(57)【要約】【課題】平らでない地形においても、容易に、移動しつつ連続的に空間線量率の測定を行って、放射性物質による汚染分布を測定することができる可搬型の汚染分布測定装置を提供する。【解決手段】空間線量率を測定する第１の放射線検出器及び第２の放射線検出器と、所定の向き以外の向きから第１の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第１の放射線検出器を覆って配置される第１の遮蔽体と、前記所定の向きから第２の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第２の放射線検出器の、前記所定の向きに対向する面を覆って配置される第２の遮蔽体とを備える汚染分布測定装置が提供される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質による汚染分布を測定するための汚染分布測定装置であって、
空間線量率を測定する第１の放射線検出器及び第２の放射線検出器と、
所定の向き以外の向きから第１の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第１の放射線検出器を覆って配置される第１の遮蔽体と、
前記所定の向きから第２の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第２の放射線検出器の、前記所定の向きに対向する面を覆って配置される第２の遮蔽体とを備える汚染分布測定装置。
【請求項２】
前記第１の遮蔽体は前記第２の遮蔽体を兼ねており、
第２の放射線検出器は、前記所定の向きに関して、前記第１の遮蔽体を挟んで第１の放射線検出器と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の汚染分布測定装置。
【請求項３】
さらに、現在位置に関する位置データを取得する位置情報取得手段と、
前記第１、第２の放射線検出器によって測定される空間線量率データ及び当該線量率データが測定された地点における位置データを関連付けて放射線量率マップデータを作成するマップデータ作成手段と、
前記第１、第２の放射線検出器、前記位置情報取得手段、及び前記マップデータ作成手段を制御して、前記放射線量率マップデータの自動収集を行わせる制御手段とを備える請求項１又は２に記載の汚染分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質による汚染分布を測定するための汚染分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
福島第１原子力発電所で発生した大規模な放射性物質の漏洩事故のような原子力災害が発生した場合、漏れ出した放射性物質は半径数十ｋｍ〜数百ｋｍ（あるいはそれ以上）の広範囲の地域に拡散する。このような原子力災害が発生した場合、空間線量率の分布を示すマップ（以下、放射線量率マップと呼ぶ）を作製することは、拡散した放射性物質がどこにどのくらい分布しているかを推定するため、及び、住民の被曝管理や放射性物質の拡散状況を推定するために重要であり、住民の避難区域や屋内退避区域を画定したり、住民が無用の被曝をしないように種々の規制区域を設けたりするために有用である。また、放射線量率マップの作製することは、除染計画や被害を受けた地域の環境修復の計画等を立てる上でも非常に重要である。放射性物質による環境汚染（以下、単に汚染ともいう）への対処は、１）放射性物質の環境中の分布の把握、２）的確な除染作業、３）除染の確認、検証、という手順を踏むことが一般的であるからである。
【０００３】
なお、空間線量率（又は放射線量率）とは、対象とする空間の単位時間当たりの放射線量のことである。放射線の量を、物質が放射線から吸収したエネルギー量（吸収線量）で測定する場合、空間線量率は、吸収線量の単位であるＧｙ（グレイ）を用いてＧｙ／ｈ（グレイ／時）で表される。あるいは、放射線の量を、生体の被曝の影響による生物学的影響の大きさ（線量当量）で測定する場合、空間線量率は、線量当量の単位であるＳｖ（シーベルト）を用いてＳｖ／ｈ（シーベルト／時）で表される。なお、線量当量は、吸収線量に生体への影響に応じた係数をかけることにより求められる。
【０００４】
放射線は目に見えず、また放射性物質の化学的挙動は天然に存在する安定同位体などと同じである。そのため、放射性物質の環境中の分布を測定するためには、放射線検出器を用いる必要がある。ここで、除染を行うためには、特に、地表における放射性物質の分布を測定することが重要になるが、地表における放射性物質の分布を精確に測定するためには、放射線検出器をどのように設置すべきかが問題となる。
【０００５】
従来行われている放射性物質の分布を測定する方法として、以下の１）〜３）の方法などが挙げられる。
１）地表付近（地表から１ｃｍあるいは５ｃｍ離れた距離）に放射線検出器を配置する。
２）測定対象の地表部分の周囲を遮蔽物で囲い、その中に放射線検出器を入れて測定する。
３）地表付近（地表から１ｃｍあるいは５ｃｍ離れた距離）と地表から一定の高さ（５０ｃｍ〜１ｍ）の位置に放射線検出器を配置し、２つの検出器の差を読む。
第１の方法は最も基本的な測定方法である。また、第２、第３の測定方法は、非特許文献１，２にも記載されている測定方法であり、福島県や環境省などが除染時の放射性物質の分布を確認するため、あるいは、除染後の放射性物質の分布を検証のための標準的な測定方法として推奨している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２４２１８０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】福島県「生活空間における放射線量低減化対策に係る手引き」
【非特許文献２】環境省「平成２５年除染等工事共通仕様書（第４版）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の第１から第３の測定方法においては、いずれも、地表間近に放射線検出器を配置している。これは、地表間近に放射線検出器を近づけると、地表における汚染からの放射線の寄与が増えることを利用している。この場合、地表からの汚染により地表付近の空間線量率は上昇するため、汚染の度合いは相応の精度で把握できる。地表が平らな場合、地表間近で放射線検出器を一定の高さ（例えば、非特許文献２では地表から１ｃｍ）に保ちながら移動させる事で、連続的な測定も可能である。しかし、現実の環境、例えば公園、宅地、田畑などで作業する場合、地表間近に検出器を配置して測定する事は非常に難しい。石や土の塊、作物、草木等の障害物、法面や段差といった地形の問題があるからである。地表が平らではない場所で、地表から１ｃｍ（又は５ｃｍ）の高さを保ちながら移動しつつ連続的な測定を行う事は事実上不可能であるといえる。そのため、ある地点で放射線検出器の高さを調整して測定し、次の地点へ移動して放射線検出器の高さを調整して測定するという手順を繰り返すことになる。
【０００９】
一般に環境中の空間線量率を測定する放射線検出器は指向性を持たない。そのため、地表の間近に放射線検出器を配置した場合、地表に分布する放射性物質からだけでなく、周囲の木や建物などの汚染からの影響も受けてしまう。そのためより正確に測定しようとすると上述の第２の方法のように、地表に分布する放射性物質からの放射線を効率的に選択して放射線検出器に入射させることができるように、放射線検出器の周囲を遮蔽する必要がある。ここで、γ線を遮蔽するためには、原子番号の大きな元素を多く含む材料を用いることが好ましい。そのため、上述の遮蔽体として、一般には鉛ブロック等が用いられる。鉛ブロックは、γ線に対する遮蔽効果は高いが、比重が大きいため、鉛ブロックの移動や設置に大きな労力を要する。
