放射能評価方法および検出限界評価方法
【課題】放射能換算係数を過大に設定することなく放射能を評価できる放射能評価方法を提供する。
【解決手段】測定物３７の搬送方向に直交した向きに３個のシンチレータが延在配置され、測定物３７の放射線を上下のシンチレータで計数する場合の、測定物３７での放射線源３９の偏在様態ａ、ｂ、ｃと、搬送位置３例での計数率の計算結果を中段に、最大計数率と平均計数率法を用いた場合の計数率、並びにａとの相対比を下部に示している。放射能は放射能換算係数と計数率の積で評価される。放射能換算係数は、設定した放射能量と得られる計数率との比で算定される。設定した放射能量が同等であれば、放射能換算係数は得られる計数率に反比例するので、得られる計数率が最大の計数率を用いる最大計数率法は小さな放射能換算係数を設定することができる。
【解決手段】測定物３７の搬送方向に直交した向きに３個のシンチレータが延在配置され、測定物３７の放射線を上下のシンチレータで計数する場合の、測定物３７での放射線源３９の偏在様態ａ、ｂ、ｃと、搬送位置３例での計数率の計算結果を中段に、最大計数率と平均計数率法を用いた場合の計数率、並びにａとの相対比を下部に示している。放射能は放射能換算係数と計数率の積で評価される。放射能換算係数は、設定した放射能量と得られる計数率との比で算定される。設定した放射能量が同等であれば、放射能換算係数は得られる計数率に反比例するので、得られる計数率が最大の計数率を用いる最大計数率法は小さな放射能換算係数を設定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能物質から放射される放射能の測定の際に用いられる放射能評価方法および検出限界評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等から搬出される各種物質は、放射能汚染のレベルに応じて所定の方法によって廃棄される。
一方、原子力発電所等から搬出される物質であっても、自然界の放射線レベルに比較して十分に小さいものであれば、放射性物質として扱う必要がないとするクリアランスレベルが設けられている。このクリアランスレベルを超えているか否かを判断するために、シンチレータ（放射線検出器）を備えた放射線検出装置が知られている（特許文献１参照）。
シンチレータは、γ線等の放射線の計数率（cps；count per
second）を測定するものであるため、放射能（Bq）を評価するためには、放射能換算係数（Bq／cps）を用いる必要がある。放射能換算係数は、シミュレーションや実験によって、既知の放射能を有する基準放射線源に対するシンチレータの応答として決定される。
また、放射線検出装置には、有意な放射能を検出できる最小限界となる放射能検出限界が設定される。この検出限界は、放射能換算係数に比例した式として表される（例えば、後述する日本原子力学会標準の基本式）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４０７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シンチレータ等の放射線検出器による放射線の計測では、複数の放射線検出器を用いて放射能物質の計測を行う。したがって、得られる計数率は複数となる。また、放射線検出器に対して移動させつつ複数の位置で測定することとしても、複数の計数率が得られることになる。一般に、得られた複数の計数率は算術平均をとることによって評価する。
しかし、現実の場合には、放射線源は測定領域に対して偏在しており、得られた複数の計数率には分布があるので、これらを単純に平均することが妥当といえない場合がある。例えば、平均することにより、実際の放射能を過小評価してしまうおそれがある。このため、裕度を持たせるために放射能換算係数を大きく設定せざるを得ないという問題がある。また、放射能換算係数を大きめに設定するために、検出限界も大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射能換算係数を過大に設定することなく、検出限界を低く抑えることができる放射能評価方法および検出限界評価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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の放射能評価方法および検出限界評価方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる放射能評価方法は、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する放射能評価方法において、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする。
【０００７】
複数の放射線検出器を用いて計数率を測定する場合には、複数の計数率が得られることになる。また、測定対象となる放射能物質を放射線検出器に対して移動させつつ複数の位置で測定することとしても、複数の計数率が得られることになる。このように複数の計数率が得られる場合、特に放射線源が偏在している場合には、それぞれの計数率に分布が生じる。
本発明では、最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、放射能換算係数によって得られる放射能が高めとなり、保守側の評価が可能となる。
また、放射線源が均一に分布している場合を仮定して得られた平均放射能換算係数を用いて、最大の計数率から放射能を算出しても、保守側に評価することができるので、放射線源が偏在している場合であっても、同一の平均放射能換算係数を用いることができる。つまり、放射線源が偏在している場合に対応して放射能換算係数に裕度をもたせるために大きめの放射能換算係数を別途設定する必要がない。したがって、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができ、また放射能換算係数のライブラリの検証を行う手間が省けるので、効率的な計測が可能となる。
【０００８】
また、本発明の検出限界評価方法によれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する検出限界評価方法において、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする。
【０００９】
放射能の検出限界は、放射能換算係数を所定の検出下限計数率に乗じることによって得られる。
上述のように、最大の計数率を用いる場合には、平均の計数率を用いる場合に比べて、保守側に評価することができるので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができる。したがって、この放射能換算係数を乗ずることによって得られる検出限界も小さくなる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
なお、一般に、検出限界の算出式は、日本原子力学会標準の基本式として与えられる。具体的には、下式の通りである。
【数１】
ここで、
ALD：検出限界(Bq)，κ：定数（=3），ｔT：放射能濃度確認対象物の測定時間(s)，
ｎＢ：バックグラウンド（BG）計数率(s-1)，ｔＢ：BG測定時間(s)，
ＣＦ：放射能換算係数(Bq／s-1)，ｒ１：BG変動に起因する相対誤差(−)，
ｒ２：放射能換算係数の相対誤差(−)，
である。
上式において、検出下限計数率は、上式右辺のＣＦを除く部分である。
【００１０】
さらに、本発明の検出限界評価方法によれば、前記検出下限計数率は、バックグラウンド計数率に比例することを特徴とする。
【００１１】
検出下限計数率がバックグラウンド計数率に比例するので、バックグラウンド計数率が大きい測定環境では、検出限界が大きくなり、しかも、放射能換算係数が大きい場合は顕著となる。
上述のように、最大の計数率を用いることとすれば、放射能換算係数を小さくすることができるので、バックグラウンド計数率が大きい測定環境であっても、平均の計数率を用いる場合に比べて、検出限界を小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明の放射能評価プログラムによれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する、コンピュータにて実行可能とされた放射能評価プログラムにおいて、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、放射能換算係数によって得られる放射能が高めとなり、保守側の評価が可能となる。
また、放射線源が均一に分布している場合を仮定して得られた平均放射能換算係数を用いて、最大の計数率から放射能を算出しても、保守側に評価することができるので、放射線源が偏在している場合であっても、同一の平均放射能換算係数を用いることができる。つまり、放射線源が偏在している場合に対応して放射能換算係数に裕度をもたせるために大きめの放射能換算係数を別途設定する必要がない。したがって、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができ、また放射能換算係数のライブラリの検証を行う手間が省けるので、効率的な計測が可能となる。
【００１４】
