(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物を格納された複数の容器における前記被測定物の放射能濃度を同時に測定する放射能濃度測定装置であって、
前記複数の容器の周囲に配置され、入射した放射線を検出する複数の検出器と、
前記複数の検出器のそれぞれの計数率を演算する計数率演算部と、
前記計数率と前記容器の高さ、幅、位置の情報に基づいて各容器における前記被測定物の放射能濃度を演算して初期濃度を出力する濃度演算部と、
前記濃度演算部で得られた各被測定物の初期濃度をラグランジュ未定乗数法の最適化問題として扱い、各々の前記容器から入射する放射線の比率を最適化して最終的な各容器中の前記被測定物の放射能濃度をマックスエントロピー法に基づいて演算するマックスエントロピー演算部と、
を備えることを特徴とする放射能濃度測定装置。
【請求項２】
前記各被測定物の放射能濃度を記録する記録部と、
前記各被測定物の放射能濃度を出力する出力部と、
備えることを特徴とする請求項１に記載の放射能濃度測定装置。
【請求項３】
前記検出器は、ＮａＩシンチレーション検出器であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射能濃度測定装置。
【請求項４】
前記複数の容器は、車両に積載され、
前記車両の周囲には、背景放射線を遮蔽すると共に、前記車両に積載された容器中の被測定物からの放射線を適切に測定するための遮弊体を配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射能濃度測定装置。
【請求項５】
被測定物を格納した複数の容器の各容器における前記被測定物の放射能濃度を同時に測定する放射能濃度測定方法であって、
前記複数の容器の周囲に配置され入射した放射線を検出する複数の検出器で放射線を検出し、
前記複数の検出器のそれぞれの計数率を演算し、
前記計数率と前記容器の高さ、幅、位置の情報に基づいて前記各容器中の前記被測定物の放射能濃度を演算し、
得られた各被測定物の初期濃度をラグランジュ未定乗数法の最適化問題として扱い、各々の前記容器から入射する放射線の比を最適化して最終的な各容器中の前記被測定物の放射能濃度を演算する、ことを特徴とする放射能濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法に係り、特に複数の容器に格納された除染廃棄物等の放射性物質含有物質を車両等に積載したまま、標準線源を必要とせず、非破壊で、高速かつ正確に測定する放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
除染廃棄物には、放射性物質として、セシウム１３４、セシウム１３７等が含まれている。このような除染廃棄物は、容器として大型の土嚢袋（フレキシブルコンテナ：フレコン）に収納され、トラック等の車両に積載されて、集積場等に搬送される。
【０００３】
集積場等では、各フレキシブルコンテナに収納された除染廃棄物を被検体として、フレキシブルコンテナ毎に格納された除染廃棄物の放射能を、それぞれ高精度に測定する必要がある。このため、従来、濃度測定を行うためフレキシブルコンテナ毎に、人手を介してサーベイメーターを使用して測定するか、空間／個人用線量計を応用して測定して行われている。
【０００４】
しかし、このようなサーベイメーターや線量計は、作業員の防護具を決定するために使用されるものであり、濃度測定には適当ではない。また、被測定物を測定環境における自然放射能の影響から遮蔽しなければ正確な測定ができない。更に精度が低く３００％程度の誤差を含むことがあり、特に高ＢＧ（バックグラウンド）下では顕著に精度が低くなる他、セシウム１３４とセシウム１３７との定量が困難であるという問題がある。
【０００５】
また、一つ一つのフレキシブルコンテナの測定を行うため、多数のフレキシブルコンテナ測定には時間がかかり、データベース化が困難である。このため、車両に複数載置されてくる多数の被検体を能率的に測定することが望まれている。
【０００６】
被検体の放射能濃度を測定する技術として、次のものが提案されている。特許文献１には、被検体から放射される放射線を検出する放射線検出器が配設された複数の検査ユニットと、入力装置と、表示装置とに接続されると共に、前記複数の検査ユニットと通信回線を通じて接続されたコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、前記複数の検査ユニットの各々において前記放射線検出器が検出した検出値に基づいて、前記複数の検査ユニットの各々で検査された前記被検体毎に検査合否を判定する放射能検査装置が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、燃料集合体から放出される放射線の入射を制限するコリメーター、コリメーターを通過した放射線を検出する、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータ、及び放射線の入射によってこのシンチレータで発生する光に基づいて電気信号である放射線検出信号を生成する信号生成装置をケーシング内に配置して構成される放射線測定装置と、信号生成装置から出力される放射線検出信号を、デジタル波形を有する放射線検出信号に変換する信号変換装置と、信号変換装置から出力される、デジタル波形を有する放射線検出信号毎に、最大波高値を求めるデジタル波形処理装置と、デジタル波形処理装置で得られる複数の最大波高値からターゲット核種を定量するデータ解析装置とを備えた燃料集合体放射能濃度測定装置が記載されている。
