JAEA-Technology
2017-034
DOI:10.11484/jaea-technology-2017-034

平成28年度原子力発電所周辺における航空機モニタリング（受託研究）
Radiation Monitoring using Manned Helicopteraround the Nuclear Power Station in the Fiscal Year 2016
(Contract Research)
眞田 幸尚

森 愛理

岩井 毅行

松永 祐樹

河端 智樹

豊田 政幸

平賀 祥吾

佐藤 義治

卜部 嘉

嶋田 和真

廣内 淳

瀬口 栄作
飛田 晋一朗石﨑 梓

工藤 保

Yukihisa SANADA, Airi MORI, Takeyuki IWAI, Eisaku SEGUCHI
Yuki MATSUNAGA, Tomoki KAWABATA, Masayuki TOYODA, Shinichiro TOBITA
Shogo HIRAGA, Yoshiharu SATO, Yoshimi URABE, Azusa ISHIZAKI
Kazumasa SHIMADA, Jun HIROUCHI and Tamotsu KUDO

安全研究・防災支援部門
原子力緊急時支援・研修センター
Nuclear Emergency Assistance and Training Center
Sector of Nuclear Safety Research and Emergency Preparedness

February 2018
Japan Atomic Energy Agency

日本原子力研究開発機構

本レポートは国立研究開発法人日本原子力研究開発機構が不定期に発行する成果報告書です。
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電話 029-282-6387, Fax 029-282-5920, E-mail:ird-support@jaea.go.jp
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平成 28 年度原子力発電所周辺における航空機モニタリング（受託研究）
日本原子力研究開発機構
安全研究・防災支援部門
眞田

幸尚、森

愛理、岩井

豊田

政幸*2、飛田毅行※1、瀬口晋一朗*1、平賀嶋田

原子力緊急時支援・研修センター
栄作※2、松永祥吾※1、佐藤和真＋1、廣内義治, 卜部

淳＋1、工藤(2017 年 12 月 5 日

祐樹*1、河端智樹※3、嘉*3、石﨑梓 ※ 4、

保受理)

2011 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発
電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。ここでは、平成 28 年度に実施した福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果についてまとめた。過去の福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果から線量率の変化量を評価し、変化量に寄与する要因について考察した。また、これまで課題となっていた空気中のラドン子孫核種の弁別手法の開発を行い、実際の測定結果に本手法を適用して、空気中のラドン子孫核種の測定に与える影響について評価した。さらに、複数の性能の異なった GPS を同時にデータ取得することによって、位置測定誤差による解析結果への影響評価を行った。
本調査研究は、原子力規制庁が日本原子力研究開発機構との委託契約により実施した「平成28 年度原子力施設等防災対策等委託費及び放射性物質測定調査委託費（80 km 圏内外における航空機モニタリング）事業」の成果をとりまとめたものである。
原子力緊急時支援・研修センター：〒311-1206 茨城県ひたちなか市西十三奉行 11601-13＋1 安全研究センター※1 特定課題推進員（株式会社 NESI）※2 特定課題推進員（中日本航空株式会社）※3 技術開発協力員（朝日航洋株式会社）※4 博士研究員＊1 検査開発株式会社（2017 年 3 月迄特定課題推進員）＊2 原子力エンジニアリング株式会社（2017 年 3 月迄特定課題推進員）＊3 株式会社 NESIii

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JAEA-Technology 2017-034
Radiation Monitoring using Manned Helicopteraround the Nuclear Power Station in the Fiscal Year 2016
(Contract Research)
Yukihisa SANADA, Airi MORI, Takeyuki IWAI※1, Eisaku SEGUCHI※2, Yuki MATSUNAGA*1,
Tomoki KAWABATA※3, Masayuki TOYODA*2, Shinichiro TOBITA*1, Shogo HIRAGA※1,
Yoshiharu SATO, Yoshimi URABE*3, Azusa ISHIZAKI※4, Kazumasa SHIMADA＋1,
Jun HIROUCHI＋1 and Tamotsu KUDO
Nuclear Emergency Assistance and Training Center
Sector of Nuclear Safety Research and Emergency Preparedness
Japan Atomic Energy Agency
Hitachinaka-shi, Ibaraki-ken(Received December 5, 2017)
By the nuclear disaster of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), Tokyo Electric Power
Company (TEPCO), caused by the Great East Japan Earthquake and the following tsunami on March 11,
2011, a large amount of radioactive material was released from the NPS. After the nuclear disaster,
airborne radiation monitoring using manned helicopter was conducted around FDNPS. The results inthe fiscal 2016 were summarized in this report. In addition, we developed the discrimination techniqueof the Rn-progenies. The accuracy of aerial radiation monitoring was evaluated by taking into
consideration GPS data error.
Keywords: Aerial Radiation Monitoring, Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, RadiocesiumThis report summarized results that Japan Atomic Energy Agency carried out as commissioned
business by "the projects of the radiation monitoring using manned helicopter around the Fukushima
Daiichi Nuclear Power Station" of the Nuclear Regulation Authority in the fiscal 2016.
＋1 Nuclear Safety Research Center※1 Special Topic Researcher (NESI, Inc.)※2 Special Topic Researcher (Nakanihon Air Service Co., Ltd.)※3 Special Topic Researcher (Aero Asahi Co., Ltd.)※4 Post-Doctoral Fellow＊1 Inspection Development Co., Ltd. (Collaborating Engineer until April, 2017)＊2 Nuclear Engineering Co., Ltd. (Collaborating Engineer until April, 2017)＊3 NESI, Inc.

ii

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JAEA-Technology 2017-034

目次
1. はじめに ................................................................................................................................................... 1
2. 航空機モニタリングの経緯 .................................................................................................................... 3
3. 測定システムとヘリコプター ................................................................................................................ 8
3.1.

航空機モニタリングシステム .................................................................................................... 8

3.2.

ヘリコプターの選定 .................................................................................................................. 103.3.

線源試験 ..................................................................................................................................... 12

3.4.

RSI システムの保守 .................................................................................................................. 13

4. データ取得および解析方法 .................................................................................................................. 164.1.

上空での測定値の地上への換算に関する基本的な考え方 ................................................... 164.2.

データ取得方法 ......................................................................................................................... 19

4.3.

設定パラメータ妥当性確認のためのキャリブレーションフライト方法 ............................ 21

4.4.

解析のフロー ............................................................................................................................. 27

4.5.

空間線量率への換算方法 .......................................................................................................... 28
4.5.1. バックグラウンド (自己汚染および宇宙線) .............................................................. 28
4.5.2. 高度補正 ......................................................................................................................... 30
4.5.3. 空間線量率への換算 ...................................................................................................... 31
4.5.4. 空間線量率への換算方法 .............................................................................................. 37

4.6.

放射性セシウムの沈着量への換算方法 .................................................................................. 37
4.6.1. 天然核種の弁別と放射性セシウム起源の計数率の算出 ........................................... 37
4.6.2. 空間線量率-放射能換算係数 ......................................................................................... 39

4.7.

減衰補正 ..................................................................................................................................... 404.8.

検出下限値 ................................................................................................................................. 41
4.8.1. 空間線量率の検出下限値 .............................................................................................. 41
4.8.2. 放射性セシウムの沈着量の検出下限値 ....................................................................... 42

4.9.

不確かさ ..................................................................................................................................... 42

4.10. マッピング ................................................................................................................................. 43
4.11. 地上における測定値との比較 .................................................................................................. 44
4.12. 天然放射性核種由来の空間線量率マップの作成 ................................................................... 47
5. モニタリング結果 ................................................................................................................................. 51
5.1.

第 11 次モニタリング ................................................................................................................ 51

5.2.

東日本第 7 次モニタリング ...................................................................................................... 56

6. モニタリング結果の考察 ...................................................................................................................... 67
6.1.

過去のモニタリング結果との比較 .......................................................................................... 676.2.

土地利用による空間線量率の変化傾向の違い ....................................................................... 75

7. 位置情報計測の精度向上 ...................................................................................................................... 78
7.1.

位置情報計測の背景 .................................................................................................................. 78

7.2.

語句説明 ..................................................................................................................................... 78iii

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7.3.

試験方法 ..................................................................................................................................... 78
7.3.1. 使用機器 ......................................................................................................................... 78
7.3.2. 試験体系 ......................................................................................................................... 80
7.3.3. 試験期間および場所 ...................................................................................................... 81

7.4.

測位精度比較結果...................................................................................................................... 83
7.4.1. PPP との差 ...................................................................................................................... 83
7.4.2. 各受信機における測定条件との関係 ........................................................................... 86
7.4.3. PPP および気圧高度計との相関 ................................................................................... 90
7.4.4. 放射線計測への影響 ...................................................................................................... 91

7.5.

航空機モニタリングに最適な受信機 ...................................................................................... 95

8. ラドン除去手法のシステム化 .............................................................................................................. 96
8.1.

ラドン子孫核種 ......................................................................................................................... 96

8.2.

ラドン弁別手法の理論 .............................................................................................................. 98

8.3.

パラメータ (GI および RI) の決定 ....................................................................................... 100

8.4.

GI の高度補正方法 .................................................................................................................. 101

8.5.

80 km 圏外データへの適用 ..................................................................................................... 104

8.6.

従来手法の評価 ....................................................................................................................... 107

8.7.

解析ソフトウエアへの組み込み ............................................................................................ 110

9. 今後の課題 ........................................................................................................................................... 113
10. まとめ ................................................................................................................................................... 114
謝辞 ............................................................................................................................................................. 114
参考文献 ..................................................................................................................................................... 114

iv

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JAEA-Technology 2017-034

Contents
1. Introduction ............................................................................................................................................... 1
2. History of airborne monitoring .................................................................................................................. 3
3. Measurement system and helicopters......................................................................................................... 8
3.1.

System of airborne radiation monitoring system ............................................................................ 8

3.2.

Helicopters ................................................................................................................................... 10

3.3.

Test of radiation source ................................................................................................................ 12

3.4.

Maintenance of RSI system ......................................................................................................... 13

4. Data acquisition and analysis ................................................................................................................... 16
4.1.

Basic concept of conversion to dose rate at 1 m above the ground .............................................. 16

4.2.

Conditions of data acquisition ..................................................................................................... 19

4.3.

Calibration flight.......................................................................................................................... 21

4.4.

Outline of analysis method .......................................................................................................... 27

4.5.

Conversion procedure of dose rate at 1 m above the ground ........................................................ 28
4.5.1. Background (self-contamination and cosmic ray) ............................................................. 28
4.5.2. Height correction .............................................................................................................. 30
4.5.3. Conversion factor from count rate to dose rate ................................................................. 31
4.5.4. Conversion flow to a dose rate .......................................................................................... 37

4.6.

Conversion procedure of radiocesium deposition ........................................................................ 37
4.6.1. The discrimination of count rate by natural nuclide .......................................................... 37
4.6.2. Conversion factor from dose rate to radiocesium deposition ............................................. 39

4.7.

Decay correction .......................................................................................................................... 40

4.8.

Detection limit ............................................................................................................................. 41
4.8.1. Detection limit of dose rate ............................................................................................... 41
4.8.2. Detection limit of radiocesium deposition ......................................................................... 42

4.9.

Uncertainty .................................................................................................................................. 42

4.10. Mapping ....................................................................................................................................... 43
4.11. Comparison with ground measurement data ................................................................................ 44
4.12. Map of dose rate of natural nuclide.............................................................................................. 47
5. Monitoring results ................................................................................................................................... 51
5.1.

11 th monitoring at area of 80 km range from the FDNPS ........................................................... 51

5.2.

7 th montiroing in the East Japan ................................................................................................. 56

6. Discussion ............................................................................................................................................... 67
6.1.

Comparison with the past monitoring results ............................................................................... 67

6.2.

Difference in tendency to change of the dose rateby the land use ................................................ 75

7. Evaluation of accuracy of position sensing .............................................................................................. 78
7.1.

Background .................................................................................................................................. 78

7.2.

Technical terms ............................................................................................................................ 78v

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7.3.

Material and method .................................................................................................................... 78
7.3.1. GNSS ................................................................................................................................ 78
7.3.2. Test system ........................................................................................................................ 80
7.3.3. Test period and area .......................................................................................................... 81

7.4.

Result of comparison among GNSS ............................................................................................. 83
7.4.1. Position data based on PPP ............................................................................................... 83
7.4.2. Measurement condition ..................................................................................................... 86
7.4.3. Comparison with pressure altimeter .................................................................................. 90
7.4.4. Influence of radiation conversion ...................................................................................... 91

7.5.

Selection of the most suitable GPS ............................................................................................ 95

8. Systematization of discrimination of Rn progenies ................................................................................. 96
8.1.

Rn progenies ................................................................................................................................ 96

8.2.

Theory of discrimination of Rn progenies ................................................................................. 98

8.3.

Parameters (GI and RI) .............................................................................................................. 100

8.4.

Height correction of GI .............................................................................................................. 101

8.5.

Application for AMS data .......................................................................................................... 104

8.6.

Evaluation of the conventional technique .................................................................................. 107

8.7.

Systematization .......................................................................................................................... 110

9. Future work ........................................................................................................................................... 113
10. Summary ............................................................................................................................................... 114
Aknowledgement ......................................................................................................................................... 114
References ................................................................................................................................................... 114

vi

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Table list
Table 2-1 航空機モニタリングの経緯 .............................................................................................. 5
Table 2-2 航空機モニタリングに関わる技術開発の経緯 ................................................................. 7
Table 3-1 使用したヘリコプターと RSI システムのリスト ............................................................ 11
Table 3-2 ポイントソースによる機体の遮蔽状況の比較 ............................................................... 12
Table 4-1 キャリブレーションフライトの一覧 ............................................................................. 22
Table 4-2 機体とシステムの組み合わせと自己汚染による計数率および CR-index ...................... 29
Table 4-3 使用したパラメータのまとめ ........................................................................................ 31
Table 4-4 2016 年度に取得した AF データ一覧 ............................................................................ 31
Table 4-5 2016 年度に取得した CD データ一覧 ............................................................................ 36
Table 4-6 BG-index 一覧 ............................................................................................................... 39
Table 4-7 RSI システムの検出下限値 ............................................................................................ 42
Table 4-8 使用した減弱係数 (m-1) のまとめ................................................................................. 48
Table 6-1 森林部および市街地部における空間線量率の比較 ........................................................ 77
Table 7-1 使用した受信機の比較 ................................................................................................... 79
Table 7-2 比較対象としたフライトおよび補強信号配信状況 ........................................................ 82
Table 7-3 各受信機で取得した緯度、経度、および楕円体高の基準値との相関 ........................... 91
Table 8-1 ラドン子孫核種の放出する γ 線 ..................................................................................... 97vii

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Figure list
Fig. 2-1 航空機モニタリングの実績 ................................................................................................ 6
Fig. 3-1 RSI システムのブロック図 ................................................................................................ 8
Fig. 3-2 RSI システムの写真 ........................................................................................................... 9
Fig. 3-3 機底に燃料タンクのない機体一覧 ................................................................................... 10
Fig. 3-4 線源試験イメージ............................................................................................................. 12
Fig. 3-5 RSI システムの半値幅および Gain の変動 (RSI 1) ......................................................... 14
Fig. 3-6 RSI システムの半値幅および Gain の変動 (RSI 2) ......................................................... 15
Fig. 4-1 対地高度と空間線量率の関係 ........................................................................................... 17
Fig. 4-2 均一無限平板線源を上空で測定した場合の検出器の積算計数に対する線源位置の関係 . 17
Fig. 4-3 均一無限平板線源を上空で測定した場合の検出器の線源位置ごとの計数の割合 ............ 18
Fig. 4-4 上空からの測定イメージ .................................................................................................. 18
Fig. 4-5 フライトイメージ............................................................................................................. 19
Fig. 4-6 予定したフライトの測線 .................................................................................................. 20
Fig. 4-7 テストラインフライトのイメージ ................................................................................... 23
Fig. 4-8 テストラインの場所 ......................................................................................................... 23
Fig. 4-9 テストポイントフライトのイメージ ................................................................................ 24
Fig. 4-10 テストポイントの場所 ..................................................................................................... 25
Fig. 4-11 宇宙線フライトのイメージ ............................................................................................ 26
Fig. 4-12 Rn 影響フライトおよび BG フライトのイメージ .......................................................... 26
Fig. 4-13 天然核種フライトの測線とオーバーラップフライト場所 ............................................. 26
Fig. 4-14 解析のフロー ................................................................................................................. 27
Fig. 4-15 RSI システムにおける地上で取得した γ 線スペクトルと海上でのスペクトル例 .......... 29
Fig. 4-16 海抜高度と 2,800 keV 以上の計数率の関係の例 ........................................................... 29
Fig. 4-17 対地高度と計数率の関係例 ............................................................................................ 30
Fig. 4-18 地上測定データ .............................................................................................................. 33
Fig. 4-19 ヘリコプターの機種とオーバーラップフライトにおける計数率の関係 ........................ 35
Fig. 4-20 放射性セシウムの計数率の算出イメージ ...................................................................... 38
Fig. 4-21 BG-index の算出例 ........................................................................................................ 38
Fig. 4-22 重量緩衝深度と空間線量率-放射能換算係数の関係 ....................................................... 40
Fig. 4-23 IDW に入力するパラメータとマップの関係 ................................................................. 44
Fig. 4-24 地上の測線上における空間線量率測定結果との比較 .................................................... 46
Fig. 4-25 地上のランダムな位置における空間線量率測定結果との比較 ...................................... 46
Fig. 4-26 地上における in-situ Ge 測定結果との比較 .................................................................. 46
Fig. 4-27 関数適合法を用いた 134Cs と 40K の弁別 ....................................................................... 48
Fig. 4-28 テストポイントの地上の空間線量率と空間線量率換算係数 (CD) の関係 .................... 49
Fig. 4-29 福島第一原子力発電所周辺の天然の空間線量率マップの作成例 ................................... 49viii

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Fig. 4-30 航空機モニタリングによる天然核種由来の空間線量率と in-situ Ge 半導体検出器で得られた天然核種由来の放射空間線量率の比較 ............................................................................. 50
Fig. 5-1 第 11 次モニタリングにおける空間線量率マップ ............................................................ 52
Fig. 5-2 第 11 次モニタリングにおける放射性セシウム沈着量マップ .......................................... 53
Fig. 5-3 第 11 次モニタリングにおける 137Cs 沈着量マップ ......................................................... 54
Fig. 5-4 第 11 次モニタリングにおける 134Cs 沈着量マップ ......................................................... 55
Fig. 5-5 東日本第 7 次モニタリングにおける空間線量率マップ ................................................... 57
Fig. 5-6 東日本第 7 次モニタリングにおける放射性セシウム沈着量マップ ................................. 58
Fig. 5-7 東日本第 7 次モニタリングにおける 137Cs 沈着量マップ ................................................ 59
Fig. 5-8 東日本第 7 次モニタリングにおける 134Cs 沈着量マップ ................................................ 60
Fig. 5-9 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける空間線量率マップ ............. 61
Fig. 5-10 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける放射性セシウム沈着量マップ................................................................................................................................................. 62
Fig. 5-11 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける 137Cs 沈着量マップ ........ 63
Fig. 5-12 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける 134Cs 沈着量マップ ........ 64
Fig. 5-13 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける天然核種由来の空間線量率マップ ......................................................................................................................................... 65
Fig. 5-14 測定年度における天然放射性核種による空間線量率マップの比較 ............................... 66
Fig. 6-1 旧避難指示区域における過去の空間線量率マップの比較 ................................................ 69
Fig. 6-2 発電所から 80km 圏内における第 4 次モニタリングおよび第 11 次モニタリングの空間線
量率測定結果の比較 ................................................................................................................ 71
Fig. 6-3 旧避難指示区域における第 4 次モニタリングおよび第 11 次モニタリングの空間線量率測
定結果の比較 ........................................................................................................................... 72
Fig. 6-4 旧避難指示区域における第 4 次モニタリングおよび第 11 次モニタリングの放射性セシウ
ム沈着量測定結果の比較 ......................................................................................................... 72
Fig. 6-5 航空機モニタリングによる旧避難指示区域内の空間線量率の変化傾向 .......................... 73
Fig. 6-6 航空機モニタリングによる旧避難指示区域内の 137Cs 沈着量の変化傾向........................ 73
Fig. 6-7 事故からの経過日数と重量緩衝深度の関係 ..................................................................... 74
Fig. 6-8 発電所から 80km 圏内における土地利用図 ..................................................................... 76
Fig. 6-9 森林部および市街地における減衰率の比較 ..................................................................... 77
Fig. 7-1 使用した受信機の外観 ..................................................................................................... 79
Fig. 7-2 GNSS 機器等の接続図 ..................................................................................................... 80
Fig. 7-3 ヘリコプター搭載時の写真 .............................................................................................. 80
Fig. 7-4 精度比較対象としたデータの取得場所 ............................................................................ 83
Fig. 7-5 各受信機で取得した位置情報の PPP との差 ................................................................... 84
Fig. 7-6 PPP との差と DEM との関係 .......................................................................................... 87
Fig. 7-7 PPP との差と対地高度との関係 ...................................................................................... 88
Fig. 7-8 PPP との差と斜面の角度との関係 ................................................................................... 89ix

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JAEA-Technology 2017-034

Fig. 7-9 PPP との差と時刻との関係 ............................................................................................. 90
Fig. 7-10 勾配インデックスの概念 ............................................................................................... 92
Fig. 7-11 各受信機の高度データから換算した空間線量率と測定条件との関係 ........................... 93
Fig. 7-12 標高 2,000 m 以上の測定場所 ........................................................................................ 94
Fig. 8-1 ウラン系列およびトリウム系列 ....................................................................................... 97
Fig. 8-2 ラドン用航空機モニタリング機器とヘリコプターへの搭載状況 ..................................... 99
Fig. 8-3 空気中のラドン子孫核種と地上からの放射線のイメージ .............................................. 100
Fig. 8-4 陸上における NaI RSI システムの計数率と LaBr RSI システムの計数率の関係 ......... 101
Fig. 8-5 海上における NaI RSI システムの計数率と LaBr RSI システムの計数率の関係 ......... 101
Fig. 8-6 計算体系のイメージ ....................................................................................................... 102
Fig. 8-7 計算体系のベンチマーク ................................................................................................ 103
Fig. 8-8 シミュレーションによる測定高度と GI の関係 ............................................................. 103
Fig. 8-9 ラドン影響弁別手法適用後の東日本 7 次の空間線量率マップ ...................................... 105
Fig. 8-10 東日本 7 次の測定結果から計算した空気中のラドン子孫核種の NaI RSI システムで検出された計数率マップ .............................................................................................................. 106
Fig. 8-11 ラドン影響弁別後の地上測定データとの比較 ............................................................. 107
Fig. 8-12 従来手法とラドン弁別手法の比較 ............................................................................... 109
Fig. 8-13 Rn 影響フライトから求めた NaI RSI システムのバックグラウンド計数と同日にフライトしたデータにラドン弁別手法を適用し求めたラドン子孫核種の計数率の平均値の比較 .... 110
Fig. 8-14 解析システムの計算フロー ........................................................................................... 111
Fig. 8-15 RI および GI の設定インターフェース例 ..................................................................... 112

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1.

