WO2012157508A1 - 降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法 - Google Patents

降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法 Download PDF

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WO2012157508A1 PCT/JP2012/061974 JP2012061974W WO2012157508A1 WO 2012157508 A1 WO2012157508 A1 WO 2012157508A1 JP 2012061974 W JP2012061974 W JP 2012061974W WO 2012157508 A1 WO2012157508 A1 WO 2012157508A1
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plume
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dust generation
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信明 伊藤
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新日鐵住金株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a technique for searching for a dust generation source of falling dust in the atmosphere.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-108105 filed in Japan on May 13, 2011 and Japanese Patent Application No. 2012-057297 filed on March 14, 2012 in Japan. These contents are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses the following technique. That is, a model suitable for simulation is selected from input conditions such as atmospheric conditions, meteorological data, and topographic data in the evaluation range of air pollutant diffusion.
  • the adjustment input parameter is selected from the measured value according to the input condition.
  • the input data is created from the analysis conditions of the selected model and the selected adjustment input parameters, and simulation is performed. The deviation between the result and the emission source measurement value data is calculated, and the deviation is minimized. Estimate the corresponding emission source.
  • Patent Document 2 discloses the following technique. That is, the normal emission amount released from the emission source during the period when the atmospheric chemical concentration measured in advance by the atmospheric observation station does not show an abnormally high concentration, and the atmospheric chemical concentration showed an abnormally high concentration. Obtain abnormal emissions of chemicals released from sources during the period. Then, by finding a solution that minimizes the sum of the squares of the emission sources (normal emissions-abnormal emissions), the emission sources that cause abnormally high concentrations of chemical substances in the atmosphere are identified.
  • Patent Document 3 discloses the following technique. That is, the amount of scattered dust and the wind direction are measured at a predetermined time pitch at a plurality of arbitrary measurement locations around the plurality of dust generation locations over an appropriate period. Next, an average scattered dust amount for each wind direction is calculated for each measurement location from the obtained scattered dust amount and the wind direction. Next, on a map including a plurality of dust generation locations and a plurality of measurement locations, a plurality of wind direction directions with a large average amount of scattered dust are plotted around each measurement location. Next, the dust generation location where the intersection where the wind direction from each measured location intersects is located, or the dust generation location on the map that exists in that wind direction when the wind direction from each measurement location is almost the same Is identified as the source of scattered dust.
  • Patent Document 4 discloses the following technique. In other words, one or more portable self-supporting multi-sensing units that measure the air pollution status of multiple items are remotely controlled via a wireless or wired network to measure the air pollution status of multiple items, and the measurement Collect and display data.
  • the plume type (plume model) is a type of diffusion type that expresses advection / diffusion as smoke flow. This is a steady solution for the concentration distribution when the wind, diffusion coefficient, discharge, etc. are constant.
  • the diffusion formula is a theoretical calculation formula that estimates the state in which pollutants released from the source into the atmosphere are advected and diffused under certain weather conditions and predicts the concentration of pollutants in the environment. Yes (supervised by Air Quality Control Division, Air Quality Management Bureau, Environment Agency, 1997, Toyokan Publishing (Tokyo), p. 196).
  • Patent Document 5 discloses a standard plume equation (1) as an atmospheric diffusion model of gas from a point generation source without adsorption on the ground surface.
  • C (x, y, z) (Q P / 2 ⁇ y ⁇ z WS) exp [ ⁇ y 2 / 2 ⁇ y 2 ] ⁇ ⁇ exp [-(He-z) 2 / 2 ⁇ z 2 ] + Exp [ ⁇ (He + z) 2 / 2 ⁇ z 2 ] ⁇ (1)
  • x, y, z three-dimensional orthogonal coordinates of the evaluation point (with the gas generation source as the origin)
  • x coordinate value corresponding to the direction in which the plume central axis extends on the horizontal plane
  • y direction perpendicular to the direction in which the plume central axis extends on the horizontal plane (in the following explanation, this direction is referred to as “horizontal direction” as necessary.
  • Z vertical coordinate value
  • C gas concentration [kg / m 3 or m 3 / L] at the evaluation point (x, y, z)
  • Q P Gas generation amount [kg / s or m 3 / s]
  • WS Wind speed [m / s]
  • He Height of the gas generation source from the ground surface [m]
  • ⁇ y , ⁇ z plume diffusion width [m] (standard deviation of gas concentration distribution in the direction perpendicular to the gas flow, horizontal and vertical respectively)
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 show a plume formula (2) relating to gas that is adsorbed on the ground surface and fine particles (SPM: Suspended Particulate Matter) having a low falling speed.
  • C (x, y, z) (Q P / 2 ⁇ y ⁇ z WS) exp [ ⁇ y 2 / 2 ⁇ y 2 ] ⁇ ⁇ exp [ ⁇ (He ⁇ z ⁇ V s x / WS) 2 / 2 ⁇ z 2 ] + ⁇ ⁇ exp [ ⁇ (He + z ⁇ V s x / WS) 2 / 2 ⁇ z 2 ] ⁇ (2)
  • ⁇ in Expression (2) is expressed by Expression (3) below.
  • V d deposition speed [m / s]
  • V s Falling speed [m / s] (in case of SPM, 0 in case of gas)
  • ⁇ y and ⁇ z are characteristic values for expressing the “plume diffusion width” in the direction perpendicular to the plume center axis, and the density is standard when assuming a Gaussian density distribution in the direction perpendicular to the plume center axis. The distance between the deviation point and the plume central axis is used.
  • the plume formula is not limited to that shown in formula (1).
  • Non-Patent Document 3 discloses a plume equation that assumes a double Gaussian density distribution and uses a curve for the plume central axis. The characteristics common to these plume formulas are as follows.
  • the concentration value at a specific concentration evaluation point the coordinate value of the evaluation point and the generation source, the generation rate at the generation source, the weather conditions such as wind direction and wind speed, etc.
  • the result is uniquely given.
  • Plume is also assumed for the multiple regression equation, which is obtained by simply converting the concentration value of a specific concentration evaluation point to the coordinate value of the evaluation point and the source, the generation speed at the source, the weather conditions such as wind direction and speed, etc. It is not a plume type.
  • the “term multiplied by ⁇ ” in Equation (2) means that the gas or SPM is adsorbed above the ground surface by inverting the shape of the vertical distribution of gas or SPM symmetrically on the ground surface. The effect of adsorption on the ground surface of gas and SPM is adjusted by the magnitude of ⁇ .
  • the “term multiplied by ⁇ ” in equation (2) is referred to as “ground surface reflection term” as necessary.
  • Patent Document 6 discloses the following technique as a technique for measuring the amount of dustfall at an evaluation point in a short cycle of about 10 minutes. That is, using a funnel-shaped particle sampling port with an open top, an air flow path circulating in the measuring device, and an inertia classifier placed in the middle of the air flow path, coarse particles and fine particles are continuously separated. The mass is measured. And the transition of the falling speed of the falling dust in the atmosphere is calculated from the measured value of the mass of the coarse particles.
  • the prior art described above has the following problems.
  • the first problem is that the target for searching for the source is not dustfall.
  • the target for searching for the generation source is gas.
  • the SPM is only included in the search target for the generation source. SPM is a much smaller particle compared to falling dust (by definition, SPM is a particle having a diameter of 10 ⁇ m or less), except that its diffusion behavior in the atmosphere results in fine particle sedimentation. Substantially equal to gas behavior.
  • the falling dust is a dust particle much larger than SPM (a particle having a diameter of about 10 ⁇ m or more), and its falling speed is extremely high. For this reason, the diffusion behavior of the dust fall in the atmosphere is greatly influenced by the falling speed of the particles. Therefore, the diffusion behavior of falling dust is greatly different from that of gas. Moreover, the amount of dust fallen to be observed and managed here is the amount of dustfall deposited on the ground surface. In the techniques of Patent Documents 1 to 4, since the gas and SPM concentrations at the evaluation point are to be observed and managed, it is impossible to directly know the deposition rate of the gas and SPM on the ground surface.
  • Non-Patent Document 1 the SPM deposition speed V d varies greatly due to the influence of the ground surface condition and atmospheric turbulence.
  • a method for generally giving a gas deposition rate has not been developed. Therefore, it is extremely difficult to accurately give the value of the deposition velocity V d , and it is difficult to at least quantitatively target the dustfall by the techniques of Patent Documents 1 to 4.
  • the concentration of SPM at a plurality of surrounding evaluation points is measured over a long period of time.
  • the average value of the SPM concentration for each wind direction is calculated at each evaluation point, and the source search is performed in the horizontal plane (ground surface) from each of the evaluation points in the windward direction of the wind direction where the average value of the SPM concentration is the largest.
  • a point that coincides with one of the generation points of the dust (SPM) among the intersections where the source search lines intersect with each other is determined as a generation point where the generation amount of the dust (SPM) is particularly large. ing.
  • the generation source to be searched in the conventional technique is basically a steady generation source whose generation amount does not vary with time, or the generation amount slightly fluctuates in the vicinity of the time average value. It is a quasi-stationary dust generation source.
  • the number of evaluation points is larger than the number of parameters that can be adjusted in a function such as an applied plume equation. A lot must be set. This is because, if the number of adjustable parameters is substantially larger than the number of evaluation points, the obtained solution is generally not uniquely determined, and the method fails.
  • the number of evaluation points is often set to be smaller than the number of sources from the viewpoint of economy. Even in this case, (unless the words that can adjust a generation quantity Q P parameter) if only the origin to the constant source, by using the measured values in the evaluation point in a number of different times, Measurement values greater than the number of sources can be ensured, and optimization techniques can be applied.
  • the amount Q P is varied non-stationary large, in applying the technique of Patent Document 1 and 2 for the non-stationary source, the generation amount Q P, forced to an adjustable parameter Absent. For this reason, when a large number of generation sources are to be searched, it is necessary to provide a very large number of evaluation points exceeding the number of generation sources, which is not practical from the viewpoint of economy.
  • the source is searched by averaging the SPM concentration data of evaluation points that are discretely collected within a period of two months or more. Therefore, the generation source is limited to a stationary generation source. Moreover, in the technique of patent document 4, since an evaluation point is arrange
  • this technology discloses a method for determining which of a plurality of sources is an excellent source when gases from a plurality of sources arrive at a specific evaluation point at the same time. It is not described, and it is not described that an evaluation point is installed in the vicinity of all assumed sources.
  • soot dust when soot dust is radioactive, the radiation dose of soot ⁇ -rays, ⁇ -rays or ⁇ -rays can be measured by the methods disclosed in Patent Documents 7-9.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-255055 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-292041 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-170112 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-281671 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-122365 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-224332 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 8-327741 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-35900 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-63510
  • Airborne particulate matter countermeasures study group (supervised by the Environmental Protection Agency, Air Quality Control Bureau, Air Regulation Division): Airborne particulate matter contamination prediction manual, Toyokan Publishing, 1997 Okamoto Junichi: Atmospheric environment prediction lecture, Gyosei, 2001 United States Environment protection agency: EPA-454 / R-03-004, 2004
  • the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and a dust generation source of falling dust in which the amount of dust generation (the generation speed of falling dust in the dust generation source) fluctuates unsteadyly is efficiently obtained. And it aims at searching accurately.
  • the following solutions have been invented as a result of the inventor's research.
  • the time t d (i t -1) the period T d (i t) in dustfall is a period until time t d (i t) collected from dustfall per unit time dust amount setting step and obtaining a measure of the amount M; in each vicinity of the respective evaluation points, continuously measures the wind direction with the period T d (i t) in the period Delta] t d shorter period Delta] t WINT than , the representative wind deriving step and deriving a representative wind direction WD in the period T d (i t); in each vicinity of the respective evaluation points, continuously wind speed in the period Delta] t WINT the period T
  • the second evaluation point i N different from the first evaluation point i M is a starting point, has a central axis extending in the windward direction of the representative wind direction WD, and searches for the dust generation source around the central axis A vertical direction from the central axis with a region width
  • a dustfall generation source search region setting step for setting a second dustfall generation source search region ⁇ (i N ) having a range of a distance to the dustfall generation source search region width as a region; Coordinate point p included in both the falling dust generation source search region ⁇ (i M ) and the second falling dust generation source search region ⁇ (i N ), and the first evaluation point i M
  • a first dust source search region central axis vertical cross-sectional area S that is a cross-sectional area of the first dustfall generation source
  • Sectional area calculation step of calculating respectively with the second dust source search area center axis perpendicular cross-sectional area S p2 is a cross-sectional area of Namagen search area the dustfall generation source search area width; the first origination A first assumed dust generation amount E 1 proportional to the dust source search region central axis vertical cross-sectional area S p1 and a second hypothetical dust generation proportional to the second dust source search region central axis vertical cross-sectional area S p2.
  • a plume type, wherein the plume at the second distance L d (i N ) on the plume central axis is defined as a plume type, with the central axis of the falling dust generation source search region as the plume central axis.
  • a diffusion width is calculated, and the calculated plume diffusion width is used as the falling dust generation source search area width.
  • the representative wind direction WD may be derived as the mean value of the measured values of the wind direction in the period T d (i t).
  • the representative wind speed WS may be derived as the mean value of the measured values of the wind speed at the period T d (i t).
  • the representative falling velocity V s may be derived as the mean value of the measured values of the falling speed of the dustfall in the period T d (i t).
  • the center axis of the dustfall generation source search area is the upwind direction of the wind direction.
  • a value V s / WS obtained by dividing the representative falling speed V s of the dust fall by the representative wind speed WS as a vertical gradient;
  • the plume center axis, and the horizontal plume diffusion width ⁇ y at the second distance L d (i N ) on the plume center axis is used as a horizontal component of the falling dust source search area width, and the plume center
  • the vertical plume diffusion width ⁇ z at the second distance L d (i N ) on the axis may be used as a vertical component of the falling dust generation source search region width.
