放射性廃棄物検査方法及び放射性廃棄物検査装置
【課題】放射性廃棄物中に含まれる放射性核種の特定、その位置及び充填量（充填状態）を単一の検査装置を用い、単一のプロセスで行う。
【解決手段】被検体１８が内包する放射線源１８Ａが発生する放射線１８Ｂによって標準試料１２の第１の透過画像を得、次に、Ｘ線源１１から照射されるＸ線１９によって、標準試料１２の第２の透過画像を得る。第１の透過画像及び第２の透過画像の大きさに関する相対比と、Ｘ線源１１、放射線源１８Ａ、標準試料１２及び受像器１３の相対的位置関係に基づく幾何学的関係とから、放射線源１８Ａの位置を特定する。放射線源１８Ａによる標準試料１２の第１の吸収特性に対し、Ｘ線１９の強度を変化させることによって、標準試料１２の、第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際のＸ線１９の強度に基づいて、放射線源１８Ａの種類を同定する。
【解決手段】被検体１８が内包する放射線源１８Ａが発生する放射線１８Ｂによって標準試料１２の第１の透過画像を得、次に、Ｘ線源１１から照射されるＸ線１９によって、標準試料１２の第２の透過画像を得る。第１の透過画像及び第２の透過画像の大きさに関する相対比と、Ｘ線源１１、放射線源１８Ａ、標準試料１２及び受像器１３の相対的位置関係に基づく幾何学的関係とから、放射線源１８Ａの位置を特定する。放射線源１８Ａによる標準試料１２の第１の吸収特性に対し、Ｘ線１９の強度を変化させることによって、標準試料１２の、第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際のＸ線１９の強度に基づいて、放射線源１８Ａの種類を同定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物、放射性同位元素を含む放射性廃棄物の検査に有用な検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力プラントや核燃料サイクル施設等において取り扱われる放射性廃棄物、放射性廃棄物容器を検査する手法として、Ｘ線ラジオグラフィ或いはＸ線ＣＴ法などがある。Ｘ線ラジオグラフィは、Ｘ線が物質を透過する際にその構成物質の種類や形状によって吸収や散乱が異なる事を利用し、これを映像として記録する手法である。Ｘ線ラジオグラフィでは被測定物質の破損状態、変化、充填状況等を把握することができる。但し、この手法で得られた輝度情報はＸ線照射軸方向の積算となり、照射軸方向の位置情報は失われてしまう。
【０００３】
これに対し、Ｘ線ＣＴ装置は、被測定物質を回転させ、角度の異なる複数枚のＸ線透過画像データを再構成することにより三次元の情報を得るものである。この方法は、被測定物質に対してあらゆる角度においてＸ線を透過させなければならず、線形加速器などの大掛かりなＸ線発生装置を必要とする。
【０００４】
かかる点に鑑み、Ｘ線管の管電圧をパラメータとして予め既知の材質のＸ線透過輝度階調値またはその関数を求めておき、被測定物質から得られたＸ線透過輝度階調値またはその関数と比較して被測定物質を特定する方法が提案されている（特許文献１）。この手法を用いれば、被測定物質として廃棄物容器の内部を可視化することが可能になるが、放射性核種の特定を含めた分析までは実現できない。
【０００５】
また、コリメータを通してガンマ線を検出する検出器をスライドさせ、単位時間あるいは単位位置毎に計測したガンマ線エネルギーと強度の空間分布を画像化することによって、放射線源を内包する被測定物質の線源核種の位置や識別を行う方法が提案されている（特許文献２）。しかしながら、この方法では、コリメータを用いていることに起因して、前記被測定部室中における前記放射線源の位置及び充填状態等を知ることはできない。
【０００６】
さらに、放射性廃棄物が詰められたドラム缶の周囲にコリメータと放射線センサとを配置し、ドラム缶を動かすことで前記放射線センサの応答に従って放射線エネルギーと強度の空間分布を得る方法が提案されている（特許文献３）。しかしながら、この方法でも、上記同様に、放射性核種の特定、放射線源の位置及び充填状態等を知ることはできない。
【０００７】
放射性物質を含む廃棄物処理においては、前記廃棄物中の放射性核種を特定するとともに、その位置及び充填量（充填状態）を迅速かつ的確に知ることが重要になる。しかしながら、上述のように、従来の方法では、こうした放射性核種の特定に関する情報とその位置、充填状態に関する情報を同時に知ることはできず、このため、複数の検査装置を用い、別々のプロセスにて検査する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３１９３６６５号
【特許文献２】特開２００７−９３４７１号
【特許文献３】特開平５−１８０９４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、Ｘ線又はγ線を用いて、被測定物質である放射性廃棄物において、前記放射性廃棄物中に含まれる放射性核種の特定、その位置及び充填量（充填状態）を単一の検査装置を用い、単一のプロセスで行うことができる新規な放射性廃棄物の検査方法及び検査装置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】
上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、被検体と受像器との間に第１の標準試料を配置し、前記被検体が内包する放射線源が発生する放射線によって前記第１の標準試料の第１の透過画像を前記受像器によって得るステップと、前記被検体と相対向するようにして、かつ前記被検体に対して前記受像器の反対側にＸ線源又はγ線源を配置し、前記Ｘ線源又はγ線源から照射されるＸ線又はγ線によって、前記第１の標準試料の第２の透過画像を前記受像器によって得るステップと、前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記第１の標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するステップと、前記被検体が内包する前記放射線源による前記第１の標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記第１の標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定するステップと、を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査方法に関する。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、Ｘ線又はγ線を生成及び照射させるためのＸ線源又はγ線源と、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記Ｘ線又はγ線の照射方向前方に配置された標準試料と、被検体に内包された放射線源に起因した第１の透過画像及び前記Ｘ線又はγ線に起因した第２の透過画像を形成するための受像器と、前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するとともに、前記被検体が内包する前記放射線源による前記標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の前記強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定する演算処理装置と、を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｘ線又はγ線を用いて、被測定物質である放射性廃棄物において、前記放射性廃棄物中に含まれる放射性核種の特定、その位置及び充填量（充填状態）を単一の検査装置を用い、単一のプロセスで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における放射性廃棄物検査装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す検査装置を用いた場合の放射性廃棄物の検査方法における一工程を示す図である。
【図３】図１に示す検査装置を用いた場合の放射性廃棄物の検査方法における一工程を示す図である。