【００１０】
これらの事情から、従来の手法では測定しようとする区画についてくまなく移動しつつ連続的に測定することは困難である。そのため、区画を面的に測定することに代えて、当該区画での放射線量上昇の原因と想定される場所を作業監督者などと協議しながら決定し、それらの地点での測定を以て区画の確認を終えたこととしている場合が一般的である（非特許文献２参照）。この場合には、適切な地点の選定には除染に関して経験を積んだ者があたる必要がある。しかしながら、区画内におけるどの地点を選択すべきかについては、明確な指標があるわけではなく、除染作業者らの勘に頼ることになる。さらに、除染作業者自身はもちろん、対象区画の所有者や周辺の住民などからも除染し残しがないのかといった不安がある。また状況が変化して異なる地点が除染後の線量上昇の原因になった場合にそれを把握できるのか、という疑問が残る。
【００１１】
また、上記第３の方法に関連して、特許文献１には、棒状の機器支持ロッドと、機器支持ロッドの、高さの異なる位置に取り付けられた２つの放射線検出器と、ＧＰＳ受信機と、送信機とを備えるガンマプロッタＨが開示されている。機器支持ロッドの、地表約１０００ｍｍ及び地表付近の２カ所にそれぞれ放射線検出器が取り付けられており、これらの測定値及びＧＰＳ受信機によって取得された現在位置情報とが関連づけられて、送信機によりサーバに送信される。特許文献１に記載のガンマプロッタＨにおいては、２つの放射線検出器が機器支持ロッドの高さの異なる２つの位置に固定されているため、機器支持ロッドを地表に対して垂直に維持したまま移動することにより、上記第３の測定方法に基づいた空間線量率の測定を、移動しつつ連続的に行うことができる。しかしながら、特許文献１に記載のガンマプロッタＨにおいても、一方の放射線検出器が地表付近に配置されていることには変わりないため、石や土の塊、作物、草木等の障害物、法面や段差のような平らでない地形について測定を行うことは非常に困難である。
【００１２】
本発明の目的は、石や土の塊、作物、草木等の障害物、法面や段差のような平らでない地形においても、容易に、移動しつつ連続的に空間線量率の測定を行って、放射性物質による汚染分布を測定することができる可搬型の汚染分布測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様に従えば、放射性物質による汚染分布を測定するための汚染分布測定装置であって、
空間線量率を測定する第１の放射線検出器及び第２の放射線検出器と、
所定の向き以外の向きから第１の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第１の放射線検出器を覆って配置される第１の遮蔽体と、
前記所定の向きから第２の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第２の放射線検出器の、前記所定の向きに対向する面を覆って配置される第２の遮蔽体とを備える汚染分布測定装置が提供される。
【００１４】
本発明の汚染分布測定装置において、第１の遮蔽体が、所定の向き以外の向きから第１の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第１の放射線検出器を覆っているので、第１の放射線検出器に所定の向き（例えば地表方向）に指向性を持たせることができる。これにより、所定向き以外の方向から第１の放射線検出器に入射する成分（後述の間接線成分）を抑えつつ、所定向きから第１の放射線検出器に入射する成分（後述の直接線成分）を効率よく測定できる。さらに、第２の遮蔽体が、所定の向きから第２の放射線検出器に入射する放射線を遮蔽するように、第２の放射線検出器の、前記所定の向きに対向する面を覆っている。これにより、所定向きから第２の放射線検出器に入射する直接線成分を抑えつつ、第２の放射線検出器に入射する間接線成分を効率よく測定することができる。これらの２つの放射線検出器によって測定される空間線量率の測定値から、所定向きから第１の放射線検出器に入射する直接線成分のみを抽出することができ、所定の向きの直下に存在する放射性物質による汚染を特定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、除染時の放射性物質の分布を容易に確認することができるとともに、除染後の放射性物質の分布を容易に検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本実施形態に係る放射性物質による汚染分布を測定するための測定原理を示す概略図である。
【図２】図２は汚染分布測定装置１の概略図である。
【図３】図３は第１放射線検出器１０の概略図である。
【図４】図４はＫＵＲＡＭＡシステム１の概略図である。
【図５】図５はＮａＩシンチレーション検出器１０の概略図である。
【図６】図６は３次元マップ上に空間線量率の大きさによって色分けされたマーカーを表示した空間線量率マップの一例である。
【図７】図７は、２次元マップ上に空間線量率の大きさによって色分けされたマーカが表示された空間線量率マップの一例である。
【図８】図８はＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００の概略図である。
【図９】図９はパルス波高スペクトルの一例である。
【図１０】図１０は汚染分布測定システム２００Ａ全体をリュックに詰めた状態で、人が背負っている状態を示す写真である。
【図１１】図１１は実証実験を行った福島県Ａ市のマップである。
【図１２】図１２（ａ）は、第１放射線検出器１０で測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１２（ｂ）は、第２放射線検出器２０で測定された空間線量率をプロットしたものである。
【図１３】図１３（ａ）は、運動広場および駐車場付近において第１放射線検出器１０で測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１３（ｂ）は同じ場所において第２放射線検出器２０で測定された空間線量率をプロットしたものである。
【図１４】図１４（ａ）は、集会所の中庭および道路をはさんで反対側の駐車場付近において第１放射線検出器１０で測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１４（ｂ）は同じ場所において第２放射線検出器２０で測定された空間線量率をプロットしたものである。
【図１５】図１５（ａ）は、集会所前を通る道路の路側部分において第１放射線検出器１０で測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１５（ｂ）は同じ場所において第２放射線検出器２０で測定された空間線量率をプロットしたものである。
【図１６】図１６は、運動公園およびその周辺の測定についての経時変化をプロットしたものである。
【図１７】図１７は、運動公園およびその周辺の測定について、局所成分ΦＬを評価した空間線量率マップである。
【図１８】図１８は、集会所周辺の測定について、局所成分ΦＬを評価した空間線量率マップである。
【図１９】図１９は、集会所前を通る道路の測定について、局所成分ΦＬを評価した空間線量率マップである。
【図２０】図２０は、果樹園における局所成分ΦＬのマップである。
【図２１】図２１は、Ｇｅ検出器で測定された１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）と、第１放射線検出器１０により測定された空間線量率とのプロットである。
