(57)【要約】【課題】放射性セシウムの深度分布を効率的かつ高精度で測定する。【解決手段】複数の放射線検出器２が遮蔽部材３を介して多段に収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管４と、前記内管４の外周に配置された外管５と、前記内管４の深さ方向に形成された複数の第１の測定窓４ａと、前記各放射線検出器２に対応して前記外管５の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓５ａと、前記外管５に対し前記内管４を相対的に移動させることで前記第１及び第２の測定窓４ａ、５ａを整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、前記第１及び第２の測定窓４ａ、５ａが整合状態の場合に前記放射線検出器２により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓４ａ、５ａが不整合状態の場合に前記放射線検出器２により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射線検出器が遮蔽部材を介して多段に収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記内管の深さ方向に形成された複数の第１の測定窓と、前記各放射線検出器に対応して前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、前記外管に対し前記内管を相対的に移動させることで前記第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、
前記第１及び第２の測定窓が整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓が不整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする地中放射能測定装置。
【請求項２】
第１及び第２の放射線検出器の組が遮蔽部材を介して多段に収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記各第１の放射線検出器に対応して前記内管の深さ方向に形成された複数の第１の測定窓と、前記第１の測定窓と整合するように前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、を有する地中放射能測定装置であって、
前記第１の放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第２の放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする地中放射能測定装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の放射線検出器の間に遮蔽部材を配置したことを特徴とする請求項２記載の地中放射能測定装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の放射線検出器の間に遮蔽部材を配置する代わりに、前記第２の放射線検出器をベータ線遮蔽部材で覆ったことを特徴とする請求項３記載の地中放射能測定装置。
【請求項５】
単一の放射線検出器が収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記内管に形成された一つの第１の測定窓と、前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、前記外管及び内管を深さ方向に相対的に移動させることで前記第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、
前記第１及び第２の測定窓が整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓が不整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする地中放射能測定装置。
【請求項６】
単一の放射線検出器が収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記内管の深さ方向に螺旋状に形成された複数の第１の測定窓と、前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、前記外管及び内管を相対的に回転させることで前記第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、
前記第１及び第２の測定窓が整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓が不整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする地中放射能測定装置。
【請求項７】
前記放射性物質は放射性セシウムであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の地中放射能測定装置。
【請求項８】
前記内管又は外管の外周を被覆部材で覆ったことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の地中放射能測定装置。
【請求項９】
前記内管の内圧を周囲の圧力よりも高くしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の地中放射能測定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の地中放射能測定装置を地中に挿入し、地中のベータ線及びガンマ線、並びに地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする地中放射能測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環境中、特に地中に存在する放射性物質の深度分布を測定するための地中放射能測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所の事故等により環境中に放出された放射性物質の地中における深度分布をガンマ線放出核種の放射線強度により算出することが知られている（特許文献１）。
