JP2019032208A - 放射能評価方法、及び、放射能評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物の形状や大きさに関わらず、放射能評価の精度の向上を図った放射能評価方法、及び、放射能評価装置を提供すること。【解決手段】放射能評価装置５０は、放射性廃棄物が収納された収納容器１００内を複数のメッシュに分割するメッシュ分割処理部１１と、複数のメッシュのそれぞれに放射線源を設定すると共に放射性廃棄物の密度を設定する初期条件設定部１２と、収納容器１００の周囲の複数の位置のそれぞれから、単位時間あたりの放射線の検出数を示す計数率を検出する計数率検出部１０と、初期条件設定部１２が設定した放射線源の強度及び放射性廃棄物の密度と計数率とに基づいて統計演算することにより収納容器１００内の放射能分布を評価する放射能分布評価部１３と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、放射性廃棄物などの測定対象物から放射される放射能を測定する際に用いられる放射能評価方法、及び、放射能評価装置に関する。

一般に、原子力施設から発生する放射性廃棄物は、放射能レベルによって区分けして処分される。この種の放射性廃棄物を処分するにあたり、自然界の放射能レベルに比較して十分に小さいものであれば、放射性物質として扱う必要がないとするクリアランス（Clearance）レベルが設けられている。また、上述した原子力施設の廃止措置では、金属廃棄物やコンクリート等の放射能レベルが十分に低い（クリアランスレベル以下の）放射性廃棄物が大量に発生することが予想される。これら大量の発生する放射能レベルが十分に低い放射性廃棄物を容易に区分けすることができれば、放射性廃棄物の処分費用及び労力（時間）を大幅に削減することができる。

従来、放射性廃棄物（測定対象物）の放射能レベルがクリアランスレベル以下であるか否かを判断するために、放射線検出器を備えた放射能測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の放射能測定装置では、放射能を測定する際に、放射線検出器で検出された放射線（例えば、γ（ガンマ）線）の計数率（cps；count per second）と、放射能換算係数（Bq／cps）とを用いて放射能（Bq）を評価している。

特許第４２６８９７０号公報

ここで、放射性廃棄物（測定対象物）を材料や発生場所によって分別し、この分類された放射性廃棄物を更に切断によって同等の形状及び大きさに整えて測定用容器（収納容器）に収納する前処理を行うと、放射能の計測精度を高くすることができる一方、この前処理作業の負担が大きくなっていた。また、放射能を評価する際に、上記した放射性廃棄物が測定用容器に均質、均一に収納されていると仮定して代表点を計測する場合、測定用容器内に放射性廃棄物が偏在する可能性を考慮して放射能換算係数に安全率を導入することになる。このため、実際の放射性廃棄物の放射能量よりも高い放射能量であると想定して処理を行うことになり、不要な処理を行うことになる。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、測定対象物の形状や大きさに関わらず、放射能評価の精度の向上を図った放射能評価方法、及び、放射能評価装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る放射能評価方法は、測定対象物が存在する測定空間を複数のメッシュに分割するメッシュ分割ステップと、複数のメッシュのそれぞれに放射線源を設定し、測定対象物の密度を設定する初期条件設定ステップと、測定空間の周囲の複数の位置のそれぞれから、単位時間あたりの放射線の検出数を示す計数率を検出する計数率検出ステップと、初期条件設定ステップで設定した放射線源の強度及び密度と計数率とに基づいて統計演算することにより測定空間の放射能分布を評価する放射能分布評価ステップと、を含む。

この構成によれば、各メッシュの放射線源の強度及び測定対象物の密度と計数率とに基づいて測定空間の放射能分布を評価することにより、測定対象物の形状や大きさに関わらず、放射能評価の精度の向上を図ることができる。また、測定対象物を同等の形状及び大きさに整える処理が不要となるため、放射能評価における前処理の負担の軽減を図ることができる。

また、複数のメッシュのそれぞれに設定された放射線源に基づいて、複数の放射線源の重心位置を決定する重心位置決定ステップと、放射線源の重心位置に基づいて、初期条件設定ステップで設定した密度を補正する密度補正ステップと、を含む構成としてもよい。この構成によれば、放射線源の重心位置に基づいて密度を補正することにより、放射能分布評価ステップにて評価される測定空間の放射能分布の精度をより高めることができ、放射能評価の精度の更なる向上を実現できる。

また、初期条件設定ステップで設定される複数の放射線源の強度は同一であり、密度は均一である構成としてもよい。この構成によれば、放射能分布評価ステップにおける統計演算をより容易に行うことができる。

また、初期条件設定ステップは、測定対象物の重量及び高さを測定するステップを含む構成としてもよい。この構成によれば、測定対象物の重量及び高さから密度を演算することができる。

