(57)【要約】【課題】放出点から放出された空間浮遊物質の挙動の解析に用いる伝達関数をより迅速に算出できること、および、放出点から空間浮遊物質が放出された後、迅速に放出量を算出できることにある。【解決手段】空間浮遊物質の移動の推定に用いる伝達関数を作成する伝達関数作成装置であって、放出点からの空間浮遊物質の移動の試験を行った試験データを気象条件ごとに記憶する記憶部と、気象条件を特定し、特定した気象条件に対応する試験データを記憶部から読み出し、試験データに基づいて、特定した気象条件に対応する伝達関数を作成し、作成した伝達関数と気象条件との関係を記憶部に記憶する演算部と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間浮遊物質の移動の推定に用いる伝達関数を作成する伝達関数作成装置であって、
放出点からの前記空間浮遊物質の移動の試験を行った試験データを気象条件ごとに記憶する記憶部と、
気象条件を特定し、特定した気象条件に対応する試験データを前記記憶部から読み出し、前記試験データに基づいて、特定した気象条件に対応する伝達関数を作成し、前記作成した伝達関数と前記気象条件との関係を前記記憶部に記憶する演算部と、を有することを特徴とする伝達関数作成装置。
【請求項２】
前記試験データは、前記放出点を含む模型を用いて行った拡散風洞実験データであることを特徴とする請求項１に記載の伝達関数作成装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記試験データに近似する正規拡散方程式を算出し、算出した正規拡散方程式を伝達関数とすることを特徴とする請求項１または２に記載の伝達関数作成装置。
【請求項４】
前記演算部は、正規拡散方程式が偏流幅に基づく項を含むことを特徴とする請求項３に記載の伝達関数作成装置。
【請求項５】
前記演算部は、拡散幅の希釈化を行い、かつ、前記試験データに基づいて、特定した気象条件に対応する伝達関数を作成することを特徴とする請求項３または４に記載の伝達関数作成装置。
【請求項６】
放出地点から放出された空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定装置であって、
請求項１から５のいずれか一項に記載の伝達関数作成装置と、
前記伝達関数作成装置で作成した伝達関数を用いて、前記放出地点から放出された空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定部と、を有し、
放出量推定部は、前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と、気象条件と、を取得し、
取得した気象条件に基づいて前記伝達関数を決定し、前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と決定した伝達関数とに基づいて、前記放出地点からの放出量を推定することを特徴とする放出量推定装置。
【請求項７】
空間浮遊物質の移動の推定に用いる伝達関数を作成する伝達関数作成方法であって、
放出点からの前記空間浮遊物質の移動の試験を行った試験データを気象条件ごとに取得するステップと、
気象条件を特定し、特定した気象条件に対応する試験データを取得するステップと、
前記試験データに基づいて、前記気象条件に対応する伝達関数を作成するステップと、
前記作成した伝達関数と前記気象条件との関係を記憶するステップと、を有することを特徴とする伝達関数作成方法。
【請求項８】
放出地点から放出された空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定方法であって、
請求項７に記載の伝達関数作成方法で伝達関数を作成するステップと、
前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と、気象条件と、を取得するステップと、
取得した気象条件に基づいて前記伝達関数を決定するステップと、
前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と決定した伝達関数とに基づいて、前記放出地点からの放出量を推定するステップと、を有することを特徴とする放出量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間浮遊物質の放出量に用いる伝達関数を作成する伝達関数作成装置、伝達関数を用いて、空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定装置、空間浮遊物質の放出量に用いる伝達関数を算出する伝達関数作成方法及び放出量推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放出点から大気中に放出された空間浮遊物質の放出量の推定方法としては、特許文献１に記載の方法がある。特許文献１の方法を用いることで、原子力発電所などの原子力施設での事故等により放射性物質が放出された場合や、有害物質が施設から放出された場合に、放出点から放出される空間浮遊物質の放出量を推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６５２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の方法で、放出点からの空間浮遊物質の放出量を予測することができ、拡散予測の精度を高めることができる。ここで、特許文献１に記載の装置は、拡散モデルと計測結果を用いて、放出量を推定している。このため、特許文献１に記載の装置は、繰り返し計算を行い、差分が小さくなるように演算条件を調整することになるため、演算に時間がかかる。ここで、空間浮遊物質の移動を推定する場合、空間浮遊物質の拡散を伝達関数で表し、伝達関数を用いて空間浮遊物質の移動を推定することがある。この場合も、伝達関数の算出に時間がかかると処理に時間がかかることになる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、放出点から放出された空間浮遊物質の挙動の解析に用いる伝達関数をより迅速に算出できる伝達関数作成装置および伝達関数作成方法、また、放出点から空間浮遊物質が放出された後、迅速に放出量を算出することのできる放出量推定装置および放出量推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】
