(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報を用いて最小二乗法により求める物質濃度・放出源推定部と、
前記物質濃度・放出源推定部が求めた結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測する物質分布予測部と、
前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差に対して重み付けを行う重み設定部と、を具備し、
前記重み設定部は、前記放出源の位置が確定している場合を確度１００とし、全く未知の場合を確度０とした場合に前記放出源についての確度が０〜１００の何れになるかについての入力を受け付け、受け付けた前記放出源についての確度の高低に応じて前記放出源の強度の誤差に対する重みを軽重して自動的に設定可能に構成されており、前記放出源についての確度が最も低い０の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も重くし、前記放出源についての確度が高くなるにつれて前記放出源の強度の誤差に対する重みが軽くなるようにし、確度が最も高い１００の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も軽い０に設定するように構成されることを特徴とする物質拡散予測装置。
【請求項２】
流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報を用いて最小二乗法により求める物質濃度・放出源推定部と、
前記物質濃度・放出源推定部が求めた結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測する物質分布予測部と、
前記物質の放出源を推定する計算モードとして、少なくとも、前記解析モデルが解析対象とする領域内で測定された測定値も利用して前記物質の放出源の強度および当該流体中を拡散する前記物質の分布を推定する第１の放出源推定モードと、前記領域内で測定された測定値も利用して前記物質の放出源の強度を推定せずに当該流体中を拡散する前記物質の分布を推定する第２の放出源推定モードとを含む複数個の放出源推定モードが用意されており、ユーザに前記物質の放出源となる位置、前記物質の放出源の強度、および前記物質が判明しているか否かを問う第１の質問と、前記物質の放出源となる位置、前記物質の放出源の強度、および前記物質が判明していることについて情報の確度が高いか否かを問う第２の質問とを含む少なくとも２個の質問を提示し、入力を受け付けた前記第１の質問の回答が否である場合には前記第１の放出源推定モードを自動的に設定する一方、入力を受け付けた前記第１の質問の回答が是であり、前記第２の質問の回答が否である場合に前記第２の放出源推定モードを自動的に設定する計算モード設定部と、を具備することを特徴とする物質拡散予測装置。
【請求項３】
流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報を用いて最小二乗法により求める物質濃度・放出源推定部と、
前記物質濃度・放出源推定部が求めた結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測する物質分布予測部と、
前記物質の放出源の想定される複数個のパターンとして、少なくとも、前記解析モデルが解析対象とする領域の各解析メッシュが点放出源となる第１の放出源パターンと、前記領域の全解析メッシュのうち、特定の解析メッシュが点放出源となる第２の放出源パターンとを含む複数個の放出源パターンが用意されており、ユーザに前記物質の放出源となる場所が判明しているか否かを問う第３の質問を含む少なくとも１個の質問を提示し、入力を受け付けた前記第３の質問の回答結果が否である場合には前記第１の放出源パターンを、前記第３の質問の回答結果が是である場合には前記第２の放出源パターンを自動的に設定する放出源パターン設定部と、を具備する物質拡散予測装置。
【請求項４】
流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報を用いて最小二乗法により求める物質濃度・放出源推定部と、
前記物質濃度・放出源推定部が求めた結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測する物質分布予測部と、
前記物質の放出源の想定される複数個のパターンとして、少なくとも、前記解析モデルが解析対象とする領域の各解析メッシュが点放出源となる第１の放出源パターンと、前記領域の全解析メッシュのうち、特定の解析メッシュが点放出源となる第２の放出源パターンと、前記領域の全解析メッシュのうち、特定の解析メッシュが点放出源となると共に前記物質の拡散が判明している範囲に対応する解析メッシュが面放出源となる第３の放出源パターンとを含む複数個の放出源パターンが用意されており、ユーザに前記物質の放出源となる場所が特定されているか否かを問う第３の質問と前記物質が周辺に堆積しているか否かを問う第４の質問とを含む少なくとも２個の質問を提示し、入力を受け付けた前記第３の質問の回答結果が否である場合には前記第１の放出源パターンを、前記第３の質問の回答結果が是であって前記第４の質問の回答結果が否である場合には前記第２の放出源パターンを、前記第３の質問の回答結果および前記第４の質問の回答結果が何れも是である場合には前記第３の放出源パターンを自動的に設定する放出源パターン設定部と、を具備することを特徴とする物質拡散予測装置。
【請求項５】
前記物質の濃度の情報は、前記解析モデルが解析対象とする領域において測定される前記物質の濃度の測定値から選択される複数個の測定値であり、前記物質濃度・放出源推定部および前記物質分布予測部が求めた結果が所望の範囲内に設定される計算の誤差の範囲内にあるか否かを判定する精度評価部をさらに具備することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の物質拡散予測装置。
【請求項６】
前記解析モデルが解析対象とする領域内において測定された前記流体の圧力と、前記流体の挙動を解析するモデル式とを用いて前記流体の速度を計算する速度算出部をさらに具備し、前記物質濃度・放出源推定部は、前記速度算出部が算出した前記流体の速度を前記流体の速度の情報として計算を行うように構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の物質拡散予測装置。
【請求項７】
取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報に基づいて、流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差に対して重みを設定し、前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和を最小とする前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、コンピュータを用いて推定し予測する方法であり、前記コンピュータが、
前記放出源の位置が確定している場合を確度１００とし、全く未知の場合を確度０とした場合に前記放出源についての確度が０〜１００の何れになるかについての入力を受け付け、受け付けた前記放出源についての確度の高低に応じて前記放出源の強度の誤差に対する重みを軽重して自動的に設定可能に構成されており、前記放出源についての確度が最も低い０の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も重くし、前記放出源についての確度が高くなるにつれて前記放出源の強度の誤差に対する重みが軽くなるようにし、確度が最も高い１００の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も軽い０に設定するステップと、
前記取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報に基づいて、前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を最小二乗法により求めるステップと、
前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を最小二乗法により求めるステップで計算された結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測するステップと、を実行することを特徴とする物質拡散予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放出源（排出源）から放出（排出）される物質の拡散を予測する物質拡散予測装置および物質拡散予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や発電所などのプラントで事故が発生すると、人体に有害な物質が大気中に放出（排出）されてしまうことも生じ得る。大気中に物質が放出されると、放出された物質は拡散効果と大気の流れによって周辺に分布していく。すなわち、放出された物質が周囲に拡散することなる。