【０００８】
特許文献３には、放射能測定対象の放射能量又は放射能濃度を測定するものであって、前記放射能測定対象の放射線の放射線計数率を測定する放射線計数率測定部と、前記放射能測定対象の高さを測定する高さ検出手段と、前記放射能測定対象の質量を測定する質量検出手段と、前記放射能測定対象の高さと、前記放射能測定対象の高さと質量と密度とを含み、かつ前記放射能測定対象の種類に応じた異なる関係式から求められる換算係数選択定数とによって決定される放射能換算係数又は放射能換算係数の近似式を記述した換算テーブルと、前記換算テーブルの前記放射能換算係数又は前記放射能換算係数の近似式から、前記放射能測定対象の高さと前記換算係数選択定数に対応した放射能換算係数を決定し、測定した前記放射線計数率を、決定した前記放射能換算係数によって放射能濃度に換算する放射能換算係数算出部と、を有することを特徴とする放射能濃度測定装置が記載されている。
【０００９】
特許文献４には、測定対象の試料体中の放射能から放出されるγ線を放射線検出器により多数の測定点で測定し、この各測定点から得られる複数のγ線のピーク計数率を基に前記試料体を複数の分割点に分割した放射能濃度を求めると共に不均一性の補正を行うことを特徴とする放射能濃度測定方法が記載されている。
【００１０】
特許文献５には、放射線検出器の前面に設置されたコリメーターから入射される被検体からの放射線のエネルギースペクトルを求め、前記エネルギースペクトルの波高分布から求まる前記放射線の散乱線強度と非散乱線強度に基づくスペクトル指標を求め、前記スペクトル指標から被検体の密度又は密度に関係する密度関連値を求め、前記密度関連値と前記非散乱線強度から被検体の放射能を定量することを特徴とする放射能濃度測定方法が記載されている。
【００１１】
また、非特許文献１には、空き地や駐車場などの広い土地において、地面から直上１ｍに配置した放射線測定器で測定した時に、ホットスポット（特異的に放射能が高い地点）を効率的に算出するために、マックスエントロピー分析の理論を用い、多くの小さな要素に分割した地面における少数の測定結果から、それぞれの要素の放射能量を推定する技術が開示されている。この手法をＥＭＬの手法と称する。
【特許文献１】実登第３１８３０８４号公報
【特許文献２】特許第５４７６２７４号公報
【特許文献３】特許第４５７６１０８号公報
【特許文献４】特開平４−２３５３７９号公報
【特許文献５】特開平１−２５７２９２号公報
【非特許文献１】M.Reginatto, P. Shebell, and K. M. Miller, “ISD97, A Computer Program to AnalyzeData from a Series of In Situ Measurements on a Grid and Identify PotentialLocalized Areas of Elevated Activity,”Environmental Measurements LaboratoryReport No. EML-590, October 1997
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述した従来の各技術では、車両に搭載した複数のフレキシブルコンテナを個別に測定することは行えず、せいぜい車両の周囲の空間線量を測定することしかできない。
【００１３】
このような測定では、検体毎の放射能濃度は測定できないし、人手による測定では、測定者が被曝するおそれがある他、測定精度が低いという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は複数の容器に格納された放射性物質を、車両等に載置したまま、標準線源を必要とせず、個々の容器に格納された放射性物質の濃度を、非破壊で、高速かつ正確に測定することができる放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法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】
【００１５】
