INSS JOURNAL Vol . 27 2020 NT-14231

瓦礫等による放射線源の評価手法を反映した線量評価システムの高度化
Improvementofdoseevaluationsystemthatreflectstheevaluationmethodofradiation
sourcessuchasdebris
川崎郁夫（IkuoKawasaki）＊1
久米恭（KyoKume）＊2

髙木
河瀬俊弥（ToshiyaTakaki）＊1

宇宙（UchuuKawase）＊3

要約
東京電力（株）福島第一原子力発電所事故の反映として，原子力災害時に発電所構内で瓦礫等による放射線源が出現した際の被ばく線量を評価するための手法を検討した．（公財）若狭湾
エネルギー研究センターとの共同研究により，日本原子力発電（株）が上空からドローンを用いて測定した放射線データを活用して，（公財）若狭湾エネルギー研究センターにおいて上空での線量分布を地上における線量分布にする換算式を作成した．INSS において，線量評価システムに発電所上空で測定した放射線量を地上 1 m での線量に換算する機能および線量率マップ上への放射線源表示機能を線量評価システムに追加し，線量評価システムの高度化を図った．
キーワード

線量評価システム，放射線源，ドローン，放射線測定，線量率マップ

AbstractIn a reflection on the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station
of Tokyo Electric Power Company, we examined a method for evaluating the exposure dose
whenaradiationsourcesuchasdebriswouldresultonthepremisesofapowerstationduringa nuclear accident. In collaboration the Wakasa Wan Energy Research Center, we developedaconversionformulaforconvertingthedosedistributionintheskyintothedosedistribution
onthegroundutilizingradiationdatathattheJapanAtomicPowerCompanymeasuredwitha
flyingdrone.Weimprovedthedoseevaluationsystembyaddingtwofunctionstothissystem;
thefirstconvertstheradiationdosemeasuredabovethepowerplantintoadoseat1mabovethegroundandthesecondprovidesaradiationsourcedisplayforthedoseratemap.
Keywordsdoseevaluation，Radiationsource，Drone，Radiationmeasurement，Doseratemap

1. 緒
 言

原子力災害時の作業員の被ばく量を予測するために（株）原子力安全システム研究所（以下，「INSS」

よる放射線源からの被ばく量を評価し，加える必要という）では，平成 13 ～ 19 年度にかけて，原子力がある．

は，従来の線量評価システムの評価結果に瓦礫等に災害時における関西電力（株）の原子力発電所構内

日本原子力発電（株）（以下，「原電」という）では，（建屋内・建屋外）の被ばく線量を評価するために，2016 年３月に原子力緊急事態支援組織（原子力緊

（1）
～
（5）

線量評価システムを開発した．

急事態支援センター）を設立し，従来からの緊急事

東京電力
（株）
福島第一原子力発電所事故では，水態対応，要員訓練等に加え，活動拠点となる福井県

素爆発により瓦礫等が大量に発生し，それが放射線美浜町の施設の建設，資機材の調達等を行ってきた．

源となり，復旧作業に影響を及ぼした．そのため，また，原子力緊急事態支援組織は，活動拠点となる＊ 1 （株）
原子力安全システム研究所 技術システム研究所＊ 2 （公財）
若狭湾エネルギー研究センター＊ 3 関西電力（株）

INSS JOURNAL Vol . 27 2020 NT-14232

福井県美浜町の施設の完成に伴い，2016 年 12 月かあるため，機体制御に用いられる GPS 信号を取りら美浜原子力緊急事態支援センター（以下，「支援合うこともない．また，一定間隔でのデータ送受信センター」という）として本格運用を開始した．

を行うシステムである．そのため飛行状況によって支援センターの役割は，原子力災害発生時に速やかに発災事業所へ資機材，要員を派遣し，発災事業は，意図する位置でデータを収集できない可能性がある．

