環境創造センター 研究成果報告会

無人ヘリ等による放射能・線量測定技術の高度化

2017年4月11日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
福島研究開発部門 福島環境安全センター（環境放射線センター 南相馬支所）
眞田 幸尚

はじめに（研究のイメージ）
無人機

測量, 地理情報システム

Count rate (cps/keV)

662 keV Cs-137

1,365 keV Cs-134
1,462 keV K-40

100

796 keV Cs-134

605 keV Cs-134

放射線計測技術

1000

LaBr3:Ce

120 m
100 m

10
10.1
0.01

0

1,000

2,000

3,000

Gamma energy （keV）

放射線分布の可視化
水中放射線検出器によるダムの測定結果

有人ヘリ・無人ヘリによる広域な測定結果

ドローンによる狭域な測定結果

放射線分布の状況
無人ヘリによる放射線分布測定

有人ヘリによる放射線分布測定
第1回 (2011年4月29日)

2

第2回 (2013年1月20日)

第10回 (2015年9月29日)

第8回 (2016年10月13日)

Dose rate(µSv/h)120
航空機モニタリング
β=1で評価した計算値
βの変化を考慮した計算値

100

100

4th11/5-2011

80

90
4.5th2/10-2012

60

79

5th6/28-201240

61
6th11/16-2012

59

53

6.5th
3/11-2013

20
0

7th
9/28-2013

45

55

36
9th9/20-2014

8th11/19-2013

0

200

400

600

800

1000

事故後の経過日数 （日)

1200

1400

10th9/29-2015

1600

1800

1st monitoring を基準とした相対減衰率

4次モニタリングを1に規格化した減衰率120

無人ヘリモニタリング
β=1で評価した計算値
βの変化を考慮した計算値

100
100
89

80

77
69

60

63

54
48

40
20

500

700

900

1100

1300

事故後の経過日数 （日)

1500

1700

放射線測定における校正3測定器の校正：基準の放射線（放射能）と検出器の計数率（放射線を数えた数）の比較☆放射線源（線量率及び放射能が既知）

検出器の構成例

線源の線量率 (μSv/h)検出器の計数率 (cps)換算係数 (μSv/h)/(cps)☆この数値を利用して放射線の数値化（校正）を行う

測定したい対象と近い体系を模擬する

アイソトープ協会ホームページ
http://www.jrias.or.jp/products/cat3/catalog03.html☆環境測定の場合：同様な環境を模擬 （空中、水中）実績のある検出器との比較
30,000換算係数 (μSv/h)/(cps)Count rate (cps)
計数率(m)

ヘリ検出器の計数率 (cps)
地上で実測したの線量率 (μSv/h)

補正係数20,00010,0000y = 28,013 e(0.00669)x
R² = 0.9998

020406080
Altitude on the ground (m)フライトの高度 (m)100120高度化の研究課題（本日の内容）☆
☆

4

実際の環境条件における補正すべき項目・方法
検出器側の工夫・解析の工夫でより多くの情報を入手できないか？

より正確な測定結果の提供
P04 無人ヘリを用いた放射性物質の土壌深度分布推定技術の開発 （家畜センター＋東大との共同研究）（ポスター発表）
P05 ドローンを用いた放射線測定技術の開発
P06 PSFを用いた汚染水監視技術の開発
P07 無人機を用いた水底の放射線測定技術の開発

コンプトンカメラによるリアルタイム3次元イメージング
ローレンスバークレー国立研究所（米国）との共同研究

: 直接線
: 散乱線
Cs
（表層）
Cs
（深層）

重量緩衝深度(Βeff / g cm-2 )γ線スペクトル情報から土壌中における放射性セシウムの深度を推定（Cs)

軽量型コンプトンカメラとステレオカメラによるリアルタイム計
測による3次元放射線分布の可視化

無人ヘリを用いた放射性物質の土壌深度分布推定技術の開発
400.8
計数率 rate/ cps
Count

土壌深度と γ 線スペクトルの関係土壌の遮蔽による散乱線の寄与増

直接線の寄与

散乱線成分
(A)