また、測定対象物は、原子力施設又は原子力施設の廃止措置によって発生する放射性廃棄物である構成としてもよい。この構成によれば、発生する放射性廃棄物を放射能レベルによって容易に区分けして処分することができ、例えば、放射性廃棄物（測定対象物）の放射能レベルがクリアランスレベル以下であるかを精度良く、かつ、合理的で効率良く判別することができる。

また、本発明に係る放射能評価装置は、測定対象物が存在する測定空間を複数のメッシュに分割するメッシュ分割処理部と、複数のメッシュのそれぞれに放射線源を設定すると共に測定対象物の密度を設定する初期条件設定部と、測定空間の周囲の複数の位置に配置され、複数の位置のそれぞれから、単位時間あたりの放射線の検出数を示す計数率を検出する計数率検出部と、初期条件設定部が設定した放射線源の強度及び密度と計数率とに基づいて統計演算することにより測定空間の放射能分布を評価する放射能分布評価部と、を含む。この構成によれば、放射能分布評価部が各メッシュの放射線源の強度及び測定対象物の密度と計数率とに基づいて測定空間の放射能分布を評価することにより、測定対象物の形状や大きさに関わらず、放射能評価の精度の向上を図ることができる。

本発明によれば、各メッシュの放射線源の強度及び測定対象物の密度と計数率とに基づいて測定空間の放射能分布を評価することにより、測定対象物の形状や大きさに関わらず、放射能評価の精度の向上を図ることができる。また、測定対象物を同等の形状及び大きさに整える処理が不要となるため、放射能評価における前処理の負担の軽減を図ることができる。

図１は、本実施形態に係る放射能測定装置の斜視図である。 図２は、図１におけるｙ方向視の断面図である。 図３は、図１におけるｘ方向視の断面図である。 図４は、収納容器内を複数のメッシュに分割した状態を示す図である。 図５は、分割したメッシュのそれぞれに放射線源を設定した状態を示す図である。 図６は、収納容器内の放射性廃棄物の放射能分布を評価する手順を示すフローチャートである。 図７は、放射能分布を推定する手法の一例であるＭＬ−ＥＭ法における変数を説明するための図である。 図８は、収納容器内の密度分布を補正する際の手順を説明する図である。 図９は、補正された密度分布により、新たな検出確率を求める際の手順を説明する図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る放射能測定装置の斜視図であり、図２は、図１におけるｙ方向視の断面図であり、図３は、図１におけるｘ方向視の断面図である。なお、図に矢印で示すｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、相互に９０度で交差する方向であって、ｘ方向は左右方向（水平方向）を示し、ｙ方向は前後方向（水平方向）を示し、ｚ方向は上下方向（鉛直方向）を示す。

放射能測定装置１は、収納容器（測定空間）１００に収納された放射性廃棄物（測定対象物）の放射能量を、収納容器１００を破壊することなく測定するものである。収納容器１００は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に垂直な面を有する鉄からなる直方体形状（矩形状）を呈する。収納容器１００は、例えば、ｘ方向×ｙ方向×ｚ方向が１６０［ｃｍ］×１６０［ｃｍ］×１６０［ｃｍ］で、鉄からなる壁の厚さが０．２３［ｃｍ］の正六面体をなしている。また、収納容器１００は、ｚ方向の上面部に開閉可能な蓋部を備え、収納容器１００内に放射性廃棄物を収納した後に蓋部が閉じられる。

本実施形態では、放射性廃棄物は、形状や大きさに関わらず収納容器１００に収納される。このため、放射性廃棄物を事前に切断して、形状や大きさを整える前処理作業が必須となるものではない。

放射能測定装置１は、図１に示すように、放射線検出部２と、スライド移動部３と、回転移動部４と、高さ検出部５と、演算制御部６とを備える。

放射線検出部２は、収納容器１００に収納された放射性廃棄物の放射線（γ線）を検出する。放射線検出部２は、収納容器１００の相反する二面（ｙ方向で相反する二面）を除くｘ方向およびｚ方向の四面に対し、それぞれ同じ距離（例えば、収納容器との隙間１［ｃｍ］）で対向して配置されている。

