(57)【要約】【課題】吸引ポンプの電力負荷を下げて稼動する省電力状態において、健常に放射線計測を維持することができるダスト放射線モニタを提供する。【解決手段】ダスト放射線モニタ１０は、大気中からサンプル空気ａ（ａ１、ａ２）を吸引する吸引ポンプ２７と、吸引されたサンプル空気ａ１から放射性ダストを集塵する集塵部２５と、集塵部２５で集塵した放射性ダストから放射線を検出し、その検出信号ｓ１を出力する放射線検出器１３と、吸引ポンプ２７の吸引流量を測定し、その流量信号ｓ２を出力する流量計２６と、吸引ポンプ２７の電源の出力周波数を可変して吸引流量を制御するインバータ１４と、インバータ１４に対して検出信号ｓ１及び流量信号ｓ２に基づき出力周波数の調整信号ｓ３を出力して吸引流量を変更させる演算部１１と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中からサンプル空気を吸引する吸引ポンプと、
吸引された前記サンプル空気から放射性ダストを集塵する集塵部と、
前記集塵部で集塵した前記放射性ダストから放射線を検出し、その検出信号を出力する放射線検出器と、
前記吸引ポンプの吸引流量を測定し、その流量信号を出力する流量計と、
前記吸引ポンプの電源の出力周波数を可変して前記吸引流量を制御するインバータと、
前記インバータに対して前記検出信号及び前記流量信号に基づき前記出力周波数の調整信号を出力して前記吸引流量を変更させる演算部と、
を備えることを特徴とするダスト放射線モニタ。
【請求項２】
請求項１に記載のダスト放射線モニタにおいて、
前記演算部は、
前記検出信号及び前記流量信号に基づいて、前記吸引流量、前記放射性ダストの放射線計測を行うサンプル計数時間及びバックグランド計数の計測を行うバックグランド計数時間をパラメータとして抽出するデータ収集部と、
バックグランド計数率または前記サンプル空気の放射能濃度に基づいて前記パラメータを補正して補正パラメータを算出する補正演算部と、
前記補正パラメータを用いて算出された前記放射線検出器の検出限界濃度が、許容範囲か否かを判定し、満たしていない場合は前記補正演算部に再補正を指令する判定部と、
前記判定部において前記許容範囲を満たしている場合は、前記補正パラメータに基づいて新たな前記出力周波数の調整信号を設定し前記インバータへ出力する出力周波数設定部と、
を有することを特徴とするダスト放射線モニタ。
【請求項３】
請求項２に記載のダスト放射線モニタにおいて、
前記演算部は、
前記パラメータの補正許容範囲を設定する制御範囲設定部をさらに備え、
前記補正演算部で算出された前記吸引流量のパラメータが前記補正許容範囲から外れるときは、この補正許容範囲内の数値を用いて前記検出限界濃度を算出することを特徴とするダスト放射線モニタ。
【請求項４】
請求項３に記載のダスト放射線モニタにおいて、
前記補正演算部で算出された前記サンプル計数時間のパラメータが前記補正許容範囲から外れるときは、この補正許容範囲内の数値を用いて前記検出限界濃度を算出することを特徴とするダスト放射線モニタ。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載のダスト放射線モニタにおいて、
前記演算部は、前記補正演算部で算出された前記バックグランド計数時間のパラメータが前記補正許容範囲から外れるときは、警告を表示する表示部を備えることを特徴とするダスト放射線モニタ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のダスト放射線モニタにおいて、
前記演算部は、前記電源の電力が不足した場合に、バッテリーまたは外部補助電源の少なくとも一方から電力の供給を指令する信号を電源設備へ出力する電源切換え部を備えることを特徴とするダスト放射線モニタ。
【請求項７】
大気中からサンプル空気を吸引ポンプにより吸引するステップと、
吸引された前記サンプル空気から放射性ダストを集塵部により集塵するステップと、
前記集塵部で集塵した前記放射性ダストから放射線を検出し、その検出信号を出力するステップと、
前記吸引ポンプの吸引流量を測定し、その流量信号を出力するステップと、
前記吸引ポンプの電源の出力周波数を可変して前記吸引流量をインバータにより制御するステップと、
前記インバータに対して前記検出信号及び前記流量信号に基づき前記出力周波数の調整信号を出力して前記吸引流量を変更させるステップと、
を含むことを特徴とするダスト放射線モニタ制御方法。
【請求項８】
コンピュータを、
大気中からサンプル空気を吸引ポンプにより吸引する手段、
吸引された前記サンプル空気から放射性ダストを集塵部により集塵する手段、
前記集塵部で集塵した前記放射性ダストから放射線を検出し、その検出信号を出力する手段、
前記吸引ポンプの吸引流量を測定し、その流量信号を出力する手段、
前記吸引ポンプの電源の出力周波数を可変して前記吸引流量をインバータにより制御する手段、
前記インバータに対して前記検出信号及び前記流量信号に基づき前記出力周波数の調整信号を出力して前記吸引流量を変更させる手段、
として機能させることを特徴とするダスト放射モニタ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ダスト放射線モニタ及びその制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダスト放射線モニタは、放射線防護を目的として放射線利用施設の作業環境、周辺環境における空気中の放射性粒子状物質（以下、放射性ダストという）を検出し、放射線管理上設定された放射能レベル以上であった際に警報を発する装置である。