また、本発明の検出限界評価プログラムによれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する、検出限界評価プログラムにおいて、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする。
【００１５】
最大の計数率を用いる場合には、平均の計数率を用いる場合に比べて、保守側に評価することができるので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができる。したがって、この放射能換算係数を乗ずることによって得られる検出限界も小さくなる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【００１６】
また、本発明の放射線測定装置によれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、該放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する演算部と、を備えた放射線測定装置において、前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、放射能換算係数によって得られる放射能が高めとなり、保守側の評価が可能となる。
また、放射線源が均一に分布している場合を仮定して得られた平均放射能換算係数を用いて、最大の計数率から放射能を算出しても、保守側に評価することができるので、放射線源が偏在している場合であっても、同一の平均放射能換算係数を用いることができる。つまり、放射線源が偏在している場合に対応して放射能換算係数に裕度をもたせるために大きめの放射能換算係数を別途設定する必要がない。したがって、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができ、また放射能換算係数のライブラリの検証を行う手間が省けるので、効率的な計測が可能となる。
【００１８】
また、本発明の放射線測定装置によれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、該放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する演算部と、を備えた放射線検出装置において、前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする。
【００１９】
最大の計数率を用いる場合には、平均の計数率を用いる場合に比べて、保守側に評価することができるので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができる。したがって、この放射能換算係数を乗ずることによって得られる検出限界も小さくなる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、過大な換算係数を設定することなく保守側の評価が可能となる。
また、最大の計数率を用いて検出限界を評価することとしたので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができ、検出限界を小さくすることができる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
図１には、クリアランス測定装置（放射線検出装置）１が示されている。
クリアランス測定装置１は、自然界の放射線レベルに比較して十分に小さいものであれば放射性物質として扱う必要がないとするクリアランスレベルを、測定対象物（放射能物質）が超えているか否かを判断する装置である。
クリアランス測定装置１は、Ｆｅトンネル型遮蔽体（以下、単に「遮蔽体」という。）３と、この遮蔽体３内に測定対象物を搬送する搬送装置５と、各種機器の動作を制御する制御盤７と、測定データの演算等を行うコンピュータ９とを備えている。
【００２２】
遮蔽体３内には、放射線を検出する上部検出器ユニット１０と、下部検出器ユニット１２とが設けられている。
上部検出器ユニット１０は、搬送装置５の搬送コンベア１４の上方に設けられており、昇降装置１６によって上下動可能とされている。昇降装置１６は、ボールネジ式とされており、送りネジ１６ａを回転させることによって、この送りネジ１６ａに螺合された上部検出器ユニット１０が上下動するようになっている。昇降装置１６の動作は、コンピュータ９及び制御盤７によって制御される。
下部検出器ユニット１２は、上部検出器ユニット１０に対向する位置に、搬送コンベア１４の下方に固定されている。
各検出器ユニット１０，１２の出力は、コンピュータ９へと伝送されるようになっている。
【００２３】
図２には、各検出器ユニット１０，１２内に設けられた放射線検出部１８が示されている。放射線検出部１８は、測定対象物に面する側に検出部を有するシンチレータ２０が配置されている。シンチレータとしては、プラスチックシンチレータ又はＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータが用いられ、測定対象物から放射されるγ線を検出する。
シンチレータ２０は、測定対象物の移動方向に直交する方向に３つ並べた状態で設けられている。したがって、図２において、紙面垂直方向が測定対象物の移動方向となる。すなわち、図３に示すように、トレイ３６上に載置された測定対象物３７が矢印Ａ方向に搬送され、上部検出器ユニット１０及び下部検出器ユニット１２のシンチレータ２０によって放射線が検出される。
図２に示すように、シンチレータ２０の周囲には、鉛遮蔽カバー２２が設けられており、シンチレータ２０の検出面を露出させた状態で覆っている。各シンチレータ２０には、光電子増倍管２４が設けられており、各シンチレータ２０から得られる光を増幅するようになっている。
【００２４】
図１に示すように、搬送装置５は、遮蔽体３を一方向に貫通して延在する搬送コンベア１４を備えている。搬送コンベア１４は、複数のローラ３０によって構成されている。ローラ３０は、搬送方向の両側に複数設けられている。各ローラ３０は、搬送モータユニット３４によって、例えばチェーン駆動により回転駆動される。
搬送コンベア１４の上面には、測定対象物を載置するトレイ３６が設置される。トレイ３６は、例えば１ｍ角の略正方形の板状体とされている。トレイ３６は、４辺を構成する枠体を備えており、この枠体によって囲まれた中央の網の上に測定対象物が載置される。トレイ３６の枠体は、上述した搬送路の両側に設けられたローラ３０上を走行するようになっている。ローラ３０が搬送路の両側に設けられており、トレイ３６の中央部が網で構成されているので、後述する蛍光灯４０からの光がトレイ３６の中央部を透過できる構成となっている。
【００２５】
搬送コンベア１４の上流側（図１において左方）には、ロードセル付き昇降装置３８が設けられている。このロードセル付き昇降装置３８は、測定対象物の重量を測定する際に上昇させられ、トレイ３６及び測定対象物を持ち上げるようになっている。これにより、トレイ３６上に載置された測定対象物の重量が測定される。ロードセル付き昇降装置３８のロードセルの出力は、コンピュータ９へと伝送される。
【００２６】
搬送コンベア１４の下方であって、遮蔽体３の上流側（図１において左方）には、蛍光灯４０が設置されている。この蛍光灯４０に対向する上方位置には、画像カメラ４２が設置されている。画像カメラ４２としては、例えば２４万画素のＣＣＤカメラを使用することができる。画像カメラ４２によって、下方から蛍光灯４０によって照らされた測定対象物を撮影することにより、測定対象物の上方側への投影像が得られるようになっている。この投影像をコンピュータ９によって画像処理することにより、投影像の投影面積および測定対象物の幅寸法が得られる。
【００２７】
蛍光灯４０の下流側（図１において右方）には、高さセンサ４４が設けられている。高さセンサ４４は、光学式とされている。高さセンサ４４の出力はコンピュータ９へと伝送され、コンピュータ９において測定対象物の高さ寸法が演算されるようになっている。
【００２８】
制御盤７は、上部検出器ユニット１０の昇降や、搬送装置５の動作等を制御する。制御盤７には電源４６から電力が供給されるようになっている。
【００２９】
コンピュータ９は、各検出器ユニット１０，１２、画像カメラ４２、ロードセル付き昇降装置３８のロードセル、高さセンサ４４の出力を得て、各種演算をする。また、コンピュータ９は、制御盤７に対して、制御に必要な指令値を送る。
コンピュータ９は、ディスプレイ９ａを備えており、測定情報等を表示するようになっている。コンピュータ９の本体部９ｂには、記憶部と演算部が設けられている。
記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、CD-ROM等の読出しのみ可能な記憶媒体、RAM（Random Access Memory）等の揮発性のメモリ、あるいはこれらの組合せにより実現することができる。
演算部は、後述するように、各検出器ユニット１０，１２等から得られたデータ（複数の計数率）に基づいて放射能濃度（Bq/g）や検出限界を演算する。演算部は、メモリ及びCPU（中央演算装置）によって構成され、放射能濃度や検出限界を演算するプログラム（放射能評価プログラム，検出限界評価プログラム）をメモリにロードして実行するようになっている。
【００３０】
放射能換算係数は、下式のように、放射能濃度を得る際に用いられる。
