(57)【要約】【課題】放射線検出 → 波高分析 → スペクトル波形出力の一連の作業を、高線量下で長時間連続して行えるようにする。【解決手段】放射線スペクトル測定器１０で、放射線を検出可能な放射線検出器（１２）と、該放射線検出器（１２）の出力から放射線のエネルギー分布を検出するための波高分析回路１４と、前記放射線検出器（１２）及び波高分析回路１４を中心部に収容すると共に、放射線の入射方向を絞るためのコリメータ孔２２ａが形成されたコリメータ２２が放射線検出方向の前方に配設された遮蔽体２０と、前記波高分析回路１４の出力を処理してスペクトル波形を出力するためのパソコン３２及び電源３４と、前記遮蔽体２０の後方に配置され、前記パソコン３２及び電源３４を収容して冷却するための、放熱フィン３０ａが形成された筒状放熱体とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出可能な放射線検出器と、
該放射線検出器の出力から放射線のエネルギー分布を検出するための波高分析回路と、
前記放射線検出器及び波高分析回路を中心部に収容すると共に、放射線の入射方向を絞るためのコリメータ孔が形成されたコリメータが放射線検出方向の前方に配設された遮蔽体と、
前記波高分析回路の出力を処理してスペクトル波形を出力するためのパソコン及び電源と、
前記遮蔽体の後方に配置され、前記パソコン及び電源を収容して冷却するための、放熱フィンが形成された筒状放熱体とを備えたことを特徴とする放射線スペクトル測定器。
【請求項２】
前記放射線検出器が、ＣｄＺｎＴｅ半導体を用いたガンマ線検出器であることを特徴とする請求項１に記載の放射線スペクトル測定器。
【請求項３】
前記コリメータが交換可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の放射線スペクトル測定器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された放射線スペクトル測定器と、
該放射線スペクトル測定器の放射線検出方向を下向きに固定する吊り上げ架台と、
該吊り上げ架台に取付けられた遮光パネルと、
前記放射線スペクトル測定器の後部に取付けられた遮光カバーと、
を備えたことを特徴とする放射線スペクトル測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載された放射線スペクトル測定器と、
該放射線スペクトル測定器の放射線検出方向を水平面内で変更可能な移動台車と、
該移動台車に備えられた、前記放射線スペクトル測定器の放射線検出方向を鉛直面内で調整するための角度調整機構と、
を備えたことを特徴とする放射線スペクトル測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載された放射線スペクトル測定器の出力に応じて、
コンプトン領域のピークが光電ピークよりも小さい時は、測定対象表面に放射線源が存在し、
コンプトン領域のピークが光電ピークよりも大きい時は、散乱体の後方に放射線源が存在すると判定することを特徴とする放射能汚染箇所判定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の放射能汚染箇所判定方法による判定結果に応じて、測定対象表面に放射線源が存在すると判定された箇所は除染し、散乱体の後方に放射線源が存在すると判定された箇所は遮蔽することを特徴とする放射能除染／遮蔽方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線スペクトル測定器、放射線スペクトル測定装置、及び、これを用いた放射能汚染箇所判定方法、並びに、これを利用した放射能除染／遮蔽方法に係り、特に、大量の放射性物質が飛散した原子力発電所の事故対策等に用いるのに好適な、放射線スペクトル測定器、これを用いた放射線スペクトル測定装置、及び、これを用いた放射能汚染箇所判定方法、並びに、これを利用した放射能除染／遮蔽方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射能汚染を検出する技術としては、原子力発電施設の建屋解体前に汚染放射性コンクリートを弁別するための汚染放射能検出装置が特許文献１に記載され、原子力発電施設または放射性物質取扱い施設の放射能汚染の可能性がある床や壁の一部または全部、または、これら施設から発生する放射能汚染の可能性がある大型機器の表面のような広域、あるいは大面積かつ凹凸面をもつ被測定面の汚染分布を測定するための汚染分布測定装置及びその方法が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５７８４６号公報