この放射性ダストは、ろ紙に捕集されてＧＭ計数管、シンチレーション検出器等の放射線検出器によって、α線、β線、γ線等の放射線量が測定される。
【０００３】
従来からダスト放射線モニタにおいて、サンプルする空気の流量を一定に保つ方法、検出感度の向上、ろ紙の節約等、様々な稼動方法が提案されてきた（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７８５８６号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のダスト放射線モニタは、安定的に電源が確保できるという前提条件で設計されている。しかし、重大事故時等により停電が発生し、電源が供給できない又は電源が十分に確保できない場合がある。このとき、ダスト放射線モニタは常時計測を行う必要があるにも関わらず、測定が中断されてしまうという課題がある。
【０００６】
また、電源が十分に確保できない場合には、全電力負荷の大部分を占める吸引ポンプの消費電力を下げることが考えられる。しかし、高い放射線レベル環境下で使用した場合、自然界に元々存在する放射線量を意味するバックグランド（以下、ＢＧとする）計数がどの程度になるか不明である。
このＢＧ計数計測の必要性から、吸引ポンプの吸引流量、放射性ダストの放射線計測を行う計数時間（以下、サンプル計数時間とする）、ＢＧ計数の計測を行う計数時間（以下、ＢＧ計数時間とする）を可変して吸引ポンプの電力を下げることができないという課題もある。
【０００７】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、吸引ポンプの電力負荷を下げて稼動する省電力状態において、健常に放射線計測を維持することができるダスト放射線モニタ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】
本実施形態のダスト放射線モニタは、大気中からサンプル空気を吸引する吸引ポンプと、吸引された前記サンプル空気から放射性ダストを集塵する集塵部と、前記集塵部で集塵した前記放射性ダストから放射線を検出し、その検出信号を出力する放射線検出器と、前記吸引ポンプの吸引流量を測定し、その流量信号を出力する流量計と、前記吸引ポンプの電源の出力周波数を可変して前記吸引流量を制御するインバータと、前記インバータに対して前記検出信号及び前記流量信号に基づき前記出力周波数の調整信号を出力して前記吸引流量を変更させる演算部と、を備えることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るダスト放射線モニタ全体の構成図。
【図２】本実施形態に係る第一実施形態の概略を示す構成図。
【図３】本実施形態に係る省電力モードにおける制御方法のフローチャートの一部。
【図４】本実施形態に係る省電力モードにおける制御方法のフローチャートの一部。
【図５】本実施形態に係る第二実施形態の概略を示す構成図。
【図６】本実施形態に係る第二実施形態における制御方法のフローチャート。
【図７】（ａ）吸引ポンプの出力周波数と出力電圧との関係を表した特性図、（ｂ）吸引ポンプの吸引流量と電力負荷との関係を表した特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように本発明の実施形態に係るダスト放射線モニタ１０は、大気中からサンプル空気ａ（ａ１、ａ２）を吸引する吸引ポンプ２７と、吸引されたサンプル空気ａ１から放射性ダストを集塵する集塵部２５と、集塵部２５で集塵した放射性ダストから放射線を検出し、その検出信号ｓ１を出力する放射線検出器１３と、吸引ポンプ２７の吸引流量を測定し、その流量信号ｓ２を出力する流量計２６と、吸引ポンプ２７の電源の出力周波数を可変して吸引流量を制御するインバータ１４と、インバータ１４に対して検出信号ｓ１及び流量信号ｓ２に基づき出力周波数の調整信号ｓ３を出力して吸引流量を変更させる演算部１１と、から構成される。
【００１１】
ダスト放射線モニタ１０は、その放射線計測において、ＢＧ計数を求めるＢＧ計数測定と測定点におけるサンプル空気ａ１の放射能濃度を測定する集塵測定とを行う。具体的には、ＢＧ計数測定、集塵測定の順にそれぞれ測定を行い、これを繰り返して計測を行っていく。
【００１２】
吸引ポンプ２７は、ＢＧ計数計測において、バイパス配管２２を介して、ＢＧ計数を測定するためサンプル空気ａ２を吸引する。バイパス配管２２から流入したサンプル空気ａ２は、開閉弁２３から３方弁２４に到達する。このとき、サンプリング配管側２０に設置されている開閉弁２１は、閉止されているため、サンプル空気ａ１の流入は無い。
【００１３】
サンプル空気ａ２の一部は、３方弁により放射線検出器１３へ流入する。その他のサンプル空気ａ２は、開閉弁２８及び排気ダクト２９を介して排出される。
【００１４】
吸引ポンプ２７は、集塵測定において、サンプリング配管２０を介して、放射線検出のためサンプル空気ａ１を吸引する。サンプル空気ａ１は、測定点における周辺空気や放射性ダストを含むガスである。このとき、パイバス配管側２２に設置されている開閉弁２３は、閉止されているため、サンプル空気ａ２の流入は無い。
【００１５】
吸引されたサンプル空気ａ１は、サンプリング配管２０から流入したサンプル空気ａ１は、開閉弁２１を介して集塵部２５へ流入する。その後、流入させたサンプル空気ａ１は、開閉弁２８、排気ダクト２９を介して排出される。
【００１６】
集塵部２５は、流入したサンプル空気ａ１をろ紙へ通過させることにより、放射性ダストを捕集する。
