(57)【要約】【課題】対象構造物の内部における放射線源の強度分布を精度良く推定することができる放射線源の評価方法等を提供する。【解決手段】検出器を用いて、評価対象となる対象構造物の内部における放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価方法において、対象構造物を複数のメッシュに区画してモデル化した構造物解析モデルを用いて、所定のメッシュにおける検出器の応答関数を生成する応答関数生成工程Ｓ１と、生成した応答関数を用いて、検出器の検出結果に基づき、放射線源の強度分布を推定する強度分布推定工程Ｓ２と、を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器を用いて、評価対象となる対象構造物の内部における放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価方法において、
前記対象構造物を複数のメッシュに区画してモデル化した構造物解析モデルを用いると共に、前記メッシュに前記対象構造物の物性に関する情報である物性データを関連付けて設定して、所定の前記メッシュにおける前記検出器の応答関数を生成する応答関数生成工程と、
生成した前記応答関数を用いて、前記検出器の検出結果に基づき、前記放射線源の強度分布を推定する強度分布推定工程と、を実行する放射線源の評価方法。
【請求項２】
前記応答関数生成工程では、
前記構造物解析モデルを生成するモデル生成工程と、
前記構造物解析モデルの各前記メッシュに、位置情報となるアドレスと、前記物性データとを関連付けて設定するデータ設定工程と、
前記構造物解析モデルの所定の前記メッシュに対して、前記放射線源のモデルである線源モデルを設定する線源設定工程と、
前記線源モデルが設定された前記構造物解析モデルを用いて、所定の前記メッシュにおける前記物性データに基づく解析値を導出する解析工程と、
前記解析値として導出される、前記構造物解析モデルの所定の前記メッシュにおける前記検出器の応答関数を設定する設定工程と、を実行する請求項１に記載の放射線源の評価方法。
【請求項３】
前記強度分布推定工程では、
前記対象構造物の外部における所定の計測位置で前記検出器により計測を行うことで、所定の前記計測位置に対応する前記アドレスの検出値を取得する検出工程と、
前記検出値を前記アドレスに対応する前記メッシュに設定し、前記応答関数を用いて、前記対象構造物の内部における前記放射線源の強度分布を推定する推定工程と、を実行する請求項２に記載の放射線源の評価方法。
【請求項４】
前記検出工程では、複数の計測位置において、前記検出器による計測を実行する請求項３に記載の放射線源の評価方法。
【請求項５】
前記線源設定工程では、所定の核種となる前記線源モデルを設定し、
前記設定工程では、エネルギー帯毎に前記検出器の前記応答関数を設定し、
前記検出工程では、エネルギー帯毎に前記検出値を取得し、
前記推定工程では、所定のエネルギー帯における前記検出値に基づいて、所定のエネルギー帯における前記応答関数を用いて、前記対象構造物の内部における所定の核種の前記放射線源の強度分布を推定する請求項３または４に記載の放射線源の評価方法。
【請求項６】
前記検出器は、γ線検出器及び中性子検出器の少なくともいずれか一方である請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線源の評価方法。
【請求項７】
評価対象となる対象構造物の内部における放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価装置において、
前記対象構造物の外部における所定の計測位置において計測を行う検出器と、
前記対象構造物を複数のメッシュに区画してモデル化した構造物解析モデルを用いると共に、前記メッシュに前記対象構造物の物性に関する情報である物性データとを関連付けて設定して、所定の前記メッシュにおける前記検出器の応答関数を生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、
生成した前記応答関数を用いて、前記検出器の検出結果に基づき、前記放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価方法及び放射線源の評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象内部の放射能強度を測定する放射能測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この放射能測定装置は、測定対象の解析モデルの内部に放射線源位置を仮定して、解析モデルの外部において、解析モデルの内部から漏洩する放射線エネルギースペクトルを測定することを模擬して解析している。そして、放射能測定装置は、解析結果と、測定対象の外部において測定した密度分布と、放射線エネルギースペクトルとに基づいて、放射線源の位置を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１７９５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測定対象となる構造物は、様々な物性のものが存在することから、構造物の外部において検出器により検出される放射線源の検出値は、構造物の物性に応じて変化する。