はじめに

2011 年 3 月 11 日の東北地方太平洋沖地震に起因して、東京電力福島第一原子力発電所事故(以下、福島原子力発電所事故) が発生し、周辺環境に放射性物質が広く拡散したため、その拡散状況を評価することが急務となった。短時間で広域のモニタリングを実施する方法として、有人のヘリコプターを用いた航空機モニタリング (Aerial Radiation Monitoring) が挙げられる。
航空機モニタリングによる放射線の測定マッピングは、1979 年に発生した米国スリーマイル島（以下、スリーマイル島）の事故や 1986 年に発生したチェルノブイリ原子力発電所事故を契機とし、環境中の地表に沈着した人工の放射性核種を迅速に検出するための手法として、ウラン探査の技術をベースに 1) 開発されてきた。現在、米国ではエネルギー省 (以下、DOE) を中心に多数の航空機モニタリングの機器が所有されており、核実験場等の計測等で培った経験を基に緊急時における運用方法が整備されている 2, 3)。また、欧州ではチェルノブイリ原子力発電所 事 故 後 、 ス コ ッ ト ラ ン ド 大 学 連 合 環 境 放 射 能 研 究 所 (Scottish Universities Environmental
Research Centre: SUERC) を中心に、各国で運用されている航空機モニタリングのシステムを一か所に集め比較測定を実施することにより、データフォーマットや解析手法の標準化を行っている 4)。
我が国でも航空機モニタリングは、1979 年に起きたスリーマイル島原子力発電所事故以来、
旧日本原子力研究所 (国立研究開発法人日本原子力研究開発機構) (以下、原子力機構) を中心に開発が進められてきた。旧日本原子力研究所は、1980 年から 5 年間にわたって航空機γ線サーベイシステム (Aerial Radiological Survey and Assessment System; ARSAS) の開発を行い、基本的な航空機サーベイの方法を確立した 5, 6)。また、原子力災害時における空気中の放射性プルームの評価を目的とし、ガス状の放射性物質を航空機モニタリングで測定する際の換算係数をシミュレーション計算から求める研究を行った 7)。その後、航空機モニタリングの技術は、 公益財団法人原子力安全技術センター (以下、NUSTEC) に引き継がれ、原子力防災における放射線分布を早期に計測するツールとして整備されてきた 8)。しかしながら実態としては、福島
原子力発電所事故当時、我が国において、航空機モニタリングは指針 9)で原子力防災時に実施するように位置づけられてはいたものの、今回のような広範囲の測定に対応できるデータ取得
方法やデータ解析方法について、ルーチンベースで整備されていたとは言い難かった。
福島原子力発電所事故直後、航空機モニタリングは DOE と文部科学省により開始された 10- 12)。
航空機モニタリングの手法については、原子力機構をはじめとした航空機モニタリングの経験のある研究機関や企業などが集結し、DOE の手法をベースに事故の状況や急峻な地形が多いという日本独特の環境を加味して最適化を行ってきた。特に、地上高さ 1 m における空間線量率や放射性セシウムの沈着量等の地上値への換算パラメータについては、実際にデータを取得しつつ評価する必要があったため、得られた結果を基に考察し、最適化を行ってきた。また、バックグラウンドとなる天然の放射線との識別方法や地上の線量に換算するパラメータの設定には、試行錯誤を重ねてきた 13, 14)。福島原子力発電所事故後に行った航空機モニタリングは、我が国初の大規模な原子力災害における日本全域の航空機モニタリングであり、作成した汚染マッ
プは避難指示区域設定の基礎資料となっている他、様々なメディアや研究に活用されている 15) 。

-1-

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さらに、高度な解析例として、鳥居ら 16,17) は DOE が事故直後に実施した航空機モニタリング
データのγ線スペクトルをコベル法により再解析し、得られた 131I のピーク面積からモンテカ
ルロ計算コードにより沈着量に換算する手法を開発した。また、事故直後に実施されていた東京電力福島第一原子力発電所 (以下、発電所) 周辺の海上における航空機モニタリングデータを再解析し、事故直後の海上における 131I や放射性セシウムの降下量マップを再構築し、シミュレーションと比較した例も報告されている 18)。いずれの例も、福島原子力発電所事故後における航空機モニタリングによるデータ取得の有効性および得られる情報量の多さを示している。
福島原子力発電所事故から 6 年以上経過した現在では、放射性物質の環境中における移行状況の解明が必要となっており、継続的な航空機モニタリングが望まれている。航空機モニタリ
ング事業は当初、文部科学省事業であったが、2013 年度に原子力規制庁 (以下、規制庁) に移管されて定期的に実施されており、その結果は規制庁の HP で随時公開されている 19)。
ここでは、2016 年度に行われた、福島県およびその近隣県における航空機モニタリングの結果について報告する。また、通常のモニタリングの他に更なる高精度化を目的とし、市販されている GPS の精度評価を行い、航空機モニタリングの解析へのその誤差の影響について考察した。また、昨年度構築した大気中のラドンとの弁別手法の解析システムを構築し、解析ツールに組み込んだ。

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2.

航空機モニタリングの経緯

航空機モニタリングの一連のスケジュールと実績について Table 2-1 および Fig. 2-1 に示す。
航空機モニタリングは、2011 年 3 月 25 日に文部科学省 (以下、文科省) によりプレス発表された「文部科学省航空機モニタリング行動計画 20)」に則り、2011 年 4 月 6 日から DOE と文科省
(測定：NUSTEC) により「第 1 次モニタリング」として発電所から 80 km 圏内モニタリングを開始した。また、2011 年 5 月 18 日から「第 2 次モニタリング」として発電所 80-100 km 圏を実施した。その後、2011 年 5 月 31 日に開始された「第 3 次モニタリング」からは、文科省が主体として実施することになり原子力機構が加わって、発電所から 80 km 圏内を実施した。さらに、100 km 圏外にも放射性物質が拡散していることが予想されたため、2011 年 6 月 22 日から福島周辺県の宮城県、栃木県、茨城県を対象に実施した後、2011 年 8 月 2 日から、文科省委託事業である「広域環境モニタリングのための航空機を用いた放射性物質拡散状況調査」として、原子力機構が主体となり東日本全域の航空機モニタリング「東日本第 1 次モニタリング」を実施した。その後、発電所から 80km 圏内を 2011 年 10 月 22 日から「第 4 次モニタリング」として実施した。また、文科省委託事業を拡大する形で、2012 年 1 月 30 日からは、北海道から沖縄までの上記以外の地域における航空機モニタリング「西日本・北海道モニタリング」を実施した。2012 年 2 月 6 日からは、「警戒区域および計画的避難区域における航空機モニタリ
ング (第 4.5 次) 」として実施した。
2012 年度 (平成 24 年度) は、それまでのデータに基づき、福島原子力発電所事故の影響が見られる地域に限定し、モニタリングを継続した。空間線量率の比較的高い場所 (0.2μSv/h 以上)
で発電所から 80 km 圏内を除く地域を対象に、2012 年 4 月 2 日から「東日本第 2 次モニタリング」を 2012 年 10 月 31 日から「東日本第 3 次モニタリング」を実施した。80 km 圏内について
は、2012 年 6 月 22 日および 11 月 2 日から「第 5 次モニタリング」、「第 6 次モニタリング」をそれぞれ実施した。さらに、2013 年 3 月 4 日には、「警戒区域および避難指示区域における航空機モニタリング(第 6.5 次)」を実施した。
2013 年度 (平成 25 年度) は、事業主体が規制庁に移管され、80 km 圏内について 2013 年 8
月 27 日および 2013 年 11 月 2 日から「第 7 次モニタリング」および「第 8 次モニタリング」を実施した。また、2013 年 9 月 3 日から空間線量率の比較的高い場所 (0.2μSv/h 以上) で発電所から 80 km 圏内を除く地域を対象に「東日本第 4 次モニタリング」を実施した。平成 25 年度の結果については、眞田ら(2014) 21) に詳しく報告されている。
2014 年度 (平成 26 年度) は、80 km 圏内について 2014 年 9 月 1 日から「第 9 次モニタリング」を実施した。また、2014 年 9 月 21 日より発電所から 80 km 圏内を除く前年度と同地域を対象に「東日本第 5 次モニタリング」を実施した。平成 26 年度の結果については、眞田ら(2015)22)に詳しく報告されている。
2015 年度 (平成 27 年度) については、80 km 圏内について 2015 年 9 月 12 日から「第 10 次
モニタリング」を実施した。また、2015 年 10 月 2 日から発電所から 80 km 圏内を除く前年度と同地域を対象に「東日本第 6 次モニタリング」を実施した。さらに、別事業においてバックグラウンド空間線量率の把握を目的として、九州電力川内原子力発電所周辺のモニタリングを-3-

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JAEA-Technology 2017-034実施した。平成 26 年度の結果については、眞田ら(2016)23) に詳しく報告されている。
2016 年度 (平成 28 年度) については、80 km 圏内について 2016 年 9 月 14 日から「第 11 次
モニタリング」を実施した。また、2016 年 10 月 15 日から発電所から 80 km 圏内を除く前年度と同地域を対象に「東日本第 7 次モニタリング」を実施した。さらに、別事業において、関西
電力大飯発電所および高浜発電所周辺と四国電力伊方発電所周辺のバックグラウンドモニタリングを実施した。このように、これまで本事業では、日本全域の汚染分布全体像を示すとともに、影響の大きい地域については継続的に測定するなど、信頼できるデータを提供してきた。
これらの定常的なモニタリングと並行して、関連する技術開発を実施してきた。Table 2-2 に航空機モニタリングに関連する技術開発の経緯について示す。2011 年度は基本的な航空機モニ
タリングの手法を確立し、2012 年度はその手法をルーチン的に解析できるシステムを開発した。
また、航空機モニタリングの換算手法は地表面が平面で空間線量率が一定と仮定しているため、山や谷などの地形が複雑な場所での精度が懸念されていたことから、地上の勾配を評価できる
ように 10 m メッシュの数値標高モデル (DEM: Digital Elevation Model) データの抽出ツールを開発した。開発したツールは、測定場所の直下に降ろした直線から 45°の角度に降ろした直線と地表の交点内に含まれる DEM データを抽出することができ、測定場所の平均的な地表の高度を知ることができる。これにより、測定場所の地表面の勾配について評価できるようになった。2013 年度には、発電所から 80 km 圏内の谷や山地形等の特徴的な地形における上空からの放射線の計測データを取得し、測定場所の地形と航空機モニタリングの精度について基礎データを取得した。2014 年度には、取得されるγ線スペクトルデータに関数フィッティング法を適用することにより、今まで弁別が難しかった 134Cs 起源の 1,365 keV と 40K 起源の 1,461 keV を弁別する手法を開発した。本手法は、原子力発電所事故直後等の複数のγ線放出核種の評価等に応用可能である。また、同一の場所において測定高度の異なるデータと地上測定値を比較することにより、データの信頼性を評価した。2015 年度には、課題となっていた空気中のラドン
子孫核種の影響を減算するため、専用の空気中ラドン子孫核種減算用の検出器 (LaBr3:Ce シン
チレーション検出器) を導入し、地表からの放射線と空気中からの放射線との測定されたレスポンスの差を利用し、弁別測定する基礎的な手法を開発した。開発した手法については、2016年度に既存の航空機モニタリング解析システムに組み込むとともに、80 km 圏外のデータに適用した。また、2015 年度には、放射線計測とともにレーザー測量および写真測量データを積雪の前後で取得し、積雪による放射線の減衰係数を評価した 24)。この手法により、事故直後に積雪があり放射線が遮蔽された場合においても一定の精度で航空機モニタリングが可能になった。
また、近年、精度が向上している最新の全球測位衛星システム (以下、GNSS) を用いて航空機
モニタリングデータの取得と同時に位置データを取得し、既存の GNSS の性能を比較評価するとともに、位置情報精度が地上の空間線量率への換算に与える影響について評価した。2016 年に実施した空気中ラドン子孫核種減算システムの航空機モニタリング解析システムへの組み込
みおよび GNSS の精度評価については、それぞれ第 7 章および第 8 章に詳述する。

-4-

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Table 2-1 航空機モニタリングの経緯
モニタリング名

測定場所

測定実施機関解析実施機関

測定実施日

結果公表日

第1次モニタリング発電所から80km圏内

DOE: 60 km圏内
NUSTEC: 60-80 km圏内

DOE

2011/4/6～4/29

2011/5/6

第2次モニタリング発電所から80-100 km圏内

NUSTECNUSTEC

2011/5/18～5/26

2011/6/16

第3次モニタリング発電所から80km圏内

JAEA, NUSTEC: 40 km圏内
NUSTEC: 40-80 km圏内

JAEA, NUSTEC

2011/5/31～7/2

2011/7/8

東日本第1次モニタリング

青森→福井までの東日本(2次, 3次実施部分除く）

JAEA (NUSTEC, OYO)JAEA (NUSTEC, OYO)

2011/6/22～10/20

随時公表

第4次モニタリング発電所から80km圏内

JAEA, NUSTEC: 40 km圏内
NUSTEC: 40-80 km圏内

JAEA, NUSTEC

2011/10/22～11/5

2011/12/16

西日本、北海道モニタリング

近畿～沖縄、北海道

JAEA (NUSTEC, OYO)JAEA (NUSTEC, OYO)

2012/1/30～5/31

随時公表

警戒区域及び計画的避難区域における航空機モニタリング (4.5次)

警戒区域及び計画的避難区域

NUSTEC

JAEA, NUSTEC

2012/2/6～2/10

2012/2/24

東日本第2次モニタリング

線量率の比較的高い場所(0.2 Sv/h以上)

JAEA (NUSTEC, OYO)JAEA (NUSTEC, OYO)

2012/4/2～5/7

2012/9/28

第5次モニタリング発電所から80km圏内

JCAC(OYO)

JCAC(NUSTEC)

2012/6/22～6/28

2012/9/28

第6次モニタリング発電所から80km圏内

JCAC(OYO)

JCAC(NUSTEC)

2012/10/31～11/16

2013/3/1

東日本第3次モニタリング

線量率の比較的高い場所(0.2 Sv/h以上)

NUSTEC

JAEA

2012/10/31～12/28

2013/3/1

警戒区域及び避難指示区域における航空機モニタリング (6.5次)

警戒区域及び避難指示区域

JCAC(NUSTEC)JCAC(NUSTEC)

2013/3/4～3/11

2013/5/13

第7次モニタリング発電所から80km圏内

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2013/8/27～9/28

2013/12/25

東日本第4次モニタリング

線量率の比較的高い場所(0.2 Sv/h以上)

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2013/9/3～11/4

2014/3/7

第8次モニタリング発電所から80km圏内

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2013/11/2～11/19

2014/3/7

第9次モニタリング発電所から80km圏内

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2014/9/1～9/20

2015/2/13

東日本第5次モニタリング

線量率の比較的高い場所(0.2 Sv/h以上)

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2014/9/21～11/7

2015/2/13

第10次モニタリング

発電所から80km圏内

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2015/9/12～9/30

2016/2/2

東日本第6次モニタリング

線量率の比較的高い場所(0.2 Sv/h以上)

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2015/10/2～11/4

2016/2/2

H27_BGモニタリング

川内原子力発電所から80km
圏内

JAEA

JAEA

2016/2/1～2/7-

H28_BGモニタリング（1）

大飯・高浜発電所から80km
圏内

JAEA (OYO)

JAEA

2016/7/20～8/1-

第11次モニタリング

発電所から80km圏内

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2016/9/14～10/15

2017/2/13

東日本第7次モニタリング

線量率の比較的高い場所(0.2 Sv/h以上)

JAEA (OYO)

JAEA (OYO)

2016/10/15～11/18

2017/2/13

H28_BGモニタリング（2）

伊方発電所から80km圏内

JAEA (OYO)

JAEA

2016/11/29～12/11-

DOE：米国エネルギー省、JAEA：(国研)日本原子力研究開発機構、NUSTEC：(公財)原子力安全技術センター
OYO：応用地質株式会社、JCAC：（公財）日本分析センター

-5-

1-3

7-9

80
km
圏
外

1-3

4-6

-6-6-

1-3

東日本第2次(4/2～5/7)

7-9

4-6

10-12

東日本第5次(9/21～11/7)

第9次(9/1-9/20)

7-9

2014

Fig. 2-1 航空機モニタリングの実績

東日本第3次(10/31～12/28)

1-3

第8次
(11/2-11/19)

10-12

東日本第4次(9/3～11/4)

第7次(8/27-9/28)

4-6

2013

警戒区域・計画的避難準備区域 (6.5次)(3/4-3/11)

第6次(10/31-11/16)

10-12

西日本＋北海道全域
京都・滋賀～沖縄(1/30-5/31)

東日本第1次青森～福井・岐阜・愛知(6/22-10/10)

第2次
80-120km圏内(5/18-5/26)

7-9

第5次
(6/22-6/28)

第4次(10/25-11/5)

10-12

2012

警戒区域・計画的避難準備区域 (4.5次)(2/6-2/10)

第3次(5/31-7/2)

第1次(4/6-4/29)

4-6

2011

福島原子力発電所事故

80
km
圏
内

月

年
1-3

7-9

1-3

東日本第6次(10/2～11/4)

10-12

第11次
(9/14-10/15)

7-9

伊方BG
(11/29～12/11)

4-6

2016

東日本第7次(10/15～11/18)

高浜・大飯BG(7/20～8/1)

川内BG(2/1～2/7)

10-12

第10次
(9/12-9/30)

4-6

2015

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フライトの高度を変化させてデータを取得し、地上測定値と比較することにより、データの信頼性を評価した。
空気中ラドン子孫核種の影響を評価するための LaBr3(Ce)検出器を導入し、データを取得して基礎的な手法を確立した。
放射線計測とともにレーザー測量および写真測量データを積雪の前後で取得し、積雪による放射線の減衰係数を評価した。
前年度導入した専用の検出器からのデータを利用した空気中ラドン子孫核種減算システムを構築し、既存の航空機モニタリング解析システムに組み込むとともに、80 km 圏外のデータに適用した。
近年、精度が向上している最新の GNSS を用いて航空機モニタリングデータの取得と同時に位置データを取得し、既存の GPS の性能を比較評価するとともに、位置情報精度が地上の空間線量率への換算に与える影響について評価した。

フライト高度による測定精度の評価

空気中ラドン子孫核種減算用検出器の導入

積雪の影響評価手法の開発-7-7-

空気中ラドン子孫核種減算システムの航空機モニタリング解析システム
への組み込みGPS の精度評価

2016 (H28)2015 (H27)

スペクトルピークの関数フィッティングにより、弁別できなかった 134Cs 起源の 1,365 keV と 40K 起源の 1,461 keVを弁別する手法を開発した。地上の天然の放射性核種起源の空間線量率分布を評価可能となった。

地中の天然起源の放射性核種の弁別評価手法の確立

2014 (H26)

航空機による測定範囲の標高データを抽出できるツールを開発した。これにより、放射線の測定範囲内の地形の勾配が評価可能となった。

DEM データ抽出ツールの開発

谷や山地形等の特徴的な地形の上空から放射線の計測データを取得し、DEM データ抽出ツールを用いて測定結果に与える影響を評価した。

前年度開発した手法を用いてルーチン的に解析できるシステムを構築した。

航空機モニタリング解析システムの開発

2012 (H24)

地形の影響調査

地上への換算パラメータの最適化等基本的な航空機モニタリングの解析手法を確立した。

基本的な航空機モニタリング解析手法の確立

2011 (H23)2013 (H25)

開発成果

技術開発項目年度 (和暦)Table 2-2 航空機モニタリングに関わる技術開発の経緯

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3.

測定システムとヘリコプター

3.1. 航空機モニタリングシステム
一般的に、航空機モニタリングシステム (Aerial Radiation Monitoring System: ARMS) には、
大型の NaI シンチレーション検出器を用いたスペクトル測定型の放射線検出器の情報と GPS(Global Positioning System, 全地球測位網) による位置情報をリンクしてデータ保存するシステ
ムが用いられる。
今回のモニタリングで使用したシステム (以下、RSI システム)

は、事故当時に DOE により行われた航空機モニタリングで用いられたシステムと同タイプであり、Radiation Solution Inc.
(RSI, Canada) 製の機内に装着するタイプである。RSI システムのブロック図を Fig. 3-1 に示し、外観を Fig. 3-2 に示す。検出部(Detector) には、2”x 4”x 16”の NaI シンチレーション検出器 3 本を組み込んだ検出器のユニットを 2 台使用している (検出器容量合計: 12.6 L) 。検出器で計測した 1,024 ch のγ線のスペクトルは 1 秒ごとに同期する GPS による位置データとともに、
RS701 と呼ばれる検出器上部に取り付けてあるデータ収集装置に保存される。検出器 2 台のデータは RS501 という装置で統合される。RS501 は PC と接続でき、PC にインストールされている専用のソフトウエア (RadAssist) を使用することによって GPS による位置情報やγ線の計数率情報をリアルタイムに確認できる。また、全体は外付けのバッテリーで駆動し、完全充電で5 時間の稼働が可能である。以下、福島およびその周辺県で使用した RSI システムは 2 セットあるため、それぞれ RSI 1 および RSI 2 と区別する。

Fig. 3-1 RSI システムのブロック図-8-

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バッテリー

データ収集
RS501

データ収集
RS701

検出器
RSX-3

Fig. 3-2 RSI システムの写真-9-

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3.2. ヘリコプターの選定
RSI システムは、機内に搭載するタイプであるため、機体 (ヘリコプター) を選ばないというメリットはあるが、ヘリコプターの機底に燃料タンクがある場合、燃料タンクの材料および燃料による放射線の遮蔽を無視できず評価が難しくなる。そこで、その評価に伴う誤差の導入を避けるため、RSI システムを使用できる機体は機底に燃料タンクのない機種に限定した。選定した機体について、Fig.3-3 に示す。また、2012 年以降使用した機体と RSI システムの組み合わ
せを Table 3-1 に示す。今年度は、機体繰りの都合から、Bell 430、Bell 412 および S76 を使用した。

Bell 430
ベル・ヘリコプター・テキストロン社製

Bell 412
ベル・ヘリコプター・テキストロン社製

AS 332
アエロスパシアル社製

S 76
シコルスキー・エアクラフト社製
Fig. 3-3 機底に燃料タンクのない機体一覧- 10 -

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Table 3-1 使用したヘリコプターと RSI システムのリスト- 11 -

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3.3. 線源試験
3.3. 線源試験
ヘリコプターは、機底に燃料タンクのない機種を選定しているが、機種によって遮蔽の程度は異なると考えられる。ここでは、遮蔽効果を把握するためにポイントソース(137Cs: 10 MBq)
ヘリコプターは、機底に燃料タンクのない機種を選定しているが、機種によって遮蔽の程度を用いて検出器で測定された計数率を相互比較した。比較結果を Table 3-2 に示す。線源は、検は異なると考えられる。ここでは、遮蔽効果を把握するためにポイントソース(137Cs: 10 MBq)
出器からの距離を固定し (50 cm)、1 分間の計数率で比較した。RSI
システムと線源位置の関係を用いて検出器で測定された計数率を相互比較した。比較結果をTable
3-2 に示す。線源は、検について Fig. 3-4 に示す。(50 cm)、1 分間の計数率で比較した。RSI システムと線源位置の関係
出器からの距離を固定し今回使用した機体では、Bell
412 (JA6767) の計数率が 13 %ほど高かったが、これは Bell 412
について
Fig. 3-4 に示す。と今回使用した機体では、Bell
Bell 430 の機体底部の構造の違いによるものと考えられるものの15 %以内に収まっていたた
412 (JA6767) の計数率が 13 %ほど高かったが、これはBell 412
め、機体内の検出器の配置位置は妥当であると判断できる。このように機体の違いや機体が同とBell 430 の機体底部の構造の違いによるものと考えられるものの 15 %以内に収まっていたた
一であっても、検出器を配置する位置によって若干遮蔽状況は変わると考えられる。今後も今
め、機体内の検出器の配置位置は妥当であると判断できる。このように機体の違いや機体が同回のような線源試験を実施し、配置位置を決めるのがよい。なお、この遮蔽状況の違いは、地一であっても、検出器を配置する位置によって若干遮蔽状況は変わると考えられる。今後も今上値への換算パラメータを設定する際に機種ごとでキャリブレーションを実施するため、単独回のような線源試験を実施し、配置位置を決めるのがよい。なお、この遮蔽状況の違いは、地でパラメータとして扱う必要はないが、数値の解析の際の参考情報となる。
上値への換算パラメータを設定する際に機種ごとでキャリブレーションを実施するため、単独でパラメータとして扱う必要はないが、数値の解析の際の参考情報となる。
Table 3-2 ポイントソースによる機体の遮蔽状況の比較(検出器から
50 cm 位置に線源を配置)
Table 3-2
ポイントソースによる機体の遮蔽状況の比較(検出器から 50 cm 位置に線源を配置)

No.