者と協働して高放射線量下での原子力災害に対応す放射線測定システムとは別に，機体寸法から生じること，および，通常時に原子力災害対応用遠隔操る制約としては，機体の最大幅が 89cm であり，特作ロボット等を集中的に配備・管理し，原子力事業に遠隔で操縦する場合には，対象箇所への近接が困者要員に対する操作訓練を実施することである．そ難であるという点があげられる．このドローンの導して，原子力災害の対応として発電所構内で瓦礫等入の主たる目的は，原子力発電所構内を効率よく俯による放射線源が出現した場合に，上空からドロー瞰し，取り残されている作業員等を発見することでンを用いた放射線測定を実施する計画が進められてある．したがって，できるだけ遠方から画像を提供（6）．

いるできるかが主眼であり，線量値をピンポイントで取（公財）
若狭湾エネルギー研究センター（以下，「若得することとは相反している．

狭エネ研」という）では，原子力事故への対応としこれらのことから，このドローンに搭載する放射て，環境中に放出され，広範囲にわたって沈着して線測定システムで取得する線量値は，一定程度の高いる放射能の分布を，迅速かつ正確に把握するため度で取得されるものであり，地表付近での線量値をの技術を開発し，汚染された地域での測定試験を通必ずしも反映するものではないことがわかる．そこ

して，評価対象場所の状況に即した測定方法やデーで，この放射線測定システムで取得する飛行高度で（7）．の線量値を地上付近での線量値に変換する関数を導INSS と若狭エネ研は，原電において上空で測定出しておく必要があり，これにより現有のドローンした放射線データを活用して，地上での被ばく線を有効活用して原子力発電所構内地表に出現する瓦量の評価を実施することを目的として共同研究を礫等の放射線源分布を効率的に取得することが可能

タ解析法を検討している

（8）

行った

．になるものと考えられる．

2. 原
 電美浜原子力緊急事態支援センターの放射線測定用ドローンの状況
支援センターには，原子力災害時に高所からの情報収集に使用する放射線災害対策用のドローンとして DJI 社製（（株）日本サーキット開発）の Matrice
210RTK が導入されている（図１）．モーターピッチ 64 cm，最大幅 89 cm，高さ 41 cm，機体総重量5.2kg であり，最大15分間の連続飛行が可能である．
このドローンは，通常は可視カメラと赤外線カメラ

図１

支援センターに導入されたドローン

図２

ドローンに搭載される放射線線量計を搭載し，リモート操縦により高所からの現場撮影を行う用途に使用されることになっている．カメラと放射線測定器を交換することにより，放射線測定も可能である．支援センターは原電の一組織であるが，組織の内外を問わず，また炉型を問わず，原子力災害時に緊急運用される．
このドローンで放射線測定をする際は，上述のようにカメラと放射線測定器（図２）を交換して搭載し，運用することとなっている．この放射線測定システムは，機体制御から独立した単体のシステムで

INSS JOURNAL Vol . 27 2020 NT-14

233

3. 若
 狭エネ研による換算式作成
3.1 地
 上付近での線量値への変換方法
換算式を作成するにあたり，ドローンに搭載した放射線測定器が真下からの放射線のみ検知するという前提と，下方の全方位らの放射線を検出するという前提が考えられる．後者の方が精緻な計算ができると判断されるが，今回は線量評価システムへの線量換算機能の追加が可能であることが確認できた前者を採用することとする．
若狭エネ研では，モンテカルロ計算により，ガンマ線源として地上に落下した単体の瓦礫を模擬し，測定位置における線量値を瓦礫からの距離の関数として表現している．
モンテカルロ計算コードとしては PHITS 3.0.2（9）を採用している．なおこの版の PHITS では電磁シャワーカスケード計算コード EGS が組み込まれており，この EGS コードも利用するものとしている．

