JP5255736B1

JP5255736B1 - 放射能汚染の検査装置、その検査方法及びその検査プログラム

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Publication number: JP5255736B1
Application number: JP2013510429A
Authority: JP
Inventors: 憲司大森; 司寺村; 俊幸田村
Original assignee: Toshiba Power Systems Radiation Techno Service Co Ltd
Current assignee: Toshiba Power Systems Radiation Techno Service Co Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: WO2014118931A1; JPWO2014118931A1

Abstract

放射線センサと被検体表面との距離に依存しない判定精度を有する放射能汚染の検査技術を提供する。
放射能汚染の検査装置は、被検体１１の移動方向に対し垂直方向に配置される複数の放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）による放射線量率の検出信号Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）を受信する受信部３１と、被検体１１の表面を区画した単位区画の移動方向における長さと被検体１１の速度情報Ｖとに基づいて区画周期Ｔ（＝Ｌ／Ｖ）を設定する設定部３３と、この区画周期Ｔごとに検出信号Ｓの加算平均値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を演算する演算部３４と、前記移動方向又は前記垂直方向に配列する二つの単位区画が示す加算平均値の比率に基づいて判定閾値Ｄを導出する導出部３５と、この加算平均値Ａ及び判定閾値Ｄに基づいて警報信号Ｗを出力するか否かを判定する判定部３６とを、備える。

Description

本発明は、被検体が放射能に汚染されているか否かについて検査する技術に関する。

各国における輸出入品の安全管理体制において、貨物輸送用のコンテナの放射線測定が、検査項目に組み込まれるようになってきた。
コンテナの放射能汚染の検査は、オペレータにより携帯式のサーベイメータをコンテナの表面から２ｃｍ程度離間させて走査するのが、標準的方法である。

しかし、このサーベイメータを用いる放射能汚染検査は、処理速度が遅いために、検査対象となるコンテナの全品検査は困難で、抜取検査に頼らざるを得ない事情があった。
そこで、コンテナの放射能汚染の有無を全品検査することを目的として、据置型の放射線検出器の近傍に、コンテナを順次移動させて測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−２５７４００号公報

しかし、据置型の放射線検出器を用いる方法によれば、通過するコンテナと放射線検出器との間隔を数十センチ程度設ける必要がある。
コンテナ表面の点汚染を考慮した場合、放射線量率の減衰率は、放射線検出器までの距離の二乗に比例することが知られている。
このために、据置型の放射線検出器を用いる方法では、サーベイメータによる方法と比較して、汚染判定の基準となる放射線量率の閾値を小さく設定する必要がある。

一方において、コンテナ表面の広範囲汚染を考慮した場合、据置型の放射線検出器を用いる方法では、サーベイメータによる方法と比較して、広範囲から放射線がこの検出器に入射することになる。
このために、サーベイメータではシロ判定となる低濃度汚染であっても、据置型の放射線検出器では、閾値を超えて放射線量率が検出され、クロ判定になることが懸念される。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、放射線センサと被検体表面との距離に依存しない判定精度を有する放射能汚染の検査技術を提供することを目的とする。

放射能汚染の検査装置において、被検体の移動方向に対し垂直方向に配置される複数の放射線センサによる放射線量率の検出信号を受信する受信部と、前記被検体の表面を区画した単位区画の前記移動方向における長さと前記被検体の速度情報とに基づいて区画周期を設定する設定部と、前記区画周期ごとに前記検出信号の加算平均値を演算する演算部と、前記移動方向又は垂直方向に配列する二つの前記単位区画が示す前記加算平均値の比率に基づいて判定閾値を導出する導出部と、前記加算平均値及び前記判定閾値に基づいて警報信号を出力するか否かを判定する判定部とを、備えている。

