(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積物の上方に配置され、堆積物から放射される放射線を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果から得られた前記放射線のカウント数に基づき放射能濃度を算出する算出手段とを備え、該算出手段によって算出された前記放射能濃度を測定結果として出力する放射能濃度測定システムであって、
前記堆積物内の複数の仮想の点線源から放出された放射線が、前記検出手段に入射することを仮定すると共に、前記堆積物が、前記検出手段の中央位置を中心として深さ方向と直角な横方向に延びる仮想円形面と該仮想円形面の外周に上端が連なり深さ方向に延びる仮想円筒面とで囲まれた仮想円柱形状をなすものと仮定し、且つ、前記複数の点線源が、前記堆積物の横方向に延びる面内では、前記検出手段の中央位置を中心に放射状に等間隔で配置され、前記堆積物の深さ方向に延びる面内では、メッシュ状に配置され且つ深さ方向と横方向のそれぞれで等間隔に配置されていると仮定し、
更に、前記堆積物における深さ方向の仮想の放射能濃度分布を仮定し、
前記複数の点線源のうちの１つの点線源から、該１つの点線源を中心とした所定の大きさの半球面に向かって放出される複数の放射線のそれぞれの放出強度を、それぞれの放出角度別に求めると共に、それら複数の放射線のうちの前記検出手段に入射する放射線の放出強度を、前記放出角度に応じて求め、この求められた放出強度に基づいて、前記複数の点線源のうちの１つの点線源からの受信強度を算出し、
前記放射能濃度分布に基づき全ての前記点線源からの受信強度の合計として理論演算値を演算する演算手段が設けられ、
前記算出手段は、前記理論演算値を使用して、前記放射能濃度を算出することを特徴とする放射能濃度測定システム。
【請求項２】
前記演算手段が、複数の仮想の放射能濃度分布のそれぞれに基づき前記理論演算値を演算し、これら複数の前記理論演算値のうちから、前記算出手段に使用される前記理論演算値を選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の放射能濃度測定システム。
【請求項３】
前記カウント数をＩ、前記理論演算値をＳとした場合に、前記放射能濃度を算出するために前記算出手段が使用する数式が、Ｉ／Ｓを因数として含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射能濃度測定システム。
【請求項４】
前記数式の定数である係数が、標準線源から実際に放射される放射線の前記検出手段の検出結果から得られた標準カウント数と、前記標準線源における深さ方向の実際の放射能濃度分布に基づき全ての前記点線源からの受信強度の合計として前記演算手段によって演算された標準理論演算値とに基づいて得られたことを特徴とする請求項３に記載の放射能濃度測定システム。
【請求項５】
前記堆積物が水底に堆積したものであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の放射能濃度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水底の堆積物の放射能濃度を測定するための放射能濃度測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、東日本大震災を端緒として原子力発電所に事故が発生し、これに起因して広範囲に亘る環境中に放射性物質が放出されると共に、この放出された放射線物質が時間経過に伴って地上ならびに水面に降下し、地上や水底に堆積するという事態を招くに至った。その後に、上記のような放射性物質の降下量の調査が実施されている。
【０００３】
この放射性物質の降下量の調査結果は、一般に、地上や水底に堆積した土壌等の堆積物の放射能濃度（単位重量又は単位面積当たりの放射能）で表示される。従って、調査の際に使用される放射線の測定装置は、測定結果として、放射能濃度を出力することが要望されている。
【０００４】
これに対し、一般に、放射線の検出器の検出結果は、カウント数と呼ばれる検出器で検出された放射線量である。従って、放射線の測定装置が、測定結果として、放射能濃度を出力するためには、次の２通りの手段が考えられる。
【０００５】
第１の手段は、検出器の検出結果から得られた放射線のカウント数に基づき放射能濃度を算出することである。つまり、放射線のカウント数に所定の換算（変換）を実施するのである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