  • the horizontal plume diffusion width ⁇ y the vertical direction Plume diffusion width ⁇ z , distance x from the source on the plume central axis, dust generation amount Q P , representative velocity WS, constant B, horizontal plume diffusion width ⁇ y and vertical plume diffusion width ⁇
  • the following formulas (1) and (2) expressing the dust concentration C (x) at the center axis distance x using the plume range defined using z (units are all SI units), C (x) B (Q P / 2 ⁇ y ⁇ z WS) (within the plume range) (1)
  • C (x) 0 (outside the plume range) (2) May be used as the plume type.
  • an ellipse having a longer axis twice as the major axis and a shorter two times as the minor axis may be a plume cross-sectional shape perpendicular to the plume central axis, and the inside of the ellipse may be within the plume range.
  • the fourth aspect of the present invention in the method of searching for non-stationary dust source position of the dustfall according to any one of the first aspect - the fourth aspect, the time period T d (i t ) Further comprising a dust type classification step of measuring the radiation dose of the dust fall sample collected at the evaluation point and classifying the dust fall for each dust species based on the measured intensity of the radiation dose; Of the collected falling dust sample, the amount of falling dust in a portion corresponding to any one of the dust types classified in the dust type classification step may be set as the falling dust amount M.
  • the first feature of the embodiment of the present invention is that a dust source of falling dust can be searched by directly measuring the falling dust at the evaluation point.
  • the second feature of the embodiment of the present invention is that, in searching for the dust source of the falling dust, the dust source search area that extends in the windward direction from the evaluation point is correlated with the plume type to thereby generate the dust source. It is a point which can acquire the information of the amount of dust generation in a candidate. Specifically, as described above, in the prior art, it is difficult to handle the ground surface reflection term ( ⁇ ⁇ exp [ ⁇ (He + z ⁇ V s x / WS) 2 / 2 ⁇ z 2 ]) in Equation (2). Met. For this reason, it was thought that it was difficult to correlate the dust source search line extending from the evaluation point in the windward direction with the plume type.
  • equation (4) becomes the following equation (6).
  • Z z + V s x / WS ⁇ He (5)
  • C (x, y, Z) (Q P / 2 ⁇ y ⁇ z WS) Xexp [-y 2 / 2 ⁇ y 2 ] exp [-Z 2 / 2 ⁇ z 2 ] (6)
  • the coordinate conversion from z to Z according to the equation (5) is performed with tan ⁇ 1 (V s (particle fall velocity) / WS (wind velocity)) in the leeward direction with the generation source (dust generation source) as the origin. This corresponds to setting the central axis of the dust plume in the vertical plane at the depression angle and defining the concentration with this central axis as the Z axis.
  • the plume diffusion width ⁇ y is a standard deviation of the concentration distribution in the y direction.
  • the plume diffusion width ⁇ z is the standard deviation of the concentration distribution in the z direction.
  • V s ⁇ WS and under the condition of V s ⁇ WS, the z direction can be regarded as being substantially equal to the Z direction.
  • the density distribution in the y direction and the z direction can be regarded as a normal distribution.
  • the concentration decreases rapidly in the region where y> ⁇ y and Z> ⁇ z . Therefore, in the embodiment of the present invention, the following equations (7a) and (7b) are assumed as plume equations.
  • the meanings of the symbols in the formula (7a) are as follows.
  • B Proportional constant
  • the proportionality constant B may be given an arbitrary value (for example, 1).
  • the plume range refers to a region on the central axis side from the position where the density when the Gaussian distribution is assumed in the density distribution in the plume vertical direction as shown in Expression (4), where the density shows the value of the standard deviation of the density distribution. .
  • an ellipse having a major axis that is twice as long as ⁇ y or ⁇ z and a minor axis that is twice as long as the shorter axis may be a plume cross-sectional shape, and the inside of this ellipse may be within the plume range. . Furthermore, it is good also as the range of the following formula
  • ⁇ y and ⁇ z are functions of the distance L 0 from the dust generation source and the period ⁇ t d ( ⁇ y [L 0 , ⁇ t d ], ⁇ z [L 0 , ⁇ t d ]).
  • ⁇ y , ⁇ z are those obtained by Pasquill-Gifford described in Non-Patent Document 1 as numerical values or chart values obtained by fixing ⁇ t d (this is a reference period) This is obtained by correcting the influence of ⁇ t d by an empirical formula using the Briggs or the like.
  • the particle falling speed V s is determined as the terminal speed, so the falling dust amount M (x) is the following value obtained by multiplying the concentration C (x) by the particle falling speed V s It can be expressed by Expression (9a) and Expression (9b).
  • M (x) V s B (Q P / 2 ⁇ y ⁇ z WS) (within the plume range) (9a)
  • M (x) 0 (outside the plume range) (9b)
  • the local dust fall amount M (x) within the plume range is determined only by the dust generation amount Q P and the plume diffusion widths ⁇ y and ⁇ z .
  • the values of the plume diffusion widths ⁇ y and ⁇ z can be expressed as a function of x and weather conditions by, for example, the Paskir Gifford equation described in Non-Patent Document 1. Therefore, under certain dust source conditions and certain weather conditions, the amount of dust fall M (x) at a specific evaluation point can be expressed only by the distance x from the specific dust source. .
  • the existence range of the dust generation source at a specific evaluation point is considered using Equation (9).
  • the wind direction WD is the negative direction of x ′.
  • the plume alpha (i o1), the arrangement of the alpha (i o2) is, from x set to L 0 has been dust source i o1, i o2, plume ⁇ (i o1), ⁇ ( i o2) is evaluated This is the limit position where the point i M can be reached. That is, the position of the dust generation source i o1 is the limit position on the plus side of y ′, and the position of the dust generation source i o2 is the limit position on the minus side of y ′.
  • the range Hatsuchirigen i o1, i o2 may exist, indicates the origin O, line passing through the point of Hatsuchirigen i o1, and the origin O and dust source i region and sandwiched between a line passing through the point o2 ⁇ (i M) (by hatching Area).
  • This region ⁇ (i M ) is a dust source search region.
  • dust source search area gamma (i M) in a horizontal plane, on the central shaft 11 extending in the windward direction of the representative wind from the evaluation point i M, expressed by a function of only the distance from the evaluation point i M can be set according to the search area width.
  • FIG. 8 is a diagram in which plumes ⁇ (i o3 ) and ⁇ (i o4 ) emitted on the same vertical plane as the evaluation point i M are projected.
  • the dust generation source search range ⁇ (i M ) is set by the same method as described with reference to FIG.
  • the width of the dust generation source search range ⁇ (i M ) is represented by the diffusion width ⁇ z (x ′).
  • the third feature of the embodiment of the present invention is that it is not always necessary to assume a dust generation source and a dust generation amount in advance. Since an actual dust source often does not know all of its position and dust generation amount in advance, the method of the embodiment of the present invention is advantageous in that it can search for a dust source in accordance with reality. is there.
  • the fourth feature of the embodiment of the present invention is that an unsteady dust generation source can be specified.
  • the main period in the time zone is acquired every acquisition period of the measurement value of the amount of dustfall or every time of several consecutive periods of the acquisition period of the measurement value of the amount of dustfall.
  • the source of dust generation can be specified. Therefore, this can be grasped if it is an unsteady dust generation source that fluctuates on a time scale that is equal to or more than several cycles of the acquisition period of the measured value of the amount of dustfall.
  • the number of evaluation points necessary for identifying the unsteady dust generation source may be sufficiently smaller than the number of potential dust generation sources.
  • the fifth feature of the embodiment of the present invention is that the falling dust collected at the evaluation point is classified as radioactive falling dust or non-radiating falling dust, so that the unsteady dust generation source of radioactive falling dust is changed to the radioactive dust generation source. It is a point that can be specified by using the falling dust measurement data in the distance without approaching.
  • Time t d (i t -1) from the time t d (i t) until the time (period) is defined as "the period T d (i t)".
  • i t is the time of starting the measurement of the dustfall is 0, an integer that increases by one.
  • it is intended to identify the source of the dustfall in the "period T d (i t)" individual, periodic Delta] t d or more time scales (i.e., dust duration) a dust source having a Search target.
  • the three-dimensional region may implement the search for dust source, x, y, and set the z becomes orthogonal coordinate system, on each coordinate axis, respectively n x, n y, and n z number of coordinate components provided, it will be representative of the three-dimensional space with n x ⁇ n y ⁇ n z pieces of coordinate points p.
  • the coordinate point p is, i x th each coordinate component, respectively, i y th represents the coordinate point is i z th.
  • each coordinate point is expressed as Sc (i x , i y , i z ) as a position vector from the origin, using the order of the coordinate components i x , i y , i z on each coordinate axis.
  • any one of three among “dust generation source”, “not dust generation source”, and “undecided” is set as the dust source determination mode.
  • the dust source search device is realized by using, for example, an arithmetic device such as a CPU, a memory, an HDD (Hard Disc Drive), and an information processing device (for example, a commercially available personal computer (PC)) equipped with various interfaces. Is done.
  • an arithmetic device such as a CPU, a memory, an HDD (Hard Disc Drive), and an information processing device (for example, a commercially available personal computer (PC)) equipped with various interfaces. Is done.
  • the flowchart of FIG. 3 is translated into a computer program that can be executed using a programming language such as C language and stored in advance in an HDD or the like.
  • the executable computer program stored in the HDD or the like is read and activated by an arithmetic device such as a CPU, and based on a command of the executable computer program
  • the calculation is realized by sequentially executing the calculation by a calculation device such as a CPU.
  • the start timing of the dust generation source search process may be such that the executable computer program is started manually or may be automatically started periodically.
  • dust source searching apparatus of the present embodiment at a certain time, to search for a dust source of dustfall in "period T d (i t)".
  • the dust source search device necessary input information such as position information such as evaluation points and coordinate points, measured values such as the amount of dustfall, wind direction, and wind speed, and analysis values related to dust types are stored on a keyboard connected to the information processing device. Using a console screen or the like, it can be input manually in advance. The input information that has been input is stored in an HDD or the like, and is appropriately read out as the generation source search process proceeds.
  • the unsteady dust generation source determination result for the calculated specific coordinate point and the calculation result such as the dust generation amount can be stored in the HDD or the like and displayed on the console screen or the like. It should be noted that there is no problem if a part or all of the processing of the dust generation source search apparatus is replaced with other means such as manual calculation.
  • step S101 the dust source search device initializes the dust source determination mode to “undecided” at all coordinate points p.
  • step S102 dust source searching apparatus, a "representative wind speed WS in" period T d (i t) ", the representative wind direction WD, all evaluation points (evaluation points are distinguished by number i Set (input) the dust fall amount M (i) in the case of n M ⁇ i ⁇ 1 and the representative fall speed V s of the dust fall particles.
  • a dust amount setting process, a representative wind direction derivation process, a representative wind speed derivation process, and a representative fall speed derivation process are executed.
  • the amount of dust fall M (i) can be measured, for example, using a continuous dustfall meter described in Patent Document 6 with a period ⁇ t d of, for example, 10 minutes.
  • the wind direction and the wind speed can be values measured using a commercially available propeller type wind direction anemometer at a period ⁇ t wint (for example, a period of 1 second) shorter than the period ⁇ t d .
  • the spatial resolution of the wind direction is, for example, 1 ° intervals.
  • the representative wind direction WD and the representative wind speed WS for example, average values of “measured values of wind direction and wind speed” in the “period T d ” can be used, respectively.
  • instantaneous measurement values of the wind direction and the wind speed may be stratified, and stratified values that generate the mode value in the “period T d ” may be used.
  • the vicinity of the falling dust management point i may be a range in which the wind direction / wind speed has a high correlation with the wind direction / wind speed above the falling dust management point i, for example, 1 km from the falling dust management point i.
  • the horizontal distance can be within. In an area where the topography is monotonous and the wind direction / velocity distribution is small, a longer horizontal distance may be set near the dustfall management point i.
  • 10 m from the ground surface which is the measurement height recommended by the Japan Meteorological Agency can be adopted as the height of the measurement point of the wind direction and the wind speed, for example.
  • the assumed height of the dust source is sufficiently higher than 10 m, for example, the height between the ground surface and the height of the dust source may be set as the height of the measurement point.
  • the method for measuring the falling speed of the falling dust sample include the following methods.
  • the falling dust sample is discharged from above the closed container, the time for each falling dust particle to reach the bottom of the container is measured, and the falling distance is divided by the falling time. s can be obtained.
  • the bottom of the container is continuously irradiated with a sheet-like laser beam in the horizontal direction, and the dustfall occurs when the dustfall passes through this laser light.
  • a method such as detecting scattered light with a photodetector can be employed.
  • the falling time corresponding to the time when 50% of the falling dust particles reach the bottom of the container It can be adopted as the falling speed of the falling dust particles related to the representative falling speed V s of the falling dust particles.
  • the representative falling speed V s of the falling dust particles can be calculated simply by measuring the particle size distribution of the falling dust sample. it can.
  • the following equation (10) of the Stokes end velocity can be used.
  • V s ⁇ 4gD p ( ⁇ p - ⁇ f) / 3 ⁇ f C R ⁇ 1/2 ⁇ (10)
  • the meanings of the symbols in the formula (10) are as follows (the units are all SI units).
  • g Gravity acceleration [m / s 2 ]
  • D p particle size [m] ⁇ P
  • ⁇ f density of particles and fluid [kg / m 3 ]
  • C R Resistance coefficient [ ⁇ ] (various numerical tables are disclosed depending on the particle shape)
  • the dust generation source search apparatus indicates position vectors P (i) indicating the positions of all the evaluation points i in the horizontal plane (for example, the ground altitude of 1.5 m) from the origin of the coordinate system.
  • the dust source search device sets a dust source search region ⁇ (i) for each evaluation point i at all the evaluation points i.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the dust generation source search region ⁇ (i). An example of a method for setting the dust generation source search region ⁇ (i) will be described with reference to FIG.