【０００６】
上述した課題を解決するための本発明は、空間浮遊物質の移動の推定に用いる伝達関数を作成する伝達関数作成装置であって、放出点からの前記空間浮遊物質の移動の試験を行った試験データを気象条件ごとに記憶する記憶部と、気象条件を特定し、特定した気象条件に対応する試験データを前記記憶部から読み出し、前記試験データに基づいて、特定した気象条件に対応する伝達関数を作成し、前記作成した伝達関数と前記気象条件との関係を前記記憶部に記憶する演算部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記試験データは、前記放出点を含む模型を用いて行った拡散風洞実験データであることが好ましい。
【０００８】
また、前記演算部は、前記試験データに近似する正規拡散方程式を算出し、算出した正規拡散方程式を伝達関数とすることが好ましい。
【０００９】
また、前記演算部は、正規拡散方程式が偏流幅に基づく項を含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記演算部は、拡散幅の希釈化を行い、かつ、前記試験データに基づいて、特定した気象条件に対応する伝達関数を作成することが好ましい。
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明は、放出地点から放出された空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定装置であって、上記のいずれかに記載の伝達関数作成装置と、前記伝達関数作成装置で作成した伝達関数を用いて、前記放出地点から放出された空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定部と、を有し、放出量推定部は、前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と、気象条件と、を取得し、取得した気象条件に基づいて前記伝達関数を決定し、前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と決定した伝達関数とに基づいて、前記放出地点からの放出量を推定することを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明は、空間浮遊物質の移動の推定に用いる伝達関数を作成する伝達関数作成方法であって、放出点からの前記空間浮遊物質の移動の試験を行った試験データを気象条件ごとに取得するステップと、気象条件を特定し、特定した気象条件に対応する試験データを取得するステップと、前記試験データに基づいて、前記気象条件に対応する伝達関数を作成するステップと、前記作成した伝達関数と前記気象条件との関係を記憶するステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決するための本発明は、放出地点から放出された空間浮遊物質の放出量を推定する放出量推定方法であって、上記に記載の伝達関数作成方法で伝達関数を作成するステップと、前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と、気象条件と、を取得するステップと、取得した気象条件に基づいて前記伝達関数を決定するステップと、前記空間浮遊物質の位置と観測結果との関係と決定した伝達関数とに基づいて、前記放出地点からの放出量を推定するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、試験データを用いて、伝達関数を算出することで、放出点から放出された空間浮遊物質の挙動の解析に用いる伝達関数をより迅速に算出できる。また、伝達関数を迅速に準備できること、または予め準備しておくことで、放出点から空間浮遊物質が放出された後、迅速に放出量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態に係る放出量推定システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、放出量推定システムの放出量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、伝達関数作成方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、放出量推定方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。
【図６】図６は、伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。
【図７】図７は、伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。
【図８】図８は、伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜組み合わせることが可能である。ここで、本実施形態では、空間浮遊物質を放射性物質とし、放出地点を原子力施設とした場合で説明するが、これに限定されない。空間浮遊物質としては、種々の物質を用いることができ、放出地点も各種施設、地点を用いることができる。例えば、空間浮遊物質としては、各種化学物質を対象とすることができる。本実施形態は、伝達関数作成装置を含む放出量推定装置について説明するが、伝達関数を算出する伝達関数作成装置と、伝達関数を用いて放出量を推定する放出量推定装置とを別の装置としてもよい。
【００１７】
本実施形態に係る放出量推定システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る放出量推定システムの構成を示す概略図である。図１に示すように、放出量推定システム（以下「推定システム」という。）１０は、原子力施設８から放出される放射性物質の拡散状況を予測する。原子力施設８は、原子力発電所等の放射性物質を保有する施設である。推定システム１０は、原子力施設８で事故等が発生した場合に、放出される放射性物質の放出量を予測する。本実施形態の推定システム１０は、放出量に加え、拡散状態等も推定することができる。
