JPH0915336A - α線ダストモニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自然界に存在するラドントロンの影響を補償し
て、高感度のα線ダストモニタを実現することを目的と
する。 【構成】計測対象エリアの空気中のダストを収集するサ
ンプリング系とそのダスト６から放射される放射線を検
出する放射線検出器７と計測対象とする核種のチャンネ
ル（第１領域）における計数値を計数する第１計数手段
81とラドン・トロン娘核種のチャンネル（第２領域）に
おける計数値を計数する第２計数手段82と第２計数手段
82の計数値を用いて第１領域でのバックグラウンド値を
演算推定する第１演算手段91と第１計数手段81の計数値
から推定バックグラウンド値を減算してバックグラウン
ドを補償する第２演算手段92とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、対象とする雰囲気中
の空気を濾紙に通して、その空気中に存在する埃（ダス
ト）を濾紙上に収集し、そのダストから放射されるα線
を放射線検出器を含む測定系で計測し、その雰囲気に含
まれるα線を放射するダスト（α線ダスト）の種類とそ
の量をモニタリングする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図14は従来技術によるα線ダストモニタ
の構成を示す概念図である。ポンプ１で集塵部３を減圧
し、送気管２を通してモニタリングする作業環境エリア
の空気を集塵部３に吸引し、濾紙４を通し、流量計５を
通して排気系に送る。流量計５は濾紙４を通過させた空
気量を知り、モニタリングするべき作業環境エリアの空
気中のダスト濃度を求めるために必要とするものであ
る。濾紙４上に収集したダスト６から放射される放射線
を、濾紙４の直上に配置している放射線検出器７によっ
て検出し、積分型波高弁別器を内蔵する計測部８で、設
定パルス波高値以上のパルス波高値（パルス波高値はエ
ネルギーに換算できる）をもつ放射線数を計測し、その
計測値を表示部10に表示する。必要に応じて警報を発す
ることもある。

【０００３】このモニタによる場合には、設定パルス波
高値以上の放射線を全て計数していて、パルス波高値に
よる区別はできないので、幾つかの核種から放射される
α線を含んでいてもその区別はできない。図15は上述の
従来技術による計測を説明するための線図であり、ウラ
ンとラドン・トロンの娘核種の共存する場合のパルス波
高スペクトルを示したものである。点線は計測範囲の下
限を示している。この点線とこれより右側の太線で示し
たスペクトルと横軸で囲まれた部分（ハッチング部）の
面積に相当する全計数値が計測値となる。図の場合で
は、ウランの計数分とラドン・トロンの娘核種の計数分
の和が計測値となる。

【０００４】α線を放射している核種やそれらの量を計
測するためには、マルチチャンネルアナライザを用い
て、収集したα線ダストのパルス波高スペクトル（図15
に示したようなもの）を取り、スペクトルストリッピン
グにより個々の核種の量を求めなければならない。特
に、高感度で計測する必要がある場合には、天然のα線
ダストであるラドン・トロンの娘核種の影響が無視でき
なくなるので、ラドン・トロンの娘核種の影響を補償す
ることが不可欠となる。

【０００５】その理由を以下に説明する。空気中、特
に、ある程度閉じられた空間の空気中には、天然の放射
性物質であるラドン・トロン（気体）とその娘核種を含
むダストが存在し、状況によっては、このラドン・トロ
ンの娘核種によるα線の量が無視できない量になること
がある。しかも、ラドン・トロンの娘核種が放射するα
線のエネルギーは計測対象となるウランやプルトニウム
などから放射されるα線のエネルギーより大きく、更
に、ラドン・トロンの娘核種を含むダストはエアロゾル
状で粒径が１ミクロン以下のものを多く含み、濾紙を通
過するものもあるが、濾紙の内部に収集されるものもあ
り、表面に収集されるものもある。

【０００６】濾紙表面での収集だけの場合であれば、計
測の環境条件が決まれば、パルス波高スペクトルを計算
推定することができる。しかし、濾紙の内部に収集され
るものが増えてくると、パルス波高スペクトルは低エネ
ルギー側へ大きく尾を引く状態となり、計算推定は非常
に困難となる。この状態は図15に示したとおりである。

【０００７】α線ダストとして対象となる核種の代表的
なものはウランとプルトニウムであり、これらを含めた
パルス波高スペクトルを図16に示す。この場合は、コリ
メータを使用し、検出器への入射角が60度より斜めの成
分は除去されている。図16から分かるように、ラドン・
トロンの娘核種であるRaＡとThＣ、RaC'及びThC'の尾の
部分がウランやプルトニウムのパルス波高領域に重なっ
てきている。このため、スペクトルストリッピングによ
る核種ごとの分離が必要となるのである。

【０００８】一方、対象核種であるウランやプルトニウ
ムを含むダストは、通常、ラドン・トロンの娘核種のダ
ストよりはその粒径が大きく、濾紙の孔径を選択すれ
ば、その大部分を濾紙表面で収集することができる。
²³⁹Puで実測した結果を図16に点線で示したが、細線で
示した ²⁴¹Amの面線源の場合とほぼ同じ傾きを示してお
り、表面でその大部分を収集しているとするのは正しい
と判断できる。そのため、これらの核種を含むダストは
濾紙の表面に収集されるため、そのパルス波高領域は、
その環境条件、すなわち、濾紙と放射線検出器との相対
位置関係、その間にある空気の温度と圧力と湿度、及び
それらの間に挿入されているコリメータや保護膜などで
一義的に決定できるパルス波高領域となり、図16に見る
ような比較的狭い幅になる。

【０００９】

【発明が解決しょうとする課題】以上の説明から分かる
ように、対象とする核種（例えば、ウランやプルトニウ
ム）によるα線と、ラドン・トロンの娘核種によるα線
とは、そのパルス波高スペクトルが重なっており、対象
とする核種のパルス波高領域の全域にラドン・トロンの
娘核種によるパルス波高領域が及んでいる。そのため、
それらを分離することが必要になっても、従来技術で
は、高価なマルチチャンネルアナライザを用いてパルス
波高スペクトルを取り、面倒な演算処理を必要とするス
ペクトルストリッピングによる以外には、それらの分離
ができないという欠点があった。