【図４】図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図である。
【図５】図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図である。
【図６】図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図である。
【図７】第１の実施形態の検査装置を用いた放射性廃棄物検査方法における放射線源の位置を特定するための計算手法を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態の検査装置を用いた放射性廃棄物検査方法における放射線源の位置を特定するための計算手法を説明するための図である。
【図９】第１の実施形態の検査方法における放射線源の種類を特定するための説明図である。
【図１０】第１の実施形態の検査方法における放射線源の種類を特定するための説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における放射性廃棄物検査装置の主要部を示す概略構成図である。
【図１２】第２の実施形態における検査装置を用いて得た透過画像の状態を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における放射性廃棄物検査方法を説明するための図である。
【図１４】第３の実施形態における放射性廃棄物検査方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における放射性廃棄物検査装置の一例を示す概略構成図であり、図２及び図３は、図１に示す検査装置を用いた場合の放射性廃棄物の検査方法におけるそれぞれ一工程を示す図である。また、図４〜図６は、図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図であり、図７及び図８は、本実施形態の検査方法における放射線源の位置を特定するための計算手法を説明するための図である。さらに、図９及び図１０は、本実施形態の検査方法における前記放射線源の種類を特定するための説明図である。
【００１６】
図１に示す放射性廃棄物検査装置１０は、Ｘ線１９を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１の、Ｘ線１９の照射方向前方に配置された標準試料１２と、標準試料１２に対して同じくＸ線１９の照射方向前方に配置された受光センサ１３と、受光センサ１３の信号を画像に変換する信号処理装置１４と、得られた画像から必要な情報を取り出し演算処理を行う画像演算処理装置１５と、演算処理された画像を表示する表示装置１６から構成されている。また、信号処理装置１４、画像演算処理装置１５及び表示装置１６は、支持台１７上に配置されている。
【００１７】
また、Ｘ線源１１と標準試料１２との間には、特定すべき放射線廃棄物（放射線源）１８Ａを内包した被検体１８が配置されている。
【００１８】
なお、本実施形態においては、受光センサ１３、信号処理装置１４、画像演算処理装置１５及び表示装置１６が本発明の受像器を構成する。
【００１９】
さらに、本実施形態では、以下に説明する放射性廃棄物検査方法において、放射線源１８Ａから発せられるγ線によって得られる第１の透過画像と、Ｘ線源１１から照射されるＸ線１９によって得られる第２の透過画像とが互いに重畳するように、Ｘ線源１１、被検体１８、標準試料１２及び受光センサ１３を、Ｘ線１９の照射方向において、略一直線状となるように配列する。
【００２０】
Ｘ線源１１から放射されるＸ線１９は被検体１８と標準試料１２を透過することで減衰し、その強度は受光センサ１３にて測定される。受光センサ１３は放射線に有感なシンチレータとカメラとを組み合わせたものか、あるいはＸ線イメージインテンシファイアのようなエリアセンサとする。受光センサ１３は、被検体１８を透過したＸ線を受光して、その出力信号を信号処理装置１４に伝送する。出力信号は信号処理装置１４により画像に変換され、画像演算処理装置１５に送られる。画像演算処理装置１５は得られた画像から特定の領域の輝度値を抽出し、演算処理を行い、得られた透過画像を表示装置１６に表示する。
【００２１】
なお、Ｘ線源１１の代わりにγ線源を用い、Ｘ線１９の代わりにγ線を用いることもできる。この場合においても、以下に説明する被検体１８中の放射線源１８Ａの位置の特定及び種類を特定することができる。また、標準試料１２は例えばステップゲージ等から構成することができる。
【００２２】
次に、図２〜図８に基づいて、被検体１８中の放射線源１８Ａの位置を特定する方法について説明する。
【００２３】
最初に、図２に示すように、被検体１８が内包する放射線源１８Ａが発生する放射線１８Ｂ（例えば、γ線）によって、図４に示すような標準試料１２の第１の透過画像を得る。この第１の透過画像は、上述したように、受光センサ１３で透過Ｘ線を測定した後、信号処理装置１４及び画像演算処理装置１５を通じて表示装置１６に表示される。
【００２４】
次いで、図３に示すように、Ｘ線源１１からＸ線１９を照射して、図５に示すような第２の透過画像を得る。なお、この第２の透過画像についても、上述したように、受光センサ１３で透過Ｘ線を測定した後、信号処理装置１４及び画像演算処理装置１５を通じて表示装置１６に表示される。
【００２５】
この際、上述したように、Ｘ線源１１、被検体１８、標準試料１２及び受光センサ１３を、Ｘ線１９の照射方向において略一直線状となるように配列しているので、図５に示す第２の透過画像は、図６に示すようなＸ線１９のみによる標準試料１２の透過画像に加え、図４に示す放射線源１８Ａから照射されたγ線１８Ｂによる標準試料１２の透過画像が重畳されたような構成となる。
【００２６】
なお、本実施形態では、図５に示す第２の透過画像において、図６から明らかなように、Ｘ線１９による透過画像はＹｘで示され、図４から明らかなように、γ線１８Ｂによる透過画像はＹ’で示されて、第２の透過画像においては、放射線源１８Ａからのγ線１８Ｂによる透過画像の方が、Ｘ線１９による透過画像よりも大きくなっている。
【００２７】
図７及び図８は、図５に示す第２の透過画像における放射線源１８Ａのγ線１８Ｂによる透過画像Ｙ’及びＸ線源１１からのＸ線１９による透過画像Ｙｘと、Ｘ線源１１、放射線源１８Ａ及び標準試料１２との位置関係を示すものである。
【００２８】
図７は、上述した位置関係を図１に示す検査装置の側方から見た図であり、図８は、上述した位置関係を図１に示す検査装置の上方から見た図である。
【００２９】
図７に示すように、放射線源１８Ａのγ線１８Ｂによる透過画像Ｙ’に関しては、その大きさＹ’を一辺とし、その上端及び下端を放射線源１８Ａと結ぶことにより、三角形Ｔ１が形成され、標準試料１２の大きさ（高さ）を一辺とし、その上端及び下端を放射線源１８Ａと結ぶことにより、三角形Ｔ２が形成される。
【００３０】
三角形Ｔ１及びＴ２は相似の関係にあるので、（Ｘ’＋Ｂ）：Ｙ’＝Ｘ’：Ａの関係が成立し、この式を変形することによって、
【数１】
なる関係式を得ることができる。ここで、Ａは、標準試料１２の大きさ（高さ）であり、Ｂは、標準試料１２及び透過画像Ｙ’間の距離である。
【００３１】
また、Ｘ線１９による透過画像にＹｘについても、同様に２つの相似の関係にある三角形Ｔ３及びＴ４が形成されるので、（１）同様の関係式を得ることができ、Ｙ’及びＹｘの比を採ることにより、
【数２】
なる関係式を得ることができる。
【００３２】
（２）式において、図５に示す透過画像からＹ’とＹｘとの比を求め、(2)に既知の値であるＸｘ（Ｘ線源１１と標準試料１２との距離）、Ａ及びＢを入力すれば放射性源１８Ａと標準試料１２との距離Ｘ’を求めることができる。
【００３３】
また、図８を参照すると、標準試料１２を挟んで相対向するように、Ｘ線源１１の軸線Ｌを含むような、２つの相似関係にある三角形Ｔ５及びＴ６が形成される。この場合、Ｘ’：ｄ＝Ｂ：Ｄの関係があるので、
【数３】
なる関係式を得ることができる。Ｘ’は既知であり、Ｄの値は図５に示す第２の透過画像から求めることができるので、これらの値を（３）式に代入することによって、放射線源１８ＡのＸ線源１１の軸線Ｌからのずれ量を求めることができる。
【００３４】
以上より、放射線源１８Ａの、標準物質１２からの距離Ｘ’及び軸線Ｌからのずれｄを求めることができるので、Ｘ線源１１及び被検体１８の位置を予め固定しておけば、図１に示す検査装置（測定系）での放射線源１８Ａの位置を特定することができる。