【特許文献２】特開平７−３５８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、大量の放射性物質が飛散した高線量の事故現場で用いることは全く考えられていなかった。
【０００５】
例えば、福島第一原子力発電所の事故現場では、原子炉建屋等の建築物の一部が水素爆発により崩壊し、オペレーションフロア（以下、オペフロと称する）はむき出しになっている。オペフロ上には汚染した瓦礫等が散乱し、放射線源となっているとともに、そもそもオペフロの下の建屋内部の原子炉等からの放射線もある状態と考えられる。
【０００６】
そして、廃炉作業を進めていくためには、このオペフロ上での有人作業が不可欠であるため、汚染した瓦礫等を撤去して、放射線源を取り除くとともに、建屋内部からの放射線を遮蔽して、線量低減を図る必要がある。
【０００７】
そのためには、事故現場の放射線を測定する必要があるが、作業員の被ばくを防ぐためには、例えばクレーンに吊られた放射線測定器を用いて遠隔で測定を行うことが必要である。そこで、測定毎に放射線測定器をクレーンから脱着し電池交換する等のメンテナンス作業を減らして長時間の連続測定を可能とし、全体として短時間で測定作業を完了できるようにすることが望ましい。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、大量の放射性物質が飛散した高線量の事故現場で用いることができ、放射線（ガンマ線）検出 → 波高分析 → スペクトル波形出力の一連の作業を、高線量下で長時間連続して行うことが可能な放射線スペクトル測定器を提供することを第１の課題とする。
【０００９】
本発明は、又、前記放射線スペクトル測定器を測定したい向きに固定することが可能な放射線測定装置を提供することを第２の課題とする。
【００１０】
本発明は、更に、前記放射線スペクトル測定器又は放射線スペクトル測定装置を用いた放射能汚染箇所判定方法を提供することを第３の課題とする。
【００１１】
本発明は、又、前記放射能汚染箇所判定方法を利用した放射能除染／遮蔽方法を提供することを第４の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
先ず、本発明の原理について説明する。
【００１３】
例えばオペフロ表面を測定対象とする放射線測定において、図１（Ａ）に例示する如く原子炉炉心等の放射線源４と放射線検出器８の間に原子炉ウェルを閉止するシールドプラグ等の散乱体６が存在し、散乱線が多くなる場所での放射線スペクトルの測定結果を図１（Ｂ）に模式的に示す。この場合は、図１（Ａ）に示した如く、放射線源４で発生したガンマ線が、間にある散乱体６と衝突して放射線検出器８に到達する散乱線が、散乱体６と相互作用（散乱）せずに放射線検出器８に到達する直接線よりも多いので、そのエネルギー分布は図１（Ｂ）に示した如く、直接線によって発生した光電ピークに加えて、コンプトン散乱によって発生した散乱線が観測される。散乱線は、エネルギーの低い領域に観測され、この領域をコンプトン領域と呼ぶ。
【００１４】
一方、図２（Ａ）に示す如く、例えばオペフロ表面に放射能で汚染され散乱した瓦礫等の放射線源４’が存在し，測定器との間には散乱体は存在せず、これから放出される放射線が放射線検出器８に直接照射された場合は、ガンマ線が散乱体６’と相互作用（散乱）せずに放射線検出器８に到達するので、そのエネルギー分布は図２（Ｂ）に示す如くとなる。なお、壁等で散乱するため、散乱線も若干観測される。
【００１５】
従って、図１（Ｂ）と図２（Ｂ）から明らかなように、コンプトン領域と光電ピークとの大きさを比較することにより、散乱の影響の大きさが分かる。
【００１６】
本発明は、前記の研究結果に基づいてなされたもので、放射線を検出可能な放射線検出器と、該放射線検出器の出力から放射線のエネルギー分布を検出するための波高分析回路と、前記放射線検出器及び波高分析回路を中心部に収容すると共に、放射線の入射方向を絞るためのコリメータ孔が形成されたコリメータが放射線検出方向の前方に配設された遮蔽体と、前記波高分析回路の出力を処理してスペクトル波形を出力するためのパソコン及び電源と、前記遮蔽体の後方に配置され、前記パソコン及び電源を収容して冷却するための、放熱フィンが形成された筒状放熱体とを備えたことを特徴とする放射線スペクトル測定器により、前記第１の課題を解決するものである。
【００１７】
ここで、前記放射線検出器を、ＣｄＺｎＴｅ半導体を用いたガンマ線検出器とすることができる。
【００１８】
