特開 2023-109040 ポータブル・ベクレル計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023109040

(43)【公開日】2023-08-07

(54)【発明の名称】ポータブル・ベクレル計

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/167 20060101AFI20230731BHJP

【ＦＩ】

G01T1/167 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010407

(22)【出願日】2022-01-26

(71)【出願人】

【識別番号】512029630

【氏名又は名称】株式会社日本遮蔽技研

(74)【代理人】

【識別番号】100098187

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 正司

(72)【発明者】

【氏名】河野 孝央

(72)【発明者】

【氏名】平山 貴浩

【テーマコード（参考）】

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G188AA06

2G188AA23

2G188BB04

2G188CC20

2G188EE14

2G188EE25

2G188FF28

2G188GG02

2G188GG05

2G188GG06

(57)【要約】

【課題】持ち運び可能な且つ現場で放射能測定が可能なポータブル・ベクレル計を提供する。
【解決手段】放射線検出器で検出した放射線の計数率に基づいて線量率を求める第１演算部と、測定対象物までの距離Ｌを測定する測距処理部と、線量率に対応する1cm線量当量率定数Γを記憶したデータメモリと、下記の式に基づいて放射能Ａを求める第２演算部とを有する。
Ａ＝（ＤＬ²）/Γ
Ａ：測定対象物の放射能(MBq)
Ｄ：サーベイメータで測定された線量率（μSv/h）
Ｌ：距離計で測定された距離(ｍ)
Γ：1cm線量当量率定数(μSv・m²/MBq/h）
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物からの放射線を検出する放射線検出器と、
該放射線検出器で検出した放射線の計数率に基づいて線量率を求める第１演算部と、
前記測定対象物までの距離Ｌを測定する測距処理部と、
前記線量率に対応する1cm線量当量率定数Γを記憶したデータメモリと、
下記の式に基づいて放射能Ａを求める第２演算部とを有することを特徴とするポータブル・ベクレル計。
Ａ＝（ＤＬ²）/Γ
Ａ：測定対象物の放射能(MBq)
Ｄ：サーベイメータで測定された線量率（μSv/h）
Ｌ：距離計で測定された距離(ｍ)
Γ：1cm線量当量率定数(μSv・m²/MBq/h）

【請求項2】

請求項１に記載のポータブル・ベクレル計において、
放射能（Bｑ）表示の機能を拡張した表示部を更に有し、
該表示部の表示モードとして、
測定した放射能の数値を表示する基本表示モードと、
前記第１演算部で求めた線量率又は線量を数値表示する線量表示モードと、
前記測定対象物までの距離を数値表示する距離表示モードとを備え、
これら基本表示モード、線量表示モード、距離表示モードがユーザにより選択可能である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的にはベクレルモニタに関連した技術であり、詳しくは携帯して現場で放射能測定が可能なポータブル・ベクレル計に関する。

【背景技術】

【0002】

2011年3月に発生した福島第一原子力発電所の原子力事故の後、原子炉廃止措置や放射能汚染物貯蔵サイトなどの作業現場では、周辺環境の放射線量測定（μSv、μSv/h）や汚染土壌などの放射能測定（Bq、Bq/kg）が行われている。

【0003】

放射線量測定では、線量計（以下、「サーベイメータ」という。）が用いられる（特許文献１）。サーベイメータは、一般的には、小型軽量であり、また、持ち運びが容易であると共に、取り扱いもそれほど難しくはないことから、作業現場において作業員が、各自、比較的自由に使用することができる。

【0004】

一方、放射能測定では、ベクレルモニタが用いられる（特許文献２）。ベクレルモニタは、放射能測定に特化した装置であり、遮蔽体を含む大がかりな重量物である。このことから、多くのベクレルモニタは、専用の施設や部屋（測定室）に設置され、そして、特定の担当者によって測定が実行される。

【0005】

作業員は、現場でサーベイメータを使って放射線量をリアルタイムに測定する一方で、必要に応じて、放射性物質、すなわち放射性核種を含む、あるいはその恐れのある測定対象物（汚染土壌等）を採取し、採取した測定対象物を放射能測定施設に持ち込んで放射能測定を依頼する事が行われている。

