(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とともに、消費電力を低減することができ、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する。【解決手段】本発明にかかる放射線量測定装置（測定装置１００）の代表的な構成は、空中を飛行可能なマルチコプター１１０と、マルチコプター１１０に固定され地表面に接地して自立可能な脚部１２０と、マルチコプター１１０または脚部１２０に固定され放射線量を測定するセンサ（第１センサ１３２および第２センサ１３４）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に固定され地表面に接地して自立可能な脚部と、
前記マルチコプターまたは前記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】
前記脚部は、少なくとも接地部分が３本以上の足部材に分岐していることにより自立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】
前記脚部は、
１本の棒状の足部材と、
前記足部材の下端に取り付けられる車輪と、
前記車輪を回転させる動力であるモータと、
前記モータを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が前記モータを制御して前記足部材の垂直な状態を維持することにより前記脚部が自立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】
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３のいずれか１項に記載の放射線量測定装置。
【請求項５】
当該放射線量測定装置の全高は１ｍ以上であり、
前記センサおよび前記第２センサのうち、一方は前記脚部の下端からの高さが１ｍの位置に配置され、他方は前記脚部の下端近傍に配置されることを特徴とする請求項４に記載の放射線量測定装置。
【請求項６】
前記脚部にはトリッピングワイヤが巻回されていることを特徴とする請求項１から５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。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、上記の方法であると、マルチコプターは、移動中および測定中、停止することなく継続して飛行し続ける状態となるため、常時電力を消費してしまう。したがって、可能な限り長時間測定を行いたいものの、マルチコプターの飛行時間ひいては測定時間は大きく制限されてしまう。さらに、飛行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とともに、消費電力を低減することができ、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、マルチコプターに固定され地表面に接地して自立可能な脚部と、マルチコプターまたは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地表面に接地する。そして、測定装置の飛行を停止し、放射線量の測定を行う。これにより、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。また測定中はマルチコプターのローターを止めることができるため、測定時間に制限がなくなり、センサの時定数を充分に待つことができるため、測定精度を飛躍的に向上させることができる。また測定装置において放射線量を測定する際のマルチコプターの電力を大幅に削減することができるため、より長時間（広範囲）の測定を行うことが可能となる。また測定中は停止していることから、速度等の補正が不要となる。
【００１１】
上記脚部は、少なくとも接地部分が３本以上の足部材に分岐しているとよい。これにより、マルチコプターが安定して地表面に自立可能となる。
【００１２】
上記脚部は、１本の棒状の足部材と、足部材の下端に取り付けられる車輪と、車輪を回転させる動力であるモータと、モータを制御する制御装置と、を備え、制御装置がモータを制御して足部材の垂直な状態を維持することにより脚部が自立可能であるとよい。かかる構成によっても、マルチコプターが安定して自立することができる。
【００１３】
上記センサと上下方向に間隔をあけてマルチコプターまたは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。
【００１４】
当該放射線量測定装置の全高は１ｍ以上であり、センサおよび第２センサのうち、一方は脚部の下端からの高さが１ｍの位置に配置され、他方は脚部の下端近傍に配置されるとよい。かかる構成によれば、測定装置が地表面に接地されると、一方のセンサは地表面から高さ１ｍの位置に配置され、他方のセンサは地表面近傍に配置される。これにより、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。
【００１５】
上記脚部にはトリッピングワイヤが巻回されているとよい。これにより、脚部に乱流を発生させることによってマルチコプターの飛行時の空気抵抗を低減することができ、飛行時の消費電力を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
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とともに、消費電力を低減することができ、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】
【００１７】