System

1
2
3
4

RSI-1
RSI-2
RSI-2
RSI-2

ヘリコプター
Bell430(JA05TV)
S76(JA6901)
Bell412(JA6767)
Bell412(JA9616)

計数率No.1を1に
at 50 cm
規格化
NNK
2160001.00
AAC2270001.05
NNK2450001.13
AAC2200001.02
NNK:中日本航空、AAC:朝日航洋
ヘリ会社

RSIシステム検出器

NaI

NaI
機底

RSIシステム検出器

線源
50 cm
地面

137Cs線源

Fig. 3-4 線源試験イメージ- 12 --1212 -JAEA-Technology
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3.4. RSI システムの保守
RSI システムの健全性をチェックするため、RSI システムに組み込まれているプログラムにより、フライト前に 1 日 1 回、以下の事項を確認した。
・RSI システムの接続チェック: データ収集装置 (RS701 および RS501) に表示されるエラーラ
ンプチェック・チェックプログラムによる検出器の特性確認 (環境中に存在する 208Tl の 2,614 keV のピークの半値幅 (Full Width at Half Maximum: FWHM) と信号増幅回路 (Amplifier: アンプ) の振幅
利得 (Gain: ゲイン) をチェック)
ピークの FWHM については、メーカーから 6 %以下という保守の推奨値が示されている。日
常の点検で数値を確認し、この推奨値を超えた場合には高圧電源の電圧を変更するなど再調整を実施した。また、アンプのゲインについては、同様にメーカーから示されている推奨値である 0.8 を下回る場合に高圧電源の電圧の再調整を行った。福島およびその周辺県で行ったモニタリング時における FWHM とアンプのゲインの推移について Fig. 3-5 および Fig.3-6 に示す。
図は、RSI システムに組み込まれている計 6 本の検出器ごとに示している。ピークの FWHM については、概ね 6%以下を推移していることが分かる。また、アンプのゲインは緩やかな上昇傾向にあった。これは、機器の異常ではなく、光電子増倍管の温度特性を反映していると考えられる。RSI システムには一定期間ごとに自動でゲインを補正する機能があり、この温度特性はある程度までは補正可能である。また、実際には取得したデータを確認し、エネルギーピー
クの位置に変動がないことを確認している。

- 13 -

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Fig. 3-5 RSI システムの半値幅および Gain の変動 (RSI-1)- 14 -

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Fig. 3-6 RSI システムの半値幅および Gain の変動 (RSI-2)- 15 -

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4.

データ取得および解析方法

4.1. 上空での測定値の地上への換算に関する基本的な考え方
上空から地上の放射線を測定する基本的な考え方は、以下のような仮定に基づいている。
・上空で測定されている計数値は、上空を頂点とし対地高度を高さとした円錐の底面部分に該当する地上の放射線量の平均値とする。
・測定対象となる地表は、平坦かつ放射線の分布は一様とする。
このような条件において上空で測定されている計数値を考察するため、γ線の遮蔽計算に広く用いられている点減衰核積分コード QAD-CGGP2R を用いてシミュレーションを行った。線
源は、134Cs と 137Cs が無限平板 (実際の計算では、無限相当とした半径 2,000 m×高さ 1 mm) で均一に分布していると仮定し、対地高度と空間線量率の関係を求めた。計算結果について Fig.
4-1 に示す。このように、対地高度 50 m 以上では、空間線量率と対地高度は指数の相関関係にあることがわかる。一方、50 m 以下では、指数の関係から外れる。これは、50 m 以上では地表面からの放射線が検出器に対し平行入射に近いため、線源からの距離をパラメータとした指数関数の関係で放射線が減衰するのに対し、50 m 以下では線源への距離がより近くなるため対地高度が低くなるにつれ影響を受ける線源の範囲が広がり、指数関数の関係から逸脱することが示唆される。
このように、上空から地上を測定する際には、高度が高くなると地上の測定対象となる範囲が広がる。上空における地上からの放射線の到達状況を定量的に理解するために計算コードを用いてシミュレーションを実施した例を示す。計算は、光子・電子挙動シミュレーション用として実績のあるカスケードモンテカルロ計算コード EGS5 (Electron Gamma Shower Version 5)を使用した。まず、EGS5 により、RSI システムの検出器をモデル化した 13) 。次に、地上に無限平板の 137Cs 円柱線源を模擬した。モデル化した検出器を線源円盤の中心軸上に配置し、線源円盤と検出器の距離を変化させ、検出器に入射する放射線の計数率を計算した。さらに、同ジオメトリにおいて検出器に到達する放射線の起源となる線源の位置を計算した。無限平板線
源における任意の半径内の放射線が、検出器で計数される割合を Fig. 4-2 に示す。ここで、検出器と線源の距離は、50、100、300 および 500 m の場合を計算した。航空機モニタリングの基準高度である 300 m から計測した場合、線源の概ね 300 m の円内の放射線の計数が 80 %以上の割合を占めることが分かる。また、検出器の位置から同軸上の線源位置を中心として、100 m
ごとのドーナツ状の面積で分割し、その部分の放射線が検出器で計数される割合を Fig. 4-3 に示す。線源からの距離は 100、300、500 m の場合で比較した。高度 300 m の場合を見ると、100～200 m の位置が 30 %で最も割合が大きく、0～100 m および 200～300 m は 20 %程度であった。
この割合の違いは計数効率を考慮すると大きくなく、イメージとしては、対地高度 300 m で測定されている地上の範囲は、対地高度と同じ 300m を半径とする円内の放射線の平均値と考えて良い。一方、比較として計算した検出器と線源の距離が 50 m の場合は 80 %を占める線源半
径は 120 m、検出器と線源の距離が 100 m の場合は線源半径が 200 m、500 m の場合は線源半径が 400 m となる。この傾向は Fig. 4-1 で示した高度と上空での計数率の関係と矛盾せず、高度- 16 -

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JAEA-Technology 2017-034が低くなるにつれて高度と測定範囲の半径の関係が 1:1 から逸脱し、高度と比較して測定範囲が広くなることを示している。飛行する対地高度が変化することは、地上の測定範囲が変化することになり、上空から測定する不確かさを考慮すると対地高度は一定でフライトすることが望ましい。実際には、これらの理論や測定の不確かさを考慮し、対地高度 300 m を目安とし対地高度 150 m から 600 m までのデータを使用した。なお、この対地高度が逸脱した状態で測線距離が 1 km 以上に及んだ場合には再フライトによりデータを再取得した。
以上のことから、航空機によるモニタリングは、飛行する対地高度 (300 m) と同じ半径 (300m) の円内の放射線を飛行方向に向かって移動しながら測定していると説明できる。Fig. 4-4 に航空機モニタリングの測定イメージを示す。

Dose rate (log)(Normalized to value at 0 m)

1

Cs137
Cs134

0.1

0.01

0

0

100

200
300
400
Altitude of ground level (m)500

Fig. 4-1 対地高度と空間線量率の関係(半径 2,000 m×高さ 1 mm の円柱線源で計算、 縦軸は対数目盛)

対地高度(m)

120%

50
100
300
500

寄与割合

100%
80%
60%
40%
20%
0%

0

200

400

600

800

Cs-137 線源半径 (m)Fig. 4-2 均一無限平板線源を上空で測定した場合の検出器の積算計数に対する線源位置の関係(上空での検出器の計数率を 100 %に規格化し、線源半径由来の計数率の割合を積算)- 17 -

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対地高度(m)

50%

100
300
500

寄与割合

40%
30%
20%
10%
0%

0

200

400

600

800

Cs-137 線源半径 (m)Fig. 4-3 均一無限平板線源を上空で測定した場合の検出器の線源位置ごとの計数の割合(上空での検出器の計数率を 100 %に規格化し、100 m ごとのドーナツ状の部分由来の計数率の割合)

Fig. 4-4 上空からの測定イメージ- 18 -

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4.2. データ取得方法
データは、下記のようなフライト条件で取得した。なお、条件は、気象条件や地形の高度勾配によって若干変化する。フライトイメージを Fig. 4-5 に示す。また、測定データは、1 秒ごとに GPS の位置情報と検出器の γ 線のスペクトルを記録した。フライトの予定測線について Fig.
4-6 に示す。以降、本報告書で使用する背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダード
パック (ESRI, Co. Ltd.) を使用した。
[フライト条件]
 速度：160～185 km/h (=86～100 knot)
 対地高度：300 m (=1,000 ft)
 測線間隔○80 km 圏内 (発電所から 3 km 以内を除く)
0.6 km：避難指示区域 (平成 23 年 9 月 30 日時点における避難指示区域：以下、
旧避難指示区域と表記)
0.9 km： 0.2μSv/h 以上の地域
1.8 km：その他の地域○80 km 圏外
1.0 km： 0.2 μSv/h 以上の地域
3.0 km：その他の地域
 フライトに要した期間○第 11 次: 平成 28 年 9 月 14 日～10 月 15 日 (のべ 52 フライト)○東日本第 7 次: 平成 28 年 10 月 15 日～11 月 18 日 (のべ 94 フライト)

Fig. 4-5 フライトイメージ- 19 -

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Fig. 4-6 予定したフライトの測線(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

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4.3. 設定パラメータ妥当性確認のためのキャリブレーションフライト方法
上空で取得したデータを、地上 1 m 高さにおける放射線量や地表面の放射性セシウムの沈着量に換算するためのパラメータについては、2014 年度までのデータを基に数値を決定している。
今年度は、決定したパラメータの妥当性を確認する目的で、キャリブレーションフライトを行った。キャリブレーションフライトの種類と目的について Table 4-1 に示す。
テストラインフライトとは、高度を補正するための実効的な空気減弱係数 (Attenuation Factor
以下、AF) を求めるためのフライトである。本フライトは、線量や地形の変化が少ない約 3 kmのラインを設定し、その上空において高度を変化させながら (150、300、450、600、750、900 お
よび 1,500 m) フライトを実施する。得られたデータは高度ごとに平均化し、高度と計数率のグラフを作成し、指数近似の傾きによって、高度を補正する。テストラインフライトのイメージ
を Fig. 4-7 に示す。また、テストラインとして選定した場所について Fig. 4-8 に示す。テストラ
イン上では 25 ポイントの地上測定を行っている。
テストポイントフライトとは、半径 1,000 m の範囲内で空間線量率の勾配が小さい場所および地形の平坦な地点を選定し、地上の空間線量率を測定した場所の上空をフライトし、基準高度 (300 m) における地上の空間線量率換算係数 (Conversion factor of Dose-rate、CD: cps/[µSv/h])を求めるためのフライトである。テストポイントでは、人手により NaI シンチレーション式サーベイメータ (日立製作所社製 TCS-172B)を用いて、半径 1,000 m の範囲内で 60 ポイントを目
安に 1 m 高さの空間線量率の測定を行った。Fig. 4-9 にテストポイントフライトのイメージを示す。また、テストポイントとして選定した場所を Fig. 4-10 に示す。なお、これまでの航空機モニタリングの経験から、ホバリングで同一の場所にとどまることは非常に難しいことから、高度を変えたフライトの相互比較から算出する実効的な空気減弱係数を算出するフライトはテストラインで実施し、地上で測定した空間線量率と比較する空間線量率換算係数を算出するフライトはテストポイントで実施することにしている。
宇宙線フライトとは、宇宙線の影響を差し引くため、海上を約 300～2,400 m まで上昇し、データを取得するものである。宇宙線フライトのイメージを Fig. 4-11 に示す。フライト場所は、海上であればどこでもいいので、天候等を見ながら太平洋上の適当な位置で実施する。
Rn 影響フライトとは、空気中に存在するラドン子孫核種の影響を考察するために、決められた場所の上空において対地高度 450～900 m までを直線的に上昇しデータを取得するものである。また、BG フライトとは、地上からの放射線の影響のない対地高度 900 m に機体を保ち約 2分のフライトを継続し、データを取得することにより機体および検出器のバックグラウンドデータを取得するものである。BG フライトは、Rn 影響フライトとセットで 1 日 1 回実施する。
Rn 影響フライトおよび BG フライトのイメージを Fig. 4-12 に示す。

- 21 -

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天然核種フライトとは、天然核種のみが存在する場所において対地高度 300 m をフライトすることにより、データを取得しγ線スペクトルから天然核種の影響を差し引くスペクトルイン
デックスを算出するものである。本フライトは、過去に使用した実績のない機体について 1 回
実施することとする。天然核種フライトの場所の例を Fig. 4-13(左)に示す。
オーバーラップフライトとは、異なる機体や RSI システムの組み合わせの相互評価のため、同じ場所をフライトしデータを比較するためのフライトである。オーバーラップフライトの場
所を Fig. 4-13(右)に示す。これらのフライトの中でオーバーラップフライトのみ、実際の解析に使用するパラメータの取得が目的でなく、機器や機体間の相互評価に使用するものであり、パラメータの妥当性を検証することを目的としている。
Table 4-1 キャリブレーションフライトの一覧
名称
テストラインフライト

目的
空気減弱係数を算出

方法

頻度指定のテストライン上で測線 5,000 km ごとに

高度 (150、300、450、

1 回実施

600、750、900 および1,500 m) を変化させてフライト
テストポイントフライト

宇宙線フライト

空間線量率換算係数

指定の地点上で、高度約測線 5,000 km ごとにを算出

300 m 高度で 2 分

1 回実施

宇宙線の影響を調査

海上を高度約 300-2,500

1 週間 1 回を目安

m まで上昇Rn 影響フライト

ラドンの影響を調査

フライト前に拠点近くの測線

毎日

上を約 450-900 m まで直線的に上昇
BG フライト機体のバックグラウンド

高度約 900 m を 2 分

を調査（Rn 影響フライト後に実施）

天然核種のみのスペク

Cs の影響のない場所で過去に使用実績がなけ

トルインデックスを算出

フライト

れば 1 回

オーバーラップ

機体間のレスポンス

指定場所をフライト

機体と RSI システムの組

フライト

補正

天然核種フライト毎日

み合わせごとに 1 回- 22 -

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Fig. 4-7 テストラインフライトのイメージ

Test line 1 (岩手県奥州市)

Test line 2 (栃木県那須塩原市)

Test line 3 (群馬県みどり市)

Test line 4(茨城県那珂市)Fig. 4-8 テストラインの場所(1/2)(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 23 -

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Test line A (福島県須賀川市)
Fig. 4-8 テストラインの場所(2/2)(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

Fig. 4-9 テストポイントフライトのイメージ- 24 -

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Test point 1 (岩手県奥州市)

Test point 2 (栃木県那須塩原市)

Test point 3 (群馬県みどり市)

Test point 4

Test point D

Test point E (福島県浪江町)(福島県郡山市)(茨城県那珂市)Fig. 4-10 テストポイントの場所(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 25 -

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Fig. 4-11 宇宙線フライトのイメージ

Fig. 4-12 Rn 影響フライトおよび BG フライトのイメージ

Fig. 4-13 天然核種フライトの測線とオーバーラップフライト場所
図は左から天然核種フライト側線、右がオーバーラップフライト場所である。
(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 26 -

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4.4. 解析のフロー
本測定法により計数される放射線は、主に以下の 4 種類に分けられる。
① 放射性セシウムからの線
放射性セシウムからのγ 線② 天然の放射性核種からの線
天然の放射性核種からのγ 線③ 自己汚染
④ 宇宙線
放射性セシウムの影響を測定することが目的であるため、②～④起源の計数率は減算する必要がある。これらを考慮した解析のフローを Fig. 4-14 に示す。なお、本章以降の空間線量率とは、周辺線量当量率 (1 cm 線量当量率) を意味する。

Fig. 4-14 解析のフロー- 27 - 27 -

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4.5. 空間線量率への換算方法
上空での計数率から地上への空間線量率へ換算する手順は、大まかに以下の手順となる。
①

バックグラウンド：全計数率からバックグラウンド計数率 (自己汚染および宇宙線由来の計数率) 減算②

高度補正：フライト高度の基準高度からのずれを補正③

空間線量率への換算：空間線量率換算係数により地上空間線量率に換算

以下、上記項目の詳細について述べる。
4.5.1.バックグラウンド (自己汚染および宇宙線)
航空機モニタリングにおいて、自己汚染および宇宙線はバックグラウンドとなる。これらの減算方法について示す。自己汚染については、BG フライトとして実施した地上からの放射線が届かないと考えられる 900 m 以上のフライト (もしくは海上でフライトした際のデータ：宇宙線フライト) を用いる。地上で測定したスペクトルと海上で取得したスペクトルの例を Fig.
4-15 に示す。また、平均的な自己汚染の計数率を Table 4-2 に示す。
これまでの経験から海抜高度が上昇すると宇宙線起因の計数率が上昇することが分かっている。宇宙線起因の計数率は、RSI システムが測定している全エネルギー範囲 (50～3,000 keV) で計数されるが、2,614 keV の Tl-208 が放出する γ 線の影響により、2,614 keV 以下の計数は弁別が難しい。そこで、宇宙線の影響だけを計数していると考えられる 2,800 keV 以上の計数に着目した。Fig. 4-16 に海抜高度と宇宙線の計数率の関係例を示す。この例は、沖縄と北海道での海上において、50 m～2,000 m の高度で取得したデータの 2,800 keV 以上の計数率をプロットしたものである。なお、RSI システムにおいて、3,000 keV 以上の計数は最終チャンネル (1,024 ch)に積算される。このように、海抜高度と宇宙線に起因する計数率は指数の相関関係にあるが、計測する場所に影響されない。また、2,800 keV 以上の計数率 (C>2,800 keV) と全計数率 (Call) の比(CR-index = Call / C>2,800 keV) は高度に依存せず一定の数値を示すことから、CR-index を機体と検出器の組み合わせごとに設定した。その後、実際に測定したスペクトルの 2,800 keV 以上の計数率から CR-index を用いて全エネルギーにおける宇宙線起因の計数率を算出し、全計数率から差し引いた。実測したデータを基に CR-index について Table 4-2 に示す。これらのパラメー
タを実際の解析に使用しバックグラウンドの減算を行った。

- 28 -

Tl-208 2614 keV

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Fig. 4-15 RSI システムにおける地上で取得したγ線スペクトルと海上でのスペクトル例

250

y = 6.70E+01e1.07E-04x
R² = 7.99E-01

200

300

a: Okinawa

Count rate (>2800keV)

Count rate (>2800keV)

300

150
100
50
0

0

500

1000
Altitude (m)

1500

2000

y = 7.56E+01e1.19E-04x
R² = 8.27E-01

250

b: Hokkaido

200
150
100
50
0

0

500

1000
Altitude (m)1500

Fig. 4-16 海抜高度と 2,800 keV 以上の計数率の関係の例(a: 沖縄海域, b: 北海道海域)
Table 4-2 機体とシステムの組み合わせと自己汚染による計数率および CR-index

System

ヘリコプター

自己汚染
計数率

CR-index

RSIシステム1

Bell 430 (JA05TV)

NNK

538

2.93

RSIシステム2

S 76(JA6901)

AAC

495

3.83

Bell 412 (JA6767)

NNK

518

2.97

Bell 412 (JA9616)

AAC

586

2.97

- 29 -

2000

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4.5.2.高度補正
測定点における対地高度の補正を行うために、テストラインであらかじめ取得したデータを基に、実効的な AF を求めた。高度補正に必要な補正係数は、式 [1] を用いて算出できる。
[1]

ൌ ሺ ൈ ሺ‫ܪ‬௦ௗ െ ‫ܪ‬௔ ሻሻ

ここで、

HF: 高度補正係数 (Height correction Factor: 以下、HF)
Hsd: 基準高度 (300 m)
Ha: 対地高度 (GPS 高度－DEM－ジオイド高度)
対地高度の算出には、GPS で記録した楕円対地高度から、公開されている 10 m メッシュの数値標高モデル(DEM: Digital Elevation Model) 25) およびジオイド高度を差し引いて求めた*1。
Fig. 4-17 に対地高度と計数率の関係の例について示す。このように、Microsoft Excel○上で指数R

関数フィッティングを行い、近似曲線の傾きを AF とした。実際の AF の数値は、2014 年度に採用した数値を使用した。使用した数値と標準偏差 (σ) について Table 4-3 に示す。
なお、2016 年度においても、数値の妥当性および RSI システムの健全性を確認するために、
キャリブレーションデータを取得した。取得したデータについて、Table 4-4 に示す。今回評価した AF の数値の平均値と採用した数値との差は、Table 4-3 で示した誤差範囲であり、採用した数値の妥当性を示していると考えられる。