  • a dustfall generation source search region setting step is executed.
  • ⁇ (i M ) represents the dust generation source search region ⁇ (i M ) that is decomposed and displayed for each coordinate component in FIG. 2 and FIG. Is.
  • two evaluation points i M and i N are set on absolute coordinates (x ′, y ′, z), and these evaluation points i M and i N are used as starting points in the upwind direction of the representative wind direction WD.
  • the center axis of the dust generation source search region ⁇ (i M ), ⁇ (i N ) is set.
  • the central axis so as to form an elliptical cross-section in the horizontal direction to 2 [sigma] y, the vertical direction in the 2 [sigma] z becomes wide, set the dust source search area.
  • step S105 the dust generation source searching device selects an unselected evaluation point i as the first evaluation point i M.
  • step S106 the dust generation source searching device selects an unselected coordinate point p.
  • step S107 dust source searching apparatus, the position vector Sc of the coordinate point p (i x, i y, z) defining a.
  • Position vector Sc of the coordinate point p is a starting point the origin of the coordinate axes, i x th each coordinate component, respectively, i y th, i z th coordinate axis division points become point (i.e., p point) to the end point of the Set to.
  • the first dust source search region ⁇ (i M ) related to the first evaluation point i M is referred to as a first dust source search region ⁇ (i M ), and the first dust source search region ⁇ (i M ) related to the second evaluation point i N.
  • the second dust source search area gamma (i N) a second dust source search area gamma referred to (i N).
  • step S108 the dust source search device selects an unselected evaluation point i as the second evaluation point i N.
  • step S109 the dust source search device determines whether or not the first evaluation point i M selected in step S105 and the second evaluation point i N selected in step S108 are at the same position. Determine whether. As a result of this determination, if the first evaluation point i M and the second evaluation point i N are at different positions, the process proceeds to step S110. On the other hand, if the first evaluation point i M and the second evaluation point i N are at the same position, steps S110 to S118 are omitted and the process proceeds to step S119 described later.
  • step S110 the dust source search device determines that the coordinate point p selected in step S106 is the first dust source search region ⁇ (i M ) and the second dust source search region ⁇ (i N ). And the dust source determination condition that the dust source determination mode at the coordinate point p selected in step S106 is a mode other than “not a dust source” is determined. As a result of this determination, if the dust generation source determination condition is satisfied (all), the coordinate point p selected in step S106 may be a dust generation source.
  • the state that satisfies the dust source determination condition is shown in FIG. 4 as a common region 41 (indicated by hatching) of the first dust source search region ⁇ (i M ) and the second dust source search region ⁇ (i N ).
  • step S111 This corresponds to the state where the coordinate point p exists in the (region).
  • the dust generation source search device first (shortest) distance L d (i) between the coordinate point p selected in step S106 and the first evaluation point i M selected in step S105. M ), and a second (shortest) distance L d (i N ) between the coordinate point p selected in step S106 and the second evaluation point i N selected in step S108.
  • a distance calculation step is executed in step S108.
  • the first distance L d (i M ) between the coordinate point p and the first evaluation point i M is, for example, the end point of the vector P (i M ) of the first evaluation point i M and the coordinate point p. It is calculated as a norm of vectors connecting the end points of the position vector Sc.
  • the calculation method of the second distance L d (i N ) between the coordinate point p and the second evaluation point i N is also the same.
  • step S112 the dust source search device first vertical axis cross section S of the first dust source search region ⁇ (i M ) related to the first evaluation point i M at the coordinate point p.
  • a second central axis vertical cross-sectional area S p2 of the second dust generation source search region ⁇ (i N ) with respect to the second evaluation point i N at the coordinate point p is calculated.
  • step S113 the dust generation source searching device estimates “first assumed dust generation amount E 1 at the coordinate point p selected in step S106” and the second estimated from the first evaluation point i M.
  • the “second assumed dust generation amount E 2 at the coordinate point p selected in step S106” estimated from the evaluation point i N is calculated.
  • the dust generation amount calculating step is executed.
  • the first assumed dust generation amount E 1 is calculated using, for example, equation (11a)
  • the second assumed dust generation amount E 2 is calculated using, for example, equation (11b).
  • E 1 B 1 Sp 1 M (i M ) (11a)
  • E 2 B 1 Sp 2 M (i N ) (11b)
  • B 1 is a coefficient.
  • These formulas (11a) and (11b) correspond to the fact that the local concentration in the general plume formula is proportional to the amount generated at the source and inversely proportional to the local plume cross-sectional area. . That is, if the coordinate point p selected in step S106 is a dust generation source, a concentration inversely proportional to the plume cross-sectional area at the first evaluation point i M and the second evaluation point i N is detected. Therefore, the generation amount at the generation source should be inversely proportional to the plume cross-sectional area at the first evaluation point i M and the second evaluation point i N.
  • B 1 in the equations (11a) and (11b) is a coefficient that should be changed by a number of parameters such as weather conditions.
  • a number of parameters such as weather conditions.
  • the first assumed particle generation E 1 second assumption dust generation E 2 are, because they are calculated based on the data of the same time, the weather conditions are common as the premise. Therefore, in the present embodiment, B 1 can be set as a constant as a simple method.
  • step S114 dust source searching apparatus calculates first assumed amount of dust E 1 the second ratio R of hypothesized dust generation E 2.
  • the ratio R between the first assumed dust generation amount E 1 and the second assumed dust generation amount E 2 may be E 1 / E 2 or E 2 / E 1 .
  • step S115 the dust generation source search device determines whether or not the coordinate point p selected in step S106 is a dust generation source. Specifically, in the dust source search device, the ratio R between the first assumed dust generation amount E 1 and the second assumed dust generation amount E 2 is within a preset upper and lower threshold (R max ⁇ R ⁇ R min ).
  • a dust generation source determination step is executed in step S110 and step S115.
  • the coordinate point p selected in step S106 is “ It is determined that it is not a dust source.
  • the range between the upper and lower current threshold values of the ratio R of the first assumed dust generation amount E 1 and the second assumed dust generation amount E 2 should include 1, but the method of setting the upper and lower current threshold values is unsteady. What is necessary is just to set suitably according to the precision required in dust generation source determination. That is, if it is desired to cover unsteady dust generation sources where there is even a little possibility, the upper and lower threshold ranges may be set wide (for example, the lower threshold is set to 0.1 and the upper threshold is set to 10). Alternatively, if it is desired to extract only points that are very likely to be unsteady dust generation sources, the upper and lower threshold ranges may be set narrow (for example, the lower threshold is set to 0.8 and the upper threshold is set to 1.2). Set).
  • the coordinate point p selected in step S106 is “period T d (i t )”. Even if the coordinate point p exists at a position where the falling dust can reach a plurality of evaluation points i, there is a high possibility that it is a false dust generation source. Therefore, when the ratio R between the first assumed dust generation amount E 1 and the second assumed dust generation amount E 2 is outside the preset upper and lower threshold values, the coordinate point p selected in step S106 is “ It is determined that it is not a “dust generation source”.
  • step S116 the process proceeds to step S116.
  • step S117 the dust source search device sets the dust source determination mode at the coordinate point p selected in step S106 to “not a dust source”. And it progresses to step S119 mentioned later.
  • step S117 the dust generation source search device sets the dust generation source determination mode at the coordinate point p selected in step S106 to “dust generation source”. In the present embodiment, for example, in this step S117, a dust generation source setting step is executed.
  • step S118 the dust source search device calculates an estimated dust generation amount at the coordinate point p determined to be a “dust generation source”.
  • the estimated dust generation amount can be, for example, an average value of all assumed dust generation amounts E used for the dust source determination (step S115) at the coordinate point p determined to be the “dust generation source”. . Then, the process proceeds to step S119.
  • step S119 the dust generation source search device determines whether all the evaluation points i have been selected. If all the evaluation points i have not been selected as a result of this determination, the process returns to step S108. On the other hand, if all the evaluation points i have been selected, the process proceeds to step S120. In step S120, the dust generation source search device determines whether all coordinate points p have been selected. If all the coordinate points p are not selected as a result of this determination, the process returns to step S106. On the other hand, if all coordinate points p are selected, the process proceeds to step S121.
  • step S121 the dust generation source search device determines whether all the evaluation points i have been selected. If all the evaluation points i have not been selected as a result of this determination, the process returns to step S105. On the other hand, if all the evaluation points i have been selected, the process proceeds to step S122.
  • step S122 the dust source search device displays the position of the dust source and the estimated dust generation amount in the dust source. And the process by the flowchart of FIG. 3 is complete
  • the generation source of the falling dust whose time scale is equal to or greater than the period ⁇ t d . It becomes possible to accurately identify the dust generation amount at the position and the generation source. Therefore, it becomes possible to efficiently and accurately search for dust sources including unsteady dust sources by measuring the amount of dustfall at a small number of evaluation points.
  • the dust source search region is not a three-dimensional region as in the first embodiment, but in a horizontal plane (two-dimensional In the region, the process of searching for the dust generation source can be simplified.
  • the dust generation source search device determines the central axis of the first dust source search region ⁇ (i M ) and the second dust source search region ⁇ (i N ).
  • the vertical inclination is omitted (the aforementioned elevation angle ⁇ is 0 °), and the first dust source search region ⁇ (i M ) and the second dust source search region ⁇ (i N ) are two-dimensionalized.
  • the position vectors P and Sc in steps S103 and S107 are also two-dimensional vectors with the vertical component omitted.
  • step S112 necessary to calculate the second central axis perpendicular cross-sectional area S p2 of the first central axis perpendicular cross-sectional area S p1 and the second dust source search area of the first dust source search area There is.
  • the first central axis vertical cross-sectional area S p1 of the first dust generation source search region and the second central axis vertical cross-sectional area S p2 of the second dust source search region are already calculated as “first A cross-sectional area of a circle having a radius of “horizontal diffusion width ⁇ y [L d ]” of the dust particles falling at the distance L d (i M ) and the second distance L d (i N ) can be used.
  • first distance L d (i M ) corresponding to “horizontal diffusion width ⁇ y [L d ]” of the falling dust particles at the second distance L d (i N ).
  • Such handling can reduce the calculation load required to search for the dust generation source.
  • the classification method of dustfall sample based on the radiation intensity for example, each of the periods T d (i t) (the time t d (i t -1) at time t d (i t) to the time (period))
  • Individual falling dust particles in the sample collected at the evaluation point are separated one by one and their respective radiation intensities are measured. If the radiation intensity is equal to or higher than a predetermined threshold, the falling dust particles having the radiation intensity are separated. It can be classified as radioactive fallen dust, and the others can be classified as non-radioactive dustfall.
  • the mass of the entire sample is taken as the mass of radioactive dust. Otherwise, Alternatively, the mass of the entire sample may be the mass of non-radioactive dustfall.
  • the mass of the radioactive dustfall thus obtained is set as the dust fall amount M (i).
  • any one of “dust generation source”, “not a dust generation source”, and “undecided” is set for radioactive dustfall (or non-radiative dustfall).
  • an unsteady dust generation source of radioactive dust fall can be identified using the dust fall measurement data at a distance without approaching the radioactive dust source.
  • a keyboard or console screen connected to the information processing apparatus is used. And can be set (input) manually in advance.
  • the embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program.
  • a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • the recording medium for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
  • the present invention can be widely applied to a method of searching for a dust generation source of falling dust in which the amount of dust generation (the generation speed of falling dust in the dust generation source) fluctuates unsteadyly in a nuclear power plant,
  • the source can be searched efficiently and accurately.