図３

 礫寸法 1 m × 1 m × 1 m，強度 1 MBq/cm3 の場
瓦合の瓦礫の場所を含む垂直断面線量分布（カラーマップの単位は µSv/h）

図４

 礫上空（原点に直交する高度方向）の空間線量
瓦分布（対数表示）

計算体系として，地表に原点を置き，原点から200 m 以内のほぼ半球内を計算体系としている．計
算体系のうち地表よりも上部は空気で満たされ，地表よりも下部は土壌としている．瓦礫は上述のように単体とし，原点に配置している．瓦礫は立方体で土壌と同一の化学成分とし，放射線源としてはセシ
ウム 137 が均等に瓦礫中に配置されているものとしている．瓦礫の寸法は 1m × 1m × 1m とし，線源強度は可変としている．

3.2 線
 量値計算結果
まず線源強度を 1 MBq/cm3 としたとき（すなわ
ち瓦礫全体の線源強度が 1TBq）の計算された出力を図３と図４に示す．図３は原点（瓦礫のある場所）を含む垂直断面における空間線量分布である．図４によるものであると推定し，式（1）を換算式としては原点（瓦礫のある場所）に直交する高度方向の空いる．

間線量分布である．

3.3 換
 算式の考察D=AZ-B

（1）

図３，図４により，ドローンにより計測した上空

ここで A［µSv/h］は定数，B は変数である．地
上における線量値により A を決定することにし，残での線量値を瓦礫周囲での線量値に換算することがる B については χ 二乗検定（図５，図６）により，可能となる．

A=5.893µSv/h，B=2.533 としている．この結果

図４から，高度 Z［m］と線量値 D［µSv/h］の相関は，指数関数的なものではなく，高度のべき乗を図７に示す．

INSS JOURNAL Vol . 27 2020 NT-14234

内の線量率を迅速に評価し，事象緩和措置を講じる場合の従業員被ばく線量を推定できるほか，環境への放出放射能量を評価することができ，原子力発電所緊急時に電力会社における対策立案の判断を支援することが期待され，現在でも原子力防災訓練等で活用されている．
図８に線量評価システムの概要を示す．炉内の蓄積放射能量をデータベースから与え，事象進展解析を MAAP4 コードで実施する．その結果，発電所内にどのくらいの強度の線源が分布するのか分かる．
AutoCAD により，線源と評価点の間の距離等を算出し，被ばく計算コードを利用して線量率を計算し，
図５

図６

変数 B と χ ２乗和

滞在時間から被ばく線量を計算する．最終的に，従業員の被ばく線量結果や線量率マップを出力する．

変数 B と χ ２乗和（χ ２乗和の極小値付近を拡大）
図８

線量評価システムの概要

4.2 線
 量評価システムへの線量換算機能 および放射線源表示機能の追加
若狭エネ研が作成した換算式を用いて，発電所上空で測定した放射線量を地上 1m での線量に換算す
る機能を線量評価システムに追加するにあたり，線
図７

瓦礫上空の線量高度分布（黒丸）と近似式（灰色）4. 線
 量評価システムの高度化
4.1 線 量評価システムの概要
INSS では，平成 13 ～ 19 年度にかけて，関西電力（株）の発電所構内（建屋内・建屋外）の被ばく線量量評価システム（敷地周辺線量）画面（図９）に「上空→地上 1m の線量計算」を追加し，測定した線量，高度等のデータを入力した CSV ファイル（図 10）を読み込み，指定した換算式を用いて線量換算を自動計算できるようにした．
，高度換算式は，地上 1 m の線量を D1［mSv/h］Z［m］の線量を Dz［mSv/h］として，式（1）を D1を求める式に書き直すと式（2）になる．