【００１８】
推定システム１０は、複数の観測装置１２と、気象データベース１４と、放出量推定装置（以下「推定装置」という。）１６と、を有する。観測装置１２は、観測位置の放射線量（線量率）等を計測する装置である。観測装置１２は、放射線量等を計測することで、計測位置における空間線量、空気中濃度、土壌汚染濃度を計測する。なお、観測装置１２は、観測する環境変数（パラメータ）、つまり空間線量、空気中濃度、土壌汚染濃度のいずれを検出するかで、計測する機器として異なる機器を用いてもよい。観測装置１２は、固定した観測施設（固定点）に設置されるものと、移動体、例えば、自動車４に搭載されるものがある。固定点に設置された観測装置１２は、設置された位置の放射線量を継続的に計測する。自動車４等の移動体に搭載された観測装置１２は、移動体の移動に伴って観測位置を移動し、１つの観測装置１２で複数の位置の放射線量を計測する。本実施形態の観測装置１２は、γ線を計測するγ線観測装置である。固定点に設置された観測装置１２は、原子力施設８の周囲に点在している。観測装置１２の配置間隔は、特に限定されないが、例えば原子力施設８の敷地境界に数１００ｍ間隔で配置されている。また、固定点に設置された観測装置１２は、例えば、１ｋｍ以上の間隔で、原子力施設８を中心として４００ｋｍの範囲に配置されている。観測装置１２は、計測した線量の情報（観測線量の情報）を推定装置１６に出力する。なお、出力方法は、通信を介して出力しても記録媒体を介して出力してもよい。推定システム１０は、観測装置１２を配置した位置が観測位置となる。
【００１９】
気象データベース１４は、原子力施設８を含む放射線量を観測する範囲（観測範囲）の気象情報、具体的には、天候、風速、風向き、降雨量、気温等を記憶している。気象データベース１４は、さらに、各種条件に基づいて観測範囲の気象条件を予測してもよい。気象データベース１４は、観測範囲の気象条件を推定装置１６に出力する。本実施形態の気象データベース１４は、推定装置１６と別体としたが、一体としてもよい。
【００２０】
図２は、放出量推定システムの放出量推定装置の構成を示すブロック図である。推定装置１６は、観測装置１２で観測した観測位置の線量のデータ（観測データ）及び気象データベース１４から提供される気象条件及び記憶している各種情報等に基づいて、放出地点からの放射性物質の放出量を推定する。推定装置１６は、演算部２０と、記憶部２２と、入力部２４と、出力部２６と、通信部２８と、媒体読取部３０と、を有する。推定装置１６は、入力部２４、通信部２８及び媒体読取部３０が情報を取得する取得部となる。また、推定システム１０は、推定装置１６の各部の一部機能で伝達関数を作成する。つまり、推定装置１６は、伝達関数作成装置でもある。
【００２１】
演算部２０は、演算手段であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、記憶手段であるメモリ、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、演算部２０は、記憶部２２に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、演算部２０は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリ及び記憶部２２に対してデータの読み書きを行ったり、通信部２８等の動作を制御したりする。
【００２２】
演算部２０は、伝達関数算出部２０Ａと、放出量推定部２０Ｂと、を有する。演算部２０は、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することで、上記各部の機能を実現する。
【００２３】
伝達関数算出部２０Ａは、伝達関数を実際に放射性物質が放出される前に算出する。伝達関数算出部２０Ａは、算出した伝達関数を記憶部２２の伝達関数データ２２Ｆに記憶する。
【００２４】
放出量推定部２０Ｂは、気象データベース１４から放射性物質が実際に放出された際の現在の気象条件を取得し、複数の気象条件について算出された放射性物質の伝達関数のうち現在の気象条件に対応する伝達関数を記憶部２２の伝達関数データ２２Ｆから読み取る。放出量推定部２０Ｂは、後述する観測データ２２Ｅと、読み取った伝達関数とを用いて、新たに観測した観測値に基づく放出地点における放射性物質の放出量を推定する。なお、観測データは、観測データ２２Ｅから取得しても、通信部２８を介して観測装置１２から取得しても、媒体読取部３０を介して取得しても、入力部２４でユーザによって入力された値を用いてもよい。
【００２５】
記憶部２２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムやデータを記憶する。記憶部２２に記憶されるプログラムには、放出量の推定に用いる伝達関数を算出する伝達関数算出部２０Ａの機能を実行させる伝達関数算出プログラム２２Ａと、伝達関数を用いて、放射性物質の放出量を推定する放出量推定部２０Ｂの機能を実行させる放出量推定プログラム２２Ｂと、が含まれる。伝達関数算出プログラム２２Ａは、放出量推定プログラム２２Ｂで用いるデータを算出するプログラムであり、放出量推定プログラム２２Ｂの一部に含めてもよい。上述したプログラムは、前述した機能をすでに記憶されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００２６】
記憶部２２に記憶されるデータには、試験データ２２Ｃと地形データ２２Ｄと観測データ２２Ｅと伝達関数データ２２Ｆとが含まれる。試験データ２２Ｃは、放出地点（本実施形態では原子力施設８）を含む周囲の地形を作成した模型を用いて計測を行った結果のデータである。試験は、放出地点とその周囲の形状と同様の形状で作成した縮尺模型（ミニチュアモデル）を用い、大気の状態を制御しつつ、放出地点から測定可能な物質を放出させ、測定可能な物質の拡散状態を計測する。また、計測は、大気の状態が異なる複数の条件で行う。試験データ２２Ｃは、このような試験で計測した結果を記憶している。試験データ２２Ｃは、測定可能な物質の濃度を複数の測定地点で測定した結果を含む。また、試験データ２２Ｃは、単位時間（例えば３分間）の間に検出された測定対象の物質を時間で割った値、つまり時間平均した値を試験結果として含む。