又、前記コリメータを交換可能とすることができる。
【００１９】
本発明は、又、前記放射線スペクトル測定器と、該放射線スペクトル測定器の放射線検出方向を下向きに固定した吊り上げ架台と、該吊り上げ架台に取付けられた遮光パネルと、前記放射線スペクトル測定器の後部に取付けられた遮光カバーと、を備えたことを特徴とする放射線スペクトル測定装置により、前記第２の課題を解決するものである。
【００２０】
本発明は、又、前記放射線スペクトル測定器と、該放射線スペクトル測定器の放射線検出方向を水平面内で変更可能な移動台車と、該移動台車に備えられた、前記放射線スペクトル測定器の放射線検出方向を鉛直面内で調整するための角度調整機構と、を備えたことを特徴とする放射線スペクトル測定装置により、同じく前記第２の課題を解決するものである。
【００２１】
本発明は、又、前記放射線スペクトル測定器の出力に応じて、コンプトン領域のピークが光電ピークよりも小さい時は、散乱体が介在せず主に測定対象表面に放射線源が存在し、コンプトン領域のピークが光電ピークよりも大きい時は、散乱体の後方に主に放射線源が存在すると判定することを特徴とする放射能汚染箇所判定方法により、前記第３の課題を解決するものである。
【００２２】
本発明は、又、前記放射能汚染箇所判定方法による判定結果に応じて、測定対象表面に放射線源が存在すると判定された箇所は除染し、散乱体の後方に放射線源が存在すると判定された箇所は遮蔽することを特徴とする放射能除染／遮蔽方法により、前記第４の課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放射線（ガンマ線）検出 → 波高分析 → スペクトル波形出力の一連の作業を、高線量下で長時間連続して行うことができる。従って、放射線スペクトル測定器によって得られるスペクトル波形を解析して、光電ピークの波長から核種を判別したり、光電ピークとコンプトン領域のピークの大きさを比較することにより、放射線源との間に散乱体が介在するか否かを判別することができる。従って、放射線源が測定対象表面に存在する箇所と、散乱体の後方に放射線源が存在する箇所を識別して、除染／遮蔽等の適切な対策をとることで周辺環境の線量低減を合理的に達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の原理を説明するための、散乱線が多い場合を示す、（Ａ）模式図及び（Ｂ）スペクトル線図
【図２】同じく散乱線が少ない場合を示す、（Ａ）模式図及び（Ｂ）スペクトル線図
【図３】本発明に係る放射性スペクトル測定器の実施形態の構成を示す断面図
【図４】前記放射線スペクトル測定器の吊り上げ架台を、一部切欠いて示す斜視図
【図５】同じく（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図
【図６】前記放射線スペクトル測定器が吊り上げ架台に固定されて吊下げられている状態を、正面の遮光パネルを透視して示す正面図
【図７】本発明による除染／遮蔽判定手順を示す流れ図
【図８】前記放射線スペクトル測定器が移動台車に取付けられた状態を示す斜視図
【図９】同じく（Ａ）正面図及び（Ｂ）側面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、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。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
【００２６】
本発明に係る放射線スペクトル測定器１０の実施形態は、図３に示す如く、放射線（ガンマ線）を検出可能な半導体検出器１２と、該半導体検出器１２の出力から放射線のエネルギー分布を検出するための波高分析回路１４と、前記半導体検出器１２及び波高分析回路１４を中心部に収容すると共に、放射線の照射方向を絞るためのコリメータ孔２２ａが形成されたコリメータ２２が、放射線検出方向（図の左方）の前方に配設された、例えば略砲弾状の鉛製の遮蔽体２０と、前記波高分析回路１４の出力を処理してスペクトル波形を出力するプログラムが搭載されたパソコン（ＰＣ）３２及び電池３４と、前記遮蔽体２０の後方に配置され、前記ＰＣ３２及び電池３４を収容して冷却するための、放熱フィン３０ａが形成された、例えば銅製の筒状放熱体３０と、放熱効果を高めるための、例えば銅製の後部カバー４０を備えている。
【００２７】
前記半導体検出器１２は、例えば、ＣｄＺｎＴｅ半導体を用いたガンマ線検出器とされている。該半導体検出器１２及び前記波高分析回路１４として、両者が一体化された、いわゆるガンマ線スペクトルメータを用いることもできる。