放射能濃度（Bq/g）
＝［放射能換算係数（Bq/cps）×正味計数率（cps）］／重量（g） ・・・（１）
ここで、正味計数率とは、各検出器ユニット１０，１２で計測された全計数率からバックグラウンド計数率を減じたものである。また、重量は、測定対象物の重量を意味する。
また、放射能換算係数は、下式のように、有意な放射能を検出できる最小限界となる放射能検出限界（以下「検出限界」という。）を得る際にも用いられる。下式は、日本原子力学会標準の基本式である。
【数２】
・・・・（２）
ここで、
ALD：検出限界(Bq)，κ：定数（=3），ｔT：放射能濃度確認対象物の測定時間(s)，
ｎＢ：バックグラウンド（BG）計数率(s-1)，ｔＢ：BG測定時間(s)，
ＣＦ：放射能換算係数(Bq／s-1)，ｒ１：BG変動に起因する相対誤差(−)，
ｒ２：放射能換算係数の相対誤差(−)，
である。
上式より、検出限界ALDは、放射能換算係数ＣＦに比例することが分かる。なお、右辺第二項すなわち右辺のＣＦを除いた部分は、検出下限計数率と称される。
【００３１】
放射能換算係数は、モンテカルロ法による数値シミュレーションや実験によって、既知の放射能を有する基準放射線源に対するシンチレータ２０の応答として得られる。
【００３２】
次に、上記構成のクリアランス測定装置の動作について説明する。
先ず、図１に示すように、トレイ３６上に、放射能汚染されたおそれのある測定対象物を載置する。そして、ロードセル付き昇降装置３８によって、測定対象物の設置前後の重量を計測する。これらの計測出力がコンピュータ９へと送られ、各計測出力から測定対象物の重量を得る。
【００３３】
次に、搬送装置５の搬送モータユニット３４を駆動し、搬送コンベア１４のローラ３０を回転させる。これにより、トレイ３６は遮蔽体３側へと移動させられる。
トレイ３６が蛍光灯４０上に位置したときに、蛍光灯４０によって照射された測定対象物の投影像を画像カメラ４２で取得し、この投影像をコンピュータ９に送る。コンピュータ９では、画像処理により、測定対象物の投影面積を演算する。また、コンピュータ９では、画像処理により、測定対象物の幅寸法を演算する。測定対象物の幅寸法としては、最大値を採用する。
【００３４】
その後、トレイ３６は、高さセンサ４４の下方まで移動し、この位置で測定対象物の高さ寸法が計測される。高さセンサ４４では、光線を測定対象物に照射し、測定対象物が存在しない位置の高さ出力と、測定対象物が存在する位置の高さ出力をコンピュータ９に送る。コンピュータ９では、測定対象物が存在しない位置の高さ出力と測定体操物が存在する位置の高さ出力との差から、測定対象物の高さを演算し、このときの最大寸法を測定対象物の高さ寸法とする。
【００３５】
そして、トレイ３６は遮蔽体３内へと導かれ、上部検出器ユニット１０と下部検出器ユニット１２との間に位置される。この際に、コンピュータ９及び制御盤７からの指令によって、上部検出器ユニット１０を下降させ、トレイ３６上の測定対象物に近づける。測定対象物と上部検出器ユニット１０との間隔は狭いほど好ましく、例えば数ｍｍ程度に設定される。各検出器ユニット１０，１２間でトレイ３６が停止し、シンチレータ２０によって放射線を検出する。検出出力は、コンピュータ９へと送られる。シンチレータ２０は、図２に示したように、トレイ３６の搬送方向に直交する幅方向に一次元的に延在しているので、トレイ３６を搬送方向に異なる３つの位置に停止させて、それぞれの位置で放射線を計測することにより、二次元での計測を可能としている。
このように、図２に示したように３つに並べた上下のシンチレータ２０に対して、３つの位置で計測するので、計測される計数率のデータとしては、３（個）×２（上下）×３（箇所）＝１８のデータが得られることになる。
【００３６】
各検出ユニット１０，１２によって放射線の検出が終わると、トレイ３６は遮蔽体３の外部へと搬送され、測定が終了する。
【００３７】
コンピュータ９では、上部検出器ユニット１０及び下部検出器ユニット１２から得られた複数の計数率から式（１）を用いて放射能濃度を演算する。そして、計測された放射能濃度がクリアランスレベルを超えているか否かの判断がなされ、その結果および放射能濃度等がディスプレイ９ａに表示される。
【００３８】
［放射能濃度評価方法］
次に、複数の計数率から放射能（放射能濃度）を得る方法について説明する。以下に説明する方法は、コンピュータ９の演算部にて実行される放射能評価プログラムによって行われる。
式（１）の正味計数率に、複数の計数率のうち最大の計数率を採用する。すなわち、下式のようになる。
放射能濃度
＝［放射能換算係数×CountMaxを用いた正味計数率］／重量 ・・・（３）
ここで、CountMaxとは、複数の計数率のうち最大の計数率を意味する。
一方、従来のように複数の計数率の算術平均を用いた場合は、下式のようになる。
放射能濃度
＝［放射能換算係数×CountAveを用いた正味計数率］／重量 ・・・（４）
ここで、CountAveとは、複数の計数率の算術平均値を意味する。
上式（３）及び（４）を比べれば分かるように、本実施形態のように最大計数率を用いることとすれば（以下、この方法を「最大計数率法」という。）、従来の平均計数率を用いる場合（以下、この方法を「平均計数率法」という。）に比べて大きい正味計数率を用いることになる。したがって、放射能換算係数が同一とすれば、本実施形態の最大計数率法によって平均計数率法よりも大きな放射能濃度が演算されることになり、保守側の評価が可能となる。
【００３９】
また、上述のように、放射能換算係数は、数値シミュレーションまたは実験により得られるが、具体的には下式に基づいて計算される。
換算係数ＣＦ＝設定した放射能量（Bq）／得られる計数率（cps） ・・・（５）
ここで、「設定した放射能量（Bq）」とは、数値シミュレーションまたは実験にて設定した放射能物質から放射される放射能量を意味する。「得られる計数率（cps）」とは、数値シミュレーションによって得られた放射線検出器の計数率、又は、実験によって得られた放射線検出器の計数率を意味する。
【００４０】
上式（５）から分かるように、「設定した放射能量（Bq）」が同等であれば、放射能換算係数ＣＦは、「得られる計数率（cps）」に反比例する。したがって、本実施形態の最大計数率法によれば、平均計数率法よりも大きな「得られる計数率（cps）」が得られるので、小さな放射能換算係数ＣＦを設定することができる。これにより、式（３）から分かるように、低い放射能濃度を得ることができ、クリアランスレベルを下回る計測が可能となる。これに対して、従来の平均計数率法によれば、放射能換算係数ＣＦが大きくなるので、得られる放射能濃度も大きくなる傾向になる。特に、複数の計数率を平均化するので、計数率の分布が大きい場合には現実の放射能を過小評価するおそれがあることから、放射能換算係数を大きめに設定せざるを得ないというデメリットがある。
【００４１】
また、本実施形態の最大計数率法によれば、式（５）から小さめに放射能換算係数ＣＦを設定できるが、一般の平均計数率法によって得られた放射能換算係数を用いて放射能濃度を評価することとしてもよい。これによれば、上述の通り保守側に評価できるので、計数率に分布がある場合であっても平均計数率法によって得られた放射能換算係数を用いることができ、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができる。したがって、各放射能換算係数に応じた検証が不要となるので、効率的な計測が可能となる。
これに対して、平均計数率法によって式（４）により放射能濃度を得る場合には、計数率の分布が大きい場合をも考慮していくつかの放射能換算係数を備えたライブラリを用意する必要がある。これでは、ライブラリの検証を行う手間が多くなり、効率的な計測が困難となる。
【００４２】
図４〜図６には、本実施形態の最大計数率法と従来の平均計数率法とを比較した一計算例が示されている。
図４（ａ）に示すように、トレイ３６の上下に、プラスチックシンチレータ２０を３つずつ並べて配置する。シンチレータ２０の延在方向は、図３に示したように、トレイ３６の進行方向に対して直交した向きとなっている。トレイ３６に載置された測定対象物３７は、５０ｃｍ角で高さが０．５ｃｍの鉄板とされている。この鉄板の重量は約１０ｋｇとされる。放射線源は、０．１８Bq／ｇで分布しているものとして計算した。なお、１つのシンチレータ２０は、３５ｃｍ角で高さが５ｃｍとされている。
図４（ｂ）には、計測領域が示されており、横方向が３つのシンチレータ２０のそれぞれの計測領域２０ａであり、縦方向が隣接する３つの位置にトレイ３６が位置したときにおける計測領域を示している。したがって、例えば、図において１行目が最初の位置（ステップ）における計測領域、２行目が次の位置（ステップ）における計測領域、そして３行目が最後の位置（ステップ）における計測領域を示す。図４（ｂ）の中央に示される四角形の領域が測定対象物３７である。
【００４３】
図５には、図４の測定系に対して得られた計算結果が示されている。
図５（ａ）は、測定対象物３７の全体に平均的に放射線源３９が分布した場合を示し、（ｂ）は、測定対象物３７の中央に１０ｃｍ角の放射線源３９が偏在して分布した場合を示し、（ｃ）は、測定対象物３７の１０ｃｍ角の放射線源３９が角部（図において左下）に偏在して分布した場合を示している。
