(57)【要約】【課題】  放射線標識資材を適正に設置して自然状態、構造物の保持状態、変位量等の継続的な観測を行う。【解決手段】  計測地域の平均線量より３０〜３００％高い自然放射線量を発生する放射性元素を含む花崗岩ペグマタイト、モナザイト、カツレン石等の鉱物を含む放射線標識資材１を、自然物、構造物等の計測対象２０に付帯させ、放射線標識資材１から発生するガンマ線の線量計測を行い、その計測結果をもとに自然状態、構造物の保持状態、不動状態、変位量等を、継続的に観測する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測地域の平均線量より３０〜３００％高い自然放射線量を発生する鉱物を含むことを特徴とする放射線標識資材。
【請求項２】
前記鉱物を破砕、粉砕加工して石材、石片、石粉としてそのまま使用し、あるいは所定規格の粗骨材、細骨材として用いたコンクリート、モルタルからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線標識資材。
【請求項３】
前記鉱物を液状、ペースト状、樹脂成形品、粘着材、紙状の形態からなるように加工したことを特徴とする請求項１に記載の放射線標識資材。
【請求項４】
前記鉱物は、放射性元素を含む花崗岩ペグマタイト、モナザイト、カツレン石のいずれである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の放射線標識資材。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線標識資材を計測対象に付帯させ、前記放射線標識資材から発生するガンマ線の線量計測の変化状態を検知して、前記計測対象の状態把握を行うようにしたことを特徴とする放射線標識資材による状態モニタリング方法。
【請求項６】
前記計測対象は、人工構造物または自然物であり、該人工構造物または自然物に前記放射線標識資材を固着あるいは一体形成するとともに、その近傍に線量検知部を固定保持して前記放射線標識資材から発生する線量計測を行い、その線量計測の変化状態から前記計測対象の移動ないし変位状態を把握することを特徴とする請求項５に記載の放射線標識資材による状態モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線標識資材および状態モニタリング方法に係り、花崗岩等に含まれる鉱石から発生する放射線を利用し、種々の形態からなる放射線標識資材、およびその放射線標識資材を利用して、対象物の不動状態、変位量等の観測を行う状態モニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌、岩石、地下水中にはウラン系列、トリウム系列、カリウム系列（40Ｋ）の微量の放射性同位元素が含まれており、放射線を発生している。その他に宇宙からの飛来粒子由来の放射線がある（宇宙線及び２次放射線）。これらを総称して自然放射線と呼んでいる。この自然放射線のうち、これら３種類の放射性同位元素から放出されるガンマ線の強度は、岩石に含まれる放射性元素の量により異なるので、それぞれガンマ線スペクトルを区分し測定することにより構成地質に関する情報を得ることができ、地質調査、地質構造調査に利用されている。
【０００３】
一方、建設工事においては、ガンマ線密度計、中性子水分計等を用いて状態計測を行う計測システムも開発されている（特許文献１，特許文献２）。
【０００４】
特許文献１では、ガンマ線源を利用して地盤表面の締め固め状態を把握するために、遮蔽装置内に収容された線源から放射され、地盤表面で散乱した放射線を計測して、データ処理することにより地盤面表面の状態を知るようになっている。
【０００５】
特許文献２では、柱列式連続壁の安定液内に熱中性子を吸収するホウ素トレーサを注入して、中性子検出器を孔底部に配置してホウ素トレーサによる熱中性子計数率の変動を計測して壁体の重複部分の検出を行っている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７４２３８号公報参照。
【特許文献２】特開平６−１５８６４８号公報参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１では、ガンマ線源をそのまま装置内に組み込むため、放射線計測装置としての取り扱いが面倒である上、不動状態の変位予期のためのモニタリングを行うことは企図していない。また、特許文献２では放射線トレーサとしての利用であるため、流体トレーサとしての利用に限定されるという問題がある。