第２の手段は、測定対象物を採取して、重量と放射線量（カウント数）を測定し、得られた放射線量を重量で除算することである（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２０５１５２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５７１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、第１の手段では、算出された放射能濃度が、実際の放射能濃度に対して誤差を生じる場合があった。また、第２の手段では、測定対象物を採取する手段と、重量を測定する手段が必要となり、製造コストが増大する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、製造コストを抑制しつつ、測定誤差を抑制可能な放射能濃度測定システム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】
【００１０】
本願発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね、第１の手段で算出された放射能濃度が実際の放射能濃度に対して誤差を生じる原因の１つが、第１の手段の算出で、実際の堆積物における放射能濃度の分布を考慮していないことであるとの知見を得た。
【００１１】
本発明は、堆積物の上方に配置され、堆積物から放射される放射線を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果から得られた前記放射線のカウント数に基づき放射能濃度を算出する算出手段とを備え、該算出手段によって算出された前記放射能濃度を測定結果として出力する放射能濃度測定システムであって、前記堆積物内の複数の仮想の点線源から放出された放射線が、前記検出手段に入射することを仮定すると共に、前記堆積物が、前記検出手段の中央位置を中心として深さ方向と直角な横方向に延びる仮想円形面と該仮想円形面の外周に上端が連なり深さ方向に延びる仮想円筒面とで囲まれた仮想円柱形状をなすものと仮定し、且つ、前記複数の点線源が、前記堆積物の横方向に延びる面内では、前記検出手段の中央位置を中心に放射状に等間隔で配置され、前記堆積物の深さ方向に延びる面内では、メッシュ状に配置され且つ深さ方向と横方向のそれぞれで等間隔に配置されていると仮定し、更に、前記堆積物における深さ方向の仮想の放射能濃度分布を仮定し、前記複数の点線源のうちの１つの点線源から、該１つの点線源を中心とした所定の大きさの半球面に向かって放出される複数の放射線のそれぞれの放出強度を、それぞれの放出角度別に求めると共に、それら複数の放射線のうちの前記検出手段に入射する放射線の放出強度を、前記放出角度に応じて求め、この求められた放出強度に基づいて、前記複数の点線源のうちの１つの点線源からの受信強度を算出し、前記放射能濃度分布に基づき全ての前記点線源からの受信強度の合計として理論演算値を演算する演算手段が設けられ、前記算出手段は、前記理論演算値を使用して、前記放射能濃度を算出することを特徴とする。
【００１２】
この構成であれば、仮想の放射能濃度分布に基づき全ての仮想の点線源からの受信強度の合計として演算された理論演算値を使用して、放射能濃度を算出する。従って、理論演算値を使用することによって、堆積物の放射能濃度分布を反映させた放射能濃度を算出することが可能となる。これにより、測定結果として出力される放射能濃度が実際の放射能濃度に対して誤差を生じることを抑制できる。また、測定対象物を採取する手段や重量を測定する手段を必要としないので、製造コストを抑制することができる。すなわち、本発明の放射能濃度測定システムによれば、製造コストを抑制しつつ、測定誤差を抑制可能となる。
【００１３】
上記の構成において、前記演算手段が、複数の仮想の放射能濃度分布のそれぞれに基づき前記理論演算値を演算し、これら複数の前記理論演算値のうちから、前記算出手段に使用される前記理論演算値を選択可能であってもよい。
【００１４】
この構成であれば、実際の測定現場の放射能濃度分布に近いと考えられる仮想の放射能濃度分布に基づいて演算された理論演算値を選択して、放射能濃度を算出することができる。これによって、より正確な放射能濃度の測定結果を得ることができる。
【００１５】
上記の何れかの構成において、前記カウント数をＩ、前記理論演算値をＳとした場合に、前記放射能濃度を算出するために前記算出手段が使用する数式が、Ｉ／Ｓを因数として含んでいてもよい。
【００１６】
この構成であれば、より正確な放射能濃度の測定結果を得ることができる。この構成において、前記数式の定数である係数が、標準線源から実際に放射される放射線の前記検出手段の検出結果から得られた標準カウント数と、前記標準線源における深さ方向の実際の放射能濃度分布に基づき全ての前記点線源からの受信強度の合計として前記演算手段によって演算された標準理論演算値とに基づいて得られていれば、更に正確な放射能濃度の測定結果を得ることができる。ここで、標準線源とは、放射能濃度、放射能濃度分布、寸法、密度等が既知である実在する放射線源である（以下、同様）。
【００１７】