【００３５】
次に、図９及び図１０を参照して、放射線源１８Ａの種類を特定する方法について説明する。
【００３６】
Ｘ線の物質中の透過は、物質に入射する前の強度をI0とし、透過後の強度をIとすると、
【数４】
で表される。
【００３７】
ここで、μ(cm2/g)はＸ線のエネルギーに依存した質量エネルギー吸収係数、ρ(g/cm3)は透過した物質の密度、ｔ(cm)はＸ線が透過する厚さを示している。γ線の場合にはエネルギーが単色で表される事が多いために、質量エネルギー吸収係数μは全減衰係数として比較的計算により与えられることができる。但し、Ｘ線の場合には用いるＸ線管のエネルギー特性が単色ではなくかなりブロードなエネルギー分解能の悪い広がったスペクトル（低いエネルギーから高いエネルギーまで広がった）を持つために簡単に計算で与えられず、実効的なエネルギーとして実験などにより求められる。同じ厚さｔの物質を測定する場合を想定すると、透過強度は、物質の密度と質量エネルギー吸収係数に依存する。
【００３８】
質量エネルギー吸収係数μは照射するＸ線のエネルギーに依存して変化する。例えば、アルミニウム（Ａｌ）であればＸ線エネルギー100keVに対する質量エネルギー吸収係数はμAl＝0.171 (cm2/g)であり、Ｘ線エネルギー200keVに対する質量エネルギー吸収係数はμAl＝0.122 (cm2/g)と小さくなるため、（４）式より、Ｘ線のエネルギーが高い方が透過しやすくなる。このＸ線エネルギーと質量エネルギー吸収係数との関係は材質によって異なる。
【００３９】
上述のような事実に鑑み、標準試料１２に照射するＸ線１９のエネルギーを変化させて照射した場合の、標準試料１２の厚さとＸ線１９の透過率との関係を示したのが図９及び図１０である。図９は、標準試料１２を単一の標準試料Ｆｅとした場合の上記関係を示すグラフであり、図１０は、標準試料１２として上記標準試料Ｆｅに加えて、追加の標準試料Ａｌを用いた場合の上記関係を示すグラフである。
【００４０】
図９においては、標準試料（Ｆｅ）１２に対して、300keV、600keV、1.25MeVのエネルギーのＸ線を照射した場合の透過率において、厚みゼロにおける透過率で規格化して得た減衰カーブを示している。一方、図９に示すプロットは、放射線源１８Ａから発せられる放射線１８Ｂの、標準試料（Ｆｅ）１２の透過率に対する実測値である。
【００４１】
図９から明らかなように、放射線源１８Ａによる透過率の実測プロットは、1.25MeVのエネルギーを照射した場合の減衰カーブに極めて近い事から、放射性物質１１は1.25MeV相当のγ線を放出する放射性元素と予想される。このエネルギー領域の放射線を放出する元素としてはＣｏ６０などがあり、廃棄物情報（主な材質種類やどこから発生した廃棄物なのか等）と照らし合わせて評価する。
【００４２】
図１０は、標準試料（Ｆｅ）１２に対して、300keV、600keVのエネルギーのＸ線を照射した場合の透過率において、厚みゼロにおける透過率で規格化して得た減衰カーブに加えて、追加の標準試料（Ａｌ）に対して同じく300keV、600keVのエネルギーのＸ線を照射した場合の透過率において、厚みゼロにおける透過率で規格化して得た減衰カーブを付加したグラフである。
【００４３】
図１０から明らかなように、この場合は、標準試料１２及び追加の標準試料に対して、放射線源１８Ａによる透過率の実測プロットは、それぞれ600keV のエネルギーを照射した場合の減衰カーブに極めて近い事から、放射性源１８Ａは600keV 相当のγ線を放出する放射性元素と予想される。このエネルギー領域の放射線を放出する元素としては例えばＣｓ１３７（６６２ｋｅＶ）などがあり、廃棄物情報（主な材質種類やどこから発生した廃棄物なのか等）と照らし合わせて評価する。
【００４４】
なお、図１０に示すように、複数の標準試料を用いることによって、放射線源１８Ａの収納状態などによって得られる透過画像が不鮮明になり、厚みと透過率との関係が精度よく読み取れない場合に、その評価精度を向上させることができる。
【００４５】
以上のように、放射線源１８Ａが発する放射線（γ線）による透過率の実測値と、標準試料による減衰カーブとを比較し、実測値と合致するような減衰カーブを得ることによって、特別なセンサを用いることなく、放射線源１８Ａの種類を同定することができる。換言すれば、放射線源１８Ａによる標準試料１２の第１の吸収特性に対し、Ｘ線１９の強度を変化させることによって、標準試料１２の、第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際のＸ線１９の強度に基づいて、放射線源１８Ａの種類を同定することができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態における放射性廃棄物検査装置の主要部を示す概略構成図である。なお、上述の第１の実施形態と同一の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図１１に示す放射性廃棄物検査装置２０は、被検体１８が図示しない回転体の上に載せられ、回転体の軸方向に自由に回転できるように構成されている点で上述した第１の実施形態における放射性廃棄物検査装置１０と異なり、その他の構成要素については同一である。
【００４８】
本実施形態では、図１１に示すように、被検体１２が２つの放射線源１８Ａ及び１８Ｃを含むような場合において、上記回転台を回転させることによって、それぞれの放射線源１８Ａ及び１８Ｃから発せられるγ線が標準試料１２に向けて照射され、受光センサ１３等によって、例えば図１２に示すような、透過画像Ｙ’及びＹ”を得ることができる。したがって、各透過画像Ｙ’及びＹ”に対して、第１の実施形態と同一の操作を施すことにより、放射線源１８Ａ及び１８Ｃの位置及び種類の特定を行うことができる。
【００４９】
但し、被検体１２に内包される放射線源１８Ａが単一である場合においても、このような単一の放射線源１８Ａに対して複数の透過画像を得ることができるようになるので、各透過画像に対して上述のような操作を施すことにより、位置の特定及び種類の特定の操作が複数回実施されることになる。したがって、それらの特定精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、上記回転台を設けることによって、複数の透過画像、例えばＹ’及びＹ”を得るようにしているが、このような回転台を設けることなく、Ｘ線源１１を移動させることによっても、同様に複数の透過画像を得ることができる。但し、Ｘ線源１１を移動させることは一般に困難であるので、本実施形態に示すように、上記回転台を設けることにより、上述した複数の透過画像、例えばＹ’及びＹ”を簡易に得ることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１３〜１４は、本発明の第３の実施形態における放射性廃棄物検査方法を説明するための図である。なお、本実施形態における検査装置の基本的な構成は、以下に示すような第２の標準試料を追加で用いる点で相違し、その他の点については同一である。
【００５２】
最初に、図１３に基づいて、本実施形態の基本的な考え方を説明する。図１３（ａ）及び（ｂ）はＸ線管電圧100kV及び150kVで撮影した場合のＸ線吸収特性を、例えばＡｌとＦｅを例にとって測定した結果を示している。Ｘ線の管電圧が異なるという事は、照射するＸ線のエネルギーが実効的に異なるということである。従って先に述べた通り、管電圧が異なれば質量エネルギー吸収係数も変化するため、材質の厚みに対するＸ線吸収特性が異なってくる。
【００５３】
ここで図１３（ａ）における100kVのデータが150kVのデータと同じになるように輝度を調整する関数を実験的に求める。求められた関数を100kVのデータに作用させると当然Ａｌは図１３（ｃ）のように同じ傾きになる。一方、図１３（ｄ）は、Ｆｅに対して上記の関数を作用させたものである。Ｆｅはエネルギーに対する質量エネルギー吸収係数の変化量がＡｌと異なるため、図１３（ｄ）のように、同じ関数をＦｅの100kVのデータに作用させても150kVのデータと同じにならない。したがって、両者の差分を取った時、図１３（ｅ）に示すように、Ａｌの場合はいずれの吸収長でもゼロとなるが、Ｆｅではゼロにならない。この処理を画像に適用すれば、Ａｌ部分だけを消去した画像が得られる。
【００５４】