【０００８】
ところで、上述の自然放射線を計測して行う地質調査の対象として考慮される指標岩石として、花崗岩が知られている。たとえば花崗岩に含まれる鉱物について考察すると、たとえば40Ｋはカリウム中に約０．０１２％存在する放射性同位元素で、カリウム自体は、花崗岩などの酸性岩で５％程度の含有量を示すことが知られている。また、モナザイト（モナズ石）はトリウム鉱石の一種で、花崗岩ペグマタイト（巨晶）中に産出し、ウランやトリウムを含む。また、副成分鉱物として含まれるカツレン石も弱い放射能を持つことが知られている。このように、一般に花崗岩には全体として弱い放射能があることが知られている。従来、自然状態にある花崗岩の放射線計測を行うことで、現状の地質調査等を行うことはあったが、この花崗岩を採取し、所定の形状、状態を位置づけるいわゆるマーキングのための放射線標識資材として使用した例は今までなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、花崗岩のうち、自然放射線を放射する鉱物、鉱石を利用し、その用途に応じた各種の放射線標識資材を製造し、それらを適正に設置して自然状態、構造物の保持状態等の状態モニタリングを容易かつ精度良く行えるようにした放射線標識資材および同資材を用いた状態モニタリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は計測地域の平均線量より３０〜３００％高い自然放射線量を発生する鉱物を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記鉱物を破砕、粉砕加工して石材、石片、石粉としてそのまま使用し、あるいは所定規格の粗骨材、細骨材として用いたコンクリート、モルタルからなるようにし、あるいは前記鉱物を液状、ペースト状、樹脂成形品、粘着材、紙状の形態からなるように加工して用いることが好ましい。
【００１２】
このとき前記鉱物は、放射性元素を含む花崗岩ペグマタイト、モナザイト、カツレン石のいずれとすることが好ましい。
【００１３】
前記放射線標識資材を用いた状態モニタリング方法として、計測対象に付帯させ、前記放射線標識資材から発生するガンマ線の線量計測の変化状態を検知して、前記計測対象の状態把握を行うことを特徴とする。
【００１４】
このとき、前記計測対象は、人工構造物または自然物であり、該人工構造物または自然物に前記放射線標識資材を固着あるいは一体形成するとともに、その近傍に線量検知部を固定保持して前記放射線標識資材から発生する線量計測を行い、その線量計測の変化状態から前記計測対象の移動ないし変位状態を把握することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、花崗岩に含まれる鉱物から発生する自然放射線を計測することで、対象物の状態モニタリングを長期間にわたり、安全かつ容易に行えることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の放射線標識資材および状態モニタリング方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
［放射線標識資材の加工、形態］
以下、本発明の放射線標識資材の構成について、複数の形態として製造する実施例について説明する。まず、本発明の放射線標識資材は、モニタリング時の個人被ばく状態を管理するために線量限度あるいは放射線強度において、放射性物質の取り扱いを規定した諸規則の規定値をクリアする必要がある。そこで、本発明では、既定の施設境界の基準値が６μSv/hr（放射線照射線量としてはおおよそ６００μR/hr）であることを勘案して、その１／１０〜１／２の目的照射線量６０〜３００μR/hr以下とすることを前提として製造管理することとした。
【００１８】