それぞれの（ａ），（ｂ），（ｃ）の下方の表には、図４（ｂ）の測定領域に対応したシンチレータ２０の計数率が示されている。また、表の下には、最大計数率法を用いた場合の計数率と、平均計数率法を用いた場合の計数率が示されている。各計数率の右側には、（ａ）の場合の計数率で除した比が示されている（従って、（ａ）の場合では全て1.00となっている。）。
図５に示したデータから分かるように、本実施形態の最大計数率法は、平均計数率法に比べて計数率を大きく評価することになる。
【００４４】
図６には、図５の（ａ）乃至（ｃ）の場合に対して、最大計数率法と平均計数率法を比較したグラフが示されている。
図６の縦軸は、放射線源が全体に分布している（ａ）の場合（設定値）を基準とした、各計数率法による評価値との比を示している。すなわち、図５の表の下の数値の右列にある比をプロットしたものである。
図６から分かるように、最大計数率法によれば、設定値に対して評価値が大きくなっていることから、保守側に評価されていることがわかる。一方、平均計数率法によれば、複数の計数率を平均化することにより、放射線源が偏在している場合には過小評価することとなることがわかる。例えば、図６の（ｃ）の角部に放射線源が偏在している場合には、評価値が設定値を下回っている。この場合には、式（４）にて放射能濃度を算出する場合には、放射能換算係数に裕度をもたせて大きく設定する必要がある。
【００４５】
［検出限界評価方法］
次に、複数の計数率から検出限界を得る方法について説明する。以下に説明する方法は、コンピュータ９の演算部にて実行される検出限界評価プログラムによって行われる。
検出限界を算出する場合には、上式（２）を用いる。この際に、放射能換算係数ＣＦには、最大計数率法によって得られる放射能換算係数を用いることとする。最大計数率法によれば、式（５）を用いて説明したように、平均計数率法によって得られる放射能換算係数よりも小さい放射能換算係数を得ることができる。したがって、式（２）より、小さな検出限界を得ることができる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【００４６】
また、最大計数率法によれば、バックグラウンド計数率が大きい場合に、特に、平均計数率法よりも小さな検出限界を得ることができる。したがって、バックグラウンド計数率が大きい測定環境であっても、平均計数率法に比べて、検出限界を小さくすることができる。また、最大計数率法によれば、バックグラウンド計数率が大きい場合であっても小さな検出限界で計測できることになるので、過剰な遮蔽を施した遮蔽体３（図１参照）を用いる必要が無く、安価な構成のクリアランス測定装置を提供することができる。
【００４７】
バックグラウンド計数率が大きい場合に、最大計数率法が平均計数率法よりも小さな検出限界を得ることができることを示す数値シミュレーション結果が図７に示されている。
図７の横軸は、バックグラウンド計数率ｎＢ（cps）が示されており、縦軸は検出限界濃度（Bq/g）が示されている。同図から分かるように、バックグランド計数率が大きくなるほど、最大計数率法と平均計数率法との差が大きくなる。
【００４８】
この理由について説明する。以下に示すように、検出限界を規定する式（２）のＡ項〜Ｄ項以外は定数となる。一方、Ａ項〜D項は計測時間ｔＴ及びバックグランド計測時間ｔＢに依存する。
【数３】
計測時間ｔＴは高処理速度達成のため３０〜９０秒が一般的に用いられる。この場合、A項およびB項は、k＝３を代入すると、“０．１５”以下となり検出限界ALDへの寄与は極めて小さい。
【００４９】
一方、C項およびD項は計測時間ｔＴ、バックグランド計測時間ｔＢの他、バックグランド計数率ｎＢにも依存する。ｒ1＝2%、ｔＴ＝30秒／ステップ、ｔＢ＝100秒／ステップとすると、C項およびD項は、図８のとおりとなる。
図８において、横軸はバックグラウンド計数率ｎＢ、縦軸はＣ項の値を示している。図中の三角印はＤ項の値を示し、白丸は最大計数率法を用いた場合のＣ項の値を示し、黒丸は平均計数率法を用いた場合のＣ項の値を示している。
【００５０】
同図における計算では、最大計数率法における計測時間ｔＴは３０秒、バックグラウンド計測時間ｎＢは１００秒としている。なお、平均計数率法の場合は、計測時間ｔＴやバックグラウンド計測時間ｎＢが見かけ上、測定領域の数に相当する数となるため、平均計数率法の計測時間ｔＴやバックグラウンド計測時間ｎＢは、一つの測定領域に相当する最大計数率法の18倍(＝3（ステップ）×3（個）×２（上下）)となる。したがって、平均計数率法の場合の計測時間ｔＴは５４０秒、バックグラウンド計測時間ｎＢは１８００秒となる。
【００５１】
図８から分かるように、Ｃ項は、分母に計測時間ｔＴやバックグラウンド計測時間ｎＢがあるので、平均計数率法よりも最大計数率法の方が大きくなる。
バックグラウンド計数率が小さい場合（例えば２００cps以下）は、最大計数率法のＣ項の値とＤ項の値とはほぼ同等となり、Ｄ項の影響は殆どうけない。したがって、計測時間が短い最大係数率法ではＣ項の寄与が無視できなくなり、（２）式の右辺のＣＦ以外の項に相当する検出下限計数率が平均計数率法よりも大きくなる。この場合には、最大計数率法と平均計数率法との検出限界濃度の差が小さくなる。このことが、図７においてバックグラウンド計数率が小さい領域では、最大計数率法と平均計数率法との差が小さいことに現れている。
【００５２】
バックグラウンド計数率が大きい場合（例えば４００cps以上）は、Ｃ項の値よりもＤ項の値の方が支配的となる。したがって、最大計数率法であっても平均計数率法であっても、Ｄ項が支配的となり、検出下限計数率についての差が小さくなり、検出限界は放射能換算係数ＣＦの違いとなる。このことが、図７においてバックグラウンド計数率が大きい領域では、最大計数率法と平均計数率法との差が大きいことに現れている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるクリアランス測定装置を示した概略図である。
【図２】放射線検出部を示した断面図である。
【図３】測定対象物とシンチレータとの位置関係を示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる放射能評価方法の一計算例を示し、（ａ）はシンチレータと測定対象物との位置関係を示す正面図、（ｂ）はシンチレータによって得られる計測領域を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、測定対象物３７の全体に平均的に放射線源３９が分布した場合を示し、（ｂ）は、測定対象物３７の中央に偏在して放射線源３９が分布した場合を示し、（ｃ）は、測定対象物３７の角部（図において左下）に偏在して放射線源３９が分布した場合を示す。
【図６】図５の（ａ）乃至（ｃ）の場合に応じて、設定値に対する測定値の比を示したグラフである。
【図７】検出濃度について、最大計数率法と平均計数率法とを比較したグラフである。
【図８】検出限界を示す式のＣ項およびＤ項の値をバックグラウンド計数率に対して示したグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１ クリアランス測定装置（放射線検出装置）
３ 遮蔽体
５ 搬送装置
７ 制御盤
９ コンピュータ
１０ 上部検出器ユニット
１２ 下部検出器ユニット
１４ 搬送コンベア
１６ 昇降装置
１１８ 放射線検出部
２０ シンチレータ
２２ 鉛遮蔽カバー
２４ 光電子増倍管
３０ ローラ
３４ 搬送モータユニット
３６ トレイ
３７ 測定対象物（放射能物質）
３８ ロードセル付き昇降装置
４０ 蛍光灯
４２ 画像カメラ
４４ 高さセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能物質から放射される放射能の測定の際に用いられる放射能評価方法および検出限界評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等から搬出される各種物質は、放射能汚染のレベルに応じて所定の方法によって廃棄される。
一方、原子力発電所等から搬出される物質であっても、自然界の放射線レベルに比較して十分に小さいものであれば、放射性物質として扱う必要がないとするクリアランスレベルが設けられている。このクリアランスレベルを超えているか否かを判断するために、シンチレータ（放射線検出器）を備えた放射線検出装置が知られている（特許文献１参照）。
シンチレータは、γ線等の放射線の計数率（cps；count per
second）を測定するものであるため、放射能（Bq）を評価するためには、放射能換算係数（Bq／cps）を用いる必要がある。放射能換算係数は、シミュレーションや実験によって、既知の放射能を有する基準放射線源に対するシンチレータの応答として決定される。
また、放射線検出装置には、有意な放射能を検出できる最小限界となる放射能検出限界が設定される。この検出限界は、放射能換算係数に比例した式として表される（例えば、後述する日本原子力学会標準の基本式）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４０７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シンチレータ等の放射線検出器による放射線の計測では、複数の放射線検出器を用いて放射能物質の計測を行う。したがって、得られる計数率は複数となる。また、放射線検出器に対して移動させつつ複数の位置で測定することとしても、複数の計数率が得られることになる。一般に、得られた複数の計数率は算術平均をとることによって評価する。