【０００３】
このように大気中に放出された物質が拡散すると、拡散した物質が周辺住民に何らかの被害を及ぼす可能性も否定できない。そのため、プラントの周りには、人体に悪影響を及ぼし得る物質などの所定の物質の濃度等を監視（計測）するモニタリングポスト（計測点）が設置されている。
【０００４】
図１７は工場１００等のプラントから放出された物質の拡散の様子および拡散した物質の濃度分布１０２を示した説明図である。なお、図１７に示される符号１００Ａは物質の放出源となっている工場、１０３はモニタリングポスト、１０４は居住地域である。
【０００５】
例えば、工場１００Ａから大気中に物質が放出された場合、当該物質の濃度は濃度分布２のように、物質の放出源としての工場１００Ａの周囲を示す地図上に等高線によって空間的な濃度で示されることになる。
【０００６】
ここで、人体に悪影響を及ぼし得る物質として法律等によって監視義務が課されている物質が事故等によって、工場１Ａから大気中に放出され、風などにより拡散してしまった場合、当該物質の濃度が基準値を超える地域が存在する場合は国等によって当該地域の住民に避難の指示が出される。
【０００７】
なお、モニタリングポスト１０３などの計測点は、通常、プラントの周囲に限られているため、当該物質の濃度を計測できない範囲については、空間的な広がりを推定し、時間的な進展についてはその後の時間経過による拡散を予測する予測計算の結果に基づいて避難の要否が判断される。
【０００８】
原子力発電プラントにおける事故において、物理モデルに基づき放射能の拡散を予測する技術の一例としては、特許第３７５９０４４号公報（特許文献１）に記載される装置がある。また、現在の物質拡散状況を推定する技術の一例として、特開２００２−２０７００２号公報（特許文献２）に記載される技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７５９０４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載される装置では、事故時の放出物（排出物）であるソースタームを計算により求め、大気の流れ、物質の拡散を計算して予測する。しかしながら、事故発生当初では、事故の規模、性質がわからない場合があるため、計算の前提条件となる起因事象を同定する際に用いるプラントの運転情報等が事故発生後直ちにはわからない場合があるという課題がある。また、仮に情報が得られたとしても当該事故によって機器に破損などが生じている場合には正確な情報でない場合も起り得る。
【００１１】
一方、特許文献２に記載される装置では、これまでに計算した結果をデータベースに保存しておき、濃度の計測値とデータベースに格納される濃度の計算結果とを比較することによって、計算結果を選定し、現在の状態を推定することはできるもの、将来的な状態を予測することはできないという課題がある。
【００１２】
本発明は、上述した課題を考慮してなされたものであり、物質の放出源の位置や大きさが不明であっても、当該放出源から放出される物質の拡散の状況を推定および予測可能な物質拡散予測装置および物質拡散予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】
【００１３】
本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置は、上述した課題を解決するため、流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報を用いて最小二乗法により求める物質濃度・放出源推定部と、前記物質濃度・放出源推定部が求めた結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測する物質分布予測部と、前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差に対して重み付けを行う重み設定部と、を具備し、前記重み設定部は、前記放出源の位置が確定している場合を確度１００とし、全く未知の場合を確度０とした場合に前記放出源についての確度が０〜１００の何れになるかについての入力を受け付け、受け付けた前記放出源についての確度の高低に応じて前記放出源の強度の誤差に対する重みを軽重して自動的に設定可能に構成されており、前記放出源についての確度が最も低い０の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も重くし、前記放出源についての確度が高くなるにつれて前記放出源の強度の誤差に対する重みが軽くなるようにし、確度が最も高い１００の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も軽い０に設定するように構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の実施形態に係る物質拡散予測方法は、上述した課題を解決するため、取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報に基づいて、流体中に放出された物質が当該流体中を拡散する様子を計算する解析モデルによって計算される物質の濃度と実際の物質の濃度との誤差が前記解析モデルの誤差と前記物質が放出される放出源の強度の誤差と前記物質の濃度の情報を得る際の測定時に生じる誤差とに起因するとみなして前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差に対して重みを設定し、前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和を最小とする前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を、コンピュータを用いて推定し予測する方法であり、前記コンピュータが、前記放出源の位置が確定している場合を確度１００とし、全く未知の場合を確度０とした場合に前記放出源についての確度が０〜１００の何れになるかについての入力を受け付け、受け付けた前記放出源についての確度の高低に応じて前記放出源の強度の誤差に対する重みを軽重して自動的に設定可能に構成されており、前記放出源についての確度が最も低い０の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も重くし、前記放出源についての確度が高くなるにつれて前記放出源の強度の誤差に対する重みが軽くなるようにし、確度が最も高い１００の場合には前記放出源の強度の誤差に対する重みを最も軽い０に設定するステップと、前記取得した流体中の放出された物質の濃度の情報および前記流体の速度の情報に基づいて、前記解析モデルの誤差、前記放出源の強度の誤差、および、前記測定時に生じる誤差の２乗和で表される誤差関数が最小となる場合の前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を最小二乗法により求めるステップと、前記物質の濃度および当該物質の放出源の強度を最小二乗法により求めるステップで計算された結果に基づいて、当該物質の分布の変動を予測するステップと、を実行する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、物質の放出源（排出源）の位置や大きさが不明であっても、放出（排出）された物質の放出源および当該物質の濃度分布を推定および予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の構成例を示した概略図。
【図２】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図３】ｘ軸位置［ｘｓ，ｎ，ｘｅ，ｎ］の区間内で１となる関数を示した説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の第１の実施例の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図５】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が実行する第１の物質濃度・放出源推定手順の処理ステップを示す処理フロー図。
【図６】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が算出する物質拡散予測結果の一例であり、物質濃度Ｃの時間推移を示す説明図。
【図７】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が実行する放出源推定モード選定工程の処理ステップを示す処理フロー図。
【図８】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が実行する重み関数設定工程の処理ステップを示す処理フロー図。
【図９】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置において想定する放出源の強度の重み付けの一例を説明する説明図。