ここで、特許文献１では、測定した放射線エネルギースペクトルに基づいて、測定対象の内部の放射線源位置を特定しているが、構造物の物性の影響により、放射線源の位置を精度良く特定することが難しい可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、対象構造物の内部における放射線源の強度分布を精度良く推定することができる放射線源の評価方法及び放射線源の評価装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の放射線源の評価方法は、検出器を用いて、評価対象となる対象構造物の内部における放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価方法において、前記対象構造物を複数のメッシュに区画してモデル化した構造物解析モデルを用いると共に、前記メッシュに前記対象構造物の物性に関する情報である物性データを関連付けて設定して、所定の前記メッシュにおける前記検出器の応答関数を生成する応答関数生成工程と、生成した前記応答関数を用いて、前記検出器の検出結果に基づき、前記放射線源の強度分布を推定する強度分布推定工程と、を実行する。
【０００７】
また、本発明の放射線源の評価装置は、評価対象となる対象構造物の内部における放射線源の強度分布を推定する放射線源の評価装置において、前記対象構造物の外部における所定の計測位置において計測を行う検出器と、前記対象構造物を複数のメッシュに区画してモデル化した構造物解析モデルを用いると共に、前記メッシュに前記対象構造物の物性に関する情報である物性データとを関連付けて設定して、所定の前記メッシュにおける前記検出器の応答関数を生成する制御部と、を備え、前記制御部は、生成した前記応答関数を用いて、前記検出器の検出結果に基づき、前記放射線源の強度分布を推定する。
【０００８】
これらの構成によれば、検出器の応答関数を用いて、検出器の検出結果から、放射線源の強度分布を推定することができる。このとき、応答関数は、対象構造物の物性を考慮して生成することができるため、対象構造物の物性を考慮した、放射線源の強度分布を推定することができる。
【０００９】
また、前記応答関数生成工程では、前記構造物解析モデルを生成するモデル生成工程と、前記構造物解析モデルの各前記メッシュに、位置情報となるアドレスと、前記物性データとを関連付けて設定するデータ設定工程と、前記構造物解析モデルの所定の前記メッシュに対して、前記放射線源のモデルである線源モデルを設定する線源設定工程と、前記線源モデルが設定された前記構造物解析モデルを用いて、所定の前記メッシュにおける前記物性データに基づく解析値を導出する解析工程と、前記解析値として導出される、前記構造物解析モデルの所定の前記メッシュにおける前記検出器の応答関数を設定する設定工程と、を実行することが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、対象構造物のメッシュ毎に物性データを設定して解析を行うことにより、対象構造物の物性を考慮した、検出器の応答関数を生成することができる。このため、この応答関数を用いることで、構造物の物性を考慮した、放射線源の強度分布を推定することができる。なお、物性としては、例えば、対象構造物の性状、密度、組成等である。また、検出器の応答関数を用いることで、検出器として、放射線のエネルギーを検出する検出器に限らず、中性子数を検出する検出器に適用することも可能となる。
【００１１】
また、前記強度分布推定工程では、前記対象構造物の外部における所定の計測位置で前記検出器により計測を行うことで、所定の前記計測位置に対応する前記アドレスの検出値を取得する検出工程と、前記検出値を前記アドレスに対応する前記メッシュに設定し、前記応答関数を用いて、前記対象構造物の内部における前記放射線源の強度分布を推定する推定工程と、を実行することが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、対象構造物の外部において検出器による計測を行うことができるため、対象構造物の内部において検出器による計測を行うことなく、対象構造物の内部における放射線源の強度分布を推定することができる。
【００１３】
また、前記検出工程では、複数の計測位置において、前記検出器による計測を実行することが、好ましい。
【００１４】
この構成によれば、複数のアドレスに対応する複数の検出値に基づいて、放射線源の強度分布を精度良く推定することができる。
【００１５】
また、前記線源設定工程では、所定の核種となる前記線源モデルを設定し、前記設定工程では、エネルギー帯毎に前記検出器の前記応答関数を設定し、前記検出工程では、エネルギー帯毎に前記検出値を取得し、前記推定工程では、所定のエネルギー帯における前記検出値に基づいて、所定のエネルギー帯における前記応答関数を用いて、前記対象構造物の内部における所定の核種の前記放射線源の強度分布を推定することが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、所定のエネルギー帯毎に放射線源の強度分布を推定することができるため、所定の核種となる放射線源の強度分布を精度良く推定することができる。
【００１７】
また、前記検出器は、γ線検出器及び中性子検出器の少なくともいずれか一方であることが、好ましい。
【００１８】