1.0E+05

4‐7.68E‐03x
y = 7.50×10
exp(-0.00768x)
y = 7.50E+04e

Count Rate (cps)2
R = 0.999 R² = 0.999

1.0E+04
1.0E+03

1.0E+02
1.0E+01
0

100

200

300

400

500

600

700

800

Altitude above the ground level (m)Fig. 4-17 対地高度と計数率の関係例(Bell 430 JA6900, 2013/11/5 実施, Test line A)*1 GPS で測定される高度は、世界測地系で使用している楕円体表面からの高さになっており、標高 (飛行体の場合は対地高度) を求める場合には、測地学的に定義されている海水面からの高さ (ジオイド高) を差し引く必要がある。ジオイド高は、地域によって異なるが、日本においては 30～40 m である。

- 30 -

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JAEA-Technology 2017-034

Table 4-3 使用したパラメータのまとめ(誤差は測定結果の標準偏差 (σ) )Table 4-4 2016 年度に取得した AF データ一覧

4.5.3.空間線量率への換算
地表面から高さ 1 m における空間線量率に換算するために設定する空間線量率換算係数(Conversion Dose-rate 以下、CD) は、テストポイントの地上における全測定点での平均値とその上空 300 m をフライトした計数率の平均値の比を取って求めた。RSI システムは、機体の中に搭載するため、ヘリコプターの機底の遮蔽により、CD は変化すると考えられることから、機体ごとに数値の設定が必要である。実際の数値は、2014 年度決定した数値を使用した。使用
した数値と標準偏差 (σ) について Table 4-3 に示す。AF と同様に、2016 年度においても、数値の妥当性および RSI システムの健全性を確認するために、キャリブレーションデータを取得した。取得したデータについて、Table 4-5 に示す。また、地上のテストポイントにおける CD
算出のための地上測定結果について、Fig. 4-18 に示す。なお、ここでいう空間線量率には、サーベイメータの読み値を比較対象にしているため、天然核種による空間線量率が含まれる。
今回評価した CD の数値の平均値と採用した数値との差は、Table 4-3 で示した誤差範囲であ- 31 -

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り、採用した数値の妥当性を示していると考えられる。また、この数値の違いについてさらに妥当性を考察するため、Fig. 4-13 (右) に示した同じ測線において Bell 412 と Bell 430 によって対地高度 300 m でフライトを実施し、相対的な効率の比較を行った (オーバーラップフライト) 。
フライトで得た測定値は、実際にフライトした高度の補正を行い、同じ場所の計数率を比較した。結果を Fig. 4-19 に示す。この計数率の比は、Table 4-3 に示した CD の比と一致することが望ましい。Table 4-3 に示した CD の比は、Bell 412/Bell 430 で 0.9 となった。この数値は、Fig. 4-19に示した近似直線の傾きと概ね等価であり、オーバーラップフライトの結果も CD の数値の妥当性を支持するものであると考えられる。

- 32 -

Test point 1- 33 - 33 -(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

(1/2)

Fig. 4-18 地上測定データ

Test point 2

Test point 3

JAEA-Technology 2017-034
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Test point 4- 34 - 34 -

(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

(2/2)

Fig. 4-18 地上測定データ

Test point D

Test point E

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Fig. 4-19 ヘリコプターの機種とオーバーラップフライトにおける計数率の関係- 35 -

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Table
CDデータ一覧
データ一覧
Table4-5
4-520162016 年度に取得した
年度に取得した CD

JAEA-Technology 2017-034- 36 - 36 -- 36 -

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4.5.4.空間線量率への換算方法
ここまでに求めたパラメータを用いて空間線量率に換算する方法について以下に示す。また、計算式を式 [2] に示す。
①②

測定で得られたγ線スペクトルから以下の領域の計数率を計算する。
(1)

全計数率 (Call)(2)2,800 keV 以上の計数率 (Ccos)

式[2]で用いられる Cnet を算出さるために Ccos に CR-index (Icos) をかけて全エネル
ギーの宇宙線のバックグラウンド計数率 (BGcos)を計算③

BG フライトで取得したデータを自己汚染による計数率 (BGself) とする。

④

Call から BGcos と BGself を差し引いた計数率を Cnet とし、CD および HF を用いて地
表 1 m における空間線量率 D を算出

D�C��� � ��
CD

[2]

ここで、

C��� � C��� � BG��� � BG����

BG��� � C��� ∙ I���4.6. 放射性セシウムの沈着量への換算方法
4.6.1.天然核種の弁別と放射性セシウム起源の計数率の算出
天然核種の弁別方法は、DOE が開発したいわゆる MMGC 法 (Man Made Gross Count) を参考にした 13), 21)。本方法は、天然核種で得られるγ線スペクトルにおいて、放射性セシウムの放出するγ線を含まない 1,400 から 2,800 keV の計数率と全計数率の比 (BG-index) が一定であることに着目し、機体と検出器の組み合わせごとに、あらかじめ放射性セシウムのない地域をフライトしたデータを基に BG-index を設定し、実際のフライトデータの 1,400 から 2,800 keVの計数率を基に全体の計数率から減算する。BG-index 算出に用いるスペクトルの ROI (Regionof Interest) のイメージを Fig. 4-20 に示す。
BG-index の算出例を Fig. 4-21 に示す。本データは、平成 23 年度に関西西部において、1 秒ごとに測定したγ線スペクトルから BG-index を求め、ヒストグラムで表示したものである。
このようにばらつきはあるものの、正規分布に近い形を示す。今回の測定で使用した機体と検出器の組み合わせで設定した BG-index について Table 4-6 に示す。
これらのパラメータを設定し、放射性セシウムの沈着量の算出手順を以下に示す。また、計算式を式 [3]に示す。
①

測定で得られたγ線スペクトルから 1,400～2,800 keV の計数率 (CBG) を計算する。

②

CBG に BG-index (IBG) をかけて天然核種起源の計数率 (BGnat) を算出する。

- 37 -

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JAEA-Technology 2017-034③

Cnet から BGnat を差し引き、放射性セシウムのみの計数率 (CCs) を求める。

④

CCs に CD と HF を使用してから放射性セシウムのみの空間線量率 (DCs) を算出する。
式[3]より、空間線量率に空間線量率-放射能換算係数 (CF, [µSv/h]/[kBq/m2]) を除し⑤て放射性セシウムの沈着量 Rd を求める。
D��
CF

[3]

ここで、
C�� � C��� � BG���BG��� � C�� ∙ I����� ���
��(C)(c) 放射性セシウムの計数率
計数率 (任意単位)D�� �(a)+(b): 天然核種の計数率=(b)×IBG

(a)

0

500

(b)

1000
1500
2000
γ線エネルギー(keV)

2500

3000

Fig. 4-20 放射性セシウムの計数率の算出イメージ

12
10

平均 30.8
標準偏差 8.96

8
頻度(%)

�� �

6
4
2
0
0

10

20

30

40

50

60

70

BG‐index

Fig. 4-21 BG-index の算出例
(関西西部において、1 秒ごとに測定したγ 線スペクトルから
BG-index を求めヒストグラムで表示、全 16,000 データ: Bell 430)

- 38 -

80

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JAEA-Technology 2017-034

Table 4-6 BG-index 一覧

System

ヘリコプター

BG-index

RSIシステム1

Bell 430 (JA05TV) NNK

31

RSIシステム2

S 76(JA6901) AAC

21

Bell 412 (JA6767) NNK

27

Bell 412 (JA9616) AAC

27

4.6.2.空間線量率-放射能換算係数
航空機モニタリングでは、地上の放射性セシウムの沈着量に換算する場合に、参考文献 26, 27)に示される空間線量率-放射能換算係数 (Conversion Factor, CF: [µSv/h]/[Bq/m2]) を使用する。CFは、土壌への放射性セシウムの浸透度をしめす重量緩衝深度 (β)によって異なった値が設定されている 26)。これまで、航空機モニタリングにおいては、過去との比較を考慮しβ=1.0 の CFを継続的に使用している。一方、規制庁と原子力機構が行っている放射性物質分布状況等調査の結果 28) から、発電所から 80 km 圏内の土壌において、緩衝深度 (β) が年々変化していることが報告されている。ここで調査されている重量緩衝深度は、環境中での放射性セシウムの動態観測が目的であるため、人間活動の影響の少ない土壌を対象としている。一方、航空機モニ
タリングの対象は森林のような人間活動が希少な場所から住宅地や農地のような人間活動がある程度活発な場所まで多様な土地を含んでいる。さらに、その土地の利用の方法や程度は年々変わってゆく。このような多面的な因子を考えると、従来のように、βに一つの固定的な値を与えることは合理的ではない。そこで、従来との比較のためにあえて 1.0 とした場合について解析するとともに、βに他の値を与えた場合に換算係数がどの程度影響があるかを以下に示す。
β=1.0 とβ=2.0 にした際の放射性セシウムの沈着量と地上 1 m 高さでの空間線量率の換算係
数 ([µSv/h]/[Bq/m2]) は、134Cs、137Cs ともに 16 ％程度の差がある。どの数値を選択するのかは、換算値への影響が大きいので、さらなる検証が必要であろうと考える。Fig. 4-22 に文献 26, 27) に示されている重量緩衝深度と CF の関係について示す。図では、対数による近似曲線を記載したように、重量緩衝深度と CF は 1 次対数の関係にある。解析の基本的な方針としては、今年度についても過去との比較を考慮して、参考文献 26, 27) に記載のある緩衝深度= 1.0 の場合の換算係数を適用した。

- 39 - 39 -

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Fig. 4-22 重量緩衝深度と空間線量率-放射能換算係数の関係(参考文献 26, 27 のデータを基に対数による近似曲線を表示)

4.7. 減衰補正
発電所の放射性核種が放出されてから時間が経過し、半減期の短い核種はほぼ減衰しており、
2011 年 8 月 13 日以降では、134Cs と 137Cs が評価核種である。ここでは、空間線量率から放射能への 137Cs 換算係数、134Cs/137Cs 濃度比および測定時点の空間線量率を評価時点の空間線量率に補正する方法について記述する。空間線量率から放射能への換算は、緩衝深度=に補正する方法について記述する。空間線量率から放射能への換算は、緩衝深度β= 1.0 の場合の換算係数 CF を適用し、あらかじめ求めておいた 134Cs/137Cs 比を用いて、地上 1 m 高さにおける空間線量率から地表における 134Cs、137Cs の放射性物質濃度に換算した。134Cs/137Cs 比は、
2011 年 8 月に福島県で 50 ポイント以上の in-situ Ge による測定データを取得し、2011 年 8 月
13 日時点での 134Cs/137Cs=0.917 (B0) を基本とした。その基準日から、航空機モニタリングのデータ取得日に減衰計算して換算した。評価時における 137Cs および 134Cs の濃度 CCs137、CCs134
は、航空機サーベイデータから求まる全空間線量率から天然核種によるバックグラウンドの空間線量率を引いた空間線量率 ECs137+134 (μSv/h) および評価時における 134Cs/137Cs 比 B を用い、下記の式[4], [5]から算出する。
[4]

�A
�∙E
�Cs137+134
CCs137
����� =
���������

[5]

�B� ∙ CCs137
CCs134����� =
�����

ここで、評価時の空間線量率からの Cs-137 濃度換算係数 A は、式 [6] で表される。

�=
�
A

t�
exp�(−λ��λCs137
exp
����� ∙ t)
CFCs137∙exp��λ
∙
t�
�
�
∙
CF
exp��λt�
(−λCs134����� exp(−λCs137
����� t) + B0������ ∙ exp����� ∙ t)
Cs134

[6]

ここで、t: 基準日 (2011/8/13) からの経過時間、λCs137 およびλCs134: 崩壊定数 (0.693/半減期)としている。
空間線量率の減衰補正方法は、以下のような手順を設定した。

- 40 -

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JAEA-Technology 2017-034① 換算した放射能を航空機モニタリングの取得日に合わせて減衰補正する。
② 減衰補正した値に CF を乗じて空間線量率に換算する。
③ 換算した空間線量率にバックグラウンド空間線量率を足し、全空間線量率とする。
4.8. 検出下限値
検出下限 (Limit of detection) と信頼性について評価を行った。式 [7] および式 [8] に航空機
モニタリングにおける全線量への換算方法および放射性セシウムの沈着量の換算式について示す。本式をもとに、検出下限値および信頼性について検討を行った。
���D � �C��� � ������ � ����� � �1� �������F � �H��� � H� ��
CD

Rd��� � �C��� � ����� � ����� � ������ � �

ここで、

� DC���

11
� ������F � �H��� � H� �� �
� R ���
CD
CF�������

[7][8]

D: 全空間線量率 (Sv/h)
Call: 全計数率 (cps)
BGself: 機体の汚染 (cps)
CD: 空間線量率換算係数 (cps/[Sv/h])
AF: 空気減弱係数 (m-1)
Hstd: 基準高度 (m)Hm: 測定高度 (m)Rd134: 放射性セシウムの沈着量 (Bq/m2)
BGnat: 天然起源の計数率(*137Cs の場合は 134 を 137 に読み替える)(cps) CBG×IBG (CBG: 1400-2800 keV の計数率; IBG: BG index)

BGcos: 宇宙線起源の計数率 (cps) Ccos×Icos (Ccos: >2800 keV の計数率; Icos: CR index)
CF: 空間線量率-放射能換算係数 ([GSvh]/[Bq/m2]) 26, 27)
R: 放射性セシウムに対する 134Cs (137Cs) の割合
DC: 減衰補正係数 (=exp[-経過時間
である。

4.8.1.空間線量率の検出下限値
空間線量率は BGself と BGcos に依存する。これまでの測定結果を見ると、BGcos は概ね 200-500
cps の範囲に入ることが分かっている。また、BGself は海上の測定データから宇宙線成分を減算することにより算出した結果、約 400 cps であったことから、BGself+BGcos=900 cps として検出
下限値の評価を行った。
一般的に、検出下限値を求める際には、バックグラウンド計数率 (NB) の標準偏差 (σ) を式[9]に示した Currie の式 30) に当てはめ、検出下限値 (ND) を算出する。

- 41 -

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JAEA-Technology 2017-034[9]ܰ஽ ൌ ͶǤ͸ͷ͵ߪேಳ ൅ ʹǤ͹Ͳ͸

ここで、NB を 900 cps とすると、ND は 142 cps となる。これに、RSI システムの標準的な CD (12,800cps/Sv/h) から空間線量率を計算すると、0.011 Sv/h となる (Table 4-7) 。
4.8.2.放射性セシウムの沈着量の検出下限値
放射性セシウムの沈着量は、γ線スペクトルのデータからバックグラウンド (宇宙線、機体の汚染) を差し引き求めている。放射性セシウムの沈着量の検出下限を求める上で、実際の測定データから、差し引くバックグラウンドを考慮し、各々の計数誤差の 3σを計算した。この数値を計数率の検出下限とし、RSI システムの標準的な CD (12,800 cps/Sv/h) およびβ=1 の場
合の空間線量率-放射能換算係数で空間線量率に換算する。実際のバックグラウンドの計数率の数値は、空間線量率の場合に用いた BGself と BGcos 以外に BGnat が含まれる。ここでは、バックグラウンド計数率を標準的な 3,000 cps とし計算を行った。この条件を、式[9]に当てはめると、
767 cps となる。これに、標準的な CD (12,800 cps/Sv/h) を用いて空間線量率に換算する。さらに 134Cs と 137Cs の比を 11 次モニタリングの減衰補正日である 2016 年 10 月 15 日における 0.252とβ=1 における空間線量率-放射能換算係数(134Cs: 5.33×10-3 [μSv/h]/[kBq/m2], 137Cs: 2.08×10-3[μSv/h]/[kBq/m2]) を用いて、放射性セシウムの沈着量の検出下限値を求めた。この結果、放射性セシウムの沈着量の検出下限は、22 kBq/m2 と評価できた (Table 4-7) 。
Table 4-7 RSI システムの検出下限値

Limit of detection
SystemDose rate at 1m above
the ground（μSv/h）

RSI

0.011

Radioactivity of deposition
radiocesium（kBq/m 2）*
22* Total BG count: 3,000 cps
Evaluated value on 15, Oct. 2016

4.9. 不確かさ
本手法において、不確かさの要因としては、式 [7] から、以下の事項が上げられる。
・ 検出器の計数誤差：一般的に、計数率に対して統計的な誤差が生じる。
・ CD の選択：Table 4-3 に示したように、キャリブレーションのためのデータ取得には、測定条件により 20 %程度の誤差が生じる。本測定の経験を重ねてきた現在では、その不確かさは小さくなってきている。
・ 高度補正係数の選択：CD と同様に、キャリブレーションのためのデータ取得の状況により係数の選択時の不確かさが生じる。
・ 測定高度の誤差：現在使用している GPS には衛星の位置等の状況により最大 30 m 程度の- 42 -

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JAEA-Technology 2017-034

誤差がある。海抜高度の測定は GPS で実施しており、その誤差による不確かさが存在する。
本誤差については、検証にまで至っておらず今後の課題である。位置測定精度の誤差については 7 章に述べる。
・ ラドン子孫核種の影響：日本においては、特に冬場に大陸由来のラドンの影響が知られている。これまでの測定の中でもラドンの影響を示唆するデータが取得されており、その詳細については 8 章に述べる。
4.10. マッピング
空間線量率や放射性物質のマッピングについては、国際原子力機関 (IAEA) から標準的な方法が示されている 31)。補間方法には、IDW (Inverse Distance Weighting：逆距離加重法) 、クリギング (Kriging) 、スプライン (Spline) 、Natural Neighbor 等の多くの方法が存在する。本事業では、2011 年 4 月 6 日～29 日にかけて実施された第 1 次航空機モニタリングの解析を担当した
DOE が用いた IDW を踏襲し、それ以後の解析を行った。IDW は、補間する地点の近傍にある
複数の地点の測定値を平均し、推定する方法である。IDW とは，補間点からサンプル点までの水平距離の逆数の二乗を重みとした平均であり、以下の式[10]で得られる 31)。
Z∑���� ��e�Z� �1∑���� �e�[10]

ここで、Z�は補間点における推定地表高度(この場合は空間線量率) である。また、ei は補間点

からサンプル点までの水平距離であり、補間点から近傍 n 点をサンプル点としたものである。
補間する条件として「測定地点からの距離が遠くなるにつれて、影響が小さくなることが前提になる。そのため、各地点の測定値が局所的影響をもち、推定する (平均) 値は、対象となる測定値の最高値より大きくならず、最低値より小さくならない。また、IDW には複雑なパラメータ設定が不要である。必要となるのは、距離に応じて影響度を制御する乗数と内挿処理の対象となる地点数の 2 つである。本事業では、乗数 2.3、対象となる地点 180 を採用した。ちな
みに、第 3 次航空機モニタリングの空間線量率の RMS 誤差 (Root Mean Square: 二乗平均平方根) は 0.208 であった。Fig. 4-23 にパラメータ設定の異なる場合の空間線量率マップを示す。
一般的に乗数が大きいほど、近傍データの影響力が大きくなり、推定値の詳細度が高くなる。
Fig. 4-23 の a) と b) を比べると、両者とも概ねの分布傾向は一緒であるが、線量のレンジの境界をみると a) の方がなめらかになっていることがわかる。
航空機モニタリングにおいては、前述したとおり 300 m 上空からの測定を実施するため、地上の測定される範囲は、地上の半径 300 m 円内における放射線の平均値となる。そこで、内挿においては、測定対象のエリアを 250 m メッシュに区切り、実測データから内挿しコンターマ
ップを作成した。

- 43 -

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JAEA-Technology 2017-034a) 乗数 2.3

対象地点数 180b) 乗数 2

対象地点数 12

*第 3 次航空機モニタリングの測定結果を使用
Fig. 4-23 IDW に入力するパラメータとマップの関係

4.11. 地上における測定値との比較
航空機モニタリングの妥当性を検証するために、測定対象区域から地形的に平坦な場所でかつヘリコプターの測線下の点を選定し、地上において、1m 高さで NaI サーベイメータ (日立製
作所社製

TCS-172B) を用いて空間線量率の測定を行った。Fig. 4-24 に、航空機モニタリング

による換算値と地上測定値との比較を示す。比較は、散布図 (左) および航空機の換算結果と地上の測定結果の差の地上の測定結果に対する相対偏差のヒストグラム (右) で比較した。散布図を見ると、測定結果はファクター0.5～2.0 の間に入り、概ね、地上の測定値と正の相関関係にあることが分かった。ヒストグラムの形状は正規分布に近く、相対偏差の平均値は、0 付
近となり、両者はよく一致しているといえる。
また、他の機関が実施した信頼のできる地上での測定結果として、同時期に実施された規制庁と原子力機構が行っている地上の空間線量率の測定結果および in-situ Ge を用いた放射性セシウムの沈着量の測定結果と比較した 29)。また、放射性セシウムの沈着量は in-situ Ge 検出器(Canberra 社製

Falcon 5000) を用いている。in-situ Ge 検出器の解析条件は、緩衝深度 (β) を2

2.6 g/cm としている。空間線量率の比較および in-situ Ge による放射性セシウムの沈着量の比較について、それぞれ Fig. 4-25 および Fig. 4-26 に示す。いずれの測定結果も、正の相関関係にあり、今回の結果は、概ね地上での測定値を再現できるといってよい。一方、詳細にヒストグ
ラムを見ると、0.5 以上 (航空機の結果の方が高い) に分布があることが分かる。これは、除染等により局所的に線量の低い場所を航空機モニタリングの結果が追従していないことが考えられる。
なお、地上の測定結果との比較については、以下のような要因を考慮しなくてはならない。
①

測定の範囲の違い：空中からの測定値は、上空を頂点とし対地高度を高さとした円錐の底--4444 -JAEA-Technology
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面部分に該当する地上の放射線の平均値となる。実際には、測定される範囲は地上の半径300 m 円内における放射線の平均値となる。一方、地上 1 m 高さにおける測定範囲は半径30 m 程度の円の平均値となる。よって、地上の放射線分布が一様の場所では整合しやすいが、地上の空間線量率の分布が均一でない場所では、測定結果が整合しにくいと考えられる。
②

周辺からの影響：地上の測定場所の近傍に大きな建物や森林等がある場合には、建物や木自身に沈着している放射性物質が地上測定に影響する可能性がある。また、上空で測定する
場合においては、地表面からの放射線を遮蔽するため、単純に比較できない場所がある。な
お、本章において、比較用に取得した地上測定値は比較的地形が平坦な場所が多く、条件がよい場所を選定している。

- 45 -

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Fig. 4-24 地上の測線上における空間線量率測定結果との比較(測線上の地点を選定) 左: 散布図, 右: 相対偏差のヒストグラム

Fig. 4-25 地上のランダムな位置における空間線量率測定結果との比較(地上値：原子力規制庁事業 30)) 左: 散布図, 右: 相対偏差のヒストグラム

Fig. 4-26 地上における in-situ Ge 測定結果との比較(地上値：原子力規制庁事業 30)) 左: 散布図, 右: 相対偏差のヒストグラム- 46 -