  • Dust generation source (coordinate point) WD Wind direction ⁇ Falling dust plume ⁇ Dust source search range 10 Center axis of plume 11 Center axis of dust source search region 41 Common region between dust source search regions

Abstract

　評価地点ｉM、ｉNを始点とし、代表風向ＷＤの風上の方向にのびる中心軸 を有する第１、第２の発生源探索領域γ（ｉM）、γ（ｉN）の中にある座標点ｐにおける評価地点ｉM、ｉNに関する発塵源探索領域の中心軸垂直断面積Ｓp1、Ｓp2に係数Ｂ1を乗算して仮定発塵量Ｅ1、Ｅ2を算出し、仮定発塵量Ｅ1、Ｅ2の比が所定の範囲内であるか否かを判定する、降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。

Description

降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法
　本発明は、大気中における降下煤塵の発塵源を探索する技術に関する。
　本願は、２０１１年５月１３日に、日本に出願された特願２０１１－１０８１０５号、および２０１２年３月１４日に、日本に出願された特願２０１２－０５７２９７号に基づき優先権を主張し、これらの内容をここに援用する。
　原子力発電所が事故により破壊した場合、複数の放射性発塵施設から周囲に拡散する放射性降下煤塵の挙動を把握することは、近年の重要な工業的課題である。また、降下煤塵は、農業、林業等、各種の産業でも発生する。砂丘等の自然界から発生する降下煤塵も無視できない。降下煤塵の発生源となり得る発塵源が多数存在する際に、降下煤塵の評価地点における「降下煤塵量の測定値」に与える影響として、どの発塵源の寄与度が大きいのかを解析する技術は、これら降下煤塵を管理し、対策を講ずる上で重要である。
　この様な観点から、評価地点において計測された降下煤塵量から、複数の発生源での煤塵の発生量を評価する技術、即ち、降下煤塵の主要な発生源を探索する技術が、特許文献１～４に開示されている。
　まず、特許文献１には、以下の技術が開示されている。即ち、大気条件や気象データ、大気汚染物質拡散の評価範囲の地形データ、等の入力条件からシミュレーションに適したモデルを選定する。また、この入力条件に応じた測定値から調整入力パラメータを選定する。そして、選定したモデルによる解析条件と、選定した調整入力パラメータとから入力データを作成してシミュレーションをし、その結果と放出源測定値データとの偏差を演算し、その偏差が最小となるデータに対応する放出源を推定する。
　また、特許文献２には、以下の技術が開示されている。即ち、大気観測局において前もって測定された大気中の化学物質濃度が異常高濃度を示さない期間に排出源から放出される平常時排出量と、大気中の化学物質濃度が異常高濃度を示した期間に排出源から放出された化学物質の異常時排出量とを得る。そして、排出源の（平常時排出量－異常時排出量）の２乗の和が最小となる解を求めることにより、大気中の化学物質の異常高濃度の原因となる排出源を特定する。
　また、特許文献３には、以下の技術が開示されている。即ち、複数の粉塵発生箇所の周辺の複数の任意の測定箇所で、適当な期間にわたり、飛散粉塵量及び風向方向を所定時間のピッチで測定する。次に、得られた飛散粉塵量及び風向方向から、測定箇所別に、風向方向毎の平均飛散粉塵量を算出する。次に、複数の粉塵発生箇所及び複数の測定個所を含む地図上に、各測定個所を中心として、平均飛散粉塵量が多い複数の風向き方向を作図する。次に、作図した各測定箇所からの風向方向が交わる交点が位置する粉塵発生箇所を、又は、各測定箇所からの風向方向がほぼ一致するときはその風向方向に存在する地図上の粉塵発生箇所を、飛散粉塵の発生源と特定する。
　特許文献４には、以下の技術が開示されている。即ち、複数項目の大気の汚染状況を測定する一つ又は複数の可搬自立型マルチセンシングユニットを、無線又は有線のネットワーク経由で遠隔制御して複数項目の大気の汚染状況を測定し、その測定データを収集して表示する。
　また、発生源での煤塵の発生量から評価地点での降下煤塵の濃度を評価する際には、通常、プルーム式が用いられる。プルーム式（プルームモデル）とは拡散式の一種であり、移流・拡散を煙流で表現する。風や拡散係数、排出量等を一定としたときの濃度分布の定常解を求めたものである。拡散式とは、発生源から大気中に放出された汚染物質が一定の気象条件下において移流・拡散する状態を推定し、汚染物質の環境中の濃度を予測するための理論計算式のことである（環境庁大気保全局大気環境規制課監修, 1997, 東洋館出版(東京), P.196から抜粋）。特許文献５には、地表面での吸着のない、点発生源からのガスの大気拡散モデルとして、標準的なプルーム式（１）が示されている。
　Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ＱP／２πσyσzＷＳ）ｅｘｐ［－ｙ2／２σy 2］
　　　　　　　　　　×｛ｅｘｐ［－（Ｈｅ－ｚ）2／２σz 2］
　　　　　　　　　　＋ｅｘｐ［－（Ｈｅ＋ｚ）2／２σz 2］｝　・・・（１）
　ここで、式（１）の記号の意味は以下の通りである。尚、これらの記号の意味は、以下の説明でも同じである。以下の記号は、全てＳＩ単位系である。
　ｘ，ｙ，ｚ：評価地点の３次元直交座標（ガス発生源を原点とする）
　ｘ：水平面上で、プルーム中心軸がのびる方向に対応する座標値
　ｙ：水平面上で、プルーム中心軸がのびる方向に垂直な方向（以下の説明では、この方向を必要に応じて「水平方向」と称する）の座標値
　ｚ：鉛直方向の座標値
　Ｃ：評価地点（ｘ，ｙ，ｚ）でのガス濃度［ｋｇ／ｍ3、または、ｍ3／Ｌ］
　ＱP：ガスの発生量［ｋｇ／ｓ、または、ｍ3／ｓ］
　ＷＳ：風速［ｍ／ｓ］
　Ｈｅ：ガス発生源の地表面からの高さ［ｍ］
　σy、σz：プルーム拡散幅［ｍ］（ガスの流れに垂直な方向のガス濃度分布の標準偏差であり、それぞれ、水平方向のもの、鉛直方向のものである）
　非特許文献１及び非特許文献２には、地表面で吸着のあるガスと、落下速度の小さい微粒子（ＳＰＭ：Suspended Particulate Matter）とに関するプルーム式（２）が示されている。
　Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ＱP／２πσyσzＷＳ）ｅｘｐ［－ｙ2／２σy 2］
　　　　　　　　　　×｛ｅｘｐ［－（Ｈｅ－ｚ－Ｖsｘ／ＷＳ）2／２σz 2］
　　　　　　　　　　＋α・ｅｘｐ［－（Ｈｅ＋ｚ－Ｖsｘ／ＷＳ）2／２σz 2］｝　・・・（２）
　ここで、式（２）のαは、以下の式（３）で表される。
　α＝１－２Ｖd／｛Ｖs＋Ｖd＋（ＷＳ・Ｈｅ－Ｖs）／σz・（ｄσz／ｄｘ）｝　・・・（３）
　式（３）式の記号の意味は以下の通りである。尚、これらの記号の意味は、以下の説明でも同じである。
　Ｖd：沈着速度［ｍ／ｓ］
　Ｖs：落下速度［ｍ／ｓ］（ＳＰＭの場合。ガスの場合は０）
　ここで、σy、σzは、プルーム中心軸に垂直方向の「プルーム拡散幅」を表すための特性値であり、プルーム中心軸垂直方向にガウス分布の濃度分布を仮定した際に濃度が標準偏差となる点とプルーム中心軸との間の距離が用いられる。
　また、プルーム式は、式（１）に示されたものに限定されるわけではない。例えば、非特許文献３には、濃度の二重ガウス分布を仮定し、プルーム中心軸に曲線を用いたプルーム式が開示されている。
　これらのプルーム式に共通する特徴は、第１に、特定濃度評価地点の濃度値を、評価地点と発生源の座標値、発生源での発生速度、風向・風速等の気象条件等の関数式で表現して、結果を一意に与えることである。第２に、濃度算出にあたって、中心軸を仮定し、中心軸の周囲に「プルーム拡散幅」σy、σzで特徴づけられる高濃度領域を形成する「プルーム」を設定することである。他の手法とプルーム式の比較を行うと、複数の連立物理方程式を数値的に解いて特定濃度評価地点の濃度値を算出する数値解析手法は、プルームを仮定することなく濃度算出を行う点や算出結果が一意であるとは限らない点から、プルーム式とは異なる。また、特定濃度評価地点の濃度値を評価地点と発生源の座標値、発生源での発生速度、風向・風速等の気象条件等を単に変数化して求めた重回帰式も、プルームを仮定することがないので、プルーム式ではない。
　ここで、式（２）における「αの乗じられた項」は、ガス又はＳＰＭの鉛直方向の分布の形状を地表面において対称に反転させることにより、地表面の上方でガスやＳＰＭが吸着されずに滞留する効果を表現したものであり、ガスやＳＰＭの地表への吸着の効果は、αの大小によって調整される。尚、以下の説明において、式（２）における「αの乗じられた項」を必要に応じて「地表面反射項」と称する。
　さらに、評価地点において降下煤塵量を１０分程度の短時間の周期で測定する技術として、特許文献６には以下の技術が開示されている。即ち、上方が開口したろうと状の粒子採取口と、計測装置内を循環する気流路と、気流路の途中に配置された慣性分級器とを用いて、粗大粒子と微小粒子とについて個別に連続的に質量の測定を行う。そして、粗大粒子の質量の測定値から、大気中の降下煤塵の降下速度の推移を算出する。
　しかしながら、前述した従来技術には、以下の問題点があった。
　即ち、第１の問題点として、発生源を探索する対象の発生物が降下煤塵ではないことが挙げられる。
　例えば、特許文献１～４の技術においては、発生源を探索する対象がガスである。特許文献３の技術においては、発生源を探索する対象にＳＰＭが含められているに過ぎない。ＳＰＭは、降下煤塵に比べて遥かに小さな粒子であり（定義上、ＳＰＭは、直径１０μｍ以下の粒子である）、その大気中での拡散の挙動は、微小な粒子沈降を生じることを除けば実質的にガスの挙動に等しい。
　一方、降下煤塵は、ＳＰＭに比べて遥かに大きな煤塵粒子であり（直径約１０μｍ以上の粒子である）、その落下速度が極めて大きい。このため、降下煤塵の大気中での拡散の挙動は、粒子の降下速度に極めて大きな影響を受けることになる。よって、降下煤塵の拡散の挙動はガスとは大きく異なる。
　また、ここで観測及び管理対象とする降下煤塵の量は、地表面への降下煤塵の沈着量のことである。特許文献１～４の技術では、評価地点におけるガス及びＳＰＭの濃度を、観測及び管理対象としているため、地表面へのガス及びＳＰＭの沈着速度を直接知ることはできない。確かに、前述した式（２）には、沈着速度Ｖdが記載されているので、沈着速度Ｖdを正確に与えることができれば、評価地点上でのガス及びＳＰＭの濃度を、地表面での沈着量に換算することが可能である。
　しかしながら、非特許文献１に記載されているように、ＳＰＭの沈着速度Ｖdは、地表面の状態や大気の乱流の影響を受けて大きく変動する。また、ガスの沈着速度を一般的に与える手法は開発されていない。したがって、沈着速度Ｖdの値を正確に与えることは実際には極めて困難であり、特許文献１～４の技術で降下煤塵を対象とすることは、少なくとも定量的には困難である。
　第２の問題点として、降下煤塵を対象とした発塵源の探索手法は、従来、存在しなかった。これは、従来の発生源の探索手法においては、特許文献３に代表されるように、水平面（地表面）内での発生源の探索を前提としている。このため、従来の発生源の探索手法においては、粒子の落下速度Ｖsが大きく、且つ、地表面での沈着量を問題とする、降下煤塵の発生源を三次元的に取り扱うことが困難である。特に、特許文献３に示されるような、評価地点から風上方向に発生源の探索線を伸長する手法の場合、式（２）における地表面反射項（α・ｅｘｐ［－（Ｈｅ＋ｚ－Ｖsｘ／ＷＳ）2／２σz 2］）の影響を定量的に、かつ、一般的に取り扱うことが困難なことから、発生源の探索線をプルーム式と関連付ける有効な手法は従来、提案されていない。
　第３の問題点として、前述した従来技術においては、発生源の探索を行う際に発生源の位置及びそこでの概略の発生量を予め仮定する手順が必須であることが挙げられる。
　例えば、特許文献１及び２の技術においては、まず、予め想定される全ての発生源及び全ての評価地点について、任意の発生源での発生量と任意の評価地点での濃度との関係を、前述したプルーム式等の気象条件の関数として予測する。次に、全ての評価地点における濃度の実測値と、濃度の予測値との差が最小となるように、前記関数のパラメータ（σyやＱP等）を最適化手法により調整する。したがって、少なくとも、全ての発生源の位置を予め与える必要がある。また、最適化手法の計算過程の妥当性を確保するためには、各発生源での概略の発生量も初期条件として予め与えることが一般には望ましい。なぜならば、最適化問題においては、実情から極端に解離した初期条件を与えた場合、実情とは大きく異なる局所安定点に解が収束する場合があるからである。
　また、特許文献３の技術においては、複数の粉塵（ＳＰＭ）の発生箇所等を予め仮定した上で、その周辺の複数の評価地点等でのＳＰＭの濃度を長期間、測定し、この期間内において各評価地点で風向別のＳＰＭの濃度の平均値を求め、ＳＰＭの濃度の平均値が最も大きくなる風向の風上方向に、複数の評価地点からそれぞれ水平面（地表面）内に発生源探索線を伸長し、これら発生源探索線の互いに交差した交点の内、粉塵（ＳＰＭ）の発生箇所の何れかに合致した地点を、特に、粉塵（ＳＰＭ）の発生量が大きい発生箇所と判定している。
　また、特許文献４の技術においては、想定される発生源の近傍に計測機を設けることが前提となるので、発生源は、予め既知でなければならない。
　しかしながら、多数の発生源が存在する場合、これら全ての発生源の位置と概略の発生量とを予め全て把握することは、実際には困難であり、もし、可能だとしても、多大な資源を必要とするため好適ではない。また、原子力発電所の事故地のように、そもそも発塵源に近寄ることのできない場合もある。したがって、特許文献１～４の技術では、発生源の数が極めて少数であるか、或いは、発生源の発生量を十分正確に把握し得る環境下でしか有効に適用することはできないという問題がある。
　第４の問題点として、従来技術において探索の対象とする発生源は、基本的に、発生量が時間的に変動しない定常発生源、又は、発生量が時間平均値の近傍で僅かに時間変動するだけの準定常発塵源である。
　例えば、特許文献１及び２の技術では最適化手法を適用するため、一般的には、評価地点数の数を、適用されるプルーム式等の関数の中で調整可能なパラメータの数よりも、多く設定しなければならない。もし、調整可能なパラメータの数が実質的に評価地点の数よりも多ければ、得られる解は、一般に一意に定まらないので、手法として破綻するからである。