上記の何れかの構成において、前記堆積物が水底に堆積したものであってもよい。
【００１８】
水底に堆積した堆積物の場合には、サンプルを採取すること自体が難しい場合が多い。従って、サンプルを採取する必要が無い本発明が好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、製造コストを抑制しつつ、測定誤差を抑制可能な放射能濃度測定システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る放射能濃度測定システムの概略構成図である。
【図２】検出手段を含む放射能測定部の縦断面図である。
【図３】理論演算値を演算する方法を示すフローチャートである。
【図４】理論演算値を演算する時の条件を説明するための斜視図である。
【図５】理論演算値を演算する時の条件を説明するための平面図と側面図である。
【図６】図３の工程Ｗ１の内容を示すフローチャートである。
【図７】図６の工程Ｗ１４を説明するための図である。
【図８】図３の工程Ｗ２を説明するための図である。
【図９】仮想の放射能濃度分布の具体例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の濃度とを比較するための図である。
【図１１】本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の濃度とを比較するための図である。
【図１２】本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の濃度とを比較するための図である。
【図１３】本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の濃度とを比較するための図である。
【図１４】本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の濃度とを比較するための図である。
【図１５】本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の濃度とを比較するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る放射能濃度測定システムの概略構成図である。この実施形態の放射能濃度測定システム１は、検出手段２と、算出手段３と、演算手段４と、記憶手段５と、出力手段６とを主要な構成要素として備える。
【００２３】
検出手段２は、堆積物Ｐの上方に配置され、堆積物Ｐから放射される放射線を検出する。堆積物Ｐは、本実施形態では、水底に堆積したものである。算出手段３は、検出手段２の検出結果から得られた放射線のカウント数に基づき放射能濃度を算出する。
【００２４】
本実施形態では、検出される放射線の種類は、セシウム１３４およびセシウム１３７に起因するγ線であるが、特にこれに限定されるものでは無く、その他の放射性物質に起因するγ線でもよい。なお、その場合には、その放射線の検出に好適な検出手段を使用するとよい。
【００２５】
後で詳述するが、演算手段４は、堆積物Ｐ内に仮想の複数の点線源を仮定すると共に、堆積物Ｐにおける深さ方向の仮想の放射能濃度分布を仮定し、仮想の放射能濃度分布に基づき全ての仮想の点線源からの受信強度の合計として理論演算値を演算する。算出手段３は、演算手段４が演算した理論演算値を使用して、放射能濃度を算出する。
【００２６】
記憶手段５は、演算手段４が演算した理論演算値を記憶する。本実施形態では、演算手段４が、複数の種類の仮想の放射能濃度分布のそれぞれに基づいて理論演算値を演算し、これら複数の理論演算値を記憶手段５に記憶させる。そして、記憶手段５に記憶された複数の理論演算値のうちから算出手段に使用される理論演算値を選択するように構成されている。この理論演算値の選択は、本実施形態では、ユーザーの判断によって測定現場の状況に合わせて実施されるが、本発明は、これに限定されること無く、自動で選択するようにしてもよいし、また、理論演算値を選択せずに、全ての理論演算値を使用してもよい。
【００２７】
算出手段３、演算手段４、記憶手段５は、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子情報処理装置によって構成することが可能である。
【００２８】
出力手段６は、例えばモニター等の表示手段やプリンター等であり、算出手段３によって算出された放射能濃度を出力する。これにより、放射能濃度測定システム１は、算出手段３によって算出された放射能濃度を測定結果として出力する。
【００２９】
次に、放射能濃度を算出するために算出手段３が使用する数式について説明する。
【００３０】
ここで、放射能濃度をＢ、検出手段２の検出結果から得られた放射線のカウント数をＩ、理論演算値をＳとする。なお、Ｓには単位が無い（無次元数）。
【００３１】