【００１０】この発明は、マルチチャンネルアナライザ
を用いてパルス波高スペクトルを取り、そのスペクトル
をスペクトルストリッピングにより個々の核種に分離す
ることをしないで、α線ダストの種類とそれぞれの量を
計測することができるα線ダストモニタを提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の目的
を達成するために、従来技術のα線ダストモニタの構成
における積分型波高弁別器の機能を内蔵している計測部
に替えて、計測対象とする核種のスペクトルのピーク位
置に相当するパルス波高値を含む第１領域におけるα線
を検出する第１計数手段と、前記第１領域を含まず、か
つラドン・トロンの娘核種のパルス波高値を含む第２領
域におけるα線を検出する第２計数手段と、第２計数手
段の計数値を用いて、前記第１領域にバックグラウンド
として存在するラドン・トロンの娘核種から放射される
α線の計数値を推定演算する第１演算手段と、前記第１
計数手段の計数値から、前記第１演算手段にて推定演算
された計数値を差し引くことにより、計測対象とする核
種から放出されるα線を求める第２演算手段と、を備え
ている。

【００１２】補償のために選択するラドンの娘核種をRa
C'（ ²¹⁴Po）とすると同時にトロンの娘核種をThC'（
²¹²Po）としたり、ラドンの娘核種をRaＡ（ ²¹⁸Po）と
すると同時にトロンの娘核種をThＣ（ ²¹²Bi）としたり
する。第１演算手段において、第２計数手段の計数値を
用いて、第１領域にバックグラウンドとして存在するラ
ドン・トロンの娘核種から放射されるα線の計数値を推
定演算する際に、第２計数手段の計数値に乗ずる係数と
しては、一定係数を採用したり、濾紙のダスト収集時間
の関数である係数を採用したり、更には、第２計数手段
の計数値の累積値によって決定される係数を採用したり
する。

【００１３】また、ダスト収集に使用する濾紙には、予
め、一定時間、実使用条件に近い条件で予備ダスト収集
したものを使用する。この予備ダスト収集の時間として
は、ダスト収集総時間の10〜50％とする。更に、第２領
域は、ラドン・トロンの娘核種のいずれか１つあるいは
複数の核種の領域を核種ごとに複数の領域に分けられ、
第１演算手段は、核種ごとの分割領域間の計数値の比の
関数として決められる係数値を第２計数手段の計数値に
乗じて、第１領域にバックグラウンドとして存在するラ
ドン・トロンの娘核種から放射されるα線の計数値を推
定する構成にすることもできる。この場合、係数値を決
めるために選択するラドン・トロンの娘核種の中で最も
有効なものはRaC'であり、分割数は２でも十分有効な情
報が得られる。

【００１４】更にまた、前記濾紙と前記放射線検出器の
間の空気層の温度を一定に保つための手段を備える。場
合によっては、前記濾紙と前記放射線検出器の間の空気
層の温度、圧力及び湿度のいずれか１つあるいはそれら
の組み合わせを計測するセンサを備えて、それらの計測
値によって、第１領域及び第２領域の上限パルス波高値
及び下限パルス波高値を補償する。

【００１５】更にまた、第２領域として、ラドン・トロ
ンの娘核種のうちのいずれか１つのスペクトルのピーク
位置に相当するパルス波高値を含む領域を基準領域、こ
れに対して、パルス波高値の幅は同じで、パルス波高値
を一定値だけ高パルス波高値側あるいは低パルス波高値
側に移動させた領域を比較領域としてそれぞれ設定し、
基準領域及び比較領域における計数値を比較し、低パル
ス波高値側の領域における計数値の方が大きい場合に
は、この核種を含めた全ての核種の設定領域を低パルス
波高値側へ移動させ、低パルス波高値側の基準領域にお
ける計数値の方が小さい場合には、この核種を含めた全
ての核種の設定領域を高パルス波高側へ移動させる。

【００１６】あるいは、同様に、基準領域を設定し、こ
れに対して、パルス波高値の幅は同じで、パルス波高値
を一定値だけ低パルス波高値側及び高パルス波高値側に
移動させた２つの領域を比較領域としてそれぞれ設定
し、これら３つの領域における計数値を比較し、低パル
ス波高側の比較領域における計数値が最大の場合には、
この核種を含めた全ての核種の設定領域を低パルス波高
値側へ移動させ、基準領域における計数値が最大の場合
には、この核種を含めた全ての核種の設定領域はそのま
まとし、高パルス波高値側の比較領域における計数値が
最大の場合には、この核種を含めた全ての核種の設定領
域を高パルス波高値側へ移動させる。この場合に、比較
領域を設定するのが最も有効なラドン・トロンの娘核種
はRaＡ及びThＣである。

【００１７】

【作用】この発明によれば、計測対象とする核種のパル
ス波高領域（第１領域）の他に、バックグラウンドとし
て存在するラドン・トロンの娘核種の量を把握するため
のラドン・トロンの娘核種に専用のパルス波高領域（第
２領域）を設定し、それらの領域に対応した第１計数手
段及び第２計数手段を用いて、それぞれの領域における
計数値を計測する。すなわち、第２計数手段の計数値は
ラドン・トロンの娘核種の量を代表する計数値であり、
第１計数手段の計数値は第１領域での総計数値であるか
ら、計測対象とする核種による計数値と、その領域に含
まれるラドン・トロンの娘核種の寄与分（バックグラウ
ンド）との和となっている。このラドン・トロンの娘核
種の寄与分を、第１演算手段を用いて推定し、第２演算
手段を用いて第１計数手段の計数値から第２演算手段の
出力を差し引くことによって、計測対象とする核種によ
る計数値を求めることができる。