前記課題を解決する請求項１の発明は、被測定物を格納された複数の容器における前記被測定物の放射能濃度を同時に測定する放射能濃度測定装置であって、前記複数の容器の周囲に配置され、入射した放射線を検出する複数の検出器と、前記複数の検出器のそれぞれの計数率を演算する計数率演算部と、前記計数率と前記容器の高さ、幅、位置の情報に基づいて各容器における前記被測定物の放射能濃度を演算して初期濃度を出力する濃度演算部と、前記濃度演算部で得られた各被測定物の初期濃度をラグランジュ未定乗数法の最適化問題として扱い、各々の前記容器から入射する放射線の比率を最適化して最終的な各容器中の前記被測定物の放射能濃度をマックスエントロピー法に基づいて演算するマックスエントロピー演算部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項１に係る放射能濃度測定装置によれば、複数の容器に格納された被測定体の放射能濃度を、標準線源を必要とせず、非破壊で、高速かつ正確に測定することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射能濃度測定装置において、前記各被測定物の放射能濃度を記録する記録部と、前記各被測定物の放射能濃度を出力する出力部と、備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る放射能濃度測定装置によれば、測定し放射能濃度を記録して、出力することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の放射能濃度測定装置において、前記検出器は、ＮａＩシンチレーション検出器であることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る放射能濃度測定装置によれば、比較的安価な検出器を使用して放射能測定を行うことができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射能濃度測定装置において、前記複数の容器は、車両に積載され、前記車両の周囲には、背景放射線を遮蔽すると共に、前記車両に積載された容器中の被測定物からの放射線を遮弊する遮蔽体を配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項４に係る放射能濃度測定装置によれば、容器を車両に積載したまま放射能測定を行うことができると共に、環境放射線に影響されること無く、放射線測定を行うことができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、被測定物を格納した複数の容器の各容器における前記被測定物の放射能濃度を同時に測定する放射能濃度測定方法であって、前記複数の容器の周囲に配置され入射した放射線を検出する複数の検出器で放射線を検出し、前記複数の検出器のそれぞれの計数率を演算し、前記計数率と前記容器の高さ、幅、位置の情報に基づいて前記各容器中の前記被測定物の放射能濃度を演算し、得られた各被測定物の初期濃度をラグランジュ未定乗数法の最適化問題として扱い、各々の前記容器から入射する放射線の比を最適化して最終的な各容器中の前記被測定物の放射能濃度を演算することを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の放射能濃度測定方法によれば、複数の容器に格納された被測定体の放射能濃度を、標準線源を必要とせず、非破壊で、高速かつ正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る含有放射製物質の非破壊検査測定装置によれば、車両等に載置された複数の容器に格納された被測定体の放射線量を、標準線源を必要とせず、非破壊で、高速かつ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る放射能濃度測定装置におけるシンチレーション検出器及び容器の配置例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る放射能濃度測定装置で車両に積載されたフレキシブルコンテナの放射能測定を行う状態を示す模式図である。
【図４】マックスエントロピー法を説明する図である。
【図５】同放射能濃度測定装置における第１処理を示すフローチャートである。
【図６】従来のＥＭＬ手法と実施形態に係る手法との比較表である。
【図７】同放射能濃度測定装置における第２処理を示すフローチャートである。
【図８】実験におけるトラックへのフレキシブルコンテナの積載状態を示す模式図である。
【図９】複数のフレキシブルコンテナでの実験結果中のパターン１からパターン４を示す表である。
【図１０】複数のフレキシブルコンテナでの実験結果中のパターン５からパターン８を示す表である。
【図１１】実験の測定結果とサンプリング資料のＧｅ測定との相関を示すグラフである。
【図１２】検出器６台を使用した場合における複合標準偏差を示す表である。
【図１３】検出器８台を使用した場合における複合標準偏差を示す表である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための形態に係る放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法を示すブロック図、図２は本発明の実施形態に係る放射能濃度測定装置におけるシンチレーション検出器及び容器の配置例を示す模式図、図３は本発明の実施形態に係る放射能濃度測定装置で車両に積載されたフレキシブルコンテナの放射能測定を行う状態を示す模式図である。
【００２８】