【図２２】図２２は、Ｇｅ検出器で測定された１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）と、第２放射線検出器２０により測定された空間線量率とのプロットである。
【図２３】図２３は、Ｇｅ検出器で測定された１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）と、局所成分ΦＬとのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本実施形態に係る放射性物質による汚染分布を測定するための汚染分布測定装置１について、その測定原理について説明した後、具体的な構成について詳細に説明する。
＜測定原理の概略＞
【００１８】
一般に、環境中のある点における空間線量率Φは、その点の直下の汚染源からの放射線に起因する空間線量率ΦＬと、周囲の汚染源からの放射線に起因する空間線量率ΦＦとの和として、以下の数式のように表される（図１参照）。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
ここで、空間線量率ΦＦの原因となる汚染源は、遠方を含む周囲の様々な箇所に分布している。そのため、広範な環境汚染が発生しているとすると、空間線量率ΦＦには、汚染源から放出された放射線が直接放射線検出器に入射する成分（以下、直接線成分ともいう）だけではなく、例えば、建物や木などの周囲の構造物、地表、大気による反射及び／又は散乱を受けて放射線検出器に入射する成分（以下、間接線成分ともいう）も多く含まれていると考えられる。間接線成分は、特定の方向から放射線検出器に入射するのではなく、あらゆる方向から放射線検出器に入射することになる。このことから、空間線量率ΦＦは比較的一様な放射線場と近似する事が可能である。以下の説明において、「空間線量率ΦＦ」を「空間線量率の均一成分ΦＦ」、あるいは単に「均一成分ΦＦ」とも称する。
【００２１】
一方、測定対象である直下の汚染源は近距離である事から、空間線量率ΦＬにおいては直接線成分が大部分を占めていると考えられる。言い換えると、直下の汚染源から放射線検出器へ直接入射する放射線が空間線量率ΦＬを構成していると考えられる。以下の説明において、「空間線量率ΦＬ」を「空間線量率の局所成分ΦＬ」、あるいは、単に「局所成分ΦＬ」とも称する。汚染分布を測定するためには、局所成分ΦＬを精確に測定することが重要であるが、広範な汚染が発生している場合、直下に存在する汚染源の放射性物質の総量は周囲の放射性物質の総量に比べると少ないため、直下の汚染源に放射線検出器を十分近づけないと直下の汚染源の放射性物質の寄与を十分に判別することができない。例えば、均一に表面だけが汚染された地表を想定した場合には、高さ１ｍで測定された空間線量率における、直下から半径１ｍの範囲の地表の汚染の寄与は１０％程度にしかならない。このように、放射線検出器を地表から高い位置に配置した場合には、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦに対する、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬの比率が低くなってしまい、精確に局所成分ΦＬを測定することが困難となる。それゆえ、従来の方法では、均一成分ΦＦに対する、局所成分ΦＬの比率がなるべく高くなるように、地表付近に放射線検出器を配置していた。
【００２２】
これに対して、本発明においては、局所成分ΦＬにおける直接線成分の寄与が大きいことを鑑み、これを効率よく測定するために、地表方向に指向性を持った放射線検出器（以下、放射線検出器Ａと呼ぶ）を用意することとした。具体的には、地表方向以外の方向からの放射線が放射線検出器Ａに入射しないように、放射線検出器Ａの地表と対向する面を除く部分を覆う遮蔽体を放射線検出器Ａの周りに配置することとした。しかしながら、地表方向に指向性を持つ放射線検出器Ａにおいても、均一成分ΦＦの一部が混入しているはずである。なぜならば、放射線検出器Ａには、遮蔽体により覆われていない部分があり、この遮蔽体により覆われていない部分の立体角ΩＡに相当する分の均一成分ΦＦは、放射線検出器Ａによって測定されることになるからである。また、遮蔽体はγ線やＸ線などの放射線を完全に遮蔽するとは限らない。例えば、遮蔽体の厚さが十分でない場合においては、一部の放射線は遮蔽体を透過して放射線検出器Ａに入射する。これらのことを考慮すると、放射線検出器Ａに遮蔽体をとりつけた場合における遮蔽率をＱとしたとき、放射線検出器Ａにより検出される空間線量率ΦＡは、以下の数式（数２）によって表すことができる。なお、遮蔽率Ｑは、全立体角から均等に放射線が入射したと仮定した場合に、遮蔽体によって遮蔽される割合を表すものであり、放射線検出器Ａの、遮蔽体により覆われていない部分の立体角ΩＡと遮蔽体を透過する放射線の透過確率とに依存する。なお、遮蔽体が十分に厚く、γ線等の透過確率がゼロに近い場合には、下記数式における（１−Ｑ）の値は、立体角ΩＡとほぼ同じになる。
【００２３】
【数２】
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【００２４】
ここで、遮蔽体の遮蔽率Ｑは、遮蔽体の形状及び材質に基づいて計算したり、シミュレーションを行ったりすることにより算出することができるため、均一成分ΦＦを精確に求めることができれば、放射線検出器Ａにより測定される空間線量率ΦＡと均一成分ΦＦに基づいて、測定対象となる局所成分ΦＬを求めることができる。そこで、放射線検出器Ａと別に、指向性の無い放射線検出器Ｂを用意し、均一成分ΦＦを決定することを考える。放射線検出器Ｂが指向性を持たない場合には、放射線検出器Ｂによって測定される空間線量率ΦＢは、上述のように均一成分ΦＦと局所成分ΦＬとの和となる。しかし、地表に均一に汚染源が分布している場合における、地表から１ｍ離した位置での測定における、直下から半径１ｍの範囲の地表の汚染の寄与の例から分かるように、放射線検出器Ｂの高さが１ｍ程度であれば、放射線検出器Ｂによって測定される空間線量率ΦＢに含まれる局所成分ΦＬは均一成分ΦＦに比べて小さいため、これを無視しても差し支えない。つまり、放射線検出器Ｂを用いて測定される空間線量率ΦＢは、主に、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦにほぼ等しいことがわかる。このことから、指向性のない放射線検出器Ｂを地表から離して配置することにより、均一成分ΦＦを測定することができる。
【００２５】
さらに、後述のように、放射線検出器Ｂを遮蔽体の直上に置くことにより、直下の地表の汚染からの直接線成分を効率よく遮蔽することができる。言い換えると、放射線検出器Ｂによって測定される空間線量率ΦＢに含まれる局所成分ΦＬをさらに小さく抑えることができる。この状態で高さ一定のまま放射線検出器Ａ、Ｂを移動させることにより、地表の汚染物質の分布を把握することができる。
【００２６】
なお、上述のように遮蔽体の遮蔽率Ｑは、計算やシミュレーションにより求めることもできるが、発明者らは以下のような方法により、実験的に遮蔽率Ｑを求めることができることを見いだした。局所成分ΦＬがほぼゼロである場所において測定を行った場合には、放射線検出器Ａによって測定される空間線量率ΦＡは（１−Ｑ）×ΦＦとなり、放射線検出器Ｂによって測定される空間線量率ΦＢはΦＦとなる。ここで、空間線量率ΦＢに対する空間線量率ΦＡの比（ΦＡ／ΦＢ）を計算すると、（１−Ｑ）となる。このことから、放射性物質による汚染がない直下にはない場所において、放射線検出器Ａによって測定される空間線量率ΦＡと放射線検出器Ｂによって測定される空間線量率ΦＢとを測定して両者の比を計算することにより、実験的に遮蔽体の遮蔽率Ｑを求めることができる。