放射線検出部２は、図２に示すように、１つの面に対して２つの検出器２ａを有している。具体的に、収納容器１００のｘ方向の面に対向する放射線検出部２は、２つの検出器２ａがｚ方向に並べて設けられている。また、収納容器１００のｚ方向の面に対向する放射線検出部２は、２つの検出器２ａがｘ方向に並べて設けられている。このため、４つの放射線検出部２は、図２に破線で示すように、それぞれ２つの検出器２ａにより、ｘ方向およびｚ方向で収納容器１００の面をそれぞれ２分割し、ｙ方向視で収納容器１００の断面を４個の範囲に分割して放射線を検出する。さらに、放射線検出部２は、図３に破線で示すように、スライド移動部３による後述するスライド移動方向（ｙ方向）で、収納容器１００を４個の範囲に分割して放射線を検出する。この結果、４つの放射線検出部２は、それぞれ２つの検出器２ａによって収納容器１００の断面を計１６分割して放射線を検出する。

このように収納容器１００の断面を複数に分割して放射線を検出するために、放射線検出部２は、収納容器１００に対向する検出器２ａの視野を絞るコリメータ２ｂを有している。なお、本実施形態の放射能測定装置１は、放射線検出部２を収納容器１００の底側（ｚ方向の底側の面）に配置する領域を確保するためのフレーム１ａを有している。

放射線検出部２の検出器２ａは、好ましくはＧｅ検出器が用いられる。Ｇｅ検出器は、エネルギー分解能が高くピーク位置を特定しやすい特性を有する。なお、検出器２ａは、Ｇｅ検出器に限定されるものではなく、例えば、プラスチックシンチレーション検出器、ＮａＩ検出器又はＣｄＴｅ検出器が用いられてもよい。

スライド移動部３は、上述した収納容器１００の相反する二面（ｙ方向で相反する二面）に直交する方向であるｙ方向に、収納容器１００と各放射線検出部２とを相対的にスライド移動させるものである。本実施形態でのスライド移動部３は、各放射線検出部２を不動として収納容器１００をｙ方向にスライド移動させる。例えば、スライド移動部３は、図１に示すように収納容器１００の底面を支持する態様でｙ方向に延在して設けられた一対のレール３ａと、図には明示しないがレール３ａの延在方向に沿って収納容器１００を移動させる移動手段とを有している。また、スライド移動部３は、収納容器１００の底面を支持した際に、この収納容器１００に収納された放射性廃棄物の重量を測定する重量測定部３ｂを備えている。この場合、収納容器１００の重量（空重量）が予め測定されて分かっているため、検出した重量から収納容器１００の重量を差し引くことにより、放射性廃棄物の重量を測定することができる。この重量測定部３ｂとしては、例えばロードセルが用いられる。

回転移動部４は、収納容器１００において放射線検出部２が対向する四面のうちの相反する二面（本実施形態ではｚ方向で相反する二面）に垂直で鉛直な軸心で収納容器１００を９０度回転移動させるものである。本実施形態での回転移動部４は、スライド移動部３による収納容器１００のスライド移動の端部（レール３ａの端部）に設けられ、ｚ方向に沿う軸心で回転駆動される回転テーブル４ａを有している。

高さ検出部５は、スライド移動部３に支持された収納容器１００の高さを検出する。具体的には、高さ検出部５は、この高さ検出部５の検出面とレール３ａとの距離と、高さ検出部５の検出面と収納容器１００の蓋部（上面）との距離とから収納容器１００の高さを検出する。また、収納容器１００の蓋部が開放されている場合には、収納容器１００内の放射性廃棄物の高さを検出する。

演算制御部６は、放射線検出部２が検出した放射線に基づいて、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能分布を評価する演算処理を実行するものであり、計数率検出部１０と、メッシュ分割処理部１１と、初期条件設定部１２と、放射能分布評価部１３と、記憶部１４と、を備える。本構成では、放射線検出部２と演算制御部６とを備えて放射能評価装置５０が構成される。

計数率検出部１０は、放射線検出部２の検出器２ａがそれぞれ検出した放射線の検出数に基づき、放射線の計数率（cps；count per second）を求める。この計数率は、各検出器２ａが単位時間あたりに検出した放射線数を示す値であり、収納容器１００と検出器２ａとの相対位置情報と合わせて記憶部１４に記憶される。

メッシュ分割処理部１１は、収納容器（測定空間）１００内を所定の仮想空間であるメッシュＭに分割する処理を行う。本実施形態では、図４に示すように、収納容器１００内は、上下２段に区分けされるとともに、上段及び下段の空間は、それぞれ４×４の１６のメッシュＭに分割されて設定される。すなわち、本実施形態では、収納容器１００内は、合計３２のメッシュＭに仮想的に分割される。このメッシュＭの数及び大きさは、例えば、放射線検出部２の検出器２ａの位置に応じて、適宜変更することができる。設定されたメッシュＭの位置情報は、放射能分布評価部１３に出力される。

