JPH0980156A - 放射線量測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射性物質収納容器の表面放射線量を、短時
間に正確にコンパクトな構成で行う。 【解決手段】 放射性物質が収納された容器２を入れる
測定用容器４の外周に長いシンチレーション・ファイバ
ー３０を螺旋状に巻き付ける。放射線がファイバーに入
射すると光が発生し、これがファイバーの両端に伝搬す
る。伝搬時間差を時間差計測回路３８で計測し、入射個
所を特定する。同時に入射数も計数し、放射線量分布を
得る。回路系の規模が小さいため故障率が低く、構成が
簡素ゆえ製作コストが低い。表面全体を測定するため、
正確で漏れのない測定ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は放射線量測定方法
および装置、特に、放射線物質等を収納した容器の表面
放射線量の測定を行う方法および装置に関する。この発
明は、例えば原子力発電所、核燃料物質取扱い施設、Ｒ
Ｉ取扱い施設等において実施される。

【０００２】

【従来の技術】放射性物質などを移送する場合、この物
質は移送形態、放射線レベル等に応じて最適な放射性物
質輸送容器（キャスク）に収納される。こうした容器
（以下単に「容器」という）については、放射線管理の
観点から、容器表面等の放射線量測定（以下単に「表面
測定」という）が法律によって義務づけられている。

【０００３】［従来技術１］図１は表面測定のための従
来技術１に係る表面測定装置の構成図である。同図にお
いて、放射性廃棄物を収容する紙製または金属製などの
バケツまたはドラム缶である容器２が測定用容器４の中
央に置かれている。容器の径および高さはそれぞれは数
十ｃｍから数ｍ程度である。

【０００４】測定用容器４の壁面には複数のＧＭ計数管
などによる放射線検出器６が設置されている。検出器の
径は数ｃｍ程度、長さは数十ｃｍ程度である。ＧＭ計数
管の場合、放射線（例えばγ線）によって計数管内部に
封入されたガスが電離作用を受け、これが電気信号とし
て取り出される。電気信号は検出器の出力としてそれぞ
れ計数回路８に与えられ、γ粒子が計数される。計数回
路８の後段には放射線量表示部１０が置かれ、ここで各
放射線検出器６の測定結果が表示される。通常のこの最
大値をもって法定の測定結果とする。

【０００５】なお、放射線検出器６はＧＭ計数管の他
に、プラスチック等のシンチレータで構成される場合も
ある。このときはシンチレータがγ線を受けてシンチレ
ーション光を発生し、これを光電変換することにより、
同様の測定を行う。

【０００６】［従来技術２］図２は表面測定のための従
来技術２に係る表面測定装置の構成図である。同図にお
いて図１との相違は、放射線検出器６が１個のみである
点、および測定用容器４の下部にモーター等を含む回転
駆動装置２０が追加されている点である。

【０００７】同図の構成において、表面測定は測定用容
器４をターンテーブルとして回転させながら行われる。
このとき、容器が軸方向に長い場合は適宜放射線検出器
６を軸方向にシフトさせながら、表面全体に渡って隈な
く測定を行う。測定結果は逐次表示または記録され、通
常はこの最大値が法定の測定値となる。

【０００８】以上が従来一般的な表面測定装置である。
これらの装置は遠隔操作に向くものであるが、予め放射
線レベルが十分に低いことがわかっている場合は、作業
員がサーベイメータによって人手作業で表面測定を行う
場合もある。また、ここでは法定の最大放射線量の測定
を説明したが、これ以外にも放射線物質の管理のため
に、表面放射線量の分布測定が頻繁に行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

［従来技術１］放射線検出器６よって表面全体をカバー
するためには、相当多数の放射線検出器６を設ける必要
がある。それに応じて計数回路８も多数となる。このた
め装置製作費が嵩むのみならず、回路系が複雑になる結
果、現実に故障の発生頻度が無視できない状況となって
いる。調整や修理のために、一定の保守工数が発生して
いる。さらに、ある程度の数の放射線検出器６を設けて
も、表面を完全に覆い尽くさない限り、検出器と検出器
の間の表面について測定に漏れが生じる。