＜汚染分布測定装置１の概略＞
【００２７】
次に、本実施形態に係る汚染分布測定装置１の具体的な構成について、図面を参照しつつ説明する。図２に示すように、汚染分布測定装置１は、第１放射線検出器１０と、第２放射線検出器２０と、第１放射線検出器１０に入射する放射線の立体角を制限するコリメータ３０とを主に備える。第１放射線検出器１０と第２放射線検出器２０とは同じ構造を有しているので、以下、第１放射線検出器１０を例に挙げて説明する。
【００２８】
第１放射線検出器１０は、後述のＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００において用いられている放射線検出器と同じものである。第１放射線検出器１０はＣｓＩシンチレーション検出器であり、図３に示されるように、ＣｓＩ結晶１１と、ＣｓＩ結晶１１に光学的に接続された光電子増倍管、ＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｉｘｅｌ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｃｏｕｎｔｅｒ）等の受光素子１２と、受光素子１２からの出力されるパルス信号を出力するパルス信号出力部１３とを有する。なお、本実施形態においては、受光素子１２としてＭＭＰＣを採用している。ＭＭＰＣは複数のガイガーモードＡＰＤ（アバランシェ  フォトダイオード）のピクセルを含む、常温で使用できる小型の光半導体素子であり、光電子増倍管と比較して低電圧で動作可能であるとともに、磁場の影響を受けにくいという優れた特性を有している。
【００２９】
コリメータ３０は厚さ約１ｃｍの有底の略円筒形の鉛によって構成されており、第１放射線検出器１０の、ＣｓＩ結晶１１の前面１１ａ（ＣｓＩ結晶１１の受光素子１２とは反対側の面）を除いて、第１放射線検出器１０を取り囲むように配置されている。第１放射線検出器１０の、ＣｓＩ結晶１１の前面１１ａから入射する放射線（γ線やＸ線）はコリメータ３０により遮られることはないが、それ以外の方向からの放射線は、コリメータ３０により遮蔽される。
【００３０】
図２に示されるように、コリメータ３０と第１放射線検出器１０とを組み合わせた状態で、第１放射線検出器１０の、ＣｓＩ結晶１１の前面１１ａが地表側（図２の下側）を向くように配置される。そして、第２放射線検出器２０は、コリメータ３０の上方に１５ｃｍ〜３０ｃｍ程度離れた状態で配置される。このように、第２放射線検出器２０をコリメータ３０の上方に配置することにより、第２放射線検出器２０に入射する直下の地表の汚染からの直接線成分を効率よく遮蔽することができる。なお、第２放射線検出器２０とコリメータ３０との間の距離は必要に応じて適宜調整することが可能である。例えば、コリメータ３０と第２放射線検出器２０とが接触するように配置してもよく、互いの距離を１５ｃｍ以下、あるいは３０ｃｍ以上にしてもよい。
【００３１】
第１放射線検出器１０には、コリメータ３０が取り付けられているため、第１放射線検出器１０のＣｓＩ結晶１１の前面１１ａ以外から入射する放射線をコリメータ３０により遮蔽することができる。そして、上述のように、第１放射線検出器１０のＣｓＩ結晶１１の前面１１ａを地表に向けることにより、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦをコリメータ３０により低下させつつ、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬを効率よく測定することができる。言い換えると、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦに対する、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬの比率を高めることができる。
【００３２】
そして、コリメータ３０のさらに上方に配置された第２放射線検出器２０においては、第１放射線検出器１０の場合とは逆に、コリメータ３０により、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬを低くしつつ、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦを効率的に測定することができる。言い換えると、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦに対する、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬの比率を低く抑えることができる。
【００３３】
このように、本実施形態のコリメータ３０は、第１放射線検出器１０に対しては、ＣｓＩ結晶１１の前面１１ａを除いて、第１放射線検出器１０を取り囲むように配置されているので、周囲の汚染源からの放射線に起因する均一成分ΦＦを低く抑える機能を有している。同時に、第２放射線検出器２０に対しては、ＣｓＩ結晶１１の前面１１ａを地表から遮るように配置されているので、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬを低く抑える機能を有している。そして、第１放射線検出器１０により測定された空間線量率から、第２放射線検出器２０により測定された空間線量率に第１放射線検出器１０の立体角をかけた値を引くことによって、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬを算出することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態の汚染分布測定装置１においては、コリメータ２０を取り付けた放射線検出器１０を、必ずしも地表付近に密着させるように配置する必要がなく、例えば、地表から１ｍ程度離した状態で測定を行うことができる。そのため、現実の環境（例えば公園、宅地、田畑など）で測定を行う場合において、例えば、石や土の塊、作物、草木等の障害物、法面や段差などがあって地表面が平らでない場所においても容易に測定を行うことができる。
【００３５】
本実施形態の汚染分布測定装置１は、単独でも使用することができるが、本発明者の１人が中心となって京都大学において開発された空間線量率マップを作製するためのシステムであるＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００と組み合わせて使用することができる。なお、ＫＵＲＡＭＡとは、「Ｋｙｏｔｏ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ＲＡｄｉａｔｉｏｎ  ＭＡｐｐｉｎｇ」の略である。
【００３６】
ここで、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００は、本発明者の１人が中心となって開発したＫＵＲＡＭＡシステム１００を改良したものである。そこで、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００について説明する前に、先ず、その基となったＫＵＲＡＭＡシステム１００について説明し、次に、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００についてＫＵＲＡＭＡシステム１００との違いを中心に説明する。