【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】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４】第３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】第３実施形態の測定装置の使用態様を説明する図である。
【図６】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】
【００１８】
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。
【００１９】
（従来のマルチコプターによる放射線量の測定方法）
図６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６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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。図１（ａ）は、第１実施形態の測定装置１００を側方から観察した状態を示していて、図１（ｂ）は、第１実施形態の測定装置１００を上方から観察した状態を示している。
【００２５】
図１（ａ）および（ｂ）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脚部１２０およびセンサ（第１センサ１３２および第２センサ１３４）を含んで構成される。脚部１２０は、マルチコプターの下部に固定されていて、かかる脚部１２０が地表面に接地することにより測定装置１００が自立可能になる。
【００２６】
特に第１実施形態では、脚部１２０は、３つの足部材１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃを連結して構成される。すなわち測定装置１００では、３つの足部材１２２ａ〜１２２ｃが接地部分となる。これにより、測定装置１００がより安定して地表面に自立可能となる。なお、本実施形態では、脚部１２０に３本の足部材１２２ａ〜１２２ｃを用いる構成を例示したが、これに限定するものではなく、４本以上の足部材を用いても上記と同様の効果を得ることが可能である。
【００２７】
更に本実施形態では、脚部１２０の足部材１２２ａにはトリッピングワイヤ１２４を巻回している。これにより、脚部１２０の周囲に積極的に乱流を発生させて、マルチコプター１１０の飛行時の空気抵抗を低減することができる。したがって、飛行時の消費電力を低減することが可能となる。なお、本実施形態では、足部材１２２ａの一部を拡大してトリッピングワイヤ１２４を例示したが、かかるトリッピングワイヤ１２４は他の足部材１２２ｂ・１２２ｃにも巻き回されている。
【００２８】
第１センサ１３２および第２センサ１３４は、空間中の放射線を検出し、検出した放射線に基づいて放射線量を測定する。本実施形態では、脚部１２０の一部であり足部材１２２ａ〜１２２ｃを連結している上部連結部材１２６ａに第１センサ１３２が固定されていて、下部連結部材１２６ｂに第２センサ１３４が固定されている。これにより、第１センサ１３２と第２センサ１３４とが上下方向に間隔をあけて脚部１２０に固定され、測定装置１００において１つの測定箇所で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。
【００２９】
特に本実施形態では、測定装置１００の全高を１ｍ以上とし、第１センサ１３２を脚部１２０の下端からの高さが１ｍの位置に配置し、第２センサ１３４を脚部１２０の下端近傍に配置している。これにより、図１（ａ）のように測定装置１００が地表面に接地されている状態において、第１センサ１３２は地表面から高さ１ｍの位置に配置され、第２センサ１３４は地表面近傍（例えば地上高１０ｃｍ）に配置される。これにより、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ため、測定精度を飛躍的に向上させることができる。またその上方の空間の２つの高さの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。
【００３０】
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において飛行を停止して地表面に接地し、放射線量の測定を行う。
【００３１】
測定中は、脚部１２０によって安定して自立していることから、マルチコプター１１０のローターを止めることができる。このため測定時間に制限がなくなり、センサの時定数を充分に待つことができるため、さらに測定精度を向上させることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
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、測定装置１００の飛行を停止して放射線量の測定を行う。これにより、従来のようにマルチコプター１０を浮遊させた状態で放射線量の測定を行っていた場合に比して、測定時の電力を大幅に削減することができる。したがって、従来よりも長時間（広範囲）の測定を行うことが可能となる。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。
【００３４】
なお、本実施形態では、測定装置１００に２つのセンサを設ける構成を例示したがこれに限定するものではない。放射線量を測定するセンサは、１つで足りるのであれば１つのみでよく、３つ以上必要であれば適宜変更することが可能である。また本実施形態ではセンサを脚部１２０に固定する構成を例示したが、これにおいても限定されず、センサをマルチコプター１１０に固定する構成とすることも可能である。