【図１０】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が実行する放出源パターン選定工程の処理ステップを示す処理フロー図。
【図１１】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置において想定する放出源パターンを説明する説明図であり、（ａ）は第１の放出源パターン、（ｂ）は第２の放出源パターン、（ｃ）は第３の放出源パターン、を説明する説明図。
【図１２】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置において、測定点の点数と測定値および推定値（計算値）の間に生じる推定誤差との関係を説明する説明図。
【図１３】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置において、適切なセンサ数および位置を決定する選定方法の一例を説明する説明図であり、（ａ）は仮設モニタリングポストの設置例を説明する説明図、（ｂ）は本設モニタリングポストの設置例を説明する説明図。
【図１４】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が実行する推定・予測精度評価手順の処理ステップを示す処理フロー図。
【図１５】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の第２の実施例の機能的な構成を示す機能ブロック図。
【図１６】本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置が実行する第２の物質濃度・放出源推定手順の処理ステップを示す処理フロー図。
【図１７】プラントから放出された物質の拡散の様子および拡散した物質の濃度分布を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置および物質拡散予測方法について添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、流体の一例として、流体が大気（空気）である場合を説明した例である。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の構成例を示した概略図である。
本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置は、流体中で物質が放出（排出）された場合に放出された物質が流体中をどのように拡散するかを予測する装置であり、物質の放出源の位置や大きさが不明であっても、物質の拡散事象が発災した注目地点を含む所定の領域（注目領域）内で放出された物質の拡散状況を予測する装置である。本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置は、例えば、ハードウェアであるコンピュータ１とコンピュータ１を物質拡散予測装置として機能させるプログラム（以下、「物質拡散予測ＰＧ」と称する。）１０と協働することによって当該機能が実現される。
【００１９】
コンピュータ１は、プロセッサの一例であるＣＰＵ（中央演算処理装置）２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の主記憶装置３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置４と、キーボードやマウス等の入力装置５と、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置６と、外部装置と通信を行う通信手段７とを備える。
【００２０】
コンピュータ１は、例えば、計算サーバー８等のネットワーク上にある外部装置と通信手段７を介して接続することができ、外部装置とデータを送受信することができる。例えば、コンピュータ１は、計算サーバー８に演算処理の少なくとも一部を実行させたり、実行結果を受け取ったりすることができる。
【００２１】
なお、コンピュータ１は、計算サーバー８以外の外部装置ともネットワーク接続することができる。例えば、コンピュータ１と現場（測定点）の位置情報および観測結果の情報を送信する端末（測定装置）とをネットワーク接続することもできる。この場合、通信手段７を介して現場の位置情報および観測結果の情報を受け取ることができる。
【００２２】
ＲＯＭ等のＣＰＵ２がアクセス可能な補助記憶装置４には、物質拡散予測ＰＧ１０および物質拡散予測ＰＧ１０の実行に必要な情報が記憶されており、物質拡散予測ＰＧ１０および物質拡散予測ＰＧ１０の実行に必要なデータをＲＡＭ等の主記憶装置３へロードし、このプログラムに従った処理を実行する。
【００２３】
ここで、物質拡散予測ＰＧ１０は、コンピュータを本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の各手段として機能させるプログラムである。また、物質拡散予測ＰＧ１０は、コンピュータに本発明の実施形態に係る物質拡散予測方法の一例である物質濃度・放出源推定手順（第１の物質濃度・放出源推定手順および第２の物質濃度・放出源推定手順）を実行させる観点からすれば、コンピュータに物質濃度・放出源推定手順を実行させるプログラムである。
【００２４】
コンピュータ１が物質拡散予測ＰＧ１０を実行するとき、ＣＰＵ２は、物質拡散予測ＰＧ１０によって、少なくとも、物質濃度・放出源推定手順を実行する手段として機能する。例えば、後述する図２に示される例では、ＣＰＵ２は、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１、制御部３３として機能する。また、ＲＡＭ等の主記憶装置３は、ＣＰＵ２が実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置の一例である物質拡散予測装置２０の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【００２６】
物質拡散予測装置２０は、例えば、物質拡散予測装置２０の各手段である入力部２１、出力部２２、通信部２３、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１、記憶部３２および制御部３３を具備して構成される。記憶部３２には、物質拡散予測装置２０がアクセスするデータとして、例えば、放出源推定モード設定情報３６、重み関数設定情報３７、放出源パターン設定情報３８および拡散モデルデータベース（以下、「拡散モデルＤＢ」と称する。）３９が保持される。
【００２７】
入力部２１は、例えば、コンピュータとインターフェイスを介して接続される入力装置またはコンピュータ自身が備えるキーボードやマウス等の入力手段によって実現される。入力部２１は、情報の入力を受け付け、受け付けた情報を制御部３３に与える。
【００２８】
出力部２２は、例えば、コンピュータとインターフェイスを介して接続される表示装置またはコンピュータ自身が備えるディスプレイ等の表示手段、コンピュータとインターフェイスを介して接続されるプリンタ等の印字手段等によって実現される。出力部２２は、表示要求を受け取ると、当該表示要求に応じた内容を画面表示する。また、出力部２２は、印字要求を受け取ると、当該印字要求に応じた内容を印字出力する。
【００２９】
通信部２３は、例えば、図１に示される計算機サーバー８等の外部機器とデータを送受信する機能を有する。通信部２３は、制御部３３から受け取ったデータを外部機器に送信する一方、外部機器から送られてきたデータを制御部３３へ与える。
【００３０】
物質濃度・放出源推定部２４は、所望の物質の濃度を測定するモニタリングポスト等の物質濃度測定手段で測定した物資の濃度の測定値と地域気象観測システム（ＡＭｅＤＡＳ（アメダス）：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）等で解析対象となる領域内で測定された風向および風速の測定値を取得し、取得した測定値と解析モデルに基づき、物質の拡散事象が発災した時点（以下、「基準時刻」と称する。）における拡散物質の大気中の濃度の推定値および解析対象となる領域内に設定される当該物質の放出源の強度の推定値を計算する機能を有する。
【００３１】
測定値を取得するにあたり、何れの測定点から測定値を得るかは、例えば、ユーザの入力操作や予め設定しておいた設定情報に従う。すなわち、物質拡散予測装置２０では、測定値を取得したい測定点を入力部２１からユーザが指定したり、測定値を取得したい測定点の情報を予め設定しておき、当該設定に従った処理が実行されたりすることで、ユーザが所望する測定値を選択して取得することができる。
【００３２】
物質拡散予測装置２０における大気中に拡散する物質の濃度および当該物質の放出源の強度の計算は、物質の拡散事象の発災位置および強度などの発災時情報に依るため、推定方法の選定および計測データおよびモデルを使うときの重み付け並びに放出源パターンを限定して計算を行うものとする。すなわち、限定した放出源推定モード、重み関数および放出源パターンを用意しておき、用意しておいた放出源推定モード、重み関数および放出源パターンからそれぞれ１つを選択して設定するものとする。