本発明により、放射線センサと被検体表面との距離に依存しない判定精度を有する放射能汚染の検査技術が提供される。

（Ａ）本発明に係る放射能汚染の検査装置の実施形態を示す外観図、（Ｂ）本実施形態に適用される放射線センサの配列を示す外観図、（Ｃ）放射線センサの配列の他の例を示す外観図。本実施形態に係る放射能汚染の検査装置の機能構成図。（Ａ）局所範囲が高濃度に放射能汚染された被検体の表面を示す図、（Ｂ）サーベイメータにより放射線量率を測定した結果を示すグラフ。（Ａ）広範囲が低濃度に放射能汚染された被検体の表面を示す図、（Ｂ）サーベイメータにより放射線量率を測定した結果を示すグラフ。（Ａ）本実施形態に係る放射能汚染の検査装置を適用し局所範囲が高濃度に放射能汚染された被検体を計測して放射線量率の面分布を輝度表示した図、（Ｂ）被検体の移動方向における放射線量率の分布を示すグラフ。（Ａ）本実施形態に係る放射能汚染の検査装置を適用し広範囲が低濃度に放射能汚染された被検体を計測して放射線量率の面分布を輝度表示した図、（Ｂ）被検体の移動方向における放射線量率の分布を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）に示すように、実施形態に係る放射能汚染の検査装置１０は、コンテナ１１（被検体１１）を積載したトレーラが走行してすりぬけることができる間隔で設置された一対の検出ユニット２０，２０と、この検出ユニット２０からの送信されるデータ信号を処理するデータ処理ユニット３０と、オペレータ１４がデータ処理ユニット３０に条件等を入力するための入力部１２と、オペレータ１４にデータ処理ユニット３０の処理結果を表示する表示部１３とを、備えている。

図１（Ｂ）に示すように、検出ユニット２０には、被検体１１の移動方向Ｘに対し垂直方向Ｙに複数の放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）が配置されている。検出ユニット２０には、さらに速度センサ２２が設けられている。
検出ユニット２０は、コンテナ１１の左右側面に、直接接触しない程度に可能な限り近接させて設置される。

図１（Ｂ）における複数の放射線センサ２１の各々は、一様に入射する放射線に対して、検出感度が同じものである場合を示している。
また、図１（Ｃ）に他の例として示すように、検出ユニット２０には、放射線に対する検出感度がそれぞれ異なる複数の放射線センサ２１（２１₁，２１₂，２１₃）が配置される場合も含まれる。

また、検出ユニット２０の他の構成例（図示略）として、配列した複数の放射線センサ２１を、隣接するもの同士でまとめたいくつかのグループに分類し、このグループを単位として被検体１１の放射線量率を検出する場合もある。

図２に示すように（適宜、図１参照）、本実施形態に係る放射能汚染の検査装置のデータ処理ユニット３０は、被検体１１の移動方向Ｘに対し垂直方向Ｙに配置される複数の放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）による放射線量率の検出信号Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）を受信する受信部３１と、被検体１１の表面を区画した単位区画１５（図５（Ａ））の移動方向Ｘにおける長さＬと被検体１１の速度情報Ｖとに基づいて区画周期Ｔ（＝Ｌ／Ｖ）を設定する設定部３３と、この区画周期Ｔごとに検出信号Ｓの加算平均値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を演算する演算部３４と、移動方向Ｘ又は垂直方向Ｙに配列する二つの単位区画１５（１５_n ^ｍ-1と１５_n ^ｍ又は１５_n-1 ^ｍと１５_n ^ｍ）［図５又は図６参照］が示す加算平均値の比率（Ａ_n ^ｍ-1／Ａ_n ^ｍ又はＡ_n-1 ^ｍ／Ａ_n ^ｍ）に基づいて判定閾値Ｄを導出する導出部３５と、この加算平均値Ａ及び判定閾値Ｄに基づいて警報信号Ｗを出力するか否かを判定する判定部３６とを、備えている。

放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）としては、電離箱式、ＧＭ式、半導体式、シンチレーター式等といった、少なくともγ線の計測が可能な方式が採用される。
コンテナ１１（被検体１１）を積載したトレーラが等速で移動方向Ｘに走行することにより、垂直方向Ｙに配置される複数の放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）は、コンテナ１１の表面を走査することになる。

そして、これら放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）から出力される放射線量率の検出信号Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）の各々は、ケーブルを経由してデータ処理ユニット３０の受信部３１において受信される。