本発明で使用する花崗岩は岩床から採取する際に、ペグマタイト（巨晶花崗岩）、モナザナイト、カツレン石の鉱石に着目して採取して資材自体あるいは構成材料の一部として使用する。すなわち、資材の形態としては、原石を加工して得られる石材、石片、骨材があるが、このように原石加工する場合には、目的照射線量が確保できるように、上述の着目鉱石の含有量等を確認して適正な花崗岩の選定を行う。ここで、石材とは花崗岩を標識資材としてそのまま利用するため、適当な大きさに切り出したものをそのまま利用する形態を言い、石片とは、石材をさらに数cmサイズに粉砕したもので、骨材として使用する場合には、ＪＩＳ規格等のふるい分け試験による粒度構成からなる材料をさすものとする。したがって、粗骨材、細骨材、微粉末等の区分けにより管理することができる。さらに、これらを利用して所定形状の型枠によって製造されたプレキャスト製品としてのコンクリートブロック、モルタルブロックも標識資材として採用できる。さらに骨材として使用する場合には、現場で組み立てた型枠内に現場打ちコンクリートとして打設して大型の標識資材を構築することもできる。この場合、骨材としての強度が保持できる場合、鉄筋コンクリート構造物等の構造物の躯体の一部としての機能を併せ持たせることができる。また、充填モルタルの細骨材として使用した場合、不定形な部位に吹き付けたり、充填したすることができるので、自然景観に合わせた標識資材とすることができる。
【００１９】
なお、花崗岩を切り出して所定の寸法に粉砕する過程で、上述の着目鉱石を公知の分離手段によって分離し、基準値以下において放射線量の高い粉体鉱石を精製し、その鉱石含有量を調整することで、目的に応じた標識資材としての照射線量を設定することが好ましい。
【００２０】
また、微粉末自体は水溶性はないが、分散性を有する界面活性剤等の添加剤を用いて、流出しても無害な液体状の標識資材も製造することができる。具体的には、陰イオン系界面活性剤である直鎖アルキル−ベンゼン−スルホン酸塩（ＬＡＳ）や、非イオン系界面活性剤である脂肪酸エステルが安価で、取り扱いが容易で、安全上も好ましい。また、糊状体に練り込み、合成紙等の表面に塗布することにより、耐候性のある紙状の標識資材とすることも可能である。さらに、各種合成樹脂材料の成成形時に微粉末を含有し、所定形状の樹脂成形品としての標識資材に利用できる。
【００２１】
また、微粉末を既製の合成樹脂塗料に混合することで、塗布した対象物を標識資材とすることもできる。そのほか、微粉末を粘着剤に添加して接着剤としての機能を持たせると、たとえば視覚的あるいは光学的に測量可能なターゲットを対象物に貼着するための接着剤としても使用することができる。この場合、後述する放射線測定装置による状況モニタリングと測量とを併用することができる。
【００２２】
［放射線空間線量測定器］
上述した放射線標識資材から発生するガンマ線を観測するために、放射線空間線量測定器を使用する。この放射線空間線量測定器は、いわゆる公知のサーベイメータを使用することができる。放射線空間線量測定器は、屋外の固定部に長期にわたり設置される場合が多いため、装置自体が防水性、耐候性を有する仕様とし、あるいは防水機能を有するケース内に収容する。サーベイメータとしては、ＧＭ計数管式サーベイメータ、シンチレーション式サーベイメータ、電離箱式サーベイメータが使用可能である。その他、半導体ダイオード検出器、ゲルマニウム検出器やその他の半導体を利用した検出器も使用可能である。その検出器の選択においては、測定個所の特徴（放射線強度、放射線源の変動、測定時間期間、測定時間変動）や、測定種類（空間積算線量、空間線量率等）を考慮して決定することが好ましい。
【００２３】
［システム構成］
図１は、上述した放射線標識資材１と、放射線標識資材１の近傍に配置され、放射線標識資材１からの放射線量を計測する検知部１１と、検知部１１からケーブル等で接続され、所定の安定位置に設置された計測装置と、そのシステム構成を模式的に示した概略システム構成図である。
【００２４】
図１に示したように、計測対象２０の一部に取り付けられた放射線標識資材１１からは所定設定レベルの放射線（ガンマ線）が発生し、その近傍に設置されたガンマ線センサ等の検知部１１によりその線量が、計測装置１０で制御された計測間隔で検知され、検知データが信号ケーブルを介して計測装置１０に回収される。計測装置１０内の所定の増幅回路１２、積算カウンタ・Ａ／Ｄ変換器１３を介してディジタル処理された信号は、制御部１４に組み込まれた処理ソフトを利用してデータ処理、計測データに基づいて対象構造物の状態モニタリングに対応した状態判定が行われる。また、制御部１４で処理された計測情報は、必要なデータとして加工され、記録部１５にストアされるとともに、信号送出部１６を介して、無線、電話回線等を介して現場事務所等に設置された情報処理装置（図示せず）に転送され、さらに詳細なデータ処理、記録蓄積がなされる。なお、計測装置１０は蓄電バッテリー、太陽電池パネル１７等による独立電源を有するものとする。
【００２５】
［バックグラウンドの調整］