放射能濃度測定装置１０は、図２に示すように、トラックＴに積載した複数、例えば１０個の容器としての大型の土嚢袋であるフレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ１０内の放射性物質の放射能を測定する。フレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ１０には、被測定物として例えば除染廃棄物、放射性廃棄物、瓦礫が収納されている。図２に示した例においては、フレキシブルコンテナは１０個示したが、容器の数はこれに限らない。放射能濃度測定装置１０において、測定するフレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ８（Ｆｉ）をトラックＴの荷台に載置した状態で放射能測定を行う。
【００２９】
トラックＴは、背景放射線を遮蔽するため、及びフレキシブルコンテナからの放射線を遮弊する遮弊体であるコンクリート製のトラックゲート６００内に配置する。トラックゲート６００はトラックＴの周囲覆い、トラックゲート６００内には、放射能濃度測定装置１０の後述する検出器、この例ではトラックゲート６００の両側に各４台、合計８台のシンチレーション検出器６１１〜６１８と、シンチレーション検出器６１１〜６１８に接続され、シンチレーション検出器６１１〜６１８の検出結果から各フレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ８の放射線量を演算するコンピュータ５００とが配置されている。コンピュータ５００はオペレータＯＰが操作する。
【００３０】
図３に示すように、この例では８つのフレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ８を１１０ｃｍ間隔で２列に配置し、その両側にそれぞれシンチレーション検出器６１１〜６１４、シンチレーション検出器６１５〜６１８を配置している。シンチレーション検出器６１１〜６１４とフレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ４の間隔、及びシンチレーション検出器６１１〜６１４とフレキシブルコンテナＦ５〜Ｆ８は１００ｃｍ離し、シンチレーション検出器６１５〜６１８はフレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ８の載置面から高さ３５ｃｍの箇所に配置している。また各シンチレーション検出器６１１〜６１４、シンチレーション検出器６１５〜６１８は１１０ｃｍの間隔を設けて配置する。
【００３１】
なお、上記例では、フレキシブルコンテナの数は、８個、シンチレーション検出器の数は８台として説明しているが、それぞれの数は、必要に応じて変更できる。これらの数の変更によっても、測定の原理及び処理は変わらない。
【００３２】
以下、放射能濃度測定装置１０の構成について説明する。放射能濃度測定装置１０は、図１に示すように、複数のシンチレーション検出器Ｄと、多重波高分析装置１００と、濃度検出部２００と、マックスエントロピー演算部３００と、出力部及び記録部としての濃度表示部４００とを備えて構成される。また、濃度検出部２００は、計数率演算部２１０と、濃度演算部２２０とからなる。本実施形態では、濃度検出部２００、マックスエントロピー演算部３００、濃度表示部４００は、コンピュータ（ＰＣ）５００において、ソフトウエアを実行することにより、実現される。また、濃度表示部４００には、出力装置として、ディスプレイ装置、プリンタ等が接続される。コンピュータ５００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクドライ等の固定記憶装置を備え、ＣＰＵでソフトウエアを実行することで各機能を実現する。
【００３３】
シンチレーション検出器Ｄとしては、ＮａＩ(ヨウ化ナトリウム)シンチレーション式のものが使用される。この例では８台のＮａＩシンチレーション検出器６１１〜６１８（図１中においてＮａＩ検出器＃１〜ＮａＩ検出器＃８）が配置される。また、多重波高分析装置１００は、それぞれのＮａＩ検出器＃１〜＃８に対応して８台の多重波高分析装置＃１〜＃８を備える。それぞれの多重波高分析装置＃１〜＃８は、ＮａＩ検出器＃１〜＃８の出力からエネルギースペクトルを取得してスペクトル情報Ａ１〜Ａ８（Ａｉ）を出力する。なお、シンチレーション検出器Ｄの数は８台でなくて良い。必要に応じて６台、１０台とすることができる。シンチレーション検出器の数を増やすことにより、測定精度が高まるが、処理に時間がかかることになる。
【００３４】
多重波高分析装置１００からのスペクトル情報Ａ１〜Ａ８は、計数率演算部２１０に入力される。計数率演算部２１０は、８台の計数率演算部＃１〜＃８を備える。各計数率演算部＃１〜＃８は、着目した核種の合計係数を演算して合計計数率Ｂ１〜Ｂ８（Ｂｉ）を出力する。
【００３５】
この合計計数率Ｂ１〜Ｂ８は濃度演算部２２０に入力される。濃度演算部２２０は、８台の濃度演算部＃１〜＃８を備える。各濃度演算部＃１〜＃８は、数学的効率校正プログラムを実行して、マシメトリクス理論に基づいて、各プレコンの初期濃度を算出して、初期濃度Ｃ１〜Ｃ８（Ｃｉ）を出力する。このとき、各フレキシブルコンテナの条件は自動的に取得される。フレキシブルコンテナの条件としては、高さ、幅等の値が入力される。