移動方向Ｘにおけるコンテナ１１の速度情報Ｖは、速度センサ２２により測定されてそのデータ信号が取得部３２に取得される。
なお、コンテナ１１が制御された既知の速度で移動している場合は、速度センサ２２は不要であり、速度情報Ｖは入力部１２から入力される設定条件となる。
また本実施形態では、放射線センサ２１が固定され被検体１１が移動する場合を例示しているが、これとは逆に、被検体１１を固定して放射線センサ２１を移動させる場合もある。

コンテナ１１の表面の放射線量率の検出は、図５（Ａ）に示すように、この表面をメッシュ状に区画した単位区画１５毎に行われる。
この単位区画１５のＸ方向の長さＸ、及びＹ方向の長さＨは、入力部１２から入力される設定条件となる。
このうち、単位区画１５のＹ方向長さＨは、配置される放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）の間隔から設定される。
なお検出ユニット２０の他の構成例（図示略）で述べたように、複数の放射線センサ２１をグループに分類した場合は、このグループを単位として単位区画１５のＹ方向長さＨが設定される。

そして、設定部３３は、単位区画１５のＸ方向長さＬと被検体１１の速度情報Ｖとに基づいて、区画周期Ｔ（＝Ｌ／Ｖ）を設定する。
演算部３４は、受信した検出信号Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）の各々について、設定した区画周期Ｔごとに、加算平均値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を演算する。
これにより演算部３４は、放射線センサ２１（２１₁，２１₂，…２１_n）の各々に対応した検出信号Ｓの加算平均値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，…Ａ_n）を区画周期Ｔの間隔で出力する。
ここで、区画周期Ｔの間隔で離散的に出力される加算平均値Ａ_nを、Ａ_n ^m-1，Ａ_n ^m，…のように示す。

図３（Ａ）は局所範囲が高濃度に放射能汚染されたコンテナ１１の表面を示しており、図４（Ａ）は広範囲が低濃度に放射能汚染されたコンテナ１１の表面を示している。
図３（Ｂ）のグラフは、比較例として、図３（Ａ）の高濃度局所汚染の放射線量率をサーベイメータにより測定した結果を示している。
図４（Ｂ）のグラフは、比較例として、図４（Ａ）の低濃度広範囲汚染の放射線量率をサーベイメータにより測定した結果を示している。

サーベイメータによる放射能汚染計測は、コンテナ１１の表面との間隔を大きくあけずに（２ｃｍ程度で）走査するものであるので、汚染範囲の大きさに依存することなく、汚染濃度に対応した放射線量率を検出することができる。
このために、サーベイメータによる放射能汚染計測では、一定値の閾値を用いて、図３の場合はクロ判定、図４の場合はシロ判定という判定がなされる。

一方、図５は本実施形態において高濃度局所汚染の放射線量率（図３（Ａ）の場合）を測定した結果を示し、図６は本実施形態において低濃度広範囲汚染の放射線量率（図４（Ａ）の場合）を測定した結果を示している。

放射能汚染の検査装置１０の検出ユニット２０は、コンテナ１１の表面からの距離を広げて（数１０ｃｍ）配置する必要があるために、汚染部分から放出される放射線は、サーベイメータによる場合と比較して、減衰した後に検出されることになる。
このために、本実施形態における放射能汚染計測は、サーベイメータによる場合と比較して閾値Ｄを低く見積もる必要がある。

さらに、本実施形態では、検出ユニット２０とコンテナ１１の表面との距離が広がっていることに起因して、汚染部分から放出される放射線は、サーベイメータによる場合と比較して、拡散した後に検出されることになる。
このために、放射線センサ２１は、直下の汚染部分からだけでなくその周辺の汚染部分から放出される放射線も検出することになる。
よって、高濃度局所汚染（図３（Ａ））の放射線量率の検出値（図５（Ｂ））と、低濃度広範囲汚染（図４（Ａ））の放射線量率の検出値（図６（Ｂ））とは、ピーク値のみを比較した場合に有意差が得られない場合がある。

そこで、導出部３５（図２）では、図５及び図６に示すように、Ｘ方向に配列する二つの単位区画１５（１５_n ^ｍと１５_n ^ｍ-1）が示す加算平均値の比率（Ａ_n ^ｍ／Ａ_n ^ｍ-1）に基づいて判定閾値Ｄを導出する。
具体的には、模擬的に構成した放射能汚染のパターンとこの放射能汚染から実験的又はシミュレーション解析的に導いた加算平均値の比率との相関テーブルを作成する。