初期条件設定部１２は、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能分布を評価する際の初期条件を設定する。設定された初期条件は記憶部１４に記憶される。具体的には、初期条件設定部１２は、初期条件として、図５に示すように、複数のメッシュＭのそれぞれに放射線源Ｓを設定する。この図５では、上段もしくは下段のメッシュＭを示しているが、すべてのメッシュＭに放射線源Ｓが設定される。この放射線源Ｓは、各メッシュＭにそれぞれ配置される仮想的な放射線源であり、本実施形態では、各メッシュＭに同一の強度（大きさ）の放射線源Ｓが設定される。また、初期条件設定部１２は、初期条件として、収納容器１００に収納される放射性廃棄物の密度を設定する。本実施形態では、重量測定部３ｂで測定された放射性廃棄物の重量と、収納容器１００の高さから算出された収納容器１００の容積とから放射性廃棄物の密度（嵩密度）が算出される。この場合、収納容器１００に放射性廃棄物が偏在することなく、一様な密度を有するものとして設定される。

放射能分布評価部１３は、初期条件設定部１２で各メッシュＭに設定した放射線源Ｓの強度及び放射性廃棄物の密度と、計数率検出部１０が検出した計数率とに基づいて統計演算を実行し、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能分布を評価する。具体的な手順については後述する。

記憶部１４は、計数率検出部１０が検出した計数率や、初期条件設定部１２が設定した初期条件である放射線源Ｓの強度及び放射性廃棄物の密度を記憶する。記憶部１４は、例えば、ハードディスク装置等の不揮発性のメモリや、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、本実施形態の放射能測定装置１は、図１から図３に示すように、検出部遮蔽部７と収納容器遮蔽部８とを備えることが好ましい。検出部遮蔽部７は、放射線検出部２を含み当該放射線検出部２が収納容器１００の面に対向する範囲を覆うものである。この検出部遮蔽部７は、例えば、鉛からなる３［ｃｍ］の厚さの鉛板により、放射線検出部２が収納容器１００に対向する側のみが開放された矩形の箱体として構成され、その内部に放射線検出部２が配置されている。この構成により検出部遮蔽部７は、装置外部から放射線検出部２に至る放射線を遮蔽する。

収納容器遮蔽部８は、放射線検出部２で放射線を検出する際の収納容器１００を覆うものである。この収納容器遮蔽部８は、放射線検出部２で放射線を検出する際のスライド移動部３による収納容器１００のスライド移動の範囲で、例えば、鉄からなる４［ｃｍ］の厚さの鉄板により、収納容器１００のｘ方向およびｚ方向の四面を、所定の距離（例えば、収納容器との隙間１［ｃｍ］）隔てて覆う矩形の箱体として構成されている。この構成により収納容器遮蔽部８は、放射線検出部２で放射線を検出するときに、装置外部から収納容器１００に至る放射線を遮蔽する。また、収納容器遮蔽部８は、上述した検出部遮蔽部７を設けた部位では、放射線検出部２による放射線の検出を妨げないように収納容器１００を覆わない構成である。また、収納容器遮蔽部８は、回転移動部４側ではないスライド移動部３のスライド移動方向（ｙ方向）の端部から本装置に収納容器１００を搬入する場合、ｙ方向の両側が開放する筒体として構成されている。なお、収納容器遮蔽部８が、回転移動部４側から本装置に収納容器１００を搬入する場合は、回転移動部４側ではないスライド移動部３のスライド移動方向（ｙ方向）の端部が閉塞されていてもよい。

次に、放射能測定装置１による放射線の検出動作について説明する。先ず、放射能測定装置１は、図３に示すように、スライド移動部３によって収納容器１００をｙ方向に沿ってスライド移動させる。この場合、スライド移動部３は、収納容器１００に設定したメッシュＭ（図４）の並びに沿って、収納容器１００をｙ方向に４段階でスライド移動させる。そして、放射線検出部２は、スライド移動した各段階でそれぞれ放射線を検出する。

次に、放射能測定装置１は、スライド移動部３により収納容器１００を回転移動部４の回転テーブル４ａの位置に移動させる。そして、放射能測定装置１は、回転移動部４によってｚ方向に沿う軸心で収納容器１００を９０度回転させる。このため、収納容器１００は、ｙ方向に向いていた面がｘ方向に向き、ｘ方向に向いていた面がｙ方向に向く。

次に、放射能測定装置１は、先とは逆にスライド移動部３によって収納容器１００をｙ方向に沿って４段階でスライド移動させる。このため、先のスライド移動では放射線検出部２に対向していなかったｙ方向の面が、ｘ方向に向いて放射線検出部２が対向し、当該面から新たに放射線が検出される。この結果、収納容器１００の各六面から放出されるγ線が検出されることになる。放射線検出部２の各検出器２ａが検出した放射線は、それぞれ計数率検出部１０に送られて計数率が検出される。この計数率は、検出器２ａと収納容器１００の相対位置と関連づけて記憶部１４に記憶される。