　また、多数の発生源が存在する場合、経済性の観点から評価地点の数を発生源の数よりも少なく設定する場合が多い。このような場合でも、発生源を定常発生源に限定すれば（即ち発生量ＱPを調整可能なパラメータとはしなければ）、多数の異なる時刻での評価地点における測定値を用いることにより、発生源の数以上の測定値を確保することができ、最適化手法を適用することができる。一方、発生量ＱPが非定常的に大きく変動する、非定常発生源に対して特許文献１及び２の技術を適用する際には、発生量ＱPを、調整可能なパラメータとせざるを得ない。このため、多数の発生源を探索の対象とする場合には、発生源の数を超える極めて多数の評価地点を設ける必要があり、経済性の観点から現実的でない。
　また、特許文献３の技術においては、２カ月以上の期間内での離散的に採取された評価地点のＳＰＭの濃度データを平均化して発生源の探索を行う。したがって、発生源は、定常発生源に限定される。
　また、特許文献４の技術においては、想定される発生源の近傍に評価地点を配置するので原理的には非定常発生源を探索することができる。しかし、この技術においては、複数の発生源からのガスが特定の評価地点に同時に到達する場合に、複数の発生源の内、どの発生源が卓越した発生源であるのかを判断する方法が開示されておらず、また、想定される全ての発生源の近傍に評価地点を設置することが記載されていない。したがって、この技術で非定常発塵源を探索することが可能なのは、発生源の間の距離が互いに影響を及ぼさない程度に遠い場合に限られる。即ち、この技術は、実質的に発生源と評価地点とが一対一に対応づけられる場合にしか適用できない。
　しかしながら、現実の発生源では、一般に発生量が大きく、かつ、時間の経過に伴い変動する。よって、定常発生源や、発生源と評価地点とが一対一に対応づけられる発生源のみを対象とする従来技術では、現実の発生源の探索に対して十分に適用できないという問題があった。
　この他、煤塵が放射性を帯びている場合には、特許文献７～９に開示される手法等で煤塵のα線、β線、又はγ線等の放射線量を測定することができる。
日本国特開２００３－２５５０５５号公報 日本国特開２００５－２９２０４１号公報 日本国特開２００４－１７０１１２号公報 日本国特開２００３－２８１６７１号公報 日本国特開２００７－１２２３６５号公報 日本国特開２００８－２２４３３２号公報 日本国特開平８－３２７７４１号公報 日本国特開平７－３５９００号公報 日本国特開２００９－６３５１０号公報
浮遊状粒子物質対策検討会（環境庁大気保全局大気規制課監修）：浮遊粒子状物質汚染予測マニュアル、東洋館出版、１９９７ 岡本眞一：大気環境予測講義、ぎょうせい、２００１ United States Environment protection agency: EPA-454/R-03-004, 2004
　本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、発塵量（発塵源における降下煤塵の発生速度）が非定常的に変動する降下煤塵の発塵源を、効率的に且つ正確に探索することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明者の研究の結果、以下の解決方法を発明するに至った。
　（１）本発明の第１様態に係る、降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法は、周期Δｔdごとのｉt番目の時刻を時刻ｔd（ｉt）として、互いに異なる少なくとも２つ以上の評価地点における、時刻ｔd（ｉt－１）から時刻ｔd（ｉt）までの期間である期間Ｔd（ｉt）に降下煤塵を捕集し、単位時間あたりの降下煤塵量Ｍの測定値を得る煤塵量設定工程と；前記各評価地点のそれぞれの近傍において、前記期間Ｔd（ｉt）に前記周期Δｔdよりも短い周期Δｔwintで連続的に風向を測定し、前記期間Ｔd（ｉt）における代表風向ＷＤを導出する代表風向導出工程と；前記各評価地点のそれぞれの近傍において、前記期間Ｔd（ｉt）に前記周期Δｔwintで連続的に風速を測定し、前記期間Ｔd（ｉt）における代表風速ＷＳを導出する代表風速導出工程と；前記各評価地点のそれぞれの近傍において、前記期間Ｔd（ｉt）に前記周期Δｔwintで連続的に前記降下煤塵の落下速度を測定し、前記期間Ｔd（ｉt）における代表落下速度Ｖsを導出する代表落下速度導出工程と；第１の評価地点ｉMを始点とし、前記代表風向ＷＤの風上方向にのびる中心軸を有するとともに、前記中心軸の周囲に降下煤塵発生源探索領域幅を設けて前記中心軸から垂直方向に前記降下煤塵発生源探索領域幅までの距離の範囲を領域とする第１の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉM）と、前記第１の評価地点ｉMとは異なる第２の評価地点ｉNを始点とし、前記代表風向ＷＤの風上方向にのびる中心軸を有するとともに、前記中心軸の周囲に前記降下煤塵発生源探索領域幅を設けて前記中心軸から垂直方向に前記降下煤塵発生源探索領域幅までの距離の範囲を領域とする第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉN）とを設定する降下煤塵発生源探索領域設定工程と；前記第１の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉM）及び前記第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉN）の双方の中に含まれる座標点ｐと、前記第１の評価地点ｉMとの間の第１の距離Ｌd（ｉM）、および前記座標点ｐと前記第２の評価地点ｉNとの間の第２の距離Ｌd（ｉN）を算出する距離算出工程と；前記座標点ｐを含む前記第１の降下煤塵発生源探索領域中心軸の垂直面における前記第１の降下煤塵発生源探索領域の断面積である第１の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp1と、前記座標点ｐを含む前記第２の降下煤塵発生源探索領域中心軸の垂直面における前記第２の降下煤塵発生源探索領域の断面積である第２の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp2とを前記降下煤塵発生源探索領域幅を用いてそれぞれ算出する断面積算出工程と；前記第１の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp1に比例する第１の仮定発塵量Ｅ1と、前記第２の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp2に比例する第２の仮定発塵量Ｅ2とを算出する発塵量算出工程と；前記座標点ｐを含む全ての降下煤塵発生源探索領域の全ての組み合わせに対して、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記第１の仮定発塵量Ｅ1と前記第２の仮定発塵量Ｅ2の比が全て所定の上下限閾値の範囲内であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源であると判断し、一方、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記第１の仮定発塵量Ｅ1と前記第２の仮定発塵量Ｅ2の比が所定の上下限閾値の範囲外であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源ではないと判断するとともに、前記座標点ｐが前記第１の降下煤塵発生源探索領域と前記第２の降下煤塵発生源探索領域のいずれにも含まれない場合には前記座標点ｐでの降下煤塵の非定常発塵源の判断を行わない、発塵源判定工程と；を有し、プルーム式において、前記降下煤塵発生源探索領域中心軸を前記プルーム中心軸として、前記プルーム中心軸上の前記第２の距離Ｌd（ｉN）におけるプルーム拡散幅を算出し、算出された前記プルーム拡散幅を、前記降下煤塵発生源探索領域幅として、用いる。
　前記代表風向導出工程において、前記代表風向ＷＤは、前記期間Ｔd（ｉt）における前記風向の測定値の平均値として導出されてもよい。
　前記代表風速導出工程において、前記代表風速ＷＳは、前記期間Ｔd（ｉt）における前記風速の測定値の平均値として導出されてもよい。
　前記代表落下速度導出工程において、前記代表落下速度Ｖsは、前記期間Ｔd（ｉt）における前記降下煤塵の前記落下速度の測定値の平均値として導出されてもよい。
　（２）本発明の第２様態としては、上記第１様態に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法において、前記降下煤塵発生源探索領域中心軸が、前記風向の風上方向を水平成分とし、前記降下煤塵の前記代表落下速度Ｖsを前記代表風速ＷＳで除した値Ｖs／ＷＳを鉛直勾配として有し；前記プルーム式において、前記降下煤塵発生源探索領域中心軸を前記プルーム中心軸とし、前記プルーム中心軸上の前記第２の距離Ｌd（ｉN）における前記水平方向プルーム拡散幅σyを前記降下煤塵発生源探索領域幅の水平成分として用い、前記プルーム中心軸上の前記第２の距離Ｌd（ｉN）における前記鉛直方向プルーム拡散幅σzを前記降下煤塵発生源探索領域幅の鉛直成分として用いるようにしてもよい。
　（３）本発明の第３様態としては、上記第１様態又は上記第２態様に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法において、　前記水平方向プルーム拡散幅σy、前記鉛直方向プルーム拡散幅σz、前記プルーム中心軸上の発生源からの距離ｘ、発塵量ＱP、前記代表速度ＷＳ、定数Ｂ並びに、前記水平方向プルーム拡散幅σyおよび前記鉛直方向プルーム拡散幅σzを用いて定義されるプルーム範囲を、用いて中心軸上距離ｘでの煤塵濃度Ｃ（ｘ）を表現する以下の式（１）及び（２）（単位は、全てＳＩ単位）、
　　Ｃ（ｘ）＝Ｂ（ＱP／２πσyσzＷＳ）　　（プルーム範囲内）　・・・（１）
　　Ｃ（ｘ）＝０　　　　　　　　　　　　（プルーム範囲外）　・・・（２）
を、前記プルーム式として用いるようにしてもよい。
　（４）本発明の第３様態としては、上記第３態様に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法において、前記水平方向プルーム拡散幅σyおよび前記鉛直方向プルーム拡散幅σzのうち、より長い方の２倍を長軸とし、より短い方の２倍を短軸とした楕円を前記プルーム中心軸に垂直なプルーム断面形状とし、前記楕円の内側をプルーム範囲内としてもよい。
　（５）本発明の第４様態としては、上記第１様態～上記第４態様の何れか一項に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法において、前記期間Ｔd（ｉt）内に前記評価地点で捕集された降下煤塵試料の放射線量を測定し、測定した前記放射線量の強度に基づいて降下煤塵を煤塵種ごとに分類する煤塵種分類工程を更に有し；前記捕集された降下煤塵試料のうち、前記煤塵種分類工程で分類されたいずれかの前記煤塵種に対応する部分の降下煤塵の質量を前記降下煤塵量Ｍとするようにしてもよい。
　上記各様態によれば、発塵量が非定常的に変動する降下煤塵の発塵源を、効率的に且つ正確に探索することができる。
本発明の実施形態に係る水平面内に投影したプルームの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る鉛直面内に投影したプルームの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る発塵源探索装置の処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る発塵源探索領域の一例を示す図である。
（本発明の実施形態の特徴）
　まず、本発明の実施形態の特徴について説明する。
　本発明の実施形態の第１の特徴は、評価地点における降下煤塵を直接、測定することによって降下煤塵の発塵源を探索することができる点である。
　本発明の実施形態の第２の特徴は、降下煤塵の発塵源の探索にあたって、評価地点から風上方向に伸長させる発塵源探索領域を、プルーム式と相互に関連付けることによって、発塵源候補における発塵量の情報を得ることができる点である。
　具体的には、前述した様に、従来技術においては、式（２）における地表面反射項（α・ｅｘｐ［－（Ｈｅ＋ｚ－Ｖsｘ／ＷＳ）2／２σz 2］）の取り扱いが困難であった。このため、評価地点から風上方向に伸長させる発塵源探索線を、プルーム式と相互に関連付けることは困難であると考えられていた。しかし、本発明者らの調査の結果、この地表面反射項が問題となるのは、従来技術が主にガスやＳＰＭを対象としていたためであることを突き止めた。降下煤塵の場合には、粒子の落下速度が大きいために、沈着速度Ｖd≒落下速度Ｖsとなるので、地表面での反射の影響は小さく、α＝０とみなすことができる。したがって、降下煤塵に対する大気拡散式（プルーム式）は、式（２）にα＝０を代入した次の式（４）のようになる。
　Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ＱP／２πσyσzＷＳ）ｅｘｐ［－ｙ2／２σy 2］
　　　　　　　　　　×ｅｘｐ［－（Ｈｅ－ｚ－Ｖsｘ／ＷＳ）2／２σz 2］　・・・（４）
　ここで、以下の式（５）により座標変換を行うと、式（４）は、以下の式（６）のようになる。
　Ｚ＝ｚ＋Ｖsｘ／ＷＳ－Ｈｅ　・・・（５）
　Ｃ（ｘ，ｙ，Ｚ）＝（ＱP／２πσyσzＷＳ）
　　　　　　　　　　×ｅｘｐ［－ｙ2／２σy 2］ｅｘｐ［－Ｚ2／２σz 2］　・・・（６）
　ここで、式（５）によるｚからＺへの座標変換は、発生源（発塵源）を原点とし、風下方向に、ｔａｎ-1（Ｖs（粒子落下速度）／ＷＳ（風速））の俯角で、鉛直面内に煤塵プルームの中心軸を設定し、この中心軸をＺ軸として濃度を定義することに対応する。
　プルーム拡散幅σyは、ｙ方向での濃度分布の標準偏差である。プルーム拡散幅σzは、ｚ方向での濃度分布の標準偏差である。なお、通常、Ｖs≪ＷＳであり、Ｖs≪ＷＳの条件では、ｚ方向はＺ方向にほぼ等しいとみなせる。多くの場合、地表面での反射の影響がなければ、ｙ方向及びｚ方向の濃度分布を正規分布とみなすことができる。このとき、ｙ＝σy及びＺ＝σzにおける濃度値は、濃度最大値の６０％であるのに対し、ｙ＝２σy及びＺ＝２σzにおける濃度値は、濃度最大値の１３％に過ぎない。即ち、ｙ＞σy及びＺ＞σzの領域において、濃度は急激に低下する。そこで、本発明の実施形態では、プルーム式として、以下の式（７ａ）、式（７ｂ）を前提とすることにした。
　Ｃ（ｘ）＝Ｂ（ＱP／２πσyσzＷＳ）　　（プルーム範囲内）　・・・（７ａ）
　Ｃ（ｘ）＝０　　　　　　　　　　　　（プルーム範囲外）　・・・（７ｂ）
　ここで、式（７ａ）の記号の意味は以下の通りである。
　Ｂ：比例定数
　本手法においては、式（７ａ）は、相対値のみを問題とするので、比例定数Ｂには任意の値（例えば、１）を与えてよい。