【００１８】ダスト収集に使用する濾紙は、予め、一定
時間、実使用条件に近い条件で予備ダスト収集すると、
濾紙のダスト収集状態が定常化する。したがって、第１
演算手段に用いる係数として一定係数を採用しても必要
な精度が得られる。ラドン・トロンの娘核種のいずれか
１つあるいは複数の核種の領域を核種ごとに複数領域に
分け、核種ごとの分割領域間の計数値の比を求めると、
濾紙のダスト収集状態（濾紙の厚さ方向でのダストの収
集比率）を把握することができる。したがって、この分
割領域間の計数値の比から第１演算手段に用いる係数を
求めることができるのである。

【００１９】前記濾紙と前記放射線検出器の間の空気層
の温度を一定に保つと、空気層の密度の変動が少なくな
る。一方、前記濾紙と前記放射線検出器の間の空気層の
温度、圧力及び湿度を測定すれば、その空気層の密度が
推定できるので、第１領域及び第２領域の上限パルス波
高値及び下限パルス波高値の変動を演算推定することが
できる。したがって、その変動分を補償することで設定
領域の精度を確保することができる。

【００２０】ラドン・トロンの娘核種の領域のうちの１
つの領域を基準領域とし、これに対して、パルス波高値
の幅は同じで、パルス波高値を一定値だけ高パルス波高
値側あるいは低パルス波高値側に移動させた比較領域を
設定し、基準領域及び比較領域における計数値を比較し
たり、基準領域に対して、パルス波高値の幅は同じで、
パルス波高値を一定値だけ低パルス波高値側及び高パル
ス波高値側に移動させた２つの比較領域を設定し、これ
ら３つの領域における計数値を比較したりすると、基準
領域が適切な設定状態にあるか否かを判定し、最適化す
ることができる。

【００２１】

【実施例】図１はこの発明によるα線ダストモニタの構
成を示す概念図である。図14と同じ番号で示したものは
同じ機能のものであるので説明は省略する。従来技術と
異なるところは、計測部８が、計測対象とする核種のス
ペクトルのピーク位置に相当するパルス波高値を含む第
１領域におけるα線を検出する第１計数手段と、第１領
域を含まず、かつラドン・トロンの娘核種のパルス波高
値を含む第２領域におけるα線を検出する第２計数手段
とから構成されており、更に、第２計数手段の計数値を
用いて、第１領域にバックグラウンドとして存在するラ
ドン・トロンの娘核種から放射されるα線の計数値を推
定演算する第１演算手段と、第１計数手段の計数値から
第１演算手段にて推定演算された推定計数値を差し引く
ことにより、計測対象とする核種から放射されるα線量
を求める第２演算手段とからなる演算処理部９をもつこ
とである。

【００２２】第１の実施例として、図２及び図３によ
り、３つの微分型波高弁別器を用いてラドン・トロンに
よるバックグラウンドを補償してプルトニウムをモニタ
リングする場合を説明する。図２は、この場合の設定領
域を示すパルス波高スペクトル線図であり、図３はその
計測部８及び演算処理部９のブロック図である。第２領
域のための核種としては、ラドンの娘核種としてはRaC'
を、トロンの娘核種としてはThC'を選んでいる。ラドン
の娘核種の領域（図では、ラドン−チャンネルと記す）
（この場合は、RaC'チャンネル）での計数値Ａ(RaC')
は、図２における左下がりのハッチング部の面積に相当
し、トロンの娘核種の領域（図ではトロン−チャンネル
と記す）（この場合は、ThC'チャンネル）での計数値Ａ
(ThC')は、図２における粗な右下がりのハッチング部の
面積に相当する。第１領域、すなわち、計測対象である
プルトニウムの領域（図では、プルトニウム−チャンネ
ルと記す）での計数値、すなわち、第１計数手段81の計
数値Ａ(Pu)は、図２における密な右下がりのハッチング
部の面積に相当する。

【００２３】図３に示すように、３つの微分型波高弁別
器をもつ計測部８で、これら３つの計測値を計測し、演
算処理部９の第１演算手段91でＡ(RaC')にRaC'用の係数
ｃ(RaC')を、Ａ(ThC')にThC'用の係数ｃ(ThC')を乗じ
て、ラドン及びトロンによるバックグラウンド分、すな
わち、推定計数値を算出し、第１計数手段81の計数値Ａ
(Pu)より推定計数値を差し引いて、プルトニウムの計数
値を求める。

【００２４】図４には、第１の実施例において、ラドン
−チャンネルの下限パルス波高値として、濾紙の定常状
態におけるRaC'のピーク計数値の1/10となる計数値に相
当するバルス波高値を選び、トロン−チャンネルの下限
としては、濾紙の定常状態ににおけるThC'のピーク計数
値の1/10となる計数値に相当するバルス波高値を選んで
実測した計測結果及び推定計数値を示す。なお、この場
合、プルトニウムのダストは存在していない。ピーク計
数値の1/10を下限値として選んでいるので、図２のよう
にラドン−チャンネルとトロン−チャンネルは連続には
ならないで、それぞれの下限値は図２の場合より右に寄
っている。

【００２５】図４において、RaC'-ch はラドン−チャン
ネルの計数値Ａ(RaC')を、ThC'-chはトロン−チャンネ
ルの計数値Ａ(ThC')を、Pu-ch はプルトニウム−チャン
ネルの計数値Ａ(Pu)を示しており、太線は推定計数値Ａ
_est1(Pu)を示している。推定に使用した計算式は次のと
おりである。