【０００３】
ところで、放射性物質の環境への放出を伴う原子力発電所の事故では、主な核種としてヨウ素131、セシウム134、セシウム137が放出される。このうち半減期が約８日のヨウ素131は比較的早く崩壊するため環境線量への影響は短時間で収束する。一方、セシウム134は半減期が２．０７年、セシウム137は同３０．１年であるため、長期間に亘り環境線量を増加させる原因となる。
【０００４】
原子力発電所の事故において、ヨウ素とセシウムは水に可溶なヨウ化セシウム(CsI)の化学形で放出されると考えられ、環境中の水の流れにより運搬される場合がある。特に地中（土壌中）に運ばれた場合には、粘土質の土壌にセシウムが取り込まれることが知られており、汚染地域の地質構造、気象条件および利用形態等によってその汚染深度が異なる。
【０００５】
このような環境線量への影響や農作物への影響を低減する方策のひとつに、土壌中の汚染源である放射性セシウムの除染がある。除染方法については、はぎ取り、化学処理など様々な方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、いずれの場合でも土壌中に含まれる放射性セシウムの深度分布を測定した後に除染範囲や除染方法を決定する必要があるとともに、除染後も除染効果を確認するために土壌中の放射性セシウムの深度分布を測定する必要がある。
【０００７】
ところで、セシウム134、セシウム137はそれぞれ一般的に次のような崩壊式をとる。
134Cs  →(半減期2.07年、β-崩壊)→134Ba
137Cs  →(半減期30.1年、β-崩壊)→137mBa→(半減期2.55分、核異性体変異IT)→137Ba
この崩壊式からわかるように、セシウムからバリウムの基底状態に崩壊する過程でベータ線とガンマ線が放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように環境線量への影響や農作物への影響を把握するために放射性物質で汚染された土壌中の放射能深度分布、特に放射性セシウムの放射能深度分布を測定することが必要である。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示す従来の地中放射能汚染測定手段は、地上及び地中のガンマ線強度分布を測定し、内挿法等の計算手段により地中の放射能汚染を推定するもので、解析のために複雑な演算処理機構を必要とし、さらに、土壌のサンプリング作業や解析処理等に長時間要するという課題があった。
【００１１】
さらに、特許文献１の地中放射能汚染測定手段は、種々の核種から放出されるガンマ線を測定するもので環境中のガンマ線が測定に与える影響が大きく、放射性セシウムから放出されるベータ線を同時に測定するものではないため、放射性セシウムの深度分布を短時間で精度良く測定することができないという課題があった。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、現場において簡便な装置により地中における放射性物質、特に放射性セシウムの深度分布を効率的かつ高精度で測定することができる地中放射能測定装置及び測定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】
上記課題を解決するために、本発明に係る地中放射能測定装置は、複数の放射線検出器が遮蔽部材を介して多段に収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記内管の深さ方向に形成された複数の第１の測定窓と、前記各放射線検出器に対応して前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、前記外管に対し前記内管を相対的に移動させることで前記第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、前記第１及び第２の測定窓が整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓が不整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る地中放射能測定装置は、第１及び第２の放射線検出器の組が遮蔽部材を介して多段に収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記各第１の放射線検出器に対応して前記内管の深さ方向に形成された複数の第１の測定窓と、前記第１の測定窓と整合するように前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、を有する地中放射能測定装置であって、前記第１の放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第２の放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る地中放射能測定装置は、単一の放射線検出器が収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記内管に形成された一つの第１の測定窓と、前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、前記外管及び内管を深さ方向に相対的に移動させることで前記第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、前記第１及び第２の測定窓が整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓が不整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る地中放射能測定装置は、単一の放射線検出器が収納されたベータ線遮蔽機能を有する内管と、前記内管の外周に配置された外管と、前記内管の深さ方向に螺旋状に形成された複数の第１の測定窓と、前記外管の深さ方向に形成された複数の第２の測定窓と、前記外管及び内管を相対的に回転させることで前記第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と、を有する地中放射能測定装置であって、前記第１及び第２の測定窓が整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のベータ線及びガンマ線を測定し、前記第１及び第２の測定窓が不整合状態の場合に前記放射線検出器により地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る地中放射能測定方法は、上記の地中放射能測定装置を地中に挿入し、地中のベータ線及びガンマ線、並びに地中のガンマ線を測定し、それらの測定値からベータ線の測定値を求めることにより地中の放射性物質の深度分布を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地中に存在する放射性物質の深度分布を効率的かつ高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る地中放射能測定装置の模式断面図。