例えば、放射能濃度Ｂを、単位重量当たりのベクレル量（［Ｂｑ／ｋｇ］）で表したものをＢ１とし、検出手段２の検出結果から得られた放射線のカウント数をＩ［ｃｐｍ］とした場合には、測定対象の堆積物の密度ρ［ｇ／ｃｍ3］を含む次の数式１を使用する。
（数式１）  Ｂ１＝α×Ｉ／（ρ×Ｓ）＝（α／ρ）×（Ｉ／Ｓ）
αは、実際に堆積物を測定する時には定数となる係数である。なお、ここでは、ρは、測定対象によって変動する変数であるが、定数（例えば１）としてもよい。この場合には、この数式１の定数となる係数は、α／ρとなる。
【００３２】
また、例えば、放射能濃度Ｂを、単位面積当たりのベクレル量［Ｂｑ／ｍ2］で表したものをＢ２とし、検出手段２の検出結果から得られた放射線のカウント数をＩ［ｃｐｍ］とした場合には、次の数式２を使用する。
（数式２）  Ｂ２＝β×Ｉ／Ｓ
βは、実際に堆積物を測定する時には定数となる係数である。なお、Ｂ２は検出手段２が感知している放射性物質量（Ｂｑ）と感知している空間を堆積物Ｐと水との境界面に投影した面積から算出する。これは例えば、ある広い領域の放射能レベルを把握する際に有効な指標になると思われる。
【００３３】
このように、数式１と数式２は、（Ｉ／Ｓ）を因数として含む。
【００３４】
数式１の係数αと数式２の係数βは、実際に堆積物を測定する時には定数となるもので、実在する放射線源（標準線源）を使用して予め求められるものである。
【００３５】
係数α，係数βは、標準線源から実際に放射される放射線の検出手段２の検出結果から得られたカウント数（標準カウント数）と、標準線源における深さ方向の実際の放射能濃度分布に基づき全ての仮想の点線源からの受信強度の合計として前記演算手段４によって演算された理論演算値（標準理論演算値）とに基づいて得られる。演算手段４による標準理論演算値の演算方法は、演算手段４による堆積物Ｐにおける仮想の放射能濃度分布に基づき全ての仮想の点線源からの受信強度の合計として理論演算値を演算する方法において、「堆積物Ｐにおける仮想の放射能濃度分布」の代わりに「標準線源における深さ方向の実際の放射能濃度分布」を用いたものである。
【００３６】
具体的には、係数α，係数βは、標準線源の放射能濃度をＢ１ｏ［Ｂｑ／ｋｇ］，Ｂ２ｏ［Ｂｑ／ｍ2］、標準カウント数をＩｏ［ｃｐｍ］、標準理論演算値をＳｏ、標準線源の密度をρｏ［ｇ／ｃｍ3］とした場合、数式１，２により、次の値となる。
α＝Ｂ１ｏ×ρｏ×Ｓｏ／Ｉｏ
β＝Ｂ２ｏ×Ｓｏ／Ｉｏ
【００３７】
次に、検出手段２の具体例について説明する。
【００３８】
図２は、本発明の検出手段２を含む放射能測定部の縦断面図である。放射能測定部は、円柱状の検出器具７と、この検出器具７を密閉状態（水密状態）で収容する耐圧容器８と、この耐圧容器８を包囲して保持する枠組体（不図示）とを主たる構成要素とする。そして、検出器具７からの信号を送る信号線のケーブル９が、耐圧容器８の内部を密閉状態に維持した状態で外部に引き出されている。
【００３９】
検出器具７は、下部に存する放射線検出器１０と、その上部に連結された波高分析器１１とを有し、放射線検出器１０は、その下端部に放射線の検出手段２（放射線検出センサーとしての例えばヨウ化ナトリウムまたは臭化ランタンの結晶）を格納する格納容器１０ａを有すると共に、波高分析器１１は、この実施形態ではセシウム１３７とセシウム１３４とを判別する核種判別手段（マルチチャンネルアナライザー：ＭＣＡ）を内蔵している。従って、この実施形態に係る検出器具７は、放射性物質としてのセシウム１３７と、セシウム１３４との量を、別々に測定するように構成されている。
【００４０】
耐圧容器８は、検出器具７の外周側を、隙間を介して覆う透明のアクリル等の耐圧性樹脂からなる円筒形の筒状体１２と、この筒状体１２の上下両端にそれぞれＯリング１３、１４を介在させて密に嵌合された円板形の上蓋体１５及び下蓋体１６とから構成されている。この場合、上蓋体１５と下蓋体１６とは何れも、筒状体１２の材質よりも軟質の耐圧性樹脂（例えばＭＣナイロン（登録商標）等）で形成され、締付バンド１７、１８により筒状体１２の上下両端にそれぞれ締め付け固定されている。
【００４１】
耐圧容器８の内部においては、検出器具７における波高分析器１１と放射線検出器１０との間のくびれ部１９を挟持して筒状体１２の内周面に密に嵌合された器具固定部材２０を有し、この器具固定部材２０が、検出器具７を耐圧容器８内に固定支持している。この器具固定部材２０は、例えば、平面視形状が円形の板状体を中央で二分割し、その一対の板状体をボルト２１により締め付ける構造とされる。
【００４２】
更に、耐圧容器８の内部においては、上蓋体１５の下面に形成された凹部１５ａと器具固定部材２０との間に、波高分析器１１の外周側を覆う上部固定パイプ２２が配設されると共に、下蓋体１６の下面に形成された凹部１６ａと器具固定部材２０との間に、放射線検出器１０の外周側を覆う下部固定パイプ２３が配設されている。そして、耐圧容器８の筒状体１２と下部固定パイプ２３との間の隙間には、放射線を遮蔽する材質である鉛等からなる円筒状の遮蔽体２４が配設されている。