上述の計測装置１０によって放射線標識資材１からの放射線線量を計測する場合、バックグラウンドの影響を考慮し、調整する必要がある。バックグラウンド信号は、放射線標識資材１以外の自然放射線の影響を受けたものが主であるため、予定する線量計測位置に応じたバックグラウンド信号の調整を行うことが必要である。本発明では、あらかじめ放射線標識資材１を設置する前に、現場でバックグラウンド信号の調整を行い、自然放射線レベルの測定精度を±５％以内と安定化させた計測装置を使用するものとした。さらに各現場における自然放射線線量および線量測定の目的に応じて、自然放射線線量より３０〜３００％程度高い照射線量で構成された放射線標識資材１を使用するで、計測精度の向上を図ることとした。
【００２６】
以下、いくつかの実施例において、本発明の放射線標識資材１を用いた計測対象の状態モニタリングの適用例を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図２は、計測対象として自然物としての岩石の変位量の計測について、土砂流出時に砂防ダム３０近傍の河床３１に残置された不安定岩３２の変位量を計測するために本発明を適用した事例を示している。同図に示したように、本実施例では、河床３１に不安定な状態にある岩石３２の表面の凹部に放射線標識資材１としてのモルタルＭを直径約２０ｃｍの範囲で所定厚さで塗布し、河岸３３の安定した場所に設置された計測装置１０から信号ケーブルを介して斜面３４に沿って延設された検知部としてのガンマ線検知センサ１１が、その位置を保持した状態で斜面３４に据え付けられている。また、河床３１の岩石接地位置に基準点マーク３５を設け、計測当初の初期距離とそのときの放射線強度との関係を求め、以後、所定の計測間隔によって放射線標識資材１の線量（放射線強度）計測を行った。
【００２８】
図３は、図２に示した不安定岩石の状態モニタリングを行った結果としての、ガンマ線センサと基準点マークとの水平距離と、放射線強度との関係を示したグラフである。同図に示したように、両者にはおおむね反比例の傾向があることが確認できる。このとき縦軸の放射線強度は１時間計数値（単位：cph）とする。この放射線強度は０．０１７倍することで放射線量単位（μR/hr）に換算可能な値である。
【００２９】
このような自然物あるいは人工構造物からなる計測対象の変位量、変位状態のモニタリング例として、たとえば亀裂等が生じていて崩落が予想される岩盤の崩壊防止工として行われるモルタル充填工において、放射線標識資材１としての充填モルタルを使用し、この充填モルタルの近傍に放射線検知部１１を設け、充填モルタルの詰まった亀裂部の変位の計測が可能となる。同様に、コンクリート法枠等により法面工を行うような場合、法枠の一部の枠体ブロックに放射線標識資材１を埋設するか、法枠コンクリート自体の骨材として放射線標識資材１を利用することにより、法面の変状計測を行うことができる。
【実施例２】
【００３０】
図４は、河川４０の河床４１の変動状況を把握するために、河床４１に放射線標識資材としての石材１を埋設した実施例を示した模式説明図である。河川管理を行う場合、常時の河道の変化、河床の洗掘等による河川状況の変化を定期的に把握するのに加え、洪水時等における河床材の流失、河床勾配の変化等を早期に把握することが求められている。図４において、河岸ブロック４２側の河床４１ａには所定の深さ間隔をあけて放射線標識資材としての石材１が埋設され、河岸ブロック４２に沿って観測パイプ４３が設置され、その内部の石材１位置に相当する深さに、複数個のガンマ線センサ１１が収容されている。個々のガンマ線センサ１１は、堤上の安定位置に設置された計測装置１０にケーブル接続されている。一方、同図には、河川４０内に構築された橋脚４５の一部が示されている。この橋脚の底版４６近傍まで埋め戻された河床４１ｂ位置にも放射線標識資材としての石材１が埋設されている。また、河岸ブロック４２側と同様に、橋脚４５に沿って観測パイプ４３が立設され、パイプ内には所定深さに複数個のガンマ線センサ１１が収容され、河岸側と同様の線量計測が行えるようになっている。
【００３１】
この放射線標識資材としての石材１として、本実施例では耐久性のある合成樹脂製ネット袋内に所定粒径（５〜１５０mm）の石材が収容され、そのネット袋ごと河床内に埋設されている。このネット袋の大きさ、内部の石材の粒径は予想される河床の変動に合わせて適宜決めることが好ましいが、所定の放射線空間線量を発生させる石材を２０cm程度の袋状にして所定深さに埋設することが好ましい。
【００３２】
