放射能の計測方法
【課題】実際の校正用放射線源を不要にする。
【解決手段】測定対象物と放射線検出器の仮想モデルを仮想空間内に実際の位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程２１と、測定対象物の仮想モデルから放出される仮想放射線の発生数と検出器の仮想モデルへの仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める工程であって、仮想計数算出工程２２と換算係数算出工程２３を有する換算係数設定工程と、測定対象物から放出された放射線の検出器への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程２４と、計数率と換算係数より測定対象物の放射能を求める放射能算出工程２５を有している。検出器を複数のセルの集合とすると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合として概念し、セルの各々について計数率を求めて測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、測定対象物全体の放射能を求める。
【解決手段】測定対象物と放射線検出器の仮想モデルを仮想空間内に実際の位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程２１と、測定対象物の仮想モデルから放出される仮想放射線の発生数と検出器の仮想モデルへの仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める工程であって、仮想計数算出工程２２と換算係数算出工程２３を有する換算係数設定工程と、測定対象物から放出された放射線の検出器への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程２４と、計数率と換算係数より測定対象物の放射能を求める放射能算出工程２５を有している。検出器を複数のセルの集合とすると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合として概念し、セルの各々について計数率を求めて測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、測定対象物全体の放射能を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能の計測方法に関する。更に詳述すると、本発明は、実際の校正用放射線源を用いることなく換算係数を求めて放射能を計測する放射能の計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設の解体廃棄物等の測定対象物の放射能濃度や放射能表面密度を求めるには、先ず測定対象物の放射能を求める必要がある。従来の放射能の計測方法では、放射線検出器の計数から求めた計数率より放射能を算出するための換算係数を、放射能が既知である校正用放射線源を別に用意し実測して求めた換算係数との比較によって求めている。
【０００３】
また、測定対象物の放射能表面密度を測定するには先ず測定対象物の表面の放射能を計測する必要があるが、表面の放射能を計測するにはγ線よりも透過性の弱いβ線を使用するのが一般的である。即ち、β線よりも透過性の強いγ線を計測の対象とした場合には、計測したγ線が測定対象物の表面から放射されたものであるのか内部から放射されたものであるのかの判別が困難であり、測定対象物の表面の放射能の測定には不適である。このため、JIS（日本工業規格）Ｚ 4329「放射性表面汚染サーベイメータ」に規定されるサーベイメータと呼ばれる携帯式の放射線検出器又はJIS Ｚ 4337「据置型β線用物品表面汚染モニタ」に規定される物品搬出モニタを用いてβ線を測定対象とした測定対象物の表面の放射能の計測を行っている。
【０００４】
【非特許文献１】小川岩雄、基礎原子力講座２「放射線」、株式会社コロナ社、１９７６年１１月１５日、１０版、２４２−２５２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の放射能表面密度を求めるための表面放射能の測定方法では、サーベイメータを使用してβ線を計測することで表面の放射能を計測しているので、測定対象物が例えば金属細管等の場合には、細管内にサーベイメータを挿入することが出来ず、細管内周面の放射能を測定することは困難である。
【０００６】
また、β線よりも透過性の強いγ線を計測の対象とした放射能の測定方法では、放射能を算出するための換算係数を、校正用放射線源を使用して実測して求めた換算係数との比較によって求めているので、測定対象物の放射能を高精度に求めるためには、測定対象物の形状や大きさに応じて最適の校正用放射線源を作成する必要があり、形状や大きさがそれぞれ異なる測定対象物の放射能計測には不向きである。例えば原子力施設の解体廃棄物等の放射能を計測する場合には、様々な形状や大きさの廃棄物が混在することから廃棄物毎に最適な校正用放射線源をそれぞれ作成するのは現実には困難であり、多量に発生する解体廃棄物の放射能計測には適用し難い。
【０００７】
本発明は、現実の校正用放射線源を必要としない放射能の計測方法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】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明の放射能の計測方法は、測定対象物と放射線検出器の仮想３次元モデルを仮想３次元空間内に実際の幾何学的位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程と、測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定工程と、測定対象物から放出された放射線の放射線検出器への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程と、計数率と換算係数より測定対象物の放射能を求める放射能算出工程を有するようにしている。
【０００９】
ここで、放射線と物質の相互作用はある確率で発生するものであり、この現象を擬似的に再現することで実際の校正用放射線源を使用した実測を行わなくても換算係数を求めることができる。即ち、測定対象物と放射線検出器の３次元的な形状や位置関係を仮想的に再現し、これに基づいて測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射数とを関係付けることで換算係数を求めることが出来る。そして、求めた換算係数と実際の放射線検出器による計数より測定対象物の実際の放射能が算出される。
【００１０】
この放射能の計測方法の場合、換算係数設定工程は、モンテカルロ計算手法を利用して測定対象物の仮想３次元モデルからランダムに仮想放射線を発生させると共に放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射を計数して仮想計数とする仮想計数算出工程と、仮想放射線の発生数と仮想計数より換算係数を求める換算係数算出工程を有することが好ましい。
【００１１】
モンテカルロ計算手法を利用することで、測定対象物と放射線検出器の３次元的な形状や位置関係を仮想的に再現し、測定対象物の仮想３次元モデルからランダムに発生させた仮想放射線が放射線検出器の仮想３次元モデルに入射する様子をシミュレーションすることができる。この場合、測定対象物の仮想３次元モデルからの仮想放射線の発生率が当該仮想３次元モデルの放射能に相当するので、仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルにおける計数より換算係数を求めることが出来る。そして、求めた換算係数と実際の放射線検出器による計数より測定対象物の実際の放射能が算出される。
【００１２】
また、本発明の放射能の計測方法は、換算係数設定工程を、測定対象物と放射線検出器との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物と放射線検出器との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質を通過する前後の放射線の数の相関関係より換算係数を求めるものにすることも出来る。
【００１３】
例えば放射線の遮蔽を検討する場合には点減衰核コードを用いて遮へい計算を行う。この点減衰核コードでは、ある媒質を通過した後の放射線の数Ｉを、当該媒質通過前の放射線の数Ｉ０、当該媒質の厚さｄ、当該媒質の減衰係数μ、当該媒質のビルドアップ係数Ｂ、放射線源と評価点との距離ｒの関係式である数式１より近似的に求めている。
【００１４】
〈数１〉
Ｉ＝（１／（４πｒ２））Ｉ０Ｂｅ−μｄ
即ち、媒質の減衰係数μ、媒質のビルドアップ係数Ｂは媒質の種類に応じて定まるものであり、また、厚さｄは測定対象物の形態や放射能汚染の位置等に応じて定まるものであり、放射線源と評価点との距離ｒがわかっていれば上述の関係式からＩとＩ０の関係を近似的に導くとこができ、このＩとＩ０の関係から換算係数を求めることができる。即ち、Ｉ０が測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数に対応し、Ｉが放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射数に対応し、Ｉ／Ｉ０が換算係数となる。そして、求めた換算係数と実際の放射線検出器による計数より測定対象物の実際の放射能が算出される。
【００１５】
また、測定対象の放射能濃度や表面密度が均一であることが明らかな場合には１つのセルから成る放射線検出器による検出で十分であるが、放射能濃度や放射能表面密度が均一ではなく各所に偏在している場合、均一分布を仮定して求めた換算係数では誤差が大きくなるため、偏在状況（偏在の分布）を考慮して換算係数を求めることが好ましい。特に測定対象物の放射能レベルが低い場合等には、放射線検出器を測定対象物に近づけて測定を行う必要があり、この様な場合には放射能の偏在状況が換算係数の値に大きく影響する。偏在の分布を知るためには放射線検出器を小さい複数の検出器（セル）の集合体とする、即ち放射線検出器の１つ１つをセルとして当該セルを集合させて１つの大きな放射線検出器とすることが有効である。そして、測定対象物を放射線検出器のセルに対応した部位に分けて考え、部位毎にセルの各々について換算係数を求めることで、この換算係数が偏在の分布を考慮したものとなる。この様にして求めた換算係数によって測定対象物の部位毎の放射能を求め、各部位の放射能の総和によって測定対象物全体の放射能を求める。また、多数のセルによって放射線をたくさん検出する部位を特定し、各セルの計数情報から特定対象物の部位別に放射能濃度等を推定することが可能になる。
【００１６】
そこで、本発明の放射能の計測方法は、放射線検出器を複数のセルの集合とすると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合として概念し、仮想モデル化工程では放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物を部位の集合体として仮想３次元モデル化し、測定対象物の仮想３次元モデルの部位毎に換算係数設定工程を行って当該部位毎にセルの各々について換算係数を求めると共に、放射線検出器のセル毎に実際計数率算出工程を行ってセルの各々について計数率を求め、放射能算出工程を行って測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるようにしている。
【００１７】
この場合、セル毎の仮想計数を求めることによって、放射能が偏在していても高精度な評価が可能となる。
【００１８】
なお、以下の放射能の計測装置としても良い。即ち、放射能の計測装置は、測定対象物から放出される放射線を計数する放射線検出器と、測定対象物の表面の三次元的空間座標を取込みこれを利用して測定対象物と放射線検出器の幾何学的な位置関係を仮想的に再現する３次元モデル化手段と、仮想的に再現された測定対象物の３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と仮想的に再現された放射線検出器の３次元モデルへの入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定手段と、放射線検出器による実際の計数率と換算係数とにより測定対象物の実際の放射能を算出する放射能算出手段を備えるようにしている。
【００１９】