30
0.6

100.20000

200200Cs
室内実験例

137Cs 線源

400400600
600

800800γGamma線エネルギー/ keVenergy (keV)

1000
1,000

7.0
6.0
散乱線/直接線比

検出器

直接線成分
(B)

200.4

Cs

☆

55.0
4.0
3.0
y = 0.1513x + 1.809
R² = 0.9968

2.0
1.00.00102030水の厚さ / cm

図 水の厚さに対する散乱線/直接線比の変化

無人ヘリを用いた放射性物質の土壌深度分布推定技術の開発☆独立行政法人 家畜改良センター圃場（西郷村）
・事故直後、圃場の一部を反転耕実施
・イノシシによる土壌の掘り返し
・無人ヘリによるモニタリング実施

6

無人ヘリによる線量率マップ at 10cm

線量率マップ(μSv/h)
内挿マップ林縁部は林からの放射線の影響を受けている

地上測定による線量率マップ at 10cm
[土壌中放射性セシウムの深度分布の数値化]
Activity concentration of radiocesium (134Cs+137Cs) / Bq kg-101000 101010110100100

Dpeak top

10000 0.01
10202030304040405050506060607070702030

Dpeak top10

Dpeak top

10010000
線量率マップ(μSv/h)
地上測定個所 内挿マップ

無人ヘリを用いた放射性物質の土壌深度分布推定技術の開発☆ 土壌中における放射性セシウムの深さを表す指標（実効重量緩衝深度β）と散乱線と直接線比 (RPC)に明瞭な相関関係→この関係を利用して、無人ヘリの測定結果から土壌中における放射性セシウムの深度マップが作成できる
15y = 0.0339x + 9.5423
R² = 0.56
近傍範囲 r = 20RPC

1311
重量緩衝深度9(Βeff / g cm-2 )内挿マップ

60<70204060
βeff / g cm-280

10045-60

72013151716５3374 153230-45
15-300-15（課題）
他の測定条件でのパラメータ確認
精度評価

・除染の深度決定
・植物への影響評価

7地表 10 cm の線量率 (μSv/h) マップ

コンプトンカメラによるリアルタイム3次元イメージング
コンプトンカメラの原理

3Dレーザー測量(LiDAR: Light Detection And Ranging)
Velodyne社製LiDAR（米国）

10 mm ×10 mm×10 mm GAGG
SiPM (PM6660)

吸収体・レーザーの到達距離: 100 m
・重量: 830 g
・精度: ±3 cm

散乱体
ガンマ線

810 mm ×10 mm×5 mm GAGG
SiPM (PM6660)☆散乱線と吸収体に入射した計数から位置情報を抽出コンプトンカメラによるリアルタイム3次元イメージング
浜通りの家屋の測定試験を実施
High Efficiency Multi-mode Imager (HEMI)

家屋の外側からの測定

家屋の内側からの測定

9コンプトンカメラによるリアルタイム3次元イメージング
ヘリコプターに搭載して河川敷を測定

10ドローン用の小型検出器を開発（来年度試験予定）

LiDAR
IMU
CameraComputer,battery

NorthRoadDetectors

River☆重量4 kg

既に米国では試験済み

ロボットテストフィールド

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ロボットテストフィールド←福島県産業創出課ホームページ
https://www.pref.fukushima.lg.jp/sec/32021f/test-field.html
無人飛行船◎ 福島県ロボットテストフィールドの活用
H28 着工H30 共用開始 (H29一部供用開始）

有人ヘリ
無人飛行機 (UARMS)

放射能ゾンデマルチコプター（ドローン)
無人観測船

無人ヘリ

発電所
PSF
水中スペクトロメータ

ＲＯＶ12

ご清聴ありがとうございました
ご協力いただいた自治体職員の皆様、住民の皆様に感謝申し上げます。