＜ＫＵＲＡＭＡシステム１００の概略＞
【００３７】
図４に示されるように、ＫＵＲＡＭＡシステム１００は空間線量率を測定する放射線測定器としてのＮａＩシンチレーション検出器１１０と、全地球測位システム（ＧＰＳシステム）を利用して現在位置の情報を取得するＧＰＳユニット１２０（位置情報取得機構）と、ＮａＩシンチレーション検出器１１０及びＧＰＳユニット１２０により取得されたデータ（線量率データ及び位置データ）を処理するデータ処理システム１３０と、ＮａＩシンチレーション検出器１１０からのアナログ出力をＡ／Ｄ変換してデータ処理システム１３０に取り込むためのインターフェースユニット１４０と、データ処理システム１３０により処理されたデータを後述のサーバ１９０に送信するデータ送信ユニット１５０とを主に備える。
【００３８】
図５に示されるように、ＮａＩシンチレーション検出器１１０は、発光中心としてのタリウム（Ｔｌ）がドープされたＮａＩ結晶１１１及びＮａＩ結晶１１１に光学的に接続された光電子増倍管（不図示）が内部に配置された円筒形状の測定部１１２と、光電子増倍管に所定の電圧を印加する高圧電源や光電子増倍管からの出力信号を成形し波高分別するための電子回路が配置された本体部１１３と、測定部１１２及び本体部１１３を電気的に接続するケーブル１１４とを主に備える。本体部１１３には、測定された、単位時間あたりの放射線（γ線又はＸ線）の線量（空間線量率）を表示するメータ１１３ａ、ＮａＩシンチレーション検出器１１０の測定レンジを切り替えるレンジスイッチ１１３ｂ、測定された空間線量率に対応したアナログ電圧信号を出力する出力部１１３ｃ等が設けられている。
【００３９】
ここで、ＮａＩ結晶１１１の内部にγ線、Ｘ線などの放射線が入射した場合、ＮａＩ結晶１１１を構成する原子と放射線との相互作用により、高エネルギーの電子が放出されることがある。放出された高エネルギーの電子は、周りの原子を励起させつつエネルギーを失うが、励起された周りの原子からはシンチレーション光が発せられる。言い換えると、放出された高エネルギーの電子の運動エネルギーがシンチレーション光に変換される。このシンチレーション光の光量は、放出された電子の運動エネルギーの大きさに依存し、放出された電子の運動エネルギーの大きさは、ＮａＩ結晶１１１を構成する原子と放射線との相互作用の大きさに依存する。このことから、ＮａＩ結晶１１１から発せられるシンチレーション光の光量を測定することにより、γ線、Ｘ線などの放射線がＮａＩ結晶１１１を構成する原子との相互作用によって結晶内部で失ったエネルギーの大きさを求めることができる。具体的には、ＮａＩ結晶１１１から発せられたシンチレーション光の光量を、ＮａＩ結晶１１１に光学的に接続された不図示の光電子増倍管により測定する。光電子増倍管からの出力信号は、本体部１１３に配置された電子回路により信号処理され、空間線量率が求められる。測定された空間線量率がメータ１１３ａに表示されるとともに出力部１１３ｃから空間線量率の大きさに応じたアナログ電圧信号（例えば、０〜１０ｍＶ）が出力される。
【００４０】
インターフェースユニット１４０は、出力部１１３ｃから出力されるアナログ電圧信号を増幅するオペアンプ１４１と、オペアンプ１４１により増幅されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１４２とを主に備える。なおオペアンプ１４１は、例えば０〜１０ｍＶの低電圧のアナログ電圧信号を０−１０Ｖのアナログ電圧信号に増幅する。
【００４１】
インターフェースユニット１４０のＡＤ変換器１４２によりＡＤ変換された、空間線量率に関する情報を含むデジタル信号（以下、空間線量率信号と呼ぶ）と、現在位置の情報を含むＧＰＳユニット１２０からの出力信号（以下、ＧＰＳ出力信号と呼ぶ）とがデータ処理システム１３０に入力される。データ処理システム１３０は、空間線量率信号とＧＰＳ出力信号から、現在位置に関する情報（測定位置データ）を抽出するとともに、その位置での空間線量率データを抽出する。そして、測定位置データ（例えば、緯度情報及び経度情報）と空間線量率データとを関連付けて空間線量率マップデータ（放射線量率マップデータ）を作成し、これをテキストファイルに記録する。このテキストファイルには、１〜１０秒間隔で、空間線量率マップデータ（すなわち、測定位置データ及びその位置における空間線量率データ）が追加更新される。
【００４２】
空間線量率マップデータが順次記載されたテキストファイルは、データ送信ユニット１５０によりサーバ１９０に送信される。サーバ１９０上に置かれたファイルは、他のユーザとの間で共有することも可能である。
【００４３】
上述のように、テキストファイルには、測定位置データと、それに関連付けられた空間線量率データとが記載されているので、これを用いて空間線量率マップを作製することができる。具体的には、例えば白地図を用意して、白地図上の測定位置に対応する箇所に、空間線量率の大きさによって色分けされたマーカー（例えばドットなど）を表示してもよい。あるいは、等高線マップを作製してもよい。
【００４４】
また、測定位置データ及び空間線量率データを、電子地図データ（例えば、Ｇｏｏｇｌｅ社のＧｏｏｇｌｅ  Ｅａｒｔｈ（登録商標）等）と組み合わせることも可能である。この場合には、上述のようなＧｏｏｇｌｅ社のＧｏｏｇｌｅ  Ｅａｒｔｈ（登録商標）を用いて、３次元マップ上に空間線量率の大きさによって色分けされたマーカが表示された空間線量率マップ（図６参照）や、２次元マップ上に空間線量率の大きさによって色分けされたマーカが表示された空間線量率マップ（図７参照）などの、視覚的に分かり易い空間線量率マップを形成することができる。
＜ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００の概略＞
【００４５】
さらに、本発明者が中心となって、上記ＫＵＲＡＭＡシステム１００を、単に空間線量率のデータを収集するだけでなく、γ線のエネルギー測定も同時に行えるように改良し、以下のようなＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００を開発した。
【００４６】
以下、図８を参照しつつ、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００について説明する。なお、上述のＫＵＲＡＭＡシステム１と相違する点について説明することとし、共通する構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