を評価するために，線量評価システムを開発した．
本システムは過酷事故時の原子力施設内及び敷地

D1=Dz/5.893Z-2.533

（2）

INSS JOURNAL Vol . 27 2020 NT-14235

図 10
図９線量評価システム（敷地周辺線量）画面

線量評価システムにおいて，発電所構内の線量率マップは，構内配置図の図面を AutoCAD に取り込み，AutoCAD において位置座標を設定している．
原電のドローンによる放射線測定の位置座標は，
GPS 機能により経度および緯度で表示されるが，線量評価システムにおける評価点の位置座標（X，Y，Z）は，格納容器中心を（０，０，０）とし，Y 軸の正方向を PN（プラント北）とする右手直交座標系としている．Z 座標については，区画内道路の高さの平均値や代表値を取るようにしている．
また，線量評価システムには事故発生時に発電所構内（建屋内，建屋外）の線量が一目でわかるよう線量率マップを表示する機能がある．今回の放射線読み込み用 CSV ファイル

位置（座標） 線量（測定値）Dz
A-05
B-01
B-02
B-06
C-02
C-03
C-06
C-07
D-02
D-03
D-04
D-05
D-06
D-07
E-01
E-02
E-03
E-04
E-05
E-06
E-07
E-08
F-02
F-03
F-04
F-05
F-06
F-07
G-02
G-03
G-04
H-02
H-03
H-04

高度Z

4.00E-02
1.64E-03
5.89E-03
1.78E-03
1.05E-01
3.20E-04
5.46E-03
4.12E-03
2.22E-03
2.09E-02
6.68E-02
5.30E-01
5.94E-01
2.14E-02
1.06E-01
2.04E-01
9.87E-02
5.63E-01
7.01E-02
2.30E-01
5.75E-01
6.31E-01
4.79E-02
7.50E+00
8.21E+00
1.26E-01
2.48E-01
4.58E-03
9.70E-04
2.14E-02
2.49E-01
1.23E-01
8.52E-02
4.56E-03

源について，線量の地上 1m の線量計算結果で最も

図 11

線量の高い地点を線量率マップ上に表示できるよう

21
3.71
4.5
3.49
10.11
4.3
4.65
8.53
5.4
6.66
4.9
4.36
4.51
5.5
8.84
7.68
4.72
3
3.58
2.2
3.36
3.89
4.65
4.88
5.14
7.63
5.89
1.85
2.69
2.475.234.67
8.89

地上1mの線量（換算値）D1換算値の差(SADOSE-エクセル）
SADOSE
エクセル
1.52E+01
1.52E+01
0.00
7.70E-03
7.70E-03
0.00
4.51E-02
4.51E-02
0.00
7.16E-03
7.16E-03
0.00
6.25E+00
6.25E+00
0.00
2.18E-03
2.18E-03
0.00
4.54E-02
4.54E-02
0.00
1.59E-01
1.59E-01
0.00
2.70E-02
2.70E-02
0.00
4.32E-01
4.32E-01
0.00
6.35E-01
6.35E-01
0.00
3.75E+00
3.75E+00
0.00
4.58E+00
4.58E+00
0.00
2.73E-01
2.73E-01
0.00
4.49E+00
4.49E+00
0.00
6.05E+00
6.05E+00
0.00
8.53E-01
8.53E-01
0.00
1.54E+00
1.54E+00
0.00
3.01E-01
3.01E-01
0.00
2.88E-01
2.88E-01
0.00
2.10E+00
2.10E+00
0.00
3.34E+00
3.34E+00
0.00
3.88E-01
3.88E-01
0.00
7.50E+01
7.50E+01
0.00
7.72E+01
7.72E+01
0.00
1.35E+00
1.35E+00
0.00
7.24E+00
7.24E+00
0.00
6.94E-02
6.94E-02
0.00
7.82E-04
7.82E-04
0.00
4.45E-02
4.45E-02
0.00
4.17E-01
4.17E-01
0.00
1.38E+00
1.38E+00
0.00
7.17E-01
7.17E-01
0.00
1.96E-01
1.96E-010.00出力結果の確認にした．なお，
線量率マップは100m 四方のメッシュ計算の際には位置座標を線量評価システムで設で区画を設定し，各々の区画の中心位置を基準点と定している区画番号に変更しなければならなして設定しているため，線源表示箇所はこの基準点