【0006】

サーベイメータとベクレルモニタとは、性能の維持／確認のための校正においても異なっている。サーベイメータの場合、照射線量率の分かった照射線源が作る放射線場を利用して校正が行われる。これに対しベクレルモニタでは、標準線源が用いられる。この標準線源は、測定容器等に採取した測定対象物と物理化学的形状が同じか類似した材料で製作され、その含有放射能は、信頼できる機関によって値付けがされている。

【0007】

また、照射線源と標準線源は、ワーキングライフ（使用可能期間）の点でも、大きく異なる。照射線源のワーキングライフは例えば１５年であり、標準線源は例えば３年である。

【0008】

以上のことから分かるように、作業現場では、放射線量測定と放射能測定とは別の分野であると理解されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１９－１０９１２０号公報

【特許文献2】特開２０２０－１９３８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

福島第一原発事故から１０年を経過した現在、事故に関連する中間貯蔵施設などの作業現場では、主としてCs-137から放出されるγ線の場が形成される（γ線場）。こうしたγ線場の放射線量を測定するのに適した携帯可能なサーベイメータが用いられている。例えばSi半導体を用いたサーベイメータ、ガス検出器を用いたサーベイメータ、固体シンチレータを用いたサーベイメータ（以下、「シンチレーション式サーベイメータ」という）を例示的に挙げることができ、特にシンチレーション式サーベイメータがよく用いられている。サーベイメータによって現場でリアルタイムに放射線量を測定できる。作業現場では、このサーベイメータの利便性と同等の利便性でリアルタイムに放射能を測定したいという要請がある。

【0011】

本発明の目的は、持ち運び可能な且つ現場で放射能測定が可能なポータブル・ベクレル計を提供することにある。

【0012】

本発明の更なる目的は、持ち運び可能なサーベイメータと同様の簡便さで且つ現場で迅速に放射能測定が可能なポータブル・ベクレル計を提供することにある。

【0013】

本発明の更なる目的は、相対的に短期なワーキングライフの標準線源を必要としないポータブル・ベクレル計を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

汎用のサーベイメータによりCs-137を含むか、その恐れのある測定対象物（以下、「Cs-137線源」という）が作るγ線場（以下、「Cs-137γ線場」という）における放射線量を求める場合を典型例として、以下に本発明の概念を説明する。この例において、サーベイメータでは、Cs-137γ線場の放射線量として「1cm線量当量率（以下、「線量率」という）」が次の式１で求められる。

【0015】

(式１) Ｄ＝Ｃ_ND×Ｎ
Ｄ：Cs-137γ線場の線量率（μSv/h）
Ｎ：Cs-137γ線場の計数率（cps）
Ｃ_ND：Cs-137のＮＤ係数（μSv/h／cps）
（ＮＤ係数は計数率を線量率に変換するための係数である）

【0016】

変形例として、線量率に代えて1cm線量当量（以下、「線量」という）を測定する場合がある。このとき測定で得られるオリジナルのデータは、計数率ではなく積算計数になる。積算計数の値を、機械的に積算時間で割り算することにより、式１の計算に必要な計数率Ｎを得ることができる。このことから、線量率と線量とは実質的に等価である。

【0017】

本発明に従うポータブル・ベクレル計は、サーベイメータとの関係で説明すれば、次の式２で放射能量を求める。

【0018】

(式２) Ａ＝（ＤＬ²）/Γ
Ａ：Cs-137線源の放射能(MBq)
Ｄ：サーベイメータで測定されたCs-137γ線場の線量率(μSv/h）
Ｌ：距離計で測定された距離(ｍ)
Γ：Cs-137の1cm線量当量率定数(μSv・m²/MBq/h）

【0019】

上記式２に含まれる３つのパラメータのうち、線量率Ｄは既存のサーベイメータと同じ手法により求めることができる。また、Cs-137の1cm線量当量率定数Γは、内部データとして、あらかじめポータブル・ベクレル計の「データメモリ」（図１の１４４を参照）に登録しておくのが良い。1cm線量当量率定数Γはアイソトープ手帳など、よく知られた文献から入手することができる。

【0020】

現在、福島の作業現場で測定対象物に含まれる放射性核種は主としてCs-137と考えられる。そのため式１と式２では、ＮＤ係数Ｃ_NDと1cm線量当量率定数Γに、Cs-137の値を用い、測定対象物に含まれるCs-137の放射能を求める場合を想定したが、測定対象物に含まれる核種がCs-137とは異なる場合、それぞれの核種のＮＤ係数Ｃ_NDと1cm線量当量率定数Γを用いることにより、同様に測定原理を説明することができる。

