(57)【要約】【課題】マルチコプターを用いて放射線量を計測する際の測定精度を向上させることができ、作業員が立ち入ることが困難な場所や、広大なエリアの放射線量の計測をより効率的に行うことが可能な放射線量計測装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明にかかる放射線量測定装置（測定装置１００）の構成は、空中を飛行可能なマルチコプター１１０と、マルチコプターから下方に向かって延長された１本の杖状の部材であって、地表面に接地する接地用脚部１２０と、マルチコプターまたは接地用脚部に固定され放射線量を測定するセンサ１３０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中を飛行可能なマルチコプターと、
前記マルチコプターから下方に向かって延長された１本の杖状の部材であって、地表面に接地する接地用脚部と、
前記マルチコプターまたは前記接地用脚部に固定され放射線量を測定するセンサと、
を備えることを特徴とする放射線量測定装置。
【請求項２】
前記マルチコプターに固定される複数本の着陸用脚部を更に備え、
前記接地用脚部は、前記マルチコプターから前記着陸用脚部の下端までの垂直方向の距離よりも短くなるように折りたたみ可能であることを特徴とする請求項１に記載の放射線量測定装置。
【請求項３】
前記マルチコプターに固定される複数本の着陸用脚部を更に備え、
前記着陸用脚部は、前記マルチコプターから前記接地用脚部の下端までの垂直方向の距離よりも短くなるように折りたたみ可能であることを特徴とする請求項１に記載の放射線量測定装置。
【請求項４】
当該放射線量測定装置の全高は１ｍ以上であり、
前記センサは、前記接地用脚部が地表面に接地したときの高さが１ｍとなる位置に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線量測定装置。
【請求項５】
前記センサと上下方向に間隔をあけて前記マルチコプターまたは前記接地用脚部に固定され放射線量を測定する第２センサを更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線量測定装置。
【請求項６】
前記第２センサは、前記接地用脚部の下端近傍に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線量測定装置。
【請求項７】
前記接地用脚部は弾性を有し、着陸時の衝撃またはローターの振動を吸収可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中を飛行して移動可能な放射線量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地表面の放射能汚染の程度や分布を判断する指標として、地表面における放射線の線量率（以下、地表面の線量率と称する）がある。地表面の線量率の測定には、コリメータと呼ばれる厚さ１０ｍｍ以上の鉛製のカバーをつけたサーベイメータを使って、求める分布の精度に応じた間隔（例えば５ｍ間隔）で測定する手法が用いられている。しかし、コリメータは重量が重く、測定間隔ごとに移動と安定設置を繰り返しながら測定しなければならないため、作業効率が低い。故に上記の手法では、放射線汚染の分布の精度を向上させるために測定間隔を短くする（狭くする）と、作業時間が非常に長くなってしまう。
【０００３】
厳密には地表面の線量率ではないが、地表面近傍の空間線量率を測定可能な測定器として、非特許文献１に示すような可搬性に優れた放射線測定器が開発されている。非特許文献１の放射線測定器は、高さ方向において任意の間隔（例えば地表５ｃｍおよび１００ｃｍの位置）で２つの放射線検出部（プラスチックシンチレータ器）が配置されたステッキ状の放射線測定器である。２つの放射線検出部の高さは、大人と子供の高さの差を考慮するなどして設定される。これにより、作業員が放射線測定器を持ちながら歩くことで、２つの高さでの放射線量を同時に計測することができ、作業効率の向上ひいては作業時間の大幅な短縮を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】γプロッター（ガンマプロッター）Ｈを使った放射線量測定デモンストレーションを実施、[online]、［平成２４年１０月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jaea.go.jp/fukushima/other/2012-082902.