【００４３】
換言すると、検出器具７における放射線検出器１０の下端部は、耐圧容器８の下蓋体１６の凹部１６ａに挿入され、且つ、放射線検出器１０の外周側は、遮蔽体２４により覆われている。これにより、放射線検出器１０の放射線検出手段２は、耐圧容器８の下端面（下蓋体１６の下端面）に可能な限り近づくと共に、外周側からの放射線が遮蔽体２４によって遮蔽されて、下方からの放射線を主として受けることになる。
【００４４】
また、検出器具７の上端には、放射線検出手段２及び波高分析器１１によって得られたデータを電気信号として取り出す信号線９ａが接続されている。
【００４５】
具体的には、信号線９ａに取り出されるデータは、γ線によるエネルギーごとの放射線量（カウント数）であり、これは、検出手段２の検出結果から波高分析器１１を介して得られるものである。
【００４６】
そして、この信号線９ａは、上蓋体１５の中央部に固定されたプラグ２５を介してケーブル９として外部に引き出されている。この場合、上蓋体１５の中央領域（プラグ２５の周辺領域）は、水密状態にシールされている。従って、耐圧容器８の内部空間は、完全に密閉状態とされ、且つ、水深１００ｍ〜１５０ｍ程度であっても押し潰されない構造とされている。
【００４７】
更に、検出器具７からの信号を送るケーブル９は、水面上（例えば船上または船中）に配備されているパーソナルコンピュータ等の電子情報処理装置（算出手段３）に接続される構成とされている。加えて、検出器具７は、水深の相違に伴う温度変化に対して感度変化を補償する温度補償機能を有している。
【００４８】
次に、演算手段４が理論演算値Ｓを演算する方法を説明する。
【００４９】
本実施形態では、演算手段４による理論演算値Ｓの演算方法は、図３に示すように、点線源からの受信強度を算出する工程Ｗ１と、点線源の深さごとに受信強度の総和を算出する工程Ｗ２と、仮想の放射能濃度分布に基づき全ての点線源からの受信強度の合計を算出する工程Ｗ３とを備える。
【００５０】
本実施形態では、理論演算値Ｓは、工程Ｗ３で仮想の放射能濃度分布に基づき算出される全ての点線源からの受信強度の合計である。そして、この受信強度の合計は、点線源の放射線の放出強度に対する比率（相対強度）で表示されるものである。なお、本実施形態では、１つの点線源から放出される全ての放射線の放出強度の合計を１とする。
【００５１】
本実施形態では、図４に示すように、縦方向（本実施形態では鉛直方向）に堆積した堆積物Ｐ内の複数の仮想の点線源Ｆから放出された放射線Ａが、図２で説明した放射線測定部の検出手段２に入射することを仮定している。なお、以下の説明では、特に注釈が無い限り、図４に示すように仮想の点線源Ｆは配置されていると仮定する。つまり、堆積物Ｐは、検出手段２の中央位置を中心として深さ方向と直角な横方向に延びる仮想円形面と該仮想円形面の外周に上端が連なり深さ方向に延びる仮想円筒面とで囲まれた仮想円柱形状をなすものと仮定する。そして、Ｕ１部に示すように、点線源Ｆは、横方向に延びる面（本実施形態では水平面）内では、検出手段２の中央位置を中心に放射線状に等間隔で配置されていると仮定する。さらに、Ｕ２部に示すように、点線源Ｆは、縦方向に延びる面（本実施形態では鉛直面）では、メッシュ状に配置され、縦方向と横方向のそれぞれで等間隔に配置されていると仮定する。
【００５２】
本実施形態では、図５に示すように、１つの点線源Ｆを通るようにＸ軸を配置し、１つの点線源Ｆから放射される放射線Ａの方向を特定するために、水平面での放射線ＡのＸ軸に対する角度（以下、水平角θと記す）と、鉛直面での放射線ＡのＸ軸に対する角度（以下、仰角φと記す）を考える。そして、点線源Ｆの深さをＬとし、点線源Ｆと検出手段２の中心軸Ｏとの離間距離をＤとする。そして、深さＬ、離間距離Ｄに存在する１つの点線源Ｆから放出される放射線の受信強度をＲ（Ｌ，Ｄ）とする。なお、図５に示すように、点線源Ｆを通るようにＸ軸を配置すると、離間距離Ｄは、点線源ＦのＸ座標となる。
【００５３】
説明の便宜上、深さＬの値はｍ個存在するとして、Ｌ＝ｌ１，ｌ２，・・・，ｌｍとし、離間距離Ｄの値はｎ個存在するとして、Ｄ＝ｄ１，ｄ２，・・・，ｄｎとする。深さＬの値と離間距離Ｄの値はそれぞれ等間隔である。点線源Ｆの位置は、全ての深さＬと全ての離間距離Ｄで決定されるので、ｍ×ｎ個存在する。
【００５４】
本実施形態では、工程Ｗ１で、点線源Ｆからの受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）を算出するために、図６に示す工程Ｗ１１〜工程Ｗ１８を実施する。
【００５５】
工程Ｗ１１では、１つの点線源の深さＬと離間距離Ｄを設定する。そして、工程Ｗ１２では、放射線の水平角θを設定し、工程Ｗ１３では、放射線の仰角φを設定する。
【００５６】