しかし、現実の場合には、放射線源は測定領域に対して偏在しており、得られた複数の計数率には分布があるので、これらを単純に平均することが妥当といえない場合がある。例えば、平均することにより、実際の放射能を過小評価してしまうおそれがある。このため、裕度を持たせるために放射能換算係数を大きく設定せざるを得ないという問題がある。また、放射能換算係数を大きめに設定するために、検出限界も大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射能換算係数を過大に設定することなく、検出限界を低く抑えることができる放射能評価方法および検出限界評価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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の放射能評価方法および検出限界評価方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる放射能評価方法は、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する放射能評価方法において、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする。
【０００７】
複数の放射線検出器を用いて計数率を測定する場合には、複数の計数率が得られることになる。また、測定対象となる放射能物質を放射線検出器に対して移動させつつ複数の位置で測定することとしても、複数の計数率が得られることになる。このように複数の計数率が得られる場合、特に放射線源が偏在している場合には、それぞれの計数率に分布が生じる。
本発明では、最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、放射能換算係数によって得られる放射能が高めとなり、保守側の評価が可能となる。
また、放射線源が均一に分布している場合を仮定して得られた平均放射能換算係数を用いて、最大の計数率から放射能を算出しても、保守側に評価することができるので、放射線源が偏在している場合であっても、同一の平均放射能換算係数を用いることができる。つまり、放射線源が偏在している場合に対応して放射能換算係数に裕度をもたせるために大きめの放射能換算係数を別途設定する必要がない。したがって、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができ、また放射能換算係数のライブラリの検証を行う手間が省けるので、効率的な計測が可能となる。
【０００８】
また、本発明の検出限界評価方法によれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する検出限界評価方法において、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする。
【０００９】
放射能の検出限界は、放射能換算係数を所定の検出下限計数率に乗じることによって得られる。
上述のように、最大の計数率を用いる場合には、平均の計数率を用いる場合に比べて、保守側に評価することができるので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができる。したがって、この放射能換算係数を乗ずることによって得られる検出限界も小さくなる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
なお、一般に、検出限界の算出式は、日本原子力学会標準の基本式として与えられる。具体的には、下式の通りである。
【数１】
ここで、
ALD：検出限界(Bq)，κ：定数（=3），ｔT：放射能濃度確認対象物の測定時間(s)，
ｎＢ：バックグラウンド（BG）計数率(s-1)，ｔＢ：BG測定時間(s)，
ＣＦ：放射能換算係数(Bq／s-1)，ｒ１：BG変動に起因する相対誤差(−)，
ｒ２：放射能換算係数の相対誤差(−)，
である。
上式において、検出下限計数率は、上式右辺のＣＦを除く部分である。
【００１０】
さらに、本発明の検出限界評価方法によれば、前記検出下限計数率は、バックグラウンド計数率に比例することを特徴とする。
【００１１】
検出下限計数率がバックグラウンド計数率に比例するので、バックグラウンド計数率が大きい測定環境では、検出限界が大きくなり、しかも、放射能換算係数が大きい場合は顕著となる。
上述のように、最大の計数率を用いることとすれば、放射能換算係数を小さくすることができるので、バックグラウンド計数率が大きい測定環境であっても、平均の計数率を用いる場合に比べて、検出限界を小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明の放射能評価プログラムによれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する、コンピュータにて実行可能とされた放射能評価プログラムにおいて、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、放射能換算係数によって得られる放射能が高めとなり、保守側の評価が可能となる。
また、放射線源が均一に分布している場合を仮定して得られた平均放射能換算係数を用いて、最大の計数率から放射能を算出しても、保守側に評価することができるので、放射線源が偏在している場合であっても、同一の平均放射能換算係数を用いることができる。つまり、放射線源が偏在している場合に対応して放射能換算係数に裕度をもたせるために大きめの放射能換算係数を別途設定する必要がない。したがって、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができ、また放射能換算係数のライブラリの検証を行う手間が省けるので、効率的な計測が可能となる。
【００１４】
また、本発明の検出限界評価プログラムによれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する、検出限界評価プログラムにおいて、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする。
【００１５】
最大の計数率を用いる場合には、平均の計数率を用いる場合に比べて、保守側に評価することができるので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができる。したがって、この放射能換算係数を乗ずることによって得られる検出限界も小さくなる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【００１６】
また、本発明の放射線測定装置によれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、該放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する演算部と、を備えた放射線測定装置において、前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、放射能換算係数によって得られる放射能が高めとなり、保守側の評価が可能となる。
また、放射線源が均一に分布している場合を仮定して得られた平均放射能換算係数を用いて、最大の計数率から放射能を算出しても、保守側に評価することができるので、放射線源が偏在している場合であっても、同一の平均放射能換算係数を用いることができる。つまり、放射線源が偏在している場合に対応して放射能換算係数に裕度をもたせるために大きめの放射能換算係数を別途設定する必要がない。したがって、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができ、また放射能換算係数のライブラリの検証を行う手間が省けるので、効率的な計測が可能となる。
【００１８】
また、本発明の放射線測定装置によれば、放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、該放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する演算部と、を備えた放射線検出装置において、前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする。
【００１９】
最大の計数率を用いる場合には、平均の計数率を用いる場合に比べて、保守側に評価することができるので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができる。したがって、この放射能換算係数を乗ずることによって得られる検出限界も小さくなる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
最大の計数率を用いて放射能を評価することとしたので、過大な換算係数を設定することなく保守側の評価が可能となる。
また、最大の計数率を用いて検出限界を評価することとしたので、比較的小さな放射能換算係数を採用することができ、検出限界を小さくすることができる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
図１には、クリアランス測定装置（放射線検出装置）１が示されている。