【００３６】
この初期濃度Ｃ１〜Ｃ８は、マックスエントロピー演算部３００に入力される。マックスエントロピー演算部３００では、初期濃度Ｃ１〜Ｃ８をラグランジュ関数に入力して、ラグランジュ関数が最小になるまで、演算を反復して、各フレキシブルコンテナの濃度を取得する。これにより、各フレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ８の濃度Ｄ１〜Ｄ９（Ｄｉ）が求められる。
【００３７】
この濃度Ｄ１〜Ｄ９は、濃度表示部４００に入力され、濃度の表示、記録、画像としての出力、印刷出力等がなされる。
【００３８】
ここでマックスエントロピー法について説明する。図４はマックスエントロピー解析を説明する図である。マックスエントロピー法では、さまざまな状況下で、一連(複数)の測定器で測定した結果を用いて、放射能分布を解決するために最適化したルーチンである。放射能が存在する可能性がある位置は、実際に行われる測定よりも大きくなる可能性がある。測定と統計学的に一致している多くの間で解決するために、アルゴリズムにおいては放射能分布のエントロピーに基づき選択するルールを使用する。このとき概念としては統計力学を応用する。この手法は、非特許文献１にも記載されている。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、空容器間に熱いガスが広がる概念と同様、アルゴリズムは、可能な限り等しく可能性がある場所であるフレキシブルコンテナの聞に放射能を分布させ、その一方で、測定と統計学的に一致させるようにする。数学的な処理として、解析ステップにおいて、図４（ｂ）で示す式のＬを反復して最小化する。これにより、最大充填された状態でのフレキシブルコンテナにおける最大濃度を決定することができる。
【００４０】
次に放射能濃度測定装置１０の各部について詳細に説明する。シンチレーション検出器Ｄ（６１１〜６１８）は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）をシンチレータとして使用するものである、シンチレータに入射した放射線による発光を光電倍増管で増幅して出力する。受光面をトラックＴ側に向けて配置し、その他の面は遮蔽されている。例えば、Ｃａｎｂｅｒｒａ社製、３×３ｉｎｃｈ、鉛コリメーター付きのものを使用する。
【００４１】
多重波高分析装置１００のそれぞれの多重波高分析装置＃１〜＃８は、シンチレーション検出器Ｄから入力されたパルス信号に基づいて放射線スペクトルを分析し、スペクトル情報Ａ１〜Ａ８を出力する。この例では、多重波高分析装置としてＣａｎｂｅｒｒａ社製、Ｏｓｐｒａｙ（商標）を使用した。
【００４２】
次にコンピュータ５００で実現される濃度検出部２００及びマックスエントロピー演算部３００について説明する。
【００４３】
まず、濃度検出部２００について説明する。濃度検出部２００は、数学的効率校正プログラムを実行することにより実現した。本実施形態では、Ｃａｎｂｅｒｒａ社製のＧｅｎｉｅ２０００（商標）ソフトウエアと、ＩＳＯＣＳ（商標）ソフトウエアとを使用した。
【００４４】
計数率演算部２１０では、スペクトル情報Ａ１〜Ａ８からそれぞれのスペクトルのピークを取得し、着目する核種（セシウム１３４、セシウム１３７）について合計計数率を演算する。
【００４５】
濃度演算部２２０では、数学的校正プログラムによって、フレキシブルコンテナの初期濃度を算出する。このとき、濃度演算部２２０は、計数率演算部２１０で取得した計数率演算部＃１〜＃８、各フレキシブルコンテナの条件、例えば高さ、幅、質量等の情報に基づいて初期濃度を取得する。
【００４６】
この処理は以下のアルゴリズムに基づいて行われる。図５は同放射能濃度測定装置における第１処理を示すフローチャートである。
【００４７】
ＳＡ１ａ：各々の場所ｉにおける検出器で測定された計数率（ｃｐｓ）｛Ｍｉ｝を取得する。
ＳＡ１ｂ：各々の場所ｉにおける検出器で測定された計数率の不確かさ｛σｉ｝を取得する。
ＳＡ１ｃ：検出器位置（検出場所）ｘＭ，ｌ'（ベクトル値）を取得する。
ＳＡ１ｄ：場所ｘＭ，ｌ’における、放射能濃度ｊを取得する。
【００４８】
ＳＡ２：応答行列関数、Ｒｉ，ｊの値を取得する。
これは、場所ｊにおける放射能が、各々の場所ｉの検出器で予測される計数率を与える。言い換えれば、場所ｊにおける放射能、各々の場所ｉの検出器の計数率が、次の式によって予測される。
【００４９】
【数１】
0005926362.tif 000002
【００５０】
この応答行列関数は、キャンベラ製ＩＳＯＣＳソフトを使用して求める。この処理では、測定場所
ｘＭ，ｌ’と、場所ｊにある試料の放射能値に必要となる。ここでは試料は、トラックＴの荷台にある場所Ｊとラベル付けされたフレキシブルコンテナの体積要素やより小さなコンテナを意味する。
【００５１】
ＳＡ３：モデルにおいて、放射能の初期分配値（推測値）をマックスエントロピー分析に入力する。この初期値は、Ａｊｄｅｆと記され、デフォルト分配値と称される。分配についての情報が無い場合、分配は一様と仮定され、ｊｔｈの項は同じ値となる。本実施形態では、全ての検出器における計数率の平均値が、実験的に十分であることを確認したが、他のデフォルト値としては、より適切なものを選択できることがある。平均値は次式で決定される。初期分配値の推測に対する全ての選択肢が含まれていることに着目できる。