次に、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能分布を評価する手順について説明する。図６は、収納容器内の放射性廃棄物の放射能分布を評価する手順を示すフローチャートである。まず、メッシュ分割処理部１１は、放射性廃棄物が収納される収納容器１００内の空間を複数のメッシュＭに分割する（ステップＳａ１；メッシュ分割ステップ）。具体的には、図４に示すように、収納容器１００内は、上下２段に区分けされるとともに、上段及び下段の空間は、それぞれ４×４の１６のメッシュＭに分割される。このため、本実施形態では、収納容器１００内の空間は３２のメッシュＭに仮想的に分割される。

次に、初期条件設定部１２は、分割された複数のメッシュＭのそれぞれに放射線源Ｓを設定する（ステップＳａ２；初期条件設定ステップ）。具体的には、図５に示すように、すべてのメッシュＭにそれぞれ放射線源Ｓが配置される。これら放射線源Ｓは、それぞれ同一の線源強度を有する仮想的な放射線源である。

次に、初期条件設定部１２は、重量測定部３ｂを介して、スライド移動部３の支持された収納容器１００内の放射性廃棄物の重量を測定する（ステップＳａ３）。この場合、収納容器１００の重量（空重量）が予め分かっているため、検出した総重量から収納容器１００の重量を差し引くことにより、放射性廃棄物の重量Ｗを測定することができる。また、初期条件設定部１２は、高さ検出部５を介して、収納容器１００の高さを測定する（ステップＳａ４）。そして、初期条件設定部１２は、放射性廃棄物の重量と、収納容器１００の高さから算出された収納容器１００の容積Ｖと、から放射性廃棄物の密度ρ（嵩密度）を計算する（ステップＳａ５；初期条件設定ステップ）。この場合、収納容器１００内には、放射性廃棄物が偏在することなく、均一な密度ρとなるように放射性廃棄物が収納されるものと仮定する。このように、収納容器１００内を複数のメッシュＭに分割し、各メッシュＭにそれぞれ放射線源Ｓを配置するとともに、収納容器１００内の放射性廃棄物の密度ρを均一に仮定することで、収納容器１００内にどのように収納されているか不明の放射性廃棄物の放射能分布を評価する際の初期条件（前提条件）が設定される。

次に、計数率検出部１０は、計数率を検出する（ステップＳａ６；計数率検出ステップ）。具体的には、スライド移動部３によって収納容器１００をｙ方向に沿ってスライド移動させる。この場合、スライド移動部３は、収納容器１００に設定したメッシュＭ（図４）の並びに沿って、収納容器１００をｙ方向に４段階で移動させる。そして、放射線検出部２の各検出器２ａは、スライド移動した各段階でそれぞれ放射線量を検出する。

また、収納容器１００がｙ方向に４段階でスライド移動すると、放射能測定装置１は、スライド移動部３により収納容器１００を回転移動部４の回転テーブル４ａの位置に移動させる。そして、放射能測定装置１は、回転移動部４によってｚ方向に沿う軸心で収納容器１００を９０度回転させる。そして、再び、スライド移動部３によって収納容器１００をｙ方向に沿って４段階でスライド移動させる。このため、先のスライド移動では放射線検出部２に対向していなかったｙ方向の面が、ｘ方向に向いて放射線検出部２が対向し、当該面から新たに放射線量が検出される。検出した放射線量は、随時、計数率検出部１０に出力されて計数率が検出される。この計数率は、検出器２ａごとに収納容器１００の相対位置と関連づけて記憶部１４に記憶される。

次に、放射能分布評価部１３は、収納容器１００内の放射性廃棄物の密度ρが一定の前提のもとで、最も可能性が高い放射能分布を評価する（ステップＳａ７；放射能分布評価ステップ）。本実施形態では、この放射能分布評価にML-EM（Maximum Likelihood - Expectation Maximization）法を用いている。このML-EM法は、最尤（ゆう）推定・期待値最大化法といわれ、測定されたデータがポアソン分布に従っているとの仮定で統計学的手法によって、確率的に最も可能性の高い放射能分布を推定する逐次近似法である。

