説明

放射線測定装置

【課題】物品モニタなどの放射線測定装置において、バックグランド測定値をより適切に演算できるようにする。
【解決手段】対象物について測定されたグロス測定値からバックグランド測定値を減算することによりネット測定値が求められる。バックグランド測定値の演算に当たっては、現在から過去に遡ってj個のデータが参照され、その中から上位i個のデータが除外される。残りのk(=j−i)個のデータが平均処理の対象とされ、それらから平均値としてのバックグランド値が求められる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は放射線測定装置に関し、特に、バックグランド測定値を演算する放射線測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電所、核燃料施設、医療施設などにおいては、様々な放射線測定装置が利用されている。放射線測定装置としては、物品モニタ、体表面モニタなどが知られている。物品モニタは、管理区域の出入口に設置され、管理区域内に持ち込まれる、あるいは、管理区域から持ち出される、部品、工具、機器などについて放射線汚染がモニタリングされる。同様に、体表面モニタにおいては、管理区域内に進入する、あるいは、管理区域外に退出する、作業員について放射線汚染がモニタリングされる。
【0003】
それらの放射線測定装置においては、対象物(物品、生体など)からの放射線を精度良く測定するために、測定室内に対象物が入れられていない状態でバックグランド測定が行われる。そして、対象物について測定されたグロス測定値(実測定値)からバックグランド測定値が減算され、これによって対象物についての真の測定値であるネット測定値が演算される。
【0004】
なお、特許文献1には放射能濃度測定値からバックグランド測定値(平均値)を引いて真の放射能濃度を算出することが記載されている。特許文献2にはパルス信号中に侵入した有害ノイズを除去することが記載されている。特許文献3には、放射線測定装置において移動平均処理を行うにあたって移動平均値及び標準偏差を基準とした所定範囲内に入らないデータを消去することが記載されている。しかしながら、それらの特許文献には、以下に説明するようなバックグランド測定に関する固有事情に十分に対応した構成は開示されていない。
【0005】
【特許文献1】特開平5−45466号公報
【特許文献2】特開2003−28963号公報
【特許文献3】特開平7−181263号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
バックグランド測定時においては、宇宙線等の影響により、突発的に大きな値が生じることもある。従来において、そのような状況下でバックグランド測定値(所定期間内の平均値)を演算すると、バックグランド測定値が大きめの値となってしまう確率が高まり、結果として、対象物のネット測定値が小さめの値として演算されてしまう確率が高まる。安全性の観点からはそのような事態を回避するのが望ましい。
【0007】
もちろん、対象物の測定とバックグランドの測定とを同時に行えれば、より正確な測定を実現できるが、その場合には2系統の測定部を設ける必要があり、装置規模が大掛かりとなり、また装置コストを増大させる。よって、バックグランド測定と対象物の測定とを時間的に異なるタイミングで行う必要があるが、そのような方式の場合には、必然的に、前もって測定されたバックグランド測定値が、対象物の測定時における正確なバックグランド測定値を表さないという事情がある。それ故、そのようなタイムラグを考慮して放射線測定装置を構成するのが望ましい。なお、突発的に小さな値が生じることも想定されるが、その可能性は一般には低い。
【0008】
平均期間(あるいは時定数)を増大させれば、突発的に大きな(又は小さな)値が生じても、それによる影響を緩和することができる。しかし、あまり平均期間を増大させると、バックグランドの測定と対象物の測定との間におけるタイムラグが増大し、あるいは、測定の応答性が低下し、それは測定結果の信頼性を低下させる要因となる。
【0009】
本発明の目的は、信頼性あるいは安全性を優先した放射線測定を行えるようにすることにある。
【0010】
本発明の他の目的は、対象物についての測定結果を求めるために利用されるバックグランド測定値を適正に演算することにある。
【0011】