【００５２】
【数２】
0005926362.tif 000003
【００５３】
ＳＡ４ａ：次式により、エントロピー関数の数的な最大化を行う
【００５４】
【数３】
0005926362.tif 000004
【００５５】
限定された放射能の組み合わせは、同時に測定された計数率と良い一致を示す。この限定は、二つの追加的な条件によって表され、第１には、予測された計数率と測定された計数率が非常に小さな確率誤差εｊで一致すること。第２には、合成確率誤差が、実際の合成測定誤差σｉに一致することである。ここで、これらの事項は次の式で表される。
【００５６】
【数４】
0005926362.tif 000005
【００５７】
【数５】
0005926362.tif 000006
【００５８】
これは、一般的に知られているラグランジュ未定乗数法の最適化問題として扱われる。
【００５９】
【数６】
0005926362.tif 000007
【００６０】
ここでλｉとμはラグランジュ乗数である。この問題は、ポテンシャル関数の最大化に単純化することができる。
【００６１】
【数７】
0005926362.tif 000008
【００６２】
これはλｉに対し、値を最適化することで解ける。λｉの値は、測定値があるのと同様に存在するので、確定させることができる。
【００６３】
ＳＡ４ｂ：関数Ｚの数値的な最適化は、ニュートン法や共役勾配法のような、非線形最適化問題を使用して行われる。解くためのルーチンは公知である。
【００６４】
ＳＡ５：一度、上記の関数Z を最大化する。値の組み合わせが見つかれば、放射能のマックスエントロピー分配値は、次式で表される。
【００６５】
【数８】
0005926362.tif 000009
【００６６】
最終的な結果としての放射能分配値は、初期値を反映して、かなり一定になる傾向があるが、検出器の近傍に高い放射能濃度（ホットスポット）がある時は、計数率を引き上げる必要がある。これらの値は、各々の体積要素（ボクセル）において、統計的に一致した放射能を表すが、必ずしもボクセルにおける最大値を示すわけではない。
【００６７】
上述したように、最初のマックスエントロピーの最適化の結果は、ボクセルの中で放射能の真実の分配が評価されたのと同様に、全てのボクセルからトータル放射能の合計も導く。しかしながら、望まれるもの、ここでは、処分可能などの判断を下すために、ボクセルのそれぞれについて実行可能な方法で最大放射能を決定する。二つ目の分析アルゴリズムは、各々の場所にあるフレキシブルコンテナ等において、最も高い放射能を示すように、放射能の分配を行い、測定された計数率と一致させる。
【００６８】
このため、マックスエントロピー演算部３００で以下の処理を行う。以下に示すアルゴリズムは、ＥＭＬの手法を、本質的に改善したものである。図６に従来のＥＭＬ方と、本実施形態に係る放射能濃度測定装置との、対象、測定数、放射線が存在する場所の仮定についての比較を示す。
【００６９】
図７は同放射能濃度測定装置のマックスエントロピー演算部における処理を示すフローチャートである。
【００７０】
ＳＢ１：放射能Ｋの場所各々についてループさせ、以下に示すＳＢ２からＳＢ４のステップを実行することにより、可能性のある最大の放射能Ａｋを計算する。
【００７１】
ＳＢ２：最大化のための最初の推測として、既述の図５に示したＳＡ５から、放射能分配値Ａｊ（例えば、放射能のフルセット）を使用する。
【００７２】
ＳＢ３ａ：測定された計数率と良い一致をするように、場所ｋにおいて数値的に最大化された放射能Ａｋ、同時に、フルセットの制限された放射能のフルセットを最大化する。この制限は、二つの追加的必要条件によって表される。ここで、二つの追加的必要条件とは、予測された計数率と測定された計数率が、非常に小さな確率誤差εｊで一致し、確率誤差の合計が、実際の測定誤差σｊと一致することある。数学的にはこれらは以下の２式で表される。
【００７３】
【数９】
0005926362.tif 000010
【００７４】
【数１０】
0005926362.tif 000011
【００７５】
これは、一般的に知られている、ラグランジュ未定乗数法の最適化問題として扱われる。
【００７６】
【数１１】
0005926362.tif 000012
【００７７】
ここで、λｉとμはラグランジュ乗数になる。
【００７８】
ＳＢ３ｂ：関数Ｚの数値的な最適化は、ニュートン法や共役勾配法のような、非線形最適化問題を使用して行われる。解くためのルーチンは公知である。
ＳＢ４：最適解が求まれば、場所ｋにおける最大放射能値Ａｋを格納する。
ＳＢ５：
全ての場所において最大放射能値が求まったら、全ての結果を出力する。ここで、このアルゴリズムは、次に示す例を含み、これらに限定されずに、他のパラメータを最適化するために容易に採用できる。以上のような手順によって各フレキシブルコンテナの放射線量が測定できる。
【００７９】