図７は、ML-EM法における変数を説明するための図である。この図７において、ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３・・・・、ｙ_ｉは、検出器２ａが検出した放射線の計数率を示す。また、Ｃ_ｉｊは、収納容器１００の任意のメッシュＭからの放射線に対する検出確率である。また、λ_１、λ_２、λ_３・・・・、λ_ｊは、各メッシュＭの線源強度の値を示す。この図７では、計数率ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３・・・・、ｙ_ｉの位置は、収納容器１００のメッシュＭと計数率の検出位置との関係を示している。また、検出確率Ｃ_ｉｊは、任意のメッシュＭにおける計数率ｙ_ｉと、線源強度λ_ｊとの対応関係を示す。この検出確率Ｃ_ｉｊは、数式１により求めることができる。

この数式１において、ε_０は、基準効率（cps/Bq）を示す値であり、この基準効率ε_０は、ある距離で検出器２ａの正面に標準線源を配置して測定した際の測定効率である。また、η_ｉｊは、検出確率を求める対象のメッシュＭにおける立体角補正係数であり、上記した基準効率ε_０測定時の検出器２ａとメッシュＭの立体角の差を補正するための係数である。μは、質量減衰係数であり、ρは、初期条件として設定された放射性廃棄物の密度である。また、ｌ（エル）は、検出器２ａと対象のメッシュＭとの間の距離である。この数式１により、各メッシュＭにおける検出確率Ｃ_ｉｊを求めることができる。

次に、求めた検出確率Ｃ_ｉｊ、検出器２ａが検出した放射線の計数率ｙ_ｉを用いて、ML-EM法により、各メッシュＭにおける線源強度λ_ｊを推定する。この場合、線源強度λ_ｊは、数式２により求めることができる。

これにより、初期条件として、各メッシュＭに同一の強度の放射線源Ｓを配置した状態から、検出確率Ｃ_ｉｊ及び計数率ｙ_ｉを用いて、収納容器１００内の放射能分布の傾向が少しずつ分かってくる。なお、この例では、説明の簡素化のため、一の検出器２ａが検出した計数率ｙ_ｉ及び該検出器２ａに対応する検出確率Ｃ_ｉｊを用いて説明したが、複数の検出器２ａごとにそれぞれ線源強度λ_ｊを求め、これらを総合して確率的に最も可能性の高い放射能分布を評価する。

ただし、ステップＳａ７で求めた線源強度λ_ｊの値は、収納容器１００内の放射性廃棄物の密度ρが一定であることを前提としている。収納容器１００内では、放射性廃棄物の形状や大きさ等により、密度の大きさに差異があるため、放射能分布の精度は十分でない。このため、次に、各メッシュＭの密度分布を補正する。図８は、収納容器内の密度分布を補正する際の手順を説明する図である。この図８では、図中上部に並んだ４つのメッシュＭを例に説明する。

各メッシュＭの密度分布を補正するに際し、まず、対向する検出器２ａ，２ａ間の線源重心（放射能重心）を計算する（ステップＳａ８）。ここで、４つのメッシュＭの線源強度λ_ｊを、便宜上それぞれａ、ｂ、ｃ、ｄと表記する。これら線源強度ａ、ｂ、ｃ、ｄは、いずれも上記したML-EM法にて算出した値である。この図８において、左側の検出器２ａと線源強度ａを有する放射線源との距離をｒ_ａとし、右側の検出器２ａと線源強度ａを有する放射線源との距離をｒ´_ａとする。同様に、左側の検出器２ａと線源強度ｂを有する放射線源との距離をｒ_ｂとし、右側の検出器２ａと線源強度ｂを有する放射線源との距離をｒ´_ｂとし、左側の検出器２ａと線源強度ｃを有する放射線源との距離をｒ_ｃとし、右側の検出器２ａと線源強度ｃを有する放射線源との距離をｒ´_ｃとし、左側の検出器２ａと線源強度ｄを有する放射線源との距離をｒ_ｄとし、右側の検出器２ａと線源強度ｄを有する放射線源との距離をｒ´_ｄとする。

また、Ｇｓを線源重心とすると、この線源重心Ｇｓは、線源強度ａ、ｂ、ｃ、ｄの総和（Ｇｓ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）で求めることができる。また、線源重心Ｇｓと左側の検出器２ａとの距離をｒ_Ｇとし、線源重心Ｇｓと右側の検出器２ａとの距離をｒ´_Ｇとすると、距離ｒ_Ｇ ^２は、線源重心Ｇｓを用いて数式３で示すことができる。

次に、対向する検出器２ａ，２ａの計数率の差から各メッシュの密度分布を補正する（ステップＳａ９）。左側の検出器２ａの計数率をＮ_１、右側の検出器２ａの計数率をＮ_２とする。この場合、計数率Ｎ_１は数式４で示すことができる。