【００３３】
例えば、物質拡散予測装置２０では、大気による物質の拡散を計算する解析モデルとして、解析モデルの誤差も考慮し、いわゆる移流と拡散を考慮した次の式（１）で表される一般的な解析モデルを使用する。
【００３４】
【数１】
0005925589.tif 000002
【００３５】
ここで、放出源が、ある領域［ｘｓ，ｎ，ｘｅ，ｎ］×［ｙｓ，ｎ，ｙｅ，ｎ］×［ｚｓ，ｎ，ｚｅ，ｎ］にあり、その強度がＳ０，ｎである場合、位置（ｘ，ｙ，ｚ）、時刻ｔにおける放出源の強度Ｓｎ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）は、次の式（２）で表される。
【００３６】
【数２】
0005925589.tif 000003
【００３７】
また、放出源の強度にも誤差を考慮すると、放出源の強度の誤差ζは、次の式（３）で表すことができる。さらに、測定値についても物質の濃度がある感度で測定されるとし、その測定誤差を考慮すると、測定値の誤差は、次の式（４）で表すことができる。
【００３８】
【数３】
0005925589.tif 000004
【００３９】
物質濃度・放出源推定部２４は、上述した誤差の２乗和である誤差関数Ｉを最小にするように、最小二乗法によって、物質の濃度の推定値Ｃ’および当該物質の放出源の強度の推定値Ｓｎ，０’を求める。誤差関数Ｉを最小にする物質の濃度および当該物質の放出源の強度は、既存のアルゴリズムや上記式（１）を測定値と計算値の誤差で補正した式を解く等することによって求めることができる。なお、誤差関数Ｉは、次の式（５）で表すことができる。
【００４０】
【数４】
0005925589.tif 000005
【００４１】
物質分布予測部２５は、物質濃度・放出源推定部２４が計算した基準時刻における物質の濃度の推定値および当該物質の放出源の強度の推定値に基づいて、基準時刻以外の時刻における物質の濃度の予測値等を計算する。物質分布予測部２５は、例えば、大気中に拡散する物質の濃度の推定値並びに当該物質の放出源の強度の推定値を初期値とし、上述した式（１）においてξ＝０とし、基準時刻から予測対象となる時刻まで計算することで、予測対象となる時刻における値（予測値）を求める。
【００４２】
放出源推定モード設定部２６は、放出源を推定する際に予め用意した複数の計算モード（以下、「放出源推定モード」と称する。）から１つの放出源推定モードを設定する機能と、放出源推定モードの設定を装置が状況を判断して設定する自動設定と、ユーザが手動で設定する手動設定とを切り替える機能を有する。物質拡散予測装置２０では、物質の拡散事象の発災時の情報により、評価指標の重みや仮定するモデル構成が異なると考えて、例えば、３つ等の複数の放出源推定モードを用意しておき、物質の拡散事象の発災時の情報に応じて最適な１つの放出源推定モードを設定する。
【００４３】
重み関数設定部２７は、物質の拡散事象の発災時の情報、すなわち、放出源推定モード設定部２６が設定する放出源推定モードに応じて、重み関数Ｒ，Ｓ，Ｑｍに適切な重み付けを行う重み関数設定機能と、重み関数の設定を装置が状況を判断して設定する自動設定と、ユーザが手動で設定する手動設定とを切り替える機能を有する。
【００４４】
放出源パターン設定部２８は、放出源を推定する際の放出源のパターンを設定する機能と、放出源パターンの設定を装置が状況を判断して設定する自動設定と、ユーザが手動で設定する手動設定とを切り替える機能を有する。物質拡散予測装置２０では、放出源パターンを、例えば、３つ等の複数個用意しておき、物質の放出源の場所が特定されているか等の状況に応じて最適な１つの放出源パターンを設定する。
【００４５】
このように、物質の放出源の場所が特定されているか否かを考慮するのは、放出源の場所について可能な限り絞り込んでから計算する方が計算の負荷軽減や時間短縮の観点から好ましいからである。すなわち、放出源の場所が全く未知の場合、解析対象となる全領域に放出源が存在することを仮定しなければならず、放出源が多いほど、計算量が膨大になり、計算結果を迅速に得ることが困難になるためである。そこで、物質拡散予測装置２０では、放出源の場所等を可能な限り絞り込んでから計算するように放出源パターンを設定し、放出源の場所が全く未知で絞り込めない場合に限り、解析対象となる全領域に放出源が存在することを仮定した放出源パターンを設定する。
【００４６】
推定・予測精度評価部２９は、推定・予測精度が所望の精度を満足するか否かを判定する機能を有する。推定・予測精度評価部２９は、取得する物質の濃度の測定値と計算により求めた推定値とが予め設定した誤差の範囲内にある場合には、所望の推定・予測精度を満足すると判定し、範囲外にある場合には、所望の推定・予測精度を満足していないと判定する。所望の推定・予測精度を満足していない場合には、測定点を増やして物質の濃度および放出源の推定を行う必要がある。
【００４７】
速度算出部３０は、測定値として得た大気圧の情報と、大気の流体モデルとを用いて、大気の動き、すなわち、大気が風として移動する方向（風向）および速度（風速）を算出する機能を有する。速度算出部３０は、風速の情報が得られていないが大気圧の情報を得られている場合、得られた大気圧の情報と大気の流体モデルとを用いて大気の動きを算出する。対象とする領域の周りの大気圧については、ＡＭｅＤＡＳ等の気象データから入手するまたは独自に大気圧を測定して入手した結果を用いて大気の動き（風向および風速）を計算することになる。
【００４８】
物質拡散予測装置２０における速度算出部３０の風向および風速の計算では、例えば、流体モデルの一例として、次の式（６），（７）で表されるような一般的な流体モデルを適用して行うことができる。なお、下記式（６）は流体（大気）の流れの運動を表す式であり、下記式（７）は流体（大気）の連続性を表す式である。
【００４９】
【数５】
0005925589.tif 000006
【００５０】
表示処理部３１は、情報をディスプレイ等の表示手段に表示するための表示情報を生成する機能を有する。表示処理部３１は、例えば、物質濃度・放出源推定部２４が行った計算結果の情報、物質分布予測部２５が行った計算結果の情報、推定・予測精度評価部２９が行った計算結果の情報および速度算出部３０が行った計算結果等の情報を受け取ると、受け取った内容を表示するための表示情報を生成し、生成した表示情報を制御部３３へ与える。どのように表示するかは、初期設定しておいても良いし、その都度、入力部２１から設定しても良い。
【００５１】
記憶部３２は、データの読み出し（リード）および書き込み（ライト）が可能な記憶領域を備え、当該記憶領域にデータを保持する機能を有する。また、記憶部３２には、物質拡散予測ＰＧ１０の実行に必要な情報の一例であり、放出源推定モード設定情報３６、重み関数設定情報３７、放出源パターン設定情報３８および拡散モデルＤＢ３９が保持されている。
【００５２】
ここで、放出源推定モード設定情報３６は放出源推定モード設定部２６が放出源推定モード選定工程を実行する際に参照される情報であり、重み関数設定情報３７は重み関数設定部２８が重み関数設定工程を実行する際に参照される情報であり、放出源パターン設定情報３８は放出源パターン選定工程を実行する際に参照される情報である。拡散モデルＤＢ３９は、拡散を予測する物質と当該物質の拡散係数とを対応付けた情報を有する。
【００５３】
放出源推定モード設定情報３６、重み関数設定情報３７、放出源パターン設定情報３８および拡散モデルＤＢ３９は、例えば、物質拡散予測ＰＧ１０に含まれており、物質拡散予測ＰＧ１０の実行によって、記憶部３２に保持される。
【００５４】
図２に一例として示される物質拡散予測装置２０では、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１および制御部３３は、記憶部３２に保持される放出源推定モード設定情報３６、重み関数設定情報３７、放出源パターン設定情報３８および拡散モデルＤＢ３９に適宜アクセスしてデータの読み出しおよび書き込みを行う。
【００５５】
制御部３３は、物質拡散予測装置２０の装置全体の処理を制御する手段であり、入力部２１、出力部２２、通信部２３、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１および記憶部３２と相互にデータを授受し、これらを制御する機能を有する。
【００５６】
制御部３３は、入力部２１から情報を受け取ると、入力部２１が受け付けた情報の種類に応じて、出力部２２、通信部２３、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１および記憶部３２の何れかに入力を受け付けた情報に基づいて要求を与える。
【００５７】
制御部３３は、通信部２３から情報を受け取ると、通信部２３から受け取る情報の種類に応じて、出力部２２、通信部２３、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１および記憶部３２の何れかに受け取った情報を与える。
【００５８】