この構成によれば、検出器により検出したγ線のエネルギー及び中性子数の少なくともいずれか一方の検出値に基づいて、放射線源の強度分布を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施形態に係る放射線源の評価装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る放射線源の評価方法に関するフローチャートである。
【図３】図３は、応答関数生成工程に関するフローチャートである。
【図４】図４は、構造物解析モデルの一例を示す説明図である。
【図５】図５は、強度分布推定工程に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００２１】
［本実施形態］
図１は、本実施形態に係る放射線源の評価装置の概略構成図である。本実施形態に係る放射線源の評価装置１は、評価対象となる対象構造物５の外部から、検出器１２を用いて計測を行うことにより、対象構造物５の内部における放射線源の強度分布を推定する装置となっている。対象構造物５としては、例えば、機器、配管または建屋等である。また、評価装置１は、上記したように、放射線源の強度分布を推定する機能を有する他、放射線源の強度分布を推定するために用いられる検出器１２の応答関数を生成する機能を有している。なお、本実施形態では、放射線源の強度分布を推定する機能と、応答関数を生成する機能とを、単体の評価装置１を用いて実行する構成となっているが、この構成に、特に限定されない。放射線源の強度分布を推定する機能と、応答関数を生成する機能とを、複数の装置を用いて構成した評価システムとして構成してもよい。
【００２２】
図１に示すように、評価装置１は、制御部１０と、記憶部１１と、検出器１２とを備えている。制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の集積回路を含んでいる。記憶部１１は、作業領域となるメモリ及び記録媒体としての半導体記憶デバイスまたは磁気記憶デバイス等を含んでいる。
【００２３】
記憶部１１には、応答関数に関するデータＤ１と、検出器１２により検出された検出値に関するデータＤ２とを記憶する。制御部１０は、記憶部１１に記憶されたデータＤ１及びデータＤ２を用いて、放射線源の強度分布を推定する。また、制御部１０は、検出器１２の応答関数を生成したり、生成した応答関数を記憶部１１に記憶させたりする。
【００２４】
検出器１２は、放射線源からの放射強度を計測する検出器となっており、計測した放射強度は検出値として、記憶部１１に記憶される。放射強度としては、例えば、放射線源からの単位時間当たりにおける中性子数（いわゆる計数率）であってもよいし、放射線源から発生する放射線エネルギーであってもよい。つまり、検出器１２としては、放射線源からの中性子数を計測する中性子検出器を用いてもよいし、放射線源からのγ線に係る放射線エネルギーを計測するγ線検出器を用いてもよい。
【００２５】
次に、図２から図５を参照して、評価装置１により実行される放射線源の評価方法について説明する。図２は、本実施形態に係る放射線源の評価方法に関するフローチャートである。図３は、応答関数生成工程に関するフローチャートである。図４は、構造物解析モデルの一例を示す説明図である。図５は、強度分布推定工程に関するフローチャートである。
【００２６】
図１及び図２に示すように、評価装置１の制御部１０は、先ず、検出器１２の応答関数を生成する応答関数生成工程（ステップＳ１）を実行した後、生成した応答関数を用いて、放射線源の強度分布を推定する強度分布推定工程（ステップＳ２）を実行する。
【００２７】
図２及び図３に示すように、応答関数生成工程Ｓ１では、先ず、対象構造物５をモデル化した構造物解析モデル２０を生成する（モデル生成工程：ステップＳ１１）。モデル生成工程Ｓ１１では、対象構造物５を、複数のメッシュ（分割領域）２１に区画して、構造物解析モデル２０を生成している。図４に示すように、例えば、構造物解析モデル２０が立方体形状である場合、構造物解析モデル２０は、小さな立方体形状となるメッシュ２１によって、ｉ方向、ｊ方向及びｋ方向に複数に分割される。
【００２８】
制御部１０は、構造物解析モデル２０を生成すると、生成した構造物解析モデル２０のメッシュ２１に対して、各種データを設定する（データ設定工程：ステップＳ１２）。データ設定工程Ｓ１２では、メッシュ２１に対して、位置情報となるアドレスと、対象構造物５の物性に関する情報である物性データとを関連付ける。アドレスは、ｉ方向、ｊ方向及びｋ方向における位置情報である。また、物性データとしては、例えば、対象構造物５の性状、密度、組成等に関する情報である。
【００２９】
制御部１０は、各種データを設定すると、構造物解析モデル２０の所定のメッシュ２１に対して、放射線源のモデルである線源モデルを設定する。線源モデルは、例えば、所定の線源強度となるようにモデル化される。なお、線源モデルには、核種に関する情報を関連付けてもよい。
【００３０】
制御部１０は、線源モデルを設定すると、線源モデルが設定された構造物解析モデル２０を用いて、所定のメッシュ２１における物性データに基づく解析値（応答関数）を導出する（解析工程：ステップＳ１４）。解析値は、放射線源から発生した所定のメッシュ２１における応答関数（放射線エネルギースペクトルまたは計数率）である。また、所定のメッシュ２１は、検出器１２により計測される計測位置に相当するメッシュである。