　また、プルーム範囲内とは、式（４）のようにプルーム垂直方向の濃度分布にガウス分布を仮定した際の濃度が濃度分布の標準偏差の値を示す位置よりも中心軸側の領域をいう。あるいは、より簡便に、σy、σzの内より長い方の２倍を長軸、短い方の２倍を短軸とした楕円をプルーム断面形状とし、この楕円内をプルーム範囲内としてもよい。さらに、より単純に、以下の式（８）の範囲としてもよい。一方、プルーム範囲外とは、プルーム範囲内以外の領域をいう。
　σy≧ｙ≧－σy　かつ　σz≧Ｚ≧－σz　・・・（８）
　ここで、σy、σzは、発塵源からの距離Ｌ0と周期Δｔdとの関数である（σy［Ｌ0、Δｔd］、σz［Ｌ0、Δｔd］）。σy、σzは、Δtdを固定して（これを基準期間とする）求められた数表化または図表化された値として、非特許文献１に記載される、Ｐａｓｑｕｉｌｌ－ＧｉｆｆｏｒｄによるものやＢｒｉｇｇｓによるもの等を用い、Δtdの影響を経験式で補正して求められる。Δtdの影響を経験式で補正する方法は、非特許文献２に示されるように、σyに、([実際に使用するΔtd]/[基準純時間のΔtd])Pを乗じるものである。
　煤塵種と煤塵粒径とが与えられれば、粒子落下速度Ｖsが終末速度として決まるので、降下煤塵量Ｍ（ｘ）は、濃度Ｃ（ｘ）に、粒子落下速度Ｖsを乗じた以下の式（９ａ）、式（９ｂ）で表現できる。
　Ｍ（ｘ）＝ＶsＢ（ＱP／２πσyσzＷＳ）　　（プルーム範囲内）　・・・（９ａ）
　Ｍ（ｘ）＝０　　　　　　　　　　　　　（プルーム範囲外）　・・・（９ｂ）
　式（９ａ）において、一定の風速の条件では、プルーム範囲内の局所の降下煤塵量Ｍ（ｘ）は、発塵量ＱP及びプルーム拡散幅σy、σzのみによって決まる。また、プルーム拡散幅σy及びσzの値は、ｘ及び気象条件の関数として、例えば非特許文献１に記載されるパスキル・ギフォードの式で表現できる。したがって、一定の発塵源条件、かつ、一定の気象条件のもとでは、特定の評価地点での降下煤塵量Ｍ（ｘ）を特定の発塵源からの距離ｘのみで表現することができる。
　次に、式（９）を用いて、特定の評価地点における発塵源の存在範囲について考える。
　図１は、特定の評価地点ｉMを原点Ｏとした水平面内での全体座標系ｘ'，ｙ'（地表面）上に、ｘ'＝Ｌ0の位置に存在する２つの発塵源ｉo1、ｉo2から、評価地点ｉMと同一水平面上に発したプルームα（ｉo1）、α（ｉo2）を投影した図である。このとき、風向ＷＤは、ｘ'の負の方向である。プルームα（ｉo1）、α（ｉo2）の位置は、ｘ'＝０において、それぞれの中心軸１０ａ、１０ｂが地表面に一致すると共に、プルームの水平方向の端部（プルームα（ｉo1）ではｙ'のマイナス側端部、プルームα（ｉo2）ではｙ'のプラス側端部）が原点Ｏを通過するように、プルームα（ｉo1）、α（ｉo2）を配置している。このプルームα（ｉo1）、α（ｉo2）の配置が、ｘ＝Ｌ0に設定された発塵源ｉo1、ｉo2から、プルームα（ｉo1）、α（ｉo2）が、評価地点ｉMに到達することのできる限界の位置である。即ち、発塵源ｉo1の位置が、ｙ'のプラス側の限界位置であり、発塵源ｉo2の位置が、ｙ'のマイナス側の限界位置である。
　プルームα（ｉo1）及びα（ｉo2）のｘ'＝０における拡散幅σyは、σy（Ｌ0）である。よって、ｘ'＝Ｌ0における発塵源ｉo1、ｉo2の間の距離の半幅は、σy（Ｌ0）、即ち、プルームα（ｉo1）及びα（ｉo2）のｘ'＝０における拡散幅σyに一致する。ここで、評価地点ｉMで降下煤塵が計測された際の発塵源ｉo1、ｉo2の位置を推定する場合、水平面内において、発塵源ｉo1、ｉo2が存在し得る範囲は、原点Ｏと、発塵源ｉo1の点とを通過する線、及び、原点Ｏと発塵源ｉo2の点とを通過する線に挟まれた領域γ（ｉM）（斜線で示している領域）となる。この領域γ（ｉM）が発塵源探索領域である。
　ところで、発塵源ｉo1、ｉo2を配置するｘ'＝Ｌ0の値は任意である。よって、任意のｘ'の位置において、評価地点ｉMに到達し得る発塵源ｉo1、ｉo2のｙ'方向の範囲の半幅は、常にσy（ｘ'）となる。即ち、発塵源探索領域γ（ｉM）のｙ'方向の半幅は、例えば、式（６）のプルーム式での発塵源と同一水平面上でのσyと同じ形になる。したがって、水平面内での発塵源探索領域γ（ｉM）は、評価地点ｉMから代表風向の風上方向に伸長した中心軸１１上の、評価地点ｉMからの距離のみの関数で表現される探索領域幅によって設定することができる。
　図２は、特定の評価地点ｉMを原点Ｏとした鉛直面内での全体座標系ｘ'，ｚ上に、ｘ'＝Ｌ0の位置に存在する２つの発塵源ｉo3、ｉo4から、評価地点ｉMと同一鉛直平面上に発したプルームα（ｉo3）、α（ｉo4）を投影した図である。
　基本的には、図１を参照しながら説明したのと同様の方法で、発塵源探索範囲γ（ｉM）は設定される。この際、発塵源探索範囲γ（ｉM）の幅は、拡散幅σz（ｘ'）で表わされる。
　尚、降下煤塵は落下するので、鉛直断面において、プルームα（ｉo3、α（ｉo4）の中心軸１０ａ、１０ｂ及び発塵源探索領域γ（ｉM）の中心軸１１は、θ（＝ｔａｎ-1（Ｖs／ＷＳ））なる角度で傾斜する。このため、評価地点ｉMの風上方向の地点の内、発塵源ｉo3、ｉo4から評価地点ｉMまで降下煤塵が到達し得るのは、評価地点ｉMから風上方向に伸長した領域の内の一部の領域で発塵したものに限られることになる。この様に、評価地点ｉMから発生源探索領域γ（ｉM）を、風上方向に伸長する発塵源の探索手法において、風上方向の距離の範囲を制限することは、従来法には存在しなかった考え方であり、本手法は、発塵源探索領域γ（ｉM）を限定できる点で従来法に対して有利である。
　以上の様な、降下煤塵量のプルーム式を変形した発塵源探索領域γ（ｉM）の単純、かつ、定量的な表現は、従来のガスやＳＰＭを前提としたプルーム式では実現しえなかったものであり、本発明者らが降下煤塵では、落下速度Ｖsが比較的大きいことに着目した上で行った一連の洞察によって初めて可能になったものである。
　尚、本発明は、式（９）のプルーム式を用いることのみに限定されるものではない。例えば、予め精密な測定を実施して地表面反射項の影響を正確に表現できる場合には、地表面反射項を残したままのプルーム式に基づいて式（９）のσzの項に適宜、補正を加えてもよい。
　本発明の実施形態の第３の特徴は、発塵源や発塵量を必ずしも予め仮定する必要の無い点である。現実の発塵源は、その位置や発塵量の全てが予め知られていない場合が多いので、本発明の実施形態の手法は、現実に即した発塵源の探索を行える点で有利である。
　本発明の実施形態の第４の特徴は、非定常発塵源の特定を行うことができる点である。本発明の実施形態の手法では、降下煤塵の量の測定値の取得周期ごと、又は、降下煤塵の量の測定値の取得周期の連続する数周期分の時刻ごとに、その時間帯における主要な発塵源を特定することができる。したがって、降下煤塵の量の測定値の取得周期の数周期分以上の時間スケールで変動する非定常発塵源であれば、これを把握することができる。また、非定常発塵源を特定する際に必要な評価地点の数は、潜在的な発塵源の数よりも十分少なくてよい。
　本発明の実施形態の第５の特徴は、評価地点で捕集した降下煤塵を放射性降下煤塵又は非放射性降下煤塵に分類することによって、放射性降下煤塵の非定常発塵源を、放射性発塵源に近寄ることなく、遠方での降下煤塵計測データを用いて特定することができる点である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
　降下煤塵量計測手段（装置）によって周期Δｔdごとに降下煤塵量（降下煤塵の質量）が測定され、降下煤塵量の測定値が、周期Δｔdごとに出力される。降下煤塵量計測手段から降下煤塵量が出力される時刻をｔd（ｉt）とする。時刻ｔd（ｉt－１）から時刻ｔd（ｉt）までの時間（期間）を「期間Ｔd（ｉt）」と定義する。ここで、ｉtは、降下煤塵の計測を開始した時刻を０とし、１ずつ増加する整数である。本実施形態では、個々の「期間Ｔd（ｉt）」における降下煤塵の発生源を特定するものであり、周期Δｔd以上の時間スケール（即ち、発塵継続時間）を有する発塵源を探索の対象とする。
　また、発塵源の探索を実施し得る三次元領域の中に、ｘ、ｙ、ｚなる直交座標系を設定し、各座標軸上において、それぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚ個の座標成分を設け、前記三次元空間をｎｘ×ｎｙ×ｎｚ個の座標点ｐで代表することにする。ここで、座標点ｐは、各座標成分がそれぞれｉｘ番目、ｉｙ番目、ｉｚ番目である座標点を表す。個々の座標点の位置を、各座標軸上の座標成分の順番ｉｘ、ｉｙ、ｉｚを用いて、Ｓｃ（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）を原点からの位置ベクトルとして表記する。各座標点ｐでは、発塵源判断モードとして、「発塵源」、「発塵源でない」、及び「未判定」の３つの内の何れかが設定される。
　図３のフローチャートを用いて、発塵源を探索する際の発塵源探索装置の処理（発塵源探索処理）の一例を説明する。発塵源探索装置は、例えば、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、及び各種のインターフェースを備えた情報処理装置（例えば、市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ））を用いることにより実現される。例えば、図３のフローチャートは、Ｃ言語等のプログラミング言語を用いて実行可能なコンピュータプログラムに翻訳され、予め、ＨＤＤ等に保存される。情報処理装置における発塵源探索処理の実行時には、ＣＰＵ等の演算装置によって、ＨＤＤ等に記憶された前記実行可能なコンピュータプログラムが読み出されて起動し、前記実行可能なコンピュータプログラムの指令に基づいた演算をＣＰＵ等の演算装置が順次実行することにより実現される。前記発塵源探索処理の起動タイミングは、手入力で前記実行可能なコンピュータプログラムを起動してよく、また、定期的に自動的に起動するようにしてもよい。前述したように、本実施形態の発塵源探索装置は、ある時刻において、「期間Ｔd（ｉt）」における降下煤塵の発塵源を探索する。
　発塵源探索装置において、評価地点・座標点等の位置情報、降下煤塵量・風向・風速等の測定値や煤塵種に関する分析値等の必要入力情報は、情報処理装置に接続されたキーボードやコンソール画面等を用いて、予め人力で入力することができる。入力された前記入力情報は、ＨＤＤ等に保存され、発塵源探索処理実行の進行に応じて、適宜、読み出される。
　発塵源探索装置において、算出された特定座標点に対する非定常発塵源判定結果及び発塵量等の算出結果は、ＨＤＤ等に保存されるとともに、コンソール画面等に表示することができる。
　尚、上記の発塵源探索装置の処理の一部又は全部を手計算等の他の手段に置き換えても何ら問題ない。
　まず、第１工程について説明する。
　ステップＳ１０１において、発塵源探索装置は、全ての座標点ｐにおいて、発塵源判断モードを「未判定」に初期化する。
　次に、ステップＳ１０２において、発塵源探索装置は、「期間Ｔd（ｉt）」における「代表風速ＷＳと、代表風向ＷＤと、全ての評価地点（評価地点は、番号ｉで区別される。ｎM≧ｉ≧１である）での降下煤塵量Ｍ（ｉ）と、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖs」を設定（入力）する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１０２において、煤塵量設定工程、代表風向導出工程、代表風速導出工程、及び代表落下速度導出工程が実行される。
　ここで、降下煤塵量Ｍ（ｉ）は、例えば、特許文献６に記載される連続式降下煤塵計を用いて、周期Δｔdを例えば１０分として測定することができる。風向及び風速は、例えば、市販のプロペラ式風向風速計を用いて、周期Δｔdをよりも短い周期Δｔwint（例えば１秒周期）で測定した値とすることができる。風向の空間分解能は、例えば、１°間隔である。代表風向ＷＤ、代表風速ＷＳは、例えば、それぞれ、「期間Ｔd」における「風向、風速の測定値」の平均値を用いることができる。あるいは、代表風向ＷＤ、代表風速ＷＳとして、風向や風速の瞬時測定値を層別し、「期間Ｔd」における最頻値を生じる層別値を用いてもよい。
風向計および風速計は降下煤塵管理地点ｉの近傍に設けられる。ここで、「降下煤塵管理地点ｉの近傍」とは、風向・風速が降下煤塵管理地点ｉの上空における風向・風速と高い相関を示す範囲であればよく、例えば、降下煤塵管理地点ｉから１ｋｍ以内の水平距離とすることができる。地形が単調で風向・風速分布の少ない地域では、これ以上の水平距離を降下煤塵管理地点ｉの近傍としてもよい。また、風向・風速の測定点の高さは、例えば、気象庁の推奨する測定高さである、地表面から１０ｍを採用することができる。想定される発塵源の高さが１０ｍよりも十分に高い場合には、例えば、地表面とこの発塵源高さの中間の高さを測定点の高さとしてもよい。
　また、「期間Ｔd（ｉt）」に評価地点で捕集された降下煤塵サンプルを用いて、その平均落下速度を測定し、これを降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖsとして採用することができる。降下煤塵サンプルの落下速度の測定方法としては、例えば、以下の方法がある。即ち、降下煤塵サンプルを密閉容器の上方から放出し、個々の降下煤塵粒子が容器底部に到達する時間をそれぞれ測定し、落下距離を落下時間で除することによって、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖsを求めることができる。個々の降下煤塵粒子が容器底部に到達したことを検知するためには、容器底部において、水平方向にシート状のレーザ光を連続的に照射し、降下煤塵がこのレーザ光を通過する際に生じる散乱光を光検知器で検出する等の方法を採用することができる。
　個々の降下煤塵粒子の落下速度から代表落下速度Ｖsを算出する方法としては、全ての降下煤塵粒子の数の５０％の降下煤塵粒子が容器の底に到達した時刻に対応する落下時間を、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖsに関わる降下煤塵粒子の落下速度として採用することができる。或いは、降下煤塵の凡その密度と形状とが予め判明している場合には、単に、降下煤塵サンプルの粒径分布を測定することによって、降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖsを算出することができる。降下煤塵の粒径から降下煤塵粒子の代表落下速度Ｖsを算出する方法として、例えば、次の、ストークスの終末速度の式（１０）を用いることができる。
　Ｖs＝｛４ｇＤp（ρp－ρf）／３ρfＣR｝1/2　・・・（１０）
　ここで、式（１０）の記号の意味は以下の通りである（単位は、全てＳＩ単位）。
　ｇ：　重力加速度［ｍ／ｓ2］
　Ｄp：　粒子径［ｍ］
　ρP，ρf：　粒子、流体の密度［ｋｇ／ｍ3］