制御部３３は、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、推定・予測精度評価部２９および速度算出部３０の計算結果を表示させる要求を受け取った場合には、受け取った表示要求に対応する計算結果の情報を受け取り、受け取った計算結果の情報を表示処理部３１に与えて当該計算結果を表示する表示情報を生成させる。例えば、物質濃度・放出源推定部２４が行った計算結果を表示させたい要求が与えられた場合には、物質濃度・放出源推定部２４から計算結果の情報を受け取り、受け取った計算結果の情報を表示処理部３１に与えて当該計算結果を表示する表示情報を表示処理部３１に生成させる。
【００５９】
制御部３３は、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８が自動設定となっているか手動設定となっているかを認識している。自動設定か手動設定かに応じて、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７および放出源パターン設定部２８や表示処理部３１を制御する。
【００６０】
制御部３３は、表示処理部３１が生成した表示情報を受け取ると、受け取った表示情報を表示要求とともに表示手段としての出力部２２に与える。出力部２２では、与えられた表示情報に基づく表示内容が表示される。
【００６１】
このように構成される物質拡散予測装置２０では、物質の放出源（排出源）の位置や大きさが不明であっても、物質濃度・放出源推定部２４がある基準時刻における物質の濃度および放出源の強度を推定し、物質分布予測部２５が物質濃度・放出源推定部２４が得た計算結果を初期値として基準時刻から予測対象となる時刻まで計算することができるので、物質の放出源（排出源）の位置や大きさの情報を与えることなく放出（排出）された物質の放出源および当該物質の濃度分布を推定および予測することができる。
【００６２】
また、物質拡散予測装置２０は、発災時の状況が明確であり発災場所の特定ができる場合を想定した放出源推定モードを用意しており、当該放出源推定モードを選定可能に構成することで、発災時の状況が明確であり発災場所の特定ができる場合には、発災時の状況が不明確で発災場所の特定ができていない場合よりも、計算負荷を軽減することができ、より迅速に計算結果を得ることができる。
【００６３】
さらに、物質拡散予測装置２０は、最小二乗法を用いることで、単なる１点の計測値に計算値（推定値）を合わせて（補正して）物質の濃度を推定する場合よりも測定誤差の影響を受けにくく、安定した推定値を算出することができる。
【００６４】
このように、物質拡散予測装置２０によれば、物質の放出源の位置や大きさの情報を与えることなく放出された物質の放出源および当該物質の濃度分布を推定および予測することができるため、事故の初期段階で予測情報を提供でき、物質拡散の影響が及び得る周辺住民に対して早期に避難を促すことができる。
【００６５】
なお、図２に示される物質拡散予測装置２０は、一例であり、そのままに限定されるものではなく、具体的な実施の段階では、図示される全構成要素から幾つかの必須でない構成要素を削除したり、新たな構成要素を適宜付加したりしても良い。
【００６６】
次に、物質拡散予測装置２０の実施例のうち、代表的な例として物質拡散予測装置２０Ａ，２０Ｂの２つの実施例について説明する。なお、以下の説明において、物質拡散予測装置２０の構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６７】
（第１の実施例）
図４は、物質拡散予測装置２０の第１の実施例である第１の物質拡散予測装置２０Ａの機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【００６８】
第１の物質拡散予測装置２０Ａは、例えば、入力部２１、出力部２２、通信部２３、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、表示処理部３１および制御部３３を具備する。
【００６９】
また、物質濃度・放出源推定部２４、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７および放出源パターン設定部２８が読み出し可能な記憶領域には、放出源推定モード設定情報３６、重み関数設定情報３７、放出源パターン設定情報３８および拡散モデルＤＢ３９が保持される。
【００７０】
第１の物質拡散予測装置２０Ａでは、物質拡散予測ＰＧ１０に従った処理を実行するため、必要に応じて、物質濃度・放出源推定部２４が拡散モデルＤＢ３９を参照し、放出源推定モード設定部２６が放出源推定モード設定情報３６を参照し、重み関数設定部２７が重み関数設定情報３７を参照し、放出源パターン設定部２８が放出源パターン設定情報３８を参照する。
【００７１】
図５は第１の物質拡散予測装置２０Ａが物質拡散予測方法の一例として実行する第１の物質濃度・放出源推定手順の処理ステップを示す処理フロー図である。
【００７２】
第１の物質濃度・放出源推定手順（ステップＳ１〜ステップＳ７）では、実行要求を受け付けて処理ステップを開始すると（ＳＴＡＲＴ）、まず、物質の濃度の測定値と大気の速度である風速の測定値を取得する（ステップＳ１）。測定値の取得は、例えば、入力部２１から入力された測定値を取得する、または、濃度および風速の測定を行っているセンサから送信される測定値を通信部２３から受信して取得する等して行われる。
【００７３】
続いて、物質濃度・放出源推定部２４が、放出源推定モード、重み関数および放出源パターンの設定が完了しているか否かを判定し（ステップＳ２）、全てが設定済みであれば（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、物質の濃度および当該物質の放出源の強度の計算を開始する（ステップＳ３）。
【００７４】
ステップＳ３では、まず、物質濃度・放出源推定部２４が、基準時刻における物質の濃度および当該物質の放出源の強度の推定値を得て、続いて、物質分布予測部２５が得られた物質の濃度および当該物質の放出源の強度の推定値に基づき、基準時刻から予測対象となる時刻までの物質の濃度および当該物質の放出源の強度の予測値を算出する。物質の濃度および当該物質の放出源の強度の推定値および予測値が得られると、第１の物質拡散予測装置２０Ａは第１の物質濃度・放出源推定手順（ステップＳ１〜ステップＳ７）を終了する（ＥＮＤ）。
【００７５】
一方、物質濃度・放出源推定部２４が放出源推定モード、重み関数および放出源パターンの設定が完了していないと判断した場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、第１の物質濃度・放出源推定手順の処理ステップはステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御部３３が自動設定となっているか否かを判定し、自動設定となっている場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）、処理ステップはステップＳ５およびステップＳ７に進む。
【００７６】
ステップＳ５では、放出源推定モード設定部２６が放出源推定モード選定工程（詳細は図７）を行う。ステップＳ５が完了すると、続いて、重み関数設定部２７がステップＳ５で設定された放出源推定モードに応じて重み関数設定工程（詳細は図８）を行う。また、ステップＳ７では、放出源パターン設定部２８が放出源パターン選定工程（詳細は図１０）を行う。ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７の各処理ステップが完了すると、処理ステップはステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理ステップを実行する。
【００７７】
また、設定が手動設定となっていると制御部３３が判定した場合（ステップＳ４でＮＯの場合）、処理ステップはステップＳ２に戻る。すなわち、手動での設定を受け付け、各設定が完了するのを待機する（ステップＳ２）。
【００７８】
続いて、第１の物質濃度・放出源推定手順における物質の推定および予測（ステップＳ３）の手法について説明する。
【００７９】
図６は、物質拡散予測装置２０（ここでは、第１の物質拡散予測装置２０Ａ）が算出する物質拡散予測結果の一例であり、物質濃度Ｃの時間推移を示す説明図である。
【００８０】
第１の物質拡散予測装置２０Ａでは、最小二乗法を用いて、上述した式（５）で表される誤差関数Ｉを最小にする物質濃度Ｃを推定する。このような最小二乗法を用いた手法を採用することで、単なる１点の測定値に着目して計算値（推定値）を合わせて（補正して）物質の濃度を推定する場合よりも測定誤差の影響を受けにくく、推定値と測定値との誤差の精度的に安定した推定値を得ることができる。
【００８１】
なお、物質の濃度および当該物質の放出源の強度の推定計算に使用する測定値の個数によっては、誤差精度が所望の精度を満足しない場合も生じ得る。その場合、推定計算に使用する測定値の個数を増やす必要がある。誤差精度が所望の精度を満足しているか否かは、例えば、後述する推定・予測精度評価手順（図１４）を実行する等して判断する。