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4.12. 天然放射性核種由来の空間線量率マップの作成
天然放射性核種由来の空間線量率マップの作成手法については平成 26 年度に開発した 22, 32)。
航空機モニタリングで使用している RSI システムは、γ 線のエネルギーを計測しているため、天然の放射線由来の空間線量率を放射性セシウムによる空間線量率と弁別して計測が可能である。しかしながら、これまで、放射性セシウムの影響の大きな地域においては、40K の放出する 1,461 keV のエネルギーピークの領域に、134Cs の放出する 1,365 keV (放出率 3.0%) が干渉するため、正確な評価が難しかった。今回、これらのピーク弁別に関数適合法を適用することによって、天然の放射線由来の空間線量率マップを作成した。
航空機モニタリングで使用している NaI シンチレータでは前述のように一定以上の放射性セシウムの影響のある地域では 40K のエネルギーを弁別することは難しい。Fig. 4-27 に典型的な
γ 線スペクトルの例を示す。このような、干渉したスペクトルを弁別する手法として関数適合
法 33) が考えられる。本手法は、ピークを関数でフィッティングし、干渉している部分の推定を行う手法である。実際には Fig. 4-27 のようにエネルギーピークを 2 つの Gauss 分布が干渉していると仮定した式 [11] を使用した。
������� �� � � � �� � �� � ������ � ���� � �� � ������ � ����

�

[11]

ここで、S(i,j)は計数率、E はエネルギー(keV)、Ei はピークエネルギー(keV)、σ2 はピークの分散(keV)、a+bE はベースライン、c は正味のピーク計数率、i,j は複合ピークのそれぞれの核種である。ピークの平均エネルギーや分散はフライト中に変わらないと仮定し、予め平均データから決定した。ここから、一般逆行列を用いて 1 秒ごとに a、b、ci、cj を求め、1,365 keV の 134Cs
が 1,400keV 以上のエネルギーへ与える寄与割合から Cs1400 を算出した。
次に、放射空間線量率（Dnr）への換算に使用した評価式を式 [12] に示す。従来の航空機モニタリング手法で使用している換算式に、134Cs 由来の 1,400keV 以上に与える積算計数率（Cs1400）を除外するために必要な計数を追加した。
D�� � �C���� � ������ � C����� � � ��� � ������ /CD[12]

ここで、C1400 は 1,400～2,800keV の積算計数率 (cps) 、BG1400 は宇宙線生成物、RSI システムの自己汚染およびラドン壊変生成物由来の 1,400～2,800keV の積算計数率 (cps)、IBG は、放射性セシウムが沈着していない地域における全計数率と 1,400～2,800keV の積算計数率の比率(BG-index)、HF1400 は 1,400～2,800keV の積算計数率の高度補正係数、CD は空間線量率換算係
数 (cps/[μSv/h]) である。これらの計数は、計数率が比較的小さいので検出限界値を低くするために積算計数率に対し 21 点 (21 s) の移動平均を使用した。ヘリコプターの平均移動速度を約50 m/s とすると、平均した測定エリアは 1 km (50m/s×21 s≒1,000 m) となる。HF1400 について
は、過去のパラメータフライトの結果から、1,400～2,800 keV に相当するチャンネルの積算計
数率のフライト高度による変化を算出し、高度と計数率の関係式の傾きから求めた。Table 4-8- 47 -

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JAEA-Technology 2017-034に、使用した減弱係数と参考に通常の航空機モニタリングで使用している全エネルギー領域で算出した減弱係数について示す。全エネルギー領域で求めた減弱係数と比較して、エネルギーが大きい分、数値が小さくなっていることが分かる。CD については、これまでパラメータフ
ライトで求めた数値と地上の空間線量率の関係を調べたところ、空間線量率が低い場所 (天然核種の寄与が大きい場所) と空間線量率の高い場所 (天然核種の寄与が小さい場所) で相関がみられなかったことから、Table 4-3 の数値を使用した。Fig. 4-28 に、地上の空間線量率と算出した CD の関係について示す。なお、ここでは、Gy：Sv = 1:1.2 とした。
発電所周辺の放射性セシウムの寄与分を取り除いた天然放射線の分布と、その取り除いた放射性セシウム由来の空間線量率に対する自然放射線の空間線量率の比率を Fig. 4-29 に示す。Fig.
4-29 (左) に示した天然放射線の分布図には Fig. 5-1 でみられるような発電所から北西方向への分布が確認されない。一方、Fig. 4-29 (右)に示した比率をみると、発電所から北西方向への分布が見られ、本手法により、放射性セシウムの影響を減算できているように見える。一方で、定量的な評価を行なうため、航空機モニタリングによる天然核種由来の空間線量率と in-situ
Ge 半導体検出器で得られた天然核種由来の空間線量率を比較した結果を Fig. 4-30 に示す。ばらつきはあるものの地上測定結果と相関関係にあり、近似直線の傾きは 1 に近い数値を示した。
以上から、2 つの Gauss 分布を仮定した関数適合法により放射性セシウムを適切に弁別できると考えられる。

Spectrum

Count rate(cps)1.5Discriminated peak
BaseLine

1.0
134Cs

0.5

40K

0.0
1200

1300

1400

1500

Gamma ray energy(keV)

Fig. 4-27 関数適合法を用いた 134Cs と 40K の弁別

Table 4-8 使用した減弱係数 (m-1) のまとめ
(誤差は測定結果の標準偏差(σ))- 48 -

1600

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25,000CD (cps/Sv/h)

20,00015,00010,000
5,000
0
0.01

0.1

1

10

Dose rate at 1 m above the ground (Sv/h)Fig. 4-28 テストポイントの地上の空間線量率と空間線量率換算係数 (CD) の関係

Dose rate of
excepted Cs (Sv/h)Fig. 4-29 福島第一原子力発電所周辺の天然の空間線量率マップの作成例(左) 天然由来の空間線量率マップ、(右) 放射性セシウム由来の空間線量率と自然放射線の空間線量率の比率- 49 -

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Fig. 4-30 航空機モニタリングによる天然核種由来の空間線量率と in-situ Ge 半導体検出器で得られた
天然核種由来の空間線量率の比較- 50 -

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5.

モニタリング結果

5.1. 第 11 次モニタリング
航空機モニタリングの測定結果を基に、地上 1 m 高さの空間線量率の分布状況を示した「空間線量率マップ」を Fig. 5-1 に示す。また、放射性セシウムの沈着量の状況を示した「放射性セシウム沈着量マップ」を Fig. 5-2 に示す。137Cs および 134Cs の沈着量マップをそれぞれ Fig. 5-3
および Fig. 5-4 に示す。なお、マップの作成にあたっては、第 11 次の航空機モニタリングを実施した最終日である平成 28 年 10 月 15 日現在の値に減衰補正した。なお、空間線量率マップの色合いについては、以下の考え方で分けている。
①

天然核種を含む空間線量率・0.1

Sv/h = 約 0.5 mSv/y

相当

・0.2

Sv/h = 約 1.0 mSv/y

相当

・0.5

Sv/h = 約 2.5 mSv/y

相当

・1.0

Sv/h = 約 5.0 mSv/y

相当

・1.9

Sv/h = 約 10 mSv/y

相当

・9.5

Sv/h = 約 50 mSv/y相当② 放射性セシウムの沈着量
玄米中の放射性セシウム濃度が 2011 年当時の食品衛生法上の暫定規制値 (500 Bq/kg) となる土壌中の放射性セシウム濃度の上限値は、5,000 Bq/kg である。この濃度の放射能が 5
cm までに沈着している水田の土壌を深さ 15 cm まで採取し、撹拌した場合の濃度を計算す
ると、約 1,000 kBq/m2 となる。この時、深さ 15 cm までの土壌の体積は密度 1.3 kg/L とした。
(150 L/m2×1.3 kg/L×5,000 Bq/kg = 975,000 Bq/m2 ≒ 1,000 kBq/m2)
・3,000 kBq/m2 = 1,000 kBq/m2 の 3 倍・1,000 kBq/m2 = 基準・600

kBq/m2 = 300 - 1000 kBq/m2 の中間値

・300

kBq/m2 = 1,000 kBq/m2 の約半桁下 (10-0.5)・100

kBq/m2 = 1,000 kBq/m2 ×1/10・60

kBq/m2 = 600

kBq/m2 ×1/10・30

kBq/m2 = 300

kBq/m2 ×1/10・10

kBq/m2 = 100

kBq/m2 ×1/10

-- 51
51 --

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Fig. 5-1 第 11 次モニタリングにおける空間線量率マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

52 --- 52

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Fig. 5-2 第 11 次モニタリングにおける放射性セシウム沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

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53 --

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Fig. 5-3 第 11 次モニタリングにおける 137Cs 沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

54 --- 54

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Fig. 5-4 第 11 次モニタリングにおける 134Cs 沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

55 --- 55

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5.2. 東日本第 7 次モニタリング
航空機モニタリングの測定結果を基に、地上 1 m 高さの空間線量率の分布状況を示した「空間線量率マップ」を Fig. 5-5 に示す。また、放射性セシウムの沈着量の状況を示した「放射性セシウム沈着量マップ」を Fig. 5-6 に示す。137Cs および 134Cs の沈着量マップをそれぞれ Fig. 5-7
および Fig. 5-8 に示す。なお、マップの作成にあたっては、東日本第 7 次の航空機モニタリン
グを実施した最終日である平成 28 年 11 月 18 日現在の値に減衰補正した。
また、80 km 圏内のモニタリングとの整合性を確認するために、東日本第 6 次モニタリングを実施した最終日である平成 28 年 11 月 18 日現在の値に減衰補正し、内挿した「空間線量率マップ」および「放射性セシウム沈着量マップ」をそれぞれ、Fig. 5-9 および Fig. 5-10 に示す。137Cs
および 134Cs の沈着量マップをそれぞれ Fig. 5-11 および Fig. 5-12 に示す。境界部分のマップの整合性も違和感がなく、良く一致していることが分かる。
天然核種由来の空間線量率マップを Fig. 5-13 に示す。空間線量率の分布をみると新潟県と福島県の県境に天然の放射線量が高い場所が存在する。ここは、帝釈山地という花崗岩地帯として知られた場所であり、過去に日本全国の空間線量率を計測した結果と比較しても矛盾しない
34)。天然核種由来の空間線量率は、地すべり等の大きな地形の変化がなければ測定年度ごとに変化しないと考えられ、過去のデータと比較して同様な結果が得られていることを確認することは解析結果の妥当性を表すものと考えられる。そこで、天然放射性核種起源の空間線量率解
析手法が確立した平成 26 年度以降のデータから、作成した天然核種由来の空間線量率マップ比
較を Fig. 5-14 に示す。

56 --- 56

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Fig. 5-5 東日本第 7 次モニタリングにおける空間線量率マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

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Fig. 5-6 東日本第 7 次モニタリングにおける放射性セシウム沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

58 --- 58

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Fig. 5-7 東日本第 7 次モニタリングにおける 137Cs 沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

59 --- 59

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Fig. 5-8 東日本第 7 次モニタリングにおける 134Cs 沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 60 -

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Fig. 5-9 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける空間線量率マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 61 -

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Fig. 5-10 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける放射性セシウム沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 62 -

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Fig. 5-11 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける 137Cs 沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 63 -

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Fig. 5-12 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける 134Cs 沈着量マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 64 -

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Fig. 5-13 東日本第 7 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける天然核種由来の空間線量率マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 65 -

66 --- 662015 年のデータを解析

2016 年のデータを解析(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

Fig. 5-14 測定年度における天然放射性核種による空間線量率マップの比較

2014 年のデータを解析

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6.

モニタリング結果の考察

6.1. 過去のモニタリング結果との比較
これまでの旧避難指示区域における航空機モニタリングの結果について Fig. 6-1 に示す。このように、空間線量率の高い暖色系の面積が小さくなっていることが分かる。このような空間線量率の減少傾向を定量的に把握するための比較方法を検討した。比較は、時期の異なるモニ
タリングデータについて 250 m メッシュのデータに区切り、各メッシュの中心点の測定結果の比を算出することで行った。現状と同じ手法で実施したもっとも古いデータである第 4 次モニ
タリングと今回の第 11 次モニタリングの全領域における比較結果を散布図として Fig. 6-2 に示す。なお、第 4 次モニタリング以前については、自衛隊のヘリを使用し、簡易的なパラメータを適用していたことから、過去の結果との定量比較の基準としては第 4 次を採用している。Fig.
6-2 に示したように、回帰直線の傾きを全体の空間線量率の平均的な減少傾向としてみることができる。図中に、重量緩衝深度 (β)を 1 と仮定し、放射性セシウムの半減期から算出した理論的な減衰を表す直線を示す。このように、航空機モニタリングの測定結果は、半減期による理論直線よりも大きく減少する傾向を示していることが分かる。一方で、80 km 圏内には、0.1
μSv/h 以下の天然放射性核種による影響の大きな場所が多く、放射性セシウムによる減少傾向
を見るには、天然放射性核種による影響の無視できる比較的空間線量率の高い場所を選定するのがよい。また、最小 2 乗法による近似は、数値の大きな結果に影響を受けやすいので、より平均的な減少率を評価できる方法として空間線量率の比をヒストグラムとして表示することを検討した。
まず、Fig. 6-1 に示した旧避難指示区域のみを抽出し、それぞれのメッシュにおける変化量の割合 (相対減少率) を算出し、ヒストグラムとして示した。例として、第 11 次モニタリングと第 4 次モニタリングの空間線量率の比較をそれぞれ Fig. 6-3 に示す。また、第 11 次モニタリン
グと第 4 次モニタリングの 137Cs の沈着量の比較をそれぞれ Fig. 6-4 に示す。空間線量率のヒストグラムと比較して、137Cs のヒストグラムはばらつきが大きい。これは、空間線量率が宇宙線と自己汚染を差し引いて換算しているのに対し、137Cs の沈着量はこれに加えて天然核種のバッ
クグラウンドを差し引いているので計数誤差を含む数値が相対的に多くなることに起因する。
このような、ヒストグラムの平均値を各モニタリングの平均的な相対減少率とし、標準偏差をばらつきとして比較した。第 4 次のモニタリングを基準とし、旧避難指示区域の空間線量率の測定結果について相対偏差のヒストグラムを求め、その平均値をプロットした図を Fig. 6-5 に示す。また、Fig. 6-6 には同様に 137Cs の沈着量について比較した図を示す。Fig. 6-5 より、半減期による放射性セシウムの減衰を起因とした空間線量率の減衰傾向よりも、航空機モニタリン
グで測定された空間線量率は多く減衰していることが分かる。
本原因の考察の一助として、土壌中への浸透度合いの評価について検討した。過去の原子力施設の事故の経験から、年月ともに土壌深さ方向に放射性セシウムは移動・拡散することは知られており、前述したように重量緩衝深度 (β) によりパラメータ化され、空間線量率から放射性セシウムの沈着量に換算する係数が与えられている 24, 25)。重量緩衝深度とは、地中の放射- 67 -

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JAEA-Technology 2017-034性セシウムの分布形を指数関数の数式 [13] で表すとき、
௫ ൌ ‫ܥ‬଴ ή ሺെ ሻ

[13]

ఉ

x=β となる深さである。この時、C: 地中の放射性セシウム濃度、C0: 地表面放射性セシウム濃度および x: 重量深度 (g/cm2) である。発電所から 80 km 圏内における重量緩衝深度について
は、事故以降、文部科学省および規制庁により攪乱の少ない土壌サンプル (85 か所) において継続的に調査されている 28, 29)。各調査年度における重量緩衝深度の平均値をプロットし、線形近似を行った図を Fig. 6-7 に示す。この報告結果から重量緩衝深度の変化を考慮し空間線量率を計算した。重量緩衝深度は、経過時間と一次関数の関係にあると仮定し、平成 27 年度の重量
緩衝深度は外挿により求めた。線量から放射性セシウムの沈着量へ換算する係数は、文科省「ゲルマニウム半導体検出器を用いた in-situ 測定法 26) 」に重量緩衝深度ごとに与えられている。
与えられた数値間の換算係数については、Fig. 4-22 で示したように対数で近似した近似式から推定した。これらの条件で計算した空間線量率の経時変化の結果を Fig. 6-5 に示す。このように、航空機モニタリングの測定結果と計算結果はよく一致することが分かる。この結果は、土壌中への浸透度合いが空間線量率の変化に大きな影響を与えることを示唆している。しかしながら、航空機モニタリングによる測定の場合、平坦で攪乱の少ない土壌だけでなく、森林、山林や住宅地なども測定範囲に含むため、単純な重量緩衝深度の考え方が適用できない場所も多いことから、見かけ上、数値が一致しているだけの可能性もある。今後、土地利用状況との関連や森林や構造物の上空を測定した場合の評価方法の検討が必要と考える。今後も航空機モニ
タリングのデータを解析・比較することにより、放射性セシウムの環境中での移行の重要な知見となると考えられる。

- 68 -

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Fig. 6-1 旧避難指示区域における過去の空間線量率マップの比較(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)
-69～-70- 69 ～ 70 -

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80
第11次モニタリングにおける空間線量率(μSv/h)n=142,77960

y=0.41x放射性セシウムの半減期から計算した理論曲線
(β=1)

40

20
y = 0.29 x
R² = 0.94

0
0

20

40

60

80

第4次モニタリングにおける空間線量率(μSv/h)Fig. 6-2 発電所から 80km 圏内における第 4 次モニタリングおよび第 11 次モニタリングの空間線量率測
定結果の比較

- 71 -

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Fig. 6-3 旧避難指示区域における第 4 次モニタリングおよび第 11 次モニタリングの空間線量率
測定結果の比較(左 : 散布図 , 右 : 相対偏差のヒストグラム)

Fig. 6-4 旧避難指示区域における第 4 次モニタリングおよび第 11 次モニタリングの放射性セシウム
沈着量測定結果の比較(左 : 散布図 , 右 : 相対偏差のヒストグラム)- 72 -

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Fig. 6-5 航空機モニタリングによる旧避難指示区域内の空間線量率の変化傾向

Fig. 6-6 航空機モニタリングによる旧避難指示区域内の 137Cs 沈着量の変化傾向- 73--73 -JAEA-Technology
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Fig. 6-7 事故からの経過日数と重量緩衝深度の関係
文部科学省および原子力規制庁の実施した「東京電力（株）福島第一原子力発電所事故に伴う放射性物質の長期的影響把握手法の確立」事業の報告書 28, 29） から調査結果の平均値をプロットし、一次関数で近似- 74 -

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6.2. 土地利用による空間線量率の変化傾向の違い
発電所周辺における土地利用形態による空間線量率の減少率の違いを考察するため、国土地理院が提供している「国土数値情報土地利用細分メッシュデータ 35)」を利用した。80 km 圏内の土地利用図について、Fig. 6-8 に示す。これらの土地利用区分の内、最も違いが現れると考えられる市街地部および森林部について、過去の 80 km 圏内のモニタリングを比較し、空間線量率の減少率を比較した。市街地部および森林部の定義は以下の通りである。
・森林部: 多年生植物の密生している地域とする。Fig. 6-8 の凡例中、森林を指す。
・市街地部: 住宅地、市街地等で建物が密集しているところ、鉄道、操車場、道路などで、面的にとらえられるもの、運動競技場、空港、競馬場、野球場、学校港湾地区、人工造成地の空地等とする。Fig. 6-8 の凡例中、建物用地、道路、鉄道、その他用地を指す。
空間線量率の比較は、6.1 項に示したように、測定範囲を 250 m×250 m メッシュに区切り、同一メッシュ上の空間線量率の相対偏差を算出し、平均値と標準偏差を求めた。比較の例として、第 4 次モニタリングと第 11 次モニタリングにおける市街地部および森林部のメッシュごとの相対偏差の頻度をヒストグラムにして Fig. 6-9 に示す。第 4 次モニタリングを基準にして、過去のモニタリングにおいてのそれぞれ土地利用における空間線量率の比率を Table 6-1 に示す。なお、誤差として示したのは、相対偏差の標準偏差 (σ=1) である。第 11 次モニタリングと第 4 次モニタリングの比をみると、平均値で市街地部が 27 %、森林部が 30 %であることがわかった。すなわち、平均値で 3 %程度、市街地部の方が森林部より減少率が大きい。これは、市街地において行われている除染やアスファルト上の放射性物質が雨水等で洗い流された効果によるものと考えられる。また、過去のモニタリングの結果においても、森林部よりも市街地の方が、2 ～ 7 %減少率が大きいことがわかった。この結果から、傾向として森林部よりも市街地の方が空間線量率の減少幅が大きい傾向にあることを示していると考えられる。また、全エリアの減少率と森林部の状況は概ね同様であった。これは、80 km 圏内の土地利用の 65 %が森林部であることに起因すると考えられる。規制庁による発電所近傍の車両モニタリングや人手による空間線量率測定結果から解析した報告書 29)をみると、森林部においては森林部以外と比較して減衰傾向が小さいことが示されており、本データも矛盾しない。ただし、地上の測定結果と比較して航空機モニタリングの方が減衰率の差が小さいのは、航空機モニタリングによる空間線量率の位置分解能と地上測定の位置分解能の差に起因すると考えられる。

- 75 -

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Fig. 6-8 発電所から 80km 圏内における土地利用図(平成 21 年度 国土地理院土地利用調査データより)- 76 -

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Fig. 6-9 森林部および市街地における減衰率の比較(第 4 次モニタリングと第 11 次モニタリングの比較 )Table 6-1 森林部および市街地部における空間線量率の比較
Ratio of dose rate (%)
Gross area

5th/4th

6th/4th

7th/4th

9th/4th

8th/4th

10th/4th

11th/4th(km2)

Ave. (%)

Ave. (%)

Ave. (%)

Ave. (%)

Ave. (%)

Ave. (%)

Ave. (%)

Urban area

732

70 ±

11

55 ±

8.8

50 ±

8.4

44 ±

9.7

41 ±

8.8

34 ±

8.7

27 ±

6.7

Forest area

5,841

77 ±

10

57 ±

8.5

54 ±

9.0

49 ±

9.2

44 ±

9.2

37 ±

8.1

30 ±

6.4

All area

8,923

72 ±

11

56 ±

9.0

53 ±

9.0

48 ±

10

43 ±

10

37 ±

8

29 ±

7

- 77 -

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7.

