(57)【要約】【課題】高線量が予想される空間内の放射線量を安全かつ効率よく推定する放射線量推定方法を提供することを目的とする。【解決手段】当該放射線量推定方法は、高線量が予想される、例えば格納容器１０２内の放射線量を推定する。当該方法では、先端に撮像素子を備えた電子スコープ１１６を格納容器１０２内に挿入し、電子スコープ１１６を用いて格納容器１０２内の画像を取得し、画像中の輝点ノイズｎ１を計数し、輝点ノイズｎ１の数を格納容器１０２内の放射線量に換算することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高線量が予想される所定空間内の放射線量を推定する放射線量推定方法であって、
先端に撮像素子を備えた電子スコープを前記所定空間内に挿入し、
前記電子スコープを用いて前記所定空間内の画像を取得し、
前記画像中の輝点ノイズを計数し、
前記輝点ノイズの数を前記所定空間内の放射線量に換算することを特徴とする放射線量推定方法。
【請求項２】
前記輝点ノイズの計数は、
前記画像にグレースケール処理を施してグレースケール画像を取得し、
前記グレースケール画像に対して高速フーリエ変換処理を施してグレースケール画像の周波数成分を取得し、
前記周波数成分に対してハイパスフィルタ処理を施して高周波数成分を取得し、
前記高周波数成分に対して逆高速フーリエ変換を施すことで画像にしてから輝点を抽出し計数することを特徴とする請求項１に記載の放射線量推定方法。
【請求項３】
前記所定空間内の画像は、同一の構図から時刻を異ならせて複数取得し、
前記画像中の輝点ノイズの計数は、直前の時刻の画像と比較して所定値以上に輝度が増大した点を抽出し計数することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線量推定方法。
【請求項４】
前記輝点ノイズの数の放射線量への換算は、放射線量を実測可能な環境下において取得した放射線量の実測値と輝点ノイズの数との関係に当てはめて行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の空間内、例えば原子炉格納容器内の放射線量を推定する放射線量推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放射線の線量を計測する線量計として、ガイガー・ミューラー計数管やシンチレーション計数器などが知られている。ガイガー・ミューラー計数管は、不活性ガス（アルゴン等）を封入した金属製の円筒管として構成されている。そして、放射線が通過すると不活性ガスが電離してパルス電流が出力される仕組みになっていて、このパルス電流を利用して放射線の計測を行う。シンチレーション計数器はシンチレータ（蛍光体）を備えていて、このシンチレータが放射線を受けた際に放つ蛍光を、光電子倍増管で電気信号に変換して放射線の計測を行う仕組みとなっている。いずれの線量計も、携帯しやすいよう小型に開発されていて、個人や補助的な用途で用いるものとして広く普及している。
【０００３】
上記の一般的な各線量計は、比較的低線量の環境下での使用が想定されている。これに対して、例えば特許文献１では、高線量の環境下での使用も想定した放射線計測方法が提案されている。この放射線計測方法では、放射線の計測に輝尽性蛍光体を用いている。輝尽性蛍光体は、放射線を受けた後において、波長の長い光（励起光）をあてると発光する性質（輝尽発光）を有している。特許文献１によると、この励起光のあて方を工夫することで、大線量の放射線の計測を可能にしたとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６４５４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば原子力発電所の過酷事故の状況下では、鋼鉄およびコンクリート製の原子炉格納容器（以下、格納容器と称する。）の内部の様子、例えば内部の損傷具合や内部の線量などを確認する必要がある。しかし、格納容器の内部の線量は極めて高いと予想されるため、作業員が立ち入ることは不可能である。そこで、各計測機器を格納容器の外部から内部へと挿入しての確認作業が予期されている。
【０００６】