本発明の更に他の目的は、平均期間を増大させなくても適正なバックグランド測定値を得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、バックグランド測定値を利用して対象物についてのグロス測定値からネット測定値を演算する放射線測定装置において、バックグランド測定状態において得られた時系列順のデータ列から、現時点から過去に遡って、冗長部分に相当するi(但しi≧1)個のデータを含んだj(但しj>i+1)個のデータを抽出する抽出部と、前記j個のデータの中で所定条件に従って前記冗長部分に相当するi個のデータを除外して、k個のデータを演算対象とする除外部と、前記k個のデータに対して平均処理を実行することにより、前記バックグランド測定値を演算する平均処理部と、を含むことを特徴とする。
【0013】
上記構成によれば、放射線測定装置は物品モニタ、体表面モニタ、その他の装置として構成され、バックグランド測定状態において測定されたバックグランド測定値を用いて、物品、人体、その他の対象物について測定されたグロス測定値から、バックグランドによる影響が除外されたネット測定値が求められる。ここで、バックグランド測定値は、一定期間におけるデータの平均値として構成され、例えば、計数率の平均値あるいは積算値の平均値である。
【0014】
本発明においては、冗長部分に相当するi個のデータを含んだj個のデータが特定され、その中から所定条件に従ってi個のデータが除外あるいは棄却されて、残りのk個のデータを平均処理することによって、バックグランド測定値が演算される。つまり、あらかじめ棄却する分のデータを加えて平均期間を設定し、その期間内において平均的なレベルから飛び出た例外的なi個のデータを除いて、典型的な平均値としてバックグランド測定値を求めるものである。これにより、バックグランドの測定と対象物の測定との間にタイムラグがあって、バックグランド測定値が実際のものから外れてしまう可能性を低減でき、ひいては安全性あるいは信頼性を向上できる。平均期間の長さにもよるが、iの値を大きくし過ぎると、バックグランド測定値を適正に見積もれなくなる可能性が生じ、また、バックグランドが漸次増加又は減少しているような場合にその平均値を適正に評価できなくなるので、そのような問題が生じない限りにおいて、突発的あるいは例外的なデータに限ってそれを平均処理の対象から除外するようにiの値を定めるのが望ましい。例えば、jの1〜2割程度にiを設定するのが望ましい。
【0015】
単純平均処理の場合において、上記の突発的なデータによる結果値への影響を緩和するために平均期間を増大させると、バックグランドの測定時と対象物の測定時との間におけるタイムラグが増大して、時間的な誤差要因が生じる可能性があるが、上記構成によれば、一部データを棄却するだけでよいので、そのような問題を回避できる。なお、突発的なデータが発生していない場合には、それ以外のデータは平均的なものと見積もることができるので、i個のデータを除外しても演算結果たる平均値にあまり影響はないことになる。
【0016】
望ましくは、前記所定条件は、上位i個のデータを除外対象とする条件である。この構成によれば、宇宙線の突然の増大などに起因する例外的に大きなデータを除外することができるので、それがバックグランド測定値(平均値)に大きな影響を与えて、その値を高めてしまうことを防止できる。よって、バックグランド測定値を単純平均の場合よりも若干小さめに評価できる確率が高まるので、対象物の測定結果(ネット測定値)が若干大きめに表示される確率が高まる。よって、誤差が生じた場合においても、その誤差の方向を安全側に設定することができるので、安全性あるいは信頼性を高められる。必要ならば、高めの結果が出た段階で再度測定を繰り返すことも可能である。なお、用途によっては下位i個のデータを除外することもできるし、上位所定番目までのデータ及び下位所定番目までのデータを除外対象とすることも可能である。
【0017】
望ましくは、前記iを可変設定する手段が設けられる。iは固定値であってもよいが、用途に応じてユーザーによって可変設定できるように構成するのが望ましい。データ列に対する統計的処理によって最適なiを自動的に演算するようにしてもよい。iの他、jなども可変できるように構成するのが望ましく、また各データの測定期間(Δt)などを可変設定できるように構成してもよい。なお、後述する実施形態では、単純に上位i個のデータが除外されており、統計的処理など複雑な処理を行わなくてもk個のデータを極めて容易かつ迅速に特定できるという利点がある。
【0018】
望ましくは、前記対象物は可搬型の物品であり、当該放射線測定装置は物品モニタである。望ましくは、前記対象物は人体であり、当該放射線測定装置は体表面モニタである。