したがって、３次元モデル化手段によって擬似的に再現された測定対象物と放射線検出器の仮想３次元モデルを利用して、換算係数設定手段が仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルへの入力数を関係付けて換算係数を求める。この様にして求めた換算係数と実測された放射線検出器の計数率より放射能算出手段が測定対象物の実際の放射能を求める。
【００２０】
この放射能計測装置の場合、換算係数設定手段は、３次元モンテカルロ計算コードを利用して測定対象物の３次元モデルからランダムに仮想放射線を発生させて仮想的に再現された放射線検出器の３次元モデルへの入射を擬似的に再現するシミュレーション手段と、仮想放射線の発生数と放射線検出器の３次元モデルへの仮想放射線の入射の計数とにより換算係数を算出する換算係数算出手段とを有することが好ましい。
【００２１】
また、放射能の計測装置は、換算係数設定手段が、測定対象物と放射線検出器との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物と放射線検出器との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質を通過する前後の放射線の数の相関関係より換算係数を算出するものであっても良い。
【００２２】
これらの放射能の計測装置によると、実際の校正用放射線源を使用しなくても換算係数を求めて測定対象物の放射能を高精度に且つ迅速に計測することができ、特に様々な形状や大きさの測定対象物を多量に処理するのに適した計測装置を実現できる。特に、モンテカルロ計算コードを利用して換算係数を求める場合には、実際の放射線の放出現象をシミュレーションしているので、実際の現象に即した換算係数を求めることができる。また、点減衰核コードを用いて求めたＩとＩ０の関係より換算係数を求める場合には、計算量が少なくてすむので短時間で換算係数を算出することができる。
【００２３】
また、先の放射能の計測装置において、放射線検出器は複数のセルの集合であり、３次元モデル化手段は放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合体として仮想３次元モデル化し、換算係数設定手段は測定対象物の部位毎に放射線検出器のセル各々について換算係数を求め、放射能算出手段は測定対象物の部位毎に放射能を求めると共に、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるようにしても良い。
【００２４】
したがって、測定対象物の部位毎に放射線検出器のセル各々について換算係数が求められ、これらの換算係数と実測された放射線検出器のセル各々の計数率より測定対象物の部位毎の放射能が求められ、さらに測定対象物全体の放射能が求められる。
【００２５】
また、上述の放射能の計測方法・計測装置を利用して放射能濃度、放射能表面密度を計測するようにしても良い。
【００２６】
放射能濃度の計測方法は、測定対象物の重量又は体積を測定する重量又は体積測定工程と、前述のいずれかの放射能の計測方法により求めた放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を求める放射能濃度算出工程とを有するようにしている。
【００２７】
放射能濃度は測定対象物の放射能を重量又は体積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測方法により求めた測定対象物の放射能を重量又は体積測定工程で測定した重量又は体積で除することで放射能濃度を求めることができる。
【００２８】
依って、この放射能濃度の計測方法によると、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能濃度を高精度且つ迅速に計測することができるので、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。
【００２９】
また、放射能濃度の計測装置は、前述のいずれかの放射能計測装置と、測定対象物の重量又は体積を測定する重量又は体積測定手段と、求めた測定対象物の放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を算出する放射能濃度算出手段とを備えるようにしている。
【００３０】
放射能濃度は測定対象物の放射能を重量又は体積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測装置で測定対象物の放射能を、重量又は体積測定手段によって測定対象物の重量又は体積をそれぞれ求め、放射能濃度算出手段で放射能を重量又は体積で除することで放射能濃度を求めることができる。
【００３１】
依って、この放射能濃度の計測装置によると、前述の放射能濃度計測方法の実施に好適な装置を提供することができる。即ち、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能濃度を高精度且つ迅速に計測することができ、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。
【００３２】
また、放射能表面密度の計測方法は、測定対象物の表面積を測定する表面積測定工程と、前述のいずれかの放射能計測方法により求めた放射能を表面積で除して放射能表面密度を求める放射能表面密度算出工程を有するものである。
【００３３】
放射能表面密度は測定対象物の放射能を表面積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測方法により求めた測定対象物の放射能を表面積測定工程で測定した測定対象物の表面積で除することで放射能表面密度を求めることができる。
【００３４】
依って、この放射能表面密度の計測方法によると、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能表面密度を高精度且つ迅速に計測することができるので、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。また、サーベイメータを挿入できないような口径の小さい配管内部等の放射能表面密度を高精度かつ迅速に計測することができる。
【００３５】
さらに、放射能表面密度の計測装置は、前述のいずれかの放射能計測装置と、測定対象物の表面積を測定する表面積測定手段と、求めた測定対象物の放射能を表面積で除して放射能表面密度を算出する放射能表面密度算出手段を備えるものである。
【００３６】
放射能表面密度は測定対象物の放射能を表面積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測装置で測定対象物の放射能を、表面積測定手段によって測定対象物の表面積をそれぞれ求め、放射能表面密度算出手段で放射能を表面積で除することで放射能表面密度を求めることができる。
【００３７】
依って、この放射能表面密度の計測装置によると、放射能表面密度の計測方法の実施に好適な装置を提供することができる。即ち、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能表面密度を高精度且つ迅速に計測することができ、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。また、サーベイメータを挿入できないような口径の小さい配管内部等の放射能表面密度を高精度かつ迅速に計測することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の放射能計測方法によると、実際の校正用放射線源を使用しなくても換算係数を求めて測定対象物の放射能を高精度に且つ迅速に計測することができるので、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能計測を多量かつ迅速に処理することができる。特に、モンテカルロ計算手法を利用して換算係数を求める場合には、実際の放射線の放出現象をシミュレーションしているので、実際の現象に即した換算係数を求めることができる。また、点減衰核コードを用いて求めたＩとＩ０の関係より換算係数を求める場合には、モンテカルロ計算手法の場合に比べて測定精度が劣っても計算量が少なくなるので短時間で換算係数を算出することができる。
【００３９】
また、セル毎の仮想計数を求めることによって、放射能が偏在していても高精度な評価が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
図１に本発明の放射能計測方法の一実施形態を、図２に当該放射能計測方法を実施する放射能計測装置の実施形態の一例を示す。この計測装置は、測定対象物１８から放出される放射線例えばγ線を計数する放射線検出器１と、測定対象物１８の表面形状を測定し三次元的空間座標として取込む３次元形状計測装置１１と、この３次元形状計測装置１１で得られた測定対象物の表面の三次元的空間座標データを利用して測定対象物１８と放射線検出器１の幾何学的な位置関係（図３Ａ参照）を仮想的に再現する（図３Ｂ参照）３次元モデル化手段２と、仮想的に再現された測定対象物１８の３次元モデル１６からランダムに仮想放射線例えば仮想γ線を発生させて仮想的に再現された放射線検出器１の３次元モデル１７への入射を擬似的に再現するシミュレーション手段３と、仮想放射線の発生数と放射線検出器１の３次元モデル１７への仮想放射線の入射の計数とにより換算係数を算出する換算係数算出手段４と、放射線検出器１による実際の計数率と換算係数により測定対象物１８の実際の放射能を算出する放射能算出手段５を備える。即ち、本実施形態では、仮想的に再現された測定対象物１８の３次元モデル１６から放出される仮想放射線の発生数と仮想的に再現された放射線検出器１の３次元モデル１７への入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定手段をシミュレーション手段３と換算係数算出手段４とによって構成している。
【００４２】
尚、本実施形態では、少なくとも１つのＣＰＵやＭＰＵなどの演算処理装置６と、データの入出力を行うインターフェース７と、プログラムやデータを記憶するメモリ８を備えるコンピュータ９と所定の制御ないし演算プログラムによって、３次元モデル化手段２、シミュレーション手段３、換算係数算出手段４及び放射能算出手段５を実現している。即ち、演算処理装置６は、メモリ８に記憶されたＯＳ等の制御プログラム、放射能計測方法などの手順を規定したプログラム及び所要データ等により、上記３次元モデル化手段２、シミュレーション手段３、換算係数算出手段４及び放射能算出手段５を実現している。また、コンピュータ９には、例えばＣＲＴディスプレイやプリンター等の出力装置１０が接続されている。
【００４３】
３次元形状計測装置１１としては、例えば測定対象物１８の表面の空間座標を点群データとして検出し３次元形状を計測するものが本実施形態では使われている。この３次元形状計測装置１１は、非接触式の３次元レーザースキャナで、レーザー光を測定対象物１８に当てて表面を走査させると共にその散乱光を集光レンズによりＣＣＤへ結像させ、ＣＣＤ結像位置をカウンター値として入力し、三角測量の原理にて距離データに変換するものである。レーザー投光部と受光部の光軸をガルバノミラーで高速に走査することにより、多ポイントの点群データを得ることができる。この３次元形状計測装置１１によって測定された測定対象物１８の３次元座標は、コンピュータ９にインターフェース７を介して入力される。具体的には、例えば、パルステック工業株式会社製「３次元スキャナーＴＤＳ３１００」を用いて測定対象物１８の表面の空間座標を高速に検出し３次元的空間座標データとして得ることができる。
【００４４】
放射線検出器１としては、例えばγ線を計測するプラスチックシンチレーション検出器が使用可能で、測定対象物１８の上下に平行に配置される。この放射線検出器１による計数データはインターフェース７を介してコンピュータ９に入力される。
【００４５】
次に、放射能の計測方法について説明する。この放射能の測定方法は、測定対象物の表面の三次元的空間座標を取込みこれを利用して測定対象物１８と放射線検出器１の仮想３次元モデル１６，１７を仮想３次元空間内に実際の幾何学的位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程２１と、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６からランダムに仮想放射線例えばγ線を発生させると共に放射線検出器１の仮想３次元モデル１７への仮想放射線の入射を計数して仮想計数とする仮想計数算出工程２２と、仮想放射線の発生数と仮想計数より換算係数を求める換算係数算出工程２３と、測定対象物１８から放出された放射線例えばγ線の放射線検出器１への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程２４と、当該計数率と換算係数より測定対象物１８の放射能を求める放射能算出工程２５とから成る。即ち、本実施形態では、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から放出される仮想放射線の発生数と放射線検出器１の仮想３次元モデル１７への仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定工程を、仮想計数算出工程２２と換算係数算出工程２３より構成している。
