平成27年8月6日 バックエンド夏期セミナー

サイト解放検認支援のための放射能分布推定プログラム
ESRADの開発
日本原子力研究開発機構 安全研究センター
島田太郎、石神努、関優哉、向井雅之

はじめに廃⽌措置の流れ原子力機構安全研究センターでは、原子力施設廃止措置における計画からサイト解放までの各段階に対し、規制の観点から注視すべき項目などを評価する廃止措置安全評価
コードシステムの整備を進めている。
現在、わが国ではこのサイト解放に関する具体的な基準や手順（サイト解放検認）は確立していないが、サイト解放の際、敷地に有意な放射性物質が残存していないことを確認する必要がある。本システムのなかで、サイト解放検認時に測定された数少ない地点における濃度データから領域全体の放射能濃度分布などを推定するESRADについて、その主な機能と解析事例を紹介する。また、活用事例として、測定点数が必要最低限に達しなかった場合に、追加で測定すべき効果的な地点を選定する方法の一例を示す。

廃⽌措置安全評価コードシステム

運転終了

解体以前

中性⼦束・放射化計算・放射能濃度

放射能濃度
施設情報

物量データの管理

・機器重量・放射能量作業⼯程
⼯法別
切断速度
⾶散率
切断幅
気象条件

作業計画の⽴案

・作業⼈⼯数・廃棄物量

解体時の被ばく線量評価（公衆、作業従事者）

・被ばく線量（年間・事故）

運転履歴

申請

廃⽌措置計画
認可

解体作業
切断作業例

RADO

DecAssess

申請

廃⽌措置
終了確認
規制終了
＜サイト解放＞放射能分布推定プログラムESRADの概要

・被ばく線量→ 基準濃度

サイト解放検認時の残存放射能評価

・放射能分布
・平均濃度

PASCLR-Release

認可

建家解体後

敷地解放後の公衆被ばく評価

環境データ

測定値

ESRAD

適用例

地球統計学的手法クリギングに基づき領域内での数少ない測定点数の濃度から空間的相関を考慮して領域全体の濃度分布を推定する計算プログラム。

30点の測定データ（高計数率領域を重点的に測定）から他の68点の計数率を推定。

クリギングとは相関を示す概念図
1
Z X   Z X  数少ない地点での測定濃度から非測定点での濃度を補間法で推定→ 非測定点の濃度を測定濃度の1次結合で近似

非類似度

n

 w Z (X ) 122

ナゲット効果(c)n w  1 の条件下で真値と推定値の差の分散：var(Z * (xi )  Z (xi ))を最小化

 1

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O

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●w  x  x       x  x 
1  1, 2, , n i：ラグランジュの未定乗数

 ：相関を特徴づける量（バリオグラム）

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バリオグラムモデル●

レンジ(a)

シル(c+b)2点間距離(h  X  X )

クリギング方程式
n

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測定濃度を基に2点間の相関を考慮して重み係数を決定

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2
 推定結果の推定分散 σi 2 を算出 σi   n w  (x  x )
i

 1

（Cs‐137ピーク計数率）

推定値とともにその不確かさ情報を提供

分布を考慮した平均濃度の推定（平均クリギング）

必要最低限の測定点数の算出

クリギングを⽤いた⽅法

サイト解放の基準濃度と比較する場合、対象領域の平均濃度を推定平均濃度には不確かさが含まれて算出する必要がある。ESRADでは平均クリギングにより、空間おり、この不確かさにより、第 I 種の過的相関を考慮して、領域全体の平均濃度を推定することが可能。 誤（基準濃度を超えているのに超えてな推定平均値に対する分散もあわせて算出。
いと判定すること：過誤率α）が発生し1 N n i
N：測定点を含む領域内の推定点数*うる。この不確かさを測定点数の関数と推定平均： zn   w z x n：測定点数
N i 1  1した計算式を導出。
Nn NNN111
計数率基準値が小さくなると、基準値推定分散： σn 2    i  2  wi   (x  x j )  2   (x i  x j )N i1N  1 i 1
N i , j 1j 1以下であることを満足させるためには、
上記適用例の場合、測定点だけの算術平均計数率は0.71cpsで、必要最低限の測定点数は増加する。
空間的相関を考慮した推定平均計数率は0.43cpsとなる。
従来手法より必要測定点数が低減。

従来の統計的⼿法

60
必要最低限の測定点数

Z * ( Xi ) ˆ 

α=0.05, β=0.1で計算した例

5040302010

平均クリギングによる推定平均値

従来手法の算術平均値

00.4

0.6

0.8

11.21.4

計数率基準値 (cps)まとめサイト解放検認に必要となる空間的相関を考慮した放射能濃度分布を推定するプログラムESRADを整備した。分布を反映した平均濃度とその不確かさを算出するとともに、所与の過誤率に基づいて、基準濃度を満足する必要最低限の測定点数を求めることが可能となった。本プログ
ラム整備及び得られた知見は、将来わが国のサイト解放に係る基準整備に貢献するものである。
活用事例

Tsutomu Ishigami & Taro Shimada (2015): Study on application of kriging to evaluation of radioactivity concentration for ensuring
compliance with the criterion of site release, Journal of Nuclear Science and Technology, DOI:10.1080/00223131.2014.1001458

1F港湾内海底土Cs‐137濃度分布の推定と追加測定点の選定

追加測定点の選定例

公表データに基づき、港湾内の濃度分布を推定するとともに、仮に必要最低限の測定点数に達せず、追加で測定することを想定した場合に効果的な測定点を選定した例を示す。

Bq/kg・乾⼟

東京電⼒株式会社：福島第⼀原⼦⼒発電所港湾内外の海底⼟核種分析結果（平成26年3⽉28⽇）より

解析条件• 5m×5mのメッシュで分割• データの範囲が2桁あるた
め、放射能濃度対数値に対してクリギングを実施

Cs‐137濃度推定値×10σ（Bq/g・乾土）

Cs‐137分布推定図

サンプル採取地点及びCs‐137濃度測定データ

0〜10cm深さで採取したデータ

単に不確かさの⼤きな地点よりも、濃度分布の推定精度を向上させるために、推定濃度が⾼く、かつ、不確かさの⼤きい地点の追加測定を⾏うことが効果的→ B の⽅が不確かさ⾃体は⼤きいが、分布推定への寄与が⼤きい⾼濃度地点 A を優先的に選択

1.0E+06

: Log (Cs‐137推定値)の標準偏差
Prob. (濃度< 推定値×10 )= 84.135%
Prob. (推定値×10‐ < 濃度 < 推定値×10 )= 68.27%

1.0E+05

A1B
2

1.0E+0473548

61.0E+0391.0E+03

101.0E+04

Cs‐137濃度推定値（Bq/g・乾土）

1.0E+05