次に本実施形態に係る放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法を用いて行った実験について説明する。トラックに積載された複数のフレキシブルコンテナを実施形態に係る放射能濃度測定装置１０で測定し、個々のフレキシブルコンテナの濃度を算出した。
【００８０】
まず、本実施形態に係る放射能濃度測定装置１０においてＧｅ検出器及びＮａＩシンチレーション検出器を用いて、標準試料による効率校正を行った。その後、Ｕ８容器に詰めた土試料を測定し、双方に差が無いことを確認した。
【００８１】
次に大型試料による測定を行った。これは、濃度既知の試料をフレキシブルコンテナに封入し、ＩＳＯＣＳで校正したＧｅ検出器と、ＮａＩ検出器との両方を使用して単体で測定し、基準値と双方の差が無ないことを確認した。
【００８２】
更に、複数の試料の測定を行った。濃度既知（ＢＧレベル〜４５００Ｂｑ／ｋｇ程度）の複数の試料を実施形態に係る放射能濃度測定装置１０で測定し、単体の濃度の算出結果を確認した。
【００８３】
以下それぞれの測定結果について説明する。
（１）標準試料法による効率校正の比較について。
ＩＳＯＣＳによる校正と標準試料による効率校正を行い、Ｕ８容器に詰めた土試料のＣｓ−１３４＋１３７濃度を測定した。その結果、Ｇｅ検出器（標準線源校正）は２０３２±２６、Ｇｅ検出器（ＩＳＯＣＳ校正）は２０８５±４５、ＮａＩ検出器（ＩＳＯＣＳ  校正）は１９７０±９６Ｂｑ／ｋｇであり良く一致した。
【００８４】
（２）大型試料の測定結果について。
フレキシブルコンテナ単体での測定は、ＮａＩ検出器、Ｇｅ検出器により、数十サンプル実施した。その結果、土試料で基準値２０３２±２６Ｂｑ／ｋｇのところ２１２５±６６Ｂｑ／ｋｇ、可燃物試料で１２８８±２３Ｂｑ／ｋｇのところ、１２９６±４０であり、良く一致した。
【００８５】
（３）複数試料の測定結果について。
フレキシブルコンテナへの充填率や濃度分布などを８つのパターンについて、実際運用よりも厳しい条件で測定し、個別に濃度換算したところ、精良よく算出することができた。図８は実験におけるトラックへのフレキシブルコンテナの積載状態を示す模式図である。実験では、トラックＴの荷台に６個のフレキシブルコンテナを積載した。図８におけるトラックＴの前及び後は、図９、図１０に示した表２Ａ、表２Ｂのコンテナの配置覧の前及び後に相当する。
【００８６】
図９は複数のフレキシブルコンテナでの実験結果中のパターン１からパターン４を示す表、図１０は複数のフレキシブルコンテナでの実験結果中のパターン５からパターン８を示す表、以下各試験のパターンについて説明する。各パターンでは、６つのフレキシブルコンテナにさまざまな試料をさまざまな充填率で充填し、これをトラックに積載し、６台のシンチレーション検出器（＃１〜＃６）で測定した。試料としては、放射性セシウムに汚染された土壌廃棄物（土試料）、放射性セシウムに汚染された可燃性廃棄物（可燃物）、セシウムに汚染されていない山砂（山砂）、汚染されていない砕石（砕石）、高濃度汚染物を使用した。またフレキシブルコンテナへの充填率は、１００％、７５％、５０のいずれかとした。
【００８７】
パターン１は、値付けしたフレキシブルコンテナを荷台に６つ並べた場合、各々の測定結果を検証して、クロストークの評価を確認するため行った。測定結果は、基準値（Ｇｅ検出器による値付け）と比較して、−１５〜＋２０％の範囲内で一致していた。
【００８８】
パターン２は、パターン１と比較して、測定器から見て奥側の試料から出る放射線の影響を確認するために行った。パターン１との比較は、濃度が３．７％〜９．４％の過大評価、また表８−２の結果から、計数は１．８％〜１０．３％の上ぶれが確認された。これが測定器側から見て奥側の試料から出る放射線の影響をはじめとした誤差の複合要因と推定される。また、パターン２の測定結果は、基準値との比が０．８２〜１．１４であり、精度の良い結果が得られた。なお、充填率に比例して基準値とのずれが見られた。
【００８９】
パターン３は、セシウムに汚染されていない山砂を混載した場合の測定について検証を行った。基準値との比は、０．７９〜１．２１であり、おおむね精度の良い結果が得られた。基準値と差が大きかった試料は、充填率が５０％の試料である。また、バックグラウンドレベルの低濃度試料が混載した場合においても、正しく演算されることが確認できた。
【００９０】
パターン４は、放射能濃度が異なるレベル、異なる内容物（密度）の試料が混載された場合の測定を確認するために行った。測定結果は、基準値と比較して０．５３〜１．２９であった。特に基準値とずれが大きい場所は、＃３と＃６であり、４０％以上過小評価していた。この原因は、これまでの測定結果と同傾向であり、トラックの荷台と扉を連結するパーツの遮へい効果及びフレキシブルコンテナの充填率の影響の相互作用が想定される。
【００９１】
パターン５は、土試料及び可燃試料を複雑に配置した場合において、問題なく測定可能であることを確認するために実施した。測定結果は、基準値と比較して０．５９〜１．１７であった。この測定パターンにおいても＃３と＃６以外については精度の良い結果が得られた。
【００９２】