【００２６】

【数１】 Ａ_est1(Pu)＝ 0.051×Ａ(RaC')＋ 0.180×Ａ(ThC') この計測においては、プルトニウムは存在しない状態な
ので、理想的にラドン・トロンの娘核種のプルトニウム
−チャンネルへの寄与分が推定されていれば、Ａ_est1(P
u)とＡ(Pu)とは重なっているはずである。しかし、実際
には、図にみるようにズレが現れており、これがモニタ
リングの精度を示すことになる。図に見るように、比較
的大きいズレが見られるのは最初の３日間であり、Ａ
_est1(Pu)の方が小さくなっている。４日目以降は可成り
良く一致している。これは、濾紙の使用初期には、ラド
ン・トロンの娘核種が濾紙の内部に多く収集されている
こと、４日目以降はほぼ定常状態になることを示してい
る。統計誤差である計数値の平方根を考慮すると、４日
目以降は非常によい一致を示していると言える。

【００２７】図５は、第２の実施例による計測結果及び
推定計数値を示すもので、図４の最初の２日の計測結果
及び推定計数値Ａ_est1(Pu)（太点線で示す）に加えて、
係数にダスト収集時間による補正を加えた場合のプルト
ニウム−チャンネル相当の推定計数値Ａ_est2(Pu)（太線
で示す）を示している。補正としては、RaＡとRaC'の半
減期の違いによる濾紙上への蓄積状態の違いを補正する
係数B₁と、濾紙への収集状態（表面と内部との分布の違
い）を補正する係数B₂とを用い、次式によった。

【００２８】

【数２】Ａ_est2(Pu)＝B₂× [B₁×0.051 ×Ａ(RaC')＋
0.180×Ａ(ThC')] なお、使用した係数値の例を示すと、 １時間：B₂B₁＝3.15、 ２時間：B₂B₁＝1.85、 12
時間：B₂B₁＝1.48、 24時間：B₂B₁＝1.24、 36時間：B₂B₁＝1.00 であり、B₁は最初の４時間までで急激に１に近づき、そ
れ以後はB₂が主な補正係数となる。

【００２９】時間補正した係数値による推定計数値Ａ
_est2(Pu)は計数値Ａ(Pu)と良く一致してきている。図６
及び図７は、第３の実施例を説明するための図で、２つ
の微分型波高弁別器を用いてラドン・トロンによるバッ
クグラウンドを補償してプルトニウムをモニタリングす
る実施例である。図６は領域の設定を示すパルス波高ス
ペクトル線図であり、図７は計測部８及び演算処理部９
を示すブロック図である。ラドン−チャンネルとしては
RaＡチャンネルを、トロン−チャンネルとしてはThＣチ
ャンネルを選んでいるが、両者のチャンネルが殆ど重な
っているので、結果として、１つのチャンネルとなり、
２つの微分型波高弁別器で計測できることになってい
る。

【００３０】この実施例による第１計測手段の計数値及
び第２計測手段の計数値と推定計数値の比較を図８に示
す。なお、この場合も、プルトニウムは存在しない状態
での計測結果である。細点線は第２計測手段の計数値、
すなわち、RaＡ＆ThＣのチャンネルでの計数値Ａ(RaA&T
hC) を、細線は第１計測手段の計数値、すなわち、プル
トニウム−チャンネルの計数値Ａ(Pu)を示しており、太
点線は一定係数による推定計数値Ａ_est3(Pu)を、太線は
係数にダスト収集時間による補正を加えた場合の推定計
数値Ａ_est4(Pu)を示す。この場合も、一定係数による推
定値は、最初の３日間に関しては、第１の実施例と同様
に、Ａ(Pu)に比べて小さくなっている。

【００３１】図４及び図８から分かるように、濾紙の使
用条件にもよるが、第１の実施例及び第３の実施例にお
ける一定係数による推定の場合には、最初の２〜３日間
の計数値Ａ(Pu)と推定計数値Ａ_est1(Pu)あるいはＡ_est3
(Pu)との間に顕著な差が見られるが、それ以降はその差
が小さくなっている。したがって、濾紙を使用する前に
ダストの予備収集を実施し、収集状態を定常化させてか
ら使用すると推定計数値の精度が高くなる。図４及び図
８の例ではこの期間が２〜３日である。この収集状態の
定常化に必要な期間は、濾紙の使用条件などで大幅にば
らつくと推定されるが、この場合は 2/6（約30％）であ
り、ここで使用した濾紙は２週間の収集までは可能であ
るので、その場合は 2/14(約15％) である。したがっ
て、総使用時間の10〜50％の予備収集が有効であると言
える。

【００３２】図９及び図10は第４の実施例を示すもの
で、図９はその計測部８及び演算処理部９のブロック図
であり、図10は計測結果及び推定計数値を示す線図であ
る。第２計数手段の計数値にはRaＡ＆ThＣのチャンネル
での計数値Ａ(RaA&ThC) を採用し、推定計数値を算出す
るための係数に、計数値Ａ(RaA&ThC) の累積値ΣＡ(RaA
&ThC) の関数を用いている。図10の場合には、次式によ
り推定計数値Ａ_est5(Pu)を求めた。

【００３３】

【数３】Ａ_est5(Pu)＝ 5.4× [ΣＡ(RaA&ThC)]^-0.221×
Ａ(RaA&ThC) 図10に見るように、計数値Ａ(Pu)（細線で示す）と推定
計数値Ａ_est5(Pu)（太線で示す）は非常に良い一致を示
している。図11は第５の実施例を示すもので、濾紙内部
でのラドン・トロンの収集状況を推定する手段を含む実
施例である。この場合は５つの微分型波高弁別器を用い
ている。図においては、計測対象核種はウラン及びプル
トニウムであり、第２領域としては、ラドン・トロンの
娘核種の量に対応する計数値を求めるためにRaＡ＆ThＣ
チャンネルを設定するのに加えて、濾紙の状況を把握し
てRaＡ＆ThＣチャンネルでの計数値に乗ずる係数を求め
るためにRaC'のチャンネルを２分割して設定している。
この２分割したRaC'のチャンネルの高パルス波高値側領
域Ｉでの計数値Ａ（Ｉ) と低パルス波高値側領域IIでの
計数値Ａ（II) との比を求め、RaＡ＆ThＣチャンネルで
の計数値に乗ずる係数を決定する。領域Ｉ及び領域IIの
設定パルス波高値を固定した状態においては、Ａ (Ｉ)
／Ａ (II) が大きいほどスペクトルが急峻であることを
示しているから、係数値は小さくなり、逆に、Ａ (Ｉ)
／Ａ (II) が小さいと、係数値が大きくなることは容易
に理解できるであろう。