【００８２】
次に、第１の物質濃度・放出源推定手順における放出源推定モード選定工程（図７）、重み関数設定工程（図８）および放出源パターン選定工程（図１０）について説明する。
【００８３】
図７は、第１の物質拡散予測装置２０Ａが実行する放出源推定モード選定工程の処理ステップを示す処理フロー図である。
【００８４】
放出源推定モード選定工程（ステップＳ５ａ〜ステップＳ５ｆ）では、放出源推定モード設定部２６が、例えば、出力部２２のディスプレイに３つの質問を表示し、これら３つの質問に対する回答を受け付ける。そして、受け付けた回答に応じて、放出源推定モードを選定する、または、具体的な解析モデルを用いた解析を推奨する旨を表示する。
【００８５】
より詳細に説明すれば、サブルーチンである放出源推定モード選定工程に入り（ＥＮＴＥＲ）、処理ステップが開始されると、第１の質問として、拡散事象が発災したプラントの関係者から情報を入手できているか否かをユーザに質問する（ステップＳ５ａ）。そして、ユーザの回答が「いいえ」の場合（ステップＳ５ａでＮＯの場合）、放出源推定モード選定工程の処理ステップは、ステップＳ５ｂに進み、放出源推定モード設定部２６が第１の放出源推定モードを選定する。
【００８６】
ここで、第１の放出源推定モードとは、測定値も利用して放出源の強度および大気中に拡散する物質の分布を推定するモードである。放出源推定モード設定部２６が第１の放出源推定モードを選定する（ステップＳ５ｂを完了する）と、放出源推定モード選定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００８７】
一方、ステップＳ５ａで提示した第１の質問の回答が「はい」の場合（ステップＳ５ａでＹＥＳの場合）、放出源推定モード選定工程の処理ステップは、ステップＳ５ｃに進み、第２の質問として、放出源の位置、放出源の強度および拡散事象が生じた物質が判明しているか否かをユーザに質問する（ステップＳ５ｃ）。そして、ユーザの回答が「いいえ」の場合（ステップＳ５ｃでＮＯの場合）、放出源推定モード選定工程の処理ステップは、ステップＳ５ｂに進み、放出源推定モード設定部２６が第１の放出源推定モードを選定する。
【００８８】
また、ステップＳ５ｃで提示した第２の質問の回答が「はい」の場合（ステップＳ５ｃでＹＥＳの場合）、放出源推定モード選定工程の処理ステップは、ステップＳ５ｄに進み、第３の質問として、放出源の位置、放出源の強度および拡散事象が生じた物質の情報の確度が高いか否かをユーザに質問する（ステップＳ５ｄ）。そして、ユーザの回答が「いいえ」の場合（ステップＳ５ｄでＮＯの場合）、放出源推定モード選定工程の処理ステップは、ステップＳ５ｅに進み、放出源推定モード設定部２６が第２の放出源推定モードを選定する。
【００８９】
ここで、第２の放出源推定モードとは、放出源の強度については推定せず、測定値も利用して大気中に拡散する物質の分布を推定するモードである。放出源推定モード設定部２６が第２の放出源推定モードを選定する（ステップＳ５ｅを完了する）と、放出源推定モード選定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００９０】
他方、上記第１〜３の各質問において、全て「はい」の回答を得た場合（ステップＳ５ａでＹＥＳ→ステップＳ５ｃでＹＥＳ→ステップＳ５ｄでＹＥＳの場合）には、放出源推定モード選定工程の処理ステップは、ステップＳ５ｆに進む。
【００９１】
ステップＳ５ｆでは、具体的な解析モデルを用いた解析を推奨する旨の判断結果の情報が放出源推定モード設定部２６から制御部３３を介して表示処理部３１に与えられ、表示処理部３１によって、具体的な解析モデルを用いた解析を推奨する旨の表示情報が生成される。生成された表示情報は、制御部３３から出力部２２に与えられ、出力部２２としてのディスプレイに表示される。ステップＳ５ｆが完了すると、放出源推定モード選定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００９２】
図８は、第１の物質拡散予測装置２０Ａが実行する重み関数設定工程の処理ステップを示す処理フロー図である。
【００９３】
重み関数設定工程（ステップＳ６ａ〜ステップＳ６ｃ）は、例えば、放出源推定モード選定工程で第１の放出源推定モードまたは第２の放出源推定モードが設定されるのに続いて実行される。まず、サブルーチンである重み関数設定工程に入り（ＥＮＴＥＲ）、処理ステップが開始されると、ステップＳ６ａで放出源推定モード設定部２６が設定した放出源推定モードが第１の放出源推定モードであるか否かを判断する。
【００９４】
放出源推定モード設定部２６が設定した放出源推定モードが第１の放出源推定モードである場合（ステップＳ６ａでＹＥＳの場合）、重み関数設定工程の処理ステップは、ステップＳ６ｂに進み、重み関数設定部２７が重み関数Ｒ，Ｓ，Ｑｍに適切な値を設定し、適切な重み付けを行う（ステップＳ６ｂ）。重み関数設定部２７が重み関数Ｒ，Ｓ，Ｑｍに適切な重み付けを行う（ステップＳ６ｂが完了する）と、重み関数設定工程は終了し、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００９５】
ここで、重み関数Ｒ，Ｓ，Ｑｍに適切な値を設定するとは、上述の式（４）において、測定値の誤差の原因が濃度拡散のモデルに起因するのか（重み関数Ｒ）、放出源に起因するのか（重み関数Ｓ）、または測定値に起因するのか（重み関数Ｑｍ）によって推定の精度が異なってくるため、どの誤差要因の重みが大きいのか考慮して設定することを意味する。物質拡散予測装置２０では、放出源が未知の場合にも適用することから、放出源が未知の場合と既知の場合とで生じる誤差が大きく異なることを考慮することが必要となる。
【００９６】
一方、放出源推定モード設定部２６が設定した放出源推定モードが第２の放出源推定モードである場合（ステップＳ６ａでＮＯの場合）、重み関数設定工程の処理ステップは、ステップＳ６ｃに進み、重み関数設定部２７が重み関数Ｓ＝０にするとともに、Ｒ，Ｑｍに適切な値を設定し、適切な重み付けを行う（ステップＳ６ｃ）。ステップＳ６ｃが完了すると、重み関数設定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００９７】
なお、上述した重み関数設定工程（ステップＳ６ａ〜ステップＳ６ｃ）は、一例として、放出源推定モード選定工程で第１の放出源推定モードまたは第２の放出源推定モードが設定されるのに続いて実行されるものであるが、放出源推定モード選定工程とは独立して実行される場合もある。すなわち、放出源推定モード選定工程と同様に、ユーザに少なくとも１つ以上の質問を提示し、提示した質問の回答の入力を受け付け、受け付けた前記質問の回答結果に応じて、重み関数を設定するようにすることもできる。
【００９８】
ここで、図９を参照して、重み関数設定工程において設定する重み関数Ｓの重み付けについて補足する。
【００９９】
図９は、第１の物質拡散予測装置２０Ａにおいて想定する放出源の強度の重み付けの一例を説明する説明図である。
【０１００】
上述したように、第１の物質拡散予測装置２０Ａでは、放出源が未知の場合にも適用し得ることから、放出源が未知の場合と既知の場合とで生じる誤差が大きく異なることを考慮する必要ある。より詳細には、図９に示されるように、放出源が全くの未知（放出源の確度が０）の場合には、放出源強度の重み関数（放出源強度重み）Ｓの値を他の場合（放出源の確度が０ではない場合）と比較して相対的に大きく設定する。
【０１０１】
また、放出源が全くの未知ではないものの、およその範囲はわかっている等、放出源の確度が０ではない場合には、放出源の確度が高くなるにつれて放出源強度の重みを軽くなるように設定する。そして、放出源が既知で位置が確定している場合、すなわち、放出源の確度が１００の場合には、放出源強度の重み関数Ｓをゼロ（Ｓ＝０）とする。
【０１０２】
図１０は、第１の物質拡散予測装置２０Ａが実行する放出源パターン選定工程の処理ステップを示す処理フロー図である。
【０１０３】
放出源パターン選定工程（ステップＳ７ａ〜ステップＳ７ｆ）では、放出源パターン設定部２８が、例えば、出力部２２のディスプレイに３つの質問を表示し、これら３つの質問に対する回答を受け付ける。そして、受け付けた回答に応じて、第１，２，３の放出源パターンの何れかを選定する。
【０１０４】
より詳細に説明すれば、サブルーチンである放出源パターン選定工程に入り（ＥＮＴＥＲ）、処理ステップが開始されると、第１の質問として、拡散事象が発災したプラントの関係者から情報を入手できているか否かをユーザに質問する（ステップＳ７ａ）。そして、ユーザの回答が「いいえ」の場合（ステップＳ７ａでＮＯの場合）、放出源パターン選定工程の処理ステップは、ステップＳ７ｂに進み、放出源パターン設定部２８が全解析メッシュを点放出源として設定する第１の放出源パターン（図１１（ａ））を選定する。ステップＳ７ｂが完了すると、放出源パターン選定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１０５】