放射線検出器１３は、バイパス配管２２を介して流入させたＢＧ計数測定用のサンプル空気ａ２及び集塵部２５で捕集された放射性ダストの放射線をそれぞれ検出する。そして、検出した放射線の検出信号ｓ１を制御部１２へ出力する。なお、遮蔽材１９は、放射線検出器１３へ入射される外部放射線を遮蔽するために設けられる。
【００１７】
流量計２６は、吸引ポンプ２７の入力側に設けられ、サンプリング配管２０及びバイパス配管２２で吸引するサンプル空気ａ（ａ１、ａ２）の流量を測定する。そして、演算部１１へ測定した流量信号ｓ２を出力する。
【００１８】
制御部１２は、放射線検出器１３の検出信号ｓ１に係る出力パルスを前置増幅器で増幅して演算部１１へ出力する。また、制御部１２は、演算部１１からのＢＧ計数時間及びサンプル計数時間の調整信号に基づいて、集塵部２５を構成するろ紙の巻取り操作の制御を行う。
【００１９】
インバータ１４は、吸引ポンプ２７の電源の出力周波数と電圧を可変して、吸引ポンプ２７の吸引流量（以下、流量とする）を制御する。したがって、インバータ１４は、流量を制御することで、吸引ポンプ２７の電力負荷を制御する。
【００２０】
演算部１１は、制御部１２で増幅された検出信号ｓ１の出力パルス及び流量計２６からの流量信号ｓ２を入力する。これらの信号に基づいて、インバータ１４に対して吸引ポンプ２７の出力周波数の調整信号ｓ３を出力して、流量を変更する。流量を減少させることで、吸引ポンプ２７の電力負荷を下げることができる。また、演算部１１は、制御部１２に対してＢＧ計数時間及びサンプル計数時間の調整信号を出力する。
【００２１】
電源設備１５は、演算部１１や吸引ポンプ２７へ電源を供給する。電源設備１５は、通常電源１６、バッテリー１７及び外部補助電源１８から構成されている。通常電源１６は、コンセント等から通常時における電源入力を行う。
【００２２】
バッテリー１７は、通常電源１６の電力が不足している時や停電時に、通常電源１６から切換わり電源入力を行う。同様に、外部補助電源１８は、外部の太陽光パネルや発電機等の電源と接続されている。そして、通常電源１６の電力が不足している時や停電時に、通常電源１６から切換わり電源入力を行う。
【００２３】
次に、図２を用いて演算部１１の構成を説明する。図２は、説明のため放射線検出器１３等は省略しているが、全体の構成は図１と同じである。
演算部１１は、データ収集部３６と、補正演算部３０と、制御範囲設定部３３と、判定部３４と、パラメータ反映部３５と、出力周波数設定部４０と、モード切替部３７と、表示部４２と、から構成される。
【００２４】
データ収集部３６は、制御部１２を介して入力された放射線検出器１３の検出信号ｓ１と流量計２６からの流量信号ｓ２とを入力する。これらの信号に基づいて、流量、サンプル計数時間及びＢＧ計数時間をパラメータとして抽出する。そして入力された信号及びこれらパラメータを補正演算部３０へ出力する。
【００２５】
補正演算部３０は、第一補正演算部３１と第二補正演算部３２から構成される。補正演算部３０は、データ収集部３６からの信号に基づいてＢＧ計数率またはサンプル空気ａ１の放射能濃度（以下、サンプル放射能濃度とする）を算出する。そして、ＢＧ計数率またはサンプル空気の放射能濃度に応じて、パラメータを補正して補正パラメータを算出する。
【００２６】
第一補正演算部３１は、ＢＧ計数測定において、データ収集部３６から入力された信号に基づいてＢＧ計数及びＢＧ計数率を算出する。このＢＧ計数率に応じて、パラメータを補正して補正パラメータを算出する。そして、ＢＧ計数率及びこの補正パラメータから算出される放射能濃度の検出限界（以下、検出限界濃度とする）を算出し、判定部３４へ出力する。
【００２７】
第二補正演算部３２は、集塵測定において、データ収集部３６から入力された信号に基づいてサンプル放射能濃度を算出する。このサンプル放射能濃度に応じて、パラメータを補正して補正パラメータを算出する。そして、サンプル放射能濃度及びこの補正パラメータから算出される検出限界濃度を算出し、判定部３４へ出力する。
【００２８】
判定部３４は、第一補正演算部３１または第二補正演算部３２で算出された検出限界濃度を入力する。そして、この濃度が、放射線計測上で許容範囲を意味する要求検出限界濃度を満たすものであるかを判定する。つまり、算出される検出限界濃度が、要求検出限界濃度以下であるかを判定する。
【００２９】
判定部３４は、判定を満たさなければ、要求検出限界濃度を満たすようなパラメータの再補正を補正演算部３０へ指令する。一方、判定を満たした場合は、補正演算部３０で算出された補正パラメータをパラメータ反映部３５へ出力する。
【００３０】
パラメータ反映部３５は、判定部３４から入力された補正パラメータを、新たなパラメータとして反映させるため、制御部１２と出力周波数設定部４０へ出力する。
【００３１】
出力周波数設定部４０は、補正パラメータに基づいて新たな吸引ポンプ２７の出力周波数を設定する。そして、インバータ１４に対して、この出力周波数への調整を指令する信号ｓ３を出力する。
【００３２】
制御範囲設定部３３は、補正演算部３０でパラメータを補正する際の補正許容範囲を設定する。つまり、流量、サンプル計数時間及びＢＧ計数時間の補正できる範囲を設定している。
【００３３】
表示部４２は、補正演算部３０で算出されたＢＧ計数時間のパラメータが補正許容範囲から外れたときは、液晶画面等で警告を表示するものである。
【００３４】
モード切替部３７は、動作モード切換え部３８と、サンプリングモード切換え部３９と、から構成される。
サンプリングモード切換え部３９は、ＢＧ計数計測または集塵測定のいずれを実行するかの切換えを行う。
【００３５】