本実施例では、計測装置１０において１時間ごとに線量計測を行うこととしているが、洪水時等の緊急時にはその計測間隔を短くして河床の変動を早期に把握できるようにすることが好ましい。以上の説明では、既設の河岸ブロック４２、橋脚４５に観測パイプ４３を設置し、河床４１内に埋設された石材１の放射線空間線量の計測を行ったが、特定位置での観測を行いたい場合には、鋼矢板やＨ形鋼等のガイド部材を河床４１に所定の根入れ深さだけ埋設させるとともに、その近傍の河床４１に放射線標識資材としての石材１を同様に埋設させ、線量計測を行うことができる。
【００３３】
また、河川に限らず、波浪による浸食が進行する海域の沿岸に沿って設置された消波ブロックの一部を放射線標識資材１のコンクリートで製造することで、浸食が進行して消波ブロックが崩れるように移動する状態をモニタリングすることもできる。
【実施例３】
【００３４】
図５，図６は放射線標識資材１を分離検知判定のために適用した実施例について示した説明図である。図５（ａ）は、駐車場５０の車両５１の駐車位置のコンクリート床５２の一部に放射線標識資材としてのコンクリートブロック１（０．５×０．５×０．１m）を埋設し、車両５１の床位置側にガンマ線センサ１１を搭載することで、対象となる駐車位置における対象車両５１の駐車状態を把握するようにした適用例を示している。同図（ａ）の車両５１の駐車時と、同図（ｂ）の車両５１の出庫状態における線量計測の差は、図６に示したように、放射線強度の顕著な差として現れる。なお、図５ではコンクリート床面５２に放射線標識資材１としてのコンクリートブロック１を埋め込んだが、図示した車止めブロック５３を放射線標識資材１で構成し、車両後部にガンマ線センサ（図示せず）を搭載することにより、同様に車両５１の定位置からの移動監視を行うことができる。
【００３５】
このように、対象物の指定位置（たとえば保管場所）からの移動監視をこの分離判定機能により種々実現することができる。たとえば、本来移動しないような屋外に据え付けられたモニュメントとの建造物の一部に放射線標識資材として製作した小型の樹脂標識（タッグ）を取り付けたり、紙状の放射線標識資材を貼付しておき、近傍に線量計測のセンサを配置しておくことにより、建造物やその他の対象物が移動されたりした場合に線量の変化からその状態を確実に把握することができる。
【００３６】
その他の適用例として、土壌中の水分変化を定量計測可能な土壌水分計として利用することもできる。すなわち、ガンマ線センサの周囲に放射線標識資材としての石片を埋設した状態において、このセンサと石片間の土壌水分が増加するとガンマ線が吸収されるため、線量が低下する。この関係をあらかじめ校正しておくことにより土壌水分計の機能を得ることができる。この場合、ガンマ線の低下は水分の変化に応答するが、装置としては長期間の使用が可能であり、長期観測装置としての機能をが期待できる。図７はこの土壌水分計としての利用した適用例を示しており、あらかじめ気中のバックグラウンド調整を行うことにより、放射線強度を直読して対象部位の土壌水分量を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の放射線標識資材を用いた状態モニタリングを行うためのシステムの一例を示したシステム構成図。
【図２】本発明の状態モニタリング方法の一実施例として河床の不安定岩石の変位量計測を行った例を示した説明図。
【図３】図２に示した岩石の変位量と放射線強度との関係を示したグラフ。
【図４】本発明の状態モニタリング方法の他の実施例として河床の変動状態観測を行った例を示した説明図。
【図５】本発明の状態モニタリング方法の他の実施例として車両の駐車状態の経過観測を行った例を示した説明図。
【図６】図５に示した状態モニタリングにおける経過観測結果を示したグラフ。
【図７】本発明の状態モニタリング方法の他の実施例として土壌水分計として利用した際の土壌水分量と放射線強度との関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００３８】
１  放射線標識資材（石材、コンクリートブロック、モルタル）
１０  計測装置
１１  検知部
１４  制御部
２０  計測対象
３０  砂防ダム
３２  不安定岩石
４０  河川
４１  河床
５１  車両
【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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