一方、ステップＳ７ａで提示した第１の質問の回答が「はい」の場合（ステップＳ７ａでＹＥＳの場合）、放出源パターン選定工程の処理ステップは、ステップＳ７ｃに進み、第２の質問として、放出源となる場所が特定されているか否かをユーザに質問する（ステップＳ７ｃ）。そして、ユーザの回答が「いいえ」の場合（ステップＳ７ｃでＮＯの場合）、放出源パターン選定工程の処理ステップは、ステップＳ７ｂに進み、放出源パターン設定部２８が第１の放出源パターンを選定する。
【０１０６】
また、ステップＳ７ｃで提示した第２の質問の回答が「はい」の場合（ステップＳ７ｃでＹＥＳの場合）、放出源パターン選定工程の処理ステップは、ステップＳ７ｄに進み、第３の質問として、大気中に放出された物質が周辺に堆積しているか否かをユーザに質問する（ステップＳ７ｄ）。そして、ユーザの回答が「いいえ」の場合（ステップＳ７ｄでＮＯの場合）、放出源パターン選定工程の処理ステップは、ステップＳ７ｅに進み、放出源パターン設定部２８が特定の座標に位置する解析メッシュを点放出源として設定する第２の放出源パターン（図１１（ｂ））を選定する。ステップＳ７ｅが完了すると、放出源パターン選定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１０７】
他方、上記第１〜３の各質問において、全て「はい」の回答を得た場合（ステップＳ７ａでＹＥＳ→ステップＳ７ｃでＹＥＳ→ステップＳ７ｄでＹＥＳの場合）には、放出源パターン選定工程の処理ステップは、ステップＳ７ｆに進み、放出源パターン設定部２８が特定の座標に位置する解析メッシュを点放出源として設定し、さらに、拡散が判明している範囲に対応する解析メッシュについても面放出源として設定する第３の放出源パターン（図１１（ｃ））を選定する。ステップＳ７ｆが完了すると、放出源パターン選定工程を終えて、サブルーチンを抜ける（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１０８】
ここで、放出源パターン選定工程において選定される第１，２，３の放出源パターンについて説明する。
【０１０９】
図１１は第１の物質拡散予測装置２０Ａにおいて想定する放出源パターンを説明する説明図であり、図１１（ａ），１１（ｂ），１１（ｃ）は、それぞれ、第１の放出源パターン、第２の放出源パターン、第３の放出源パターン、を説明する説明図である。
【０１１０】
第１の放出源パターンは、図１１（ａ）に示されるように、解析を行う対象領域の各解析メッシュが点放出源になることを仮定した放出源パターンであり、例えば、１００個の解析メッシュの各々が点放出源となることを想定している。
【０１１１】
第２の放出源パターンは、図１１（ｂ）に示されるように、解析を行う対象領域の全解析メッシュのうち、特定の解析メッシュが点放出源になることを仮定した放出源パターンであり、例えば、３個の解析メッシュの各々が点放出源となることを想定している。
【０１１２】
第３の放出源パターンは、図１１（ｃ）に示されるように、解析を行う対象領域の全解析メッシュのうち、特定の解析メッシュが点放出源となり、物質が拡散した範囲内が面放出源となることを想定している。例えば、図１１（ｃ）に示されるケースでは、Ｓ０，１、Ｓ０，２およびＳ０，３が記された解析メッシュが点放出源であり、白星印で示される解析メッシュが面放出源である。
【０１１３】
次に、第１の物質拡散予測装置２０Ａにおける物質の濃度および当該物質の放出源の強度を推定および予測する計算値が推定誤差および当該推定および予測の評価について説明する。
【０１１４】
図１２は、本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置において、測定点の点数と測定値および推定値（計算値）の間に生じる推定誤差との関係を説明する説明図である。
【０１１５】
図１２に示されるように、横軸を計算に使用する測定値を取得した測定点の点数をとり、縦軸に測定値と推定値（計算値）との間に生じる推定誤差εをとると、測定点の点数が増加するのに伴い推定誤差εは０に漸近するように減少していく関係にあることが知られている。従って、計算に使用する測定値の数を増やすほど推定誤差εを小さくすることができるが、計算に使用する測定値の数が増えると計算負荷も増加するため、むやみに測定値の数を増やすことは好ましくない。
【０１１６】
このような事情を考慮して、物質拡散予測装置２０（ここでは、第１の物質拡散予測装置２０Ａ）では、ユーザが要求する計算精度を満足する範囲であるか否かを判定する推定誤差の設定値（閾値）を設定し、例えば、測定値および推定値の間に生じる推定誤差εが当該設定値（図１２に示される破線）を超えるか否かを判定する。推定誤差εは、図１２に示されるように、計算に使用する測定値の数（測定点の点数）に依存するので、測定値および推定値の間に生じる推定誤差εがユーザの要求する計算精度を満足しているか否かで、現在、推定計算に使用している測定値の点数が十分であるか否かがわかる。
【０１１７】
なお、最適なセンサ数（計算に使用する測定値の数）とは、ユーザの要求する精度を満足する場合において、計算に使用する測定点の点数が最も少なくなる場合である。この場合、ユーザは所望の精度を満足しつつ計算負荷をより少なく抑えることができる。
【０１１８】
図１３は、本発明の実施形態に係る物質拡散予測装置において、適切なセンサ数および位置を決定する選定方法の一例を説明する説明図であり、図１３（ａ）は仮設モニタリングポスト（仮設のセンサ）５１の設置例を説明する説明図、（ｂ）は本設モニタリングポスト（本設のセンサ）５２の設置例を説明する説明図である。なお、図１３に示される符号について、１００は工場、１００Ａは物質の放出源となっている工場、１０３はモニタリングポスト、１０４は居住地域である。
【０１１９】
上述した物質拡散予測装置２０のユーザの要求する精度を満足する適切なセンサ数の計算機能は、物質の拡散予測を所望の誤差精度で行うための適切なセンサ数および設置位置を決定するためにも用いることができる。
【０１２０】
まず、仮設のセンサとして仮設モニタリングポスト５１を設置する（図１３（ａ））。続いて、仮設モニタリングポスト５１で測定された測定値に基づいて濃度推定の確認計算を行い、十分な精度が得られるセンサ数とセンサ位置を求める。そして、濃度推定の確認計算から求められた十分な精度を得られるセンサ数およびセンサ位置に対応する仮設モニタリングポスト５１を本設のセンサである本設モニタリングポスト５２として採用する（図１３（ｂ））。このようにして、十分な精度が得られるセンサ数とセンサ位置を求め、求められた位置に本設モニタリングポスト５２を設置することによって、物質拡散予測装置２０の精度を所望の精度以上に保つことができる。
【０１２１】
図１４は、物質拡散予測装置２０（ここでは、第１の物質拡散予測装置２０Ａ）が実行する推定・予測精度評価手順の処理ステップを示す処理フロー図である。
【０１２２】
推定・予測精度評価手順（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）は、物質の濃度および当該物質の放出源の強度を推定および予測する計算値が所望の精度を満足するか否かを判定する処理手順である。推定・予測精度評価手順の実行要求を受け付けて、その処理ステップが開始されると（ＳＴＡＲＴ）、推定・予測精度評価部２９が、まず、取得した物質の濃度の測定値と物質濃度・放出源推定部２４が得た計算結果（推定値）とを比較する（ステップＳ１１）。
【０１２３】
続いて、推定・予測精度評価部２９は、測定値と計算結果との誤差と予め設定しておいた誤差を許容する範囲の上限値とを対比して、測定値と計算結果との誤差が許容範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、誤差εは測定値ｙｍと推定値Ｃ’の差の絶対値の最大値であり、次の式（８）のように定義される。
【０１２４】
【数６】
0005925589.tif 000007
【０１２５】
ステップＳ１２において、測定値と計算結果との誤差が誤差許容範囲内であれば（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、推定・予測精度評価手順の処理ステップはステップＳ１３に進み、推定・予測精度評価部２９が測定点の点数は十分であると判定する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２において、測定値と計算結果との誤差が誤差許容範囲を超えている場合（ステップＳ１２でＮＯの場合）には、推定・予測精度評価手順の処理ステップはステップＳ１４に進み、推定・予測精度評価部２９が測定点の点数を増やす必要があると判定する（ステップＳ１４）。
【０１２６】
ステップＳ１３およびステップＳ１４の判定結果は、例えば、出力部２２のディスプレイ等に表示される等してユーザに通知される。そして、ユーザへの通知が完了（ステップＳ１３またはステップＳ１４が完了）すると、推定・予測精度評価部２９は推定・予測精度評価手順（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を終了する（ＥＮＤ）。
【０１２７】