動作モード切換え部３８は、通常モード又は省電力モードで稼動するかの切換えを実施する。省電力モードとは、吸引ポンプ２７の電源の出力周波数を下げることにより、電力負荷を下げた状態で測定を行うモードをいう。なお、パラメータ反映部３５は、この省電力モードでの稼動開始時、初期値として仮設定したパラメータを制御部１２と出力周波数設定部４０へ出力する機能を有する。
【００３６】
次に、省電力モードにおける具体的な動作及び計算方法について図３及び図４を用いて説明する（図１及び図２も適宜参照）。
【００３７】
まず、動作モード切換え部３８で、省電力モードに設定され稼動を開始する（Ｓ１０）。そして、パラメータ反映部３５は、省電力モードにおける流量、ＢＧ計数時間及びサンプル計数時間のパラメータについて、仮の設定値を設定する（Ｓ１１）。ここで、仮設定値を、流量Ｑｋ、ＢＧ計数時間Ｔｂｋ、サンプル計数時間Ｔｓｋとする。なお、仮設定値は、前回稼動中に使用されたパラメータを設定値とすることもできる。
【００３８】
次に、ポンプを起動させ、サンプリングモード切換え部３９で、ＢＧ計測モードに設定する。そして、バイパス配管２２からサンプル空気ａ２を取り込み、放射線検出器１３にてＢＧ計測を開始する（Ｓ１２、Ｓ１３）。
【００３９】
ＢＧ計測測定が終了するまで、データ収集部３６は、放射線検出器１３から出力信号ｓ１及び流量計２６から流量値ｓ２を入力し、必要な信号及びパラメータを抽出する（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００４０】
そして、第一補正演算部３１は、データ収集部３６からの信号に基づいてＢＧ計数及びＢＧ計数率の計算を行う（Ｓ１６）。一般的に、ＢＧ計数率は次式（１）で表される。
ｎｂ＝Ｇ／Ｔｂ・・・式（１）
ｎｂ：ＢＧ計数率［ｃｐｍ］
Ｇ：グロスカウント（ＢＧ計数時間内）
Ｔｂ：ＢＧ計数時間［ｍｉｎ］
【００４１】
さらに第一補正演算部３１は、検出限界計数率及び検出限界濃度を求める。一般的に、検出限界計数率及び検出限界濃度は、次式（２）、（３）で表される。なお、半減期補正は考慮しないものとする。
【００４２】
【数１】
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【００４３】
Ｃ＝Ｄ×２Ｎ／（η×Ｑ×Ｔｓ）・・・式（３）
Ｃ：検出限界濃度［Ｂｑ／ｃｍ３］
Ｄ：沈着補正計数
η：検出効率［ｃｐｍ／Ｂｑ］
Ｑ：平均流量［ｃｍ３／ｍｉｎ］
【００４４】
式（１）から得られたＢＧ計数率ｎｂとパラメータの仮設定値である流量Ｑｋ、ＢＧ計数時間Ｔｂｋ、サンプル計数時間Ｔｓｋを式（２）、（３）に代入する。これにより、検出限界計数率Ｎ、検出限界濃度Ｃを算出できる。
【００４５】
次に、判定部３４は、算出した検出限界濃度Ｃが、許容範囲であるか否か、つまり要求検出限界濃度Ｃｃを満たしているかを判定する（Ｓ１７）。
【００４６】
要求検出限界濃度を満たしていない場合、第一補正演算部３１は、ＢＧ計数率に応じて最適なパラメータとなるように、サンプル計数時間Ｔｓ’、ＢＧ計数時間Ｔｂ’、流量Ｑ’を補正する（Ｓ２２）。
【００４７】
この補正方法は、流量Ｑｋを減少させながら、要求検出限界濃度を満たし、最小流量かつ（Ｔｓ’＋Ｔｂ’）が最小時間となるパラメータを組み合わせて行う。この方法により、流量を減少させ電力負荷を下げても、短時間で効率的な計測を行うことができる。
【００４８】
ただし、流量Ｑ’、サンプル計数時間Ｔｓ’、ＢＧ計数時間Ｔｂ’は、ダスト放射線計測をする上で非効率とならない範囲（以下、補正許容範囲とする）にあるものとする。したがって、流量Ｑ’がこの範囲の下限値を下回った場合には、流量Ｑ’をこの範囲の下限値設定とする。流量、サンプル計数時間、ＢＧ計数時間の補正許容範囲は制御範囲設定部３３で設定することできる。
【００４９】
最後に、判定部３４で要求検出限界濃度を満たしていると判断されたパラメータは、パラメータ反映部３５から制御部１２及び出力周波数設定部４０へ出力される。これにより、新たなパラメータである流量Ｑ’、ＢＧ計数時間Ｔｂ’、サンプル計数時間Ｔｓ’を計測に反映することができる（Ｓ２５）。具体的には、流量Ｑ’への補正は、出力周波数の変更により反映される。そして、ＢＧ計数時間Ｔｂ’、サンプル計数時間Ｔｓ’への補正は、ろ紙の巻き取り時間又は開閉弁２１、２３の開弁時間の変更により反映される。
【００５０】
次に、数値例を示してパラメータの補正方法を説明する。例えば、沈着補正計数Ｄ＝１、検出効率η＝１８［ｃｐｍ／Ｂｑ］とし、省電力モードの仮設定値がサンプル計数時間Ｔｓｋ＝１０［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂｋ＝５［ｍｉｎ］、流量Ｑｋ＝１５０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］でＢＧ計数率ｎｂ＝１００［ｃｐｍ］とする。そして、要求検出限界濃度Ｃｃ＝１．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］とする。
【００５１】
前述の式（２）、（３）より検出限界計数率Ｎ＝１６．８９［ｃｐｍ］、検出限界濃度Ｃ＝１．２５×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］となり、要求検出限界濃度を満たしていない。そこで、ＢＧ計数率に応じて最適なパラメータへ補正する。
【００５２】