【００４６】
本実施形態では、測定対象物１８から放射線が放出されて放射線検出器１に計数される現象を、図２に示す計測装置のコンピュータ９上で実施される３次元モンテカルロ計算手法を利用してシミュレーションすることで換算係数を求めている。そのため仮想モデル化工程２１では、実際計数率算出工程２４で実際に放射線検出器１を使用して測定対象物１８から放射される放射線を計数する場合の放射線検出器１と測定対象物１８の形状並びにこれらの幾何学的な位置関係を３次元モンテカルロ計算コードに適したフォーマットで表現する所謂３次元モデル化を行っている。即ち、仮想モデル化工程２１では、先ず３次元形状計測装置１１によって放射線検出器１と測定対象物１８の３次元的な形状並びにこれらの位置関係を計測し、これらの３次元座標データを３次元モデル化手段２に入力し、例えば図３Ｂに概念的に示すように測定対象物１８と放射線検出器１の３次元モデル１６，１７を仮想的３次元空間に仮想的に再現し、実際の位置関係と同じ位置関係で配置する。そして、このように配置したものを３次元モンテカルロ計算コードのフォーマットで表現し、入力ファイルを形成する（３次元モデル化）。この入力ファイルには、少なくとも測定対象物１８の形態、放射線検出器１の形態、その他の空間の媒質の形態についてのデータが記録される。測定対象物１８の形態としては、例えば３次元形状、放射能汚染の分布（表面のみの汚染か、それとも内部まで均一に汚染されているか等）、発生させるγ線のエネルギー等である。放射線検出器１の形態としては、例えば３次元形状、組成、密度等である。その他の空間の媒質の形態としては、例えば真空か空気が存在するか、鉛遮蔽が存在するか否か等である。
【００４７】
なお、測定対象物１８の形状等が毎回変わっても、放射線検出器１の３次元形状に関するデータ及び放射能検出器１と測定対象物１８が載置されるテーブル等の基準面との距離・位置関係は変わらないため、３次元形状計測装置１１による放射線検出器１の計測を毎回行う必要はなく、先にあるいは予め入力されている３次元データを利用して毎回計測・入力する手間を省くことができる。この場合、３次元形状のデータ取得及び入力の時間を短縮できる。
【００４８】
次に、仮想計数算出工程２２では、３次元モンテカルロ計算手法を利用して、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から仮想的な放射線をランダムに発生させ、発生させた仮想放射線のうち放射線検出器１の仮想３次元モデル１７に入射したものをカウントして計数を求める。即ち、γ線は、放射性物質から等方的（等しい確率であらゆる方向）に放出され、かつ放出されたγ線は物質を透過したり衝突したり、吸収されて新しいエネルギーのγ線に分かれたりする。このγ線と物質の相互作用はある確率で発生するものであり、この現象を近似して数学的なモデルで表すことが出来る。３次元モンテカルロ計算コードでは、シミュレーション手段３によってコンピュータ９上で測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から等方的即ち等しい確率であらゆる方向に放出されるγ線を上述の数学的モデルを用いて追跡することができる。したがって、測定対象物１８から放出されたγ線が離れた場所に設置された放射線検出器１の中に、どれだけ入射するかの確率（検出効率に近い値）を計算によって求めることができる。シミュレーション手段３としてのコンピュータ９の演算処理装置６は、３次元モンテカルロ計算コードにより測定対象物１８から放射線が放出される様子をシミュレーションして放射線検出器１による計数を擬似的に求める。なお、３次元モンテカルロ計算コードとしては、例えば米国ロスアラモス国立研究所で開発された公開コードであるＭＣＮＰコードの使用が可能である。
【００４９】
次いで、換算係数算出工程２３では、コンピュータ９の演算処理装置６に実現される換算係数算出手段４において、仮想的に発生させたγ線の数と検出器モデル１７で計数された計数値の比より換算係数を求める。いま、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６からＡ個のγ線を発生させたところ放射線検出器１の仮想３次元モデル１７にＢ個のγ線が入射したとすると、即ち仮想計数がＢであるとすると換算係数はＡ／Ｂとなる。
【００５０】
次の実際計数率算出工程２４では、放射線検出器１により測定対象物１８から実際に放出されたγ線を計測して計数率を求める。このとき、放射線検出器１と測定対象物１８の位置関係は、コンピュータ９上に仮想的に再現した位置関係と同じにしておく。そして、放射能算出工程２５において、求めた計数率に換算係数を乗じて測定対象物１８の放射能を算出する。いま、実際に求めた計数率がＣであったとすると、Ｃ×Ａ／Ｂ／（測定対象の放射性物質のγ線の放出率）により測定対象物１８の放射能が求められる。この演算は、演算処理装置６に実現される放射能算出手段５において行われる。
【００５１】
この様に、本発明の放射能の計測方法及び計測装置では、３次元モンテカルロ計算手法を使用して換算係数を求めることができるので、測定対象物１８に応じて作成しなければならない校正用放射線源を用いることなく測定対象物１８の放射能を迅速かつ高精度に計測することができる。
【００５２】
次に、放射能濃度の計測方法及び計測装置について説明する。
【００５３】
図４に本発明の放射能濃度計測方法の一実施形態を、図５に放射能濃度計測方法を実施する放射能濃度計測装置の実施形態の一例を示す。この放射能濃度計測装置は、図２の放射能計測装置に重量又は体積測定手段１３と放射能濃度算出手段１２の機能を付加したものである。
【００５４】
放射能濃度算出手段１２は、放射能算出手段５によって求めた測定対象物１８の放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を算出するもので、本実施形態では例えばコンピュータ９の演算処理装置６が測定対象物１８の放射能を重量又は体積で除する演算処理を行わせるプログラムによって放射能算出手段５を実現する。また、重量又は体積測定手段１３は、測定対象物１８の重量又は体積を測定するもので、本実施形態では測定対象物１８の重量を測定する計量器である。この計量器１３による測定結果はインターフェース７を介してコンピュータ９の放射能濃度算出手段１２に入力される。
【００５５】
このような計測装置によって実施される放射能濃度計測方法は、前述の放射能計測方法に測定対象物１８の重量又は体積を測定する重量又は体積測定工程３１と、上述の放射能の計測方法により求めた放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を求める放射能濃度算出工程３３を含むものである。
【００５６】
例えば、重量によって放射能濃度を求める場合を例に説明すると、先ず放射能計測に先立って重量又は体積測定工程３１で測定対象物１８の重量を計量器１３によって測定しコンピュータ９上の放射能濃度算出手段１２に入力する。その後、放射能計測ルーチン３２において図１の方法を実施して測定対象物１８の放射能を計測する。そして、放射能濃度算出手段１２において、放射能算出手段５で求めた放射能を計量器１３で求めた重量で除して放射能濃度を算出する（放射能濃度算出工程３３）。例えば、測定対象物１８の重量がＤ、放射能がＥとすると、放射能濃度はＥ／Ｄによって求められる。そして、求められた放射能濃度は出力装置１０に出力され、任意の形態で表示ないし印刷される。
【００５７】
なお、重量に代えて体積によって放射能濃度を求める場合には、重量又は体積測定手段１３として測定対象物１８の体積を測定できる体積測定手段を使用する。この場合の体積測定手段は、例えば３次元形状計測装置１１により測定した測定対象物１８の３次元形状データに基づいて体積を求めるものであり、通常コンピュータ９の演算処理装置６を体積測定手段として機能させる。このようにして求めた測定対象物１８の体積がＦであるとすると、放射能濃度算出工程３３ではＥ／Ｆを計算して放射能濃度を求める。
【００５８】
この様に、本発明の放射能濃度の計測方法及び計測装置では、測定対象物１８毎に異なった校正用放射線源を用いることなく測定対象物１８の放射能を計測しているので、迅速かつ高精度に、しかも様々な形状や大きさの測定対象物１８に対しても的確に測定対象物１８の放射能濃度を計測することができる。
【００５９】
次に放射能表面密度の計測方法及び計測装置について説明する。
【００６０】
図６に本発明の放射能表面密度計測方法の一実施形態を、図７にこの放射能表面密度計測方法を実施する計測装置の一実施形態をそれぞれ示す。この放射能表面密度計測装置は、例えば図２の放射能計測装置に表面積測定手段１４と放射能表面密度算出手段１５の機能を付加したものである。
【００６１】
放射能表面密度算出手段１５は、放射能算出手段５によって求めた測定対象物１８の放射能を表面積で除して放射能表面密度を算出するもので、本実施形態では例えばコンピュータ９の演算処理装置６をプログラムで放射能表面密度算出手段１５として機能させることにより実現する。また、表面積測定手段１４は、例えば３次元形状計測装置１１により測定した測定対象物１８の形状データから表面積を求めるもので、本実施形態では、例えばコンピュータ９の演算処理装置６が所定のプログラムに基づいた演算を行うことで表面積を求める表面積測定手段１４として機能させることにより実現している。
【００６２】
このような放射能表面密度計測装置によって実施される放射能表面密度計測方法は、前述の放射能計測方法に、測定対象物１８の表面積を測定する表面積測定工程４２と、上述の放射能の測定方法により求めた放射能を表面積で除して放射能表面密度を求める放射能表面密度算出工程４３を含むものである。
【００６３】
この放射能表面密度計測方法について具体的に説明すると、先ず、放射能計測ルーチン４１において図１の放射能計測方法を実施して測定対象物１８の放射能を計測する。この場合、図１の仮想計数算出工程２２において測定対象物１８の仮想３次元モデル１６の表面から放射線例えばγ線を仮想的に発生させるようにする。即ち、測定対象物１８の表面汚染をシミュレーションする。そして、次の表面積測定工程４２では、コンピュータ９の演算処理装置６と所定の演算プログラムが実現する表面積測定手段１４において、測定対象物１８の３次元形状に関するデータに基づいて測定対象物１８の表面積を算出する。その後、放射能表面密度算出工程４３において、測定対象物１８の表面汚染に関する放射能を測定対象物１８の表面積で除して放射能表面密度を算出する。いま、測定対象物１８の表面積がＧであったとすると、放射能表面密度はＥ／Ｇによって求められる。そして求めた放射能表面密度は出力装置１０に出力され、任意の形態で表示ないし印刷される。
【００６４】
なお、この放射能表面密度計測方法では、測定対象物１８の放射能を求めた後に測定対象物１８の表面積を求めるようにしているが、即ち放射能計測ルーチン４１の実行後に表面積測定工程４２を実行するようにしているが、測定対象物１８の放射能を求めるために仮想モデル化工程２１において測定対象物１８の３次元形状を計測した段階で、即ち放射能計測ルーチン４１で実行する仮想モデル化工程２１において測定対象物１８の表面積を求めるようにしても良い。
【００６５】
この様に、本発明の放射能表面密度の計測方法及び計測装置では、測定対象物１８に応じた校正用放射線源を用いることなく測定対象物１８の放射能を計測しているので、迅速かつ高精度に、しかも様々な形状や大きさの測定対象物１８に対しても的確に測定対象物１８の放射能表面密度を計測することができる。また、測定対象物１８から放出されるγ線を対象にして放射能表面密度の計測を行うので、β線を対象にして放射能表面密度の計測を行う場合と違って、サーベイメータの挿入が不可能な例えば細管の内周面の放射能表面密度を高精度に計測することができる。
【００６６】
図８に、上述の放射能濃度計測方法及び放射能表面密度計測方法を使用して、例えば原子炉廃止措置で発生する解体廃棄物の放射能レベルを検認するシステムの概念の一例を示す。
【００６７】