　ＣR：　抵抗係数［－］（粒子形状に応じて各種の数表が開示されている）
　次に、ステップＳ１０３において、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉの水平面（例えば地上高度１.５ｍ）内の位置を、前記座標系の原点からの位置を示す位置ベクトルＰ（ｉ）として算出する。
　ステップＳ１０４において、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉにおいて、各評価地点ｉに関する発塵源探索領域γ（ｉ）を設定する。図４は、発塵源探索領域γ（ｉ）の一例を示す図である。図４を参照しながら、発塵源探索領域γ（ｉ）の設定方法の一例を説明する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１０４において、降下煤塵発生源探索領域設定工程が実行される。
　図４において、γ（ｉM）は、図２及び図３において座標成分ごとに分解して表示した発塵源探索領域γ（ｉM）を、等角投影法によって１枚の図で表現したものである。図４では、絶対座標（ｘ'，ｙ'，ｚ）上に２つの評価地点ｉM、ｉNを設置し、これら評価地点ｉM、ｉNを始点として、代表風向ＷＤの風上方向に仰角θ（＝ｔａｎ-1（Ｖs／ＷＳ））で、発塵源探索領域γ（ｉM）、γ（ｉN）の中心軸を設定する。中心軸上の周りに、水平方向に２σy、鉛直方向に２σzなる幅で楕円断面を形成するように、発塵源探索領域を設定する。
　次に、第２工程及び第３工程について説明する。第２工程及び第３工程は、特定の評価地点ｉ（＝ｉM）に対して特定の座標点ｐについて発塵源の判定を行う（前記発塵源判断モードをいずれかに設定する）ものである。必要に応じて、評価地点ｉ及び座標点ｐを変更して同様の判定を行う。
　第２工程では、まず、ステップＳ１０５において、発塵源探索装置は、第１の評価地点ｉMとして、未選択の評価地点ｉを選択する。
　次に、ステップＳ１０６において、発塵源探索装置は、座標点ｐの内、未選択のものを選択する。
　次に、ステップＳ１０７において、発塵源探索装置は、座標点ｐの位置ベクトルＳｃ（ｉx，ｉy，ｉz）を定める。座標点ｐの位置ベクトルＳｃは、座標軸の原点を始点とし、各座標成分がそれぞれｉx番目，ｉy番目，ｉz番目の座標軸分割点となる点（即ち、ｐ点）を終点とするように設定する。ここで、第１の評価地点ｉMに関する第１の発塵源探索領域γ（ｉM）を第１の発塵源探索領域γ（ｉM）と称し、第２の評価地点ｉNに関する第２の発塵源探索領域γ（ｉN）を第２の発塵源探索領域γ（ｉN）と称する。
　次に、ステップＳ１０８において、発塵源探索装置は、第２の評価地点ｉNとして、未選択の評価地点ｉを選択する。
　次に、ステップＳ１０９において、発塵源探索装置は、ステップＳ１０５で選択した第１の評価地点ｉMと、ステップＳ１０８で選択した第２の評価地点ｉNとが同じ位置のものであるか否かを判定する。この判定の結果、第１の評価地点ｉMと第２の評価地点ｉNとが異なる位置のものである場合には、ステップＳ１１０に進む。一方、第１の評価地点ｉMと第２の評価地点ｉNとが同じ位置のものである場合には、ステップＳ１１０～Ｓ１１８を省略して後述するステップＳ１１９に進む。
　ステップＳ１１０に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが、第１の発塵源探索領域γ（ｉM）と第２の発塵源探索領域γ（ｉN）との双方に含まれ、かつ、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐの発塵源判定モードが「発塵源でない」以外のモードであるという発塵源判定条件を満たすか否かを判定する。
　この判定の結果、発塵源判定条件を（全て）満たす場合には、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは、発塵源である可能性がある。この発塵源判定条件を満たす状態は、図４において、第１の発塵源探索領域γ（ｉM）と第２の発塵源探索領域γ（ｉN）の共通領域４１（斜線で示す領域）内に、座標点ｐの存在する状態に対応する。このように発塵源判定条件を満たす場合には、ステップＳ１１１に進む。一方、発塵源判定条件を満たさない場合には、ステップＳ１１１～Ｓ１１８を省略して後述するステップＳ１１９に進む。
　ステップＳ１１１に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐと、ステップＳ１０５で選択した第１の評価地点ｉMとの間の第１の（最短）距離Ｌd（ｉM）と、同じくステップＳ１０６で選択した座標点ｐと、ステップＳ１０８で選択した第２の評価地点ｉNとの間の第２の（最短）距離Ｌd（ｉN）とをそれぞれ算出する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１０８において、距離算出工程が実行される。
　座標点ｐと第１の評価地点ｉMとの間の第１の距離Ｌd（ｉM）は、例えば、第１の評価地点ｉMのベクトルＰ（ｉM）の終点と、座標点ｐの位置ベクトルＳｃの終点とを相互に結ぶベクトルのノルムとして算出される。座標点ｐと第２の評価地点ｉNとの間の第２の距離Ｌd（ｉN）の算出方法も同様である。
　次に、ステップＳ１１２において、発塵源探索装置は、当該座標点ｐにおける第１の評価地点ｉMに関する第１の発塵源探索領域γ（ｉM）の第１の中心軸垂直断面積Ｓp1と、当該座標点ｐにおける第２の評価地点ｉNに関する第２の発塵源探索領域γ（ｉN）の第２の中心軸垂直断面積Ｓp2を算出する。第１の発塵源探索領域γ（ｉM）の第１の中心軸垂直断面積Ｓp1と、第２の発塵源探索領域γ（ｉN）の第２の中心軸垂直断面積Ｓp2の算出方法は、例えば、拡散幅σy［Ｌd］、σz［Ｌd］の内、大きい方の２倍の値を長軸長とし、短い方の２倍の値を短軸長とする楕円の面積として当該断面積を計算することによって求めることができる。本実施形態では、例えば、このステップＳ１１２において、この断面積算出工程が実現される。
　次に、ステップＳ１１３において、発塵源探索装置は、第１の評価地点ｉMから推定される「ステップＳ１０６で選択した座標点ｐでの第１の仮定発塵量Ｅ1」および第２の評価地点ｉNから推定される「ステップＳ１０６で選択した座標点ｐでの第２の仮定発塵量Ｅ2」を算出する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１１３において、この発塵量算出工程が実行される。第１の仮定発塵量Ｅ1は、例えば、式（１１ａ）を用いて算出され、第２の仮定発塵量Ｅ2は、例えば、式（１１ｂ）を用いて算出される。
　Ｅ1＝Ｂ1Ｓp1Ｍ（iM）　・・・（１１ａ）
　Ｅ2＝Ｂ1Ｓp2Ｍ（iN）　・・・（１１ｂ）
　式（１１ａ）及び式（１１ｂ）において、Ｂ1は、係数である。この式（１１ａ）及び式（１１ｂ）は、一般的なプルーム式において、局所での濃度は、発生源での発生量に比例し、局所でのプルーム断面積に反比例することと対応している。即ち、もし、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源であれば、第１の評価地点ｉMおよび第２の評価地点ｉNにおけるプルーム断面積に反比例した濃度が検出される。よって、発生源での発生量は第１の評価地点ｉMおよび第２の評価地点ｉNにおけるプルーム断面積に反比例するはずである。
　式（１１ａ）及び式（１１ｂ）のＢ1は、本来、気象条件等の多数のパラメータによって変化すべき係数である。しかし、以下に述べる様に、本実施形態では、発塵源の判定にあたって、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比のみを用いる。また、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2は、同じ時刻のデータをもとに算出されるので、前提となる気象条件が共通する。したがって、本実施形態においては、簡易な方法として、Ｂ1を定数と設定することができる。
　第３工程では、まず、ステップＳ１１４において、発塵源探索装置は、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒを計算する。第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒは、Ｅ1／Ｅ2であってもＥ2／Ｅ1であってもよい。
　次に、ステップＳ１１５において、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源であるか否かを判定する。具体的に、発塵源探索装置は、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲内（Ｒmax≧Ｒ≧Ｒmin）であるか否かを判定する。本実施形態では、例えば、ステップＳ１１０とステップＳ１１５において、発塵源判定工程が実行される。この判定の結果、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲内であれば、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは「発塵源」であると判定される。一方、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲外であれば、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは「発塵源でない」と判定される。
　上記第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒの上下現閾値間の範囲には１を含むべきであるが、上下現閾値の設定方法は、非定常発塵源判定において必要とされる精度に応じて適宜設定すればよい。即ち、少しでも可能性の存在する非定常発塵源を網羅したいのであれば、上下限閾値範囲を広く設定すればよい（例えば、下限閾値を０．１、上限閾値を１０に設定する）。あるいは、非定常発塵源である可能性の極めて高い地点のみを抽出したいのであれば、上下限閾値範囲を狭く設定すればよい（例えば、下限閾値を０.８、上限閾値を１.２に設定する）。
　この判定法の根拠は次の通りである。時間スケールが周期Δｔd以上の非定常発塵源からの発塵量の変動は、定義上、「期間Ｔd（ｉt）」内では十分小さい。したがって、発塵量が他の発塵源に比べて大きい発塵源、即ち、主要発塵源の探索を行う限りにおいては、主要発塵源から発生した降下煤塵は、「期間Ｔd（ｉt）」中に到達し得る全ての評価地点ｉにおいて支配的であると考えられる。このとき、この「期間Ｔd（ｉt）」中に到達し得る評価地点ｉが複数存在するのであれば、これらの評価地点ｉで観測される降下煤塵量は、発塵源（座標点ｐ）と各評価地点ｉとの間の距離の関数（即ち、プルーム式）に従って、互いに一定の比率を示すはずである。したがって、この条件を満たす座標点ｐは、主要発塵源としての可能性が高い。よって、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲内である場合に、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが「発塵源」であると判定する。
　一方、もし、評価地点ｉで観測される降下煤塵量の比がプルーム式から算出される値と大きく異なるのであれば、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐは、「期間Ｔd（ｉt）」中に複数の評価地点ｉに降下煤塵が到達し得る位置に存在する座標点ｐであっても、虚偽の発塵源である可能性が高い。よって、第１の仮定発塵量Ｅ1と第２の仮定発塵量Ｅ2の比Ｒが予め設定された上下限閾値の範囲外である場合に、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが「発塵源」でないと判定する。
　この判定の結果、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源でない場合には、ステップＳ１１６に進む。一方、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐが発塵源である場合には、後述するステップＳ１１７に進む。
　ステップＳ１１６に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐの発塵源判断モードを「発塵源でない」に設定する。そして、後述するステップＳ１１９に進む。
　一方、ステップＳ１１７に進むと、発塵源探索装置は、ステップＳ１０６で選択した座標点ｐの発塵源判断モードを「発塵源」に設定する。本実施形態では、例えば、このステップＳ１１７において、発塵源設定工程が実行される。
　次に、ステップＳ１１８において、発塵源探索装置は、「発塵源」であると判定された座標点ｐにおける推定発塵量を算出する。推定発塵量は、例えば、「発塵源」であると判定された座標点ｐでの発塵源判定（ステップＳ１１５）に用いた全ての仮定発塵量Ｅの平均値とすることができる。そして、ステップＳ１１９に進む。
　ステップＳ１１９に進むと、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉを選択したか否かを判定する。この判定の結果、全ての評価地点ｉを選択していない場合には、ステップＳ１０８に戻る。一方、全ての評価地点ｉを選択した場合には、ステップＳ１２０に進む。
　ステップＳ１２０に進むと、発塵源探索装置は、全ての座標点ｐを選択したか否かを判定する。この判定の結果、全ての座標点ｐを選択していない場合には、ステップＳ１０６に戻る。一方、全ての座標点ｐを選択した場合には、ステップＳ１２１に進む。
　ステップＳ１２１に進むと、発塵源探索装置は、全ての評価地点ｉを選択したか否かを判定する。この判定の結果、全ての評価地点ｉを選択していない場合には、ステップＳ１０５に戻る。一方、全ての評価地点ｉを選択した場合には、ステップＳ１２２に進む。
　ステップＳ１２２に進むと、発塵源探索装置は、発塵源の位置と、当該発塵源における推定発塵量とを表示する。そして、図３のフローチャートによる処理を終了する。尚、全ての座標点ｐが発塵源と判定されないこともある。この場合には、ステップＳ１２２において、発塵源探索装置は、その旨を表示する。尚、ここでは、全ての座標点ｐ、全ての評価地点ｉM、ｉNを選択するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、これらの一部の選択を行うようにしてもよい。この場合、発塵源判定（ステップＳ１１５の判定）の対象とならなかった座標点ｐでは、初期値の「未判定」が発塵源判定モードとして残ることになる。また、発塵源が得られた時点で処理を終了してもよい。