この補正方法は、流量Ｑｋを１０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］減少させながら、要求検出限界濃度を満たし、最小流量かつ（Ｔｓ’＋Ｔｂ’）が最小時間となるパラメータを組み合わせて行う。これにより、サンプル計数時間Ｔｓ’＝１６［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ’＝９［ｍｉｎ］、流量Ｑ’＝９０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］と求まる。このとき、検出限界計数率Ｎ＝１２．７８［ｃｐｍ］、検出限界濃度Ｃ＝９．８６×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］となり要求検出限界濃度を満たすパラメータとなる。
【００５３】
ただし、流量の補正許容範囲の下限値を１００００［ｃｍ３／ｍｉｎ］とした場合は、流量Ｑ’＝１００００［ｃｍ３／ｍｉｎ］、サンプル計数時間Ｔｓ’＝１５［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ’＝８［ｍｉｎ］となる。このとき、検出限界計数率Ｎ＝１３．４４［ｃｐｍ］、検出限界濃度Ｃ＝９．９５×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］となり、ＢＧ計数率に応じた要求検出限界濃度を満たすパラメータ値となる。
【００５４】
したがって、ＢＧ計数率に応じて要求検出限界濃度を満たす最適なパラメータを求めることができる。これにより、パラメータを可変して、吸引ポンプの電力負荷を下げた省電力状態でダスト放射線モニタ１０を稼動することができる。
【００５５】
さらに、集塵測定における動作について説明を続ける。
サンプリングモード切換え部３９で、サンプリングモードを集塵測定に設定する（Ｓ１８）。測定点の放射性ダストを集塵部２５へ集塵させ、放射線検出器１３を用いて放射線を検出する。
【００５６】
集塵時間終了まで、データ収集部３６は、制御部１２からの放射性ダストの出力パルスを増幅した検出信号ｓ１と流量計２６の流量信号ｓ２を入力し、必要な信号及びパラメータを抽出する。これらの収集された信号に基づいて第二補正演算部３２は、サンプル放射能濃度Ｘを算出する（Ｓ１９、Ｓ２０）。
【００５７】
ＢＧ計数計測時において求めたサンプル計数時間Ｔｓ’、ＢＧ計数時間Ｔｂ’、流量Ｑ’を、前述の式（２）、（３）に代入して限界計数率Ｎ、検出限界濃度Ｃを算出する。
【００５８】
判定部３４は、この結果が要求検出限界濃度を満たし、次式（４）から算出した流量値ＱとＢＧ計数測定時に求めた流量Ｑ’とを比較し同値であるか判断する（Ｓ２１）。式（４）は、前述の式（３）を変形して濃度Ｃにサンプル放射能濃度Ｘを代入したものである。なお、半減期補正は考慮しないものとする。
Ｑ＝Ｄ×２Ｎ／（η×Ｘ×Ｔｓ）・・・式（４）
【００５９】
要求検出限界濃度を満たしていない場合又はサンプル放射能濃度Ｘに応じて流量を最適値へ可変する場合は、第二補正演算部でパラメータを補正して算出する（Ｓ２３）。つまり、サンプル放射能濃度に応じた最適パラメータとなるサンプル計数時間Ｔｓ”、ＢＧ計数時間Ｔｂ”、流量Ｑ”を再度計算する。
【００６０】
この補正方法は、（Ｔｓ”＋Ｔｂ”）が最小時間となるサンプル計数時間Ｔ”、ＢＧ計数時間Ｔｂ”を組み合わせる方法により行う。
【００６１】
ただし、流量Ｑ”、サンプル計数時間Ｔｓ”、ＢＧ計数時間Ｔｂ”はダスト放射線計測をする上で非効率とならない範囲内とする。つまり、補正許容範囲の下限値を下回った場合には、流量Ｑ”をこの下限値設定とする。なお、流量、サンプル計数時間、ＢＧ計数時間の補正許容範囲は制御範囲設定部３３で設定することができる。
【００６２】
最後に、判定部３４で要求検出限界濃度を満たしていると判断されたパラメータは、パラメータ反映部３５から制御部１２及び出力周波数設定部４０へ出力される。これにより、新たなパラメータであるサンプル計数時間Ｔｓ”、ＢＧ計数時間Ｔｂ”、流量Ｑ”を計測に反映することができる（Ｓ２５）。
【００６３】
具体的に数値例を示してパラメータの補正方法を説明する。例えば、沈着補正計数Ｄ＝１、検出効率η＝１８［ｃｐｍ／Ｂｑ］、サンプル計数時間Ｔｓ’＝１６［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ’＝９［ｍｉｎ］、流量Ｑ’＝９０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］のとき、ＢＧ計数率ｎｂ＝１００［ｃｐｍ］、サンプル放射能濃度Ｘ＝７．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］であるとする。さらに、要求検出限界濃度Ｃｃ＝１．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］とする。なお、このパラメータは、第一補正演算部３１で補正されたものであるため、要求検出限界濃度を満たすパラメータとなる。
【００６４】
ここで、式（４）にサンプル放射能濃度Ｘを代入して計算すると最適な流量値は、１２７００［ｃｍ３／ｍｉｎ］と算出できる。
【００６５】
流量Ｑ”＝１２７００［ｃｍ３／ｍｉｎ］とした場合、最適なパラメータはサンプル計数時間Ｔｓ”＝１３［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ”＝７［ｍｉｎ］となる。検出限界計数率Ｎ＝１４．４１［ｃｐｍ］、検出限界濃度Ｃ＝９．７０×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］となり、要求検出限界濃度を満たす。
【００６６】
したがって、サンプル放射能濃度に応じて要求検出限界濃度を満たす最適なパラメータを計算することができる。これにより、パラメータを可変して、吸引ポンプの電力負荷を下げた省電力状態でダスト放射線モニタ１０を稼動することができる。