図８に示すように、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００は、ＣｓＩシンチレーション検出器２１０と、ＧＰＳユニット１２０と、データ処理システム１３０と、インターフェースユニット２４０と、データ送信ユニット１５０と、コントローラ２６０とを有する。後述のように、インターフェースユニット１４０は、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社のＣｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムにより実現されている。また、前述のＫＵＲＡＭＡシステム１００においては、データ処理システム１３０はネットブックと呼ばれる軽量、小型のノート型パソコンにおいて起動するプログラムにより実現されていた。ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００においては、インターフェースユニット２４０を構成するＣｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムに搭載される小型のＰＣモジュールにおいて起動するプログラムにより実現されている。また、ＧＰＳユニット１２０及びデータ送信ユニット１５０も、ＰＣモジュールに対して、ＵＳＢなどを介して取り付けられる小型モジュールである。また、コントローラ２６０も、同じＰＣモジュールにより実現されている。つまり、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００は、実質的には、インターフェースユニット２４０、データ処理システム１３０、コントローラ２６０等を構成するＣｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムと、ＣｓＩシンチレーション検出器２１０と、ＧＰＳユニット１２０及びデータ送信ユニット１５０等の小型モジュールとによって構成されている。そして、これらの各装置（ユニット）は同一の筐体の中に配置することも可能である。そのため、ＫＵＲＡＭＡシステム１００に比べて、格段に携帯性に優れているとともに、ユーザーが各ユニットの接続作業を行う必要がほとんどないため、誤接続などのトラブルの発生を抑えることができる。
【００４８】
また、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００においては、ＮａＩシンチレーション検出器１１０に代えて、ＣｓＩシンチレーション検出器２１０を採用している。その理由は以下の通りである。一般に、物質とγ線との相互作用は、物質を構成する元素の原子番号が大きくなるほど大きくなることが知られている。ここで、Ｎａの原子番号は１１であるのに対して、Ｃｓの原子番号は５５であることから、ＮａＩシンチレーション検出器とＣｓＩシンチレーション検出器とを比べると、ＣｓＩシンチレーション検出器の方がγ線に対する感度が高いと言える。そのため、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００においては、ＮａＩシンチレーション検出器１１０に代えてＣｓＩシンチレーション検出器２１０を採用することにより、γ線に対する感度を維持しつつ、システム全体をＫＵＲＡＭＡシステム１と比べてさらに小型軽量化することができた。
【００４９】
インターフェースユニット２４０は、パルス信号出力部２１３から出力されるパルス信号を増幅するアンプ（パルスシェーピングアンプ）２４１と、アンプ１４１の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号（デジタル値）に変換するＡＤ変換器２４２と、ＦＰＧＡ２４３と、ＣＰＵ２４４とを有する。なお、ＦＰＧＡ２４３とはＦｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙの略であり、製造後に購入者や設計者が構成を設定できる集積回路である。ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００においては、インターフェースユニット１４０として、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製のＣｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムを採用している。上述のアンプ２４１、ＡＤ変換器２４２、ＦＰＧＡ２４３、ＣＰＵ２４４は、Ｃｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムに搭載されるモジュールとして実装されている。なお、前述のように、ＣＰＵ２４４は、Ｃｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムに搭載されるＰＣモジュールにより実現されており、このＰＣモジュールはデータ処理システム１３０及びコントローラ２６０を兼ねている。ここで、Ｃｏｍｐａｃｔ  ＲＩＯシステムは、再構成可能な組込制御、集録システムであり、例えば、ＬａｂＶＩＥＷ（登録商標）を用いて各モジュールを直接制御するプログラムを容易に作製することができる。また、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００においては、ＦＰＧＡ２４３を用いることにより、ＡＤ変換器２４２から出力されるデジタル信号に基づいて、パルスのピーク高さの波高弁別、及びノイズレベルのディスクリミネーションをソフトウェア的に実現している。ＦＰＧＡ２４３により得られたパルスのピーク高さに関する情報はＣＰＵ２４４へ送られ、ＣＰＵ２４４は、図９に示されるようなパルス波高スペクトルを作製することができる。
【００５０】
また、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００においては、複数の放射線検出器を用いることもできる。さらに、ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００は、徒歩用の構成として、バッテリーで駆動するように構成でき、且つ、ＧＰＳとして高精度のＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）を利用することもできる。徒歩用に構成されたＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム（以下、歩行型ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステムという）は軽量で可搬性に優れており、例えば、人が背負って徒歩で移動しつつ測定することができる。
＜汚染分布測定システム２００Ａの概要及びその検証実験＞
【００５１】
本発明者らは、バッテリーで駆動するように構成し、且つ、ＧＰＳとして高精度のＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）を採用した歩行型ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００において、ＣｓＩシンチレーション検出器２１０に代えて、上記汚染分布測定装置１を組み込むことにより、汚染分布測定システム２００Ａを作製した。汚染分布測定システム２００Ａは上述の汚染分布測定装置１を備えているため、容易に、直下の汚染源からの放射線に起因する局所成分ΦＬを算出することができる。また、歩行型ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステム２００を採用しているため、移動しつつ測定を行うことにより、容易に汚染分布のマッピングを測定することができる。例えば、図１０の写真に示されるように、汚染分布測定システム２００Ａ全体をリュックに詰めた状態で、人が背負って測定を行うことができる。
【００５２】
本実施形態にかかる汚染分布測定システム２００Ａを実証するために、本発明者らは福島県Ａ市において、汚染分布測定システム２００Ａの測定試験を行った。図１１に示される、運動広場および駐車場、集会所、集会所前の道路において、汚染分布測定システム２００Ａをリュックに詰めて背負った状態で、測定者が徒歩で移動することにより測定を行った。なお、歩行型ＫＵＲＡＭＡ−ＩＩシステムを採用しているので、測定中に、付き添い者がＰＣ上のＧｏｏｇｌｅ  Ｅａｒｔｈ（登録商標）でほぼリアルタイムでモニタすることができる。また、測定者自身も例えばタブレット端末を利用することにより、端末の画面上に表示されるグラフと数値で現在位置の緯度経度や２台の放射線検出器１０、２０の測定値をリアルタイムでモニタすることができる。