ここで、ρ_１は、線源重心Ｇｓと左側の検出器２ａとの間に位置するメッシュＭの密度である。また、ｌ_０（エルゼロ）は、上記した基準効率ε_０測定時における検出器２ａと対象のメッシュＭとの間の距離である。この数式４を密度ρ_１について解き、計数率Ｎ_２に関する数式を密度ρ_２について解くと、数式５に示すようになる。

この数式５により、対向する検出器２ａ，２ａ間に位置する複数（４つ）のメッシュＭの密度分布の傾向がわかる。このような密度ρ_１、ρ_２・・・ρ_ｉの計算を、対向するすべての検出器２ａ，２ａ間に位置するメッシュＭに対して行い、収納容器１００内のメッシュＭの密度分布を数式６で規格化計算することにより補正する。

次に、放射能分布評価部１３は、収納容器１００内の放射性廃棄物の密度補正後に最も可能性が高い放射能分布を評価する（ステップＳａ１０；放射能分布評価ステップ）。放射能分布を評価するにあたり、まず、補正された密度分布により新たな検出確率を求める。図９は、補正された密度分布により新たな検出確率を求める際の手順を説明する図である。この図９において、Ｓは、任意のメッシュＭに配置された線源、ｌ（エル）は、放射線源Ｓと検出器２ａとの距離である。また、放射線源Ｓと検出器２ａと間に存在するメッシュＭの密度をそれぞれρ_１、ρ_２、ρ_３とし、その距離をそれぞれｒ_１、ｒ_２、ｒ_３とする。この場合、上記した放射線源Ｓが配置されたメッシュＭにおける検出確率Ｃ_ｉｊは、数式７にて示すことができる。

このように密度分布を考慮した上で、各メッシュＭの検出確率Ｃ_ｉｊを計算し、新たな検出確率Ｃ_ｉｊと計数率ｙ_ｉを用いて、数式２により、複数の検出器２ａごとにそれぞれ線源強度λ_ｊを求め、これらを総合して確率的に最も可能性の高い放射能分布を評価する。この構成では、収納容器１００内の密度分布を考慮して放射能分布を評価するため、評価精度が向上する。

次に、放射能分布評価部１３は、放射能分布が所定の収束条件を満たしているか否かを判別する（ステップＳａ１１）。収束条件として、例えば、算出した各メッシュＭの線源強度λ_ｊの変化率（先の計算値との差異等）が所定閾値以下の場合に収束したとみなすことができる。この判別において、収束条件を満たしていなければ（ステップＳａ１１；Ｎｏ）、処理をステップＳａ８に戻して再計算をする。この場合、各メッシュＭの密度分布を補正した上で、各メッシュＭに再び同一線源強度の放射線源を設定して再計算を行う。これにより、放射能分布の評価精度が向上する。

一方、収束条件を満たしていれば（ステップＳａ１１；Ｙｅｓ）、評価精度の高い放射能分布を取得できたため、処理を終了する。なお、上記した放射能分布の評価により、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能量（Bq）が精度良くわかるため、この放射能量を単位重量あたりに換算することで、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能レベルがクリアランスレベル以下であるか否かを容易、かつ精度良く判断することができる。

以上、本実施形態に係る放射能評価方法は、放射性廃棄物が収納された収納容器１００内を複数のメッシュＭに分割するメッシュ分割ステップＳａ１と、複数のメッシュＭのそれぞれに放射線源Ｓを設定し、放射性廃棄物の密度ρを設定する初期条件設定ステップＳａ２，Ｓａ５と、収納容器１００の周囲の複数の位置のそれぞれから、単位時間あたりの放射線の検出数を示す計数率ｙ_ｉを検出する計数率検出ステップＳａ６と、初期条件設定ステップＳａ２，Ｓａ５で設定した放射線源Ｓの線源強度λ_ｊ及び密度ρと計数率ｙ_ｉとに基づいて統計演算することにより収納容器１００の放射能分布を評価する放射能分布評価ステップＳａ７，Ｓａ１０と、を含むため、収納容器１００内の放射性廃棄物の形状や大きさに関わらず、放射能評価の精度の向上を図ることができる。また、放射性廃棄物を同等の形状及び大きさに整える処理が不要となるため、放射能評価における前処理の負担の軽減を図ることができる。

また、本実施形態によれば、複数のメッシュＭのそれぞれに設定された放射線源Ｓに基づいて、複数の放射線源Ｓの重心位置を決定する重心位置決定ステップＳａ８と、放射線源Ｓの重心位置に基づいて、初期条件設定ステップで設定した密度ρを補正する密度補正ステップＳａ９と、を含むため、収納容器１００内の放射性廃棄物の放射能分布の評価精度をより高めることができる。特に、収納容器１００に任意に収納された放射性廃棄物のように、内部を目視等での直接確認が難しい対象物については、より高い効果を奏する。