【００２７】
地形データ２２Ｄは、放出地点（本実施形態では原子力施設８）を含む放出地点の周囲の形状のデータである。地形データ２２Ｄは、試験データ２２Ｃで試験を行った地形のデータと同様の形状となる。記憶部２２は、地形データ２２Ｄを備えていなくてもよい。観測データ２２Ｅは、観測方法と観測するパラメータと観測位置と観測装置１２で計測した値とが記憶されている。また、観測データ２２Ｅは、観測装置１２が設置されている位置（観測位置）の情報や、観測範囲の地形データ等、放射性物質の放出量を推定するために必要な情報も含まれる。
【００２８】
伝達関数データ２２Ｆは、放射性物質の拡散シミュレーション処理に基づいて事前に算出された観測地点における放射性物質の観測値（計算値）と、放射性物質の放出量と、の関係を特定する伝達関数を、複数の気象条件毎に記憶している。気象条件としては、風向きや温度がある。
【００２９】
図２において記憶部２２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、通信部２８がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶され、必要に応じて記憶部２２にダウンロードされることとしてもよい。また、図２において記憶部２２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、記憶媒体に記憶され、必要に応じて媒体読取部３０によって読み取られることとしてもよい。
【００３０】
入力部２４は、キーボード、マウス、タッチパネル等、ユーザ、オペレータが操作を入力する機器である。出力部２６は、文字や図形等の各種情報を出力する機器である。出力部２６は、液晶パネルや有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル、プロジェクタ等の表示装置や、印刷装置等である。通信部２８は、所定の通信プロトコルに基づいて、観測装置１２及び気象データベース１４を含む、他の装置との間での情報の送受信を制御する。媒体読取部３０は、光ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の可搬の非一過的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）な記憶媒体からプログラムやデータを読み取る。
【００３１】
次に、推定システム１０及び推定装置１６の制御動作、つまり本実施形態の伝達関数の作成方法および放射性物質の放出量推定方法の一例について説明する。まず、図３を用いて、伝達関数作成方法について説明する。図３は、伝達関数作成方法の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図３に示す処理は、推定装置１６が、記憶部２２に記憶されている伝達関数算出プログラム２２Ａを用いて、演算部２０の伝達関数算出部２０Ａが各部の動作を制御し、各部から取得した情報に対して演算処理を行うことで実現することができる。推定装置１６は、試験データ２２Ｃを取得したら、図３の処理を実行することが好ましいが、任意の時点で実行すればよい。また、本実施形態では、記憶部２２に試験データ２２Ｃを記憶させたが、試験データ２２Ｃを外部から通信等で取得してもよい。
【００３２】
演算部２０は、伝達関数を作成する気象条件を特定する（ステップＳ１２）。当該気象条件は、風状態情報、または大気安定度、またはその組み合わせの情報である。風状態情報は、風向きまたは風速またはそれらの組み合わせの情報である。本実施形態において風状態情報は風向き１６方位を示し、大気安定度は例えば静、動、乱などの３段階の安定度について数値で表された情報であるとする。安定度は、例えば風の強さに基づいて決まり、風速が速い場合を乱、風速が遅い場合を静とする。つまり本実施形態において気象条件は１６×３＝４８通りの気象条件を示すものとする。なお風状態情報がさらに段階的な風速を示し、その風速が大、中、小の３段階であり、気象条件が１６×３×３＝１４４通りの気象条件の何れかを示すものとしてもよい。風状態情報や大気安定度については上記以外の数や向きの方位や、段階数であってよく、適宜決定することができる。
【００３３】
演算部２０は、気象条件を特定したら、特定した気象条件に対応する試験データを取得する（ステップＳ１４）。演算部２０は、記憶部２２に記憶されている試験データ２２Ｃから対応する試験データを特定し、読み出す。なお、演算部２０は、試験データ２２Ｃをそのまま読みだしてもよいし、読み出した試験データを加工してもよい。例えば、気象条件のうち温度の条件が異なる場合、温度に応じて変動を加味して、試験データの結果を調整してもよい。
【００３４】
演算部２０は、対応する試験データを取得したら、取得した試験データに基づいて伝達関数を作成する（ステップＳ２０）。
【００３５】
まず、伝達関数について説明する。まず、複数の連続する時刻のある一つの時刻ｔｉ（に放射性物質の単位放出量Ｑ（ｔｉ）が放出されたものとすると、放出量は、Ｑ（ｔｉ）＝［Ｑｔ１，Ｑｔ２，・・・，Ｑｔｎ］となる。また、観測地点ｊにおける、ある時刻ｔｉでの放射線量Ｃ（ｉｊ）は、Ｃ（ｉｊ）＝［Ｃ１，Ｃ２，・・・ＣＮ］と表すことができる。
【００３６】
放出地点における放射性物質の放出量Ｑ（ｔｉ）と観測地点ｊにおける観測値Ｃ（ｉｊ）との関係式（線形連立方程式）は、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を用いて、式（１）のように表すことができる。
Ｃ（ｉｊ）＝Ｍ（ｉｊ）×Ｑ（ｔｉ）            ・・・（１）
【００３７】
式（１）の伝達関数を求め、設定することで、放出地点から放射性物質が放出されたときに、ある観測地点ｊにおいて観測できる観測値Ｃ（ｉｊ）を上記式（３）に代入することで放出地点での放出量を算出することができる。