【００５３】
図１２（ａ）、（ｂ）は、コリメータ３０により地表方向に指向性を持たせている第１放射線検出器１０で測定された空間線量率と、指向性を持たない第２放射線検出器２０で測定された空間線量率とをプロットしたものである。これによれば、第１放射線検出器１０の空間線量率はあまり上がらないのに第２放射線検出器２０の空間線量率が高くなっているように見える場所がみられる。このことは、空間線量率が直下の汚染源からの寄与以外に大きく左右される可能性を示唆している。すなわち、直下の地表が汚染されていない場合であっても、例えばその近くにある建物や木などが汚染していることによって、均一成分ΦＦが高くなっていることがありうると考えられる。
【００５４】
図１３（ａ）、（ｂ）は、運動広場および駐車場付近において測定された空間線量率をプロットしたものである。ここで、図１３（ａ）はコリメータ３０により地表方向に指向性を持たせている第１放射線検出器１０により測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１３（ｂ）は指向性を持たない第２放射線検出器２０により測定された空間線量率をプロットしたものである。なお、運動広場内は中央部に芝が植えられており、すでに除染がなされて日常的に利用されている。周辺部についてはまだ除染が終わっていない。これを反映して、図１３（ａ）、（ｂ）において、運動広場内の空間線量率は駐車場付近に比べて低くなっていることがわかる。
【００５５】
図１４（ａ）、（ｂ）は、集会所の中庭および道路をはさんで反対側の駐車場付近において測定された空間線量率をプロットしたものである。図１４（ａ）はコリメータ３０により地表方向に指向性を持たせている第１放射線検出器１０により測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１４（ｂ）は指向性を持たない第２放射線検出器２０により測定された空間線量率をプロットしたものである。なお、集会所の中庭は、未舗装であり、部分的に草に覆われたり小石に覆われたりしている。
【００５６】
図１５（ａ）、（ｂ）は、集会所前を通る道路の路側部分において測定された空間線量率をプロットしたものである。図１５（ａ）はコリメータ３０により地表方向に指向性を持たせている第１放射線検出器１０により測定された空間線量率をプロットしたものであり、図１５（ｂ）は指向性を持たない第２放射線検出器２０により測定された空間線量率をプロットしたものである。なお、道路は舗装されており、集会所前から１５０ｍくらい南に下った辺りから樹木の生えた山の縁あるいは山に挟まれた状態が続く。
【００５７】
以上の測定結果から地表の汚染に関する考察を行なった。図１３〜１５を見ると、放射線検出器１０、２０によって測定される空間線量率は、よく似た傾向を示すものの、おおむね第１放射線検出器１０において測定される空間線量率が、第２放射線検出器２０により測定される空間線量率より低いことが分かる。これは、放射線検出器１０のＣｓＩ結晶１１の前面１１ａが地表面に向けられているとともに、放射線検出器１０のＣｓＩ結晶１１の前面１１ａを除く部分が、鉛製のコリメータ３０により覆われている事に起因すると考えられる。
【００５８】
図１６は、運動公園およびその周辺の測定についての経時変化をプロットしたものである。下側のグラフは、放射線検出器１０、２０の測定値の経時変化を示し、上側のグラフは、第２放射線検出器２０の測定値に対する第１放射線検出器１０の測定値の比率の経時変化を示している。
【００５９】
これを見ると、放射線検出器１０、２０により測定される空間線量率の測定値は、全体的にはよく似た挙動を示しており、第２放射線検出器２０の測定値に対する第１放射線検出器１０の測定値の比率はおおむね０．４〜０．５程度であることがわかる。第１放射線検出器１０に取り付けられているコリメータ３０による遮蔽により、上および側方からのγ線が７〜８割阻止されていると考えられる。このことを考慮すれば、直下に汚染がなく、均一成分ΦＦだけが測定されるような状況であれば、第１放射線検出器１０と第２放射線検出器２０の測定値の比率が０．４〜０．５程度となることは理解できる。つまり、本測定の条件においては、上述の数式（数２）における（１−Ｑ）の値は０．４〜０．５程度となることがわかった。
【００６０】
なお、図１６をみると、第２放射線検出器２０の測定値に対する第１放射線検出器１０の測定値の比率が大きく増加しているところが見られる。このことは、その時点において、指向性を持たない第２放射線検出器２０の測定値の増加率に比べて、地表方向に指向性を有する第１放射線検出器１０の測定値の増加率が大きくなっていることを意味している。言い換えると、地表からの寄与が大きくなっていること、すなわち、その時点において、直下に汚染があったことを意味している。例えば、図１６における１０時半を挟んだ１０分間の測定値に着目すると、第２放射線検出器２０では１０時半前と１０時半後にほぼ同じ高さのピークが観測されている。これに対して、第２放射線検出器２０の測定値に対する第１放射線検出器１０の測定値の比率をみると、１０時半前には高さ約０．６のピークが見られるのに対して、１０時半を過ぎてからは目立ったピークは見られず、約０．４で推移している。これと同様の変動は１０時５０〜５５分頃、１１時〜１１時１０分過ぎなどでも確認される。また、第１放射線検出器１０の測定値が第２放射線検出器２０の測定値とほぼ同じかそれ以上になっている地点もあり、地表からの寄与が極めて高い地点の存在も伺える。
【００６１】
これらをふまえ、上述の数式（数２）に示した関係式から、局所成分ΦＬを評価したものが図１７である。なお、第２放射線検出器２０の測定値に対する第１放射線検出器１０の測定値の比率が０．４であるとして評価を行った。上述のように、第２放射線検出器２０の測定値に対する第１放射線検出器１０の測定値の比率はおおむね０．４〜０．５であったが、その中でも、当該比率が０．４となるのは第１放射線検出器１０の測定値に対して地上からの寄与が最も少ない場合であると考えられ、測定点に均一場のみ存在する場合に一番近いと考えられるためである。
【００６２】
図１７に示した地表汚染の評価を一般的な空間線量率マップで得られる図１３と比べると、下の（Ａ）〜（Ｄ）のように、単純な空間線量率マップとは異なった傾向が読み取れる。
（Ａ）運動広場内の測定経路上には大きな汚染は存在しない。
（Ｂ）運動広場東側の南北方向経路では空間線量率は高いにも関わらず大きな汚染の存在は示唆されない。
（Ｃ）運動公園西側の法面は比較的汚染が集積する一方、同じ法面のコンクリート階段は汚染が低い。
（Ｄ）運動公園隣接の駐車場には小さなホットスポットが存在し、駐車場内の汚染の度合いもまだらになっている。
このような結果は、しばしば除染を実施しても思ったように空間線量率が下がらないといわれている場合をうまく説明できる可能性がある。例えば、（Ｂ）の傾向は、空間線量率の高い場所であっても、その原因は地表にある汚染ではないことを示唆している。空間線量率が高くなっている運動広場東側の南北方向経路は、側溝の上であり、従来であれば汚染した土砂が集積していると推定されて除染対象となりがちであるが、ここを除染しても線量率は下がらない可能性が高いことになる。
【００６３】