【００１０】［従来技術２］回転駆動機構が必要とな
り、装置が複雑化、大型化する。また、表面全体を測定
するために、数分のオーダの時間を要する。核燃料物質
取扱い施設の中には、バケツ大の容器を年間１万個程度
使用するところもあり、測定時間が作業工数に占める割
合は大きい。

【００１１】以上が各装置の課題である。なお、人手に
よる測定の場合はさらに作業工数が増大する。

【００１２】［目的］本発明の目的は上記の各課題を解
決することにある。このため本発明では、容器などの被
検出体を取り巻くように細線状の放射線検出材を設け、
この両端に現れる信号を解析する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】放射線量の放射線量測定
方法は、細線状の放射線検出材を被検出体の周囲に立体
的に配設し、該検出材の両端に到達する放射線検出信号
の比較結果をもとに被検出体の表面放射線量の分布測定
を行う。

【００１４】ここで「立体的に配設」するとは、単に直
線状に配設する場合を除外する意味で、好ましくは被検
出体の表面付近に沿って、検出材の各部位の縦横高さが
変化するように敷設または配設する。

【００１５】この構成において、被検出体の表面から飛
来した放射線が放射線検出材のある個所に入射すると、
その個所から検出信号が検出材の両端に向けて伝搬して
いく。この信号が両端に到達するときには、強度や到達
時間等に差異が生じるため、この差異をもとに被検出体
の表面放射線量の分布測定を行うことができる。

【００１６】一方、本発明の放射線量測定装置は、被検
出体の周囲を取り巻いて配設される細線状の放射線検出
手段と、前記放射線検出手段の両端に接続され、これら
両端に伝達される検出信号を比較処理する信号処理手段
とを含む。放射線検出手段は、例えばシンチレーション
・ファイバーでよく、このとき前記検出信号は該ファイ
バーに入射する放射線に起因するシンチレーション光で
ある。シンチレーション・ファイバーの例として、プラ
スチック・シンチレーション・ファイバーが挙げられ
る。

【００１７】別の態様では、前記放射線検出手段は複数
本のシンチレーション・ファイバーを帯状に連接した状
態で形成され、前記信号処理手段はこれら複数本のシン
チレーション・ファイバーを１つの検出材としてその両
端に接続されてもよい。帯状に連接するとは、ファイバ
ーを平行に並べた状態で接着等によって固定することを
いう。この場合、複数のファイバーによる帯状検出材
（以下「帯状ファイバー」という）の厚みはファイバー
径に等しい。信号処理手段は帯状ファイバー全体を検出
材の単位としてその両端に接続される。従って、帯状フ
ァイバーを構成する複数のシンチレーション・ファイバ
ーのいずれに放射線が入射したかまでは特定しない。い
ずれかのファイバーに入射すれば、検出信号が帯状ファ
イバーの両端に伝搬する。信号処理手段は帯状ファイバ
ーの両端において、検出信号を比較処理する。

【００１８】このとき、前記放射線検出手段は被検出体
の周囲を螺旋状に取り巻く状態で配設されてもよい。例
えば被検出体がドラム缶のような円筒形状の場合、放射
線検出手段は、この円筒の上端の一点から円筒の表面を
螺旋状に辿りながら次第に下がっていき、下端の一点に
到達する構造でもよい。つるまきバネまたはソレノイド
の構造を考えればよい。

【００１９】この状態で放射線検出手段に放射線が入射
すると、検出信号が螺旋を上下両方向に伝搬していく。
これらは該検出手段の両端を経て信号処理手段に入力さ
れ、所定の信号処理が行われる。