【００６７】
次に、第一補正演算部３１又は第二補正演算部３２で補正された流量が、制御範囲設定部３３で設定される補正許容範囲を超えた場合について説明する。流量の補正許容範囲は、制御範囲設定部３３で設定しており、その最大値を流量Ｑｓとする。
【００６８】
まず、第一補正演算部３１又は第二補正演算部３２は、計算した流量Ｑ’、Ｑ”が流量の補正許容範囲内であるか判定する（Ｓ２４）。範囲内でない場合は、制御範囲設定部３３で設定された流量Ｑｓに設定する（Ｓ２６、図４）。
【００６９】
そして、流量Ｑｓとした場合において、要求検出限界濃度を満足するサンプル計数時間Ｔｓ’、Ｔｓ”を再計算する（Ｓ２７）。前述の式（３）を変形し、流量Ｑｓを代入した次式（５）からＴｓを求めることができる。
Ｔｓ＝Ｄ×２Ｎ／（η×Ｑｓ×Ｃｃ）・・・式（５）
Ｑｓ：流量［ｃｍ３／ｍｉｎ］
Ｔｓ：サンプル計数時間［ｍｉｎ］
Ｃｃ：要求検出限界濃度［Ｂｑ／ｃｍ３］
【００７０】
具体的に数値例を示して設定方法を説明する。例えば、沈着補正計数Ｄ＝１、検出効率η＝１８［ｃｐｍ／Ｂｑ］、演算結果がサンプル計数時間Ｔｓ”＝１６［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ”＝９［ｍｉｎ］、流量Ｑ”＝１００００［ｃｍ３／ｍｉｎ］、ＢＧ計数率ｎｂ＝１００［ｃｐｍ］、サンプル放射能濃度Ｘ＝７．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］、要求値が検出限界濃度Ｃｃ＝１．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］以下であったとする。
【００７１】
補正許容範囲の最大値は、流量Ｑｓ＝８０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］とする。流量Ｑｓに応じたサンプル計数時間Ｔｓ”を式（５）より算出すると、サンプル計数時間Ｔｓ”＝約１８［ｍｉｎ］となる。
【００７２】
これにより計算結果は、サンプル計数時間Ｔｓ”＝１８［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ”＝９［ｍｉｎ］、流量Ｑｓ＝８０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］、検出限界計数率Ｎ＝１２．５［ｃｐｍ］、検出限界濃度Ｃ＝９．６５×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］であり、要求検出限界濃度を満たす。
【００７３】
したがって、流量が補正許容範囲を外れた場合、電力負荷を抑えるため流量を補正許容範囲内の任意又は最大値として設定することができる。これにより、補正許容範囲内の流量に基づいてサンプル計数時間を補正することで、要求検出限界濃度を満たすパラメータを算出することができる。
【００７４】
次に、サンプル計数時間Ｔｓが、制御範囲設定部３３で設定される補正許容範囲を超えた場合について説明する。制御範囲設定部３３は、サンプル計数時間の補正許容範囲を設定しており、その最大値をＴｓｓとする。
【００７５】
まず、第一補正演算部３１又は第二補正演算部３２は、計算したサンプル計数時間Ｔｓ’、Ｔｓ”がサンプル計数時間の補正許容範囲内であるか判定する（Ｓ２８）。範囲内でない場合は、制御範囲設定部３３で設定されたサンプル計数時間Ｔｓｓに設定する（Ｓ２９）
【００７６】
よって、サンプル計数時間Ｔｓｓとした場合において、要求検出限界濃度を満足するサンプル計数時間Ｔｂ’、Ｔｂ”を再計算する（Ｓ３０）。式（２）を変形した次式（６）にサンプル計数時間Ｔｓｓを代入してＴｂを求めることができる。
【００７７】
【数２】
2014048207.tif 000004
【００７８】
次に、具体的に数値例を示して説明する。沈着補正計数Ｄ＝１、検出効率η＝１８［ｃｐｍ／Ｂｑ］、演算結果がサンプル計数時間Ｔｓ”＝１８［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間ＢＧ計数時間Ｔｂ”＝９［ｍｉｎ］、流量Ｑｓ＝８０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］、ＢＧ計数率ｎｂ＝１００［ｃｐｍ］、サンプル放射能濃度が９．００×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］、要求値が検出限界濃度Ｃｃ＝１．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］以下であったとする。さらに、サンプル計数時間の補正許容範囲をＴｓ≦１７［ｍｉｎ］とする。
【００７９】
このとき、サンプル計数時間Ｔｓが補正許容範囲を超えているため、補正許容範囲の最大値であるサンプル計数時間Ｔｓｓ＝１７［ｍｉｎ］とする。
【００８０】
サンプル計数時間Ｔｓｓに応じたＢＧ計数時間Ｔｂを算出する。サンプル計数時間Ｔｓｓに応じたＢＧ計数時間Ｔｂを式（６）より算出すると、ＢＧ計数時間Ｔｂ＝約１０［ｍｉｎ］となる。
【００８１】
この結果より、サンプル計数時間Ｔｓｓ＝１７［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ＝１０［ｍｉｎ］、流量Ｑｓ＝８０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］、検出限界計数率Ｎ＝１２．２２［ｃｐｍ］、検出限界濃度Ｃ＝９．８６×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］であり要求検出限界濃度を満たすパラメータとなる。
