特開 2024-163770 放射能汚染分布測定装置、方法及びプログラム

(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】P2024163770

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】放射能汚染分布測定装置、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/167 20060101AFI20241115BHJP

   G01T 1/169 20060101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

G01T1/167 C

G01T1/167 H

G01T1/169 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079644

(22)【出願日】2023-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大甕 舜一朗

(72)【発明者】

【氏名】上野 聡一

(72)【発明者】

【氏名】炭谷 誠

(72)【発明者】

【氏名】高木 純一

(72)【発明者】

【氏名】宮原 康文

【テーマコード（参考）】

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G188AA15

2G188AA23

2G188BB04

2G188BB05

2G188DD18

2G188DD20

2G188DD31

2G188EE01

2G188EE02

2G188EE14

2G188EE28

2G188FF02

2G188FF11

(57)【要約】

【課題】遠隔測定を可能にすることで、作業員の被爆リスク及びβ汚染の拡大リスクを低減するとともに、作業管理の負担も低減させる放射能汚染分布測定技術を提供する。
【解決手段】放射能汚染分布測定装置１０は、測定対象２６の汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）から放出されたβ線の通過方向２１を規定するコリメータ３２と、コリメータ３２を通過したβ線の検出値２５を出力する放射線検出器３１と、コリメータ３２に規定されるβ線の通過方向２１を可変的に設定する設定部と、通過方向２１に対応する測定対象２６の位置２７を収集する収集部１２と、位置２７の各々に検出値２５を反映させ汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を生成する生成部１５と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の汚染源から放出されたβ線の通過方向を規定するコリメータと、
前記コリメータを通過した前記β線の検出値を出力する放射線検出器と、
前記コリメータに規定される前記β線の前記通過方向を可変的に設定する設定部と、
前記通過方向に対応する前記測定対象の位置を収集する収集部と、
前記位置の各々に前記検出値を反映させ前記汚染源の分布を生成する生成部と、を備える放射能汚染分布測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の放射能汚染分布測定装置において、
前記検出値は前記β線の計数率である放射能汚染分布測定装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染分布測定装置において、
前記検出値は前記β線のエネルギースペクトルである放射能汚染分布測定装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染分布測定装置において、
前記測定対象の位置は、光学カメラで撮像した画像から収集される放射能汚染分布測定装置。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染分布測定装置において、
前記放射線検出器には、前記β線をγ線から弁別する波形弁別器が設けられている放射能汚染分布測定装置。

【請求項6】

請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染分布測定装置において、
前記放射線検出器は、入射面に前記β線を遮蔽しγ線を通過させる遮蔽板が設けられ、
γ線による環境放射線を推定する推定部が備えられる放射能汚染分布測定装置。

【請求項7】

請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染分布測定装置において、
前記コリメータの入射面に前記β線を通過させα線を遮蔽する遮蔽膜が設けられる放射能汚染分布測定装置。

【請求項8】

測定対象の汚染源から放出されたβ線の通過方向を規定するコリメータを配置するステップと、
前記コリメータを通過した前記β線の検出値を放射線検出器から受信するステップと、
前記コリメータに規定される前記β線の前記通過方向を可変的に設定するステップと、
前記通過方向に対応する前記測定対象の位置を収集するステップと、
前記位置の各々に前記検出値を反映させ前記汚染源の分布を生成するステップと、を含む放射能汚染分布測定方法。

【請求項9】

コンピュータに、
測定対象の汚染源から放出されたβ線の通過方向を規定するコリメータを通過した前記β線の検出値を放射線検出器から受信するステップ、
前記コリメータに規定される前記β線の前記通過方向を可変的に設定するステップ、
前記通過方向に対応する前記測定対象の位置を収集するステップ、
前記位置の各々に前記検出値を反映させ前記汚染源の分布を生成するステップ、を実行させる放射能汚染分布測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、汚染源から放出されるβ線を検出することで放射能汚染分布を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

管理区域において非密封β線源が漏洩した場合、放射線管理の観点から、その汚染分布の測定が重要である。一般に、β線を検出するには、汚染が疑われる箇所にサーベイメーター等の検出器を近づけて測定する。

【0003】

放射能汚染分布を測定する公知技術として、Ｘ方向及びＹ方向にファイバーシンチレータを配置し、二次元イメージングを行うオートラジオグラフィ装置がある。この装置において、ファイバーシンチレータの近傍にコリメータが配置されている。このコリメータの作用により、隣接するファイバーに入射したり斜め方向から入射したりするβ線の影響が抑制され、高解像度のオートラジオグラフィが実現される。