なお、図１３（ｅ）にＦｅの他にＳＵＳ，Ｃｕの評価結果を示してある。図１３（ｅ）に示すとおり、ＦｅとＳＵＳとはほぼ同じ成分であることから同じ傾向を示し、ＣｕはＦｅとも異なる傾向を示す。
【００５５】
以上の原理を画像処理に適用し、材質識別に応用する手順を、図１４を用いて説明する。本実施形態では、例えば図１４（ａ）に示すように、被検体１８に材質の異なる内容物１８Ａ及び１８Ｃが内包されており、併せて材質が既知の第２の標準試料２２を被検体１８に近接して配置する。なお、第２の標準試料２２は、例えば厚さが上方２２ａ側から下方２２ｅ側に向けて徐々に大きくなるようなステップゲージとする。
【００５６】
なお、本実施形態においては、被検体１８中に内包される内容物の一方が放射線源でない場合をも考慮し、上述のように内容物として一般化した表現を用いているが、本発明の趣旨から上記内容物の少なくとも１つは放射線源であることが必要である。
【００５７】
一方、図１４（ａ）に示す対象物を、エネルギーを変えて撮影した画像を図１４（ｂ）に示す。内容物１８Ａ及び１８Cは吸収係数の変化量が異なるので輝度に違いが生じる。但し、これだけでは内容物１８Ａ及び１８Ｃの材質が互いに異なることは推定できるが、何であるかは判定できない。
【００５８】
そこで、同じ画面上で撮影した既知の材質でできた標準試料２２の画像部分を用いて、図１３に関連して説明した手順により標準試料２２と同じ材質を消去する事を考える。
【００５９】
最初に、図１４（ａ）における標準試料２０と、図１４（ｂ）における標準試料２０との輝度が一致するような関数を、図１４（ｂ）に示す画像に作用させ、図１４（ｃ）に示すような画像を作成する。次いで、図１４（ａ）の画像と図１４（ｃ）の画像との差分をとることにより、図１４（ｄ）に示すように、内容物１８Ａの画像及び標準試料２２の画像が除去され、内容物１８Ｃのみが残存するような画像を得る。
【００６０】
したがって、上記第１の実施形態において、被検体１８内に内包された放射線源１８Aが例えばＣｏ６０及びＣｓ１３７と推定されている場合に、標準試料２２としてこれら物質から構成されるものを用いれば、上述した図１４（ｄ）の画像が示すように、内容物１８Ａ及び標準試料２２の画像が消去されていることから、内容物１８Ａは標準試料２２と同じ材料から構成されていることが分かる。
【００６１】
換言すれば、上記第１の実施形態で、被検体１８中に内包されている放射線源１８Ａとして推定されている物質からなる標準試料２２を用い、上述した画像の輝度補正及び差分の技術を用いて、標準試料２２の画像と同様に放射線源１８Ａの画像とが消去されることが確認されれば、放射線源１８Ａが標準試料２２と同じ物質からなることが確認され、上記第１の実施形態での推定が正しかったことが確認できる。
【００６２】
すなわち、本実施形態の方法を用いることにより、被検体１８中に内包されている放射線源１８Ａの種類の同定をより高精度に行うことができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、図１４に示すように被検体１８の画像を得ているので、かかる画像から上述した放射線源１８Ａの位置及び種類の特定のみならず、放射線源１８Ａの充填状態をも特定することができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、上記第３の実施形態の変形例に相当するものである。本実施形態では、図１４に示すような画像を、カラー発光するシンチレータ及びカラーカメラの機能を具えた、例えばカラーイメージインテンシファイアで撮影し、赤、緑、青の三成分で、内容物１８Ａ等を色付けする。例えば、内容物（放射線源）１８Ａを緑成分とし、内容物１８Ｃを赤色成分とすると、図１４に示す画像は緑色及び赤色で表示されることになる。
【００６５】
また、上述のように、画像に対して輝度補正を行い、さらに差分を採ることによって、例えば、図１４（ｄ）に示す画像から放射線源１８Ａを除去するようにすれば、前記画像から緑成分が消失し、赤色成分のみが残るようになる。したがって、本実施形態のような色付けを行うことによって、例えば放射線源１８Ａの除去を明確に認識することが可能になる。結果として、被検体１８中に内包されている放射線源１８Ａの種類の同定を簡易かつより高精度に行うことができる。
【００６６】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。例えば、第１ないし第３の実施形態の内、複数の形態を組み合わせて適用することもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１０、２０…放射性廃棄物検査装置、１１…Ｘ線源、１２…標準試料、１３…受光センサ、１４…信号処理装置、１５…画像演算処理装置、１６…表示装置、１７…支持台、１８…被検体、１８Ａ、１８Ｃ…放射線源（内容物）、１８Ｂ…放射線、１９…Ｘ線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物、放射性同位元素を含む放射性廃棄物の検査に有用な検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力プラントや核燃料サイクル施設等において取り扱われる放射性廃棄物、放射性廃棄物容器を検査する手法として、Ｘ線ラジオグラフィ或いはＸ線ＣＴ法などがある。Ｘ線ラジオグラフィは、Ｘ線が物質を透過する際にその構成物質の種類や形状によって吸収や散乱が異なる事を利用し、これを映像として記録する手法である。Ｘ線ラジオグラフィでは被測定物質の破損状態、変化、充填状況等を把握することができる。但し、この手法で得られた輝度情報はＸ線照射軸方向の積算となり、照射軸方向の位置情報は失われてしまう。
【０００３】
これに対し、Ｘ線ＣＴ装置は、被測定物質を回転させ、角度の異なる複数枚のＸ線透過画像データを再構成することにより三次元の情報を得るものである。この方法は、被測定物質に対してあらゆる角度においてＸ線を透過させなければならず、線形加速器などの大掛かりなＸ線発生装置を必要とする。
【０００４】
かかる点に鑑み、Ｘ線管の管電圧をパラメータとして予め既知の材質のＸ線透過輝度階調値またはその関数を求めておき、被測定物質から得られたＸ線透過輝度階調値またはその関数と比較して被測定物質を特定する方法が提案されている（特許文献１）。この手法を用いれば、被測定物質として廃棄物容器の内部を可視化することが可能になるが、放射性核種の特定を含めた分析までは実現できない。
【０００５】
また、コリメータを通してガンマ線を検出する検出器をスライドさせ、単位時間あるいは単位位置毎に計測したガンマ線エネルギーと強度の空間分布を画像化することによって、放射線源を内包する被測定物質の線源核種の位置や識別を行う方法が提案されている（特許文献２）。しかしながら、この方法では、コリメータを用いていることに起因して、前記被測定部室中における前記放射線源の位置及び充填状態等を知ることはできない。
【０００６】
さらに、放射性廃棄物が詰められたドラム缶の周囲にコリメータと放射線センサとを配置し、ドラム缶を動かすことで前記放射線センサの応答に従って放射線エネルギーと強度の空間分布を得る方法が提案されている（特許文献３）。しかしながら、この方法でも、上記同様に、放射性核種の特定、放射線源の位置及び充填状態等を知ることはできない。
【０００７】
放射性物質を含む廃棄物処理においては、前記廃棄物中の放射性核種を特定するとともに、その位置及び充填量（充填状態）を迅速かつ的確に知ることが重要になる。しかしながら、上述のように、従来の方法では、こうした放射性核種の特定に関する情報とその位置、充填状態に関する情報を同時に知ることはできず、このため、複数の検査装置を用い、別々のプロセスにて検査する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３１９３６６５号
【特許文献２】特開２００７−９３４７１号
【特許文献３】特開平５−１８０９４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、Ｘ線又はγ線を用いて、被測定物質である放射性廃棄物において、前記放射性廃棄物中に含まれる放射性核種の特定、その位置及び充填量（充填状態）を単一の検査装置を用い、単一のプロセスで行うことができる新規な放射性廃棄物の検査方法及び検査装置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】