【００２８】
前記遮蔽体２０は、例えば直径１５０ｍｍ、長さ１７５ｍｍ、壁厚５０ｍｍとされ、その外側が例えばステンレス製のカバー２４で被われ、その内側に、例えば銅製の筒状放熱体３０から発生する特性Ｘ線をカットするフィルタ２６が配設されている。ここで、外側がステンレス製のカバー２４で被われているのは、測定時に付着した汚染物質の除去を容易にするためである。前記放熱フィン３０ａの間隔や寸法も、ブラシ等の清掃用具をフィンの間に入れて汚染物質を除去しやすいように、且つ、各フィンが十分な強度を持つように、考慮されている。
【００２９】
前記波高分析回路１４の後方には、更に、配線を通す穴が形成された鉛製のプラグ２８が挿入されている。
【００３０】
前記コリメータ２２は、そのコリメータ孔２２ａにより、放射線の入射方向を絞るために、例えば長さ５０ｍｍとされ、例えばコリメータ孔２２ａの内径が０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍのコリメータを交換可能とされている。ここで、コリメータ孔２２ａが大きくなるほど入射する放射線が増えるため、測定する現場の放射線量に応じて、適切なコリメータ孔を選択する。３号機オペフロの測定では、数百ｍＳｖ／ｈの測定環境であり、２．０ｍｍ、１．０ｍｍではスぺクトル出力が飽和してしまうため、０．８ｍｍが好適であった。
【００３１】
前記ＰＣ３２は、例えば、ＵＳＢメモリサイズのスティックタイプの超小型ＰＣとされている。
【００３２】
前記電池３４は、例えばリチウムイオン電池のモバイルバッテリーとされている。
【００３３】
前記放射線スペクトル測定器１０全体の長さは、例えば４０ｃｍ弱とすることができる。
【００３４】
前記放射線スペクトル測定器１０を現場で吊下げて使用するための吊り上げ架台５０の構成を図４に示す。この吊り上げ架台５０は、例えばステンレス製のチャンネル材を、図の下方が開放された上下に長い長方体状に組み上げて構成した本体フレーム５２と、該本体フレーム５２の側面と天井面に固定された、例えばステンレス製の遮光パネル５４、５６を備えている。天井面の遮光パネル５６には、放射線スペクトル測定器１０を固定するための穴と通風口５８が開けられると共に、吊下げ用のフック６０が取付けられている。
【００３５】
前記放射線スペクトル測定器１０は、図５（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図に示す如く、放射線スペクトル測定器１０の回りに固定されたドーナツ状の取付リング６１を用いて吊り上げ架台５０の天井面の遮光パネル５６に固定されている。
【００３６】
前記取付リング６１の上部には、前記放射線スペクトル測定器１０の後部（図の上方）を被う、例えばステンレス製のカップ状の遮光カバー６２が固定されている。
【００３７】
前記放射線スペクトル測定器１０は、図４及び図５に示した如く、吊り上げ架台５０の中央に、図６（正面の遮光パネル５４を透視した状態）に示す如く、下向きに固定されている。さらに、オペフロに接地しないためオペフロ上に散乱した瓦礫等の影響を受けず安定した姿勢で測定ができる。
【００３８】
前記遮光パネル５４、５６と遮光カバー６２は、屋外作業時の日光を遮ると共に、放射線スペクトル測定器１０の冷却に寄与している。
【００３９】
そして、図６に示した如く、被測定面から高さを一定とするための、放射線を妨害しない、例えば長さ５０ｃｍのプラスチック製のチェーン６４を取付け、ワイヤ６６によりクレーン６８から吊下げて、オペフロ表面、使用済み燃料プール上、遮蔽体設置場所、シールドプラグの継目部など、合計２４箇所の測定ポイントについて、オペフロから約５０ｃｍの高さでスペクトル測定を各５分間実施した。アクセスが困難でメンテナンスに被ばくを伴う可能性がある現場で、クレーン６８による移動時間及び整定時間を含め、５時間以上の連続測定をまとめて行うことができた。従って、メンテナンスのための作業員の無用な被ばくを防ぐことができた。
【００４０】
ここで遮光パネル５４、５６及び遮光カバー６２は、特に屋外での測定で大きな効果を奏した。
【００４１】
図１（Ｂ）は、放射線源からの放射線が散乱体（シールドプラグ等）に衝突して発する散乱線が多い場所での放射線スペクトルの測定結果を模式的に示したものである。一方、図２（Ｂ）は、放射線源から放射線を直接受ける場所での放射線スペクトルの測定結果を模式的に示したものである。
【００４２】
オペフロ上の測定結果では、図１（Ｂ）の結果であったため、放射線源はオペフロ表面ではない場所にあることが推定された。
【００４３】