原子炉の廃止措置を行うことで、様々の形状、大きさ、放射能レベル等の解体廃棄物５１（測定対象物１８）が多量に発生する。これらの放射性廃棄物５１は形状測定部５２に搬送されて３次元形状計測装置１１によって３次元形状が測定される。次の放射線・重量測定部５３には放射線検出器１及び計量器１３が設置されており、形状測定が行われた放射性廃棄物５１の重量を測定すると共に放射性廃棄物５１から放出される放射線を計数し、放射能濃度と表面密度が求められる。そして、検認部５４で放射能濃度と放射能表面密度についての検認が行われた後、それぞれのレベルに応じて各解体廃棄物５１が適切に処分・再利用される。このようにして解体廃棄物５１の放射能レベルを検認することで、多量の解体廃棄物５１を迅速に検認することが可能になり、将来の原子炉廃止措置により多量に発生することが予想される解体廃棄物５１の処理処分・再利用に良好に対応することが可能となる。
【００６８】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述のようにして放射能の計測を行っても良いが、本発明ではさらに以下のようにして放射能の計測を行っている。即ち、３次元モンテカルロ計算コードによるシミュレーションによって測定対象物１８の３次元モデル１６から放出された仮想γ線を放射線検出器１の３次元モデル１７で計数する場合に、上下の３次元モデル１７をそれぞれ多数のセルの集合体として、各セル毎に仮想γ線の入射を計数するようにしても良い。
【００６９】
即ち、放射線検出器を複数のセルの集合とすると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合として概念し、仮想モデル化工程では放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物を部位の集合体として仮想３次元モデル化し、測定対象物の仮想３次元モデルの部位毎に換算係数設定工程を行って当該部位毎にセルの各々について換算係数を求めると共に、放射線検出器のセル毎に実際計数率算出工程を行ってセルの各々について計数率を求め、放射能算出工程を行って測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるようにしても良い。
【００７０】
具体的にその一例を説明すると、例えば図９に示すように放射線検出器１を４つのセル１ａの集合体として構成した場合、この放射線検出器１の上に載せて測定する測定対象物１８をセル１ａに対向する部位１８ａの集合として概念する。そして、各部位１８ａの中では放射能濃度や放射能表面密度は均一であると仮定し、シミュレーションを行って３次元モデルの各部位毎にセルの各々について換算係数を求める。
【００７１】
先ず最初に、３次元モデル１６の第１の部位から放出された放射線が３次元モデル１７の第１〜第４のセルに計数される時の計数効率（換算係数）を測定対象物１８の形状を測定した結果をもとに、３次元モンテカルロ計算コードで求める。この結果が例えば、第１のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．４、第２のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．１５、第３のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．１５、第４のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．０７であったとする。
【００７２】
同様にして、３次元モデル１６の第２〜第４の部位から放出された放射線が３次元モデル１７の第１〜第４のセルに計数される時の換算係数を測定対象物１８の形状を測定した結果をもとに、３次元モンテカルロ計算コードで求める。これらの結果が表１に示す値であったとする。
【００７３】
【表１】
【００７４】
一方、放射線検出器１のセル１ａの実際の計数は、第１のセル１ａが１００、第２のセル１ａが５０、第３のセル１ａが５０、第４のセル１ａが４０であったとする。
【００７５】
以上の結果を行列で表すと、部位１８ａ別の放射能Ｒ１〜Ｒ４と放射線検出器１の４つのセル１ａでの計数率の関係は、数式２のようになる。なお、第１の部位１８ａの放射能をＲ１，第２の部位１８ａの放射能をＲ２，第３の部位１８ａの放射能をＲ３，第４の部位１８ａの放射能をＲ４とする。
【００７６】
【数２】
【００７７】
この様にして第１〜第４の部位１８ａの放射能Ｒ１〜Ｒ４を求めた後、これらの放射能Ｒ１〜Ｒ４の総和を求める。上述の例では、数式３となることから、測定対象物１８全体の放射能は３０８．３Ｂｑとなる。
【００７８】
〈数３〉
測定対象物１８全体の放射能＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４
＝225.1＋18.7＋19.8＋44.7＝308.3
【００７９】
放射能濃度や放射能表面密度が均一ではなく各所に偏在している場合、均一分布を仮定して求めた換算係数では誤差が大きくなる。特に、測定対象物１８の放射能レベルが低い場合には放射能検出器１を測定対象物１８に近づけて測定を行う必要があり、放射能検出器１を測定対象物１８に近づけて測定する場合には放射能の偏在が換算係数の値に大きく影響する。しかしながら、上述の様にすることで、偏在状況（偏在の分布）を考慮して換算係数を求めることができ、測定対象物１８の放射能が偏在していても、放射能濃度や放射能表面密度の高精度な評価が可能になる。
【００８０】
上述の具体例では、放射線検出器１を４つのセル１ａの集合としていたが、セル１ａの数は４つに限るものではない。セル１ａの数を増やすことで測定対象物１８の放射能の分布をより詳細に評価できるようになる。
【００８１】
この様な方法を実施する放射能の計測装置は、例えば図２に示す放射能の計測装置において、放射線検出器１は複数のセルの集合であり、３次元モデル化手段２は放射線検出器１を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合体として仮想３次元モデル化し、換算係数設定手段は測定対象物の部位毎に放射線検出器のセル各々について換算係数を求め、放射能算出手段５は測定対象物の部位毎に放射能を求めると共に、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるように構成したものである。
【００８２】
また、上述の説明では、３次元モンテカルロ計算コードを使用したシミュレーションを行って換算係数を求めているが、換算係数を設定する方法としてはこれに限られるものではない。例えば、点減衰核コードとよばれる遮へい計算用のコードを使用して換算係数を求めるようにしても良い。
【００８３】
即ち、換算係数設定工程において、測定対象物と放射線検出器との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物と放射線検出器との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質通過前後の放射線の数の相関関係より換算係数を求めるようにした放射能の計測方法であっても良い。
【００８４】
具体的に説明すると、測定対象物１８から放出された放射線が測定対象物１８と放射線検出器１との間に存在する媒質を通過する場合、その通過前後の放射線の数の関係は、次の数式４で近似的に求めることができる。
【００８５】
〈数４〉
Ｉ＝（１／（４πｒ２））Ｉ０Ｂｅ−μｄ
【００８６】
ここで、Ｉはある媒質を通過した後の放射線の数、Ｉ０はある媒質を通過する前に発生する放射線の数、μは減衰係数（ｃｍ−１）、ｄは測定対象物１８の放射線が通過する部分の厚さ（ｃｍ）、Ｂはビルドアップ係数、ｒは測定対象物と放射線検出器１の距離である。減衰係数μとビルドアップ係数Ｂは媒質の種類に応じて定まる値、厚さｄは測定対象物１８の形態や放射能汚染の位置等に応じて定まる値である。また、距離ｒは仮想モデル工程２１において形成した仮想３次元モデル１６，１７の位置関係に基づいて求めることができる。尚、この仮想３次元モデル１６，１７の位置関係に基づいて厚さｄを求めるようにしても良い。放射線の遮蔽計算に用いる点減衰核法では、上述の式を利用して計算を行っている。
【００８７】
上述の式によりＩとＩ０の関係がわかるので、換算係数算出工程では換算係数を求めることができる。即ち、Ｉ０が測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から放出される仮想放射線の発生数に対応し、Ｉが放射線検出器１の仮想３次元モデル１７への仮想放射線の入射数に対応し、Ｉ／Ｉ０が換算係数となる。そして、換算係数を求めた後は、上述の場合と同様の手順で測定対象物の放射能を求め、放射能濃度や放射能表面密度を求める。この放射能の計測方法では、計測された放射能は近似的な値ではあるが、計算量が少なくてすむので短時間で簡単に放射能を求めることができる。
【００８８】
この方法を実施する放射能の計測装置は、図１０に示すように、測定対象物１８から放出される放射線を計数する放射線検出器１と、測定対象物１８と放射線検出器１との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物１８と放射線検出器１との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質通過前後の放射線の数の相関関係より換算係数を算出する換算係数設定手段１９と、放射線検出器１による実際の計数率と換算係数とにより測定対象物の実際の放射能を算出する放射能算出手段５を備えて構成される。そして、例えば図１０の計測装置に図５に示す重量又は体積測定手段１３と放射能濃度算出手段１２の機能を付加することで、放射能濃度計測装置が構成される。さらに、例えば図１０の計測装置に図７に示す表面積測定手段１４と放射能表面密度算出手段１５の機能を付加することで、放射能表面密度計測装置が構成される。
【００８９】
また、点減衰核コードを使用してシミュレーションを行い換算係数を求める場合であっても、３次元モンテカルロ計算コードを使用してシミュレーションを行い換算係数を求める場合と同様に、上下の３次元モデル１７をそれぞれ多数のセルの集合体として、各セル毎に仮想γ線の入射を計数するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の放射能の計測方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の放射能の計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図３】放射線検出器と測定対象物の位置関係を示す概念図で、（Ａ）は実際の幾何学的位置関係を示す概念図、（Ｂ）は仮想的に３次元モデル化した位置関係を示す概念図である。
【図４】本発明の放射能濃度の計測方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の放射能濃度の計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の放射能表面密度の計測方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の放射能表面密度の計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図８】原子炉廃止措置で発生する解体廃棄物の放射能レベルを検認するシステムの概念図である。
【図９】複数のセル（放射線検出器）の集合からなる放射線検出器の概念図である。
【図１０】本発明の放射能の計測装置の実施形態の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 放射線検出器
２ ３次元モデル化手段
３ シミュレーション手段
４ 換算係数算出手段
５ 放射能算出手段
１２ 放射能濃度算出手段
１３ 計量器（重量又は体積測定手段）
１４ 表面積測定手段
１５ 放射能表面密度算出手段
１６ 測定対象物の３次元モデル
１７ 放射線検出器の３次元モデル
１８ 測定対象物
２１ 仮想モデル化工程
２２ 仮想計数算出工程
２３ 換算係数算出工程
２４ 実際計数率算出工程
２５ 放射能算出工程
３１ 重量又は体積測定工程
３３ 放射能濃度算出工程
４２ 表面積測定工程
４３ 放射能表面密度算出工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能の計測方法に関する。更に詳述すると、本発明は、実際の校正用放射線源を用いることなく換算係数を求めて放射能を計測する放射能の計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設の解体廃棄物等の測定対象物の放射能濃度や放射能表面密度を求めるには、先ず測定対象物の放射能を求める必要がある。従来の放射能の計測方法では、放射線検出器の計数から求めた計数率より放射能を算出するための換算係数を、放射能が既知である校正用放射線源を別に用意し実測して求めた換算係数との比較によって求めている。