上記のような状況下において、格納容器内での確認すべき主な事象は、温度（燃料が冷却できているかどうか）、内部の損壊具合（画像）、そして空間の線量率（以下、線量と称する。）である。これらのうち、線量の計測については、予想される線量があまりに高線量であるが故に、既存の市販されている線量計ではレンジが対応できず利用不可能であることも考えられる。
【０００７】
内部の損傷具合については、格納容器に予め設置された貫通孔を利用して検査用の孔（検査孔）を設けて、検査孔から工業用内視鏡（以下、内視鏡と称する。）を挿入して内部の様子を確認することも可能である。ここで、この検査孔があれば、他の計測機器もそこから挿入して使用することができるとも思われる。しかし、検査孔は小さく、内視鏡と同時に他の機器等を挿入することはできない。また、内視鏡と他の機器等とを検査孔へ交互に挿入することも考えられるが、内視鏡と他の機器等の挿入時の位置が正確に合っていないと、内視鏡にて確認された画像と他の機器等で計測された値との関連付けを行うことができない。さらに、内視鏡を含め、挿入した物体は被曝して放射性物質となってしまう。そのため、機器類の挿入および取出しを頻繁に行うことは、処理すべき放射性廃棄物を増やすことにつながり、好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、高線量が予想される空間内の放射線量を安全かつ効率よく推定する放射線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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかる放射線量推定方法の代表的な構成は、高線量が予想される所定空間内の放射線量を推定する放射線量推定方法であって、先端に撮像素子を備えた電子スコープを所定空間内に挿入し、電子スコープを用いて所定空間内の画像を取得し、画像中の輝点ノイズを計数し、輝点ノイズの数を所定空間内の放射線量に換算することを特徴とする。
【００１０】
工業用内視鏡のうち、光ファイバを用いたファイバスコープではなく、先端にＣＣＤ等の撮像素子を備えた電子スコープは、撮像素子が高線量の放射線中にさらされる。そして放射線が撮像素子の画素を通過した場合に光電変換が生じ、取得した画像中に細かな輝点ノイズが多量に生じる。上記構成ではこの現象を利用することで、高線量が予測される空間内でも、より安全に配慮した線量推定を実現している。
【００１１】
所定空間内として格納容器の内部を想定した場合、まず、上記構成であれば、格納容器内に作業員が立ち入る必要がなく、格納容器内の様子の撮影とその放射線量の推定とを同時に行うことができる。特に、格納容器内へ挿入する計測機器は電子スコープのみであるため、生じる放射性廃棄物をより少なく抑えることができる。また、当該方法では、放射線量に換算した値を推定結果として得ていて、従来の一般的な線量計で実測する場合に比べてレンジに制限が少ない。そのため、従来の線量計では計測できなかった高線量環境下でも、その線量を把握することが可能になっている。
【００１２】
上記の輝点ノイズの計数は、画像にグレースケール処理を施してグレースケール画像を取得し、グレースケール画像に対して高速フーリエ変換処理を施してグレースケール画像の周波数成分を取得し、周波数成分に対してハイパスフィルタ処理を施して高周波数成分を取得し、高周波数成分に対して逆高速フーリエ変換を施すことで画像にしてから輝点を抽出し計数するとよい。この構成によれば、輝点と背景とを容易に区別することが可能になるため、より精度のよい線量推定が可能になる。
【００１３】
上記所定空間内の画像は、同一の構図から時刻を異ならせて複数取得し、画像中の輝点ノイズの計数は、直前の時刻の画像と比較して所定値以上に輝度が増大した点を抽出し計数してもよい。これによれば、例えば金属部材の表面の光沢（ハイライト）と放射線による輝点とを区別することが可能になり、より精度のよい線量推定が可能になる。
【００１４】
上記の輝点ノイズの数の放射線量への換算は、放射線量を実測可能な環境下において取得した放射線量の実測値と輝点ノイズの数との関係に当てはめて行ってもよい。これにより、放射線量を実測値に近い値で得ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高線量が予想される空間内の放射線量を安全かつ効率よく推定する放射線量推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における放射線量推定方法が適用される原子炉の概略構成を示した図である。