【0004】

その他の公知技術として、ウエブと呼ばれる膜状の物体の厚みや形状を計測するため、β線源を利用する技術が開示されている。その際に、格子状のコリメータをβ線源側に配置することで、検出されるβ線の放出方向を制限している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第２５６８４３８号公報

【特許文献2】特許第４８４５７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、汚染が広範囲に及ぶ場合、β線を全面にわたり検出する必要があるため、時間を要する。ところで、β線は空気中において多重散乱しながら数ｍ程度の飛程を持つ。このため、β汚染が広範囲に及ぶ場合、検出器が向く方向とは異なる方向から到来するβ線が検出される可能性がある。したがって、放射能汚染分布を十分な分解能で測定することが困難であった。

【0007】

最初に上述した公知技術では、β線源に密着して測定する必要があるため、遠隔測定を行うことができない。このため作業員がβ汚染領域に深く侵入する必要があり、作業員の被爆リスクだけでなくβ汚染の拡大リスクまで高まる懸念がある。

【0008】

次に上述した公知技術では、β線源にコリメータを設置している。このため、この公知技術を管理区域内の放射能汚染分布測定に応用しようとすると、β汚染面にコリメータを設置する必要性が生じるため、放射性廃棄物が増えてしまう。また、状況に応じてコリメータの最適形状が異なるため汎用性に欠ける。

【0009】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、遠隔測定を可能にすることで、作業員の被爆リスク及びβ汚染の拡大リスクを低減するとともに、作業管理の負担も低減させる放射能汚染分布測定技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態に係る放射能汚染分布測定装置において、測定対象の汚染源から放出されたβ線の通過方向を規定するコリメータと、前記コリメータを通過した前記β線の検出値を出力する放射線検出器と、前記コリメータに規定される前記β線の前記通過方向を可変的に設定する設定部と、前記通過方向に対応する前記測定対象の位置を収集する収集部と、前記位置の各々に前記検出値を反映させ前記汚染源の分布を生成する生成部と、を備える放射能汚染分布測定装置。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態により、遠隔測定が可能となり、作業員の被爆リスク及びβ汚染の拡大リスクが低減し作業管理の負担も低減する、放射能汚染分布測定技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る放射能汚染分布測定装置を示すブロック図。

【図2】β線の通過方向を可変的に設定するコリメータの動作説明図。

【図3】コリメータの分解図。

【図4】第２実施形態において放射線検出器の入射面に取り付けた遮蔽板を示す図。

【図5】第３実施形態においてコリメータの入射面に取り付けた遮蔽膜を示す図。

【図6】実施形態に係る放射能汚染分布測定方法の工程及び放射能汚染分布測定プログラムのアルゴリズムを説明するフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る放射能汚染分布測定装置１０Ａ（１０）を示すブロック図である。このように放射能汚染分布測定装置１０Ａは、測定対象２６の汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）から放出されたβ線の通過方向２１を規定するコリメータ３２と、コリメータ３２を通過したβ線の検出値２５を出力する放射線検出器３１と、コリメータ３２に規定されるβ線の通過方向２１を可変的に設定する設定部と、通過方向２１に対応する測定対象２６の位置２７を収集する収集部１２と、測定対象２６の位置２７の各々に検出値２５を反映させ汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を生成する生成部１５と、を備えている。

【0014】

原子力施設において、放射線被ばくのおそれのある放射線管理区域は、他の一般区域から物理的に隔離されている。これにより、関係者以外の者の無用な放射線被ばくを防止するとともに、施設内で作業する人の放射線被ばく管理を適正に行う。このような放射線被ばくの管理は、体表面汚染検査と空間線量率測定がある。前者の体表面汚染検査用には、β線に対し感度が高い放射線検出器３１が用いられ、発光作用によるシンチレーション検出器や電離作用によるＧＭ検出管等が利用される。

【0015】

図示において、放射線検出器３１の測定対象２６の表面は、放射線核種に汚染された汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）が形成されている。そしてこの汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）からは、α線、β線、γ線といった放射線が放出されている。本実施形態では、測定対象２６の体表面汚染検査が主目的であるため、β線に着目している。

【0016】

図１及び図２に基づいて、コリメータ３２が可変的にβ線の通過方向２１を設定する動作を説明する。コリメータ３２は、一つの設定に対し、測定対象２６の汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）から放出されたβ線の通過方向２１を一つ規定する。図１に示すように、コリメータ３２の通過方向２１を設定することで、正面の汚染源２０ａから放出されるβ線が検出される。この図１の設定では、斜め前方の汚染源２０ｂから放出されるβ線の検出は少なくなる。