【０００３】
また、測定対象物の放射能表面密度を測定するには先ず測定対象物の表面の放射能を計測する必要があるが、表面の放射能を計測するにはγ線よりも透過性の弱いβ線を使用するのが一般的である。即ち、β線よりも透過性の強いγ線を計測の対象とした場合には、計測したγ線が測定対象物の表面から放射されたものであるのか内部から放射されたものであるのかの判別が困難であり、測定対象物の表面の放射能の測定には不適である。このため、JIS（日本工業規格）Ｚ 4329「放射性表面汚染サーベイメータ」に規定されるサーベイメータと呼ばれる携帯式の放射線検出器又はJIS Ｚ 4337「据置型β線用物品表面汚染モニタ」に規定される物品搬出モニタを用いてβ線を測定対象とした測定対象物の表面の放射能の計測を行っている。
【０００４】
【非特許文献１】小川岩雄、基礎原子力講座２「放射線」、株式会社コロナ社、１９７６年１１月１５日、１０版、２４２−２５２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の放射能表面密度を求めるための表面放射能の測定方法では、サーベイメータを使用してβ線を計測することで表面の放射能を計測しているので、測定対象物が例えば金属細管等の場合には、細管内にサーベイメータを挿入することが出来ず、細管内周面の放射能を測定することは困難である。
【０００６】
また、β線よりも透過性の強いγ線を計測の対象とした放射能の測定方法では、放射能を算出するための換算係数を、校正用放射線源を使用して実測して求めた換算係数との比較によって求めているので、測定対象物の放射能を高精度に求めるためには、測定対象物の形状や大きさに応じて最適の校正用放射線源を作成する必要があり、形状や大きさがそれぞれ異なる測定対象物の放射能計測には不向きである。例えば原子力施設の解体廃棄物等の放射能を計測する場合には、様々な形状や大きさの廃棄物が混在することから廃棄物毎に最適な校正用放射線源をそれぞれ作成するのは現実には困難であり、多量に発生する解体廃棄物の放射能計測には適用し難い。
【０００７】
本発明は、現実の校正用放射線源を必要としない放射能の計測方法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】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明の放射能の計測方法は、測定対象物と放射線検出器の仮想３次元モデルを仮想３次元空間内に実際の幾何学的位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程と、測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定工程と、測定対象物から放出された放射線の放射線検出器への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程と、計数率と換算係数より測定対象物の放射能を求める放射能算出工程を有するようにしている。
【０００９】
ここで、放射線と物質の相互作用はある確率で発生するものであり、この現象を擬似的に再現することで実際の校正用放射線源を使用した実測を行わなくても換算係数を求めることができる。即ち、測定対象物と放射線検出器の３次元的な形状や位置関係を仮想的に再現し、これに基づいて測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射数とを関係付けることで換算係数を求めることが出来る。そして、求めた換算係数と実際の放射線検出器による計数より測定対象物の実際の放射能が算出される。
【００１０】
この放射能の計測方法の場合、換算係数設定工程は、モンテカルロ計算手法を利用して測定対象物の仮想３次元モデルからランダムに仮想放射線を発生させると共に放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射を計数して仮想計数とする仮想計数算出工程と、仮想放射線の発生数と仮想計数より換算係数を求める換算係数算出工程を有することが好ましい。
【００１１】
モンテカルロ計算手法を利用することで、測定対象物と放射線検出器の３次元的な形状や位置関係を仮想的に再現し、測定対象物の仮想３次元モデルからランダムに発生させた仮想放射線が放射線検出器の仮想３次元モデルに入射する様子をシミュレーションすることができる。この場合、測定対象物の仮想３次元モデルからの仮想放射線の発生率が当該仮想３次元モデルの放射能に相当するので、仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルにおける計数より換算係数を求めることが出来る。そして、求めた換算係数と実際の放射線検出器による計数より測定対象物の実際の放射能が算出される。
【００１２】
また、本発明の放射能の計測方法は、換算係数設定工程を、測定対象物と放射線検出器との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物と放射線検出器との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質を通過する前後の放射線の数の相関関係より換算係数を求めるものにすることも出来る。
【００１３】
例えば放射線の遮蔽を検討する場合には点減衰核コードを用いて遮へい計算を行う。この点減衰核コードでは、ある媒質を通過した後の放射線の数Ｉを、当該媒質通過前の放射線の数Ｉ０、当該媒質の厚さｄ、当該媒質の減衰係数μ、当該媒質のビルドアップ係数Ｂ、放射線源と評価点との距離ｒの関係式である数式１より近似的に求めている。
【００１４】
〈数１〉
Ｉ＝（１／（４πｒ２））Ｉ０Ｂｅ−μｄ
即ち、媒質の減衰係数μ、媒質のビルドアップ係数Ｂは媒質の種類に応じて定まるものであり、また、厚さｄは測定対象物の形態や放射能汚染の位置等に応じて定まるものであり、放射線源と評価点との距離ｒがわかっていれば上述の関係式からＩとＩ０の関係を近似的に導くとこができ、このＩとＩ０の関係から換算係数を求めることができる。即ち、Ｉ０が測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数に対応し、Ｉが放射線検出器の仮想３次元モデルへの仮想放射線の入射数に対応し、Ｉ／Ｉ０が換算係数となる。そして、求めた換算係数と実際の放射線検出器による計数より測定対象物の実際の放射能が算出される。
【００１５】
また、測定対象の放射能濃度や表面密度が均一であることが明らかな場合には１つのセルから成る放射線検出器による検出で十分であるが、放射能濃度や放射能表面密度が均一ではなく各所に偏在している場合、均一分布を仮定して求めた換算係数では誤差が大きくなるため、偏在状況（偏在の分布）を考慮して換算係数を求めることが好ましい。特に測定対象物の放射能レベルが低い場合等には、放射線検出器を測定対象物に近づけて測定を行う必要があり、この様な場合には放射能の偏在状況が換算係数の値に大きく影響する。偏在の分布を知るためには放射線検出器を小さい複数の検出器（セル）の集合体とする、即ち放射線検出器の１つ１つをセルとして当該セルを集合させて１つの大きな放射線検出器とすることが有効である。そして、測定対象物を放射線検出器のセルに対応した部位に分けて考え、部位毎にセルの各々について換算係数を求めることで、この換算係数が偏在の分布を考慮したものとなる。この様にして求めた換算係数によって測定対象物の部位毎の放射能を求め、各部位の放射能の総和によって測定対象物全体の放射能を求める。また、多数のセルによって放射線をたくさん検出する部位を特定し、各セルの計数情報から特定対象物の部位別に放射能濃度等を推定することが可能になる。
【００１６】
そこで、本発明の放射能の計測方法は、放射線検出器を複数のセルの集合とすると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合として概念し、仮想モデル化工程では放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物を部位の集合体として仮想３次元モデル化し、測定対象物の仮想３次元モデルの部位毎に換算係数設定工程を行って当該部位毎にセルの各々について換算係数を求めると共に、放射線検出器のセル毎に実際計数率算出工程を行ってセルの各々について計数率を求め、放射能算出工程を行って測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるようにしている。
【００１７】
この場合、セル毎の仮想計数を求めることによって、放射能が偏在していても高精度な評価が可能となる。
【００１８】
なお、以下の放射能の計測装置としても良い。即ち、放射能の計測装置は、測定対象物から放出される放射線を計数する放射線検出器と、測定対象物の表面の三次元的空間座標を取込みこれを利用して測定対象物と放射線検出器の幾何学的な位置関係を仮想的に再現する３次元モデル化手段と、仮想的に再現された測定対象物の３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と仮想的に再現された放射線検出器の３次元モデルへの入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定手段と、放射線検出器による実際の計数率と換算係数とにより測定対象物の実際の放射能を算出する放射能算出手段を備えるようにしている。
【００１９】
したがって、３次元モデル化手段によって擬似的に再現された測定対象物と放射線検出器の仮想３次元モデルを利用して、換算係数設定手段が仮想放射線の発生数と放射線検出器の仮想３次元モデルへの入力数を関係付けて換算係数を求める。この様にして求めた換算係数と実測された放射線検出器の計数率より放射能算出手段が測定対象物の実際の放射能を求める。
【００２０】
この放射能計測装置の場合、換算係数設定手段は、３次元モンテカルロ計算コードを利用して測定対象物の３次元モデルからランダムに仮想放射線を発生させて仮想的に再現された放射線検出器の３次元モデルへの入射を擬似的に再現するシミュレーション手段と、仮想放射線の発生数と放射線検出器の３次元モデルへの仮想放射線の入射の計数とにより換算係数を算出する換算係数算出手段とを有することが好ましい。
【００２１】
また、放射能の計測装置は、換算係数設定手段が、測定対象物と放射線検出器との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物と放射線検出器との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質を通過する前後の放射線の数の相関関係より換算係数を算出するものであっても良い。
【００２２】
これらの放射能の計測装置によると、実際の校正用放射線源を使用しなくても換算係数を求めて測定対象物の放射能を高精度に且つ迅速に計測することができ、特に様々な形状や大きさの測定対象物を多量に処理するのに適した計測装置を実現できる。特に、モンテカルロ計算コードを利用して換算係数を求める場合には、実際の放射線の放出現象をシミュレーションしているので、実際の現象に即した換算係数を求めることができる。また、点減衰核コードを用いて求めたＩとＩ０の関係より換算係数を求める場合には、計算量が少なくてすむので短時間で換算係数を算出することができる。
【００２３】
また、先の放射能の計測装置において、放射線検出器は複数のセルの集合であり、３次元モデル化手段は放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合体として仮想３次元モデル化し、換算係数設定手段は測定対象物の部位毎に放射線検出器のセル各々について換算係数を求め、放射能算出手段は測定対象物の部位毎に放射能を求めると共に、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるようにしても良い。
【００２４】
したがって、測定対象物の部位毎に放射線検出器のセル各々について換算係数が求められ、これらの換算係数と実測された放射線検出器のセル各々の計数率より測定対象物の部位毎の放射能が求められ、さらに測定対象物全体の放射能が求められる。
【００２５】
また、上述の放射能の計測方法・計測装置を利用して放射能濃度、放射能表面密度を計測するようにしても良い。
【００２６】
放射能濃度の計測方法は、測定対象物の重量又は体積を測定する重量又は体積測定工程と、前述のいずれかの放射能の計測方法により求めた放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を求める放射能濃度算出工程とを有するようにしている。