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した非特許文献１の放射線測定器によれば、サーベイメータを用いる従来の方法に比して放射線量を効率的に計測することが可能である。しかしながら、計測の対象となるエリアは、作業員が徒歩で計測作業を行うことが可能な場所ばかりではない。例えば、河川中央の中州、背の高い水生植物が生い茂る場所、険しい山林や、危険な昆虫・動物が生息する場所等は、作業員が立ち入ることが困難である。また作業員が立ち入ることができる場所であっても、計測対象となるエリアが広すぎる場合には、作業員が徒歩で計測を行うには負担が大きすぎてしまう。
【０００６】
そこで、空中を飛行して移動可能なマルチコプター（ドローンとも呼ばれる）を用いた空間線量率（放射線量）の測定が検討されている。この場合、放射線量を測定するセンサをマルチコプターに搭載する。そして、マルチコプターを計測エリアまで飛行させ、そこに到着したら放射線量の測定を行う。このとき、マルチコプターは、測定箇所においてセンサが測定高さに位置するように下降し、測定高さにおいて飛行しながら空間線量率を測定する。
【０００７】
しかしながら、マルチコプターは水平方向の位置精度は比較的高いものの、垂直方向の位置精度は低い。すなわち、垂直方向において所定高さで正確に飛行し続ける（とどまり続ける）ことが難しい。このため地上高１ｍや地上高１０ｃｍといった所定高さで測定すべき放射線測定においては、データの精度（信頼性）が低下してしまうという問題がある。また飛行して移動しながらの計測であると、速度等の補正が必要となるため、計測データの信頼性を高めるためには煩雑な補正処理が必要となる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、マルチコプターを用いて放射線量を計測する際の測定精度を向上させることができ、作業員が立ち入ることが困難な場所や、広大なエリアの放射線量の計測をより効率的に行うことが可能な放射線量計測装置を提供することを目的としている。
【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測定装置の代表的な構成は、空中を飛行可能なマルチコプターと、マルチコプターから下方に向かって延長された１本の杖状の部材であって、地表面に接地する接地用脚部と、マルチコプターまたは接地用脚部に固定され放射線量を測定するセンサと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、測定箇所まで飛行した後、放射線量測定装置（以下、測定装置と称する）を地表面まで下降させて接地用脚部を地表面に接地する。そして、測定装置をホバリングさせた状態で放射線量の測定を行う。このとき、接地用脚部が地表面に接していることにより、地表面からセンサまでの距離を正確に規定することができる。また測定中は移動を停止していることから、速度等の補正が不要となる。
【００１１】
上記マルチコプターに固定される複数本の着陸用脚部を更に備え、接地用脚部は、マルチコプターから着陸用脚部の下端までの垂直方向の距離よりも短くなるように折りたたみ可能であるとよい。かかる構成のように着陸用脚部を備えることにより、測定時以外には測定装置を着陸させておくことができる。特に接地用脚部を着陸用脚部よりも短くなるように折りたたみ可能であることにより、着陸時に接地用脚部が邪魔になることがなく、安定して着陸させておくことが可能となる。
【００１２】
また、上記マルチコプターに固定される複数本の着陸用脚部を更に備え、着陸用脚部は、マルチコプターから接地用脚部の下端までの垂直方向の距離よりも短くなるように折りたたみ可能であるとよい。かかる構成によっても、測定時以外には測定装置を着陸させておくことができる。特に着陸用脚部を接地用脚部よりも短くなるように折りたたみ可能であることにより、測定時に着陸用脚部が邪魔になることなく、測定を良好に行うことが可能となる。
【００１３】
当該放射線量測定装置の全高は１ｍ以上であり、センサは、接地用脚部が地表面に接地したときの高さが１ｍとなる位置に配置されているとよい。放射線量測定装置の全高が１ｍ以上であることにより、測定装置が地表面に接地されたときに、地表面からの高さが１ｍとなる位置にセンサを配置することができる。したがって、高さ１ｍにおける放射線量を正確に測定することが可能となる。