【0021】

また、多くの現場においてサーベイメータで測定している放射線量は、「1cm線量当量率」である。このことから、上記式２において、Γを「1cm線量当量率定数」と定義できる。しかし、それ以外の単位の放射線量を測定するサーベイメータでは、その測定線量に応じた係数および定数を用いる必要がある。例えば、「実効線量率」を放射線量として測定するサーベイメータが存在すれば、そのサーベイメータで測定を行う場合、ＮＤ係数Ｃ_NDには計数率を実効線量率に変換する係数、またΓには実効線量率定数を用いる必要がある。すなわち、測定されるそれぞれの放射線量に応じた係数および定数がＣ_NDおよびΓの値として用いられる。

【0022】

本発明に従うポータブル・ベクレル計は測定対象物までの距離を測定する距離計を含む。距離計は、例えば超音波、赤外線、レーザー光を用いた既知の距離計を例示的に採用することができる。

【0023】

本発明のポータブル・ベクレル計の機能ブロック図を図１に示す。本発明のポータブル・ベクレル計２は、第１に、Cs-137などの放射性核種を含むか、その恐れのある測定対象物（図１に限定して、以下、「線源」という）から放出された放射線を捉えて計数し、その計数率を線量率に変換して数値化（デジタル化）する放射線量処理部１０を有し、第２に、測定対象物までの距離を測定する測距処理部１２とを有する。

【0024】

放射線量処理部１０は、線源からの放射線を検出する「放射線検出器」１０２と、「放射線検出器」１０２で検出した放射線の計数率に基づいて線量率を演算する「信号処理/線量演算回路」１０４とを有し、好ましくは、放射線量測定結果として「信号処理/線量演算回路」１０４で得た線量率（μSv/h）の表示データを生成する「μSv/h表示」１０６を有する。

【0025】

測距処理部１２は、線源までの距離を測定するために投光と受光との時間差や位相差を検出する「距離検出器」１２２と、「距離検出器」１２２で得た時間差や位相差に基づいて距離を算出する「信号処理/距離演算回路」１２４とを有し、好ましくは距離測定結果として「信号処理/距離演算回路」１２４で得た距離の表示データを生成する「距離(ｍ)表示」１２６を有する。

【0026】

本発明のポータブル・ベクレル計２は、放射線量処理部１０、測距処理部１２から線量率データ、ならびに距離データを得て線源の放射能を求める放射能処理部１４を更に有する。この放射能処理部１４は、上述した具体例で説明した式２に基づく演算によって線源の放射能を求める「放射能・演算及び・評価回路」１４２を有する。線源の放射能を求めるのに必要とされる、上述した具体例で説明すれば、1cm線量当量率定数Γは、放射能処理部１４の一部を構成する定数Γを記憶する「データメモリ」１４４に登録される。

【0027】

ポータブル・ベクレル計２は、好ましくは、「放射能・演算及び・評価回路」１４２で求めた放射能の表示データを生成する「放射能（Bｑ）表示」１４６、「測定結果通知」１４８、「アラーム発信」１５０を有する。

【0028】

本発明のポータブル・ベクレル計は点線源に関しては、理論上、正確な放射能を測定することができるが面線源や体積線源に関する測定値はおおよその値となる。しかし、持ち運び可能な且つ現場で放射能測定が可能であり、持ち運び可能なサーベイメータと同様の簡便さで且つ現場で迅速に放射能測定が可能である。

【0029】

本発明の作用効果、本発明の他の目的は、以下の実施例の詳細な説明から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明のポータブル・ベクレル計の機能ブロック図である。

【図2】実施例のポータブル・ベクレル計のハード構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0031】

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図２を参照して、実施例のポータブル・ベクレル計２０は、汎用されているシンチレーション式サーベイメータ４に、測定対象物（図１では線源、図２では¹³⁷Cs点線源）までの距離を測定する距離計６を付加したハード構造を備え、また、表示部８を備えている。既知のように距離計６では距離測定のために、例示的には、超音波、赤外線、レーザー光が用いられる。

【0032】

シンチレーション式サーベイメータ４（図２）は、既に知られているように、シンチレータが放射線を検出することにより発光した蛍光を光電変換・増幅することにより、測定対象物（図１では線源、図２では¹³⁷Cs点線源）から入射された放射線の計数率又は計数に基づいて線量率又は線量が求められる。