【図２】（ａ）は第２の実施形態に係る地中放射能測定装置の模式断面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線矢視図。
【図３】（ａ）は第３の実施形態に係る地中放射能測定装置の模式断面図、（ｂ）はその内管及び外管の模式図、（ｃ）は変形例に係る内管及び外管の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る地中放射能測定方法及び測定装置の実施形態について、図面を参照して説明する。  
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る地中放射能測定装置及び測定方法を図１により説明する。
【００２１】
（構成）
本実施形態の地中放射能測定装置１は、複数の放射線検出器２が深さ方向に多段に収納された内管４と、内管４の深さ方向に形成された複数の測定窓４ａ（第１の測定窓）と、内管４の外周に配置された外管５と、各放射線検出器２に対応して外管５の深さ方向に形成された複数の測定窓５ｂ（第２の測定窓）と、各放射線検出器２の間に配置された例えばアクリル板からなる遮蔽部材３と、外管５に対し４内管を相対的に移動させることで第１及び第２の測定窓を整合状態又は不整合状態とする駆動手段と（図示せず）、放射線検出器２で計測した測定値を外部へ出力する計装ケーブル６とから構成される。
【００２２】
放射線検出器２は、ベータ線とガンマ線を検出することができる電離箱、プラスチックシンチレータ検出器等が用いられる。  
内管４は外管５に対し相対的に移動できるように、図示しない駆動手段により、回動又は上下動可能に構成される。内管４は土壌１０に含まれる放射性セシウムから放出されるベータ線を遮蔽可能な厚みに形成される一方、内管４に形成された測定窓４ａを通してベータ線が放射線検出器２に入射する。
【００２３】
本実施形態では、内管４として、土壌１０中の137Csから放出される1.18MeVベータ線を十分に遮蔽することができるように、厚さ約２ｍｍのアルミ管が用いられる。  
なお、放射線検出器２の個数は測定対象の地中深度深さに応じて適宜増減可能である。
【００２４】
（作用）
このように構成された地中放射能測定装置１により、土壌１０中（地中）の放射能深度分布を測定する際は、複数の放射線検出器２が多段に収納された地中放射能測定装置１を土壌１０中に挿入する。その際、地中放射能測定装置１は、土壌の硬軟度に応じて、測定箇所の土壌１０を予めボーリング装置等により除去して挿入されるか、又は直接土壌１０中に挿入される。
【００２５】
また、地中放射能測定装置１を土壌１０中に挿入する際は、内管４の測定窓４ａと外管５の測定窓５ａが整合しない状態（不整合状態）で挿入し、土壌１０中の土砂や水分が内管４内に侵入しないようにする（図１参照）。なお、不整合状態とは測定窓４ａと測定窓５ａが一部でも重なり合わない状態をいう。
【００２６】
地中放射能測定装置１を土壌１０中に挿入した後、各放射線検出器２により放射線強度を測定するが、その際、内管４の測定窓４ａと外管５の測定窓５ａが整合していないため、ベータ線は内管４の周壁により遮断され、各放射線検出器２は土壌１０中のガンマ線のみを測定する。
【００２７】
次に、内管４を外管５に対し相対的に回転又は上下動させて、測定窓４ａと測定窓５ａを整合状態とすることで、各放射線検出器２の近傍に存在する放射性セシウムから放出されるベータ線が各放射線検出器２に入射し、これにより各放射線検出器２はそれぞれの深度レベルにおいてベータ線及びガンマ線の両方を測定する。
【００２８】
なお、図１は内管４の測定窓４ａと外管５の測定窓５ａが深さ方向に整合していない状態を例示しており、この状態から内管４を所定距離深度方向に移動させることで測定窓４ａと測定窓５ａを整合させる。
【００２９】
そして、各測定値は計装ケーブル６により演算部（図示せず）に出力され、各放射線検出器２で測定したベータ線及びガンマ線の測定値からガンマ線のみの測定値を差し引くことにより、各放射線検出器はベータ線のみの測定値を得ることができる。これにより、土壌１０中のベータ線の放射能深度分布を測定することができる。
【００３０】
（効果）
本実施形態によれば、現場において複数の放射線検出器２が多段に収納された地中放射能測定装置１を地中に挿入し、内管４を外管５に対して相対的に移動させることでベータ線の入射を制御することにより、土壌１０中のベータ線の放射能深度分布を高精度で測定することが可能となる。  
また、土壌のサンプリングや、複雑な演算処理機構を必要とせず、簡便な装置構成により、現場において短時間で効率的に放射能深度分布を測定することができる。
【００３１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る地中放射能測定装置及び測定方法を図２（ａ）、（ｂ）により説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００３２】
（構成）
第１の実施形態では一つの放射線検出器２でベータ線及びガンマ線、並びにガンマ線のみの測定を行っているが、本第２の実施形態においては、ベータ線とガンマ線を測定する放射線検出器７（第１の放射線検出器）とガンマ線のみを測定する放射線検出器８（第２の放射線検出器）の２種類の放射線検出器を用いる構成としている。
【００３３】