【００１４】
上記センサと上下方向に間隔をあけ上記マルチコプターまたは接地用脚部に固定され放射線量を測定する第２センサを更に備えるとよい。これにより、１つの測定地点において異なる高さの放射線量を一度に測定することが可能となる。
【００１５】
上記第２センサは、接地用脚部の下端近傍に配置されているとよい。これにより、測定装置が地表面に接地されたときに、地表面近傍となる位置に第２センサを配置することができる。したがって、地表面とその上方の空間における放射線量を一度に測定することができ、高度と放射線量の関係を把握することが可能となる。
【００１６】
上記接地用脚部は弾性を有し、着陸時の衝撃またはローターの振動を吸収可能であるとよい。これにより、接地用脚部において衝撃や振動を吸収することができ、マルチコプターひいては測定装置の損傷を防ぐことが可能となる。
【００１７】
また、ローターの出力を抑えて接地用脚部を設置させる場合には、機体は接地用脚部から鉛直上向きの荷重を受けることになる。このためマルチコプターは、上昇するための（機体の重量より弱い）推力と、ローターによる気流が地面に反射したことから生じる鉛直上向きの反力と、接地用脚部から受ける鉛直上向きの荷重とを考慮した複雑な制御を行う必要がある。この際、接地用脚部から受ける鉛直上向きの荷重がステップ関数的な急激な力（衝撃）となってマルチコプターに加わると、制御が難しく、マルチコプターは急上昇や急下降を行おうとして不安定な飛行状態となる。このため、接地用脚部から受ける鉛直上向きの荷重の急激な変化を緩和するためにも、接地用脚部は弾性を有した方が良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、マルチコプターを用いて放射線量を計測する際の測定精度を向上させることができ、作業員が立ち入ることが困難な場所や、広大なエリアの放射線量の計測をより効率的に行うことが可能な放射線量計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態にかかる放射線測定装置を説明する図である。
【図２】第１実施形態の測定装置を用いた放射線量の測定方法について説明する図である。
【図３】本実施形態の接地用脚部の詳細を説明する図である。
【図４】第２実施形態にかかる放射線測定装置を説明する図である。
【図５】従来のマルチコプターを用いた放射線量の測定方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（従来のマルチコプターによる放射線量の測定方法）
図５は、従来のマルチコプター１０を用いた放射線量の測定方法について説明する図である。図５に示すように、マルチコプター１０には放射線量を測定するセンサ１２が取り付けられている。
【００２２】
従来の測定方法では、まずマルチコプター１０を測定箇所Ｐ１まで飛行しながら移動させる。このときマルチコプター１０は、測定箇所Ｐ１の上方の高度Ｌ１の位置にある。次に、マルチコプター１０を高度Ｌ２の位置まで降下させ、高度Ｌ２において放射線量（地表面近傍の放射線量）を測定する。このときマルチコプター１０は、水平方向には移動しないが、飛行（浮上）した状態で高度Ｌ２に位置している。
【００２３】
次に、放射線量を測定しながらマルチコプター１０を高度Ｌ１まで浮上させる。このようにマルチコプター１０を鉛直方向に飛行させることにより、高度と線量の関係αを取得する。その後、マルチコプター１０を任意の飛行高度Ｌｍまで降下させ、一定の速度Ｖで飛行しながら放射線量を測定する。任意の飛行高度Ｌｍは、周囲やマルチコプターの安全が確認される高度である１０ｍを例示することができるが、これに限定するものではなく、測定現場の状況に応じて適宜変更する。
【００２４】
上述したように測定を行ったら、マルチコプター１０を飛行させながら初期位置に移動して回収する。そして、マルチコプター１０によって取得した放射線量のデータの補正を行う。補正処理では、まず高度Ｌｍで測定した任意位置ｘの線量ｉ（ｘ，Ｌ）を速度Ｖで補正し、補正後の線量Ｉ（ｘ，Ｌ）を求める。次に、高度と線量の関係αを用いて補正後の線量Ｉを補正し、標準的な高さ１ｍにおける線量Ｉ´（ｘ，１）を算出する。この線量Ｉ´と、高度と線量の関係αを用いることにより、任意位置ｘの地表面の汚染密度Ｓ（ｘ）を推定することができる。