位置情報計測の精度向上

7.1. 位置情報計測の背景
航空機モニタリングでは、上空において測定した放射線の計数率を高度補正係数 HF により補正し、
地上 1 m の高さでの計数率に変換している。よって、測定時の飛行高度の精度は地上 1 m での空間線量率の計算値に影響を及ぼす。既存の RSI システムにはシングル GPS が搭載されており、位置情報を計測・記録している。近年、各国の衛星が多数運用を開始されており、日本においても JAXA (Japan
Aerospace Exploration Agency: 宇宙航空研究開発機構) による準天頂衛星「みちびき」が運用開始されるなど、衛星を用いた位置情報計測の技術が向上している。以上のような背景から、航空機モニタリ
ングによる測定に最適な受信機を選定するため、最新の衛星からの受信情報をもとに位置情報を計測できる複数の機器を RSI システムと共にヘリコプターに搭載し、位置情報を取得することで、各機器の性能の相互評価並びに地上の空間線量率換算に与える影響について調査することとした。
7.2. 語句説明
以下に、本章に関連する主な用語について記述する。
・GPS (Global Positioning System): 米国により運用される衛星測位システム。周波数帯および用途の違いにより、L1、L2 等と呼ばれる測位用信号を配信している。
・GLONASS (GLobal'naya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema): 旧ソ連が開発し現在ロシアにより運用される衛星測位システム。周波数帯および用途の違いにより、G1、G2 等と呼ばれる測位
用信号を配信している。
・QZSS (Quasi-Zenith Satellite System、準天頂衛星システム): 常に日本の上空付近に軌道を描く衛星(準天頂軌道衛星)を用いた測位システム。2010 年 9 月に JAXA が打ち上げた「みちびき」を初号機として、2018 年までに 4 機の衛星による運用体制を目指している。L1、L2 等の測位用信号のほか、L1-SAIF や LEX (L-band Experiment) 信号と呼ばれる補強信号を配信している。
・GNSS (Global Navigation Satellite System、全球測位衛星システム): GPS、GLONASS、準天頂衛星
等の衛星測位システムの総称。
・SBAS (Satellite-based Augmentation System、静止衛星型衛星航法補強システム): MTSAT と呼ばれる国土交通省の静止衛星を用いて、航空機向けに GPS の誤差補正情報や異常の有無等の情報を含む補強信号を配信するシステム。
7.3. 試験方法
7.3.1.使用機器選定した 3 種類の受信機および RSI システムに搭載されている既存の受信機の機能の比較をTable 7-1、受信機の外観を Fig. 7-1 に示す。JAVAD 社製の Alpha2 G3T は多周波の信号の受信が可能であり、シングル GPS と比較して位置精度の高い測量が可能である。さらに、LEX デコーダを
接 続 す る こ と で 準 天 頂 衛 星 「 み ち び き 」 か ら 配 信 さ れ る 補 強 信 号 で あ る MADOCA-LEX(Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis) を受信することが可能とな- 78 - 78 -

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り、さらに高精度な測量を行うことができる 36)。LEX 信号は配信される日程および時間が限られているため、受信不可能な期間がある 37)。また信号が配信されていても雲の影響で受信できないことがある。ここでは、JAVAD 社製の Alpha2 G3T において、LEX 信号を正常に取得し、その受信情報を利用した場合の位置情報データを PPP と記載し、LEX 信号を正常に取得したがその受信情報を利用しなかった場合の位置情報データを Single と記載する。CORE 社製 CD311 は、GPS からの信号のほか、L1-SAIF と呼ばれる補強信号を受信することで精度の高い測位を行うことができる。L1-SAIF も LEX 信号と同様に配信される日程および時間が限られているため受信できないことがあるが、その場合は補強信号として SBAS を利用して高精度の測位を行う。u-blox 社製
EVK-7P は、GLONASS および SBAS の補正信号を受信することが可能である。一方、既存の受信機である Trimble 社製 Copernicus II は、LEX、L1-SAIF といった補強信号を利用していない。なお、今後、CORE 社製 CD311、u-blox 社製 EVK-7P、および既存の受信機で取得したデータをそれぞれ CD311、u-blox、および Trimble と記載するものとする。
本調査では、選定した機器の中で最も信頼性の高いと考えられる LEX 信号受信時の位置情報データ (PPP) を基準とし、Single、CD311、u-blox および Trimble のデータを比較することにより、
各 GNSS 機器の測位精度を比較することとした。高度情報については、上記の GNSS 機器に加え
気圧高度計で得られた高度情報と比較し，各 GNSS 機器で取得した高度情報の整合性を確認した。
Table 7-1 使用した受信機の比較
名称

メーカー(製造国) 製品名
ALPHA2 G3T

PPP (LEX あり)
JAVAD (米国)
Single (LEX なし)
CD311

CORE (日本)

CD311

u-bloxu-blox (スイス)

EVK-7P

TrimbleTrimble (米国)

Copernicus II

利用信号
GPS L1、L2
GLONASS G1、G2
QZSS LEX
GPS L1、L2
QZSS L1、L1-SAIF
SBAS
GPS L1
GLONASS G1
SBAS
GPS L1
SBAS

Fig. 7-1 使用した受信機の外観- 79 - 79 -

収集周期
10 Hz

10 Hz

1 Hz

1 Hz

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7.3.2.試験体系選定した GNSS 機器にはそれぞれアンテナが付属しているが、本調査においてはアンテナの受信感度による条件を平滑化するために、各アンテナで補足可能な衛星を網羅した JAVAD 社製のアンテナのみを使用し、各受信機への分配接続を行った。機器の接続図について Fig. 7-2、機器のヘ
リコプター搭載時の写真を Fig. 7-3 に示す。なお、RSI システムの Trimble と JAVAD 社製のアンテ
ナの取り付け位置に違いがないようにした。また、アンテナの違いおよび分配器の影響による測位精度および感度の違いはなかった。

Fig. 7-2 GNSS 機器等の接続図

Fig. 7-3 ヘリコプター搭載時の写真- 80 - 80 -

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7.3.3.試験期間および場所
複数の GNSS 機器を RSI システムとともにヘリコプターに搭載し、データを取得した。試験期間は 2016 年 11 月 6 日(日)から 11 月 19 日(土)であり、このうち 6 日(日)～12 日(土)は群馬ヘリポートを拠点とし、13 日(日)～19 日(土)は栃木ヘリポートを拠点とした。測位精度の比較対象としたフライトは、次の条件を満たすものとした。
条件 1：LEX 信号が配信されている日程であること。
条件 2：測線上のフライトであること(ヘリポートから測線までの移動や測線間の旋回は含まない)。
条件 3：PPP、Single、CD311、u-blox、Trimble のデータが全て揃っていること。
これらの条件を満たすフライトを Table 7-2 に示す。条件 1 および条件 2 を満たしたデータは合計 33,445 個、条件 1～3 を全て満たし実際に精度比較対象となったデータは合計 11,036 個であった。条件 1～3 を全て満たしたデータが少ないのは、雲の影響等により LEX 信号が受信できず、
PPP のデータが取得できなかった時間があったためである。u-blox および Trimble はデータの収集
周期が 1 Hz (正秒ごと)であるが、PPP、Single および CD311 は 10 Hz であるため、PPP および Single
は毎正秒のデータ、CD311 は正秒に最も近いデータを比較対象に用いた。飛行場所には山岳部および平野部が含まれるようにした。精度比較対象としたデータの取得場所を Fig. 7-4 に示す。

- 81 - 81 -- 82 - 82 -9:59:35
10:19:25
10:34:25
10:50:20
11:10:50
11:22:35
12:50:35
12:53:30
13:12:35
13:33:05
13:44:35
14:02:30
14:22:00
14:32:50
14:47:50
15:07:15
8:50:20
9:03:15
9:12:10
9:28:45
9:45:00
9:58:25
10:17:25
11:52:45
12:01:55
12:11:50
12:19:35
12:29:50

測定開始

10:14:45
10:30:40
10:44:00
11:06:00
11:19:25
11:31:05
12:53:30
12:55:30
13:27:25
13:40:30
13:53:45
14:17:55
14:30:45
14:43:40
15:01:50
15:15:50
8:58:50
9:08:30
9:25:00
9:37:30
9:53:10
10:12:50
10:27:55
11:59:20
12:07:45
12:17:15
12:24:10
12:40:35

測定終了

時刻

測線
測線
測線
測線
測線
測線
Rn
BG
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線

フライト
種類
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

○
○
○
△
△
△
△
△
△
△
△
○
○
△
○
○

L1-SAIF

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

LEX

補強信号*

526
651
841
516
511
316
771
526
491
866
631
396
351
326
276
646

426
174
413
0
0
0
0
0
0
0
0
153
59
0
27
1

データ数
条件
条件
1、2 1、2、3
911
531
676
53
576
157
941
591
516
286
511
125
176
48
120
68
891
801
446
7
551
138
926
23

11/14 No.1

11/13 No.1

11/10 No.1

11/8 No.2

日付
フライト数

* ○：配信あり、△：配信はあるが雲の影響等により受信不可、×：配信なし

11/8 No.2

11/8 No.1

11/7 No.2

11/7 No.1

日付
フライト数
12:44:45
12:55:20
13:02:15
13:22:00
13:47:30
13:50:30
11:27:45
11:51:45
12:15:20
12:33:15
12:39:05
12:57:37
13:11:00
13:35:10
13:38:00
11:54:25
12:04:05
12:14:00
12:29:40
12:41:00
12:53:50
13:01:50
13:09:10
13:25:30
13:28:30
8:50:30
9:23:40
10:24:30

測定開始
12:49:10
12:59:45
13:07:55
13:40:20
13:50:30
13:52:30
11:49:00
12:12:10
12:29:00
12:36:30
12:51:25
13:08:55
13:15:15
13:38:00
13:40:00
12:02:05
12:10:00
12:27:25
12:37:30
12:51:40
13:00:40
13:06:40
13:12:15
13:28:30
12:30:30
9:13:00
10:08:55
10:54:40

測定終了

時刻

Table 7-2 比較対象としたフライトおよび補強信号配信状況

測線
測線
測線
測線
Rn
BG
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
Rn
BG
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
測線
Rn
BG
測線
測線
測線

フライト
種類

△
△
△
○
○
○
○
○
○
○
○
△
△
○
○
○

○
△
○
○
○
○
△
△
△
△
△
△

LEX

○
○
○
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

L1-SAIF

補強信号*

256
171
120
461
356
806
471
641
411
291
186
181
120
1351
2716
1811

0
0
0
250
309
338
406
606
267
194
4
0
0
271
2271
911

データ数
条件
条件
1、2 1、2、3
266
1
266
0
341
7
1101
824
181
176
120
120
1276
0
1226
0
821
0
196
0
741
0
679
0

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JAEA-Technology 2017-034

JAEA-Technology
2017-034
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新潟県

福島県

栃木県
群馬県

茨城県

Fig. 7-4 精度比較対象としたデータの取得場所
灰色の直線は測線を、赤色、黄色、緑色、水色、青色の点は精度比較対象としたデータを取得したフ
ライトと場所を示す(背景地図は 10 m メッシュの DEM データを表示)。

7.4. 測位精度比較結果
7.4.1.PPP との差
Single、CD311、u-blox、および Trimble の PPP との差を Fig. 7-5 に示す。緯度および経度の差は次の式を用いてメートル単位で表した。
緯度
経度

���� ��� � ������� �°� � ���� �°�� � M ���⁄����°������ ��� � �������� �°� � ����� �°�� � E ���⁄��� �°� � ���������� ������

[14]
[15]

ここで���� は緯度の差、������ は PPP の緯度、���� は Single、CD311、u-blox、または Trimble の緯度である。Mは地球の極円周であり、40,003,423 m を用いた。����� は経度の差、������� は PPPの経度、����� は Single、CD311、u-blox、または Trimble の経度である。Eは地球の赤道円周であり、40,070,368 m を用いた。

Trimble は他の受信機と比べて緯度、経度、楕円体高ともに PPP との差が大きく、差のばらつき- 83 -

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も大きいことがわかった。これは Trimble が補正信号を受信できないためであると考えられる。同じ GNSS 機器でもフライトにより PPP との差が大きく異なり、例えば Single では緯度の差が±5 mから±30 m 程度、経度の差が±5 m から±20 m 程度、楕円体高の差が±20 m から±60 m 程度となった。このフライトごとの差については、飛行の時間帯や飛行場所の傾斜等の傾向を調査した
ものの、明確な原因は特定できなかった。
全体として、経度の差より緯度の差の方が大きくなった。これはヘリコプターが南北方向に高速移動しているためであると考えられる。また、楕円体高の差は経度および緯度の差より大きくなった。一般的に GNSS 機器の使用用途は水平方向への移動であるため、水平成分の精度を高めるために垂直成分の精度を犠牲にすることがある。このため垂直成分の精度は水平成分の精度の半分程度と言われており 38)、本調査結果もこの報告に整合的である。

Fig. 7-5 各受信機で取得した位置情報の PPP との差(1/2)- 84 - 84 -

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Fig. 7-5 各受信機で取得した位置情報の PPP との差(2/2)
図は左から緯度の差、経度の差、および楕円体高の差の順に並んでいる。また上から 11 月 7 日の 1
フライト目、11 月 7 日の 2 フライト目、11 月 8 日の 2 フライト目、11 月 13 日の 1 フライト目、11
月 14 日の 1 フライト目および全てのフライトの順である。棒の上端は最大値、箱の上端は 75 パーセ
ンタイル値、箱の中の線は中央値、箱の下端は 25 パーセンタイル値、棒の下端は最小値を示す。

- 85 - 85 -

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7.4.2.各受信機における測定条件との関係
比較対象とした全データの緯度、経度、および楕円体高において、PPP との差と DEM との関係を Fig. 7-6、PPP との差と対地高度(AGL)との関係を Fig. 7-7、PPP との差と斜面の角度との関係をFig. 7-8、PPP との差と時刻との関係を Fig. 7-9 に示す。なおここでいう対地高度とは、GNSS 機器で取得した高度 (=楕円体高) から DEM 高度とジオイド高を差し引いたものであり、斜面の角度とはヘリコプター直下を含む DEM メッシュとその周囲 8 つのメッシュとの高度差の最大値から求めた角度である。
Fig. 7-6 より、PPP との差は Trimble が最も大きく、次に Single が大きかった。CD311 と u-blox
は PPP との差がほぼ同程度であった。PPP との差と DEM には相関がなく、GNSS 機器の精度は地形に依存しないことがわかった。楕円体高について、PPP との差が+25 m から+80 m 程度、DEM
が 1,300–1,700 m 程度の箇所が集団から逸脱しているように見える。これは 11 月 7 日の 2 フライ
ト目の山間部のデータであり、Single、CD311、u-blox、Trimble の全ての受信機で同様の現象がみられたため、MADOCA-LEX 信号の異常が考えられる。
Fig. 7-7 より、PPP との差と対地高度には相関がなかった。よって山間部等でのフライトで対地
高度が 300 m から外れた場合も精度に影響がないことがわかった。対地高度が 1,000 m 付近となるのは Rn 影響フライト時および BG フライト時である。対地高度 600–1,000 m では緯度、経度、楕円体高ともに PPP との差が 0 付近となっていることから、Rn 影響フライト時および BG フライ
ト時は精度よく測位できていることがわかった。緯度について、PPP との差が+20 m 以上、対地高度が 300 m 程度の箇所は、11 月 14 日の 1 フライト目の平野部のデータであり、これも前述と同様に全ての受信機で同じ現象がみられた。11 月 14 日は比較に用いた 5 フライトの中で最も上
空の雲が多かったことから、LEX 信号を受信できていたとしても天候が測位精度に何らかの影響を与えている可能性がある。
Fig. 7-8 より、斜面の角度と測位精度には相関がないことがわかった。11 月 14 日の 1 フライト
目 (青色) は比較対象の期間中で最も平坦な場所のフライトであったが、緯度のずれが最も大きかった。
Fig. 7-9 における 11 月 14 日の 1 フライト目 (青色) 以外の結果から、少なくとも 10 時頃から
15 時頃までは時刻と測位精度に相関がないことがわかった。しかしながら同時刻の比較データが存在しないため、14 日の 9 時頃から 10 時頃までの緯度方向 (ヘリコプターの進行方向) のずれの原因は、現時点では不明である。
以上の比較結果から、各 GNSS 機器の測位精度は DEM、対地高度および斜面の角度とは関係がないことがわかった。しかしながら PPP との差が大きくなる原因、あるいは PPP の精度が悪くな
る原因については、天候、時刻、またはその他の複数の因子が関係している可能性がある。この点については今後も注意深く観察する必要がある。

- 86 - 86 -

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Fig. 7-6 PPP との差と DEM との関係比較したデータは上から Single、CD311、u-blox、Trimble。左列は緯度の差と DEM との関係、
中央列は経度の差と DEM との関係、右列は楕円体高の差と DEM との関係を示す。

- 87 - 87 -

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JAEA-Technology 2017-034

Fig. 7-7 PPP との差と対地高度との関係比較したデータは上から Single、CD311、u-blox、Trimble。左列は緯度の差と対地高度との関係、
中央列は経度の差と対地高度との関係、右列は楕円体高の差と対地高度との関係を示す。

- 88 - 88 -

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Fig. 7-8 PPP との差と斜面の角度との関係上から Single、CD311、u-blox、Trimble。左から緯度の差と斜面の角度との関係、経度の差と斜面の角度との関係、楕円体高の差と斜面の角度との関係。

- 89 - 89 -

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Fig. 7-9 PPP との差と時刻との関係
上から Single、CD311、u-blox、Trimble。左から緯度の差と時刻との関係、経度の差と時刻との関係、
楕円体高の差と時刻との関係。

7.4.3.PPP および気圧高度計との相関
各受信機で取得した緯度、経度、および楕円体高について、基準値との相関を Table 7-3 に示す。
緯度および経度は PPP を基準とし、楕円体高は気圧高度計の値を基準とした。相関が 1 に近いほど緯度、経度、および楕円体高の変動が基準値の変動と一致していることを示すが、対象の値が必ずしも PPP と近いとは限らないことに注意が必要である。
全体として、楕円体高の相関よりも緯度および経度の相関が強かった。緯度、経度、楕円体高
ともに、基準値と Trimble との相関が最も弱かった。緯度および経度については基準値 (PPP) とSingle、CD311、および u-blox との相関に目立った違いはなかった。楕円体高については基準値 (気圧高度計) と CD311 および u-blox との相関が最も強く、次いで Single、PPP となった。11 月 14日の気圧高度計データと PPP との相関は特に弱かった。

- 90 - 90 -

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Table 7-3 各受信機で取得した緯度、経度、および楕円体高の基準値との相関

フライト

高精度型 I

高精度型 II 高精度型 III

既存

気圧高度計

PPP

SingleCD311

u-bloxTrimble11/7 No.1

基準

0.99999998

0.99999995

0.99999999

0.99999905-

11/7 No.2

基準

0.99999999

0.99999999

1.00000000

0.99999993-

11/8 No.2

基準1.00000000

0.99999999

0.99999999

0.99999996-

11/13 No.1

基準

0.99999996

0.99999998

0.99999998

0.99999992-

11/14 No.1

基準

0.99999997

0.99999997

0.99999998

0.99999994

-

全データ

基準

0.99999997

0.99999997

0.99999998

0.99999993-

11/7 No.1

基準

0.9999997

0.9999997

0.9999997

0.9999993-

11/7 No.2

基準

0.9999996

0.9999996

0.9999996

0.9999994-

11/8 No.2

基準1.0000000

1.0000000

1.0000000

1.0000000-

11/13 No.1

基準

0.9999974

0.9999974

0.9999975

0.9999948-

11/14 No.1

基準

0.9999979

0.9999983

0.9999985

0.9999981

-

全データ

基準

1.0000000

1.0000000

1.0000000

1.0000000-

楕円体高 11/7 No.1

0.99980.99970.99970.99980.9979基準

11/7 No.2

0.99910.99980.99980.99980.9998基準

11/8 No.2

0.99980.99980.99990.99990.9999基準

11/13 No.1

0.99980.99970.99970.99970.9997基準

11/14 No.1

0.9956

0.99820.99950.99960.9993

基準

全データ

0.99970.99980.99980.99980.9996基準

緯度

経度

7.4.4.放射線計測への影響
各受信機で取得したデータを用いて地上の空間線量率を計算し、相互比較を行った。比較項目は、測定場所の直下の標高(H)、対地高度(AGL)、時刻、および測定場所から 45°に降ろした直線と地表面が交差する点がつくる円内の DEM の平均値(Have)と H との差(H-Have: 勾配インデックス)である。勾配インデックスの概念図について Fig. 7-10 に示す。
勾配インデックスは谷地形では負の数値に、山地形では正の数値になり、平坦であれば 0となるため、測定場所の地形を表す指標になる。
各受信機の高度データから換算した空間線量率は、PPP を分母にした比を計算した。空間線量率比は、標高および対地高度は 100 m ごと、時刻は 1 時間ごと、勾配インデックスは
10 m ごとの数値を平均化して散布図として示した。空間線量率比と各測定条件の関係を Fig.
7-11 に示す。Fig. 7-11 (a) に示したように、H が 0-2,000 m の場所において、空間線量率比
は 1 から 1.1 の間に入り、受信機間の空間線量率換算結果の差は小さいことが分かった。一- 91 - 91 -

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方、H が 2,000 m を超える場所では、Trimble を用いた換算結果は標高が上がるにつれて PPPよりも低い数値となり、最大 2 割ほどの過小評価となった。また、その他の受信機については、標高が上がるにつれて PPP よりも若干高い数値となる傾向があることが分かった。
このずれの要因は、各受信機の標高算出システムにあると考えられるが、具体的な要因は特定できていない。Fig. 7-12 に航空機モニタリングを実施している範囲において、標高 2,000
m を超える場所について示す。該当する場所は栃木県北部および群馬県の北部の限られた地域であり、これまで行われてきた航空機モニタリングの結果への影響は小さいと考えられる。Fig. 7-11 (b) に示した対地高度については、全体的に Single の換算結果が過大評価される傾向があり、最大で 10 %程度のずれとなった。また、Trimble については、対地高度が700 m 以下および 1,600 m 以上で過小評価される傾向があった。Fig. 7-11 (c) に示した測定
時間については、全体的に 9:00～10:00 に過小評価され、その他の時間については全体的に最大 10%過大評価される傾向があった。これは、PPP の補正信号の時間により精度のばらつきがあることが考えられる。Fig. 7-11 (d) に示した勾配インデックスについては、Single
が比較的過大評価される傾向にあったものの、その他の受信機はよく一致している。これは、地形の勾配が各受信機の高度測定精度に大きな影響を与えないことを示している。
これらの評価結果から、Trimble については標高 2,000 m 以上で顕著に空間線量率の換算
結果を過小評価することが分かったものの、他の受信機については線量換算した結果が±10%以内に収まることが示唆された。

Fig. 7-10 勾配インデックスの概念- 92 - 92 -

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JAEA-Technology 2017-034(m)Fig. 7-11 各受信機の高度データから換算した空間線量率と測定条件との関係- 93 -

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Fig. 7-12 標高 2,000 m 以上の測定場所(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

- 94 -

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7.5. 航空機モニタリングに最適な受信機
PPP は MADOCA-LEX を受信することで高精度な測位が可能であるが、LEX 信号の配信
日程は限られており、さらに今回の試験結果から天候の影響等を受けやすく安定して受信できないことがわかった。よって LEX 信号を用いた測位は現時点では実用的ではない。しかし、今後新たな衛星が打ち上げられ、LEX 信号を用いて安定した高精度測位が可能となる予定であるため、将来的には有用な技術になると考えられる。また、Single は測位精度および相関について CD311 および u-blox に僅かに劣る部分があった。CD311 および u-blox
は測位精度および相関が最も良く、この 2 種の受信機にほとんど差はなかった。Trimble は
測位精度および相関ともに他の受信機より劣っていた。また、空間線量率換算においても
標高 2,000 m 以上で顕著に過小評価される傾向があることが分かった。
CD311 は国内メーカーの製品であり、準天頂衛星からの補強信号を受信することができるという特徴がある。現在、準天頂衛星は「みちびき」1 基のみであるが、2018 年までに 4機の衛星による運用体制を目指していることから、準天頂衛星からの信号を受信できる機器を利用するメリットは大きい。また、新たな衛星の運用に伴って今後信号の仕様等が変更される可能性があるため、国内メーカーであれば変更に柔軟に対応できる。
以上の理由から、航空機モニタリングに最適な受信機は、CORE 社製の CD311 であると考えられる。

- 95 - 95 -

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8.