【0017】

その一方で、図２に示すように、汚染源２０ｂを測定するときには、コリメータ３２の通過方向２１を再設定し、斜め前方からのβ線を測定するようにする。この図２の設定では、正面の汚染源２０ａから放出されるβ線の検出は少なくなる。このようにβ線の通過方向２１をコリメータ３２で可変的に規定することにより、放射線検出器３１を動かさずに、測定対象２６の体表面を広範囲に亘り放射能汚染分布測定できる。

【0018】

図３はコリメータ３２の分解図である。このようにコリメータ３２は、周期的な構造を持った構造体３３（３３₁，３３₂，３３₃）の複数が、放射線検出器３１の有感部３４を覆うように構成されている。駆動部３５が構造体３３（３３₁，３３₂，３３₃）の重なり具合を調整することで、β線の通過方向２１が制御される。このコリメータ３２の構造体３３の材質は、特に限定されないが、複数を組み合わせることで設定した通過方向２１以外の方向のβ線を遮蔽する性能を持つものとする。なお駆動部３５による構造体３３（３３₁，３３₂，３３₃）の駆動方向は、測定対象２６に対して水平方向や鉛直方向など任意である。

【0019】

放射線検出器３１は、設けられた波形弁別器（図示略）による波形解析により、β線をγ線及びノイズ成分から弁別することができる。フォスイッチ型シンチレータのような放射線検出器３１を利用すれば、β線とγ線の検出波形が異なるために両者の弁別が可能である。そして、放射線検出器３１は、コリメータ３２を通過したβ線とγ線のうち、β線の検出値２５を出力する。これにより、γ線による環境放射線の影響を排除して正確な汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を生成できる。

【0020】

放射線検出器３１から出力される検出値２５としては、単位時間当たりのβ線の計測数を示した計数率であったり、エネルギーを区別して計測したβ線のエネルギースペクトルであったりする。β線の計数率の検出値２５からは、放射性物質の存在やその濃度を推定できる。β線のエネルギースペクトルの検出値２５からは、さらに放射性核種の種類を推定できる。

【0021】

設定部１１でコリメータ３２に規定されるβ線の通過方向２１を可変的に設定することで、設定した通過方向２１における検出値２５が受信される。さらにこのβ線の通過方向２１は、光学カメラ３６で測定対象２６の表面を撮像した画像２２の位置に対応付けできる。

【0022】

生成部１５は、測定対象２６の位置２７の各々に検出値２５を反映させ汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を生成し、表示部１７に表示させる。このようにして、光学カメラ３６で撮像した画像２２に、検出値２５をマッピングし、β汚染の分布１６を把握することができる。また、光学カメラ３６が撮像した画像２２から放射線検出器３１と測定対象２６との距離が得られる。この距離で到来したβ線の減衰を考慮し、検出値２５を補正できる。

【0023】

本実施形態によれば、汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）である測定対象２６の表面から距離をとって放射能汚染分布測定装置１０を配置することができる。これにより、作業者は、遠隔操作で汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を生成することができ、被ばくが低減されるだけでなく、作業時に誤ってβ汚染を拡大させてしまう事象も防止される。

【0024】

（第２実施形態）
次に図４を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図４は放射線検出器３１の入射面に取り付けた遮蔽板３８を示す図である。第２実施形態の放射能汚染分布測定装置１０Ｂ（１０）は、遮蔽板３８及び推定部（図示略）が追加された以外、上述した第１実施形態（図１）と共通の構成を持つ。この共通の構成について、既にした説明を引用することとして、第２実施形態における重複説明を省略する。

【0025】

この遮蔽板３８は、放射線検出器３１の入射面に設けられ、β線を遮蔽しγ線を通過させる機能を持つ。これにより、β線の通過が物理的に排除され、γ線のみに基づく検出値２５が、放射線検出器３１から出力されることになる。推定部（図示略）は、このγ線の検出値２５に基づいて、γ線による環境放射線を推定する。

【0026】

このように遮蔽板３８が設けられることで、β線を遮蔽し、γ線の環境放射線によるノイズのみが検出される。次に遮蔽板３８を外し、β線とγ線が混在した状態で検出する。最後に、β線とγ線の検出結果からγ線のノイズを差し引くことで、正味のβ線の検出値２５が得られる。γ線の線量率が高い環境において、このようにγ線によるノイズを低減させ、β線の検出値２５の感度を高めることができる。なお、遮蔽板３８は、機構部（図示略）により放射線検出器３１の前方から着脱可能とする。