【0019】
なお、バックグランド測定状態においては基本的にデータが継続的に検出され、各データが一定期間分保存される。その上で、バックグランド測定値を移動平均処理によって逐次的に演算してそれらを記憶し、バックグランド測定値が実際に必要となった段階で最新のバックグランド測定値を読み出すようにしてもよい。あるいは、バックグランド測定値が必要となった段階で、記憶されたデータ列を利用して平均処理を実行し、その時点で当該バックグランド測定値を得るようにしてもよい。対象物の測定状態では、バックグランドの測定が行われないために、その期間内ではデータ列の取得及び保存が一時的に中断される。よって、対象物の測定後からあまり時間的に経過していない段階では、平均処理に必要なデータが十分揃わなくなる。その場合には、対象物の測定期間を超えて時間的に遡って必要な個数のデータを参照利用して、結果として必要なデータ列を確保するようにすればよい。あるいは、対象物の測定後において新しいバックグランド測定値が得られるまで、最後に利用したバックグランド測定値をそのまま利用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【0020】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性あるいは安全性を優先した放射線測定を行える。あるいは、本発明によれば、平均期間を増大させなくても適正なバックグランド値を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
図1には、本発明に係る放射線測定装置において適用される好適な演算方法が概念図として示されている。本実施形態に係る放射線測定装置は後に説明するように物品モニタあるいは体表面モニタである。もちろん、それ以外の放射線測定装置に本発明を適用することもできる。
【0023】
図1において、上段にはデータ列が示されている。横軸Tは時間軸であり、縦軸はバックグランド(BG)データを示している。ここで、そのBGデータは図1に示す例において単位時間Δt内において演算された計数率である。BGデータが積算値であってもよい。所定の単位時間Δt内における積算値(カウント値)を当該Δtで割ることによって計数率が求められる。横軸としての時間軸T上には複数のデータからなるデータ列が時系列順で存在している。すなわち、各時刻ごとにBGデータが逐次的に演算されている。ここで、W1はBG測定期間を表しており、W2は対象物の測定期間を表している。すなわち、対象物の測定期間W2内においては対象物からの放射線が検出され、その検出結果から後に説明するグロス測定値が求められる。一方、BG測定期間においては対象物を存在させないでバックグランドの測定が行われる。本実施形態においては移動平均処理が実行されており、すなわち、各時刻において最新から一定期間まで遡ったj個のデータが参照され、それに対して所定の移動平均処理が実行される。これが図1において下段に概念図として示されている。
【0024】
移動平均処理について詳述すると、例えば現在が時刻T1である場合には、記憶部上に存在する一連のデータ列の中から、符号S1で示されるように、現時点T1から過去に遡ったj個のデータが参照される。ここでjは冗長部分としてのiを含んだ数値として設定されており、最終的に平均化処理の対象となるのはjからiを除いたk個のデータである。ここでは、例えば、jは12であり、iは2であり、kは10である。
【0025】
つまり、現在の時刻T1においては最新のデータから数えて12個のデータが参照対象となり、その中から所定条件にしたがって、冗長部分に相当する2個のデータが除外され、残りの10個のデータを用いて平均演算が実行される。その平均演算結果が当該時刻T1におけるバックグランド測定値とされる。このような演算が各時刻において実行され、すなわち図1においてS1〜S10で示されるように、それぞれの演算が順次実行される。
【0026】