ラドン除去手法のシステム化

8.1. ラドン子孫核種
地殻中に存在するウランやトリウムの壊変系列には、気体であるラドン (Rn) が存在し、ラドンの一部は大気中に散逸する。Fig. 8-1 に主な天然の放射性核種系列であるウラン系列とトリウム系列について示す。大気中に散逸したラドンは、Po、Pb および Bi などのラドン子孫核種に壊変し、大気中の微粒子に吸着して大気中を浮遊する。航空機モニタリングの測定高度、対地 300 m 付近におけるラドン子孫核種濃度は測定されていないものの、地上におけるラドン濃度は広く測定されており、日本の屋外における濃度レベルは 6 Bq/m3 程度となっている 40)。これらのラドンの濃度レベルは低いものの、航空機モニタリングにおいては、ヘリコプターの周辺に存在するため検出器との距離が近く、一定の影響があると考えられる。また、日単位や季節単位でラドン濃度が変動することが知られており、航空機
モニタリングへの影響も一定ではない 41)。これまでの航空機モニタリングの経験においても、ラドン子孫核種の影響により、航空機モニタリングの地上換算時に過大評価となる例が報告されている 21, 22, 23)。
ラドン子孫核種の放出するγ線は、地殻にも同じ核種が存在するため、地上からの放射線とのγ線スペクトル上で弁別が難しい。また、放射性セシウムの放出するエネルギーに似ているため、福島原子力発電所事故の影響を受けた地域の近傍ではなおさらである。Table
8-1 にラドン子孫核種の放出するγ線エネルギーについて示す。これらのラドン子孫核種の影響を除去し、航空機モニタリングによる空間線量率への換算を高精度化する検討を平成
27 年度に実施した。平成 28 年度は、開発した手法を大量のデータに適用できるように既存の航空機モニタリング解析システムに組み込んだ。 また、製作した解析プログラムを使用
して平成 28 年度に実施した東日本第 7 次のデータを解析し、大気中のラドン子孫核種の影
響について考察した。以下、大気中のラドン子孫核種の影響の除去手法を「ラドン弁別手法」と表記する。

- 96 - 96 -

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ウラン (238U) 系列

トリウム (232Th) 系列

U‐238
4.468 x 109 y

Th‐232
1.405 x 1010 y

Ra‐226
1.6 x 103 y

Ra‐224
3.66 dRn‐2223.824 dRn‐22055.6 sPo‐2183.10 m

Po‐2160.145 sBi‐21419.9 m

Pb‐21426.8 mBi‐21260.55 mPb‐21210.64 hFig. 8-1 ウラン系列およびトリウム系列
Table 8-1 ラドン子孫核種の放出するγ 線

NuclideSeriesGamma
Blanchingenergy (keV) ratio (%)

Pb‐212

Th

239

43.3

Pb‐214

U

352

37.6

Tl‐208

Th

583

84.5

Cs‐134: 569 keV (15.4 %)Bi‐214

U

609

46.1

Cs‐134: 605 keV (97.6 %)Bi‐214

U

768

4.94

Cs‐134: 796 keV (85.5 %)Bi‐214

U

1,120

15.1

Bi‐214

U

1,765

15.4

Tl‐208

Th

2,615

99.2

- 97 -Note

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8.2. ラドン弁別手法の理論
前述したように、ラドン子孫核種は大気中だけでなく、地表面および地殻にも存在する
ことから、γ線のエネルギーによって大気中のラドン子孫核種の影響と地上のラドン子孫
核種の影響を区別することは難しい。また、134Cs と 214Bi は放出するγ線エネルギーが似通っているため、福島原子力発電所事故の影響を受けた地域ではさらに困難である。航空機
モニタリングにおけるラドン子孫核種の影響を弁別する方法として、航空機モニタリング用の検出器以外にラドン子孫核種用の検出器を搭載し、その比較からラドン子孫核種の影
響を弁別する方法が知られている 41)。
今回、ラドン子孫核種の影響を弁別する手法を検討するため、RSI (Radiation Solution Inc.)社製 LaBr3 シンチレータ (3 インチφ×3 インチ H) を用いた航空機モニタリング機器 (以下、LaBr RSI システム) を採用し、フライトデータの取得および換算パラメータの最適化を行った。採用した LaBr RSI システムをヘリコプター内に搭載した状況について Fig. 8-2 に示す。
写真のように、地上からの放射線を遮蔽することを目的とし、通常用いている NaI シンチ
レーション検出器 (NaI RSI システム) の上方に配置した。
本手法は、空気中のラドン子孫核種からの放射線と地表面からの放射線の距離の差に着目する。Fig. 8-3 にヘリコプター内の検出器と線源の位置関係のイメージについて示す。このように、大気中のラドン子孫核種と検出器の位置は近いため、検出器内に搭載した検出器は、地上の放射性核種からのγ線と比較して検出されやすい。また、γ線は検出器に等方向より放射されることから、LaBr RSI システムの下方に置いた NaI RSI システムの遮蔽としての影響は小さい。一方、地上から LaBr RSI システムに到達するγ線は、下方からの照射となるため NaI RSI システムに遮蔽されやすい。すなわち、大気中のラドン子孫核種を計測した NaI RSI システムの計数率に対する LaBr RSI システムの計数率の比 (LaBr RSI シス
テム/NaI RSI システム)、地上の放射性核種起源の計数率の比よりも大きくなると考えられる。
実際には、地上からのγ線による影響のない海上で取得したデータから、ラドン子孫核
種起源の NaI RSI システムの計数率に対する LaBr RSI システムの計数率の比を求めておき、この数値をラドンインデックスと定義する。一方、ラドン子孫核種の影響が無視できるほど、地上からの影響が大きなエリアで取得したデータから地上の放射性核種起源の NaI RSIシステムの計数率に対する LaBr RSI システムの計数率の比を求めておき、この数値をグラ
ウンドインデックスと定義して、この 2 つの定数の差を利用してラドン子孫核種の影響を弁別する。これらを数式で表すと式 [16] で表すことができ、ここに式 [17] を代入してラドン子孫核種の影響を弁別した NaI RSI システムの全計数率 (Ng) について解くと、式 [18]が導かれる。

- 98 - 98 -

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�Nall -Nr
Ng =N

[16]
[17]

�RI∙LrNr =RI∙L
�
Ng =

[18]

GI∙Nall -GI∙RI∙Lall
GI-RI

ここで、

Ng: ラドン子孫核種の影響を除去した NaI RSI システムの全計数率
Lg: ラドン子孫核種の影響を除去した LaBr RSI システムの全計数率
Nr: ラドン子孫核種のみの NaI RSI システムの計数率
Lr: ラドン子孫核種のみの LaBr RSI システムの計数率
GI: グラウンドインデックス: 陸上における対地高度 300 m での NaI RSI システムと LaBr
RSI システムの測定データにおける近似曲線の傾き
RI: ラドンインデックス: 海上における海抜高度 300 m での NaI RSI システムと LaBr RSI シ
ステムの測定データにおける近似曲線の傾き
Lall: LaBr RSI システムの全計数率
Nall: NaI RSI システムの全計数率である。

LaBr RSIシステム

NaI RSIシステム

Fig. 8-2 ラドン用航空機モニタリング機器とヘリコプターへの搭載状況- 99 - 99 -

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Rn 子孫核種(214Bi or214Pb)
LaBr
NaI

地上からの放射性核種(134,137Cs or 天然の放射性核種)

Fig. 8-3 空気中のラドン子孫核種と地上からの放射線のイメージ

8.3. パラメータ (GI および RI) の決定
8.3. パラメータ (GI および RI) の決定式 [18] に記載したように、ラドン子孫核種と地上からの寄与を弁別する信頼性は、GI
式 [18] に記載したように、ラドン子孫核種と地上からの寄与を弁別する信頼性は、GIと RI の設定に依存する。GI と RI については、ヘリコプターの遮蔽によって変化するため、と RI の設定に依存する。GI と RI については、ヘリコプターの遮蔽によって変化するため、
東日本第 7 次で使用したヘリコプターごとで実測データから数値を決定した。測定データ
東日本第 7 次で使用したヘリコプターごとで実測データから数値を決定した。測定データ
は 40 秒ごとに取得した計数率を積算した。積算したデータから宇宙線および自己汚染の寄は 40 秒ごとに取得した計数率を積算した。積算したデータから宇宙線および自己汚染の寄与分を差し引き GI の算出に使用した。また、GPS データは中間値を採用した。東日本第 7
与分を差し引き GI の算出に使用した。また、GPS データは中間値を採用した。東日本第 7次で取得した地上高さ 300 m 位置 (実際のフライトの対地高度が 290～320 m のデータ) に次で取得した地上高さ 300 m 位置 (実際のフライトの対地高度が 290～320 m のデータ) における NaI RSI システムの計数率と LaBr RSI システムの計数率の関係を Fig. 8-4 に示す。なおける NaI RSI システムの計数率と LaBr RSI システムの計数率の関係を Fig. 8-4 に示す。なお、東日本 7 次では、Bell 412 (JA6767、JA9616) および Bell 430 (JA05TV) を使用しており、
お、東日本 7 次では、Bell 412 (JA6767、JA9616) および Bell 430 (JA05TV) を使用しており、それぞれ E7th_A および E7th_B と記述する。これらのデータにはラドン子孫核種の影響がそれぞれ E7th_A および E7th_B と記述する。これらのデータにはラドン子孫核種の影響が含まれているが、完全にラドン子孫核種の影響のない環境でのデータ取得は困難であるこ含まれているが、完全にラドン子孫核種の影響のない環境でのデータ取得は困難であること、多くのデータを取得し平均化していることから、地上からの放射線の計数と比較してと、多くのデータを取得し平均化していることから、地上からの放射線の計数と比較してラドン子孫核種の影響が小さいと仮定する。一方、RI については、海上の 300 m 位置 (実ラドン子孫核種の影響が小さいと仮定する。一方、RI については、海上の 300 m 位置 (実際のフライトの対地高度が 290～320 m のデータ) で取得したデータを抽出し、GI と同様な際のフライトの対地高度が 290～320 m のデータ) で取得したデータを抽出し、GI と同様な
バックグラウンドの減算を行った。各ヘリコプターにおける NaI RSI システムの計数率とバックグラウンドの減算を行った。各ヘリコプターにおける NaI RSI システムの計数率とLaBr RSI システムの計数率の関係を Fig. 8-5 に示す。本散布図の近似直線の傾きを RI とす
LaBr RSI システムの計数率の関係を Fig. 8-5 に示す。
本散布図の近似直線の傾きを RI とする。
-100- 100 -(a) GI: E7th_A

6,000

y = 30.7 x
R² = 0.993

4,000

2,000

0
0

100

200

NaI RSIシステムの計数率 (cps)

NaI RSIシステムの計数率 (cps)

JAEA-Technology
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JAEA-Technology 2017-034(b) GI: E7th_B

6,000

y = 32.4 x
R² = 0.980

4,000

2,000

0
0

LaBr RSIシステムの計数率 (cps)

100

200

LaBr RSIシステムの計数率 (cps)Fig. 8-4 陸上における NaI RSI システムの計数率と LaBr RSI システムの計数率の関係(a) RI: E7th_A

400

NaI RSIシステムの計数率 (cps)

NaI RSIシステムの計数率 (cps)(1 次近似曲線の傾きを GI と定義)

y = 26.1 x
R² = 0.854

300
200
100
0
0

5

10

15

(b) RI: E7th_B

400

y = 26.1x

300

R² = 0.907

200
100
0
0

LaBr RSIシステムの計数率 (cps)

5

10

15

LaBr RSIシステムの計数率 (cps)Fig. 8-5 海上における NaI RSI システムの計数率と LaBr RSI システムの計数率の関係(1 次近似曲線の傾きを RI と定義)

8.4. GI の高度補正方法
GI については、平成 27 年度に実施した予備的な調査により、対地高度に依存して数値が変化することが分かっている。しかしながら、実測のデータではラドン子孫核種の寄与がないデータを取得することは不可能であるため、計算シミュレーションにより実際の測定体系を模擬し、GI の高度補正手法について検討した。
シミュレーションに用いた計算コードは、モンテカルロ計算コードの一種である電磁カ
スケードモンテカルロコード EGS5 とし、ヘリコプター内の検出器の体系を簡易的に Fig.
8-6 のように模擬した。計算体系の妥当性については、正面および横の周辺からの点線源を- 101 -

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模擬した場合の検出器のレスポンスを計算した結果と、実際に有人のヘリコプターに検出
器 (NaI RSI システム) を搭載した状態で、点線源 (137Cs) を照射することによって求めた検出器のレスポンスの結果を比較してベンチマークとした。Fig. 8-7 に計算結果と実測結果の比と線源の照射方向の関係について示す。このように概ね一致している。一部値が外れている部分は、計算体系に考慮されていない局所的な構造物が影響していると考えられるが、全体として構築した体系は、検出器のレスポンスを再現するのに十分な精度を有する。本体系に対し、地上の無限平板線源を模擬し、距離を変化させることにより GI の測定高度との関係を計算した。なお、実際の計算では NaI RSI システムと LaBr RSI システムを別で実施した。LaBr RSI システムの計算時には、下部の NaI RSI システムを体系に加えた。線源の模擬体系は、以下の条件を設定した。土壌中の天然放射性核種濃度は、全国的な地上における測定結果から平均値を採用した 42)。
・空気 (1 km×1 km×1.3 km) と土壌 (深さ 1 m, 密度ρ:1.6 g cm−3)
・山等の地面の凹凸を再現せずに地面は平坦
・地面中の自然放射性核種 (U 系列、Th 系列、40K) は一様分布
・地面中の人工放射性核種 (134Cs と 137Cs) 表層から深さ方向に指数関数的な分布 (緩衝深度β=3 g/cm2)
・土壌中の放射性核種濃度 40K：500 Bq/kg、U 系列：20 Bq/kg、Th 系列：10 Bq/kg、134Cs：
50 kBq/m2、137Cs：200 kBq/m2
検出器と線源の距離 (測定高度) と GI の計算結果を Fig. 8-8 に示す。このように測定高度と GI は正の相関関係にある。この結果における近似直線の傾きを採用し、測定高度ごとにGI を補正した。
上঱前৐Al(前の機材)$O৐भਃ౫ ਫ਼লஓ
検出器

燃料
೤મ

(a)
横から⾒た図D ૯ऊैৄञ௕

(b)
正⾯から⾒た図E ਫએऊैৄञ௕

Fig. 8-6 計算体系のイメージ- 102 - 102 -JAEA-Technology
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Fig. 8-7 計算体系のベンチマーク(計算結果と実測結果の比)

60
50

GI

y = 0.0333x + 36.1

40
30
0

200

400

600

Altitude above the ground (m)Fig. 8-8 シミュレーションによる測定高度と GI の関係- 103 -

800

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8.5. 80 km 圏外データへの適用
ラドン弁別手法を今年度の測定結果に適用した。本手法は、大気中のラドン子孫核種の計数
率と地上からの計数率が拮抗している場所に効果的であり、地上からの影響が著しく大きな場
所では計数誤差の影響により適用が難しく、そもそも放射性セシウムの影響が大きな地域では
大気中のラドン子孫核種の影響は無視できるため、適用評価には発電所から 80 km 以遠のデー
タ (東日本 7 次) のみに適用した。本手法は GI の数値により大きく変化すると考えられるため、Fig. 8-4 に示したヘリコプターごとの GI の数値 (±0) に-1 および 2 とした場合についても解析した。解析の結果は、地上における測定結果 297 点と比較し、その妥当性について考察した。
なお、4 章で示した従来の空間線量率換算手法においては、これまでの経験から Table 4-1 で示
すように、Rn 影響フライトとして測定日ごとに測定前に拠点近くの測線上を 450-900 m まで直線的に上昇して得られたデータをバックグラウンドとして差し引いているため、ある程度のラドン子孫核種の影響は弁別されていると考えられる。本手法の検証には、Rn 影響フライトで取得したバックグラウンドを減算せずにラドン弁別手法を適用する。よって、ラドン弁別手法なしの空間線量率マップは Fig. 5-5 で示したマップとは異なる。Rn 影響フライトから求めたバッ
クグラウンド減算によるラドン子孫核種の弁別効果については 8.6 節で評価する。
Fig. 8-9 にラドン弁別手法を適用した東日本 7 次の空間線量率マップを示す。比較としてラドン弁別手法を適用しない解析結果についても示している。傾向としては、GI の数値が大きいほど空間線量率は低くなる傾向があることが分かる。さらに、ラドン子孫核種の影響の高い地域について考察するために、ラドン弁別手法で減算した NaI RSI システムの計数率を抽出し、計数率マップを作成した。また、本マップは測定の時間が場所により異なるので、瞬間的な空気中のラドン子孫核種の影響が時間的につぎはぎ状でマップとして表現されている。Fig. 8-10 に
東日本 7 次の測定結果から計算した空気中のラドン子孫核種由来の計数率のマップを示す。このように、ラドン子孫核種の検出されたエリアは、越後山脈から関東山地に向けての比較的標
高の高いエリアであることが分かる。一方、標高の低い関東平野ではほとんど検出されていな
い。ラドン子孫核種の起源としては中国大陸からの輸送と地殻からの放出が考えられ、後者由来のものは濃度の時間変化は小さいと考えられる。ラドン子孫核種の検出された標高の高いエリアは、地質的に地殻由来のラドン子孫核種濃度が高いとすると、この結果は矛盾しない。
結果の妥当性を評価するために、地上値との比較を行った。比較結果を Fig. 8-11 に示す。結果を見るとラドン弁別手法を適用しない場合と適用した場合を比較すると、近似直線の傾きと決定係数は地上測定データに近くなることが分かる。一方、GI が大きくなるほど近似直線の傾きは 1 に若干近くなるものの、有意な差とは言い難い。この結果から、ラドン弁別手法の適用により地上の空間線量率を過小評価しない観点から、GI はなるべく小さく評価することが望ましいと考えられる。本手法には、高度補正の手法や GI の数値決定方法に若干の不正確さが残っているため、今後も、このような解析経験を積み上げ、最適化を行っていくことが必要である。

- 104 -

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Fig. 8-9 ラドン影響弁別手法適用後の東日本 7 次の空間線量率マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用 )- 105 -

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Fig. 8-10 東日本 7 次の測定結果から計算した空気中のラドン子孫核種の NaI RSI システムで検出された計数率マップ(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用 )- 106 -

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Fig. 8-11 ラドン影響弁別後の地上測定データとの比較

8.6. 従来手法の評価
前章で言及したように、従来の手法においても Rn 影響フライトとして測定日ごとに測定前に拠点近くの測線上を 450-900 m まで直線的に上昇して得られたデータをバックグラウンドとして差し引いているため、ある程度のラドン子孫核種の影響は弁別されていると考えられる。
従来手法によるラドン子孫核種弁別の効果と上記の新たなラドン弁別手法の有効性を評価する
ために、Fig. 5-5 で示した従来手法の空間線量率マップとラドン弁別手法を適用した GI±0 を適用した空間線量率マップを Fig. 8-12 に示す。このように全体的な傾向は概ね一致しており、従来の手法であってもラドン子孫核種の影響はある程度除去できていることが分かる。一方、詳細に見ると、会津地方や群馬県の北部など従来の手法の結果において空間線量率の高い場所が散見され、岩手県南部などではラドン弁別手法を適用した方が空間線量率の高くなっている場
所があることが分かる。

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これらの違いを定量的に理解するために、従来法で求めた測定日ごとのバックグラウンド計
数率と同日における新たなラドン弁別手法で求めた計数率の平均値の比較を Fig. 8-13 に示す。
図には比較のため、放射性セシウムの存在しない大飯および高浜発電所と伊方発電所のバックグラウンドを航空機モニタリングで求めたデータもプロットしている。このように一定の正の相関関係にあるものの、ばらつきが大きいことが分かる。プロット自体は、放射性セシウムの有無に関わらず固まっており、従来手法でもラドン子孫核種の弁別はある程度できることが示唆される。しかしながら、従来手法は必ず目的の測線のデータ取得の前にラドン影響フライト
を行わなければならないという手間があること、大気中のラドン子孫核種濃度が 1 日を通して測定範囲で一定である場合のみ効果があることを考慮すると、新たな弁別手法によりコストに関係するフライト時間の短縮やラドン弁別の精度が向上することが期待できる。

- 108 -

--109109--(背景地図は、ArcGIS データコレクションスタンダードパック (ESRI, Co. Ltd.) を使用)

Fig. 8-12 従来手法とラドン弁別手法の比較

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Fig. 8-13 Rn 影響フライトから求めた NaI RSI システムのバックグラウンド計数と同日にフライトした
データにラドン弁別手法を適用し求めたラドン子孫核種の計数率の平均値の比較

8.7. 解析ソフトウエアへの組み込み
ラドン弁別手法の解析をルーチン的に実施するために、既存の航空機モニタリングの解析システム内に組み込んだ。組み込んだシステムのフローについて Fig. 8-14 に示す。また、ソフト
ウエアのインターフェースについて Fig. 8-15 に示す。本ソフトウエアは、航空機モニタリング用に開発したものであり、開発言語は C++を用いている。データベースは SQLite、マップ機能
は QGIS で製作し、線量計算からマップ作成までが一元的に解析可能である。ラドンの影響除去手法は、本システム内でオプションとし、ユーザーにより適用の可否を選択できる。

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1. フライト記録シートの登録

2. 測定データの登録及びCh対エネルギー値の設定

3. 計数率の積算及び対地高度の設定

ラドン弁別法を適用した場合は計数率の平均処理を行う。

ラドン弁別法適用時、LaBr3検出器に対応

4-1. 宇宙線寄与の計算

4-2. 地上データの登録

ラドン弁別法適用時、LaBr3検出器に対応

4-3. ファイルごとのBG算出

欠測に対応

4-4. テストラインの計数率算出

4-5. テストポイントの計数率と地上測定値の算出

4-6. 減弱係数の算出

4-7. 線量換算係数(CD)の計算

5. 有効な測線の抽出

ラドン弁別法を適用した場合のみ有効、平均処理を行った後、GI、RIを求める。

6. GI及びRIの評価

ラドン弁別法を取り入れた
線量率計算機能の追加

7. 線量率計算

8. 線量マップの作成

出力対象に空中のラドン濃度分布を追加

Fig. 8-14 解析システムの計算フロー- 111 -

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有人ヘリモニタリング解析ツール

６．RI及びGIの算出
RI算出
RIの高度範囲(AGL_GEOID)：

グラフ表示

feet

500
パラメータ

NaI(VD*)

LaBr3(VD4)

NaI計数率LaBr3計数率

宇宙線寄与係数

NaI 全計数(cps)

ユーザー
入力/修正可能～

機器周辺のバックグラウンド
計数率
UTC time

AGL_GEOID

1
2
3
4

300
200
100
0

数値表の表示5y = 29.8 x

400

0

6

5

10

15

LaBr 全計数(cps)

7

RIの表示

8
RI：

9

29.8
RIの再評価

リセット

GI算出
GIの高度範囲(AGL_GEOID)：

～

グラフ表示

feet

1500
パラメータ

NaI(VD*)

LaBr3(VD4)

宇宙線寄与係数

計数率
AGL_GEOIDNaI計数率LaBr3計数率

1
2
3
4

500
0

数値表の表示5

y = 34.0 x

1000

機器周辺のバックグラウンド

UTC time

NaI 全計数(cps)

ユーザー
入力/修正可能

0

6

20

40

LaBr 全計数(cps)

7

GIの表示

8
GI：

9

34
GIの再評価リセット

メッセージボックス

結果をexcelに出力

保存Fig. 8-15 RI および GI の設定インターフェース例- 112 -

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9.