【００２７】
放射能濃度は測定対象物の放射能を重量又は体積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測方法により求めた測定対象物の放射能を重量又は体積測定工程で測定した重量又は体積で除することで放射能濃度を求めることができる。
【００２８】
依って、この放射能濃度の計測方法によると、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能濃度を高精度且つ迅速に計測することができるので、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。
【００２９】
また、放射能濃度の計測装置は、前述のいずれかの放射能計測装置と、測定対象物の重量又は体積を測定する重量又は体積測定手段と、求めた測定対象物の放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を算出する放射能濃度算出手段とを備えるようにしている。
【００３０】
放射能濃度は測定対象物の放射能を重量又は体積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測装置で測定対象物の放射能を、重量又は体積測定手段によって測定対象物の重量又は体積をそれぞれ求め、放射能濃度算出手段で放射能を重量又は体積で除することで放射能濃度を求めることができる。
【００３１】
依って、この放射能濃度の計測装置によると、前述の放射能濃度計測方法の実施に好適な装置を提供することができる。即ち、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能濃度を高精度且つ迅速に計測することができ、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。
【００３２】
また、放射能表面密度の計測方法は、測定対象物の表面積を測定する表面積測定工程と、前述のいずれかの放射能計測方法により求めた放射能を表面積で除して放射能表面密度を求める放射能表面密度算出工程を有するものである。
【００３３】
放射能表面密度は測定対象物の放射能を表面積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測方法により求めた測定対象物の放射能を表面積測定工程で測定した測定対象物の表面積で除することで放射能表面密度を求めることができる。
【００３４】
依って、この放射能表面密度の計測方法によると、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能表面密度を高精度且つ迅速に計測することができるので、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。また、サーベイメータを挿入できないような口径の小さい配管内部等の放射能表面密度を高精度かつ迅速に計測することができる。
【００３５】
さらに、放射能表面密度の計測装置は、前述のいずれかの放射能計測装置と、測定対象物の表面積を測定する表面積測定手段と、求めた測定対象物の放射能を表面積で除して放射能表面密度を算出する放射能表面密度算出手段を備えるものである。
【００３６】
放射能表面密度は測定対象物の放射能を表面積で除することで求めることが出来る。したがって、前述のいずれかの放射能計測装置で測定対象物の放射能を、表面積測定手段によって測定対象物の表面積をそれぞれ求め、放射能表面密度算出手段で放射能を表面積で除することで放射能表面密度を求めることができる。
【００３７】
依って、この放射能表面密度の計測装置によると、放射能表面密度の計測方法の実施に好適な装置を提供することができる。即ち、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能表面密度を高精度且つ迅速に計測することができ、将来の原子炉廃止措置により大量に発生することが予想される解体廃棄物の放射能レベルに応じた区分評価を迅速かつ合理的に行うことができる。また、サーベイメータを挿入できないような口径の小さい配管内部等の放射能表面密度を高精度かつ迅速に計測することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の放射能計測方法によると、実際の校正用放射線源を使用しなくても換算係数を求めて測定対象物の放射能を高精度に且つ迅速に計測することができるので、様々な形状や大きさの測定対象物の放射能計測を多量かつ迅速に処理することができる。特に、モンテカルロ計算手法を利用して換算係数を求める場合には、実際の放射線の放出現象をシミュレーションしているので、実際の現象に即した換算係数を求めることができる。また、点減衰核コードを用いて求めたＩとＩ０の関係より換算係数を求める場合には、モンテカルロ計算手法の場合に比べて測定精度が劣っても計算量が少なくなるので短時間で換算係数を算出することができる。
【００３９】
また、セル毎の仮想計数を求めることによって、放射能が偏在していても高精度な評価が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
図１に本発明の放射能計測方法の一実施形態を、図２に当該放射能計測方法を実施する放射能計測装置の実施形態の一例を示す。この計測装置は、測定対象物１８から放出される放射線例えばγ線を計数する放射線検出器１と、測定対象物１８の表面形状を測定し三次元的空間座標として取込む３次元形状計測装置１１と、この３次元形状計測装置１１で得られた測定対象物の表面の三次元的空間座標データを利用して測定対象物１８と放射線検出器１の幾何学的な位置関係（図３Ａ参照）を仮想的に再現する（図３Ｂ参照）３次元モデル化手段２と、仮想的に再現された測定対象物１８の３次元モデル１６からランダムに仮想放射線例えば仮想γ線を発生させて仮想的に再現された放射線検出器１の３次元モデル１７への入射を擬似的に再現するシミュレーション手段３と、仮想放射線の発生数と放射線検出器１の３次元モデル１７への仮想放射線の入射の計数とにより換算係数を算出する換算係数算出手段４と、放射線検出器１による実際の計数率と換算係数により測定対象物１８の実際の放射能を算出する放射能算出手段５を備える。即ち、本実施形態では、仮想的に再現された測定対象物１８の３次元モデル１６から放出される仮想放射線の発生数と仮想的に再現された放射線検出器１の３次元モデル１７への入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定手段をシミュレーション手段３と換算係数算出手段４とによって構成している。
【００４２】
尚、本実施形態では、少なくとも１つのＣＰＵやＭＰＵなどの演算処理装置６と、データの入出力を行うインターフェース７と、プログラムやデータを記憶するメモリ８を備えるコンピュータ９と所定の制御ないし演算プログラムによって、３次元モデル化手段２、シミュレーション手段３、換算係数算出手段４及び放射能算出手段５を実現している。即ち、演算処理装置６は、メモリ８に記憶されたＯＳ等の制御プログラム、放射能計測方法などの手順を規定したプログラム及び所要データ等により、上記３次元モデル化手段２、シミュレーション手段３、換算係数算出手段４及び放射能算出手段５を実現している。また、コンピュータ９には、例えばＣＲＴディスプレイやプリンター等の出力装置１０が接続されている。
【００４３】
３次元形状計測装置１１としては、例えば測定対象物１８の表面の空間座標を点群データとして検出し３次元形状を計測するものが本実施形態では使われている。この３次元形状計測装置１１は、非接触式の３次元レーザースキャナで、レーザー光を測定対象物１８に当てて表面を走査させると共にその散乱光を集光レンズによりＣＣＤへ結像させ、ＣＣＤ結像位置をカウンター値として入力し、三角測量の原理にて距離データに変換するものである。レーザー投光部と受光部の光軸をガルバノミラーで高速に走査することにより、多ポイントの点群データを得ることができる。この３次元形状計測装置１１によって測定された測定対象物１８の３次元座標は、コンピュータ９にインターフェース７を介して入力される。具体的には、例えば、パルステック工業株式会社製「３次元スキャナーＴＤＳ３１００」を用いて測定対象物１８の表面の空間座標を高速に検出し３次元的空間座標データとして得ることができる。
【００４４】
放射線検出器１としては、例えばγ線を計測するプラスチックシンチレーション検出器が使用可能で、測定対象物１８の上下に平行に配置される。この放射線検出器１による計数データはインターフェース７を介してコンピュータ９に入力される。
【００４５】
次に、放射能の計測方法について説明する。この放射能の測定方法は、測定対象物の表面の三次元的空間座標を取込みこれを利用して測定対象物１８と放射線検出器１の仮想３次元モデル１６，１７を仮想３次元空間内に実際の幾何学的位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程２１と、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６からランダムに仮想放射線例えばγ線を発生させると共に放射線検出器１の仮想３次元モデル１７への仮想放射線の入射を計数して仮想計数とする仮想計数算出工程２２と、仮想放射線の発生数と仮想計数より換算係数を求める換算係数算出工程２３と、測定対象物１８から放出された放射線例えばγ線の放射線検出器１への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程２４と、当該計数率と換算係数より測定対象物１８の放射能を求める放射能算出工程２５とから成る。即ち、本実施形態では、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から放出される仮想放射線の発生数と放射線検出器１の仮想３次元モデル１７への仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定工程を、仮想計数算出工程２２と換算係数算出工程２３より構成している。
【００４６】
本実施形態では、測定対象物１８から放射線が放出されて放射線検出器１に計数される現象を、図２に示す計測装置のコンピュータ９上で実施される３次元モンテカルロ計算手法を利用してシミュレーションすることで換算係数を求めている。そのため仮想モデル化工程２１では、実際計数率算出工程２４で実際に放射線検出器１を使用して測定対象物１８から放射される放射線を計数する場合の放射線検出器１と測定対象物１８の形状並びにこれらの幾何学的な位置関係を３次元モンテカルロ計算コードに適したフォーマットで表現する所謂３次元モデル化を行っている。即ち、仮想モデル化工程２１では、先ず３次元形状計測装置１１によって放射線検出器１と測定対象物１８の３次元的な形状並びにこれらの位置関係を計測し、これらの３次元座標データを３次元モデル化手段２に入力し、例えば図３Ｂに概念的に示すように測定対象物１８と放射線検出器１の３次元モデル１６，１７を仮想的３次元空間に仮想的に再現し、実際の位置関係と同じ位置関係で配置する。そして、このように配置したものを３次元モンテカルロ計算コードのフォーマットで表現し、入力ファイルを形成する（３次元モデル化）。この入力ファイルには、少なくとも測定対象物１８の形態、放射線検出器１の形態、その他の空間の媒質の形態についてのデータが記録される。測定対象物１８の形態としては、例えば３次元形状、放射能汚染の分布（表面のみの汚染か、それとも内部まで均一に汚染されているか等）、発生させるγ線のエネルギー等である。放射線検出器１の形態としては、例えば３次元形状、組成、密度等である。その他の空間の媒質の形態としては、例えば真空か空気が存在するか、鉛遮蔽が存在するか否か等である。
【００４７】
なお、測定対象物１８の形状等が毎回変わっても、放射線検出器１の３次元形状に関するデータ及び放射能検出器１と測定対象物１８が載置されるテーブル等の基準面との距離・位置関係は変わらないため、３次元形状計測装置１１による放射線検出器１の計測を毎回行う必要はなく、先にあるいは予め入力されている３次元データを利用して毎回計測・入力する手間を省くことができる。この場合、３次元形状のデータ取得及び入力の時間を短縮できる。
【００４８】