【００３４】Ａ (Ｉ) ／Ａ (II) の精度はそれぞれの計
数値が大きいほど高くなるので、計数値が最も大きくな
るRaC'のチャンネルを採用するのがもっとも有効であ
る。また、領域Ｉと領域IIのパルス波高値を、ラドン・
トロンの娘核種の量に対応する計数値を計測する核種の
パルス波高領域と計測対象核種のパルス波高領域とに相
対的に対応させて設定すれば、その比をそのまま、推定
計数値を算出するための係数とすることができる。

【００３５】この点について、図11により、更に詳しく
説明する。図11において、計測対象核種であるプルトニ
ウムのチャンネルの下限パルス波高値をp₁、上限パルス
波高値をp₂とし、ラドン・トロンの娘核種の量に対応す
る計数値のためのRaＡ＆ThＣのチャンネルの下限パルス
波高値をp₂（プルトニウムのチャンネルの上限パルス波
高値と同じ）、上限パルス波高値をr₂とする。分割領域
はRaC'のチャンネルで、領域ＩはRaＡ＆ThＣのチャンネ
ルに対応させた領域とし、下限パルス波高値をd₂、上限
パルス波高値をd₃としており、領域IIはプルトニウムの
チャンネルに対応させた領域とし、下限パルス波高値を
d₁、上限パルス波高値をd₂としている。領域Ｉ及びIIの
領域の幅は、それぞれの対応する領域におけるα線の平
均阻止能によって、次の式により近似的に決定すること
ができる。

【００３６】

【数４】〔領域Ｉの幅：d₃−d₂〕／〔RaＡ＆ThＣのチャ
ンネルの幅：r₂−p₂〕＝ SP(Ｉ) ／ SP(RaＡ＆ThＣ)

【００３７】

【数５】〔領域IIの幅：d₂−d₁〕／〔プルトニウムのチ
ャンネルの幅：p₂−p₁〕＝ SP(II）／ SP(Pu) ここで、 SP(Ｉ) は領域Ｉにおけるα線の平均阻止能、
SP(RaＡ＆ThＣ) はRaＡ＆ThＣのチャンネルにおけるα
線の平均阻止能、 SP(Pu) はプルトニウムのチャンネル
におけるα線の平均阻止能、 SP(II) は領域IIにおける
α線の平均阻能である。

【００３８】このように設定すると、プルトニウムのチ
ャンネルにおいて、ラドン・トロンの娘核種によるα線
を計数すると推定される計数値Ａ_est6(Pu)は次式で与え
られる。

【００３９】

【数６】 Ａ_est6(Pu)＝〔Ａ (II）／Ａ (Ｉ) 〕×Ａ(RaA&ThC) これより、領域Ｉ及びIIでの計数値より、推定計数値を
求めるための係数が得られることが分かるであろう。ウ
ランのチャンネルにおける推定計数値を求めるための係
数は、この係数の簡単な関数、例えばｎ乗、として求め
られる。

【００４０】なお、計測対象の雰囲気に、ウランが存在
しない場合には、プルトニウムのチャンネルの下限パル
ス波高値をp₀まで、領域IIの下限パルス波高値をd₀まで
拡げると、計測精度が向上する。図12は、第６の実施例
を示す概念図である。この実施例では、集塵部３の濾紙
４と放射線検出器７を含む空間に、その温度、圧力及び
湿度のいずれか１つあるいはそれらの組み合わせを計測
する雰囲気計測センサ12を備えている。このセンサ12の
出力信号によって、この空間の空気の密度を推定し、そ
の推定空気密度によって、第１計数手段の計測値及び第
２計数手段の計測値のための領域の上下限パルス波高値
の設定値を補償し、雰囲気の状態が変化しても、設定パ
ルス波高領域を実効的に一定に保っている。

【００４１】濾紙４と放射線検出器７との間の空気層の
温度や圧力や湿度が変動すると、その空気層の密度が変
化する。濾紙と放射線検出器との間に空気層が存在し、
その密度が変化すると、同一エネルギーのα線がダスト
６から放射されても、放射線検出器７に到達した時のα
線のエネルギーは、その空気層の密度に比例したエネル
ギーを失って、エネルギー値が異なってくる。すなわ
ち、パルス波高値が異なってくることになる。パルス波
高スペクトルで言えば、スペクトルが横軸方向に移動し
た状態となる。このため、それぞれのパルス波高値領域
が固定になっていると、この空気層の状態の変化が計測
値に変動を生ずることになる。したがって、高い精度を
要求される場合には、濾紙４と放射線検出器７との間の
空気層の温度や圧力や湿度により、設定パルス波高値領
域の上下限パルス波高値の設定値を補償することが必要
となるのである。

【００４２】空気密度に対する温度の影響は１℃当たり
約-1/300、圧力の影響は１hPa 当たり約+1/1,000、湿度
は空気中に存在する水蒸気１％当たり約-1/260であり、
通常の変動幅は温度は±10℃程度、圧力は±10hPa 程
度、水蒸気の濃度は±２％程度とみなせるので、温度の
影響がもっとも大きく、湿度の影響が一番小さいと予想
され、温度を制御することで大幅に精度を向上すること
ができる。