本実施形態の地中放射能測定装置１は、図２（ａ）に示すように、内管４内にベータ線とガンマ線を測定する放射線検出器７とガンマ線のみを測定する放射線検出器８の組を深さ方向に多段に設置し、放射線検出器７側では内管４と外管５の測定窓４ａと測定窓５ａを常時整合状態とすることでベータ線とガンマ線の両方を入射可能とし、放射線検出器８側では内管４によりベータ線を遮蔽しガンマ線のみを入射可能とする。
【００３４】
放射線検出器７と放射線検出器８の組は深さ方向に遮蔽部材３ａによって遮蔽されるとともに、放射線検出器７と放射線検出器８の間も、図２（ｂ）に示すように、遮蔽部材３ｂによって遮蔽される。
【００３５】
また、地中放射能測定装置１を土壌１０中に挿入する際に、測定窓４ａ及び測定窓５ａから土砂や水分が内管４内に侵入するのを防止するために、外管５の周囲を薄いフィルム状の被覆部材により覆うようにしてもよい（図示せず）。なお、このフィルム状の被覆部材はベータ線の透過を妨げない厚みとされる。  
なお、２種類の放射線検出器７、８の組数は、測定対象の地中深度深さに応じて適宜増減可能である。
【００３６】
（作用）
このように構成された本実施形態において、土壌１０中の放射能深度分布を測定する際は、放射線検出器７と放射線検出器８の組が多段に収納された地中放射能測定装置１を土壌１０中に挿入する。なお、本実施形態では内管４と外管５は相対移動せず、放射線検出器７、８とともに一体的に土壌１０中（地中）に挿入される。
【００３７】
そして、各放射線検出器７で測定したベータ線及びガンマ線の測定値から同じ高さの放射線検出器８で測定したガンマ線のみの測定値を差し引くことにより、土壌１０中のベータ線の放射能深度分布を測定する。
【００３８】
（効果）
本実施形態によれば、２種類の放射線検出器７、８を用いることで校正精度及び測定精度を向上させることができる。また、計測中に内管４又は外管５を相対移動する必要がないので装置構成及び計測作業が簡素化されるため、高精度かつ短時間で土壌１０中のベータ線の放射能深度分布を測定することができる。
【００３９】
（変形例）
本変形例では、放射線検出器７と放射線検出器８の間に遮蔽部材３ｂを配置する代わりに、ガンマ線のみを測定する放射線検出器８の周囲を十分な厚さのアルミ箔等で覆い、ベータ線を遮蔽する構成とする（図示せず）。これにより内管４にベータ線遮蔽機能を持たせる必要がなくなり、単に水や土砂等の侵入を防止する機能を持たせれば良く、厚みをより薄くすることができるので、装置の軽量化、簡素化を図ることができる。その際、内管４の測定窓４ａを省略できるほか、内管４自体も省略することも可能である。
【００４０】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る地中放射能測定装置及び測定方法を図３（ａ）〜（ｃ）により説明する。なお、上記実施形態と同一又は類似の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００４１】
第３の実施形態では単一の放射線検出器９を用いてガンマ線及びベータ線並びにガンマ線のみを測定する。  
本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、単一の放射線検出器９が収納されている内管４に１つの測定窓４ａを設け、外管５には深さ方向に複数の測定窓５ａを設けている。
【００４２】
このように構成された本実施形態において、地中放射能測定装置１を土壌１０中に挿入した後、内管１０を図示しない駆動手段により深度方向に移動させ、外管５の測定窓５ａと内管４の測定窓４ａが整合した場合のみベータ線とガンマ線が放射線検出器９に入射し、そのときのベータ線及びガンマ線を測定する。一方、外管５の測定窓５ａと内管４の測定窓４ａが整合しない場合にはガンマ線のみが放射線検出器９に入射し測定される。  
そして、放射線検出器９で測定したベータ線及びガンマ線の測定値からガンマ線のみの測定値を差し引くことにより、土壌１０中のベータ線の放射能深度分布を測定する。
【００４３】
（変形例）
図３（ｃ）に示す変形例では、内管４の測定窓４ａを測定窓５ａと同じ高さで深さ方向に螺旋状に複数設けた構成としている。この内管４を図示しない駆動手段により回転させ、外管５の測定窓５ａの一つと内管４の測定窓４ａの一つが整合した場合のみベータ線とガンマ線を測定し、測定窓４ａと測定窓５ａが整合しない場合にはガンマ線のみを測定する。
【００４４】
そして、測定窓４ａと測定窓５ａが整合した複数の位置で測定したベータ線及びガンマ線の測定値からガンマ線のみの測定値を差し引くことにより、土壌１０中のベータ線の放射能深度分布を測定する。
【００４５】
本実施形態によれば、単一の放射線検出器９により放射能深度分布を測定することができるので、部品点数の削減及び装置構成の簡素化を図ることができる。  
なお、本実施形態では内管４を外管５に対して移動又は回転させる例を説明したが、外管５を内管４に対して移動又は回転させるようにしてもよい。
【００４６】
また、上述した第１乃至第３の実施形態において、測定中に土砂、水、植物の根、地中生物等が測定窓４ａ、５ａをとおして内管４内に侵入するのを防止するために、第２の実施形態で説明したように、内管４又は外管５を薄いフィルム状の被覆部材で覆うようにしてもよく、また、内管４内に圧縮空気等を供給し内管４の内圧を周囲よりも高くするようにしてもよい（図示せず）。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、放射性セシウムの深度分布を測定する例について説明したが、放射性セシウムと同様な崩壊特性を有する放射性核種の深度分布の測定に適用できることはもちろんである。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この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】
【００４９】
１…地中放射能測定装置、２…放射線検出器、３、３ａ、３ｂ…遮蔽部材、４…内管、４ａ…測定窓（第１の測定窓）、５…外管、５ａ…測定窓（第２の測定窓）、６…計装ケーブル、７…放射線検出器（第１の放射線検出器）、８…放射線検出器（第２の放射線検出器）、９…放射線検出器、１０…土壌。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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