【図２】本実施形態にかかる放射線量推定方法を表わすフローチャートである。
【図３】図１の検査孔の入り口付近の画像を例示した図である。
【図４】図３（ａ）の光沢の除去処理の概要を例示した図である。
【図５】図３（ｂ）から抽出した輝点ノイズを示した図である。
【図６】図２（ａ）のステップ２２２の処理を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態における放射線量推定方法が適用される原子炉の概略構成を示した図である。以下では、原子炉としては沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）を想定して説明を行うが、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）や加圧水型原子炉（ＰＷＲ）であっても当該方法は適用可能である。
【００１９】
図１に示す原子炉建屋１００の内部には、原子炉として、原子炉圧力容器（圧力容器１０４）と原子炉格納容器（以下、格納容器１０２）が設置されている。圧力容器１０４にはウラン等からなる燃料棒を束ねた燃料集合体１０８が収容されていて、その周囲に炉水１１２が充填されている。燃料集合体１０８は、核分裂を起こすことで大量の熱（熱エネルギー）を発生させる。原子炉では、この熱によって炉水１１２から高温高圧の蒸気を生じさせ、この蒸気をタービン（図示省略）へと送り、発電が行われる。格納容器１０２は、鋼鉄やコンクリートで構成されていて、圧力容器１０４の周囲の空間を密閉することで、放射性物質の外部への拡散を防止している。
【００２０】
格納容器１０２の下方にはサプレッションプール１０６（圧力抑制室ともいう。）が設けられている。サプレッションプール１０６は、格納容器１０２内の圧力が過剰な蒸気によって上昇した場合に、その蒸気を冷却することで格納容器１０２内の圧力を下げる機能を有している。
【００２１】
通常の運転時では、格納容器１０２には窒素が充填され、サプレッションプール１０６には適量の水が保有されている。そして過酷事故の状況下では、格納容器１０２および圧力容器１０４の内部には冷却水（放射線の遮蔽と炉心の冷却を図るための水）が注入される。図１は事故時の状態を例示していて、格納容器１０２の底部と、圧力容器１０４の内部およびサプレッションプール１０６に冷却水１１０が溜まっている様子を描いている。
【００２２】
過酷事故の状況下では、格納容器１０２内の損壊具合や放射線量（以下、線量と称する。）を確認する必要が生じる。しかし、格納容器１０２等は、放射線漏れを防ぐために開放できない場合がある。このような状況下に対し、本実施形態の方法は、格納容器１０２内のような密閉された空間の内部確認および線量の推定を可能にする方法であって、危険かつ既存の線量計では対応できないような高線量下であっても、作業員が格納容器内に立ち入ることなく作業を行うことが可能になっている。
【００２３】
当該方法では、格納容器１０２の内部確認および線量の推定に工業用内視鏡である電子スコープ１１６を使用する。電子スコープ１１６は、格納容器１０２に予め設置されている貫通孔を利用して設けられた検査用の孔（検査孔１１４）から内部へと挿入して使用する。電子スコープ１１６のケーブル１１８の先端には撮像部１２０が設けられている。撮像部１２０には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子が備えられている。撮像素子は、放射線が画素を通過した場合に光電変換が生じ、取得した画像中に細かな輝点ノイズが多量に生じる（図３（ａ）の輝点ノイズｎ１参照）。当該方法では、この輝点ノイズの数を線量に換算することで、格納容器１０２内の線量を推定する。
【００２４】
図２は、本実施形態にかかる放射線量推定方法を表わすフローチャートである。左側の図２（ａ）が当該方法のメインルーチンであり、右側の図２（ｂ）が図２（ａ）のサブルーチンである。
【００２５】