【００４３】実施例として図には示していないが、比較
的簡単な構造で、設定パルス波高値領域の上下限パルス
波高値の設定値を補償することなく、精度を向上できる
有効な実施例として、送気管２にヒータを巻き温度制御
する、などの方法で空気層の温度制御するものを上げる
ことができる。図13は、第７の実施例を説明するための
パルス波高スペクトル線図である。これは、領域の設定
パルス波高値をチェックし、最適化するためのものであ
る。図13は、RaＡ＆ThＣのチャンネルによって設定値の
状態のチェックと最適化をしようとするものである。

【００４４】まず、予め設定されていた領域を基準領域
（下限パルス波高値＝l₀、上限パルス波高値＝h₀）と
し、この領域における計数値をＡ₀(RaA&ThC)とする。こ
の基準領域を一定パルス波高値幅だけ高パルス波高値側
に移動させた比較領域（下限パルス波高値＝l₂、上限パ
ルス波高値＝h₂）を設定し、この領域における計数値を
Ａ₂(RaA&ThC)とし、基準領域を一定パルス波高値だけ低
パルス波高値側に移動させた比較領域（下限パルス波高
＝l₁、上限パルス波高＝h₁）を設定し、この領域におけ
る計数値をＡ₁(RaA&ThC)とする。

【００４５】これらの計数値を比較することで、基準領
域の状態がチェックでき、設定領域を最適化することが
できる。以下に、それを説明する。図13において、基準
チャンネルが低パルス波高値側に移動して低パルス波高
値側の比較領域の状態になったとすると、計数値は上限
バルス波高値側で、面積Ｓ _h1に相当する分だけ減少し、
下限バルス波高値側で、面積Ｓ_l1に相当する分だけ増加
する。図から明らかなように、Ｓ_h1＞Ｓ_l1であるから、
移動すると計数値が減少する。更に、低パルス波高値側
に移動しても、左隣の核種のピーク領域に至るまではこ
の状態が続く。

【００４６】逆に、基準領域が高パルス波高値側に移動
して高パルス波高値側の比較領域の状態になったとする
と、計数値は上限バルス波高値側で、面積Ｓ_h2に相当す
る分だけ増加し、下限バルス波高値側で、面積Ｓ_l2に相
当する分だけ減少する。図から明らかなように、Ｓ_l2＞
Ｓ_h2であるから、この場合も、移動すると計数値が減少
する。更に、高パルス波高値側に移動してもこの状態が
続く。

【００４７】以上の説明から分かるように、図の基準領
域は計数値が最大の状態にあり、どちらに移動しても計
数値が減少する。この計数値最大の状態が理想的な設定
状態である。比較領域を１つとして最適化をはかる場合
には、比較領域の計数値の方が大きいときには、比較領
域側へ全ての設定領域の上下限パルス波高値をシフトさ
せ、比較領域の計数値の方が小さいときには、比較領域
とは反対側へ全ての設定領域の上下限パルス波高値をシ
フトさせることにより、チャンネルのパルス波高値の最
適化ができる。両者の計数値が同じであるときは、全て
の設定領域の上下限パルス波高値はそのままにすればよ
い。

【００４８】比較領域を上下に設けて最適化をはかる場
合には、最大の計数値を得た領域の側へ全ての設定領域
の上下限パルス波高値をシフトさせることにより領域の
パルス波高値の最適化ができる。基準領域が最大のとき
は、全ての設定領域の上下限パルス波高値をそのままと
することは言うまでもない。

【００４９】

【発明の効果】この発明によれば、計測対象とする核種
のパルス波高領域（第１領域）の他に、バックグラウン
ドとして存在するラドン・トロンの娘核種の量を把握す
るためのラドン・トロンの娘核種に専用のパルス波高領
域（第２領域）を設定し、それらの領域に対応した第１
計数手段及び第２計数手段を用いて、それぞれの領域に
おける計数値を計測する。すなわち、第２計数手段の計
数値はラドン・トロンの娘核種の量を代表する計数値で
あり、第１計数手段の計数値は第１領域での総計数値で
あるから、計測対象とする核種による計数値と、その領
域に含まれるラドン・トロンの娘核種の寄与分（バック
グラウンド）との和となっている。このラドン・トロン
の娘核種の寄与分を、第１演算手段を用いて推定し、第
２演算手段を用いて第１計数手段の計数値から第２演算
手段の出力を差し引くことによって、計測対象とする核
種による計数値を求めることができる。

【００５０】したがって、この発明によれば、マルチチ
ャンネルアナライザを用いてパルス波高スペクトルを取
り、そのスペクトルをスペクトルストリッピングにより
個々の核種に分離することなく、α線ダストの種類とそ
れぞれの量を計測することができる。第２計数手段の計
数値を求めるために選択するラドンの娘核種をRaC'とす
ると同時にトロンの娘核種をThC'とすると、第２計数手
段の計数値を求めるための微分型波高弁別器の数は２つ
必要であるが、ラドンの娘核種をRaＡとすると同時にト
ロンの娘核種をThＣとすると、その数を１つとすること
ができる。

【００５１】ラドン・トロンの娘核種のそれぞれの第２
計数手段の計数値に乗ずる係数としては、必要とする計
測精度によって、使い分けをすることができる。一定係
数を採用するのは、演算は最も簡単であり、ラドン・ト
ロンの影響の小さい場合や高い精度を必要としない場合
に適している。ダスト収集に使用する濾紙に、予め、一
定時間、実使用条件に近い条件で予備ダスト収集したも
のを使用すると、一定係数を採用した簡単な演算で、よ
り高精度を得ることができる。環境条件や必要精度に応
じて、この予備ダスト収集の時間を、適宜選択するとよ
い。