上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、被検体と受像器との間に第１の標準試料を配置し、前記被検体が内包する放射線源が発生する放射線によって前記第１の標準試料の第１の透過画像を前記受像器によって得るステップと、前記被検体と相対向するようにして、かつ前記被検体に対して前記受像器の反対側にＸ線源又はγ線源を配置し、前記Ｘ線源又はγ線源から照射されるＸ線又はγ線によって、前記第１の標準試料の第２の透過画像を前記受像器によって得るステップと、前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記第１の標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するステップと、前記被検体が内包する前記放射線源による前記第１の標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記第１の標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定するステップと、を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査方法に関する。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、Ｘ線又はγ線を生成及び照射させるためのＸ線源又はγ線源と、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記Ｘ線又はγ線の照射方向前方に配置された標準試料と、被検体に内包された放射線源に起因した第１の透過画像及び前記Ｘ線又はγ線に起因した第２の透過画像を形成するための受像器と、前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するとともに、前記被検体が内包する前記放射線源による前記標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の前記強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定する演算処理装置と、を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｘ線又はγ線を用いて、被測定物質である放射性廃棄物において、前記放射性廃棄物中に含まれる放射性核種の特定、その位置及び充填量（充填状態）を単一の検査装置を用い、単一のプロセスで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における放射性廃棄物検査装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す検査装置を用いた場合の放射性廃棄物の検査方法における一工程を示す図である。
【図３】図１に示す検査装置を用いた場合の放射性廃棄物の検査方法における一工程を示す図である。
【図４】図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図である。
【図５】図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図である。
【図６】図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図である。
【図７】第１の実施形態の検査装置を用いた放射性廃棄物検査方法における放射線源の位置を特定するための計算手法を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態の検査装置を用いた放射性廃棄物検査方法における放射線源の位置を特定するための計算手法を説明するための図である。
【図９】第１の実施形態の検査方法における放射線源の種類を特定するための説明図である。
【図１０】第１の実施形態の検査方法における放射線源の種類を特定するための説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における放射性廃棄物検査装置の主要部を示す概略構成図である。
【図１２】第２の実施形態における検査装置を用いて得た透過画像の状態を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における放射性廃棄物検査方法を説明するための図である。
【図１４】第３の実施形態における放射性廃棄物検査方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における放射性廃棄物検査装置の一例を示す概略構成図であり、図２及び図３は、図１に示す検査装置を用いた場合の放射性廃棄物の検査方法におけるそれぞれ一工程を示す図である。また、図４〜図６は、図２及び図３に基づく検査方法に基づいて得た放射線源及びＸ線又はγ線による標準試料の透過画像を示す図であり、図７及び図８は、本実施形態の検査方法における放射線源の位置を特定するための計算手法を説明するための図である。さらに、図９及び図１０は、本実施形態の検査方法における前記放射線源の種類を特定するための説明図である。
【００１６】
図１に示す放射性廃棄物検査装置１０は、Ｘ線１９を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１の、Ｘ線１９の照射方向前方に配置された標準試料１２と、標準試料１２に対して同じくＸ線１９の照射方向前方に配置された受光センサ１３と、受光センサ１３の信号を画像に変換する信号処理装置１４と、得られた画像から必要な情報を取り出し演算処理を行う画像演算処理装置１５と、演算処理された画像を表示する表示装置１６から構成されている。また、信号処理装置１４、画像演算処理装置１５及び表示装置１６は、支持台１７上に配置されている。
【００１７】
また、Ｘ線源１１と標準試料１２との間には、特定すべき放射線廃棄物（放射線源）１８Ａを内包した被検体１８が配置されている。
【００１８】
なお、本実施形態においては、受光センサ１３、信号処理装置１４、画像演算処理装置１５及び表示装置１６が本発明の受像器を構成する。
【００１９】
さらに、本実施形態では、以下に説明する放射性廃棄物検査方法において、放射線源１８Ａから発せられるγ線によって得られる第１の透過画像と、Ｘ線源１１から照射されるＸ線１９によって得られる第２の透過画像とが互いに重畳するように、Ｘ線源１１、被検体１８、標準試料１２及び受光センサ１３を、Ｘ線１９の照射方向において、略一直線状となるように配列する。
【００２０】
Ｘ線源１１から放射されるＸ線１９は被検体１８と標準試料１２を透過することで減衰し、その強度は受光センサ１３にて測定される。受光センサ１３は放射線に有感なシンチレータとカメラとを組み合わせたものか、あるいはＸ線イメージインテンシファイアのようなエリアセンサとする。受光センサ１３は、被検体１８を透過したＸ線を受光して、その出力信号を信号処理装置１４に伝送する。出力信号は信号処理装置１４により画像に変換され、画像演算処理装置１５に送られる。画像演算処理装置１５は得られた画像から特定の領域の輝度値を抽出し、演算処理を行い、得られた透過画像を表示装置１６に表示する。
【００２１】
なお、Ｘ線源１１の代わりにγ線源を用い、Ｘ線１９の代わりにγ線を用いることもできる。この場合においても、以下に説明する被検体１８中の放射線源１８Ａの位置の特定及び種類を特定することができる。また、標準試料１２は例えばステップゲージ等から構成することができる。
【００２２】
次に、図２〜図８に基づいて、被検体１８中の放射線源１８Ａの位置を特定する方法について説明する。
【００２３】
最初に、図２に示すように、被検体１８が内包する放射線源１８Ａが発生する放射線１８Ｂ（例えば、γ線）によって、図４に示すような標準試料１２の第１の透過画像を得る。この第１の透過画像は、上述したように、受光センサ１３で透過Ｘ線を測定した後、信号処理装置１４及び画像演算処理装置１５を通じて表示装置１６に表示される。
【００２４】
次いで、図３に示すように、Ｘ線源１１からＸ線１９を照射して、図５に示すような第２の透過画像を得る。なお、この第２の透過画像についても、上述したように、受光センサ１３で透過Ｘ線を測定した後、信号処理装置１４及び画像演算処理装置１５を通じて表示装置１６に表示される。