【００８２】
したがって、サンプル計数時間が補正許容範囲を外れた場合、サンプル計数時間を補正許容範囲内の任意又は最大値として設定することができる。これにより、補正許容範囲内のサンプル計数時間に基づいてＢＧ計数時間を補正することで、要求検出限界濃度を満たすパラメータを算出することができる。
【００８３】
次に、ＢＧ計数時間Ｔｂが、制御範囲設定部３３で設定される補正許容範囲を超えた場合について説明する。
【００８４】
まず、判定部３４は、第一補正演算部３１又は第二補正演算部３２で計算されたＢＧ計数時間Ｔｂが補正許容範囲内であるか判定する（Ｓ３１）。そして、ＢＧ計数時間Ｔｂが補正許容範囲でないときは、異常信号を表示部４２へ出力する。そして、異常信号が入力されると表示部４２は、測定不可能である旨の警告を液晶等で表示する（Ｓ３２）。
【００８５】
具体的に、数値例を示して説明する。沈着補正計数Ｄ＝１、検出効率η＝１８［ｃｐｍ／Ｂｑ］、流量Ｑｓ＝８０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］、サンプル計数時間Ｔｓｓ＝１７［ｍｉｎ］、ＢＧ計数時間Ｔｂ＝１０［ｍｉｎ］、ＢＧ計数率ｎｂ＝１００［ｃｐｍ］、サンプル放射能濃度が９．００×１０−６［Ｂｑ／ｃｍ３］、要求値が要求検出限界濃度Ｃｃ＝１．００×１０−５［Ｂｑ／ｃｍ３］以下であったとする。さらに、ＢＧ計数時間の補正許容範囲をＴｂ≦９［ｍｉｎ］とする。
【００８６】
このとき、ＢＧ計数時間Ｔｂが補正許容範囲にないため、判定部３４から異常信号が受けて出力される。そして、制御範囲設定部３３で設定した補正許容範囲では、測定不可能である旨の警告が表示部４２に表示される。
【００８７】
したがって、対象となる測定点においてダスト放射線モニタ１０が省電力モードで制御可能であるか判断でき、制御できない場合には警報を発生させることができる。これにより、流量、ＢＧ計数時間及びサンプル計数時間それぞれの補正許容範囲の見直し、ダスト放射線モニタ１０の装置改造、交換について判別することができる。
【００８８】
（第二実施形態）
図５は、本発明の第二実施形態に係るダスト放射線モニタの一例を示す構成図である。第二実施形態における第一実施形態との相違点は、演算部１１に電源切換え部４１をさらに備えた点にある。
【００８９】
電源切換え部４１は、停電又は電源の供給が不足している場合において、バッテリー１７又は外部補助電源１８の少なくとも一方から電力の供給を指令する信号ｓ４を電源設備１５へ出力する。
【００９０】
具体的な動作について図６を用いて説明する（適宜図５を参照する）。
電源切換え部４１は、電源設備１５から演算部１１に供給される電源の励起電圧の変化を常時監視する。停電の場合、電源供給が遮断され急激な電圧降下を感知する（Ｓ４１）。
【００９１】
そして、電源切換え部４１は、通常電源駆動からバッテリー１７を使用したバッテリー駆動への切換えが可能か否かを判断する（Ｓ５１）。可能な場合は、バッテリー電源供給への切換えを指令する信号ｓ４を電源設備１５へ出力する（Ｓ５２）。
【００９２】
このとき、電源切換え部４１は、パラメータ反映部３５にもバッテリー切換え信号が出力する。そして、パラメータ反映部３５は、バッテリー１７への切換え信号が入力されると、稼動モードが省電力モードに切換えを行う（Ｓ４８）。そして、ポンプの起動を開始して、省電力モードによる測定を行う（Ｓ４９、Ｓ５０）。
【００９３】
一方、電源切換え部４１は、急激な電圧降下を感知したがバッテリー１７の残量がなく切換えができないと判断した場合（Ｓ５１）、外部補助電源１８への切換えを指令する信号ｓ４を電源設備１５へ出力する（Ｓ５３）。これにより、通常電源駆動から外部補助電源駆動により電源を供給することができる。
【００９４】
このとき、電源切換え部４１は、パラメータ反映部３５にも外部補助電源切換え信号が出力する。そして、パラメータ反映部３５は、外部補助電源１８への切換え信号が入力されると省電力モードに切換えを行う（Ｓ４８）。そして、ポンプを起動して開始して、省電力モードによる測定を行う（Ｓ４９、Ｓ５０）。
【００９５】
一方、停電から復旧した場合についての動作について説明する。電源切換え部４１が、励起電圧を感知し通常電源１６の使用に切換える。停電から復旧した場合には、電源切換え部４１が、励起電圧の供給を感知する。そして、バッテリー１７又は外部補助電源１８による電源駆動から通常電源１６を使用した通常電源駆動に切換わる。
【００９６】
このとき、電源切換え部４１は、パラメータ反映部３５へ通常電源１６への切換え信号が出力される。そして、パラメータ反映部３５は、通常電源切換え信号が入力されると稼動モードを通常モードに切換える。
【００９７】
また、電源切換え部４１は、停電時にバッテリー駆動を行った後に停電から復旧した場合、通常電源１６から出力される電力の一部をバッテリー１７の充電とする切換えを行うことができる。さらに、電源切換え部４１は、通常電源１６の電力の一部をバッテリー１７の充電に当てる余裕がないと判断した場合は、外部補助電源１８の出力電力をバッテリー１７への充電とする切換えを行うことができる。
【００９８】
次に、数値例を挙げてバッテリー１７による電源駆動に切り換わった場合について説明する。例えば、バッテリー駆動を可能とする場合に通常モードの吸引ポンプ機器仕様が周波数ｆ１＝５０［Ｈｚ］、電圧Ｖ１＝１００［Ｖ］、ポンプ電流Ｉ１＝６．２［Ａ］、電力負荷Ｗ１＝６２０［Ｗ］で、流量Ｑ１＝１３５０００［ｃｍ３／ｍｉｎ］（１３５［Ｌ／ｍｉｎ］）であるとする。一方、省電力モードの流量設定値が通常モードの１／１０である流量Ｑ２＝１３５００［ｃｍ３／ｍｉｎ］とする。