同じ手法を集会所と道路について当てはめた結果が図１８及び１９に示されている。図１８の集会所では比較的汚染が均一に分布しているが、車の出入り口に相当する部分の汚染が低くなっている。これは出入り口は車や人が繰り返し通る事で汚染土が削れて除去されてしまっているためと考えられる。また、図１９では道路が全区間にわたって線量率が上がっているにもかかわらず、道路部分の半分くらいは運動公園並みに地表からの寄与が低い。これは、地表に汚染が存在するのではなく、道路に迫っている山の汚染が道路上の空間線量率を押し上げている可能性が高いことを示唆している。また、地表の寄与が高いところがみられるが、これらは山からの汚染土の湧き出しが側溝や未舗装道路の表面にたまっている可能性があると考えられる。
【００６４】
以上説明してきたように、本実施形態に係る汚染分布測定システム２００Ａを用いることによって、地表の汚染の分布状況を把握するために有効な情報が得られることがわかった。上述のように、汚染分布測定システム２００Ａは検出器をリュックサックの中に入れた状態で、測定者が背負って測定を行うことができる。そのため少なくとも一つの放射線検出器を地表付近に配置して行わなければならない従来の測定と比べて、きわめて容易に測定を行うことができる。本実施形態に係る汚染分布測定システム２００Ａを用いることにより、除染前の計画策定や除染後の効果確認を容易に行うことができ、除染作業の効率化や確実性の向上に大きく寄与することができる。
【００６５】
さらに、本発明者らは本実施形態に係る汚染分布測定システム２００Ａで測定した局所成分ΦＬと、実際の表土の一部をサンプリングして測定した汚染密度との比較を行い、本実施形態に係る汚染分布測定システム２００Ａの有用性を検証する実験を行った。
【００６６】
福島県Ｂ市のある果樹園において、上述の手順と同様のやり方で局所成分ΦＬを測定し、図２０に示されるような局所成分ΦＬのマップを作成した。そして、局所成分ΦＬの高い地点及び低い地点を含むように、６つの代表地点を選択した。選択された代表地点は図２０において四角のマーカーで表示されている。なお、各マーカーの近傍に示されている数字は、汚染分布測定システム２００Ａによる測定地点を識別するための識別番号である。
【００６７】
各代表地点において、表土をサンプルとして数百ｇずつ採取し、サンプルから放出されるγ線をＧｅ検出器により測定して、１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）を求めた。なお、Ｇｅ検出器はエネルギー分解能が高く、サンプル中の１３４Ｃｓと１３７Ｃｓのベクレル数を個別に評価することもできる。しかしながら、汚染分布測定システム２００Ａにおける空間線量率測定では、１３４Ｃｓからのγ線が空間線量率へ与える寄与と１３７Ｃｓからのγ線が空間線量率へ与える寄与とを個別に評価していない。そこで、汚染分布測定システム２００Ａで測定される空間線量率との比較を行うため、Ｇｅ検出器で１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量を求めることとした。
【００６８】
図２１にＧｅ検出器で測定された１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）と、コリメータ３０により地表方向に指向性を持たせている第１放射線検出器１０により測定された空間線量率とのプロットが示されている。図２２にＧｅ検出器で測定された１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）と、指向性を持たない第２放射線検出器２０により測定された空間線量率とのプロットが示されている。これらをみると、第１放射線検出器１０または第２放射線検出器２０を単独に用いて空間線量率を測定した場合には、実際に地表からサンプリングした表土に含まれる１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量との間に、あまり良い相関がみられないことが分かった。これに対して、図２３には、Ｇｅ検出器で測定された１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）と上述の方法により算出した局所成分ΦＬとのプロットが示されている。これを見ると、第１放射線検出器１０または第２放射線検出器２０を単独に用いて空間線量率を測定した場合に比べ、上述の手順で求めた局所成分ΦＬの方が明らかに、実際に地表からサンプリングした表土に含まれる１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量と良い相関を示すことが分かった。このことは、上述の手順で求めた局所成分ΦＬが実際の表土に含まれる１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量（Ｂｑ）を評価するために有用であることを示している。但し、６つの代表地点のうち２つの代表地点（１６６と３６７）が相関から外れているように見えるなど、局所成分ΦＬと表土に含まれる１３４Ｃｓと１３７Ｃｓの総量との間には十分よい相関が認められるとまでは言えない。この理由としては、汚染分布測定システム２００Ａの測定値は第１放射線検出器１０の視野の範囲（半径１ｍ程度）の汚染の平均を見ている一方、採取した表土は採取点の半径１０〜２０ｃｍ程度であり、視野の範囲内の汚染のムラを反映していると考えられる。発明者らの知見によれば、第１放射線検出器１０の視野の範囲で複数の地点で表土をサンプリングして、その汚染密度の平均を評価する事で改善されると考えられる。
【００６９】
上記実施形態において、コリメータ３０は鉛により形成されていたが、必ずしも鉛によって形成されていなくてもよい。上述のように原子番号が大きな元素を多く含む方が放射線の遮蔽効果は高くなることを鑑みると、鉛で形成することが好ましいが、軽量化のために、例えば鉄などでコリメータを作成してもよい。また、コリメータ３０の形状も必要に応じて適宜変更しうる。また、上記実施形態においてコリメータ３０は、第１放射線検出器の地表に対向する面以外の部分を覆うとともに、第２放射線検出器２０の地表に対向する面を地表から遮蔽していたが、本発明はこのような構成には限られない。例えば、第１放射線検出器の地表に対向する面以外の部分を覆うコリメータと、第２放射線検出器２０の地表に対向する面を地表から遮蔽するコリメータとを別に設けることもできる。
【００７０】
上記実施形態において、第１放射線検出器１０はコリメータ３０により地表方向に指向性を持つように構成されていたが、指向性を持たせる方向は、汚染を検出したい方向に向けられていればよく、必ずしも地表方向には限らない。例えば、ビルの壁面などの、地表面とは異なる面について測定を行いたい場合には、その面を向いた方向に指向性を持たせるように、コリメータを配置すればよい。
【００７１】
上記実施形態において、放射線検出器としてＣｓＩシンチレーション検出器を用いていたが、本発明は必ずしもこのような構成には限られない。例えば、ＮａＩシンチレーション検出器やＢａＦ２シンチレーション検出器のような他のシンチレーション検出器を用いることもできる。あるいは、ＧＭ管などのガス検出器や、Ｇｅ検出器のような半導体検出器を用いることもできる。
【００７２】
上記実施形態において、移動する測定者が汚染分布測定システム２００Ａを携帯していたが、本発明はこのような構成には限られない。例えば、汚染分布測定システム２００Ａを、車、自転車、オートバイなどの他の移動手段に搭載して、移動しつつ測定を行うこともできる。
【符号の説明】
【００７３】
１      汚染分布測定装置
１０    第１放射線検出器
２０    第２放射線検出器
３０    コリメータ
２００Ａ    汚染分布測定システム
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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