また、本実施形態によれば、初期条件設定ステップで設定される複数の放射線源Ｓの強度は同一であり、放射性廃棄物の密度ρは均一であるため、放射能分布評価ステップＳａ７における統計演算をより容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、初期条件設定ステップは、収納容器１００内の放射性廃棄物の重量及び収納容器１００の高さを測定するステップＳａ３，Ｓａ４を含むため、測定した重量及び高さから放射性廃棄物の密度ρを容易に演算することができる。

また、本実施形態によれば、評価対象が原子力施設又は原子力施設の廃止措置によって発生する放射性廃棄物であるため、発生する放射性廃棄物を放射能レベルによって容易に区分けして処分することができ、例えば、放射性廃棄物（測定対象物）の放射能レベルがクリアランスレベル以下であるかを精度良く、かつ、合理的で効率良く判別することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、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。本実施形態は、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、変更を行うことができる。本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。

例えば、上記した実施形態では、収納容器１００は、角型形状（矩形状）を呈するものを例示したが、角型形状に限るものではなく円筒形状などでもよい。また、上記した実施形態では、最も可能性が高い放射能分布を評価する手法として、ML-EM法を用いた例を説明したが、他にも最小二乗法などの数学的手法を用いることもできる。また、本実施形態では、放射線源ＳをメッシュＭの中心に配置した点線源としたが、メッシュＭの内部に分散した線源としてもよい。また、本実施形態では、初期条件として、各メッシュＭに放射線源と線量が均一分散していると仮定したが、収納容器１００の内部の放射性廃棄物の配置を計測し、配置に基づいて各メッシュＭに密度と線量を割り当ててもよい。この場合は、例えば、高さ検出部５等を用いて収納容器１００の内部の状態を計測するステップを設けることが好ましい。また、本実施形態では、収納容器１００内の空間を合計３２のメッシュＭに仮想的に分割したが、このメッシュＭの分割数はこれに限定するものではない。

１ 放射能測定装置
２ 放射線検出部
２ａ 検出器
３ スライド移動部
３ａ レール
３ｂ 重量測定部
４ 回転移動部
４ａ 回転テーブル
５ 高さ検出部
６ 演算制御部
１０ 計数率検出部
１１ メッシュ分割処理部
１２ 初期条件設定部
１３ 放射能分布評価部
１４ 記憶部
５０ 放射能評価装置
１００ 収納容器
Ｍ メッシュ
Ｓ 放射線源

Claims (6)

1. 測定対象物が存在する測定空間を複数のメッシュに分割するメッシュ分割ステップと、
   複数の前記メッシュのそれぞれに放射線源を設定し、前記測定対象物の密度を設定する初期条件設定ステップと、
   前記測定空間の周囲の複数の位置のそれぞれから、単位時間あたりの放射線の検出数を示す計数率を検出する計数率検出ステップと、
   前記初期条件設定ステップで設定した前記放射線源の強度及び前記密度と前記計数率とに基づいて統計演算することにより前記測定空間の放射能分布を評価する放射能分布評価ステップと、
   を含む、放射能評価方法。
2. 複数の前記メッシュのそれぞれに設定された前記放射線源に基づいて、複数の前記放射線源の重心位置を決定する重心位置決定ステップと、
   前記放射線源の重心位置に基づいて、前記初期条件設定ステップで設定した密度を補正する密度補正ステップと、を含む、請求項１に記載の放射能評価方法。
3. 前記初期条件設定ステップで設定される複数の前記放射線源の強度は同一であり、前記密度は均一である、請求項１または２に記載の放射能評価方法。
4. 前記初期条件設定ステップは、前記測定対象物の重量及び高さを測定するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の放射能評価方法。
5. 前記測定対象物は、原子力施設又は原子力施設の廃止措置によって発生する放射性廃棄物である、請求項１から４のいずれか一項に記載の放射能評価方法。
6. 測定対象物が存在する測定空間を複数のメッシュに分割するメッシュ分割処理部と、
   複数の前記メッシュのそれぞれに放射線源を設定すると共に前記測定対象物の密度を設定する初期条件設定部と、
   前記測定空間の周囲の複数の位置に配置され、複数の前記位置のそれぞれから、単位時間あたりの放射線の検出数を示す計数率を検出する計数率検出部と、
   前記初期条件設定部が設定した前記放射線源の強度及び前記密度と前記計数率とに基づいて統計演算することにより前記測定空間の放射能分布を評価する放射能分布評価部と、
   を含む、放射能評価装置。

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