【００３８】
ここで、上記式（１）はより詳細には、以下の式（２）のように表すことができる。つまり、観測地点ｊにおける観測値（計算値）Ｃ（ｉｊ）と放出量Ｑ（ｉｊ）との関係は、伝達関数（Ｍ１１，Ｍ２１，・・・Ｍｉ１），（Ｍ２１，Ｍ２２，・・・Ｍｉ２），（Ｍ１３，Ｍ２３，・・・Ｍｉ３），・・・，（Ｍ１ｊ，Ｍ２ｊ，・・・Ｍｉｊ）を用いて、式（２）のように表すことができる。
【００３９】
【数１】
2015224934.tif 000003
【００４０】
伝達関数算出部２０Ａは、複数の観測地点ｊについての、複数の連続した各時刻ｔｉでの放射線量Ｃ（ｉｊ）の算出を、時刻毎、観測地点ｊ毎に繰り返し行い、式（６）に用いられている伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出する。
【００４１】
つまり、「Ｃ１ｊ＝Ｍ１１・Ｑ１」によりＣ１ｊ，Ｑ１が推定や設定により既知であるからＭ１１を算出することができる。また「Ｃ１ｊ＝Ｍ２１・Ｑ２」によりＣ１ｊ，Ｑ２が推定や設定により既知であるからＭ２１を算出することができる。同様に式（６）より「Ｃｉｊ＝Ｍ２１・Ｑ２」によりＣ１ｊ，Ｑ２が推定や設定により既知であるからＭ２１を算出することができる。このように、伝達関数算出部２０Ａは、複数の観測地点ｊについての、複数の連続した各時刻ｔｉでの放射線量Ｃ（ｉｊ）の推定を、時刻毎、観測地点ｊ毎に繰り返し行い、式（６）に用いられている伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出する。
【００４２】
伝達関数算出部２０Ａは、ある大気情報について算出した伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を、記憶部２２の伝達関数データ２２Ｆに記憶する（ステップＳ１０５）。さらに、伝達関数算出部２０Ａは、風状態情報は風向き１６方位のいずれかを示し、大気安定度が例えば静、動、乱の３段階の安定度を示す１６×３＝４８通りの大気情報について、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を繰り返し算出し、事前に記憶部２２の伝達関数データ２２Ｆに記憶しておく。なお上述したように、風状態情報や大気安定度については上記以外の数や向きの方位や、段階数であってよいため、異なる数の方位、安定度の数である場合には、それに応じた分だけ伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を繰り返し算出する。以上の処理により放射性物質が実際に放出される前に、事前に各大気状態における伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出することができる。
【００４３】
演算部２０は、試験データに基づいて、上述した各位置での伝達関数を算出する。本実施形態の演算部２０は、伝達関数が正規拡散式（Ｈｅ・σモデル）となる。演算部２０は、試験データに近似する正規拡散方程式を算出し、算出した正規拡散方程式を伝達関数とする。ここで、正規拡散式は、下記式（３）と表すことができる。ここで、（Ｕ・Ｃ）／Ｑは、正規化濃度［ｍ−２］である。Ｃは、濃度、Ｕは風速、Ｑは、放出量であり、（Ｕ・Ｃ）／Ｑとすることで、伝達関数を算出条件の風速であり、放出量が単位放出量となるように正規化している。
【００４４】
【数２】
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【００４５】
また、式（３）中の各パラメータは、下記の式（４）、式（５）、式（６）と表すことができる。下記式（４）のγは地形係数であり、Ｈｏは、基準高さ（実際の放出地点の高さ）であり、Ｈｅは、有効高さ（地形を考慮して補正した放出地点の高さ）である。
【数３】
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【００４６】
σｙ（σｙｔ）は、横風方向拡散幅であり、平地での横風方向拡散幅σｙ、ｐと地形係数ａ、ｂとを用いて、下記式（５）で表すことができる。平地での横風方向拡散幅σｙ、ｐは、放出地点との距離に基づいて算出することができる値である。
【数４】
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【００４７】
σｚ（σｚｔ）は、地表煙軸正規化濃度であり、平地での地表煙軸正規化濃度σｚ、ｐと地形係数ｃ、ｄとを用いて、下記式で表すことができる。平地での地表煙軸正規化濃度σｚ、ｐは、放出地点との距離に基づいて算出することができる値である。
【数５】
2015224934.tif 000007
【００４８】
演算部２０は、試験データに基づいて、上記式（３）の各係数を設定することで、伝達関数を算出する。具体的には、演算部２０は、試験データに基づいて、式（４）、式（５）、式（６）の地形係数γ、ａ、ｂ、ｃ、ｄを決定することで、上記式（３）の各係数を設定する。例えば、演算部２０は、試験データにおけるσｙｔと、平地での横風方向拡散幅σｙ、ｐに基づいて、ａ、ｂを算出する。同様に演算部２０は、試験データにおけるσｚｔと、平地での地表煙軸濃度σｚ、ｐに基づいて、ｃ、ｄを算出する。演算部２０は、試験データに基づいて、各位置、各時間の伝達関数を算出することで、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）の各値を算出する。このように、演算部２０は、各係数を決定することで、試験データに近似する正規拡散方程式を算出する。
【００４９】
演算部２０は、伝達関数を作成したら、作成した伝達関数を記憶部２２に記憶する（ステップＳ２２）。演算部２０の伝達関数算出部２０Ａは、気象条件毎に、図３の処理を実行することで、１つの気象条件に対応した１つの伝達関数を作成し、記憶させることができる。例えば、伝達関数算出部２０Ａは、風状態情報は風向き１６方位のいずれかを示し、大気安定度が静、動、乱の３段階の安定度を示す１６×３＝４８通りの気象条件について、伝達関数を繰り返し算出し、事前に記憶部２２の伝達関数データ２２Ｆに記憶しておく。なお上述したように、風状態情報や大気安定度については上記以外の数や向きの方位や、段階数であってよいため、異なる数の方位、安定度の数である場合には、それに応じた分だけ伝達関数を繰り返し算出する。以上の処理により放射性物質が実際に放出される前に、事前に各大気状態における伝達関数を算出することができる。
