N)에 있어서의 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z, 상기 플룸 중심축 상의 발생원으로부터의 거리 x, 발진량 Q_P, 상기 대표 속도 WS, 상수 B 및 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y 및 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z를 사용하여 정의되는 플룸 범위를 사용하여 중심축 상 거리 x에서의 매진 농도 C(x)를 표현하는 이하의 식 (1) 및 (2)(단위는, 모두 SI 단위),

(플룸 범위 내) …(1)

(플룸 범위 밖) …(2)
를, 상기 플룸식으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제6항에 있어서, 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y 및 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z 중, 보다 긴 쪽의 2배를 장축으로 하고, 보다 짧은 쪽의 2배를 단축으로 한 타원을 상기 플룸 중심축에 수직한 플룸 단면 형상으로 하고, 상기 타원의 내측을 플룸 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제5항에 있어서, 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y, 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z, 상기 플룸 중심축 상의 발생원으로부터의 거리 x, 발진량 Q_P, 상기 대표 속도 WS, 상수 B 및 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y 및 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z를 사용하여 정의되는 플룸 범위를 사용하여 중심축 상 거리 x에서의 매진 농도 C(x)를 표현하는 이하의 식 (1) 및 (2)(단위는, 모두 SI 단위),

(플룸 범위 내) …(1)

(플룸 범위 밖) …(2)
를, 상기 플룸식으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제8항에 있어서, 상기 수평 방향 플룸 확산 폭 σ_y 및 상기 연직 방향 플룸 확산 폭 σ_z 중, 보다 긴 쪽의 2배를 장축으로 하고, 보다 짧은 쪽의 2배를 단축으로 한 타원을 상기 플룸 중심축에 수직한 플룸 단면 형상으로 하고, 상기 타원의 내측을 플룸 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기간 T_d(i_t) 내에 상기 평가 지점에서 포집된 강하 매진 시료의 방사선량을 측정하고, 측정한 상기 방사선량의 강도에 기초하여 강하 매진을 매진종마다 분류하는 매진종 분류 공정을 더 갖고,
상기 포집된 강하 매진 시료 중, 상기 매진종 분류 공정에서 분류된 어느 하나의 상기 매진종에 대응하는 부분의 강하 매진의 질량을 상기 강하 매진량 M으로 하는 것을 특징으로 하는, 강하 매진의 비정상 발진원 위치의 탐색 방법.