　このように、本実施形態では、評価点ｐから風上方向に伸長させる発生源探索領域に、プルーム式の考え方を導入することによって、時間スケールが周期Δｔd以上の、降下煤塵の発生源の位置及び発生源での発塵量の特定を的確に実施することが可能となる。よって、少数の評価地点での降下煤塵の計測によって、非定常発塵源を含む発塵源の探索を効率的に、かつ、正確に実施することが可能になる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
　予め、発塵源が地表付近の高さに限定されると判明しているときには、発塵源探索領域を、第１の実施形態でのように三次元の領域ではなく、水平面内（二次元の領域内）に設定することにより、発塵源の探索の過程を簡略化することができる。
　具体的には、図３のステップＳ１０４において、発塵源探索装置は、第１の発塵源探索領域γ（ｉM）および第２の発塵源探索領域γ（ｉN）の中心軸の鉛直方向での傾斜を省略し（前述した仰角θを０°とし）、第１の発塵源探索領域γ（ｉM）および第２の発塵源探索領域γ（ｉN）を二次元化する。
　ステップＳ１０３、Ｓ１０７における位置ベクトルＰ、Ｓｃも鉛直成分を省略した二次元のベクトルとする。
　但し、このように第１の発塵源探索領域γ（ｉM）および第２の発塵源探索領域γ（ｉN）を二次元化する場合であっても、座標点ｐにおける発塵量を算出する際には、煤塵プルームの鉛直方向への拡散の影響を考慮する必要がある。このため、ステップＳ１１２において、第１の発塵源探索領域の第１の中心軸垂直断面積Ｓp1および第２の発塵源探索領域の第２の中心軸垂直断面積Ｓp2を算出する必要がある。この第１の発塵源探索領域の第１の中心軸垂直断面積Ｓp1および第２の発塵源探索領域の第２の中心軸垂直断面積Ｓp2は、既に算出された「第１の距離Ｌd（ｉM）、第２の距離Ｌd（ｉN）における降下煤塵粒子の「水平方向の拡散幅σy［Ｌd］」を半径とする円の断面積とすることができる。又は、「第１の距離Ｌd（ｉM）、第２の距離Ｌd（ｉN）における降下煤塵粒子の「水平方向の拡散幅σy［Ｌd］」に対応する「第１の距離Ｌd（ｉM）、第２の距離Ｌd（ｉN）における降下煤塵粒子の「鉛直方向の拡散幅σz［Ｌd］」を用いて、長軸及び短軸を２×σy又は２×σZとする楕円の断面積としてもよい。
　このような取扱いによって、発塵源の探索に要する計算負荷を低減することができる。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
　評価地点にて捕集した降下煤塵の放射線を測定してその強度に基づいて、個々の降下煤塵粒子（のサンプル）、又は、当該降下煤塵粒子（のサンプル）全体を放射性降下煤塵又は非放射性降下煤塵に分類し、放射性降下煤塵のみ（又は非放射性降下煤塵のみ）を対象にした放射性降下煤塵（又は非放射性降下煤塵）の非定常発塵源を探索することができる。
　降下煤塵の放射線強度の測定方法には公知の方法を用いることができる。例えば、特許文献７～９に記載される手法を用いることができる。
　放射線強度に基づく降下煤塵試料の分類方法には、例えば、前記期間Ｔd（it）（時刻ｔd（ｉt－１）から時刻ｔd（ｉt）までの時間（期間））に各評価地点で捕集された試料中の個々の降下煤塵粒子を１個ずつ分離してそれぞれの放射線強度を測定し、放射線強度が所定閾値以上の場合には、当該放射線強度を有する降下煤塵粒子を放射性降下煤塵とし、それ以外を非放射性降下煤塵と分類することができる。この試料全体の質量は、降下煤塵量として測定されているので、前記試料全体の質量に放射性降下煤塵の個数比率（＝[放射性降下煤塵の個数÷(放射性降下煤塵の個数＋非放射性降下煤塵の個数)]）を乗じた値をこの試料中の放射性降下煤塵の質量とすることができる。あるいは、捕集された特定の降下煤塵粒子の試料全体の放射線強度を測定して、放射線強度が所定閾値以上の場合には、当該試料全体の質量を放射性降下煤塵の質量とし、それ以外の場合には、当該試料全体の質量を非放射性降下煤塵の質量としてもよい。図３のステップＳ１０２では、このようにして得られた放射性降下煤塵の質量（又は非放射性降下煤塵の質量）が、降下煤塵量Ｍ（ｉ）として設定される。そして、放射性降下煤塵（又は非放射性降下煤塵）について、「発塵源」、「発塵源でない」、及び「未判定」の何れかが設定される。
　このような取扱によって、例えば、放射性降下煤塵の非定常発塵源を、放射性発塵源に近寄ることなく、遠方での降下煤塵計測データを用いて特定することができる。尚、放射性降下煤塵及び非放射性降下煤塵の何れを発塵源の探索対象とするかについては、例えば、図３のフローチャートを開始する前に、情報処理装置に接続されたキーボードやコンソール画面等を用いて、予め人力で設定（入力）することができる。
　尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明し、例証したが、これらはあくまで発明の例示であって限定的に考慮されるべきものではなく、追加、削除、置換及び他の変更は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で可能である。即ち、本発明は前述した実施形態のみにより限定されるものではない。
　本発明は、原子力発電所等の発塵量（発塵源における降下煤塵の発生速度）が非定常的に変動する降下煤塵の発塵源を探索する方法に広く適用でき、降下煤塵の発塵源を、効率的に且つ正確に探索することができる。
　　ｉ　評価地点
　　ｐ　発塵源（座標点）
　　ＷＤ　風向
　　α　降下煤塵のプルーム
　　γ　発塵源探索範囲
　　１０　プルームの中心軸
　　１１　発塵源探索領域の中心軸
　　４１　発塵源探索領域間の共通領域

Claims (10)

  1. 　周期Δｔdごとのｉt番目の時刻を時刻ｔd（ｉt）として、互いに異なる少なくとも２つ以上の評価地点における、時刻ｔd（ｉt－１）から時刻ｔd（ｉt）までの期間である期間Ｔd（ｉt）に降下煤塵を捕集し、単位時間あたりの降下煤塵量Ｍの測定値を得る煤塵量設定工程と；
    　前記各評価地点のそれぞれの近傍において、前記期間Ｔd（ｉt）に前記周期Δｔdよりも短い周期Δｔwintで連続的に風向を測定し、前記期間Ｔd（ｉt）における代表風向ＷＤを導出する代表風向導出工程と；
    　前記各評価地点のそれぞれの近傍において、前記期間Ｔd（ｉt）に前記周期Δｔwintで連続的に風速を測定し、前記期間Ｔd（ｉt）における代表風速ＷＳを導出する代表風速導出工程と；
    　前記各評価地点のそれぞれの近傍において、前記期間Ｔd（ｉt）に前記周期Δｔwintで連続的に前記降下煤塵の落下速度を測定し、前記期間Ｔd（ｉt）における代表落下速度Ｖsを導出する代表落下速度導出工程と；
    　第１の評価地点ｉMを始点とし、前記代表風向ＷＤの風上方向にのびる中心軸を有するとともに、前記中心軸の周囲に降下煤塵発生源探索領域幅を設けて前記中心軸から垂直方向に前記降下煤塵発生源探索領域幅までの距離の範囲を領域とする第１の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉM）と、前記第１の評価地点ｉMとは異なる第２の評価地点ｉNを始点とし、前記代表風向ＷＤの風上方向にのびる中心軸を有するとともに、前記中心軸の周囲に前記降下煤塵発生源探索領域幅を設けて前記中心軸から垂直方向に前記降下煤塵発生源探索領域幅までの距離の範囲を領域とする第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉN）とを設定する降下煤塵発生源探索領域設定工程と；
    　前記第１の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉM）及び前記第２の降下煤塵発生源探索領域γ（ｉN）の双方の中に含まれる座標点ｐと、前記第１の評価地点ｉMとの間の第１の距離Ｌd（ｉM）、および前記座標点ｐと前記第２の評価地点ｉNとの間の第２の距離Ｌd（ｉN）を算出する距離算出工程と；
    　前記座標点ｐを含む前記第１の降下煤塵発生源探索領域中心軸の垂直面における前記第１の降下煤塵発生源探索領域の断面積である第１の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp1と、前記座標点ｐを含む前記第２の降下煤塵発生源探索領域中心軸の垂直面における前記第２の降下煤塵発生源探索領域の断面積である第２の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp2とを前記降下煤塵発生源探索領域幅を用いてそれぞれ算出する断面積算出工程と；
    　前記第１の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp1に比例する第１の仮定発塵量Ｅ1と、前記第２の発塵源探索領域中心軸垂直断面積Ｓp2に比例する第２の仮定発塵量Ｅ2とを算出する発塵量算出工程と；
    　前記座標点ｐを含む全ての降下煤塵発生源探索領域の全ての組み合わせに対して、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記第１の仮定発塵量Ｅ1と前記第２の仮定発塵量Ｅ2の比が全て所定の上下限閾値の範囲内であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源であると判断し、一方、前記発塵量算出工程において算出された、いずれかの前記第１の仮定発塵量Ｅ1と前記第２の仮定発塵量Ｅ2の比が所定の上下限閾値の範囲外であれば前記座標点ｐを降下煤塵の非定常発塵源ではないと判断するとともに、前記座標点ｐが前記第１の降下煤塵発生源探索領域と前記第２の降下煤塵発生源探索領域のいずれにも含まれない場合には前記座標点ｐでの降下煤塵の非定常発塵源の判断を行わない、発塵源判定工程と；
    を有し、
    　プルーム式において、前記降下煤塵発生源探索領域中心軸を前記プルーム中心軸として、前記プルーム中心軸上の前記第２の距離Ｌd（ｉN）におけるプルーム拡散幅を算出し、算出された前記プルーム拡散幅を、前記降下煤塵発生源探索領域幅として用いることを特徴とする降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  2. 　前記代表風向導出工程において、前記代表風向ＷＤは、前記期間Ｔd（ｉt）における前記風向の測定値の平均値として導出されることを特徴とする、請求項１に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  3. 　前記代表風速導出工程において、前記代表風速ＷＳは、前記期間Ｔd（ｉt）における前記風速の測定値の平均値として導出されることを特徴とする、請求項１に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  4. 　前記代表落下速度導出工程において、前記代表落下速度Ｖsは、前記期間Ｔd（ｉt）における前記降下煤塵の前記落下速度の測定値の平均値として導出されることを特徴とする、請求項１に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  5. 　前記降下煤塵発生源探索領域中心軸は、前記風向の風上方向を水平成分とし、前記降下煤塵の前記代表落下速度Ｖsを前記代表風速ＷＳで除した値Ｖs／ＷＳを鉛直勾配として有し；
    　前記プルーム式において、前記降下煤塵発生源探索領域中心軸を前記プルーム中心軸とし、前記プルーム中心軸上の前記第２の距離Ｌd（ｉN）における前記水平方向プルーム拡散幅σyを前記降下煤塵発生源探索領域幅の水平成分として用い、前記プルーム中心軸上の前記第２の距離Ｌd（ｉN）における前記鉛直方向プルーム拡散幅σzを前記降下煤塵発生源探索領域幅の鉛直成分として用いる；
    ことを特徴とする請求項１に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  6. 　前記水平方向プルーム拡散幅σy、前記鉛直方向プルーム拡散幅σz、前記プルーム中心軸上の発生源からの距離ｘ、発塵量ＱP、前記代表速度ＷＳ、定数Ｂ並びに、前記水平方向プルーム拡散幅σyおよび前記鉛直方向プルーム拡散幅σzを用いて定義されるプルーム範囲を、用いて中心軸上距離ｘでの煤塵濃度Ｃ（ｘ）を表現する以下の式（１）及び（２）（単位は、全てＳＩ単位）、
    　　Ｃ（ｘ）＝Ｂ（ＱP／２πσyσzＷＳ）　　（プルーム範囲内）　・・・（１）
    　　Ｃ（ｘ）＝０　　　　　　　　　　　　（プルーム範囲外）　・・・（２）
    を、前記プルーム式として用いることを特徴とする請求項１に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  7. 　前記水平方向プルーム拡散幅σyおよび前記鉛直方向プルーム拡散幅σzのうち、より長い方の２倍を長軸とし、より短い方の２倍を短軸とした楕円を前記プルーム中心軸に垂直なプルーム断面形状とし、前記楕円の内側をプルーム範囲内とすることを特徴とする請求項６に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  8. 　前記水平方向プルーム拡散幅σy、前記鉛直方向プルーム拡散幅σz、前記プルーム中心軸上の発生源からの距離ｘ、発塵量ＱP、前記代表速度ＷＳ、定数Ｂ並びに、前記水平方向プルーム拡散幅σyおよび前記鉛直方向プルーム拡散幅σzを用いて定義されるプルーム範囲を、用いて中心軸上距離ｘでの煤塵濃度Ｃ（ｘ）を表現する以下の式（１）及び（２）（単位は、全てＳＩ単位）、
    　　Ｃ（ｘ）＝Ｂ（ＱP／２πσyσzＷＳ）　　（プルーム範囲内）　・・・（１）
    　　Ｃ（ｘ）＝０　　　　　　　　　　　　（プルーム範囲外）　・・・（２）
    を、前記プルーム式として用いることを特徴とする請求項５に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  9. 　前記水平方向プルーム拡散幅σyおよび前記鉛直方向プルーム拡散幅σzのうち、より長い方の２倍を長軸とし、より短い方の２倍を短軸とした楕円を前記プルーム中心軸に垂直なプルーム断面形状とし、前記楕円の内側をプルーム範囲内とすることを特徴とする請求項８に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
  10. 　前記期間Ｔd（ｉt）内に前記評価地点で捕集された降下煤塵試料の放射線量を測定し、測定した前記放射線量の強度に基づいて降下煤塵を煤塵種ごとに分類する煤塵種分類工程を更に有し；
    　前記捕集された降下煤塵試料のうち、前記煤塵種分類工程で分類されたいずれかの前記煤塵種に対応する部分の降下煤塵の質量を前記降下煤塵量Ｍとする；
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の降下煤塵の非定常発塵源位置の探索方法。
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