【0027】

（第３実施形態）
次に図５を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図５は、コリメータ３２の入射面に取り付けた遮蔽膜３９を示す図である。第３実施形態の放射能汚染分布測定装置１０Ｃ（１０）は、遮蔽膜３９が追加された以外、上述した第１実施形態（図１）又は第２実施形態（図４）と共通の構成を持つ。この共通の構成について、同一の符号を付して既にした説明を引用し、第３実施形態における重複説明を省略する。

【0028】

この遮蔽膜３９は、コリメータ３２の入射面に設けられ、β線を通過させα線を遮蔽する機能を持つ。これによりα線の通過が物理的に排除され、α線の影響が排除された検出値２５が、放射線検出器３１から出力されることになる。

【0029】

このように遮蔽膜３９が設けられることで、粉塵やα線を放出するダストによる影響を低減させることができる。この遮蔽膜３９は、測定対象２６側のコリメータ３２の面に配置される。これにより、ダストが飛散している環境においても、ダストから放出されるα線やダストがコリメータ３２に詰まる阻害要因が排除され、汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６が高精度に生成される。

【0030】

図６のフローチャートに基づいて（適宜、図１参照）、実施形態に係る放射能汚染分布測定方法の工程及び放射能汚染分布測定プログラムのアルゴリズムを説明する。まず、汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）を持つ測定対象２６に対向するように放射線検出器３１とコリメータ３２を配置する（Ｓ１１）。

【0031】

次に、コリメータ３２に規定されるβ線の通過方向２１を設定する（Ｓ１２）。そして、汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）から放出されたβ線のうちコリメータ３２の通過方向２１における放射線検出器３１の検出値２５を受信する（Ｓ１３）。

【0032】

次に、測定対象２６の画像２２等に基づいて、コリメータ３２の通過方向２１に対応する測定対象２６の位置２７を収集し（Ｓ１４）、対応する検出値２５と組み合わせてデータ保持する（Ｓ１５）。

【0033】

そして、コリメータ３２に規定されるβ線の通過方向２１を可変的に設定し（Ｓ１６；Ｎｏ、Ｓ１２）、全ての通過方向２１が設定されるまで、（Ｓ１２）から（Ｓ１５）までのフローを繰り返す（Ｓ１６；Ｙｅｓ）。さらに、放射線検出器３１及びコリメータ３２の配置を変えて測定対象２６の全面を網羅するまで（Ｓ１７；Ｎｏ）、（Ｓ１１）から（Ｓ１６）までのフローを繰り返し（Ｓ１７；Ｙｅｓ）、位置２７に検出値２５を組み合わせてデータ保持する。

【0034】

次に、測定対象２６の位置２７に検出値２５を反映させ汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を生成する（Ｓ１８、ＥＮＤ）。

【0035】

このように、β線を測定可能な放射線検出器３１に、コリメータ３２の通過方向２１を遠隔で設定し、β線の到来方向を規定して検出させる。そして、コリメータ３２の通過方向２１及び放射線検出器３１の配置から測定対象２６の位置２７と検出値２５を関連付けることで、汚染源２０（２０ａ，２０ｂ）の分布１６を遠隔操作で生成することが可能となる。

【0036】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の放射能汚染分布測定装置によれば、β線の通過方向を可変できるコリメータを持つ。これにより、遠隔測定が可能となり、作業員の被爆リスク及びβ汚染の拡大リスクを低減するとともに、作業管理の負担も低減することが可能となる。

【0037】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0038】

以上説明した放射能汚染分布測定装置は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。このため放射能汚染分布測定装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、放射能汚染分布測定プログラムにより動作させることが可能である

【0039】

また放射能汚染分布測定プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。

【0040】

また、本実施形態に係る放射能汚染分布測定プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、放射能汚染分布測定装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

【符号の説明】

【0041】

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…放射能汚染分布測定装置、１１…設定部、１２…収集部、１５…生成部、１６…分布、１７…表示部、２０（２０ａ，２０ｂ）…汚染源、２１…通過方向、２２…画像、２５…検出値、２６…測定対象、２７…位置、３１…放射線検出器、３２…コリメータ、３３…構造体、３４…有感部、３５…駆動部、３６…光学カメラ、３８…遮蔽板、３９…遮蔽膜。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】