クリアランス測定装置１は、自然界の放射線レベルに比較して十分に小さいものであれば放射性物質として扱う必要がないとするクリアランスレベルを、測定対象物（放射能物質）が超えているか否かを判断する装置である。
クリアランス測定装置１は、Ｆｅトンネル型遮蔽体（以下、単に「遮蔽体」という。）３と、この遮蔽体３内に測定対象物を搬送する搬送装置５と、各種機器の動作を制御する制御盤７と、測定データの演算等を行うコンピュータ９とを備えている。
【００２２】
遮蔽体３内には、放射線を検出する上部検出器ユニット１０と、下部検出器ユニット１２とが設けられている。
上部検出器ユニット１０は、搬送装置５の搬送コンベア１４の上方に設けられており、昇降装置１６によって上下動可能とされている。昇降装置１６は、ボールネジ式とされており、送りネジ１６ａを回転させることによって、この送りネジ１６ａに螺合された上部検出器ユニット１０が上下動するようになっている。昇降装置１６の動作は、コンピュータ９及び制御盤７によって制御される。
下部検出器ユニット１２は、上部検出器ユニット１０に対向する位置に、搬送コンベア１４の下方に固定されている。
各検出器ユニット１０，１２の出力は、コンピュータ９へと伝送されるようになっている。
【００２３】
図２には、各検出器ユニット１０，１２内に設けられた放射線検出部１８が示されている。放射線検出部１８は、測定対象物に面する側に検出部を有するシンチレータ２０が配置されている。シンチレータとしては、プラスチックシンチレータ又はＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータが用いられ、測定対象物から放射されるγ線を検出する。
シンチレータ２０は、測定対象物の移動方向に直交する方向に３つ並べた状態で設けられている。したがって、図２において、紙面垂直方向が測定対象物の移動方向となる。すなわち、図３に示すように、トレイ３６上に載置された測定対象物３７が矢印Ａ方向に搬送され、上部検出器ユニット１０及び下部検出器ユニット１２のシンチレータ２０によって放射線が検出される。
図２に示すように、シンチレータ２０の周囲には、鉛遮蔽カバー２２が設けられており、シンチレータ２０の検出面を露出させた状態で覆っている。各シンチレータ２０には、光電子増倍管２４が設けられており、各シンチレータ２０から得られる光を増幅するようになっている。
【００２４】
図１に示すように、搬送装置５は、遮蔽体３を一方向に貫通して延在する搬送コンベア１４を備えている。搬送コンベア１４は、複数のローラ３０によって構成されている。ローラ３０は、搬送方向の両側に複数設けられている。各ローラ３０は、搬送モータユニット３４によって、例えばチェーン駆動により回転駆動される。
搬送コンベア１４の上面には、測定対象物を載置するトレイ３６が設置される。トレイ３６は、例えば１ｍ角の略正方形の板状体とされている。トレイ３６は、４辺を構成する枠体を備えており、この枠体によって囲まれた中央の網の上に測定対象物が載置される。トレイ３６の枠体は、上述した搬送路の両側に設けられたローラ３０上を走行するようになっている。ローラ３０が搬送路の両側に設けられており、トレイ３６の中央部が網で構成されているので、後述する蛍光灯４０からの光がトレイ３６の中央部を透過できる構成となっている。
【００２５】
搬送コンベア１４の上流側（図１において左方）には、ロードセル付き昇降装置３８が設けられている。このロードセル付き昇降装置３８は、測定対象物の重量を測定する際に上昇させられ、トレイ３６及び測定対象物を持ち上げるようになっている。これにより、トレイ３６上に載置された測定対象物の重量が測定される。ロードセル付き昇降装置３８のロードセルの出力は、コンピュータ９へと伝送される。
【００２６】
搬送コンベア１４の下方であって、遮蔽体３の上流側（図１において左方）には、蛍光灯４０が設置されている。この蛍光灯４０に対向する上方位置には、画像カメラ４２が設置されている。画像カメラ４２としては、例えば２４万画素のＣＣＤカメラを使用することができる。画像カメラ４２によって、下方から蛍光灯４０によって照らされた測定対象物を撮影することにより、測定対象物の上方側への投影像が得られるようになっている。この投影像をコンピュータ９によって画像処理することにより、投影像の投影面積および測定対象物の幅寸法が得られる。
【００２７】
蛍光灯４０の下流側（図１において右方）には、高さセンサ４４が設けられている。高さセンサ４４は、光学式とされている。高さセンサ４４の出力はコンピュータ９へと伝送され、コンピュータ９において測定対象物の高さ寸法が演算されるようになっている。
【００２８】
制御盤７は、上部検出器ユニット１０の昇降や、搬送装置５の動作等を制御する。制御盤７には電源４６から電力が供給されるようになっている。
【００２９】
コンピュータ９は、各検出器ユニット１０，１２、画像カメラ４２、ロードセル付き昇降装置３８のロードセル、高さセンサ４４の出力を得て、各種演算をする。また、コンピュータ９は、制御盤７に対して、制御に必要な指令値を送る。
コンピュータ９は、ディスプレイ９ａを備えており、測定情報等を表示するようになっている。コンピュータ９の本体部９ｂには、記憶部と演算部が設けられている。
記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、CD-ROM等の読出しのみ可能な記憶媒体、RAM（Random Access Memory）等の揮発性のメモリ、あるいはこれらの組合せにより実現することができる。
演算部は、後述するように、各検出器ユニット１０，１２等から得られたデータ（複数の計数率）に基づいて放射能濃度（Bq/g）や検出限界を演算する。演算部は、メモリ及びCPU（中央演算装置）によって構成され、放射能濃度や検出限界を演算するプログラム（放射能評価プログラム，検出限界評価プログラム）をメモリにロードして実行するようになっている。
【００３０】
放射能換算係数は、下式のように、放射能濃度を得る際に用いられる。
放射能濃度（Bq/g）
＝［放射能換算係数（Bq/cps）×正味計数率（cps）］／重量（g） ・・・（１）
ここで、正味計数率とは、各検出器ユニット１０，１２で計測された全計数率からバックグラウンド計数率を減じたものである。また、重量は、測定対象物の重量を意味する。
また、放射能換算係数は、下式のように、有意な放射能を検出できる最小限界となる放射能検出限界（以下「検出限界」という。）を得る際にも用いられる。下式は、日本原子力学会標準の基本式である。
【数２】
・・・・（２）
ここで、
ALD：検出限界(Bq)，κ：定数（=3），ｔT：放射能濃度確認対象物の測定時間(s)，
ｎＢ：バックグラウンド（BG）計数率(s-1)，ｔＢ：BG測定時間(s)，
ＣＦ：放射能換算係数(Bq／s-1)，ｒ１：BG変動に起因する相対誤差(−)，
ｒ２：放射能換算係数の相対誤差(−)，
である。
上式より、検出限界ALDは、放射能換算係数ＣＦに比例することが分かる。なお、右辺第二項すなわち右辺のＣＦを除いた部分は、検出下限計数率と称される。
【００３１】
放射能換算係数は、モンテカルロ法による数値シミュレーションや実験によって、既知の放射能を有する基準放射線源に対するシンチレータ２０の応答として得られる。
【００３２】
次に、上記構成のクリアランス測定装置の動作について説明する。
先ず、図１に示すように、トレイ３６上に、放射能汚染されたおそれのある測定対象物を載置する。そして、ロードセル付き昇降装置３８によって、測定対象物の設置前後の重量を計測する。これらの計測出力がコンピュータ９へと送られ、各計測出力から測定対象物の重量を得る。
【００３３】
次に、搬送装置５の搬送モータユニット３４を駆動し、搬送コンベア１４のローラ３０を回転させる。これにより、トレイ３６は遮蔽体３側へと移動させられる。
トレイ３６が蛍光灯４０上に位置したときに、蛍光灯４０によって照射された測定対象物の投影像を画像カメラ４２で取得し、この投影像をコンピュータ９に送る。コンピュータ９では、画像処理により、測定対象物の投影面積を演算する。また、コンピュータ９では、画像処理により、測定対象物の幅寸法を演算する。測定対象物の幅寸法としては、最大値を採用する。
【００３４】
その後、トレイ３６は、高さセンサ４４の下方まで移動し、この位置で測定対象物の高さ寸法が計測される。高さセンサ４４では、光線を測定対象物に照射し、測定対象物が存在しない位置の高さ出力と、測定対象物が存在する位置の高さ出力をコンピュータ９に送る。コンピュータ９では、測定対象物が存在しない位置の高さ出力と測定体操物が存在する位置の高さ出力との差から、測定対象物の高さを演算し、このときの最大寸法を測定対象物の高さ寸法とする。
【００３５】
そして、トレイ３６は遮蔽体３内へと導かれ、上部検出器ユニット１０と下部検出器ユニット１２との間に位置される。この際に、コンピュータ９及び制御盤７からの指令によって、上部検出器ユニット１０を下降させ、トレイ３６上の測定対象物に近づける。測定対象物と上部検出器ユニット１０との間隔は狭いほど好ましく、例えば数ｍｍ程度に設定される。各検出器ユニット１０，１２間でトレイ３６が停止し、シンチレータ２０によって放射線を検出する。検出出力は、コンピュータ９へと送られる。シンチレータ２０は、図２に示したように、トレイ３６の搬送方向に直交する幅方向に一次元的に延在しているので、トレイ３６を搬送方向に異なる３つの位置に停止させて、それぞれの位置で放射線を計測することにより、二次元での計測を可能としている。