さらにサーベイメータによる計測で閾値を計上する濃度の放射能汚染パターンを仮定し、この仮定した放射能汚染パターンを本実施形態で計測した放射線量率を判定閾値Ｄとする。
つまり、二つの単位区画１５（１５_n ^ｍと１５_n ^ｍ-1）が示す加算平均値の比率（Ａ_n ^ｍ／Ａ_n ^ｍ-1）が導かれれば、放射能汚染のパターンが推定され、この推定された放射能汚染のパターンから判定閾値Ｄ_n ^mが導出されるわけである。

保持部３９（図２）には、Ｘ方向における加算平均値の比率と判定閾値Ｄとの相関を示すテーブルが保持されており、加算平均値Ａ_n ^ｍが演算されると前回値との比率（Ａ_n ^ｍ／Ａ_n ^ｍ-1）に対応する判定閾値Ｄ_n ^mを提示する。
そして、判定部３６は、加算平均値Ａ_n ^ｍが、判定閾値Ｄ_n ^m未満であればシロ判定をし、判定閾値Ｄ_n ^m以上であればクロ判定をして警報出力部１６に警報信号Ｗを出力する。

なお、上記説明においてＸ方向の配列を検討したが、導出部３５は、Ｙ方向に配列する二つの単位区画１５（１５_n ^ｍと１５_n-1 ^ｍ）が示す加算平均値の比率（Ａ_n ^ｍ／Ａ_n-1 ^ｍ）に基づいて判定閾値Ｄを導出することもできる。
この場合、保持部３９には、単位区画１５がＹ方向における加算平均値の比率と判定閾値Ｄとの相関を示すテーブルが保持されている。
このように、Ｙ方向の配列を検討することにより、より短い時間で、警報信号Ｗを出力するか否かを判定することができる。

また、上記説明において判定閾値Ｄは、相関テーブルに基づいて導出したが、加算平均値の比率（Ａ_n ^ｍ／Ａ_n-1 ^ｍ）を変数とする関数を用いて演算により導出してもよい。

表示信号出力部４２は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すような画像を表示部１３に表示させるために、単位区画１５を加算平均値Ａに対応した輝度で表示する輝度信号Ｂを出力する。
さらに、表示信号出力部４２は、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すようなグラフを表示部１３に表示させるために、一方向に複数配列する単位区画が示す加算平均値Ａの分布を示すグラフ信号Ｇと、この分布に重ね書き表示される判定閾値Ｄの信号とを、出力する。

次に、図１（Ｃ）に示すように、検出感度が相異する複数の放射線センサ２１（２１₁，２１₂，２１₃）が設置される場合において、Ｙ方向に配列する二つの単位区画１５が示す加算平均値の比率に基づいて判定閾値Ｄを導出する場合について検討する。
放射線センサ２１の検出感度は、放射線の入射面積と比例関係にあり、またセンサ仕様の相違に基づき、異なる場合がある。

補正処理部３８は、検出信号Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）の各々に適切な係数を乗算し、放射線センサ２１（２１₁，２１₂，２１₃）の検出感度の相異に依存する加算平均値Ａ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）のずれを補正する。
これら係数は、汚染濃度が既知で均一な被検体１１を計測し、保存部３７に保存したリファレンスデータから求めることができる。
なお、このリファレンスデータは、被検体１１を除いたブランク状態で受信した検出信号Ｓであるバックグランドデータを用いることができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の放射能汚染の検査装置によれば、被検体の表面の放射線量率を単位区画に分けて検出することにより、放射線センサと被検体表面との距離に依存しない判定精度で放射能汚染の検査することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
また、放射能汚染の検査装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、放射能汚染の検査プログラムにより動作させることが可能である。