当該方法では、最終的に、画像中の輝点ノイズ数を線量（推定値）に換算する。そのために、まず、輝点ノイズ数と線量（実測値）との関係を表わした比（線量／輝点ノイズ数）を取得する。ステップ２００において、比較的低線量で実測可能であると思われる格納容器１０２の外部、例えば検査孔１１４（図１参照）の入り口付近にて、既存の計測機器を用いて線量の実測値を取得する。そして続くステップ２０２にて、この検査孔１１４の入り口付近を電子スコープ１１６で撮像する。
【００２６】
図３は、図１の検査孔１１４の入り口付近の画像を例示した図である。図３（ａ）は、図２（ａ）のステップ２０２で撮影する画像の例である。この画像中に現れているように、放射線の存在下では、画像中に輝点ノイズ（例、輝点ノイズｎ１）が生じる。ここで、図３（ａ）の画像中には、金属部材であるパイプ１２２の表面の光沢ｈ１が確認できる。この光沢ｈ１は、輝度レベルでは輝点ノイズｎ１と区別がつかない場合があり、輝点ノイズｎ１を計数する際の障害となる。そこで、当該方法では、輝点ノイズｎ１の計数に先がけて、光沢ｈ１などの背景の除去処理を行う。
【００２７】
以下、図２（ｂ）に示すサブルーチンに沿って説明する。電子スコープ１１８が撮影する画像は、１フレームが１／３０秒で撮像された動画像の１フレームである。この画像中から光沢ｈ１等を除去するにあたって、まず、ステップ２０４にあるように、当該方法では、同一構図で連続的に撮像を行う。すなわちステップ２０４では、時刻を異ならせた同一構図の画像を取得する。そしてステップ２０６にて、後述する高速フーリエ変換処理を行うための前処理として、処理負担を軽くするために、各画像にグレースケール処理を施す。
【００２８】
図４は、図３（ａ）の光沢ｈ１の除去処理の概要を例示した図である。図４の横軸は位置（画像中の座標）、縦軸はその位置での輝度値を表している。輝点ノイズｎ１の計測の対象としている画像を示すラインＬ１（実線）には、輝点ノイズｎ１を表わす局所的に突出した部分が現れている。しかし、ラインＬ１にはパイプ１２２（図３（ａ）参照）の光沢ｈ１も現れていて、この光沢ｈ１は輝点ノイズｎ１等と区別する必要がある。
【００２９】
ここで、輝点ノイズｎ１は、放射線由来であるためにある位置において一時的にしか現れない。一方、光沢ｈ１は、同一構図の画像であれば同一位置に時間的に連続して現れる。そこで当該方法では、輝点ノイズｎ１のみを抽出するために、図２（ｂ）のステップ２０８において、対象の画像から、直前の画像（直前画像）との輝度値の差分を取得する。
【００３０】
直前画像の輝度値は、例えば直前画像を含んだ複数の時系列画像からその輝度値の平均ライン（図４の平均ラインＬ２）として算出してもよい。そして、ラインＬ１から平均ラインＬ２との差分を取得する。これによって、ラインＬ１から平均ラインＬ２と比較して所定値以上に輝度が増大している点、すなわち輝点ノイズｎ１のみを背景とは区別して抽出することができる。この処理を行ったのが、図３（ｂ）に例示する画像である。これにより、当該方法の線量の推定精度を向上させることができる。なお、照明による金属部材の光沢ｈ１が輝点ノイズｎ１を計数する際の障害となることを防ぐために、撮像のとき、周期的に、または所定の一定時間だけ照明を消してもよい。
【００３１】
再び、図２（ｂ）を参照する。ステップ２０８に続く各ステップにて、輝点ノイズｎ１の抽出精度をさらに高めるために、図３（ｂ）に例示した画像にさらなる処理を加える。ステップ２１０では、図３（ｂ）の画像に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理を施して、画像の周波数成分を取得する。この取得した周波数成分からさらに輝点ノイズｎ１のみの成分を抽出するために、ステップ２１２にてハイパスフィルタ処理を施して、輝点ノイズｎ１を示す高周波数成分を取得し、それ以外の低周波成分を除去する。そして、ステップ２１４にて高周波数成分に対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse FFT）を施す。これらの処理により取得した輝点ノイズｎ１の画像が、図５（ａ）である。続いて、ステップ２１６にて輝度ノイズｎ１の計数を行う。
【００３２】
図５は、図３（ｂ）から抽出した輝点ノイズｎ１を示した図である。図２（ｂ）に示した一連の処理によって、図５（ａ）に示す輝点ノイズｎ１のみを現した画像が取得できる。このように、当該方法の処理によれば、輝点と背景とを容易に区別することが可能になるため、より精度のよい線量推定が可能になる。