【００５２】濾紙のダスト収集時間の関数である係数を
採用すると、演算はやや複雑となるが、より精度の高い
計測が可能となる。第２計数手段の計数値の累積値によ
って決定される係数を採用すると、演算は複雑となる
が、更に精度の高い計測を可能とする。以上の係数は、
経験的に予め決定した定数あるいは関数として与えられ
るものである。一方、ラドン・トロンの娘核種のいずれ
か１つあるいは複数の核種の領域を核種ごとに複数領域
に分け、核種ごとの分割領域間の計数値の比により、推
定計数値を推定するための係数値を決めることもでき
る。この方法によって決定される係数は、濾紙の実使用
状態を直接計測した結果であるので、最も高精度の係数
を得ることができるのである。この場合、微分型波高弁
別器の追加が必要であり、第２計数手段の計数値のため
の領域と高パルス波高値領域Ｉとを共通とすると、追加
数を１つ減らすことができる。

【００５３】この方式により係数値を決めるために選択
するラドン・トロンの娘核種の中で最も有効なものはRa
C'である。その理由は、計数値が大きいため計測精度が
高く、更に、チャンネルのパルス波高値の幅が広いため
いろんな比率の領域を設定できるためである。次に、濾
紙４と放射線検出器７の間の空気層の状態を制御するこ
と、あるいはその空気層の状態を計測して補償すること
によって計測精度を高める効果について説明する。

【００５４】濾紙４と放射線検出器７の間の空気層の温
度を一定に保つための手段を備え、その空気層の温度を
一定に保つと、空気層の密度を変化させる最大の要因で
ある温度による密度変化が小さくなるので、ダスト６か
ら放射されたα線が空気層で失うエネルギーの変化が少
なくなり、放射線検出器７に到達した時のα線のエネル
ギーのバラツキが少なくなって計測精度が向上する。

【００５５】空気層の密度は、温度の他に圧力と湿度に
も依存する。したがって、空気の密度に関係する温度、
圧力及び湿度の１つあるいはそれらの組み合わせを、そ
のモニタリング対象であるエリアの状況に合わせて選択
し、その計測結果によって、α線のエネルギーに換算で
きるパルス波高値を補償することによって、計測精度を
向上させることができる。

【００５６】ラドン・トロンの娘核種の領域のうちの１
つのチャンネルを基準領域とし、これに対して、パルス
波高値の幅は同じで、パルス波高値を一定値だけ高パル
ス波高値側あるいは低パルス波高値側に移動させた比較
領域を設定し、基準領域及び比較領域における計数値を
比較したり、基準領域に対して、パルス波高値の幅は同
じで、パルス波高値を一定値だけ低パルス波高値側及び
高パルス波高値側に移動させた２つの比較領域を設定
し、これら３つの領域における計数値を比較したりする
と、基準領域が適当な設定状態にあるか否かを判定する
ことができ、計測の高精度化ができる。

【００５７】この方法は、濾紙４と放射線検出器７の間
の空気層の状態を制御すること、あるいはその空気層の
状態を計測して補償することによらないで、１つあるい
は２つの比較領域を設定することにより、全ての核種の
設定領域の上下限パルス波高値を最適化させることがで
きるという効果をもつ。この場合に、比較領域をRaＡ及
びThＣに設定するのが最も有効である。その理由は、計
測対象とするプルトニウムやウランが放射するα線のエ
ネルギーに最も近いエネルギーをもつα線を放射するラ
ドン・トロンの娘核種であること、及び、第２計数手段
の計測値としての領域も１つでよいことにより、必要な
微分型波高弁別器の総数が少なくて済むことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるα線ダストモニタの構成を示す
概念図