【００５０】
次に、図７を用いて、放射性物質が実際に放出された場合に、放出量推定装置１６が伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を用いて放出地点における放出量を推定する場合の処理フローについて説明する。図４は、放出量推定方法の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す処理は、推定装置１６が、記憶部２２に記憶されている伝達関数算出プログラム２２Ａ及び放出量推定プログラム２２Ｂを用いて、演算部２０が各部の動作を制御し、各部から取得した情報に対して演算処理を行うことで実現することができる。なお、推定装置１６は、観測装置１２から供給される観測データから放射性物質を含むと判定される情報を検出したら、処理を開始するようにしてもよいし、ユーザの操作によって処理を開始するようにしてもよい。
【００５１】
推定装置１６は、放出量の推定処理を開始したら（ステップＳ２０１）、各観測装置１２から定められた時間隔てた時刻ｔｉ毎に検出した観測値Ｃ（ｉｊ）の情報、つまり観測データを取得する（ステップＳ２０２）。伝達関数算出部２０Ａは、定められた時間隔てた時刻ｔｉを検出する度に測定された各観測装置１２の観測値Ｃ（ｉｊ）を、直接ユーザからの入力により受け付けるようにしてもよい。上述したように放出地点における放射性物質の単位放出量Ｑ（ｔｉ）と観測地点ｊにおける観測値Ｃ（ｉｊ）の関係式（線形連立方程式）は、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を用いて、式（１）や式（２）のように表すことができる。
【００５２】
推定装置１６は、放出量推定部２０Ｂにより、気象データベース１４の情報を取得し、現在の大気情報を入力する（ステップＳ２０３）。推定装置１６は、現在の大気情報に対応付けられて記憶されている伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を伝達関数データ２２Ｆから読み取る（ステップＳ２０４）。
【００５３】
推定装置１６は、放出量推定部２０Ｂにより、取得した各観測装置１２からの観測値Ｃ（ｉｊ）と、読み取った伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）とを用いて、下記式（７）の残差ノルムπが最小となる単位放出量Ｑ（ｔｉ）＝［Ｑｔ１，Ｑｔ２，・・・，Ｑｔｎ］を推定する（ステップＳ２０５）。式（７）において変数Ｎは観測地点ｊの数を示している（ｋ＝１，・・・，Ｎ）。
【００５４】
【数６】
2015224934.tif 000008
【００５５】
つまり、観測地点ｊがａ，ｂ，ｃの３か所ある場合には（Ｎ＝３）、観測地点ｊａにおいて式（６）より
Ｃ１ｊａ＝Ｍ１１ａ・Ｑ１＋Ｍ２１ａ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ａ・Ｑｉ
Ｃ２ｊａ＝Ｍ１２ａ・Ｑ１＋Ｍ２２ａ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ２ａ・Ｑｉ
・・・
Ｃｉｊａ＝Ｍ１ｊａ・Ｑ１＋Ｍ２ｊａ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉｊａ・Ｑｉ
となり、
観測地点ｊｂにおいて式（３）より
Ｃ１ｊｂ＝Ｍ１１ｂ・Ｑ１＋Ｍ２１ｂ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ｂ・Ｑｉ
Ｃ２ｊｂ＝Ｍ１２ｂ・Ｑ１＋Ｍ２２ｂ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ２ｂ・Ｑｉ
・・・
Ｃｉｊｂ＝Ｍ１ｊｂ・Ｑ１＋Ｍ２ｊｂ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉｊｂ・Ｑｉ
となり、
観測地点ｊｃにおいて式（３）より
Ｃ１ｊｃ＝Ｍ１１ｃ・Ｑ１＋Ｍ２１ｃ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ｃ・Ｑｉ
Ｃ２ｊｃ＝Ｍ１２ｃ・Ｑ１＋Ｍ２２ｃ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ２ｃ・Ｑｉ
・・・
Ｃｉｊｃ＝Ｍ１ｊｃ・Ｑ１＋Ｍ２ｊｃ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉｊｃ・Ｑｉ
となるため、
Ｃ１ｊａ＝Ｍ１１ａ・Ｑ１＋Ｍ２１ａ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ａ・Ｑｉ
Ｃ１ｊｂ＝Ｍ１１ｂ・Ｑ１＋Ｍ２１ｂ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ｂ・Ｑｉ
・・・
Ｃ１ｊｃ＝Ｍ１１ｃ・Ｑ１＋Ｍ２１ｃ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ｃ・Ｑｉ
を用いて、
｛（Ｍ１１ａ・Ｑ１＋Ｍ２１ａ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ａ・Ｑｉ）−Ｃ１ｊａ｝２
｛（Ｍ１１ｂ・Ｑ１＋Ｍ２１ｂ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ｂ・Ｑｉ）−Ｃ１ｊｂ｝２
・・・
｛（Ｍ１１ｃ・Ｑ１＋Ｍ２１ｃ・Ｑ２＋，…，＋Ｍｉ１ｃ・Ｑｉ）−Ｃ１ｊｃ｝２
の総和（＝π）が最小となるような、放出地点における未知の単位放出量Ｑ（ｔｉ）＝Ｑ１，Ｑ２，・・・Ｑｉを算出する。つまり、放出量推定部２０Ｂは、観測値と計算値の残差ノルムπ（残差合計値）が最小となるような放出量を推定する。そして放出量推定装置１６は推定した放出量を例えばモニタなどに出力する。
【００５６】