【００３１】
制御部１０は、解析値を導出すると、解析値として導出される、構造物解析モデル２０の所定のメッシュ２１における検出器の応答関数を設定する（設定工程：ステップＳ１５）。
【００３２】
次に、図５を参照して、強度分布推定工程Ｓ２について説明する。図５に示すように、強度分布推定工程Ｓ２では、先ず、対象構造物５の外部において、所定の計測位置で検出器１２により計測を行って、検出値を取得する（検出工程：ステップＳ２１）。検出工程Ｓ２１では、検出した検出値に、計測位置に対応するアドレスを関連付けて、記憶部１１に記憶する。また、検出工程Ｓ２１では、複数の計測位置において、検出器１２による計測を実行する。このため、検出工程Ｓ２１では、複数の計測位置に対応する複数の検出値を取得する。
【００３３】
制御部１０は、複数の検出値を取得すると、検出値をアドレスに対応するメッシュ２１に設定し、設定したメッシュ２１に対応する応答関数を用いて、対象構造物５の内部における放射線源の強度分布を推定する（推定工程：ステップＳ２２）。具体的に、推定工程Ｓ２２では、アンフォールディング法が用いられており、複数の検出値Ｃから、上記の（２）式における応答関数（応答関数の逆行列Ｒ−１）を用いることで、対象構造物５の内部における放射線源の強度分布Ｓを推定している。なお、アンフォールディング法では、例えば、人工知能を用いた方法、最小二乗法、最大エントロピー法等を適用可能であるが、特に限定されず、推定に際して最適な手法であれば、何れの手法であってもよい。
【００３４】
具体的に、所定のメッシュ２１における解析値（すなわち、解析により導出した応答関数）を、Ｒとし、所定のメッシュ２１において計測された検出器１２の検出値を、Ｃとし、導出する放射線源強度分布を、Ｓとすると、下記の（１）式が成立する。ここで、Ｃ、Ｒ及びＳは、行列となっている。
【００３５】
Ｃ＝Ｒ・Ｓ                      ・・・（１）
【００３６】
また、（１）式を、放射線源強度分布Ｓについて展開すると、下記する（２）式となる。なお、Ｒ−１は、応答関数の逆行列となっている。
【００３７】
Ｓ＝Ｒ−１・Ｃ                    ・・・（２）
【００３８】
以上の式から、解析により応答関数Ｒが既知となり、計測により検出値Ｃが既知となっていることから、放射線源強度分布Ｓが導出される。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、検出器１２の応答関数を用いて、検出器１２の検出結果から、放射線源の強度分布を推定することができる。このとき、応答関数は、対象構造物５の物性を考慮して生成することができるため、対象構造物５の物性を考慮した、放射線源の強度分布を推定することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、対象構造物５のメッシュ２１毎に物性データを設定して解析を行うことにより、対象構造物５の物性を考慮した、検出器１２の応答関数を生成することができる。このため、この応答関数を用いることで、対象構造物５の物性を考慮した、放射線源の強度分布を推定することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、対象構造物５の外部において検出器１２による計測を行うことができるため、対象構造物５の内部において検出器１２による計測を行うことなく、対象構造物５の内部における放射線源の強度分布を推定することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、複数の計測位置で計測した複数の検出値を用いることで、放射線源の強度分布を精度良く推定することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、検出器１２により検出したγ線のエネルギー及び中性子数の少なくともいずれか一方の検出値に基づいて、放射線源の強度分布を推定することができる。
【００４４】
なお、本実施形態において、応答関数生成工程Ｓ１の設定工程Ｓ１５では、解析工程Ｓ１４において導出した放射強度と、予め検出した検出器１２の検出値とに基づいて応答関数を設定したが、エネルギー帯毎に応答関数を設定してもよい。具体的に、応答関数生成工程Ｓ１では、検出器として、γ線検出器等の放射エネルギーを検出する検出器１２を使用する。そして、線源設定工程Ｓ１３の線源モデルに所定の核種を関連付けて設定する。設定工程Ｓ１５では、解析工程Ｓ１４において解析したエネルギー帯毎の放射エネルギーの解析値と、予め検出した検出器１２の検出値とに基づいて、エネルギー帯毎の応答関数を設定する。そして、強度分布推定工程Ｓ２において、検出工程Ｓ２１では、検出器１２により、エネルギー帯毎の放射エネルギーの検出値を取得する。この後、推定工程Ｓ２２では、所定のエネルギー帯における検出値に基づいて、所定のエネルギー帯における応答関数を用いて、対象構造物５の内部における所定の核種の放射線源の強度分布を推定する。
【符号の説明】
【００４５】
１  評価装置
５  対象構造物
１０  制御部
１１  記憶部
１２  検出器
２０  構造物解析モデル
２１  メッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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