本実施形態においては参照する平均期間に相当するj個の中から上位のi個のデータが除外される。すなわち突発的あるいは例外的に発生した大きな値を持ったデータが所定個除外されることになる。例えば符号S1で示される平均期間に着目すると12個のデータの中からa1,b1で特定される上位2個のデータが除外され、残りの10個のデータが平均処理の対象となる。ここで、上段に示す棒グラフから明らかなように、S1で特定される平均期間においてはデータd1,d3が上位2つのデータに相当しており、それらが平均処理の対象から除外されることになる。このような処理が各時刻において繰り返される。例えばS4で示される平均期間においては、上段の棒グラフにおいてd3,d2で特定されるデータが上位2つのデータであるので、S4において、参照対象の12個のデータの中からデータb2,a2が除外されることになる。また、W2で示される対象物測定期間においては上述したように対象物からの放射線を検出することにより、グロス測定値が得られるが、そこから減算するバックグランド測定値は対象物測定期間W2の直前の時刻T2を基準としてそこから数えて12個のデータが参照される(S6)。その中で上段の棒グラフにおけるデータd4,d3が上位2つのデータであるので、S6で示される12個のデータの中から、上記のデータd4,d3に相当するデータb3,a3が除外され、残りの10個のデータを用いて平均化処理が実行される。
【0027】
ところで、対象物測定期間W2の直後においては連続したデータ列としてj個分のデータを得ることができない。そこで、本実施形態においては対象物測定期間W2に跨って必要な個数のデータを参照するようにしている。それが図1においてS7〜S10で示されている。例えば現在の時刻がT3であれば、そこを基準として12個のデータが参照され、具体的には、S10で示されるように対象物測定期間W2の後に存在する4つのデータと、対象物測定期間W2の前に存在する8つのデータと、が参照される。それら全体として12個のデータからなるデータ列において、上位2つのデータが特定され、それらが除外された残りの10個のデータを用いて平均処理が実行される。上段の棒グラフで示されるように、S10で示される期間においてはデータd4,d5が上位2つのデータであるので、それらに相当するデータa4,b4が除外対象となる。
【0028】
以上のように、本実施形態においては、一定の平均期間内において最大値から数えて上位i個のデータを除外した上で、残りのk個のデータを用いて平均処理を行うことができるので、平均期間内において突発的あるいは例外的に生じる大きな値をもったデータを除外してそのような突発的あるいは例外的なデータに影響されない典型的なあるいは標準的な平均値を得ることが可能となる。よって、対象物測定期間において突発的なデータが生じない場合において、より適切にネット測定値を演算することが可能となる。ちなみに、対象物測定期間W2において突発的に大きなデータが生じた場合、結果としての最終的な測定値(ネット測定値)は実際よりも若干大きく評価されることになるので、そのような誤差が発生したとしても、安全側の処理を行うことができ、ひいては装置の信頼性を高めることが可能となる。もちろん、必要に応じて、再度の測定を行えば、複数の測定結果をつき合わせてより信頼性のある結論を導き出すことが可能となる。単純平均処理を前提とした場合、突発的なデータによる影響を緩和するためには平均期間を増大させなければ成らないが、本実施形態においては少数の冗長部分を付加するだけで突発的なデータによる影響を効果的に除去あるいは軽減することが可能である。よって、バックグランド測定の時刻と対象物の測定時刻との間における時間的なずれによる問題を最小限に抑えることができる。
【0029】
次に、図2及び図3を用いて本実施形態に係る放射線測定装置の構成について説明する。
【0030】
図2に示す放射線測定装置は物品モニタである。符号6は測定室を表しており、測定室6内には放射線を検出する検出器10が配置されている。対象物8は例えば原子力発電所などの施設において作業者によって搬送される器具、機器などである。対象物8は図示されていないコンベアによって測定室6内に投入され、またそのコンベアによって測定室6から排出される。コンベアを連続的に駆動しながら対象物8を測定するようにしてもよいし、測定室6内に対象物8を位置決めし、測定終了後にコンベアを駆動して対象物8を排出させるようにしてもよい。検出器10は、例えばプラスチックシンチレータ及び光電子増倍管によって構成されるものであるが、それ以外にも半導体検出器などを用いたものを利用することが可能である。
【0031】
ちなみに、本発明が体表面モニタに適用される場合、測定室6は作業員を収容するものとして構成され、測定室内には複数の検出器10が配置される。その場合において各検出器ごとに図1に示した演算処理が実行されるようにしてもよいし、複数の検出器からの検出結果の相場に対して上述した演算処理が適用されるようにしてもよい。
【0032】