【００９９】
図７（ａ）は、吸引ポンプ２７の出力周波数に対する出力電圧の特性図である。省電力モードにおける出力周波数の減少に応じて、出力電圧が減少することを表している。吸引ポンプ２７の出力周波数の減少は、流量の減少を意味する。
【０１００】
図７（ｂ）は、吸引ポンプ２７の吸引流量に対する電力負荷の特性図である。省電力モードにおける流量の減少に応じて、吸引ポンプ２７の電力負荷が減少することを表している。
【０１０１】
次式（７）、（８）、（９）は、それぞれ吸引流量と出力周波数の関係、吸引流量と出力電圧の関係、出力周波数と電力負荷の関係を示している。
Ｑ２／Ｑ１＝ｆ２／ｆ１・・・式（７）
ｆ２／ｆ１＝（Ｖ２−τｖ）／Ｖ１・・・式（８）
（ｆ２／ｆ１）３＝（Ｖ２Ｉ２）／（Ｖ１Ｉ１）＝Ｗ２／Ｗ１・・式（９）
Ｑ１：通常動作モードの流量、      Ｑ２：省電力モードの流量
ｆ１：通常動作モードの周波数、    ｆ２：省電力モードの周波数
Ｖ１：通常動作モードの電圧、      Ｖ２：省電力モードの電圧
Ｉ１：通常動作モードのポンプ電流、Ｉ２：省電力モードのポンプ電流
Ｗ１：通常動作モードの電力負荷、  Ｗ２：省電力モードの電力負荷
τｖ：トルクブースト電圧［Ｖ］
【０１０２】
これらの関係を用いて、１０時間率１６Ｖ−１２Ａｈのバッテリー１７を使用した場合の駆動可能時間を求める。なお、他に電力ロスがないと仮定して計算する。
【０１０３】
出力周波数は流量と比例関係にあるため式（７）より周波数ｆ２＝５［Ｈｚ］となる。出力電圧は、式（８）より電圧降下の影響によるトルク低下を保障するためトルクブーストを行い電圧Ｖ２＝約１１〜１６［Ｖ］となる。
【０１０４】
ポンプの電力負荷は周波数の３乗に比例するため式（９）より電力負荷Ｗ２＝０．６２［Ｗ］であり、ポンプ電流Ｉ２＝０．０５６〜０．０３８［Ａ］となる。したがって、省電力モードであればバッテリー駆動により約２１４時間使用可能となる。 
【０１０５】
次に、電源が不十分な場合の動作について説明する。つまり、通常電源１６の電源が不十分であり、通常電源の電力だけでは計測を継続できない場合について説明する。
【０１０６】
電源切換え部４１は、通常電源１６の電源が不十分であると判断した場合、外部補助電源１８及びバッテリー１７と通常電源１６の同時使用への切換えを指令する信号ｓ４を電源設備１５へ出力する（Ｓ４２、Ｓ４７）。これにより、通常電源１６の電力負荷を外部補助電源１８及びバッテリー１７に振り分けて使用することで、計測を継続することができる。
【０１０７】
このとき、電源切換え部４１からパラメータ反映部３５に対して、外部補助電源１８への切換え信号及びバッテリー１７への切換え信号が出力される。このとき、パラメータ反映部３５は、省電力モードへの切換えを行う（Ｓ４８）。
【０１０８】
そして、ポンプを起動して開始して、省電力モードによる測定を行う（Ｓ４９、Ｓ５０）。なお、パラメータ反映部３５に対して、通常電源への切換え信号が出力されたとしても、外部補助電源１８及びバッテリー１７への切換え信号が優先される。したがって、動作モードは省電力モードが選択され、通常モードに変更されない。
【０１０９】
一方、通常電源１６の電力が十分である場合は、通常電源１６により、通常モードで吸引ポンプ２７を起動して測定を行う（Ｓ４３〜Ｓ４６）。
【０１１０】
したがって、停電などで電源供給が遮断された場合でも、バッテリー１７または外部補助電源１８を使用して電源駆動を行うことで継続して計測することができる。このとき、稼動モードを省電力モードに切換えるため、電力負荷を抑制し長時間の計測を可能とする。また通常電源での供給が不十分の場合は、バッテリー１７及び外部補助電源１８と電力負荷を分担して計測することができる。
【０１１１】
以上述べた本実施形態のダスト放射線モニタ１０によれば、ＢＧ計数率またはサンプル放射能濃度に応じて最適なパラメータを計算する演算部１１を有することにより、吸引ポンプ２７の電力負荷を下げて稼動する省電力状態においても健常に放射線計測を維持することができるダスト放射線モニタ１０を構成することが可能となる。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…ダスト放射線モニタ、１１…演算部、１２…制御部、１３…放射線検出器、１４…インバータ、１５…電源設備、１６…通常電源、１７…バッテリー、１８…外部補助電源、１９…遮蔽材、２０…サンプリング配管、２１、２３、２８…開閉弁、２２…バイパス配管、２４…３方弁、２５…集塵部、２６…流量計、２７…吸引ポンプ、２９…排気ダクト、３０…補正演算部、３１…第一補正演算部、３２…第二補正演算部、３３…制御範囲設定部、３４…判定部、３５…パラメータ反映部、３６…データ収集部、３７…モード切替部、３８…動作モード切換え部、３９…サンプリングモード切換え部、４０…出力周波数設定部、４１…電源切換え部、４２…表示部、ａ（ａ１、ａ２）…サンプル空気、ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４…信号。
【図１】
2014048207.tif 000005
【図２】
2014048207.tif 000006
【図３】
2014048207.tif 000007
【図４】
2014048207.tif 000008
【図５】
2014048207.tif 000009
【図６】
2014048207.tif 000010
【図７】
2014048207.tif 000011