【図２】第１の実施例による設定領域を示すパルス波高
スペクトル線図

【図３】第１の実施例による計測部８及び演算処理部９
を示すブロック図

【図４】第１の実施例による計測結果及び演算結果を示
す線図

【図５】第２の実施例による計測結果及び演算結果を示
す線図

【図６】第３の実施例による設定領域を示すパルス波高
スペクトル線図

【図７】第３の実施例による計測部８及び演算処理部９
を示すブロック図

【図８】第３の実施例による計測結果及び演算結果を示
す線図

【図９】第４の実施例による計測部８及び演算処理部９
を示すブロック図

【図１０】第４の実施例による計測結果及び演算結果を
示す線図

【図１１】第５の実施例による設定領域を示すパルス波
高スペクトル線図

【図１２】第６の実施例によるα線ダストモニタの構成
を示す概念図

【図１３】第７の実施例による設定領域を示すパルス波
高スペクトル線図

【図１４】従来技術によるα線ダストモニタの構成を示
す概念図

【図１５】従来技術によるα線ダストモニタの計測範囲
を示すパルス波高スペクトル線図

【図１６】ラドン・トロンの娘核種、プルトニウム及び
ウランのパルス波高スペクトルを示すパルス波高スペク
トル線図

【符号の簡単な説明】

１ ポンプ ２ 送気管 ３ 集塵部 ４ 濾紙 ５ 流量計 ６ ダスト ７ 放射線検出器 ８ 計測部 81 第１計数手段 82 第２計数手段 ９ 演算処理部 91 第１演算手段 92 第２演算手段 10 表示部 12 雰囲気計測センサ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象とする雰囲気中に含まれるダストを濾
   紙上に収集し、そのダストから放射されるα線を放射線
   検出器で計測して、その雰囲気中に存在するα線ダスト
   を計測・監視する装置において、 計測対象とする核種のスペクトルのピーク位置に相当す
   るパルス波高値を含む第１領域におけるα線を検出する
   第１計数手段と、 前記第１領域を含まず、かつラドン・トロンの娘核種の
   パルス波高値を含む第２領域におけるα線を検出する第
   ２計数手段と、 第２計数手段の計数値を用いて、前記第１領域にバック
   グラウンドとして存在するラドン・トロンの娘核種から
   放射されるα線の計数値を推定演算する第１演算手段
   と、 前記第１計数手段の計数値から、前記第１演算手段にて
   推定演算された計数値を差し引くことにより、計測対象
   とする核種から放出されるα線量を求める第２演算手段
   と、 から構成されることを特徴とするα線ダストモニタ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のα線ダストモニタにおい
   て、 第２領域のために選択するラドンの娘核種がRaC'（ ²¹⁴
   Po）であり、トロンの娘核種がThC'（ ²¹²Po）であるこ
   とを特徴とするα線ダストモニタ。
3. 【請求項３】請求項１に記載のα線ダストモニタにおい
   て、 第２領域のために選択するラドンの娘核種がRaＡ（ ²¹⁸
   Po）であり、トロンの娘核種がThＣ（ ²¹²Bi）であるこ
   とを特徴とするα線ダストモニタ。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかの項に記
   載のα線ダストモニタにおいて、 第１演算手段は、第２計数手段の計数値に一定係数を乗
   じてラドン・トロンの娘核種の推定計数値を推定演算す
   ることを特徴とするα線ダストモニタ。
5. 【請求項５】請求項１から請求項３のいずれかの項に記
   載のα線ダストモニタにおいて、 第１演算手段は、第２計数手段の計数値に濾紙のダスト
   捕集時間の関数である係数を乗じてラドン・トロンの娘
   核種の推定計数値を推定演算することを特徴とするα線
   ダストモニタ。
6. 【請求項６】請求項１から請求項４のいずれかの項に記
   載のα線ダストモニタにおいて、 ダスト収集に使用する濾紙には、予め、一定時間、実使
   用条件に近い条件で予備ダスト収集したものを使用する
   ことを特徴とするα線ダストモニタ。
7. 【請求項７】請求項６に記載のα線ダストモニタにおい
   て、 予備ダスト収集の時間がダスト収集総時間の10〜50％で
   あることを特徴とするα線ダストモニタ。
8. 【請求項８】請求項１から請求項３のいずれかの項に記
   載のα線ダストモニタにおいて、 第１演算手段は、第２計数手段の計数値に第２計数手段
   の計数値の累積値によって決定される係数を乗じて、ラ
   ドン・トロンの娘核種の推定計数値を推定演算すること
   を特徴とするα線ダストモニタ。
9. 【請求項９】請求項１から請求項３のいずれかの項に記
   載のα線ダストモニタにおいて、 前記第２領域は、ラドン・トロンの娘核種のいずれか１
   つあるいは複数の核種の領域を核種ごとに複数の領域に
   分けられ、第１演算手段は、核種ごとの分割領域間の計
   数値の比の関数として決められる係数値を第２計数手段
   の計数値に乗じて、ラドン・トロンの娘核種の推定計数
   値を推定演算することを特徴とするα線ダストモニタ。
10. 【請求項１０】請求項９に記載のα線ダストモニタにお
    いて、 係数値を決めるために選択するラドン・トロンの娘核種
    がRaC'であり、分割数が２であることを特徴とするα線
    ダストモニタ。
11. 【請求項１１】請求項１から請求項10のいずれかの項に
    記載のα線ダストモニタにおいて、 前記濾紙と前記放射線検出器の間の空気層の温度を一定
    に保つための手段を備えることを特徴とするα線ダスト
    モニタ。
12. 【請求項１２】請求項１から請求項10のいずれかの項に
    記載のα線ダストモニタにおいて、 前記濾紙と前記検出器の間の空気層の温度、圧力及び湿
    度のうちのいずれか１つあるいはそれらの組み合わせを
    計測するための手段を備え、 その計測値によって、前記第１領域及び前記第２領域の
    上限パルス波高値及び下限パルス波高値を補償すること
    を特徴とするα線ダストモニタ。
13. 【請求項１３】請求項１から請求項12のいずれかの項に
    記載のα線ダストモニタにおいて、 前記第２領域として、ラドン・トロンの娘核種のうちの
    いずれか１つのスペクトルのピーク位置に相当するパル
    ス波高値を含む領域を基準領域、これに対して、パルス
    波高値の幅は同じで、パルス波高値を一定値だけ高パル
    ス波高値側あるいは低パルス波高値側に移動させた領域
    を比較領域として、それぞれ設定し、 基準領域及び比較領域における計数値を比較し、 低パルス波高値側の領域における計数値の方が大きい場
    合には、この核種を含めた全ての核種の設定領域を低パ
    ルス波高値側へ移動させ、 低パルス波高値側の領域における計数値の方が小さい場
    合には、この核種を含めた全ての核種の設定領域を高パ
    ルス波高値側へ移動させる、 ことを特徴とするα線ダストモニタ。
14. 【請求項１４】請求項１から請求項12のいずれかの項に
    記載のα線ダストモニタにおいて、 前記第２領域として、ラドン・トロンの娘核種のうちの
    いずれか１つのスペクトルのピーク位置に相当するパル
    ス波高値を含む領域を基準領域、これに対して、パルス
    波高値の幅は同じで、パルス波高値を一定値だけ低パル
    ス波高値側及び高パルス波高値側に移動させた２つの領
    域を比較領域として、それぞれ設定し、 これら３つの領域における計数値を比較し、 低パルス波高値側の比較領域における計数値が最大の場
    合には、この核種を含めた全ての核種の設定領域を低パ
    ルス波高値側へ移動させ、 基準領域における計数値が最大の場合には、この核種を
    含めた全ての核種の設定領域はそのままとし、 高パルス波高値側の比較領域における計数値が最大の場
    合には、この核種を含めた全ての核種の設定領域を高パ
    ルス波高値側へ移動させる、 ことを特徴とするα線ダストモニタ。
15. 【請求項１５】請求項13及び請求項14のいずれかの項に
    記載のα線ダストモニタにおいて、 基準領域を設定するラドン・トロンの娘核種がRaＡ及び
    ThＣであることを特徴とするα線ダストモニタ。
16. 【請求項１６】請求項１から請求項15のいずれかの項に
    記載のα線ダストモニタにおいて、 第２領域は、ラドンの娘核種及びトロンの娘核種のそれ
    ぞれに対応させて、複数の領域として設定されることを
    特徴とするα線ダストモニタ。