１０…放射能汚染の検査装置、１１…コンテナ（被検体）、１２…入力部、１３…表示部、１４…オペレータ、１５…単位区画、１６…警報出力部、２０…検出ユニット、２１…放射線センサ、２２…速度センサ、３０…データ処理ユニット、３１…検出信号受信部、３２…速度情報取得部、３３…区画周期設定部（設定部）、３４…加算平均値演算部（演算部）、３５…判定閾値導出部（導出部）、３６…判定部、３７…リファレンスデータ保存部（保存部）、３８…補正処理部、３９…相関テーブル保持部（保持部）、４２…表示信号出力部、Ａ（Ａ_n，Ａ_n ^m-1，Ａ_n ^m，Ａ_n-1 ^m）…加算平均値、Ｂ…輝度信号、Ｄ…判定閾値、Ｇ…グラフ信号、Ｈ…単位区画のＹ方向長さ、Ｌ…単位区画のＸ方向長さ、Ｓ（Ｓ₁，Ｓ₂，…Ｓ_n）…検出信号、Ｔ…区画周期、Ｖ…速度情報、Ｗ…警報信号。

Claims

被検体の移動方向に対し垂直方向に配置される複数の放射線センサによる放射線量率の検出信号を受信する受信部と、
前記被検体の表面を区画した単位区画の前記移動方向における長さと前記被検体の速度情報とに基づいて区画周期を設定する設定部と、
前記区画周期ごとに前記検出信号の加算平均値を演算する演算部と、
前記移動方向又は前記垂直方向に配列する二つの前記単位区画が示す前記加算平均値の比率に基づいて判定閾値を導出する導出部と、
前記加算平均値及び前記判定閾値に基づいて警報信号を出力するか否かを判定する判定部とを、備えることを特徴とする放射能汚染の検査装置。
前記単位区画が配列する前記移動方向又は前記垂直方向における前記加算平均値の比率と前記判定閾値との相関を示すテーブルを保持する保持部を、さらに備えた請求項１に記載の放射能汚染の検査装置。
前記複数の放射線センサの検出感度が相異する場合、この相異に依存する前記加算平均値のずれを補正する補正処理部を、さらに備えた請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染の検査装置。
前記補正は、前記被検体を除いたブランク状態で受信された前記検出信号であるバックグランドデータに基づいて実行される請求項３に記載の放射能汚染の検査装置。
速度センサの測定信号を前記速度情報として取得する取得部を、さらに備えた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射能汚染の検査装置。
前記単位区画を前記加算平均値に対応した輝度で表示させる輝度信号を出力する表示信号出力部を、さらに備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射能汚染の検査装置。
前記表示信号出力部は、
一方向に複数配列する前記単位区画が示す前記加算平均値の分布を示すグラフ信号と、
前記分布に重ね書き表示される前記判定閾値の信号とを、出力する請求項６に記載の放射能汚染の検査装置。
前記複数の放射線センサは、隣接するもの同士でまとめたいくつかのグループに分類され、
前記グループを単位として前記垂直方向における前記単位区画の長さが設定される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射能汚染の検査装置。
被検体の移動方向に対し垂直方向に配置される複数の放射線センサによる放射線量率の検出信号を受信するステップと、
前記被検体の表面を区画した単位区画の前記移動方向における長さと前記被検体の速度情報とに基づいて区画周期を設定するステップと、
前記区画周期ごとに前記検出信号の加算平均値を演算するステップと、
前記移動方向又は前記垂直方向に配列する二つの前記単位区画が示す前記加算平均値の比率に基づいて判定閾値を導出するステップと、
前記加算平均値及び前記判定閾値に基づいて警報信号を出力するか否かを判定するステップとを、含むことを特徴とする放射能汚染の検査方法。
コンピュータに、
被検体の移動方向に対し垂直方向に配置される複数の放射線センサによる放射線量率の検出信号を受信するステップ、
前記被検体の表面を区画した単位区画の前記移動方向における長さと前記被検体の速度情報とに基づいて区画周期を設定するステップ、
前記区画周期ごとに前記検出信号の加算平均値を演算するステップ、
前記移動方向又は前記垂直方向に配列する二つの前記単位区画が示す前記加算平均値の比率に基づいて判定閾値を導出するステップ、
前記加算平均値及び前記判定閾値に基づいて警報信号を出力するか否かを判定するステップを、実行させることを特徴とする放射能汚染の検査プログラム。