【0033】

ポータブル・ベクレル計２（図１、図２の２０に対応）は、更に、距離計６（図２）を有し、距離計６によって測定対象物（図１では線源、図２では¹³⁷Cs点線源）までの距離Ｌが測定される。

【0034】

図１を参照して、ポータブル・ベクレル計２は、上記式２に基づいて放射能Ａを求める第２演算部（１４２に内蔵）を有する。第２演算部は線量率Ｄ、距離Ｌを取り込み且つ「データメモリ」１４４に登録されている1cm線量当量率定数Γを取り込んで、放射能Ａ(MBq)を求める。

【0035】

上記式２は厳格に言うと、点状の線源に対して有効である。一方、実際の測定対象物は面積あるいは体積を有する。このことから、作業現場の測定対象物に対して、ポータブル・ベクレル計２（図１、図２では２０に対応）は厳格な意味で正しい放射能量を測定することができない。しかし、ポータブル・ベクレル計２は、おおよその放射能量を測定することができる。作業現場では、おおよその数値でよいから、リアルタイムに放射能量を知りたいという要望がある。この要望は、汚染物質の搬送を伴う処理が増加してきた昨今、強まっている。本発明のポータブル・ベクレル計２はこの要請に適合することができる。

【0036】

ポータブル・ベクレル計２（図１、図２では２０に対応）に含まれる誤差は、測定実験やシミュレーションによって補完することが可能である。例えば広く汚染された壁は無限に近いn個の点線源で構成されているとみなすことができる。したがって、各点線源の放射能量Ａ１、Ａ２、・・・Ａｎが作るγ線場の線量率ＤをＤ１、Ｄ２、・・・Ｄｎとすると、その総和から面/体積線源全体の放射能量を特定することができる。

【0037】

ポータブル・ベクレル計２（図１、図２では２０に対応）は表示部８（図２）を備え、測定結果は表示部８にリアルタイムに表示される。これにより、ユーザは、現場において、表示部８を見ることで、放射能の値をリアルタイムに読み取ることができる。

【0038】

ポータブル・ベクレル計２（図１、図２では２０に対応）は、測定した放射能の数値を表示部８（図２）に表示する基本表示モードと、線量率又は線量を表示部に数値表示する線量表示モードと、測定対象物（図１では線源、図２では¹³⁷Cs点線源）までの距離を表示部に数値表示する距離表示モードとを備えているのがよい。そして、ユーザの選択により、放射能量、線量率又は線量、距離を択一的に表示部８に表示するのが良い。

【0039】

変形例として、放射能量と線量率又は線量とを同時に表示してもよいし、放射能量と距離とを同時に表示してもよいし、放射能量、線量率又は線量、距離との３つの値を同時に表示してもよい。

【0040】

本発明のポータブル・ベクレル計２（図１、図２では２０に対応）は、ユーザの選択により放射能量、線量率又は線量、距離を択一的に表示部８（図２）に表示可能にすることで、ベクレル計、サーベイメータ、距離計として利用することができる。

【0041】

表示部８（図２）に数値表示した場合、ユーザは測定対象物から目線をポータブル・ベクレル計２（図１、図２では２０に対応）の表示部８に移動させて測定値を認識することができる。作業現場において、測定対象物から目を離すことができない状況の場合、例えば、測定対象物を見ながら連続的に測定作業を進行させる場合、表示部８の表示を目で確認することができない。この状況を想定したときに、本発明のポータブル・ベクレル計２は、測定値のレベルに応じた数のクリック音（カウント/sec）を発生させる、または、測定値を音声で読み上げる付加的機能を提供するために「測定結果通知」１４８（図１）を備えているのがよい。「アラーム発信」１５０（図１）についても同様である。

【0042】

「測定結果通知」１４８の他のオプションとして、上記の音による通知に代えて、又は、音による通知に加えて、測定値のレベルに応じた数の光の点滅、振動の強弱による通知を備えているのがよい。これにより、作業者は、目線を移動させて「放射能（Bｑ）表示」１４６を目視し、測定値を確認しなくても、音、光、振動を通じて、おおよその測定値を察知することができる。「アラーム発信」１５０についても同様である。

【符号の説明】

【0043】

２ ポータブル・ベクレル計
４ 汎用されているシンチレーション式サーベイメータ
６ 距離計
８ 表示部

【図1】

【図2】