以上の処理により推定装置１６は、予め気象条件毎に算出された伝達関数のうち、放射性物質が放出された時点での気象条件に応じた伝達関数を用いて放出地点における放出量を推定する。したがって、伝達関数を算出するための時間が短縮され、迅速な放出量の推定を行うことができる。
【００５７】
また、推定装置１６は、以上のように、試験データを用いて伝達関数を算出することで、伝達関数を簡単に算出することができる。具体的には、伝達関数を算出するために、放出地点を含む周囲の地形や環境を定義した解析モデルを作成し、作成した解析モデルで数値計算を行い、伝達関数を算出する場合よりも飛躍的に少ない計算量で伝達関数を算出することができる。具体的には、計算量を１／１００以下とすることができる。
【００５８】
また、試験データに基づいて、伝達関数を算出することで、実際の試験を近似できる値を伝達関数とすることができ、伝達関数の精度を高くすることもできる。また、試験結果に即した伝達関数となるため、検証作業に係る時間も低減することができる。
【００５９】
また、本実施形態のように原子力施設の場合、施設の建設時に実行する拡散風洞実験データ（濃度分布）を試験データとして用いることができる。これにより新たな試験を行わずに、すでに行われている試験結果を用いることができる。ここで、拡散風洞実験は、原子力施設内の構造物（建物、護岸ほか）および周辺５ｋｍ範囲の地形を再現して実行されている。このように、放出地点の施設及び周囲５ｋｍの地形を再現した試験結果を用いることで、伝達関数を高い精度で算出することができる。
【００６０】
なお、上述の、放射性物質（核種）の乾性沈着する単位時間当たりの量Ｄｄ（Ｂｑ／ｍ２／ｓ）は、式（８）により算出することができる。また放射性物質の湿性沈着する単位時間当たりの量Ｄｗ（Ｂｑ／ｍ２／ｓ）は式（９）により算出することができる。このような乾性沈着や湿性沈着した放射性物質からの空間線量を考慮した観測地点ｊの観測値のシミュレーション結果に基づいて伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出すれば、より精度の高い放射線量を推定するための伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出することができる。
【００６１】
Ｄｄ＝ＣＶｇ・・・（８）
Ｄｗ＝∫ΛＣｄｚ・・・（９）
【００６２】
式（８）、式（９）においてＣは放射性物質の濃度（Ｂｑ／ｍ３）を示す。また式（８）においてＶｇは沈着速度（ｃｍ／ｓ）を示している。一般的にはＶｇ＝０．３（ｃｍ／ｓ）を用いる。また式（９）においてΛは洗浄係数（１／ｓ）、ｚは鉛直方向を示しており、式（１０）で表すことができる。
Λ＝ａＰｂ・・・（１０）
なお、Ｐは降水強度（ｍｍ／ｈｒ）、ａ，ｂはパラメータ（一般的な値はａ＝１Ｅ−４，ｂ＝０．５）である。
【００６３】
また、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出するに当たり、伝達関数算出部２０Ａは、放射性物質の核種毎の半減期の違いを考慮して、核種毎の半減期の影響を反映させた伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出し、記憶部２２の伝達関数データ２２Ｆに記憶するようにしてもよい。ここで、上述した半減期を考慮しない場合の放出地点における放射性物質の単位放出量Ｑ（ｔｉ）と観測地点ｊにおける観測値Ｃ（ｉｊ）の関係式（線形連立方程式）は、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を用いて、式（３）のように表すことができた。一方、放出地点における放射性物質の単位放出量Ｑ（ｔｉ）と、半減期を考慮した場合の観測地点ｊにおける観測値Ｃ’（ｉｊ）との関係式（線形連立方程式）は、観測値Ｃ（ｉｊ）が式（１１）のように表すことができるため、式（１２）となる。
【００６４】
Ｃ（ｉｊ）＝Ｃ’（ｉｊ）ｅｘｐ（−λｔ）・・・（１１）
Ｃ’（ｉｊ）ｅｘｐ（−λｔ）＝Ｍ（ｉｊ）×Ｑ（ｔｉ）・・・（１２）
なお式（１１）、（１２）においてｔは時間（ｓ）、λは崩壊定数（１／ｓ）を示している。
【００６５】
また、観測時刻及び観測地点（ｋ）に対する放出時刻（ｉ）の伝達関数をΦｋｉとし、観測地点（ｋ）での観測値をｆｋとし、放出時刻（ｉ）の放出量をｑｉとし、観測時刻及び観測地点数をＮ、放出時間分割数をＭとした場合、残差ノルムπを下記式で表すことができる。
【数７】
2015224934.tif 000009
推定装置１６は、上記式に基づいた連立方程式を残差ノルムπが最小となるように解くことでも、各時刻の放出量ｑｉを算出することができる。
【００６６】
ここで、上述したように、空間浮遊物質は、放射性物質に限定されず、化学プラントなどの工場から排出される煙などに含まれる化学物質とすることもできる。この場合、放出量推定システム１０は、化学プラントの周囲１００箇所以上の多数の観測装置１２を設置するようにしてもよい。そして、放出量推定装置１６は、１００箇所以上の観測装置１２において観測された観測値に基づいて、伝達関数行列Ｍ（ｉｊ）を算出して伝達関数データ２２Ｆに記憶しておき実際に事故などによって化学物質が放出された場合の放出地点における当該化学物質の放出量の推定を行うようにしてよい。または、観測装置１２で観測したガス濃度データを用いてガスの放出量を推定するようにしてもよい。
【００６７】
また、放出量推定システム１０は、放出量推定装置１６により、放出量に加え、放出地点を特定するようにしてもよい。この場合、放出量推定装置１６は、放出箇所毎に残差合計値（π）を算出し、計算される残差合計値（π）が最小となる地点が、もっとも、放出地点の箇所として信頼度が高いと判断する。これにより、繰り返し計算で放出箇所を特定することなしに、短い計算時間で放出箇所と放出量を求めることが可能となる。
【００６８】
また、上記効果を得ることができるため、放出量推定装置１６は、大気情報毎に伝達関数を予め算出し、記憶し、記憶した伝達関数を用いることが好ましいがこれに限定されない。放出量の推定方法としては種々の方法を用いることができる。
【００６９】