次に、仮想計数算出工程２２では、３次元モンテカルロ計算手法を利用して、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から仮想的な放射線をランダムに発生させ、発生させた仮想放射線のうち放射線検出器１の仮想３次元モデル１７に入射したものをカウントして計数を求める。即ち、γ線は、放射性物質から等方的（等しい確率であらゆる方向）に放出され、かつ放出されたγ線は物質を透過したり衝突したり、吸収されて新しいエネルギーのγ線に分かれたりする。このγ線と物質の相互作用はある確率で発生するものであり、この現象を近似して数学的なモデルで表すことが出来る。３次元モンテカルロ計算コードでは、シミュレーション手段３によってコンピュータ９上で測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から等方的即ち等しい確率であらゆる方向に放出されるγ線を上述の数学的モデルを用いて追跡することができる。したがって、測定対象物１８から放出されたγ線が離れた場所に設置された放射線検出器１の中に、どれだけ入射するかの確率（検出効率に近い値）を計算によって求めることができる。シミュレーション手段３としてのコンピュータ９の演算処理装置６は、３次元モンテカルロ計算コードにより測定対象物１８から放射線が放出される様子をシミュレーションして放射線検出器１による計数を擬似的に求める。なお、３次元モンテカルロ計算コードとしては、例えば米国ロスアラモス国立研究所で開発された公開コードであるＭＣＮＰコードの使用が可能である。
【００４９】
次いで、換算係数算出工程２３では、コンピュータ９の演算処理装置６に実現される換算係数算出手段４において、仮想的に発生させたγ線の数と検出器モデル１７で計数された計数値の比より換算係数を求める。いま、測定対象物１８の仮想３次元モデル１６からＡ個のγ線を発生させたところ放射線検出器１の仮想３次元モデル１７にＢ個のγ線が入射したとすると、即ち仮想計数がＢであるとすると換算係数はＡ／Ｂとなる。
【００５０】
次の実際計数率算出工程２４では、放射線検出器１により測定対象物１８から実際に放出されたγ線を計測して計数率を求める。このとき、放射線検出器１と測定対象物１８の位置関係は、コンピュータ９上に仮想的に再現した位置関係と同じにしておく。そして、放射能算出工程２５において、求めた計数率に換算係数を乗じて測定対象物１８の放射能を算出する。いま、実際に求めた計数率がＣであったとすると、Ｃ×Ａ／Ｂ／（測定対象の放射性物質のγ線の放出率）により測定対象物１８の放射能が求められる。この演算は、演算処理装置６に実現される放射能算出手段５において行われる。
【００５１】
この様に、本発明の放射能の計測方法及び計測装置では、３次元モンテカルロ計算手法を使用して換算係数を求めることができるので、測定対象物１８に応じて作成しなければならない校正用放射線源を用いることなく測定対象物１８の放射能を迅速かつ高精度に計測することができる。
【００５２】
次に、放射能濃度の計測方法及び計測装置について説明する。
【００５３】
図４に本発明の放射能濃度計測方法の一実施形態を、図５に放射能濃度計測方法を実施する放射能濃度計測装置の実施形態の一例を示す。この放射能濃度計測装置は、図２の放射能計測装置に重量又は体積測定手段１３と放射能濃度算出手段１２の機能を付加したものである。
【００５４】
放射能濃度算出手段１２は、放射能算出手段５によって求めた測定対象物１８の放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を算出するもので、本実施形態では例えばコンピュータ９の演算処理装置６が測定対象物１８の放射能を重量又は体積で除する演算処理を行わせるプログラムによって放射能算出手段５を実現する。また、重量又は体積測定手段１３は、測定対象物１８の重量又は体積を測定するもので、本実施形態では測定対象物１８の重量を測定する計量器である。この計量器１３による測定結果はインターフェース７を介してコンピュータ９の放射能濃度算出手段１２に入力される。
【００５５】
このような計測装置によって実施される放射能濃度計測方法は、前述の放射能計測方法に測定対象物１８の重量又は体積を測定する重量又は体積測定工程３１と、上述の放射能の計測方法により求めた放射能を重量又は体積で除して放射能濃度を求める放射能濃度算出工程３３を含むものである。
【００５６】
例えば、重量によって放射能濃度を求める場合を例に説明すると、先ず放射能計測に先立って重量又は体積測定工程３１で測定対象物１８の重量を計量器１３によって測定しコンピュータ９上の放射能濃度算出手段１２に入力する。その後、放射能計測ルーチン３２において図１の方法を実施して測定対象物１８の放射能を計測する。そして、放射能濃度算出手段１２において、放射能算出手段５で求めた放射能を計量器１３で求めた重量で除して放射能濃度を算出する（放射能濃度算出工程３３）。例えば、測定対象物１８の重量がＤ、放射能がＥとすると、放射能濃度はＥ／Ｄによって求められる。そして、求められた放射能濃度は出力装置１０に出力され、任意の形態で表示ないし印刷される。
【００５７】
なお、重量に代えて体積によって放射能濃度を求める場合には、重量又は体積測定手段１３として測定対象物１８の体積を測定できる体積測定手段を使用する。この場合の体積測定手段は、例えば３次元形状計測装置１１により測定した測定対象物１８の３次元形状データに基づいて体積を求めるものであり、通常コンピュータ９の演算処理装置６を体積測定手段として機能させる。このようにして求めた測定対象物１８の体積がＦであるとすると、放射能濃度算出工程３３ではＥ／Ｆを計算して放射能濃度を求める。
【００５８】
この様に、本発明の放射能濃度の計測方法及び計測装置では、測定対象物１８毎に異なった校正用放射線源を用いることなく測定対象物１８の放射能を計測しているので、迅速かつ高精度に、しかも様々な形状や大きさの測定対象物１８に対しても的確に測定対象物１８の放射能濃度を計測することができる。
【００５９】
次に放射能表面密度の計測方法及び計測装置について説明する。
【００６０】
図６に本発明の放射能表面密度計測方法の一実施形態を、図７にこの放射能表面密度計測方法を実施する計測装置の一実施形態をそれぞれ示す。この放射能表面密度計測装置は、例えば図２の放射能計測装置に表面積測定手段１４と放射能表面密度算出手段１５の機能を付加したものである。
【００６１】
放射能表面密度算出手段１５は、放射能算出手段５によって求めた測定対象物１８の放射能を表面積で除して放射能表面密度を算出するもので、本実施形態では例えばコンピュータ９の演算処理装置６をプログラムで放射能表面密度算出手段１５として機能させることにより実現する。また、表面積測定手段１４は、例えば３次元形状計測装置１１により測定した測定対象物１８の形状データから表面積を求めるもので、本実施形態では、例えばコンピュータ９の演算処理装置６が所定のプログラムに基づいた演算を行うことで表面積を求める表面積測定手段１４として機能させることにより実現している。
【００６２】
このような放射能表面密度計測装置によって実施される放射能表面密度計測方法は、前述の放射能計測方法に、測定対象物１８の表面積を測定する表面積測定工程４２と、上述の放射能の測定方法により求めた放射能を表面積で除して放射能表面密度を求める放射能表面密度算出工程４３を含むものである。
【００６３】
この放射能表面密度計測方法について具体的に説明すると、先ず、放射能計測ルーチン４１において図１の放射能計測方法を実施して測定対象物１８の放射能を計測する。この場合、図１の仮想計数算出工程２２において測定対象物１８の仮想３次元モデル１６の表面から放射線例えばγ線を仮想的に発生させるようにする。即ち、測定対象物１８の表面汚染をシミュレーションする。そして、次の表面積測定工程４２では、コンピュータ９の演算処理装置６と所定の演算プログラムが実現する表面積測定手段１４において、測定対象物１８の３次元形状に関するデータに基づいて測定対象物１８の表面積を算出する。その後、放射能表面密度算出工程４３において、測定対象物１８の表面汚染に関する放射能を測定対象物１８の表面積で除して放射能表面密度を算出する。いま、測定対象物１８の表面積がＧであったとすると、放射能表面密度はＥ／Ｇによって求められる。そして求めた放射能表面密度は出力装置１０に出力され、任意の形態で表示ないし印刷される。
【００６４】
なお、この放射能表面密度計測方法では、測定対象物１８の放射能を求めた後に測定対象物１８の表面積を求めるようにしているが、即ち放射能計測ルーチン４１の実行後に表面積測定工程４２を実行するようにしているが、測定対象物１８の放射能を求めるために仮想モデル化工程２１において測定対象物１８の３次元形状を計測した段階で、即ち放射能計測ルーチン４１で実行する仮想モデル化工程２１において測定対象物１８の表面積を求めるようにしても良い。
【００６５】
この様に、本発明の放射能表面密度の計測方法及び計測装置では、測定対象物１８に応じた校正用放射線源を用いることなく測定対象物１８の放射能を計測しているので、迅速かつ高精度に、しかも様々な形状や大きさの測定対象物１８に対しても的確に測定対象物１８の放射能表面密度を計測することができる。また、測定対象物１８から放出されるγ線を対象にして放射能表面密度の計測を行うので、β線を対象にして放射能表面密度の計測を行う場合と違って、サーベイメータの挿入が不可能な例えば細管の内周面の放射能表面密度を高精度に計測することができる。
【００６６】
図８に、上述の放射能濃度計測方法及び放射能表面密度計測方法を使用して、例えば原子炉廃止措置で発生する解体廃棄物の放射能レベルを検認するシステムの概念の一例を示す。
【００６７】
原子炉の廃止措置を行うことで、様々の形状、大きさ、放射能レベル等の解体廃棄物５１（測定対象物１８）が多量に発生する。これらの放射性廃棄物５１は形状測定部５２に搬送されて３次元形状計測装置１１によって３次元形状が測定される。次の放射線・重量測定部５３には放射線検出器１及び計量器１３が設置されており、形状測定が行われた放射性廃棄物５１の重量を測定すると共に放射性廃棄物５１から放出される放射線を計数し、放射能濃度と表面密度が求められる。そして、検認部５４で放射能濃度と放射能表面密度についての検認が行われた後、それぞれのレベルに応じて各解体廃棄物５１が適切に処分・再利用される。このようにして解体廃棄物５１の放射能レベルを検認することで、多量の解体廃棄物５１を迅速に検認することが可能になり、将来の原子炉廃止措置により多量に発生することが予想される解体廃棄物５１の処理処分・再利用に良好に対応することが可能となる。
【００６８】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述のようにして放射能の計測を行っても良いが、本発明ではさらに以下のようにして放射能の計測を行っている。即ち、３次元モンテカルロ計算コードによるシミュレーションによって測定対象物１８の３次元モデル１６から放出された仮想γ線を放射線検出器１の３次元モデル１７で計数する場合に、上下の３次元モデル１７をそれぞれ多数のセルの集合体として、各セル毎に仮想γ線の入射を計数するようにしても良い。
【００６９】
即ち、放射線検出器を複数のセルの集合とすると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合として概念し、仮想モデル化工程では放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物を部位の集合体として仮想３次元モデル化し、測定対象物の仮想３次元モデルの部位毎に換算係数設定工程を行って当該部位毎にセルの各々について換算係数を求めると共に、放射線検出器のセル毎に実際計数率算出工程を行ってセルの各々について計数率を求め、放射能算出工程を行って測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるようにしても良い。
【００７０】
具体的にその一例を説明すると、例えば図９に示すように放射線検出器１を４つのセル１ａの集合体として構成した場合、この放射線検出器１の上に載せて測定する測定対象物１８をセル１ａに対向する部位１８ａの集合として概念する。そして、各部位１８ａの中では放射能濃度や放射能表面密度は均一であると仮定し、シミュレーションを行って３次元モデルの各部位毎にセルの各々について換算係数を求める。
【００７１】
先ず最初に、３次元モデル１６の第１の部位から放出された放射線が３次元モデル１７の第１〜第４のセルに計数される時の計数効率（換算係数）を測定対象物１８の形状を測定した結果をもとに、３次元モンテカルロ計算コードで求める。この結果が例えば、第１のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．４、第２のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．１５、第３のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．１５、第４のセルで計数される時の効率（換算係数）が０．０７であったとする。
【００７２】