工程Ｗ１４では、１つの点線源Ｆが放出する１つの放射線Ａの放出強度Ｅ（φ）を算出する。例えば、図７に示すように、１つの点線源Ｆを中心とした所定の大きさの半球面Ｃａを考える。そして、半球面Ｃａと仰角φごとの放射線Ａの交点Ｖを考える。仰角φは、等間隔で変更される。そして、各仰角φの交点Ｖを含むように、半球面Ｃａの中心と頂点を通る半径に対して垂直に、半球面Ｃａを輪切りする。これにより、複数（図示例では８個）の輪切り状の球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８が形成される。なお、半球面Ｃａの中心と頂点を通る縦断面で考えた時、半球面Ｃａの輪郭線上で輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８の長さは同一である。また、半球面Ｃａの中心と頂点と交点Ｖを通る縦断面で考えた時、その交点Ｖは、半球面Ｃａの輪郭線上で輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８の中央位置に存在する。そして、それぞれの輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８内における複数の交点Ｖの間隔Ｇが、何れの輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８でも同一と仮定する。
【００５７】
従って、それぞれの輪切り状球面上の交点Ｖの数は、輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８の各面積に比例する。このため、１つの点線源Ｆから仰角φの方向に放出される放射線Ａの放出強度Ｅ（φ）は、仰角φで決まる輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８の各面積に比例する。従って、例えば、輪切り状球面Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃ８の各面積の比率をｃ１：ｃ２：・・・：ｃ８とすると、１つの点線源Ｆから放出される全ての放射線Ａの放出強度の合計は１なので、各仰角φでの放射線Ａの放出強度Ｅ（φ）は、ｃ１，ｃ２，・・・，ｃ８となる。
【００５８】
工程Ｗ１５では、１つの点線源Ｆが放出する１つの放射線Ａの受信強度Ｒｏ（θ，φ）を算出する。工程Ｗ１５では、まず、図５に示すように、１つの点線源から水平角θ，仰角φで放出される１つの放射線Ａが、堆積物Ｐ、水、耐圧容器８、遮蔽体２４、パイプ２３、格納容器１０ａ、検出手段２のそれぞれを通過する距離を算出する。これらの距離は、耐圧容器８、遮蔽体２４、パイプ２３、格納容器１０ａ、検出手段２の寸法や位置と、点線源Ｆの深さＬ、離間距離Ｄ、仰角φ，水平角θによって算出する。これらの距離と、堆積物Ｐ、水、耐圧容器８、遮蔽体２４、パイプ２３、検出手段２のそれぞれの放射線透過率（減衰率）と、工程Ｗ１４で算出した放射線Ａの放出強度Ｅ（φ）とから、１つの放射線Ａの受信強度Ｒｏ（θ，φ）を算出する。
【００５９】
本実施形態では、工程Ｗ１５で放射線Ａの通過距離を算出する場合、例えば、図５に示すように、Ｘ軸に直交すると共に水平面に沿ったＹ軸、検出手段２の中心軸Ｏに沿ったＺ軸を配置する。そうすれば、これらを使用した座標によって放射線Ａと検出手段２の交点を算出し、そこから放射線Ａが検出手段２内の通過距離を計算し、この距離から格納容器１０ａ、パイプ２３、遮蔽体２４、水、堆積物Ｐの通過距離を算出することができる。
【００６０】
工程Ｗ１６では、１つの点線源Ｆが放出する放射線Ａの受信強度Ｒｔ（θ）を水平角θごとに算出する。詳述すれば、工程Ｗ１６では、まず、水平角θを一定としたまま、仰角φを等間隔で変更して工程Ｗ１３〜工程Ｗ１５を繰り返し、１つの放射線の受信強度Ｒｏ（θ，φ）を仰角φごとに得る。次に、これらの受信強度Ｒｏ（θ，φ）の総和を算出し、一定とした水平角θでの受信強度Ｒｔ（θ）とする。
【００６１】
工程Ｗ１７では、１つの点線源Ｆからの受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）を算出する。詳述すれば、工程Ｗ１７では、まず、深さＬと離間距離Ｄを一定としたまま、水平角θを等間隔で変更して工程Ｗ１２〜工程Ｗ１６を繰り返し、受信強度Ｒｔ（θ）を水平角θごとに得る。次に、これらの受信強度Ｒｔ（θ）の総和を算出し、一定とした深さＬと離間距離Ｄの１つの点線源Ｆからの受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）とする。
【００６２】
具体的に説明すれば、水平角θの値をｋ個として水平角θ＝θ１，θ２，・・，θｋとし、仰角φの値をｌ個として仰角φ＝φ１，φ２，・・，φｌとすると、
Ｒｔ（θ１）＝Ｒｏ（θ１，φ１）＋Ｒｏ（θ１，φ２）＋・・＋Ｒｏ（θ１，φｌ）
Ｒｔ（θ２）＝Ｒｏ（θ２，φ１）＋Ｒｏ（θ２，φ２）＋・・＋Ｒｏ（θ２，φｌ）
・
・
Ｒｔ（θｋ）＝Ｒｏ（θｋ，φ１）＋Ｒｏ（θｋ，φ２）＋・・＋Ｒｏ（θｋ，φｌ）