物質拡散予測装置２０では、このような推定・予測精度評価手順を実行することで、物質の濃度を測定（監視）するセンサの配置数による精度向上の様子がわかり、モデルの精度に対応した測定値の必要数が明確になる。なお、この評価は気象条件、事故の規模、位置に応じても評価することになる。
【０１２８】
第１の物質拡散予測装置２０Ａ、第１の物質濃度・放出源推定手順およびコンピュータを第１の物質拡散予測装置２０Ａの各手段として機能させるまたはコンピュータに第１の物質濃度・放出源推定手順を実行させるプログラムによれば、物質の放出源（排出源）の位置や大きさが不明であっても、物質の放出源（排出源）の位置や大きさの情報を与えることなく放出（排出）された物質の放出源および当該物質の濃度分布を推定および予測することができる。従って、事故の初期段階で予測情報を提供でき、物質拡散の影響が及び得る周辺住民に対して早期に避難を促すことができる。
【０１２９】
なお、第１の物質拡散予測装置２０Ａは、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７および放出源パターン設定部２８を具備すると説明しているが、放出源推定モード、重み関数および放出源パターンの設定を完全に手動で行うことを前提とするのであれば、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７および放出源パターン設定部２８を必ずしも具備することを要しない。すなわち、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７および放出源パターン設定部２８を具備しない物質拡散予測装置２０を構成することもできる。
【０１３０】
また、第１の物質拡散予測装置２０Ａは、推定・予測精度評価部２９を具備すると説明しているが、他の計算装置等を用いて物質の濃度および当該物質の放出源の強度を推定および予測する計算値が所望の精度を満足するか否かを判定する場合等には、推定・予測精度評価部２９を必ずしも具備することを要しない。すなわち、推定・予測精度評価部２９を具備しない物質拡散予測装置２０を構成することもできる。
【０１３１】
（第２の実施例）
図１５は、物質拡散予測装置２０の第２の実施例である第２の物質拡散予測装置２０Ｂの機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【０１３２】
第２の物質拡散予測装置２０Ｂは、例えば、入力部２１、出力部２２、通信部２３、物質濃度・放出源推定部２４、物質分布予測部２５、放出源推定モード設定部２６、重み関数設定部２７、放出源パターン設定部２８、推定・予測精度評価部２９、速度算出部３０、表示処理部３１および制御部３３を具備する。
【０１３３】
すなわち、第２の物質拡散予測装置２０Ｂは、第１の物質拡散予測装置２０Ａに対して、速度算出部３０をさらに具備する点で相違するが、その他の点については実質的に相違しない。そこで、第１の物質拡散予測装置２０Ａの構成要素と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。また、第１の物質拡散予測装置２０Ａが実行する処理ステップと実質的に同じ処理ステップについても、同じステップ番号を付して説明を省略する。
【０１３４】
第２の物質拡散予測装置２０Ｂは、物質濃度・放出源推定部２４が計算を開始するために必要な風速の測定値が存在しない状況に対応するもので、風速の測定値の代わりに気圧の測定値を入手できるのであれば、測定値として大気圧の情報を取得する。そして、速度算出部３０は、得られた大気圧の情報と、大気の流体モデルとを用いて、風向および風速を算出する。第２の物質拡散予測装置２０Ｂでは、算出された風速の計算値が風速の測定値の代わりに用いられる。
【０１３５】
図１６は第２の物質拡散予測装置２０Ｂが物質拡散予測方法の一例として実行する第２の物質濃度・放出源推定手順の処理ステップを示す処理フロー図である。
【０１３６】
第２の物質濃度・放出源推定手順（ステップＳ２１，ステップＳ２２，ステップＳ３〜ステップＳ７）は、第１の物質濃度・放出源推定手順に対し、ステップＳ１の処理ステップの代わりに、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理ステップを具備する点で相違する。そこで、第２の物質濃度・放出源推定手順の説明では、上述した第１の物質濃度・放出源推定手順と相違するステップＳ２１，Ｓ２２を中心に説明する。
【０１３７】
第２の物質濃度・放出源推定手順では、実行要求を受け付けて処理ステップを開始すると（ＳＴＡＲＴ）、まず、物質の濃度の測定値と大気の圧力である大気圧の測定値を取得する（ステップＳ２１）。大気圧の測定値は、風速と同様にＡＭｅＤＡＳ（アメダス）等の気象データから入手するまたは独自に大気圧を測定して入手することで取得する。
【０１３８】
続いて、速度算出部３０が、取得した大気圧の測定値と、大気の流体モデルとを用いて風速を算出する（ステップＳ２２）。速度算出部３０が風速を算出すると、第２の物質濃度・放出源推定手順の処理ステップは、ステップＳ２に進む。ステップＳ２以降は、第１の物質濃度・放出源推定手順と同様である。
【０１３９】
第２の物質拡散予測装置２０Ｂ、第２の物質濃度・放出源推定手順およびコンピュータを第２の物質拡散予測装置２０Ｂの各手段として機能させるまたはコンピュータに第２の物質濃度・放出源推定手順を実行させるプログラムによれば、風速の情報が取得できない場合であっても大気圧の情報が取得できるのであれば、大気圧の情報に基づいて風速を計算することができるので、得られる風速の計算結果を風速の測定値の代わりに適用すれば、第１の物質拡散予測装置２０Ａ等と同様の効果を奏することができる。
【０１４０】
以上、物質拡散予測装置２０、物質拡散予測方法および物質拡散予測ＰＧ１０によれば、物質の放出源（排出源）の位置や大きさが不明であっても、物質の放出源（排出源）の位置や大きさの情報を与えることなく放出（排出）された物質の放出源および当該物質の濃度分布を推定および予測することができる。
【０１４１】
また、物質拡散予測装置２０、物質拡散予測方法および物質拡散予測ＰＧ１０によれば、物質の放出源の位置や大きさの情報を与えることなく放出された物質の放出源および当該物質の濃度分布を推定および予測することができるため、事故の初期段階で予測情報を提供でき、物質拡散の影響が及び得る周辺住民に対して早期に避難を促すことができる。
【０１４２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施す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、追加、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。
【０１４３】
また、上述した実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどの記憶媒体に書き込んで各種装置に適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することもできる。本装置を実現するコンピュータは、記憶媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。
【符号の説明】
【０１４４】
１…コンピュータ、２…ＣＰＵ、３…主記憶装置、４…補助記憶装置、５…入力装置、６…出力装置、７…通信手段、８…計算サーバー、１０…物質拡散予測ＰＧ（プログラム）、２０…物質拡散予測装置、２０Ａ…第１の物質拡散予測装置、２０Ｂ…第２の物質拡散予測装置、２１…入力部、２２…出力部、２３…通信部、２４…物質濃度・放出源推定部、２５…物質分布予測部、２６…放出源推定モード設定部、２７…重み関数設定部、２８…放出源パターン設定部、２９…推定・予測精度評価部、３０…速度算出部、３１…表示処理部、３２…記憶部、３３…制御部、３６…放出源推定モード設定情報、３７…重み関数設定情報、３８…放出源パターン設定情報、３９…拡散モデルＤＢ（データベース）、５１…仮設モニタリングポスト、５２…本設モニタリングポスト。
【図１】
0005925589.tif 000008
【図２】
0005925589.tif 000009
【図３】
0005925589.tif 000010
【図４】
0005925589.tif 000011
【図５】
0005925589.tif 000012
【図６】
0005925589.tif 000013
【図７】
0005925589.tif 000014
【図８】
0005925589.tif 000015
【図９】
0005925589.tif 000016
【図１０】
0005925589.tif 000017
【図１１】
0005925589.tif 000018
【図１２】
0005925589.tif 000019
【図１３】
0005925589.tif 000020
【図１４】
0005925589.tif 000021
【図１５】
0005925589.tif 000022
【図１６】
0005925589.tif 000023
【図１７】
0005925589.tif 000024