い．

を使用することとした．

②線量率マップでは１つの区画の範囲を 100m 四線量換算機能の検証については，検証用データを方のメッシュとしているため，線量率マップの用いて，線量評価システムによる出力結果とエクセ

区画基準点を線源表示箇所とすると，上空からルによる計算結果の比較を実施し，線量値に差異が測定した地点と線量率マップの表示地点にかなないことを確認した．結果を図 11 に示す．

り差が出てしまう．

5. 今
 後の課題
今回の線源表示箇所の設定において，線量評価システムの区画基準点を使用することとしたが，以下の課題がある．
①原 電の放射線測定では位置座標は GPS 機能により経度および緯度で表示されているが，線量そのため，今後の課題として線量評価システムが経度および緯度に対応できるようシステムを変更する必要がある．

236

INSS JOURNAL Vol . 27 2020 NT-14

6. 結 言文
 献

東京電力
（株）
福島第一原子力発電所事故の反映と（1）
 吉田至孝，入江隆，郡山民男，工藤清一，西して，原子力災害時に発電所構内で瓦礫等による放村和哉，“ シビアアクシデント時の発電所内射線源が出現した際の被ばく線量を評価するための被ばく線量評価手法の検討 ”，INSS Journal，手法を検討した．

Vol.8，P.174（2001）．

INSS と若狭エネ研は，原電において上空で測定（2）
 吉田至孝，入江隆，郡山民男，工藤清一，西した放射線データを活用して，地上での被ばく線量村和哉，“ シビアアクシデント時原子力発電の評価を実施することを目的として共同研究を行っ

所内被ばく線量評価手法の検討 ”，日本原子た．若狭エネ研において，上空での線量分布を地上力学会和文論文誌，Vol.1，pp.85-95（2002）．

における線量分布に換算する試みを行い，モンテカ（3）
 恩田隆司，吉田至孝，工藤清一，西村和哉，“ シルロ計算により単体の瓦礫についてはべき乗の形でビアアクシデント時原子力発電所内線量評価

上空と地上の線量値を紐付けできることを明らかにシステムの改良 ”，INSSJournal，Vol.10，p.241

し，換算式を作成した．また，INSS において，線（2003）．

量評価システムに発電所上空で測定した放射線量を（4） 佐々木泰裕，南則敏，吉田至孝，“ シビアア

地上 1m での線量に換算する機能および線量率マックシデント時原子力発電所内線量評価システ

プ上への放射線源を表示する機能を追加し，線量評

ムの改良－線量率換算係数の導入とアクセ価システムの高度化を図った．

スルート編集機能の追加－ ”，INSS Journal，
Vol.13，P.296（2006）．
（5） 川崎郁夫，吉田至孝，“ シビアアクシデント
時発電所内被ばく線量評価技術の開発と適用~ アクシデントマネジメントガイドライン知識ベースの整備 ~ ”，INSS Journal，Vol.20，P.236（2013）．
（6） 日本原子力発電株式会社ホームページ，“ 美浜原子力緊急事態支援センター ” http://www.
japc.co.jp/emergency-support/index.html（7） 公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター
ホームページ，“ 原子力事故への対応 ”http://
www.werc.or.jp/outline/soshiki/kenkyu/leaflets/
leaflet_Medic_6.pdf（8）
 久米恭，川崎郁夫，中村晶，“ 瓦礫等による放射線源出現に対する評価手法の検討 ”，若狭湾エネルギー研究センター研究年報（平成29 年度），第 20 巻，P89（2018）．
（9） T. Sato, K. Niita, N. Matsuda, S. Hashimoto,
Y. Iwamoto, S. Noda, T. Ogawa, H. Iwase,
H. Nakashima, T. Fukahori, K. Okumura,
T. Kai, S. Chiba, T. Furuta and L. Sihver,
Particle and Heavy Ion Transport Code
System PHITS, Version 2.52, J. Nucl. Sci.
Technol.50:9,913-923（2013）．