このように、図２に示したように３つに並べた上下のシンチレータ２０に対して、３つの位置で計測するので、計測される計数率のデータとしては、３（個）×２（上下）×３（箇所）＝１８のデータが得られることになる。
【００３６】
各検出ユニット１０，１２によって放射線の検出が終わると、トレイ３６は遮蔽体３の外部へと搬送され、測定が終了する。
【００３７】
コンピュータ９では、上部検出器ユニット１０及び下部検出器ユニット１２から得られた複数の計数率から式（１）を用いて放射能濃度を演算する。そして、計測された放射能濃度がクリアランスレベルを超えているか否かの判断がなされ、その結果および放射能濃度等がディスプレイ９ａに表示される。
【００３８】
［放射能濃度評価方法］
次に、複数の計数率から放射能（放射能濃度）を得る方法について説明する。以下に説明する方法は、コンピュータ９の演算部にて実行される放射能評価プログラムによって行われる。
式（１）の正味計数率に、複数の計数率のうち最大の計数率を採用する。すなわち、下式のようになる。
放射能濃度
＝［放射能換算係数×CountMaxを用いた正味計数率］／重量 ・・・（３）
ここで、CountMaxとは、複数の計数率のうち最大の計数率を意味する。
一方、従来のように複数の計数率の算術平均を用いた場合は、下式のようになる。
放射能濃度
＝［放射能換算係数×CountAveを用いた正味計数率］／重量 ・・・（４）
ここで、CountAveとは、複数の計数率の算術平均値を意味する。
上式（３）及び（４）を比べれば分かるように、本実施形態のように最大計数率を用いることとすれば（以下、この方法を「最大計数率法」という。）、従来の平均計数率を用いる場合（以下、この方法を「平均計数率法」という。）に比べて大きい正味計数率を用いることになる。したがって、放射能換算係数が同一とすれば、本実施形態の最大計数率法によって平均計数率法よりも大きな放射能濃度が演算されることになり、保守側の評価が可能となる。
【００３９】
また、上述のように、放射能換算係数は、数値シミュレーションまたは実験により得られるが、具体的には下式に基づいて計算される。
換算係数ＣＦ＝設定した放射能量（Bq）／得られる計数率（cps） ・・・（５）
ここで、「設定した放射能量（Bq）」とは、数値シミュレーションまたは実験にて設定した放射能物質から放射される放射能量を意味する。「得られる計数率（cps）」とは、数値シミュレーションによって得られた放射線検出器の計数率、又は、実験によって得られた放射線検出器の計数率を意味する。
【００４０】
上式（５）から分かるように、「設定した放射能量（Bq）」が同等であれば、放射能換算係数ＣＦは、「得られる計数率（cps）」に反比例する。したがって、本実施形態の最大計数率法によれば、平均計数率法よりも大きな「得られる計数率（cps）」が得られるので、小さな放射能換算係数ＣＦを設定することができる。これにより、式（３）から分かるように、低い放射能濃度を得ることができ、クリアランスレベルを下回る計測が可能となる。これに対して、従来の平均計数率法によれば、放射能換算係数ＣＦが大きくなるので、得られる放射能濃度も大きくなる傾向になる。特に、複数の計数率を平均化するので、計数率の分布が大きい場合には現実の放射能を過小評価するおそれがあることから、放射能換算係数を大きめに設定せざるを得ないというデメリットがある。
【００４１】
また、本実施形態の最大計数率法によれば、式（５）から小さめに放射能換算係数ＣＦを設定できるが、一般の平均計数率法によって得られた放射能換算係数を用いて放射能濃度を評価することとしてもよい。これによれば、上述の通り保守側に評価できるので、計数率に分布がある場合であっても平均計数率法によって得られた放射能換算係数を用いることができ、放射能換算係数のライブラリを簡略化することができる。したがって、各放射能換算係数に応じた検証が不要となるので、効率的な計測が可能となる。
これに対して、平均計数率法によって式（４）により放射能濃度を得る場合には、計数率の分布が大きい場合をも考慮していくつかの放射能換算係数を備えたライブラリを用意する必要がある。これでは、ライブラリの検証を行う手間が多くなり、効率的な計測が困難となる。
【００４２】
図４〜図６には、本実施形態の最大計数率法と従来の平均計数率法とを比較した一計算例が示されている。
図４（ａ）に示すように、トレイ３６の上下に、プラスチックシンチレータ２０を３つずつ並べて配置する。シンチレータ２０の延在方向は、図３に示したように、トレイ３６の進行方向に対して直交した向きとなっている。トレイ３６に載置された測定対象物３７は、５０ｃｍ角で高さが０．５ｃｍの鉄板とされている。この鉄板の重量は約１０ｋｇとされる。放射線源は、０．１８Bq／ｇで分布しているものとして計算した。なお、１つのシンチレータ２０は、３５ｃｍ角で高さが５ｃｍとされている。
図４（ｂ）には、計測領域が示されており、横方向が３つのシンチレータ２０のそれぞれの計測領域２０ａであり、縦方向が隣接する３つの位置にトレイ３６が位置したときにおける計測領域を示している。したがって、例えば、図において１行目が最初の位置（ステップ）における計測領域、２行目が次の位置（ステップ）における計測領域、そして３行目が最後の位置（ステップ）における計測領域を示す。図４（ｂ）の中央に示される四角形の領域が測定対象物３７である。
【００４３】
図５には、図４の測定系に対して得られた計算結果が示されている。
図５（ａ）は、測定対象物３７の全体に平均的に放射線源３９が分布した場合を示し、（ｂ）は、測定対象物３７の中央に１０ｃｍ角の放射線源３９が偏在して分布した場合を示し、（ｃ）は、測定対象物３７の１０ｃｍ角の放射線源３９が角部（図において左下）に偏在して分布した場合を示している。
それぞれの（ａ），（ｂ），（ｃ）の下方の表には、図４（ｂ）の測定領域に対応したシンチレータ２０の計数率が示されている。また、表の下には、最大計数率法を用いた場合の計数率と、平均計数率法を用いた場合の計数率が示されている。各計数率の右側には、（ａ）の場合の計数率で除した比が示されている（従って、（ａ）の場合では全て1.00となっている。）。
図５に示したデータから分かるように、本実施形態の最大計数率法は、平均計数率法に比べて計数率を大きく評価することになる。
【００４４】
図６には、図５の（ａ）乃至（ｃ）の場合に対して、最大計数率法と平均計数率法を比較したグラフが示されている。
図６の縦軸は、放射線源が全体に分布している（ａ）の場合（設定値）を基準とした、各計数率法による評価値との比を示している。すなわち、図５の表の下の数値の右列にある比をプロットしたものである。
図６から分かるように、最大計数率法によれば、設定値に対して評価値が大きくなっていることから、保守側に評価されていることがわかる。一方、平均計数率法によれば、複数の計数率を平均化することにより、放射線源が偏在している場合には過小評価することとなることがわかる。例えば、図６の（ｃ）の角部に放射線源が偏在している場合には、評価値が設定値を下回っている。この場合には、式（４）にて放射能濃度を算出する場合には、放射能換算係数に裕度をもたせて大きく設定する必要がある。
【００４５】
［検出限界評価方法］
次に、複数の計数率から検出限界を得る方法について説明する。以下に説明する方法は、コンピュータ９の演算部にて実行される検出限界評価プログラムによって行われる。
検出限界を算出する場合には、上式（２）を用いる。この際に、放射能換算係数ＣＦには、最大計数率法によって得られる放射能換算係数を用いることとする。最大計数率法によれば、式（５）を用いて説明したように、平均計数率法によって得られる放射能換算係数よりも小さい放射能換算係数を得ることができる。したがって、式（２）より、小さな検出限界を得ることができる。これにより、クリアランスレベルに対して精度の良い計測が可能となる。
【００４６】
また、最大計数率法によれば、バックグラウンド計数率が大きい場合に、特に、平均計数率法よりも小さな検出限界を得ることができる。したがって、バックグラウンド計数率が大きい測定環境であっても、平均計数率法に比べて、検出限界を小さくすることができる。また、最大計数率法によれば、バックグラウンド計数率が大きい場合であっても小さな検出限界で計測できることになるので、過剰な遮蔽を施した遮蔽体３（図１参照）を用いる必要が無く、安価な構成のクリアランス測定装置を提供することができる。
【００４７】
バックグラウンド計数率が大きい場合に、最大計数率法が平均計数率法よりも小さな検出限界を得ることができることを示す数値シミュレーション結果が図７に示されている。
図７の横軸は、バックグラウンド計数率ｎＢ（cps）が示されており、縦軸は検出限界濃度（Bq/g）が示されている。同図から分かるように、バックグランド計数率が大きくなるほど、最大計数率法と平均計数率法との差が大きくなる。
【００４８】
この理由について説明する。以下に示すように、検出限界を規定する式（２）のＡ項〜Ｄ項以外は定数となる。一方、Ａ項〜D項は計測時間ｔＴ及びバックグランド計測時間ｔＢに依存する。
【数３】
計測時間ｔＴは高処理速度達成のため３０〜９０秒が一般的に用いられる。この場合、A項およびB項は、k＝３を代入すると、“０．１５”以下となり検出限界ALDへの寄与は極めて小さい。
【００４９】