【００２５】
この際、上述したように、Ｘ線源１１、被検体１８、標準試料１２及び受光センサ１３を、Ｘ線１９の照射方向において略一直線状となるように配列しているので、図５に示す第２の透過画像は、図６に示すようなＸ線１９のみによる標準試料１２の透過画像に加え、図４に示す放射線源１８Ａから照射されたγ線１８Ｂによる標準試料１２の透過画像が重畳されたような構成となる。
【００２６】
なお、本実施形態では、図５に示す第２の透過画像において、図６から明らかなように、Ｘ線１９による透過画像はＹｘで示され、図４から明らかなように、γ線１８Ｂによる透過画像はＹ’で示されて、第２の透過画像においては、放射線源１８Ａからのγ線１８Ｂによる透過画像の方が、Ｘ線１９による透過画像よりも大きくなっている。
【００２７】
図７及び図８は、図５に示す第２の透過画像における放射線源１８Ａのγ線１８Ｂによる透過画像Ｙ’及びＸ線源１１からのＸ線１９による透過画像Ｙｘと、Ｘ線源１１、放射線源１８Ａ及び標準試料１２との位置関係を示すものである。
【００２８】
図７は、上述した位置関係を図１に示す検査装置の側方から見た図であり、図８は、上述した位置関係を図１に示す検査装置の上方から見た図である。
【００２９】
図７に示すように、放射線源１８Ａのγ線１８Ｂによる透過画像Ｙ’に関しては、その大きさＹ’を一辺とし、その上端及び下端を放射線源１８Ａと結ぶことにより、三角形Ｔ１が形成され、標準試料１２の大きさ（高さ）を一辺とし、その上端及び下端を放射線源１８Ａと結ぶことにより、三角形Ｔ２が形成される。
【００３０】
三角形Ｔ１及びＴ２は相似の関係にあるので、（Ｘ’＋Ｂ）：Ｙ’＝Ｘ’：Ａの関係が成立し、この式を変形することによって、
【数１】
なる関係式を得ることができる。ここで、Ａは、標準試料１２の大きさ（高さ）であり、Ｂは、標準試料１２及び透過画像Ｙ’間の距離である。
【００３１】
また、Ｘ線１９による透過画像にＹｘについても、同様に２つの相似の関係にある三角形Ｔ３及びＴ４が形成されるので、（１）同様の関係式を得ることができ、Ｙ’及びＹｘの比を採ることにより、
【数２】
なる関係式を得ることができる。
【００３２】
（２）式において、図５に示す透過画像からＹ’とＹｘとの比を求め、(2)に既知の値であるＸｘ（Ｘ線源１１と標準試料１２との距離）、Ａ及びＢを入力すれば放射性源１８Ａと標準試料１２との距離Ｘ’を求めることができる。
【００３３】
また、図８を参照すると、標準試料１２を挟んで相対向するように、Ｘ線源１１の軸線Ｌを含むような、２つの相似関係にある三角形Ｔ５及びＴ６が形成される。この場合、Ｘ’：ｄ＝Ｂ：Ｄの関係があるので、
【数３】
なる関係式を得ることができる。Ｘ’は既知であり、Ｄの値は図５に示す第２の透過画像から求めることができるので、これらの値を（３）式に代入することによって、放射線源１８ＡのＸ線源１１の軸線Ｌからのずれ量を求めることができる。
【００３４】
以上より、放射線源１８Ａの、標準物質１２からの距離Ｘ’及び軸線Ｌからのずれｄを求めることができるので、Ｘ線源１１及び被検体１８の位置を予め固定しておけば、図１に示す検査装置（測定系）での放射線源１８Ａの位置を特定することができる。
【００３５】
次に、図９及び図１０を参照して、放射線源１８Ａの種類を特定する方法について説明する。
【００３６】
Ｘ線の物質中の透過は、物質に入射する前の強度をI0とし、透過後の強度をIとすると、
【数４】
で表される。
【００３７】
ここで、μ(cm2/g)はＸ線のエネルギーに依存した質量エネルギー吸収係数、ρ(g/cm3)は透過した物質の密度、ｔ(cm)はＸ線が透過する厚さを示している。γ線の場合にはエネルギーが単色で表される事が多いために、質量エネルギー吸収係数μは全減衰係数として比較的計算により与えられることができる。但し、Ｘ線の場合には用いるＸ線管のエネルギー特性が単色ではなくかなりブロードなエネルギー分解能の悪い広がったスペクトル（低いエネルギーから高いエネルギーまで広がった）を持つために簡単に計算で与えられず、実効的なエネルギーとして実験などにより求められる。同じ厚さｔの物質を測定する場合を想定すると、透過強度は、物質の密度と質量エネルギー吸収係数に依存する。
【００３８】
質量エネルギー吸収係数μは照射するＸ線のエネルギーに依存して変化する。例えば、アルミニウム（Ａｌ）であればＸ線エネルギー100keVに対する質量エネルギー吸収係数はμAl＝0.171 (cm2/g)であり、Ｘ線エネルギー200keVに対する質量エネルギー吸収係数はμAl＝0.122 (cm2/g)と小さくなるため、（４）式より、Ｘ線のエネルギーが高い方が透過しやすくなる。このＸ線エネルギーと質量エネルギー吸収係数との関係は材質によって異なる。
【００３９】
上述のような事実に鑑み、標準試料１２に照射するＸ線１９のエネルギーを変化させて照射した場合の、標準試料１２の厚さとＸ線１９の透過率との関係を示したのが図９及び図１０である。図９は、標準試料１２を単一の標準試料Ｆｅとした場合の上記関係を示すグラフであり、図１０は、標準試料１２として上記標準試料Ｆｅに加えて、追加の標準試料Ａｌを用いた場合の上記関係を示すグラフである。
【００４０】
図９においては、標準試料（Ｆｅ）１２に対して、300keV、600keV、1.25MeVのエネルギーのＸ線を照射した場合の透過率において、厚みゼロにおける透過率で規格化して得た減衰カーブを示している。一方、図９に示すプロットは、放射線源１８Ａから発せられる放射線１８Ｂの、標準試料（Ｆｅ）１２の透過率に対する実測値である。
【００４１】
図９から明らかなように、放射線源１８Ａによる透過率の実測プロットは、1.25MeVのエネルギーを照射した場合の減衰カーブに極めて近い事から、放射性物質１１は1.25MeV相当のγ線を放出する放射性元素と予想される。このエネルギー領域の放射線を放出する元素としてはＣｏ６０などがあり、廃棄物情報（主な材質種類やどこから発生した廃棄物なのか等）と照らし合わせて評価する。
【００４２】
図１０は、標準試料（Ｆｅ）１２に対して、300keV、600keVのエネルギーのＸ線を照射した場合の透過率において、厚みゼロにおける透過率で規格化して得た減衰カーブに加えて、追加の標準試料（Ａｌ）に対して同じく300keV、600keVのエネルギーのＸ線を照射した場合の透過率において、厚みゼロにおける透過率で規格化して得た減衰カーブを付加したグラフである。
【００４３】
図１０から明らかなように、この場合は、標準試料１２及び追加の標準試料に対して、放射線源１８Ａによる透過率の実測プロットは、それぞれ600keV のエネルギーを照射した場合の減衰カーブに極めて近い事から、放射性源１８Ａは600keV 相当のγ線を放出する放射性元素と予想される。このエネルギー領域の放射線を放出する元素としては例えばＣｓ１３７（６６２ｋｅＶ）などがあり、廃棄物情報（主な材質種類やどこから発生した廃棄物なのか等）と照らし合わせて評価する。
【００４４】
なお、図１０に示すように、複数の標準試料を用いることによって、放射線源１８Ａの収納状態などによって得られる透過画像が不鮮明になり、厚みと透過率との関係が精度よく読み取れない場合に、その評価精度を向上させることができる。
【００４５】
以上のように、放射線源１８Ａが発する放射線（γ線）による透過率の実測値と、標準試料による減衰カーブとを比較し、実測値と合致するような減衰カーブを得ることによって、特別なセンサを用いることなく、放射線源１８Ａの種類を同定することができる。換言すれば、放射線源１８Ａによる標準試料１２の第１の吸収特性に対し、Ｘ線１９の強度を変化させることによって、標準試料１２の、第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際のＸ線１９の強度に基づいて、放射線源１８Ａの種類を同定することができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態における放射性廃棄物検査装置の主要部を示す概略構成図である。なお、上述の第１の実施形態と同一の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
図１１に示す放射性廃棄物検査装置２０は、被検体１８が図示しない回転体の上に載せられ、回転体の軸方向に自由に回転できるように構成されている点で上述した第１の実施形態における放射性廃棄物検査装置１０と異なり、その他の構成要素については同一である。