従って、図７に示す手順で汚染箇所の有無を判定し、除染を実施するか遮蔽を実施するか判定することができる。
【００４４】
即ち、まずステップ１００で検出値を取得し、次いでステップ１１０でコンプトン領域のピークが光電ピークよりも小さいか否かを判定する。判定結果が正であり、図２に示したように直接線が多く散乱線が少ないと判定される時には、ステップ１２０でオペフロ表面に瓦礫等の放射線源が存在すると判定し、ステップ１３０で除染を実施する。
【００４５】
一方、ステップ１１０の判定結果が否であり、図１に示したように散乱線の方が直接線よりも多いと判定されるときには、散乱体６の影響が大きいので、ステップ１４０でその方向にはシールドプラグ等の散乱体が介在して、その後方（ここでは下方）に放射線源が存在していると判定し、ステップ１５０で鉄板等の遮蔽体を置いて遮蔽を実施する。
【００４６】
本実施形態においては、放射線スペクトル測定器１０を吊り上げ架台５０に固定して放射線検出方向を下向きとしたので、燃料プールのような容易に接近できない場所の放射能を容易に測定できる。この際、チェーン６４により測定高さを一定に維持することができる。
【００４７】
なお、前記実施形態では、放射線スペクトル測定器１０が吊り上げ架台５０に固定されていたが、放射線スペクトル測定器１０を固定する方法はこれに限定されず、地表やオペフロ表面の汚染を検出する際には、図８（斜視図）及び図９（Ａ）（正面図）及び（Ｂ）側面図に示す実施形態のように、角度調整機構８０を設けた移動台車７０に固定することもできる。
【００４８】
この移動台車７０は、例えばステンレス製のチャンネル材を直方体状に組み上げて構成した本体フレーム７２の下方に車輪７４が設けられ、取手７６を掴んで移動可能とされている。
【００４９】
前記本体フレーム７２の中央上部には、角度調整機構８０が設けられ、この角度調整機構８０にスリーブ７８を介して放射線スペクトル測定器１０が固定されている。
【００５０】
前記角度調整機構８０は、ハンドル８２により回動可能とされ、分度器のような角度目盛り８４と指示プレート８６により鉛直面内の角度が読取可能とされている。図において、９０はプランジャである。
【００５１】
本実施形態においては、移動台車７０に放射線スペクトル測定器１０を固定したので、オペフロなどのフロア面上の汚染箇所を容易に測定できる。
【００５２】
更に、角度調整機構８０を備えているので、放射線検出方向を鉛直面内縦軸方向１８０度内の任意の方向に容易に設定でき、水平面内横軸方向は移動台車７０を回転させることで、全方向の測定を行える。従って、放射線の飛来方向の特定とスペクトルの測定を同時に行える。
【００５３】
又、前記移動台車７０に取付けられた放射線スペクトル測定器１０では、屋内使用を前提に遮光カバー６２が省略されていたが、吊り上げ架台５０に取付けた時と同様の遮光カバー６２を後部に取付けてもよい。更に、移動台車７０にも、吊り上げ架台５０と同様の遮光パネル５４、５６を取付けてもよい。
【００５４】
前記実施形態においては、コリメータ２２が交換可能とされていたので、現場に合わせた適切なコリメータ孔２２ａを選択することが可能である。なお、測定対象が限定されている場合には、コリメータ２２を遮蔽体２０と一体的に構成することも可能である。
【００５５】
又、前記実施形態においては、放射線検出器として半導体検出器１２が用いられ、遮蔽体２０の材料が鉛とされ、筒状放熱体３０の材料が銅とされていたが、これらの種類はこれに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、事故が発生した原子力発電所のように、放射性物質が飛散した高線量の現場において、特に有効であり、産業上利用できる。なお、本発明の適用対象は事故が発生した高線量の現場に限定されず、一般の放射線利用施設にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
４、４’…放射線源
６、６’…散乱体
８…放射線検出器
１０…放射線スペクトル測定器
１２…半導体検出器（放射線検出器）
１４…波高分析回路
２０…遮蔽体
２２…コリメータ
２２ａ…コリメータ孔
３０…筒状放熱体
３０ａ…放熱フィン
３２…パソコン（ＰＣ）
３４…電池
４０…後部カバー
５０…吊り上げ架台
５２、７２…本体フレーム
５４、５６…遮光パネル
６２…遮光カバー
６４…ワイヤ
７０…移動台車
８０…角度調整機構
【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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