同様にして、３次元モデル１６の第２〜第４の部位から放出された放射線が３次元モデル１７の第１〜第４のセルに計数される時の換算係数を測定対象物１８の形状を測定した結果をもとに、３次元モンテカルロ計算コードで求める。これらの結果が表１に示す値であったとする。
【００７３】
【表１】
【００７４】
一方、放射線検出器１のセル１ａの実際の計数は、第１のセル１ａが１００、第２のセル１ａが５０、第３のセル１ａが５０、第４のセル１ａが４０であったとする。
【００７５】
以上の結果を行列で表すと、部位１８ａ別の放射能Ｒ１〜Ｒ４と放射線検出器１の４つのセル１ａでの計数率の関係は、数式２のようになる。なお、第１の部位１８ａの放射能をＲ１，第２の部位１８ａの放射能をＲ２，第３の部位１８ａの放射能をＲ３，第４の部位１８ａの放射能をＲ４とする。
【００７６】
【数２】
【００７７】
この様にして第１〜第４の部位１８ａの放射能Ｒ１〜Ｒ４を求めた後、これらの放射能Ｒ１〜Ｒ４の総和を求める。上述の例では、数式３となることから、測定対象物１８全体の放射能は３０８．３Ｂｑとなる。
【００７８】
〈数３〉
測定対象物１８全体の放射能＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４
＝225.1＋18.7＋19.8＋44.7＝308.3
【００７９】
放射能濃度や放射能表面密度が均一ではなく各所に偏在している場合、均一分布を仮定して求めた換算係数では誤差が大きくなる。特に、測定対象物１８の放射能レベルが低い場合には放射能検出器１を測定対象物１８に近づけて測定を行う必要があり、放射能検出器１を測定対象物１８に近づけて測定する場合には放射能の偏在が換算係数の値に大きく影響する。しかしながら、上述の様にすることで、偏在状況（偏在の分布）を考慮して換算係数を求めることができ、測定対象物１８の放射能が偏在していても、放射能濃度や放射能表面密度の高精度な評価が可能になる。
【００８０】
上述の具体例では、放射線検出器１を４つのセル１ａの集合としていたが、セル１ａの数は４つに限るものではない。セル１ａの数を増やすことで測定対象物１８の放射能の分布をより詳細に評価できるようになる。
【００８１】
この様な方法を実施する放射能の計測装置は、例えば図２に示す放射能の計測装置において、放射線検出器１は複数のセルの集合であり、３次元モデル化手段２は放射線検出器１を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に測定対象物をセルに対向する部位の集合体として仮想３次元モデル化し、換算係数設定手段は測定対象物の部位毎に放射線検出器のセル各々について換算係数を求め、放射能算出手段５は測定対象物の部位毎に放射能を求めると共に、各部位の放射能より測定対象物全体の放射能を求めるように構成したものである。
【００８２】
また、上述の説明では、３次元モンテカルロ計算コードを使用したシミュレーションを行って換算係数を求めているが、換算係数を設定する方法としてはこれに限られるものではない。例えば、点減衰核コードとよばれる遮へい計算用のコードを使用して換算係数を求めるようにしても良い。
【００８３】
即ち、換算係数設定工程において、測定対象物と放射線検出器との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物と放射線検出器との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質通過前後の放射線の数の相関関係より換算係数を求めるようにした放射能の計測方法であっても良い。
【００８４】
具体的に説明すると、測定対象物１８から放出された放射線が測定対象物１８と放射線検出器１との間に存在する媒質を通過する場合、その通過前後の放射線の数の関係は、次の数式４で近似的に求めることができる。
【００８５】
〈数４〉
Ｉ＝（１／（４πｒ２））Ｉ０Ｂｅ−μｄ
【００８６】
ここで、Ｉはある媒質を通過した後の放射線の数、Ｉ０はある媒質を通過する前に発生する放射線の数、μは減衰係数（ｃｍ−１）、ｄは測定対象物１８の放射線が通過する部分の厚さ（ｃｍ）、Ｂはビルドアップ係数、ｒは測定対象物と放射線検出器１の距離である。減衰係数μとビルドアップ係数Ｂは媒質の種類に応じて定まる値、厚さｄは測定対象物１８の形態や放射能汚染の位置等に応じて定まる値である。また、距離ｒは仮想モデル工程２１において形成した仮想３次元モデル１６，１７の位置関係に基づいて求めることができる。尚、この仮想３次元モデル１６，１７の位置関係に基づいて厚さｄを求めるようにしても良い。放射線の遮蔽計算に用いる点減衰核法では、上述の式を利用して計算を行っている。
【００８７】
上述の式によりＩとＩ０の関係がわかるので、換算係数算出工程では換算係数を求めることができる。即ち、Ｉ０が測定対象物１８の仮想３次元モデル１６から放出される仮想放射線の発生数に対応し、Ｉが放射線検出器１の仮想３次元モデル１７への仮想放射線の入射数に対応し、Ｉ／Ｉ０が換算係数となる。そして、換算係数を求めた後は、上述の場合と同様の手順で測定対象物の放射能を求め、放射能濃度や放射能表面密度を求める。この放射能の計測方法では、計測された放射能は近似的な値ではあるが、計算量が少なくてすむので短時間で簡単に放射能を求めることができる。
【００８８】
この方法を実施する放射能の計測装置は、図１０に示すように、測定対象物１８から放出される放射線を計数する放射線検出器１と、測定対象物１８と放射線検出器１との間に存在する媒質の厚さ、当該媒質の減衰係数、当該媒質のビルドアップ係数、及び測定対象物１８と放射線検出器１との間の距離に基づいて近似的に算出した媒質通過前後の放射線の数の相関関係より換算係数を算出する換算係数設定手段１９と、放射線検出器１による実際の計数率と換算係数とにより測定対象物の実際の放射能を算出する放射能算出手段５を備えて構成される。そして、例えば図１０の計測装置に図５に示す重量又は体積測定手段１３と放射能濃度算出手段１２の機能を付加することで、放射能濃度計測装置が構成される。さらに、例えば図１０の計測装置に図７に示す表面積測定手段１４と放射能表面密度算出手段１５の機能を付加することで、放射能表面密度計測装置が構成される。
【００８９】
また、点減衰核コードを使用してシミュレーションを行い換算係数を求める場合であっても、３次元モンテカルロ計算コードを使用してシミュレーションを行い換算係数を求める場合と同様に、上下の３次元モデル１７をそれぞれ多数のセルの集合体として、各セル毎に仮想γ線の入射を計数するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の放射能の計測方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の放射能の計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図３】放射線検出器と測定対象物の位置関係を示す概念図で、（Ａ）は実際の幾何学的位置関係を示す概念図、（Ｂ）は仮想的に３次元モデル化した位置関係を示す概念図である。
【図４】本発明の放射能濃度の計測方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の放射能濃度の計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の放射能表面密度の計測方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の放射能表面密度の計測装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図８】原子炉廃止措置で発生する解体廃棄物の放射能レベルを検認するシステムの概念図である。
【図９】複数のセル（放射線検出器）の集合からなる放射線検出器の概念図である。
【図１０】本発明の放射能の計測装置の実施形態の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 放射線検出器
２ ３次元モデル化手段
３ シミュレーション手段
４ 換算係数算出手段
５ 放射能算出手段
１２ 放射能濃度算出手段
１３ 計量器（重量又は体積測定手段）
１４ 表面積測定手段
１５ 放射能表面密度算出手段
１６ 測定対象物の３次元モデル
１７ 放射線検出器の３次元モデル
１８ 測定対象物
２１ 仮想モデル化工程
２２ 仮想計数算出工程
２３ 換算係数算出工程
２４ 実際計数率算出工程
２５ 放射能算出工程
３１ 重量又は体積測定工程
３３ 放射能濃度算出工程
４２ 表面積測定工程
４３ 放射能表面密度算出工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物と放射線検出器の仮想３次元モデルを仮想３次元空間内に実際の幾何学的位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程と、前記測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と前記放射線検出器の仮想３次元モデルへの前記仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定工程と、前記測定対象物から放出された放射線の前記放射線検出器への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程と、当該計数率と前記換算係数より前記測定対象物の放射能を求める放射能算出工程を有し、前記放射線検出器を複数のセルの集合とすると共に前記測定対象物を前記セルに対向する部位の集合として概念し、前記仮想モデル化工程では前記放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に前記測定対象物を前記部位の集合体として仮想３次元モデル化し、前記測定対象物の仮想３次元モデルの部位毎に前記換算係数設定工程を行って当該部位毎に前記セルの各々について換算係数を求めると共に、前記放射線検出器のセル毎に前記実際計数率算出工程を行って前記セルの各々について計数率を求め、前記放射能算出工程を行って前記測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、各部位の放射能より前記測定対象物全体の放射能を求めることを特徴とする放射能の計測方法。
【請求項１】
測定対象物と放射線検出器の仮想３次元モデルを仮想３次元空間内に実際の幾何学的位置関係と同じ位置関係で配置する仮想モデル化工程と、前記測定対象物の仮想３次元モデルから放出される仮想放射線の発生数と前記放射線検出器の仮想３次元モデルへの前記仮想放射線の入射数とを関係付けて換算係数を求める換算係数設定工程と、前記測定対象物から放出された放射線の前記放射線検出器への入射を実際に計数して計数率を求める実際計数率算出工程と、当該計数率と前記換算係数より前記測定対象物の放射能を求める放射能算出工程を有し、前記放射線検出器を複数のセルの集合とすると共に前記測定対象物を前記セルに対向する部位の集合として概念し、前記仮想モデル化工程では前記放射線検出器を複数のセルの集合体として仮想３次元モデル化すると共に前記測定対象物を前記部位の集合体として仮想３次元モデル化し、前記測定対象物の仮想３次元モデルの部位毎に前記換算係数設定工程を行って当該部位毎に前記セルの各々について換算係数を求めると共に、前記放射線検出器のセル毎に前記実際計数率算出工程を行って前記セルの各々について計数率を求め、前記放射能算出工程を行って前記測定対象物の部位毎に放射能を求めた後、各部位の放射能より前記測定対象物全体の放射能を求めることを特徴とする放射能の計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−８４４７８（Ｐ２００６−８４４７８Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１０８００（Ｐ２００５−３１０８００）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【分割の表示】特願２０００−６０４２４１（Ｐ２０００−６０４２４１）の分割
【原出願日】平成１１年１１月１５日（１９９９．１１．１５）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【分割の表示】特願２０００−６０４２４１（Ｐ２０００−６０４２４１）の分割
【原出願日】平成１１年１１月１５日（１９９９．１１．１５）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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