Ｒ（Ｌ，Ｄ）＝Ｒｔ（θ１）＋Ｒｔ（θ２）＋・・・＋Ｒｔ（θｋ）
【００６３】
これで、深さＬと離間距離Ｄの１つの点線源Ｆからの受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）が求められたことになる。そして、工程Ｗ１８では、離間距離Ｄを変更した点線源Ｆからの受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）を算出する。詳述すれば、工程Ｗ１８では、離間距離Ｄを変更して、工程Ｗ１１〜工程Ｗ１７を繰り返し、全ての離間距離Ｄで位置が決定される点線源Ｆについて、受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）を算出する。例えば深さＬ＝ｌ１の時、工程Ｗ１８で算出されるのは、以下に示すｎ個の受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）である。
Ｒ（ｌ１，ｄ１），Ｒ（ｌ１，ｄ２），・・・，Ｒ（ｌ１，ｄｎ）
【００６４】
工程Ｗ１８を完了すると工程Ｗ１が完了である。ここで、図３に戻って、工程Ｗ１の次の工程Ｗ２について説明をする。工程Ｗ２では、点線源Ｆの深さＬごとに受信強度の総和を算出する。この受信強度の総和をＲａ（Ｌ）とする。工程Ｗ１で算出した受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）は、深さＬと離間距離Ｄで決まる１つの点線源Ｆからの受信強度なので、同じ離間距離Ｄに複数の点線源Ｆが存在することが考慮されていない。そこで、受信強度の総和Ｒａ（Ｌ）を次のようにして求める。
【００６５】
まず、例えば、図８に示すように、Ｘ軸上にｎ個（離間距離Ｄの数）の点線源Ｆが存在するとし、Ｘ軸上のｎ個の点線源Ｆをそれぞれ含む検出手段２の中心軸Ｏを中心とする円環領域Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎを考える。なお、円環領域Ｈ１，Ｈ２，・・・，ＨｎのそれぞれのＸ軸方向中央に点線源Ｆが配置されるように円環領域Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎは定義されている。ここでは、点線源Ｆは、水平面内に均等に配置されていると仮定する。従って、円環領域Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎのそれぞれに存在する点線源Ｆの数（不図示のＸ軸上以外の分も含む）は、円環領域Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎの各面積に比例する。
【００６６】
従って、受信強度の総和Ｒａ（Ｌ）は、Ｘ軸線上の点線源Ｆの各受信強度に、その点線源Ｆを含む円環領域Ｈの各面積の比率を乗算し、これらの総和として算出する。例えば、円環領域Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｎの各面積の比率をｈ１：ｈ２：・・・：ｈｎとすれば、深さＬ＝ｌ１の時、Ｒａ（Ｌ）は次式で表される。
Ｒａ（ｌ１）＝Ｒ（ｌ１，ｄ１）×ｈ１＋Ｒ（ｌ１，ｄ２）×ｈ２＋，・・・，＋Ｒ（ｌ１，ｄｎ）×ｈｎ
【００６７】
そして、深さＬの値を変更して、工程Ｗ１を実施して、変更した深さＬに対応する受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）を算出し、この受信強度Ｒ（Ｌ，Ｄ）を使用して受信強度の総和Ｒａ（Ｌ）を算出する。これを繰り返すことによって、全ての深さＬについて受信強度の総和Ｒａ（Ｌ）を算出する。
【００６８】
次の工程Ｗ３では、理論演算値Ｓを、堆積物Ｐにおける深さ方向の仮想の放射能濃度分布に基づき全ての点線源Ｆからの受信強度の合計として算出する。
【００６９】
堆積物Ｐにおける深さ方向の仮想の放射能濃度分布としては、例えば、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、所定の縦方向範囲（深さ範囲）で、所定の放射能濃度を有するものが挙げられる。図示例では、放射能濃度は、相対値で表示されている。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、深さ５ｃｍ，１０ｃｍ，１５ｃｍまで放射能濃度が均等に分布する例であり、図９（Ｄ）は、深くなるにしたがって、放射能濃度が逓減する例である。
【００７０】
理論演算値Ｓの算出方法については次のように考える。工程Ｗ２までは、点線源Ｆは、鉛直方向（深さ方向）に均等に配置されていると仮定しているため、単に、深さＬごとの受信強度の総和Ｒａ（Ｌ）の総和を算出すると、深さ方向の放射能濃度分布が均一の場合における全ての点線源Ｆからの受信強度の合計を算出したことになる。そこで、深さ方向の仮想の放射能濃度分布を反映させるために、理論演算値Ｓを、受信強度の総和Ｒａ（Ｌ）のそれぞれに深さ方向の仮想の濃度分布の相対比率を乗算し、これらの総和として算出する。例えば、深さ方向の仮想の濃度分布の相対比率をｊ１：ｊ２：・・・：ｊｍとすると、Ｓは次式で表される。