【００２５】
上記説明したように、従来の放射線量の測定方法では、取得した放射線量のデータを補正することにより、標準的な高さ１ｍにおける線量を算出し、ひいては任意位置の汚染密度を推定している。このような補正処理を、取得したデータ全てに対して実施するには処理装置において多大な負荷がかかる。また補正処理を行って算出した線量は、やはり実測した線量よりも精度が低いものとなる。
【００２６】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態にかかる放射線測定装置について説明する。図１は、第１実施形態にかかる放射線測定装置（以下、測定装置１００と称する）を説明する図である。
【００２７】
図１に示すように、第１実施形態の測定装置１００は、空中を飛行可能なマルチコプター１１０、およびそれに取り付けられた接地用脚部１２０、センサ１３０、および複数本の着陸用脚部１４０ａ・１４０ｂを含んで構成される。
【００２８】
接地用脚部１２０は、マルチコプター１１０から下方に向かって延長された１本の杖状の部材であって、図１の左側に示すように測定時に地表面に接地する。センサ１３０は、マルチコプター１１０の上部に取り付けられた支柱１３２を介してマルチコプター１１０に固定され、放射線量を測定する。
【００２９】
特に本実施形態では、図１の左側に示すように測定装置１００の全高は１ｍ以上であり、センサ１３０は、接地用脚部１２０が地表面に接地したときの高さが１ｍとなる位置に配置されている。これにより、高さ１ｍにおける放射線量を正確に測定することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施形態では、支柱１３２を介してセンサ１３０をマルチコプター１１０に固定する構成を例示したが、これに限定するものではない。センサ１３０は、マルチコプター１１０に直接固定してもよいし、接地用脚部１２０に固定する構成とすることも可能である。
【００３１】
また本実施形態の測定装置１００は、上述したように複数本の着陸用脚部１４０ａ・１４０ｂがマルチコプター１１０の下部に固定されている。そして図１の右側に示しているように、本実施形態の接地用脚部１２０は、マルチコプター１１０から着陸用脚部１４０ａ・１４０ｂの下端までの垂直方向の距離Ｄ１よりも短くなるように折りたたみ可能である。
【００３２】
上記構成によれば、図１の左側に例示するようにセンサ１３０によって地表面の放射線量を測定する際には接地用脚部１２０を伸ばし、かかる接地用脚部１２０を地表面に接地する。そして、接地用脚部１２０を折りたたんでおくことにより、着陸時に接地用脚部１２０が邪魔になることがなく、安定して着陸させておくことが可能となる。また飛行移動時にも接地用脚部１２０を折りたたんでおくことにより、安定した飛行が可能となる。
【００３３】
図２は、第１実施形態の測定装置１００を用いた放射線量の測定方法について説明する図である。図２に示すように、本実施形態においても、まず測定装置１００を測定箇所Ｐ１まで飛行しながら移動させる。そして、測定箇所Ｐ１において飛行した状態で移動を停止して地表面に接地し、測定装置１００をホバリングさせた状態で放射線量の測定を行う。
【００３４】
ここで、「ホバリング」と称しているが、測定装置１００のローターによる浮力は測定装置１００の自重未満である。測定装置１００の重量のほとんどは接地用脚部１２０によって支持される。複数のローターは姿勢を保つためだけに回転数を制御される。
【００３５】
測定箇所Ｐ１での測定が完了したら、測定装置１００を測定箇所Ｐ２まで飛行して移動させ、同様に放射線量の測定を行う。測定箇所Ｐ３・Ｐ４においても同じ動作を行い、全ての測定箇所において放射線量の測定が終了したら、測定装置１００を飛行させながら初期位置に移動して回収する。
【００３６】
上記説明したように第１実施形態の測定装置１００によれば、測定箇所において測定装置１００を地表面に接地し、ホバリングさせた状態で放射線量の測定を行う。このとき、接地用脚部１２０が地表面に接していることにより、地表面からセンサ１３０までの距離を正確に規定することができる。したがって、マルチコプター１１０を用いて放射線量を計測する際の測定精度を向上させることができ、作業員が立ち入ることが困難な場所や、広大なエリアの放射線量の計測をより効率的に行うことが可能となる。また自重のほとんどを接地用脚部１２０で支持するため、ローターの回転数が低くてよく、ホバリング中の消費電力を飛躍的に低減させることができる。また上記構成によれば、複数の測定箇所それぞれにおいて放射線量を実測するため、速度等の補正が不要となる。