一方、C項およびD項は計測時間ｔＴ、バックグランド計測時間ｔＢの他、バックグランド計数率ｎＢにも依存する。ｒ1＝2%、ｔＴ＝30秒／ステップ、ｔＢ＝100秒／ステップとすると、C項およびD項は、図８のとおりとなる。
図８において、横軸はバックグラウンド計数率ｎＢ、縦軸はＣ項の値を示している。図中の三角印はＤ項の値を示し、白丸は最大計数率法を用いた場合のＣ項の値を示し、黒丸は平均計数率法を用いた場合のＣ項の値を示している。
【００５０】
同図における計算では、最大計数率法における計測時間ｔＴは３０秒、バックグラウンド計測時間ｎＢは１００秒としている。なお、平均計数率法の場合は、計測時間ｔＴやバックグラウンド計測時間ｎＢが見かけ上、測定領域の数に相当する数となるため、平均計数率法の計測時間ｔＴやバックグラウンド計測時間ｎＢは、一つの測定領域に相当する最大計数率法の18倍(＝3（ステップ）×3（個）×２（上下）)となる。したがって、平均計数率法の場合の計測時間ｔＴは５４０秒、バックグラウンド計測時間ｎＢは１８００秒となる。
【００５１】
図８から分かるように、Ｃ項は、分母に計測時間ｔＴやバックグラウンド計測時間ｎＢがあるので、平均計数率法よりも最大計数率法の方が大きくなる。
バックグラウンド計数率が小さい場合（例えば２００cps以下）は、最大計数率法のＣ項の値とＤ項の値とはほぼ同等となり、Ｄ項の影響は殆どうけない。したがって、計測時間が短い最大係数率法ではＣ項の寄与が無視できなくなり、（２）式の右辺のＣＦ以外の項に相当する検出下限計数率が平均計数率法よりも大きくなる。この場合には、最大計数率法と平均計数率法との検出限界濃度の差が小さくなる。このことが、図７においてバックグラウンド計数率が小さい領域では、最大計数率法と平均計数率法との差が小さいことに現れている。
【００５２】
バックグラウンド計数率が大きい場合（例えば４００cps以上）は、Ｃ項の値よりもＤ項の値の方が支配的となる。したがって、最大計数率法であっても平均計数率法であっても、Ｄ項が支配的となり、検出下限計数率についての差が小さくなり、検出限界は放射能換算係数ＣＦの違いとなる。このことが、図７においてバックグラウンド計数率が大きい領域では、最大計数率法と平均計数率法との差が大きいことに現れている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるクリアランス測定装置を示した概略図である。
【図２】放射線検出部を示した断面図である。
【図３】測定対象物とシンチレータとの位置関係を示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる放射能評価方法の一計算例を示し、（ａ）はシンチレータと測定対象物との位置関係を示す正面図、（ｂ）はシンチレータによって得られる計測領域を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、測定対象物３７の全体に平均的に放射線源３９が分布した場合を示し、（ｂ）は、測定対象物３７の中央に偏在して放射線源３９が分布した場合を示し、（ｃ）は、測定対象物３７の角部（図において左下）に偏在して放射線源３９が分布した場合を示す。
【図６】図５の（ａ）乃至（ｃ）の場合に応じて、設定値に対する測定値の比を示したグラフである。
【図７】検出濃度について、最大計数率法と平均計数率法とを比較したグラフである。
【図８】検出限界を示す式のＣ項およびＤ項の値をバックグラウンド計数率に対して示したグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１ クリアランス測定装置（放射線検出装置）
３ 遮蔽体
５ 搬送装置
７ 制御盤
９ コンピュータ
１０ 上部検出器ユニット
１２ 下部検出器ユニット
１４ 搬送コンベア
１６ 昇降装置
１１８ 放射線検出部
２０ シンチレータ
２２ 鉛遮蔽カバー
２４ 光電子増倍管
３０ ローラ
３４ 搬送モータユニット
３６ トレイ
３７ 測定対象物（放射能物質）
３８ ロードセル付き昇降装置
４０ 蛍光灯
４２ 画像カメラ
４４ 高さセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する放射能評価方法において、
得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする放射能評価方法。
【請求項２】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する検出限界評価方法において、
得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする検出限界評価方法。
【請求項３】
前記検出下限計数率は、バックグラウンド計数率に比例することを特徴とする請求項２記載の検出限界評価方法。
【請求項４】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する、コンピュータにて実行可能とされた放射能評価プログラムにおいて、
得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする放射能評価プログラム。
【請求項５】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する、検出限界評価プログラムにおいて、
得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする検出限界評価プログラム。
【請求項６】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、
該放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する演算部と、
を備えた放射線測定装置において、
前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、
該放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する演算部と、
を備えた放射線検出装置において、
前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項１】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する放射能評価方法において、
得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする放射能評価方法。
【請求項２】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する検出限界評価方法において、
得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする検出限界評価方法。
【請求項３】
前記検出下限計数率は、バックグラウンド計数率に比例することを特徴とする請求項２記載の検出限界評価方法。
【請求項４】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する、コンピュータにて実行可能とされた放射能評価プログラムにおいて、
得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする放射能評価プログラム。
【請求項５】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する、検出限界評価プログラムにおいて、
得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする検出限界評価プログラム。
【請求項６】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、
該放射線検出器によって得られる複数の計数率と、これら計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数とを用いて放射能を評価する演算部と、
を備えた放射線測定装置において、
前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち、最大の計数率を用いて放射能を評価することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項７】
放射能物質から放射される放射線を測定する放射線検出器と、
該放射線検出器によって得られる複数の計数率から導かれる所定の計数率に乗じることによって放射能に換算する放射能換算係数を、所定の検出下限計数率に乗じた値を用いて、放射能の検出限界を評価する演算部と、
を備えた放射線検出装置において、
前記演算部は、得られた複数の前記計数率のうち最大の計数率を用いて放射能を評価する際に用いた放射能換算係数によって放射能の検出限界を評価することを特徴とする放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１１１７９４（Ｐ２００８−１１１７９４Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９６３３７（Ｐ２００６−２９６３３７）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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