Ｓ＝Ｒａ（ｌ１）×ｊ１＋Ｒａ（ｌ２）×ｊ２＋・・・＋Ｒａ（ｌｍ）×ｊｍ
【００７１】
例えば、図９（Ｄ）の例で、Ｌの間隔が１ｃｍとすれば、ｌ１＝１，ｌ２＝２，ｌ３＝３，ｌ４＝４，・・・，ｌ１５＝１５であり、ｊ１：ｊ２：ｊ３：ｊ４：・・・：ｊ１５＝１：０．８：０．５：０．５：・・・：０．１とすれば、Ｓは次式で表される。
Ｓ＝Ｒａ（１）＋０．８Ｒａ（２）＋０．５Ｒａ（３）＋０．５Ｒａ（４）＋・・・＋０．１Ｒａ（１５）
【００７２】
本実施形態では、図９（Ａ）〜（Ｄ）のそれぞれの濃度分布に関して、工程Ｗ３を実施することで、それぞれの濃度分布に対応する理論演算値を４種類演算し、記憶手段５に記憶させる。そして、図９（Ａ）〜（Ｄ）の濃度分布のうち、測定現場の状況に近いと考えられるものに対応する理論演算値をユーザーが選択し、算出手段によって、放射能濃度を算出する。
【００７３】
以上のように構成された放射能濃度測定システム１であれば、仮想の放射能濃度分布に基づき全ての仮想の点線源Ｆからの受信強度の合計として演算された理論演算値Ｓを使用して、放射能濃度を算出する。従って、理論演算値Ｓを使用することによって、堆積物Ｐの放射能濃度分布を反映させた放射能濃度を算出することが可能となる。これにより、測定結果として出力される放射能濃度が実際の放射能濃度に対して誤差を生じることを抑制できる。また、測定対象物を採取する手段や重量を測定する手段を必要としないので、製造コストを抑制することができる。すなわち、本実施形態の放射能濃度測定システム１によれば、製造コストを抑制しつつ、測定誤差を抑制可能となる。
【実施例１】
【００７４】
本発明者らは、本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムについて評価を行なった。
【００７５】
この評価は次のように実施した。本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによって、図２で説明した放射能測定部を実際の水底に配置し、放射能濃度を測定（算出）した。その後、放射能測定部を配置した水底の堆積物（土壌）を採取して、ゲルマニウム半導体検出器により分析し、放射線量と重量から実際の放射能濃度を求めた。同様の測定を４箇所で行なった。
【００７６】
セシウム１３７についての結果を、図１０、図１１に示す。セシウム１３４についての結果を、図１２、図１３に示す。セシウム１３４とセシウム１３７を合わせた（区別しない）場合の結果を、図１４、図１５に示す。図１０、図１２、図１４は、４つの測定地点別に、本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と実際の放射能濃度を示したものである。図１１、図１３、図１５は、実際の放射能濃度を横軸とし、本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度を縦軸として、図１０、図１２、図１４のデータを示したものである。これらの図より、本発明の実施例に係る放射能濃度測定システムによる測定濃度と、実際の放射能濃度とが、概ね一致していることが理解できる。
【００７７】
本発明は、上記の説明に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲で、様々な変形が可能である。例えば、上記説明では、測定対象の堆積物は水底に堆積したものであったが、地上に堆積したものであってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１      放射能濃度測定システム
２      検出手段
３      算出手段
４      演算手段
Ａ      放射線
Ｆ      点線源
Ｐ      堆積物
【図１】
0006282540.tif 000002
【図２】
0006282540.tif 000003
【図３】
0006282540.tif 000004
【図４】
0006282540.tif 000005
【図５】
0006282540.tif 000006
【図６】
0006282540.tif 000007
【図７】
0006282540.tif 000008
【図８】
0006282540.tif 000009
【図９】
0006282540.tif 000010
【図１０】
0006282540.tif 000011
【図１１】
0006282540.tif 000012
【図１２】
0006282540.tif 000013
【図１３】
0006282540.tif 000014
【図１４】
0006282540.tif 000015
【図１５】
0006282540.tif 000016