【００３５】
（第２実施形態）
図３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。図３（ａ）は、第２実施形態の測定装置２００を正面から観察した状態を示していて、図３（ｂ）は、第２実施形態の測定装置２００を側方から観察した状態を示している。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。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、第２実施形態の測定装置２００では、上方に延びる支柱２１２がマルチコプターに固定されていて、かかる支柱２１２に第１センサ１３２が固定されている。このように、マルチコプターの上方にセンサを固定してもよい。これにより脚部の足部材を短くすることができるため、分解時の部材の寸法を小さくすることができ、運搬・収納時の利便性を向上させることができる。
【００３７】
また図３（ａ）に示すように、第２実施形態の測定装置２００では、左右に２つの脚部２２０・２２２を設けている。図３（ｂ）に例示するように脚部２２０は２つの足部材２２０ａ・２２０ｂに分岐していて、図示はしていないがもう一方の脚部２２２も２つの足部材に分岐している。これにより、測定装置２００では、脚部２２０・２２２は、接地部分が４本の足部材に分岐している。足部材を４本にすることにより、第１実施形態の測定装置１００よりもさらに安定して地表面に自立可能となる。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、上記の分岐した足部材２２０ａ・２２０ｂの下端近傍は第１連結部材２３２によって連結されている。そして、２つの脚部２２０・２２２それぞれの第１連結部材２３２は、図３（ａ）に示す第２連結部材２３４によって連結されていて、かかる第２連結部材２３４に第２センサ１３４が固定されている。これにより第２センサ１３４は、脚部２２０・２２２の下端近傍に、ひいては地表面近傍に配置される。
【００３９】
なお、第１実施形態の脚部１２０は３本の足部材により、第２実施形態の脚部２２０・２２２は合計４本の足部材によって構成したものを例示したが、これに限定するものではない、例えば脚部を１つだけとし、その接地部分を３本以上の足部材に分岐させる構成とすることも可能である。また第２実施形態では第２連結部材２３４に第２センサ１３４を固定する構成を例示したが、これにおいても限定するものではない。例えば第２連結部材２３４に替えて下方に延びる支柱をマルチコプター１１０に固定し、かかる支柱に第２センサ１３４を固定する構成とすることも可能である。
【００４０】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態にかかる放射線測定装置（以下、測定装置３００と称する）を説明する図である。図４（ａ）は、第２実施形態の測定装置３００を正面から観察した状態を示していて、図４（ｂ）は、第２実施形態の測定装置３００を側方から観察した状態を示している。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。
【００４１】
図４に示すように、第３実施形態の測定装置３００では、脚部３２０は、１本の棒状の足部材３２２、車輪３２４、モータ３２６および制御装置３２８を含んで構成される。詳細には、脚部３２０では、１本の棒状の足部材３２２の下端に平行に配置された２つの車輪３２４が取り付けられていて、２つの車輪３２４が並んだ方向（図４（ｂ）の左右方向）には倒れない。制御装置３２８は、足部材３２２の垂直な状態を維持するように、フィードバック制御またはファジー制御によってモータ３２６を制御し、測定装置３００が倒れないようにバランスを取って自立させる。これにより、足部材３２２が１本の場合であっても測定装置３００が地表面に好適に自立することが可能となる。
【００４２】
図５は、第３実施形態の測定装置３００の使用態様を説明する図である。図５に示すように、測定開始前は、測定装置３００は倒れないようにベースユニット３３０に収容されている。そして、放射線量の測定を行う際は、測定装置３００はマルチコプター１１０によって飛行して測定箇所Ｐに移動し、測定が終了したらベースユニット３３０に戻る。かかる構成によれば、測定開始前および測定終了後にマルチコプター１１０のローターが停止しているときも倒れないように支持することができるとともに、ベースユニット３３０において充電を行うことも可能となる。
【００４３】
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】
【００４４】
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】
【００４５】
Ｐ１…測定箇所、Ｌ１…高度、Ｌ２…高度、１０…マルチコプター、１２…センサ、１００…測定装置、１１０…マルチコプター、１２０…脚部、１２２ａ…足部材、１２２ｂ…足部材、１２２ｃ…足部材、１２４…トリッピングワイヤ、１２６ａ…上部連結部材、１２６ｂ…下部連結部材、１３２…第１センサ、１３４…第２センサ、２００…測定装置、２１２…支柱、２２０…脚部、２２２…脚部、２２０ａ…足部材、２２０ｂ…足部材、２３２…第１連結部材、２３４…第２連結部材、３００…測定装置、３２０…脚部、３２２…足部材、３２４…車輪、３２６…モータ、３２８…制御装置、３３０…ベースユニット
【図１】
2017161273.tif 000003
【図２】
2017161273.tif 000004
【図３】
2017161273.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2017161273.tif 000008