【００３７】
図３は、本実施形態の接地用脚部１２０の詳細を説明する図であり、図１に示す測定装置１００の接地用脚部１２０を側方から観察した状態を図示している。図３に示すように、本実施形態の接地用脚部１２０は、２枚の長尺の板材１２２ａ・１２２ｂの間に、弾性材料１２４を挟んで構成されている。接地用脚部１２０は軸方向（スラスト方向）および軸と直交する方向（ラジアル方向）に弾性変形可能であり、接地時の衝撃またはローターの振動を吸収することができるため、マルチコプター１１０ひいては測定装置１００の損傷を防ぐことが可能となる。
【００３８】
上記の接地用脚部１２０の板材１２２ａ・１２２ｂとしては、例えばカーボンプラスチックやアルミニウムの薄膜を好適に用いることができ、弾性材料１２４としては例えば弾性ゴムを例示することができる。ただし、これに限定するものではなく、他の既知の材料を用いることも可能である。また本実施形態では、２枚の板材１２２ａ・１２２ｂによって弾性材料１２４を挟んだ構成を例示したが、これに限定するものでなく、例えばアルミやカーボンからなるパイプ状の内部に弾性材料１２４を配置する構成や、金属ワイヤーなどの芯材の周囲を弾性材料でモールドした構成とすることも可能である。
【００３９】
図４は、第２実施形態にかかる放射線測定装置（以下、測定装置２００と称する）を説明する図である。なお、第１実施形態の測定装置１００と共通する構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４０】
上述した第１実施形態の測定装置１００では、接地用脚部１２０が折りたたみ可能であったのに対し、第２実施形態の測定装置２００は、図４に示すように、着陸用脚部２４０ａ・２４０ｂが折りたたみ可能になっている。詳細には、図４に示すように、着陸用脚部２４０ａ・２４０ｂは、マルチコプター１１０から接地用脚部２２０の下端までの垂直方向の距離Ｄ２よりも短くなるように折りたたみ可能である。
【００４１】
上記構成によれば、図４の左側に例示するようにセンサ１３０によって地表面の放射線量を測定する際には着陸用脚部２４０ａ・２４０ｂを折りたたみ、接地用脚部２２０を地表面に接地する。そして、着陸時には、着陸用脚部２４０ａ・２４０ｂを伸ばすことにより、安定して着陸することができる。また飛行移動時に着陸用脚部２４０ａ・２４０ｂを折りたたんでおくことにより、安定した飛行が可能となる。
【００４２】
また第２実施形態の測定装置２００では、センサ１３０と上下方向に間隔をあけて配置される第２センサ２３０が接地用脚部２２０に固定されている。これにより、１つの測定地点において異なる高さの放射線量を一度に測定することが可能となる。なお、本実施形態では第２センサ２３０を接地用脚部に固定する構成を例示したが、これに限定するものではなく、第２センサ２３０をマルチコプター１１０の本体に固定してもよい。
【００４３】
上記の第２センサ２３０は接地用脚部２２０に、特にその下端近傍に配置されているとよい。これにより、測定装置２００が地表面に接地されたときに、第２センサ２３０は地表面近傍（例えば地上高１０ｃｍ）となる位置に配置される。したがって、地表面とその上方の空間における放射線量を一度に測定することができ、高度と放射線量の関係を把握することが可能となる。
【００４４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、空中を飛行して移動可能な放射線量測定装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００…測定装置、１１０…マルチコプター、１２０…接地用脚部、１２２ａ…板材、１２２ｂ…板材、１２４…弾性材料、１３０…センサ、１３２…支柱、１４０ａ…着陸用脚部、１４０ｂ…着陸用脚部、２００…測定装置、２２０…接地用脚部、２３０…第２センサ、２４０ａ…着陸用脚部、２４０ｂ…着陸用脚部
【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】
2017173254.tif 000007