今後の課題

今年度得られた成果をまとめ、今後の課題について示す。
・RSI システムの保守方法について
規制庁所有の RSI システムも 7 年目となり、軽微な異常が何件か発生している。例えば、GPSのエラーによるデータの未取得や RSI システムのバグ等である。本 RSI システムの保守・運用についても、時間が経つにつれて必要性が増すため、メーカーを含めた体制作りが必要と考える。
・空間線量率マップについて
昨年度まで、CD や AF 等のパラメータは、モニタリングごとに取得し、データの信頼性を考慮し、選定してきた。今年度は、6 年間の実施の中で、ヘリコプターと RSI システムの組み合わせによりデータの蓄積が行われ、信頼性の高い数値の選択が可能になってきたと判断し、あらかじめ定めた 1 つの数値を用いた。結果として、地上測定の結果ともよく整合し、今後も同様な方法で問題ないと考える。しかしながら、パラメータフライトは、適用しているパラメー
タとの比較確認のため、今後も実施していくことが望ましい。
・位置情報取得方法の最適化について
複数の GNSS 機器を用いた検証により、従来用いていた GPS では標高 2,000 m 以上の位置情報で誤差が大きくなる傾向にあることが分かった。ただし、標高 2,000 m 以上の測定場所は限られており、これまでの航空機モニタリングの測定結果に与える影響は小さいが、精度を向上するために現在のシングル GPS から GNSS に更新することが望ましい。なお、コスト面を考慮した最適な GNSS 受信機として CORE 社製 CD311 が推奨される。
・ラドン子孫核種の弁別手法について
今回、初めて 80 km 圏外の航空機モニタリングデータにラドン弁別手法を適用した。その結果、地上の測定値と比較したことで有効性が示された。一方で、これまで経験的に採用してきた測定日ごとに Rn 影響フライトを行って減算する手法についても精度的に劣るものでないことが分かった。しかしながら、Rn 影響フライトの手間がなくなりフライト時間が短縮できること、および場所ごとに大気中のラドン子孫核種の影響が除去できることから、新たな方法のメ
リットは大きい。今後、本手法について従来手法と比較しつつ、データを蓄積し最適化していくことが望ましい。
・地形効果補正の最適化について
複雑な地形の場所、すなわち山間部はもれなく森林になっており、樹木の影響についても評価が必要である。今後、手法の高精度化を目指して技術開発の必要なテーマである。写真測量
による積雪深測量は精度に問題があったものの、DSM の精度は地形補正には十分に使用できることが分かった。今後、写真測量データを基に地形の補正を行うことも検討すべきである。

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10. まとめ
平成 28 年度に予定された 80 km 圏内の航空機モニタリング 1 回および 80 km 圏外の航空機
モニタリング 1 回を確実に実施した。今回の結果を過去のモニタリングの結果と比較し、福島
原子力発電所事故の影響があったエリアの空間線量率の全体的な減少傾向を把握することができた。また、複数の異なった位置情報取得手法を比較し、各機器の性能について評価するとともに、航空機モニタリングの換算手法に与える影響について評価した。さらに、空気中のラドン子孫核種の弁別手法についてシステム化を行い、初めて発電所から 80 km 圏外のデータに適用した。
事故以来、航空機モニタリングが日本で実施されて、6 年目となった。事故当時、定まっていなかった手法についてもある程度確立し、パラメータの精度や RSI システムの定期的な保守および軽微なトラブルへの対応経験により、放射空間線量率マップの精度は高まってきているといえる。ただし、測定者の技能にかかわらず同じ測定結果が得られるまで測定手法が確立しているとは言い難く、事故以来、専属的に行ってきた研究者、技術者の知識と経験に負うとこ
ろはまだまだ大きい。今後、さらなるルーチン化を目指し、単純なシステム化が必要である。
謝辞
本調査研究は、「平成 28 年度原子力施設等防災対策等委託費および放射性物質測定調査委託費(80 km 圏内外における航空機モニタリング) 事業」の成果をとりまとめたものである。原子力機構、応用地質 (株)、(株) NESI、エイ・ティ・エス(株)により 30 余名が、航空機に搭乗しての測定、地上での空間線量率測定、さらにデータ解析とそのマップ化に取り組んだ。航空機の運
航は、朝日航洋 (株)、中日本航空 (株) が行った。ここに本モニタリングに参加された皆様に謹んで謝意を表します。
参考文献
1) 飯田義正; 伊藤洋昭; 笹尾英嗣; 鶴田忠彦; 永島礼二; 三谷稔; 小林孝男: 海外ウラン資源
探査 –探査技術取りまとめ-, 核燃料サイクル機構技術資料, JNC-TN7410 2001-007, 2001.
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plant, west valley, New York, 1968 and 1969, AEC Report No. ARMS-68.6.9, 1972.
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DOE/NV/11718-324, 1999.
4) Sanderson D.C.W., Cresswell A.J., Lang J.J. eds. An International Comparison of Airborne and
Ground Based Gamma Ray Spectrometry. Results of the ECCOMAGS 2002 Exercise held 24th
May to 4th June 2002, Dumfries and Galloway, Scotland. University of Glasgow, Glasgow. ISBN 085261 783 6., 2003, 387p.
5) 長岡鋭, 森内茂: 航空機γ線サーベイシステム ARSAS, 保健物理, 25, pp. 391-398, 1990.

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6) 森内茂, 長岡鋭, 坂本隆一, 堤正博, 斎藤公明, 天野光, 松永武, 柳瀬信之, 笠井篤, 緊急時における航空機サーベイ法確立とシステム実用化に関する検討, JAERI-M 89-017, 1989, 82p.
7) Saito, K. and Moriuchi, S., Conversion factors for estimating release rate of gaseous radioactivity
by an aerial survey., JAERI-M 88-016, 1988, 84p.
8) 大西亮一: 無人ヘリコプタを活用した空中放射線測定システムについて, 航空と宇宙, 671,
pp. 8-14, 2009.
9) 原子力安全委員会: 環境放射線モニタリング指針, 平成 20 年 3 月.
10) 鳥居建男, 眞田幸尚, 杉田武志, 田中圭: 航空機モニタリングによる東日本全域の空間線量率と放射性物質の沈着量調査, 日本原子力学会誌, Vol. 54 No. 3, pp. 160-165, 2012.
11) 眞田幸尚, 近藤敦也, 杉田武志, 鳥居建男, 航空機モニタリングによる放射性セシウムの汚染分布, 放射線, 38 (3), pp. 137-140, 2012.
12) 眞田幸尚, 日本全域における航空機モニタリング, FB news, 432, pp. 7-11, 2012.
13) 鳥居建男, 眞田幸尚, 杉田武志, 近藤敦哉, 志風義明, 高橋昌樹, 石田睦司, 西澤幸康, 卜部嘉, 広域環境モニタリングのための航空機を用いた放射性物質拡散状況調査,
JAEA-Technology 2012-036, 2012, 182p.
14) Sanada, Y.,Sugita, T., Nishizawa, Y., Kondo, A., and Torii, T., The aerial radiation monitoring inJapan after the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident,

Prog. Nuc. Sci. Tech.,4,

pp.76-80, 2014.
15) IAEA, Additional Report of the Japanese Government to the IAEA - The Accident at TEPCO’s
Fukushima Nuclear Power Stations -(Second Report), 2011.
16) 鳥居建男, 事故後初期の航空機モニタリングから得られたヨウ素 131 沈着量の分布,日本原子力学会誌, 55, pp. 702-706, 2013.
17) Torii. T., Sugita, T., Okada, C. E., Reed, M. S. and Blumenthal, D. J., Enhanced Analysis Methods
to Derive the Spatial Distribution of 131I deposition on the Ground by Airborne Surveys at an Early
Stage after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident, Health. Phys., 105, pp. 92-200,
2013.
18) Inomata, Y., Aoyama, M., Hirose, K., Sanada, Y., Torii, T., Tsubono, T., Tsumune, D. and Yamada,M., Distribution of radionuclides in surface seawater obtained by an aerial radiological survey. J.,
Nucl. Sci. Tech., 51, pp. 1059-1063, 2014.
19) 原子力規制庁 HP, 航空機モニタリング結果, http://radioactivity.nsr.go.jp/ja/list/191/list-1.html(2016 年 3 月 1 日参照).
20) 原子力規制庁, 航空機モニタリング行動計画,
http://radioactivity.nsr.go.jp/ja/contents/6000/5274/view.html (2017 年 3 月 1 日参照).
21) 眞田幸尚, 西澤幸康, 卜部嘉, 山田勉, 石田睦司, 佐藤義治, 平山弘克, 髙村善英, 西原克哉,
伊村光生, 土田清文, 石橋聖, 前島正道, 結城洋一, 鳥居 建男,

平成 25 年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング (受託研究) , JAEA-Research 2014-012, 2014,110p.
22) 眞田幸尚, 森愛理, 石崎梓, 宗像雅広, 中山真一, 西澤幸康, 卜部嘉, 中西千佳, 山田勉,

- 115 -

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石田睦司, 佐藤義治, 平山弘克, 高村善英, 西原克哉, 伊村光生, 土田清文, 石橋聖,
吉田真美, 前島正道, 結城洋一, 鳥居建男, 平成 26 年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング (受託研究) , JAEA-Research 2015-006, 2015, 81p.
23) 眞田幸尚, 宗像雅広, 森愛理, 石崎梓, 嶋田和真, 廣内淳, 西澤幸康, 卜部嘉, 中西千佳,
山田勉, 石田睦司, 佐藤義治, 佐々木美雪, 平山弘克, 高村善英, 西原克哉, 伊村光生,
宮本賢治, 岩井毅行, 松永祐樹, 豊田政幸, 飛田晋一朗, 工藤保, 中山真一, 平成 27 年度原
子力発電所周辺における航空機モニタリング (受託研究) , JAEA-Research 2016-016, 2016,131p.
24) Ishizaki, A., Sanada, Y., Mori, A., Imura, M., Ishida, M. and Munakata, M., Investigation of snow
cover effects and attenuation correction of gamma ray in aerial radiation monitoring, Remote Sens.,
8(11), 892; doi:10.3390/rs8110892, 2016.
25) 国土地理院ホームページ, http://www.gsi.go.jp/kibanchizu/kibanchizu60004.html (2017 年 3 月 1
日参照).
26) 文科省,

ゲルマニウム半導体検出器を用いた in-situ 測定法, 放射能測定法シリーズ 33,

1992.
27) ICRU, Gamma-ray spectrometry in the environment, ICRU report 53, 1994.
28) 原子力機構 HP, 平成 26 年度放射能測定調査委託事業「福島第一原子力発電所事故に伴う放射性物質の長期的影響把握手法の確立」成果報告書,
http://fukushima.jaea.go.jp/initiatives/cat03/entry05.html (2017 年 3 月 1 日参照).
29) 私信.
30) G. F. KNOLL, 神野郁夫, 木村逸朗, 阪井英次訳, 放射線計測ハンドブック (第 4 版), 日刊工業新聞社, 2013.
31) IAEA, Guidelines for radioelement mapping using gamma ray spectrometry data, IAEA-TEC
DOC-1363, 2003.
32) Nishizawa, Y., Sugita, T., Sanada, Y. and Torii, T., Analytical method for distribution of naturalradionuclides after the FDNPP accident by aerial monitoring, Proceedings of the Twenty-First EGS
Users' Meeting in Japan, KEK Tsukuba, 62-71, 2014.
33) 文部科学省, ゲルマニウム半導体検出器によるγ線スペクトロメトリー, 放射能測定法シ
リーズ 7, 1992.
34) 湊進, 日本における地表γ線の空間線量率分布, 地学雑誌, 115, pp. 87-95, 2006.
35) 国土地理院 HP, http://nlftp.mlit.go.jp/ksj/jpgis/datalist/KsjTmplt-L03-b.html (2017 年 3 月 1 日参照).
36) Suelynn Choy, Ken Harima, Yong Li, Yaka Wakabayashi, Hiroaki Tateshita, Satoshi Kogure andChris Rizos, Real-Time Precise Point Positioning Utilising the Japanese Quasi-Zenith Satellite
System (QZSS) LEX Corrections, IGNSS Symposium, 2013.
37) JAXA、QZSS 実験スケジュール、http://qz-vision.jaxa.jp/media/transfer/doc/585c84d0-d2fc-4bb
5-854e-2ed985381b62.pdf (2017 年 3 月 7 日参照).
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ース, 674, p.39–44, 2010．3.
39) Oikawa S., Nobuyuki, K., Sanada, T., Ohashi, N., Uesugi, M., Sato, K., Abukawa, J. and Higuchi, H.
A nationwide survey of outdoor radon concentration in Japan. J. Environ. Radioact., 65, pp.
203-213, 2003.
40) 西川嗣雄, ラドン族(2) –自然放射線環境, 福井大学地域環境研究教育センター研究紀要「日本海地域の自然と環境」, 5, pp. 83-94, 1998.
41) IAEA,

Guidelines

forradioelement

mapping

using

gamma

ray

spectrometry

IAEA-TECDOC-1363, 2003.
42) 産業技術総合研究所地質調査総合センターホームページ, 海と陸の地球化学図,
https://gbank.gsj.jp/geochemmap/ (2017 年 3 月 1 日参照).

- 117 -

data,

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国際単位系（SI）
表１．SI 基本単位
SI 基本単位

基本量

名称
記号
長
さメ ートル m
質
量 キログラム kg
時
間
秒
s
電
流ア ンペア A
熱力学温度 ケ ル ビ ン K
物 質 量モル mol
光度 カ ン デ ラ cd

表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例
SI 組立単位
組立量
名称
記号
面
積 平方メートルm2
体
積 立方メートルm3
速 さ ， 速 度 メートル毎秒m/s
加速度 メートル毎秒毎秒
m/s2
波
数 毎メートルm-1
密 度 ， 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル
kg/m3
面
積
密
度 キログラム毎平方メートル
kg/m2
比
体
積 立方メートル毎キログラム
電流
密
度 アンペア毎平方メートル
磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル
量 濃 度 (a) ， 濃 度 モル毎立方メートル
質量
濃度 キログラム毎立方メートル輝
度 カンデラ毎平方メートル屈折率 (b) （数字の） １
比 透 磁 率 (b) （数字の） １

乗数
24

10
1021
1018
1015
1012
109
106
103

3

m /kg
A/m2
A/m
mol/m3
kg/m3
cd/m2
1
1

102
101

ヨ

表５．SI 接頭語
記号
乗数
名称
タ
Ｙ
シ
10-1 デ

ゼ
タ
エ ク サ

Ｚ
Ｅ

10-2

ペ
テ

タ
ラ

Ｐ
Ｔ

ギ
メ

ガ
ガ

Ｇ
Ｍ

マイクロ
ノ
10-9 ナコ
10-12 ピ
10-15 フェムト

キ
ロ
ヘ ク ト
デ
カ

ｋ
ｈ
da

10-3
10-6

記号

セ ン チ
ミ
リ

ト
10-18 ア
10-21 ゼ プ ト
10-24 ヨ ク ト

d

c
m
µ
n
p
f
a
z
y

表６．SIに属さないが、SIと併用される単位
名称
記号
SI 単位による値
分
min 1 min=60 s
時
h 1 h =60 min=3600 s（a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度（substance concentration）ともよばれる。
（b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのことを表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。

d
°
’

日
度
分

表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位
SI 組立単位
組立量
他のSI単位による SI基本単位による
名称
記号
表し方
表し方
（ｂ）
平
面
角 ラジアン(ｂ)
rad
m/m
1
（ｂ）
(ｂ)
(c)
2
2
立
体
角 ステラジアン
sr
1
m /m
周
波
数 ヘルツ（ｄ）
Hz
s-1
力
ニュートン
N
m kg s-2
圧力
応
力 パスカル,Pa
N/m2
m-1 kg s-2
エ ネ ル ギ ー , 仕 事 , 熱 量 ジュールJNm
m2 kg s-2
仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット
WJ/s
m2 kg s-3
電
荷
電気量 クーロン,
CsA
電 位 差 （ 電 圧 ） , 起 電 力 ボルト
VW/A
m2 kg s-3 A-1
静電
容量 ファラドF
C/V
m-2 kg-1 s4 A2
電
気
抵
抗 オーム
Ω
V/A
m2 kg s-3 A-2
コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス
S
A/V
m-2 kg-1 s3 A2
磁
束 ウエーバWb
Vs
m2 kg s-2 A-1
磁
束
密
度 テスラ
T
Wb/m2
kg s-2 A-1
イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリーH
Wb/A
m2 kg s-2 A-2
セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ)℃K
光
束 ルーメンlm
cd
cd sr(c)照度 ルクスlx
m-2 cdlm/m2
Bqs-1
放 射 性 核 種 の 放 射 能 （ ｆ ） ベクレル（ｄ）
吸収線量, 比エネルギー分与,
グレイ
Gy
J/kg
m2 s-2カーマ
線量当量, 周辺線量当量,Sv
J/kg
m2 s-2シーベルト（ｇ）
方向性線量当量, 個人線量当量酸素
活性 カタールkat
s-1 mol

1 d=24 h=86 400 s
1°=(π/180) rad1’=(1/60)°=(π/10 800) rad”1”=(1/60)’=(π/648 000) radha 1 ha=1 hm 2=104m2
L，l 1 L=1 l=1 dm3=103cm3=10-3m3t
1 t=103 kg

秒
ヘクタール
リットル
トン

表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で表される数値が実験的に得られるもの
名称
記号
SI 単位で表される数値
電 子 ボ ル ト
ダ ル ト ン
統一原子質量単位

eV
Da
u

天

ua

文

単

位

1 eV=1.602 176 53(14)×10 -19J

1 Da=1.660 538 86(28)×10-27kg
1 u=1 Da

1 ua=1.495 978 706 91(6)×1011m

表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
バー
ル bar １bar=0.1MPa=100 kPa=10 5Pa
水銀柱ミリメートル mmHg １mmHg≈133.322Pa(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや
コヒーレントではない。
(b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。
実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明示されない。
(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。
(d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。
(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。
(f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。
(g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。

表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例
SI 組立単位
組立量
SI 基本単位による
名称
記号
表し方
-1
粘
度 パスカル秒
Pa s
m kg s-1
力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル
Nm
m2 kg s-2
表面
張力 ニュートン毎メートル
N/m
kg s-2角
速度 ラジアン毎秒
rad/s
m m-1 s-1=s-1
角
加速度 ラジアン毎秒毎秒
rad/s2
m m-1 s-2=s-2
熱 流 密 度 , 放 射 照 度 ワット毎平方メートル
W/m2
kg s-3
熱 容 量 , エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン
J/K
m2 kg s-2 K-1
比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎キログラム毎ケルビン J/(kg K)
m2 s-2 K-1
比 エ ネ ルギ ー ジュール毎キログラム
J/kg
m2 s-2
熱伝
導率 ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1
体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3
m-1 kg s-2
電界の強さ ボルト毎メートル
V/m
m kg s-3 A-1
電荷密
度 クーロン毎立方メートル C/m3
m-3 s A
表面
電
荷 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 s A電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 s A誘
電率 ファラド毎メートル
F/m
m-3 kg-1 s4 A2
透磁率 ヘンリー毎メートル
H/m
m kg s-2 A-2
モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル
J/mol
m2 kg s-2 mol-1
モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1
照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム
C/kg
kg-1 s A
吸収線
量率 グレイ毎秒
Gy/s
m2 s-3放射
強度 ワット毎ステラジアン
W/srm4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3
放射輝
度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3
酵 素 活 性濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3
m-3 s-1 mol

名称

オングストローム
海
里
バ
ー
ン

Å
Ｍ

１Å=0.1nm=100pm=10-10m
１M=1852m

b

ノ
ネ
ベ

ト
パ
ル

kn
Np
Ｂ

１b=100fm2=(10-12cm) 2 =10-28m2
１kn=(1852/3600)m/s

ル

dB

ッ
ー

デ

シ

ベ

SI単位との数値的な関係は、対数量の定義に依存。

エ

表９．固有の名称をもつCGS組立単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
ル
グ erg 1 erg=10-7 J

ダ
ポ

イ
ア

ス
ス

ト ー ク
チ
ル

フ
ガ

ォ

ン dyn 1 dyn=10-5N
ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s
ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1
ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2
ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 =10 4lx
ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ エ ルガ
ウス
エルステッド（ ａ）

Mx
G
Oe

1 Mx = 1G cm2=10-8Wb
1 G =1Mx cm-2 =10-4T
1 Oe (103/4π)A m-1（a）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「は対応関係を示すものである。

キ
レ
ラ

名称
ュ
リ
ン

レ
ガ

ト

表10．SIに属さないその他の単位の例
記号
SI 単位で表される数値
ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq

ゲ

ン

ン R
ド rad
ム rem
マ γ

フ
ェ
ル
ミ
メートル系カラット

1 R = 2.58×10-4C/kg

1 rad=1cGy=10-2Gy
1 rem=1 cSv=10-2Sv
1 γ=1 nT=10-9T
1 フェルミ=1 fm=10-15m

ト
標

準

気

1 メートル系カラット = 0.2 g = 2×10-4kg
ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa
圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

カ

ロ

リ

ー

cal

ミ

ク

ロ

ン

µ

大

」

1 cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J（｢IT｣カロリー），4.184J（｢熱化学｣カロリー）

1 µ =1µm=10-6m（第8版，2006年）