また、推定装置１６は、試験データが１つの温度で実行されている場合、上記式（５）、（６）の平地拡散幅（σｙp、σｚp）を調整することによって、試験の温度と放出量推定時の温度の差を補正することができ、大気中の温度成層（大気安定度）がガス拡散に及ぼす影響を再現することができる。
【００７０】
ここで、推定装置１６は、偏流幅（Ｄｙ）を考慮して伝達関数を算出することが好ましい。具体的には、推定装置１６は、上記式（３）に代えて、正規拡散方程式が偏流幅に基づく項を含む下記式（１３）を用いて、伝達関数を算出することが好ましい。
【００７１】
【数８】
2015224934.tif 000010
【００７２】
図５は、伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。図６は、伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。図５及び図６は、縦軸が濃度であり、横軸が基準位置からの距離である。なお、図５及び図６の横軸は、放出地点と基準位置とを結んだ線に直交する方向における距離を示している。推定装置１６は、偏流幅（Ｄｙ）を含む上記式（１３）を用いて、伝達関数を算出することで、図５に示すように、大気中を拡散するガスの中心軸（煙軸と呼ぶ）が地形影響によって風向軸よりも偏流する場合に生じる、伝達関数で算出した結果（伝達関数）と、実際の計測値（観測値）とのずれを補正することができる。これにより、図６に示すように、伝達関数で算出する濃度分布と計測値の濃度分布とをより近似させることができる。
【００７３】
このように、偏流幅を考慮して、伝達関数を算出することで、複雑な地形で生じる偏流も考慮することができ、伝達関数を高い精度で算出することができ、放出量を高い精度で算出することができる。
【００７４】
また、演算部２０は、拡散幅、具体的には横風方向拡散幅の希釈化を行って、試験データに基づいて、伝達関数を作成することが好ましい。ここで、横風方向拡散幅の希釈化は、希釈係数を用いて処理することができる。横風方向拡散幅の希釈化は、評価時間ｔのときの広がり幅をσｙｔとし、評価時間ｔ０のときの広がり幅をσｙｔ０とすると、（σｙｔ／σｙｔ０）＝（ｔ／ｔ０）ｐを用いて、処理することができる。なおｐは、べき数で０．２以上０．５以下の値である。
【００７５】
図７及び図８は、それぞれ伝達関数算出部の処理を説明するための説明図である。図７及び図８は、縦軸が濃度であり、横軸が基準位置からの距離である。なお、図７及び図８の横軸は、放出地点と基準位置とを結んだ線に直交する方向における距離を示している。
【００７６】
演算部２０は、拡散幅の希釈化を行い、伝達関数に対応する単位時間をより長い時間とすることで、図７に示すように横風方向拡散幅（σｙ）が増加した濃度分布が変化する。図７は、評価時間ｔ０が３分の上述した実施形態の試験データを評価時間ｔを６０分に希釈化した場合を示している。このように、拡散幅の希釈化を行って、伝達関数を算出することで、図７に示すように、実際の計測値に近い伝達関数の計算値を算出することができる。またこの伝達関数を用いて、放出量を仮定して、同じ位置での濃度を算出した結果、図８に示すように、観測値に近似した分布となった。
【００７７】
このように、演算部２０は、拡散幅の希釈化を行うことで、推定時の気象条件と実際の気象条件のずれで生じる誤差の累積を低減することができ、地形による偏流があっても、差異を低減させることができ、放出量の推定精度を向上させることができる。
【００７８】
また、試験データが空間浮遊物質を放出する高さと、実際の放出地点で空間浮遊物質が放出された高さが違う場合は、試験結果を補正してもよいし、そのままの試験結果を用いてもよい。
【００７９】
ここで、上述したように、空間浮遊物質は、放射性物質に限定されず、化学プラントなどの工場から排出される煙などに含まれる化学物質とすることもできる。この場合、推定システム１０は、化学プラントの周囲１００箇所以上の多数の観測装置１２を設置するようにしてもよい。そして、推定装置１６は、１００箇所以上の観測装置１２において観測された観測値に基づいて、伝達関数を算出して伝達関数データ２２Ｆに記憶しておき実際に事故などによって化学物質が放出された場合の放出地点における当該化学物質の放出量の推定を行うようにしてよい。または、観測装置１２で観測したガス濃度データを用いてガスの放出量を推定するようにしてもよい。
【００８０】
本実施形態の推定装置１６は、各測定点で検出した試験結果が時間平均した値となる試験データ２２Ｃを用いて、伝達関数を算出した。これに対して、試験データが、各測定点で検出した試験結果が時間平均した値ではない場合、推定装置１６は、各測定点で検出した試験結果が時間平均した値となるデータとする処理を、試験データに対して行った後、処理をした試験データを用いて伝達関数の作成を行う。
【００８１】
また、上記実施形態では、算出した伝達関数を用いて、放出地点での放出量を推定したがこれに限定されない。例えば、算出した伝達関数を用いて、放射性物質の拡散状態の推定を行ってもよいし、所定の地点での放射性物質の濃度の変動を推定してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
８  原子力施設
１０  放出量推定システム（推定システム）
１２  観測装置
１４  気象データベース
１６  放出量推定装置（推定装置）
２０  演算部
２０Ａ  伝達関数算出部
２０Ｂ  放出量推定部
２２  記憶部
２２Ａ  伝達関数算出プログラム
２２Ｂ  放出量推定プログラム
２２Ｃ  試験データ
２２Ｄ  地形データ
２２Ｅ  観測データ
２２Ｆ  伝達関数データ
２４  入力部
２６  出力部
２８  通信部
３０  媒体読取部
【図１】
2015224934.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015224934.tif 000014
【図５】
2015224934.tif 000015
【図６】
2015224934.tif 000016
【図７】
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【図８】
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