【００４８】
本実施形態では、図１１に示すように、被検体１２が２つの放射線源１８Ａ及び１８Ｃを含むような場合において、上記回転台を回転させることによって、それぞれの放射線源１８Ａ及び１８Ｃから発せられるγ線が標準試料１２に向けて照射され、受光センサ１３等によって、例えば図１２に示すような、透過画像Ｙ’及びＹ”を得ることができる。したがって、各透過画像Ｙ’及びＹ”に対して、第１の実施形態と同一の操作を施すことにより、放射線源１８Ａ及び１８Ｃの位置及び種類の特定を行うことができる。
【００４９】
但し、被検体１２に内包される放射線源１８Ａが単一である場合においても、このような単一の放射線源１８Ａに対して複数の透過画像を得ることができるようになるので、各透過画像に対して上述のような操作を施すことにより、位置の特定及び種類の特定の操作が複数回実施されることになる。したがって、それらの特定精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、上記回転台を設けることによって、複数の透過画像、例えばＹ’及びＹ”を得るようにしているが、このような回転台を設けることなく、Ｘ線源１１を移動させることによっても、同様に複数の透過画像を得ることができる。但し、Ｘ線源１１を移動させることは一般に困難であるので、本実施形態に示すように、上記回転台を設けることにより、上述した複数の透過画像、例えばＹ’及びＹ”を簡易に得ることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１３〜１４は、本発明の第３の実施形態における放射性廃棄物検査方法を説明するための図である。なお、本実施形態における検査装置の基本的な構成は、以下に示すような第２の標準試料を追加で用いる点で相違し、その他の点については同一である。
【００５２】
最初に、図１３に基づいて、本実施形態の基本的な考え方を説明する。図１３（ａ）及び（ｂ）はＸ線管電圧100kV及び150kVで撮影した場合のＸ線吸収特性を、例えばＡｌとＦｅを例にとって測定した結果を示している。Ｘ線の管電圧が異なるという事は、照射するＸ線のエネルギーが実効的に異なるということである。従って先に述べた通り、管電圧が異なれば質量エネルギー吸収係数も変化するため、材質の厚みに対するＸ線吸収特性が異なってくる。
【００５３】
ここで図１３（ａ）における100kVのデータが150kVのデータと同じになるように輝度を調整する関数を実験的に求める。求められた関数を100kVのデータに作用させると当然Ａｌは図１３（ｃ）のように同じ傾きになる。一方、図１３（ｄ）は、Ｆｅに対して上記の関数を作用させたものである。Ｆｅはエネルギーに対する質量エネルギー吸収係数の変化量がＡｌと異なるため、図１３（ｄ）のように、同じ関数をＦｅの100kVのデータに作用させても150kVのデータと同じにならない。したがって、両者の差分を取った時、図１３（ｅ）に示すように、Ａｌの場合はいずれの吸収長でもゼロとなるが、Ｆｅではゼロにならない。この処理を画像に適用すれば、Ａｌ部分だけを消去した画像が得られる。
【００５４】
なお、図１３（ｅ）にＦｅの他にＳＵＳ，Ｃｕの評価結果を示してある。図１３（ｅ）に示すとおり、ＦｅとＳＵＳとはほぼ同じ成分であることから同じ傾向を示し、ＣｕはＦｅとも異なる傾向を示す。
【００５５】
以上の原理を画像処理に適用し、材質識別に応用する手順を、図１４を用いて説明する。本実施形態では、例えば図１４（ａ）に示すように、被検体１８に材質の異なる内容物１８Ａ及び１８Ｃが内包されており、併せて材質が既知の第２の標準試料２２を被検体１８に近接して配置する。なお、第２の標準試料２２は、例えば厚さが上方２２ａ側から下方２２ｅ側に向けて徐々に大きくなるようなステップゲージとする。
【００５６】
なお、本実施形態においては、被検体１８中に内包される内容物の一方が放射線源でない場合をも考慮し、上述のように内容物として一般化した表現を用いているが、本発明の趣旨から上記内容物の少なくとも１つは放射線源であることが必要である。
【００５７】
一方、図１４（ａ）に示す対象物を、エネルギーを変えて撮影した画像を図１４（ｂ）に示す。内容物１８Ａ及び１８Cは吸収係数の変化量が異なるので輝度に違いが生じる。但し、これだけでは内容物１８Ａ及び１８Ｃの材質が互いに異なることは推定できるが、何であるかは判定できない。
【００５８】
そこで、同じ画面上で撮影した既知の材質でできた標準試料２２の画像部分を用いて、図１３に関連して説明した手順により標準試料２２と同じ材質を消去する事を考える。
【００５９】
最初に、図１４（ａ）における標準試料２０と、図１４（ｂ）における標準試料２０との輝度が一致するような関数を、図１４（ｂ）に示す画像に作用させ、図１４（ｃ）に示すような画像を作成する。次いで、図１４（ａ）の画像と図１４（ｃ）の画像との差分をとることにより、図１４（ｄ）に示すように、内容物１８Ａの画像及び標準試料２２の画像が除去され、内容物１８Ｃのみが残存するような画像を得る。
【００６０】
したがって、上記第１の実施形態において、被検体１８内に内包された放射線源１８Aが例えばＣｏ６０及びＣｓ１３７と推定されている場合に、標準試料２２としてこれら物質から構成されるものを用いれば、上述した図１４（ｄ）の画像が示すように、内容物１８Ａ及び標準試料２２の画像が消去されていることから、内容物１８Ａは標準試料２２と同じ材料から構成されていることが分かる。
【００６１】
換言すれば、上記第１の実施形態で、被検体１８中に内包されている放射線源１８Ａとして推定されている物質からなる標準試料２２を用い、上述した画像の輝度補正及び差分の技術を用いて、標準試料２２の画像と同様に放射線源１８Ａの画像とが消去されることが確認されれば、放射線源１８Ａが標準試料２２と同じ物質からなることが確認され、上記第１の実施形態での推定が正しかったことが確認できる。
【００６２】
すなわち、本実施形態の方法を用いることにより、被検体１８中に内包されている放射線源１８Ａの種類の同定をより高精度に行うことができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、図１４に示すように被検体１８の画像を得ているので、かかる画像から上述した放射線源１８Ａの位置及び種類の特定のみならず、放射線源１８Ａの充填状態をも特定することができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、上記第３の実施形態の変形例に相当するものである。本実施形態では、図１４に示すような画像を、カラー発光するシンチレータ及びカラーカメラの機能を具えた、例えばカラーイメージインテンシファイアで撮影し、赤、緑、青の三成分で、内容物１８Ａ等を色付けする。例えば、内容物（放射線源）１８Ａを緑成分とし、内容物１８Ｃを赤色成分とすると、図１４に示す画像は緑色及び赤色で表示されることになる。
【００６５】
また、上述のように、画像に対して輝度補正を行い、さらに差分を採ることによって、例えば、図１４（ｄ）に示す画像から放射線源１８Ａを除去するようにすれば、前記画像から緑成分が消失し、赤色成分のみが残るようになる。したがって、本実施形態のような色付けを行うことによって、例えば放射線源１８Ａの除去を明確に認識することが可能になる。結果として、被検体１８中に内包されている放射線源１８Ａの種類の同定を簡易かつより高精度に行うことができる。
【００６６】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。例えば、第１ないし第３の実施形態の内、複数の形態を組み合わせて適用することもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１０、２０…放射性廃棄物検査装置、１１…Ｘ線源、１２…標準試料、１３…受光センサ、１４…信号処理装置、１５…画像演算処理装置、１６…表示装置、１７…支持台、１８…被検体、１８Ａ、１８Ｃ…放射線源（内容物）、１８Ｂ…放射線、１９…Ｘ線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体と受像器との間に第１の標準試料を配置し、前記被検体が内包する放射線源が発生する放射線によって前記第１の標準試料の第１の透過画像を前記受像器によって得るステップと、