一方、＃３と＃６の結果は、０．５９〜０．７１であり、最大４０％程度過小評価していた。この原因は、これまでの測定結果と同傾向であり、トラックの荷台と扉を連結するパーツの遮へい効果及びフレキシブルコンテナの充填率の影響の相互作用が想定される。
【００９３】
パターン６は、高濃度を除く全ての試料をランダムに配置して測定した。測定結果は、基準値と比較して０．８０〜１．４０であった。１００Ｂｑ／ｋｇ未満である＃３，＃４についても低い値で濃度計算されていた。最も基準値との比が大きかった＃１については、濃度換算ソフトウエアが正のバイアスがかかっていることと、これまでの測定と同様、充填率遮蔽効果によるもの、フレキシブルコンテナ中の放射能の偏在などの影響が考えられる。
【００９４】
パターン７は、未知試料のランダム配置に高濃度試料を加え、正しく濃度評価が可能かどうか確認するために実施した。測定結果は、基準値と比較して０．７８〜１．８２であった。基準値から大きく外れた試料については、＃１と＃４の及び可燃試料である。その中でも特に＃４の可燃試料のずれが大きいが、これは、主にフレキシブルコンテナ試料内部の偏在の影響を大きく受けていることが予想される。なお、隣にある高濃度試料は、後の値付けにより非常に偏在が大きいことが確認されていることから、＃４の結果を押し上げた原因となったと考えられる。
【００９５】
パターン８は、全ての種類の未知試料をランダム配置すると共に、高濃度試料を加え、正しく濃度評価が可能かどうか確認するために実施した。測定結果は、基準値と比較して０．７８〜１．３２であった。特に基準値とずれが大きかった試料は＃１であった。この原因については、パターン７の時も対象となる可燃試料が大幅に過大評価であったことから、試料の偏在などが考えられるところである。なお、これまで過小評価が多かった＃３については、基準値にほぼ一致していた。これは、充填率の影響が試料の偏在で相殺されたことなどが考えられる。
【００９６】
以上の結果をまとめて、本実施形態に係る放射能濃度測定装置１０での測定と、Ｇｅでの測定の相関を図１１に示す。図１１から、本実施形態に係る放射能濃度測定装置１０によって正確な測定が行えることが分かる。
【００９７】
ここで、複合標準偏差について説明する。複合標準偏差とは、複数の不確かさの要因を求積したものである。シンチレーション検出器６台を使用した場合の複合標準偏差を図１２に示した表４に、シンチレーション検出器８台を使用した場合復号標準偏差を図１３に示した表５に示した。
【００９８】
この結果から、精密校正を実施すれば、所望の性能を担保することが可能となったこと分かる。実測した複合標準偏差は、一般校正の場合検出器６台で１８．５％、精密校正を行えば、１０．３％まで良化するが、これは、車両位置などをコントロールした結果になる。
【００９９】
これにより、統計的なトータルセシウムの平均値は、基準値とほぼ同じ（＋２％）との結果が得られた。一方、フレキシブルコンテナの充填率や内容物の違い、濃度分布の不均一さ、密度の違いなどを総合的に勘案した複合標準偏差を算出した。その結果、個々のフレキシブルコンテナの濃度換算の複合標準偏差は、目標である検出器６台で１９％、８台で１５％のところ、それぞれ２０．１％と１６．６％との良好な結果が得られた。
【０１００】
以上のように本実施形態に係る放射能濃度測定装置１０によれば、複数の容器に格納された放射性物質を、車両等に載置したまま、標準線源を必要とせず、非破壊で、高速かつ正確に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る放射能濃度測定装置、及び放射能濃度測定方法は、放射性物質を含む物体の放射線量を非接触でしかも高速かつ正確に測定できるので、放射性汚染土、瓦礫の処理を迅速に行うことができ、産業上の利用性を有する。
【符号の説明】
【０１０２】
１０：放射能濃度測定装置
１００：多重波高分析装置
２００：濃度検出部
２１０：計数率演算部
２２０：濃度演算部
３００：マックスエントロピー演算部
４００：濃度表示部
５００：コンピュータ
６００：トラックゲート
６１１〜６１８：シンチレーション検出器
【要約】
【課題】  複数の容器に格納された放射性物質を、車両等に載置したまま、標準線源を必要とせず、個々の容器に格納された放射性物質の濃度を、非破壊で、高速かつ正確に測定する。
【解決手段】  放射能濃度測定装置１０は、被測定物が格納された複数のフレキシブルコンテナＦ１〜Ｆ８の周囲に配置され、入射した放射線を計測する８台のシンチレーション検出器６１１〜６１８と、複数の検出器のそれぞれの計数率を演算する計数率演算部２１０と、計数率と容器の高さ、幅、位置の情報に基づいて各容器における被測定物の放射能濃度を演算して初期濃度を出力する濃度演算部２２０と、濃度演算部２２０で得られ各被測定物の初期濃度をラグランジュ乗数の最大化問題として扱い、各々の容器から入射する放射線の比率を最適化して最終的な各容器中の被測定物の放射能濃度をマックスエントロピー法で演算するマックスエントロピー演算部３００とを備える。
【選択図】  図１【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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