【００３３】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の輝点ノイズｎ１とそれ以外の領域との画素数の比を表すヒストグラムである。図５（ｂ）に示す例では、輝点ノイズｎ１を表す画素は１３９０pixelであった。これにより、例えば前述したステップ２００の実測値が８０ｍＳｖ／ｈであったとすると、線量（実測値）と輝点ノイズ数（画素数）との比は以下の式１として得ることができる。
【００３４】
なお上記のヒストグラムにおいて輝点ノイズｎ１の数は、独立した点の数を数えても良いが、ここでは独立した点の数を数えるのではなく、「画素数」を計数している。これは高線量であるため輝点ノイズの数が多く、輝点同士が連続してしまう場合も多々見受けられるためである。画素数を計数すれば総面積として捉えることができるため、高線量下でも適切に線量を評価することが可能となる。
【００３５】
（数１）
線量／輝点ノイズ数＝８０ｍＳｖ／ｈ ／ １３９０pixel  …（式１）
【００３６】
図２（ａ）の説明に戻る。ステップ２０２の処理の後は、格納容器１０２内の線量の計測を開始する。まず、ステップ２１８にて、電子スコープ１１６（図１参照）を検査孔１１４から格納容器１０２の内部へと挿入する。そして、内部をステップ２２０にて電子スコープ１１６で撮像し、前述したステップ２０４からステップ２１６の処理を行うことで、内部画像中の輝点ノイズの計数を行う。そして、ステップ２２２にて、上記式１に当てはめて、内部画像の輝点ノイズ数を線量に換算する。
【００３７】
図６は、図２（ａ）のステップ２２２の処理を例示した図である。図６（ａ）〜（ｃ）の各横列はそれぞれ、左側が撮影画像であり、中央が撮影画像から抽出したノイズ画像、右側がノイズ画像中の輝点ノイズの画素数を表わすヒストグラムである。このヒストグラムにおける輝点ノイズ数（pixel数）と上記式１とから、各線量（推定値）が得られている。当該方法では、図２（ａ）のステップ２２０とステップ２２２の処理を継続することで（ステップ２２４のＹＥＳ）、図６の左側に示すような画像を撮影しながら、線量の推定値をリアルタイムに得ることが可能である。
【００３８】
以上説明したように、上記構成であれば、まず、格納容器１０２内（図１参照）に作業員が立ち入ることなく、図６のように格納容器１０２内の様子の撮影とその線量の推定とを同時に行うことができるため、安全かつ効率的である。また、格納容器１０２内へ挿入する計測機器は電子スコープ１１６のみであるため、生じる放射性廃棄物をより少なく抑えることができる。また、当該方法では、放射線量に換算した値を推定結果として得ていて、従来の一般的な線量計で実測する場合に比べてレンジに制限が少ない。そのため、従来の線量計では計測できなかった高線量環境下でも、その線量を実測値に近い値で把握することが可能になっている。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４０】
なお、本実施形態では沸騰水型原子炉を想定して放射線量推定方法の説明を行った。しかし、改良型沸騰水型原子炉や加圧水型原子炉においても、本実施形態の放射線量推定方法を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、所定の空間内、例えば原子炉格納容器内の放射線量を推定する放射線量推定方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
ｈ１   …光沢、ｎ１   …輝点ノイズ、１００  …原子炉建屋、１０２  …格納容器、１０４  …圧力容器、１０６  …サプレッションプール、１０８  …燃料集合体、１１０  …冷却水、１１２  …炉水、１１４  …検査孔、１１６  …電子スコープ、１１８  …ケーブル、１２０  …撮像部、１２２  …パイプ
【図１】
2013152210.tif 000003
【図２】
2013152210.tif 000004
【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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