検出器10から出力されるパルス信号はアンプ12によって増幅された後に波高弁別器14に入力される。波高弁別器14は所定の波高値以上のパルスを通過させるものであり、波形整形回路として機能する。カウンタ16は、入力されるパルスを計数するものである。カウンタ16は所定の単位時間Δtごとにリセットされる。
【0033】
グロス値(グロス測定値)演算部18は、測定室16内に対象物8を収容させた状態において、すなわち対象物測定状態において機能するモジュールである。グロス値演算部18は、カウンタ16のカウント値を所定タイミングで定期的に読み取って、対象物からの放射線線量率に相当するグロス値を演算する。これ自体は公知の構成である。
【0034】
一方、カウンタ16の出力信号はバックグランド移動平均部20に入力されている。計数率演算器22は、カウンタ16のカウント値を所定タイミングで読み取って所定単位時間Δtごとにカウント値をΔtで割ることによって計数率を求めている。その計数率は図1における上段に示されたBGデータに相当するものである。
【0035】
リングバッファ24には現時点から過去一定時間までの時系列順の複数のデータからなるデータ列が格納される。リングバッファ24においては、新しいデータが最も古いデータに上書きされている。このリングバッファ24は少なくともj個のデータを格納可能な記憶容量を有している。
【0036】
データ操作部28はリングバッファ24についての書き込み及び読み出し制御部として機能する。特に、本実施形態においては、データ操作部28が、現時点から過去に遡ってj個のデータを特定する機能、j個のデータの中から上位i個のデータを特定してそれを除外する機能、その除外後に残ったk個のデータをリングバッファ24からの読み出し対象とする機能、などを有している。ちなみに、データ操作部28に対しては、図示されていない主制御部からi,j,kの値が与えられている。すなわち、それらのパラメータは図示されていない入力部を用いてユーザによって自在に設定することが可能である。ただし、上記のデータ除外を伴う移動平均処理にあたっては、iは1以上であり、jはj+1を超える数値である。つまり、kは2以上である。ちなみに、iをデータ列に対する統計処理結果に基づいて自動的に設定するようにしてもよい。本実施形態においては、用途あるいは測定環境に応じてi等をユーザによって自在に可変設定できるように構成されている。ちなみに、Δtについてもユーザーによって可変設定できるように構成するのが望ましい。
【0037】
データバッファ26には、リングバッファ24から読み出されたk個のデータが一時的に格納される。平均処理器30はデータバッファ26に格納されたk個のデータに対して平均処理を実行する。すなわち、上位i個のデータを除外したk個のデータから平均値が求められることになる。その平均値はバックグランド測定値を構成するものである。BG値バッファ32は、平均処理値30によって演算された平均値としてのバックグランド測定値(BG値)が格納される。それらのBG値は時系列順でBG値バッファ32上に格納されることになる。ちなみに、本実施形態においては、各時刻においてバックグランド測定値が求められているが、減算器34における減算にあたって必要が生じたタイミングでk個のデータを特定した上でバックグランド測定値を演算するようにしてもよい。本実施形態においては時系列順で各時刻のバックグランド測定値が格納されているため、例えばそれらの一連のデータを読み出すことによりバックグランド測定値のグラフなどを形成することも可能である。減算器34においては、グロス値演算部18から出力されたグロス値(グロス測定値)から、バックグランド移動平均部20から出力されたバックグランド値(バックグランド測定値)を減算し、これによってネット値(ネット測定値)を求める。ネット値はバックグランドが除外された上での対象物についての正味の測定値を表すものである。
【0038】
換算処理器36は、ネット値に基づいて必要な単位変換を実行する。例えば線量率を放射能量に変換する。表示部38には以上のようにして得られた最終結果値が数値あるいは所定のグラフによって表示される。なお、最終の結果値が正常でないような場合にはアラーム処理を適用するようにしてもよいし、再度の測定を促すための表示などをユーザーに提供するようにしてもよい。
【0039】
図3には、図2に示したデータ操作部28の処理内容がフローチャートとして示されている。まず、S101では、図1に示したリングバッファ24上において、現時点から遡って最新のj個のデータが特定され、それらのデータが抽出される。S102では、抽出されたj個のデータの中から、値の大きさ順で上位i個のデータが特定され、それが除外すなわち棄却される。