前記被検体と相対向するようにして、かつ前記被検体に対して前記受像器の反対側にＸ線源又はγ線源を配置し、前記Ｘ線源又はγ線源から照射されるＸ線又はγ線によって、前記第１の標準試料の第２の透過画像を前記受像器によって得るステップと、
前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記第１の標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するステップと、
前記被検体が内包する前記放射線源による前記第１の標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記第１の標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定するステップと、
を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査方法。
【請求項２】
前記第１の標準試料は、少なくとも２種類以上の異なる材質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項３】
少なくとも２以上の前記第１の透過画像を得ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項４】
前記被検体を回転させるための回転機構によって前記被検体を回転させ、前記少なくとも２以上の前記第１の透過画像を得ることを特徴とする、請求項３に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項５】
前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、第２の標準試料及び前記被検体が内包する前記放射線源の透過強度の異なる第３の透過画像及び第４の透過画像を得、前記第３の透過画像及び前記第４の透過画像における前記第２の標準試料の輝度が一致するような関数を求めるとともに、この関数を前記第３の透過画像又は前記第４の透過画像に対して演算して第５の透過画像を得るステップと、
前記第５の透過画像と、前記第３の透過画像又は前記第４の透過画像との差分を採って第６の透過画像を得るステップとを具え、
前記放射線源が前記第２の標準試料と同一の特性を有する物質であるか否かを判別することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項６】
前記放射線源を、カラー発光するシンチレータとカラーカメラとを用い、色付けして表示することを特徴とする、請求項５に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項７】
Ｘ線又はγ線を生成及び照射させるためのＸ線源又はγ線源と、
前記Ｘ線源又はγ線源の、前記Ｘ線又はγ線の照射方向前方に配置された標準試料と、
被検体に内包された放射線源に起因した第１の透過画像及び前記Ｘ線又はγ線に起因した第２の透過画像を形成するための受像器と、
前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するとともに、前記被検体が内包する前記放射線源による前記標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の前記強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定する演算処理装置と、
を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査装置。
【請求項１】
被検体と受像器との間に第１の標準試料を配置し、前記被検体が内包する放射線源が発生する放射線によって前記第１の標準試料の第１の透過画像を前記受像器によって得るステップと、
前記被検体と相対向するようにして、かつ前記被検体に対して前記受像器の反対側にＸ線源又はγ線源を配置し、前記Ｘ線源又はγ線源から照射されるＸ線又はγ線によって、前記第１の標準試料の第２の透過画像を前記受像器によって得るステップと、
前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記第１の標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記第１の標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するステップと、
前記被検体が内包する前記放射線源による前記第１の標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記第１の標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定するステップと、
を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査方法。
【請求項２】
前記第１の標準試料は、少なくとも２種類以上の異なる材質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項３】
少なくとも２以上の前記第１の透過画像を得ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項４】
前記被検体を回転させるための回転機構によって前記被検体を回転させ、前記少なくとも２以上の前記第１の透過画像を得ることを特徴とする、請求項３に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項５】
前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、第２の標準試料及び前記被検体が内包する前記放射線源の透過強度の異なる第３の透過画像及び第４の透過画像を得、前記第３の透過画像及び前記第４の透過画像における前記第２の標準試料の輝度が一致するような関数を求めるとともに、この関数を前記第３の透過画像又は前記第４の透過画像に対して演算して第５の透過画像を得るステップと、
前記第５の透過画像と、前記第３の透過画像又は前記第４の透過画像との差分を採って第６の透過画像を得るステップとを具え、
前記放射線源が前記第２の標準試料と同一の特性を有する物質であるか否かを判別することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項６】
前記放射線源を、カラー発光するシンチレータとカラーカメラとを用い、色付けして表示することを特徴とする、請求項５に記載の放射性廃棄物検査方法。
【請求項７】
Ｘ線又はγ線を生成及び照射させるためのＸ線源又はγ線源と、
前記Ｘ線源又はγ線源の、前記Ｘ線又はγ線の照射方向前方に配置された標準試料と、
被検体に内包された放射線源に起因した第１の透過画像及び前記Ｘ線又はγ線に起因した第２の透過画像を形成するための受像器と、
前記第１の透過画像及び前記第２の透過画像の大きさに関する相対比から、前記被検体に内包する前記放射線源の前記標準試料からの距離を同定するとともに、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器の相対的位置関係に基づく幾何学的関係から、前記Ｘ線源又はγ線源の、前記受像器方向へ向かう軸から前記被検体に内包する前記放射線源のずれを同定し、前記Ｘ線源又はγ線源、前記放射線源、前記標準試料及び前記受像器を含む測定系における前記放射線源の位置を特定するとともに、前記被検体が内包する前記放射線源による前記標準試料の第１の吸収特性に対し、前記Ｘ線又はγ線の強度を変化させることによって、前記標準試料の、前記第１の吸収特性と合致する第２の吸収特性を得、この際の前記Ｘ線又はγ線の前記強度に基づいて、前記放射線源の種類を同定する演算処理装置と、
を具えることを特徴とする、放射性廃棄物検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２０３８６３（Ｐ２０１０−２０３８６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４８４４９（Ｐ２００９−４８４４９）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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