【0040】
S103では、上記の除外処理によって残されたk個のデータが特定され、それが読み出し対象とされることになる。すなわち、そのk個のデータが平均処理の対象となる。S104では、この処理を続行するか否かが判断される。ちなみに、このような処理は各時刻において実行するようにしてもよいし、上述したようにバックグランド測定値が必要となった段階で実行するようにしてもよい。
【0041】
上述した実施形態においては、j個のデータの中から値の大きさ順で上位i個のデータが除外されていたが、用途によっては、下位のi個データを除外するようにしてもよい。あるいは、上位及び下位のそれぞれについて所定個を除外するようにしてもよい。いずれにしても、ある一定数のデータの除外によれば、統計的な演算が不要となるので簡便かつ迅速に除外対象を特定することができるという利点がある。jとiとの関係について検討すると、例えばjの1割あるいは2割程度としてiの大きさを定めるようにしてもよい。例えばjが10〜20のような場合には、jとして1〜4といった数値を設定することが可能である。もちろん、各パラメータに与える数値は用途あるいは測定環境に応じて自在に可変設定できるように構成するのが望ましい。
【0042】
以上説明したように、上記実施形態によれば、バックグランドの測定と対象物の測定とが時間的に異なることを前提として、バックグランド測定において突発的に大きな値が生じてもそれが最終的な測定結果に大きな影響を与えないようにすることができる。またデータの除外によって誤差要因が生じたとしても最終的な結果値が小さく評価されるのではなく大きく評価され、すなわち誤差がより安全側に生じるように構成されているので、装置の信頼性を高めることが可能となる。また、本実施形態においては単純なアルゴリズムによって上記のような信頼性の高い測定結果を得られるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明に係る放射線測定装置における演算方式を説明するための概念図である。
【図2】本実施形態に係る放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【図3】図2に示すデータ操作部の処理内容を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【0044】
6 測定室、8 対象物、10 検出器、18 グロス値演算部、20 バックグランド移動平均部、24 リングバッファ、26 データバッファ、28 データ操作部、30 平均処理器、32 BG値バッファ、34 減算器。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
バックグランド測定値を利用して対象物についてのグロス測定値からネット測定値を演算する放射線測定装置において、
バックグランド測定状態において得られた時系列順のデータ列から、現時点から過去に遡って、冗長部分に相当するi(但しi≧1)個のデータを含んだj(但しj>i+1)個のデータを抽出する抽出部と、
前記j個のデータの中で所定条件に従って前記冗長部分に相当するi個のデータを除外して、k個のデータを演算対象とする除外部と、
前記k個のデータに対して平均処理を実行することにより、前記バックグランド測定値を演算する平均処理部と、
を含むことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項2】
請求項1記載の装置において、
前記所定条件は、上位i個のデータを除外対象とする条件であることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項3】
請求項2記載の装置において、
前記iを可変設定する手段が設けられたことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項4】
請求項1記載の装置において、
前記対象物は可搬型の物品であり、
当該放射線測定装置は物品モニタであることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項5】
請求項1記載の装置において、
前記対象物は人体であり、
当該放射線測定装置は体表面モニタであることを特徴とする放射線測定装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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