【００２０】このときさらに放射線検出手段は、被検出
体の周囲を隙間なく、かつ重複なく取り巻くよう螺旋状
に配設されてもよい。被検出体が円筒形状の場合、円筒
の上端の一点を始端とする放射線検出手段が、円筒の廻
りを一周したとき、ちょうど自己の幅だけ下方にずれる
よう、わずかな傾斜を持って円筒に巻き付けられればよ
い。すなわち放射線検出手段の幅をｗ、円筒の円周をＬ
とすれば、放射線検出手段の巻き付けの傾斜をｗ／Ｌと
すればよい。この傾斜を維持すれば、放射線検出手段が
交差（すなわち重複）することはない。

【００２１】この構成によれば、放射線検出手段は被検
出体の表面全体を覆う。従って検出漏れが回避される。
また、放射線検出手段どうしが重複する個所はないた
め、放射線の入射位置を一意的に特定することができ
る。

【００２２】放射線量測定装置の一態様として、前記信
号処理手段は前記放射線検出手段の両端に伝達される検
出信号の到達時間差を計測する。到達時間差は例えば、
検出信号が一端に到達した瞬間を時刻ゼロとし、他端に
到達する瞬間の時刻を計測して求められる。さらにこの
とき、信号処理手段は両端に伝達される検出信号および
到達時間差をもとに、放射線の入射強度と入射個所を算
出する。

【００２３】ここで、例えば放射線検出手段がシンチレ
ータの場合、一次的な検出信号は光である。これを電気
信号に変換して計数すれば放射線の強度が求まる。一
方、シンチレータ中を伝搬する光の速度は既知であるた
め、到達時間差とこの速度の積から、放射線検出手段の
中心からの入射個所の変位を算出することができる。こ
の結果、入射個所が特定される。

【００２４】本発明の放射線量測定装置の一態様は、被
検出体を収容するための測定用容器と、前記測定用容器
を取り巻く状態で螺旋状に配設されるシンチレーション
・ファイバーと、前記シンチレーション・ファイバーの
両端に接続され、それら両端に伝達されるシンチレーシ
ョン光信号を端ごとに電気信号に変換する光電変換部
と、前記シンチレーション光が前記両端に到達する時間
差をＴＯＦ法に基づいて算出する時間差算出部と、前記
電気信号の計数値から前記シンチレーション・ファイバ
ーに入射した放射線の強度を算出する強度算出部と、算
出された時間差および強度をもとに被検出体の表面放射
線分布を導出する分布導出部とを含む。

【００２５】この構成において、被検出体はまず測定用
容器内に設置される。被検出体が放射線を発生すると、
この放射線がシンチレーション・ファイバーのいずれか
の個所に入射し、検出信号であるシンチレーション光を
発する。この光はシンチレーション・ファイバーの両端
に向けて伝搬し、それぞれの端に到達すると電気信号に
変換される。シンチレーション光の到達時間差はＴＯＦ
法（Time Of Flight：飛行時間法）によって導出され
る。この時間差から入射個所が判明する。一方、放射線
強度は電気信号の計数値から判明するので、位置情報お
よび強度情報から被検出体の表面放射線分布を導出する
ことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施形態１． 図３は表面測定のための実施形態１に係る
表面測定装置の構成図である。ここでは図１の構成との
相違点を中心に説明する。

【００２７】同図において、容器２は測定用容器４の中
央に置かれる。測定用容器４の材質は特に問わないが、
精密測定を行う場合は放射線を減衰させないよう密度の
低い材料が用いられる。逆に、容器２から放出される放
射線のレベルが高すぎる場合等、ある程度放射線を弱め
た後に測定を行いたい場合は、鉛などの金属で作製し、
その肉厚を調節する。

【００２８】測定用容器４の内径は容器２よりも幾分大
きくとる。容器２の設置と取り出しを可能とし、複数の
容器２の連続測定を配慮するためである。測定用容器４
の内部には容器２の位置決め機構を設けてもよい。

【００２９】測定用容器４の外壁面には、細いプラスチ
ック・シンチレーション・ファイバー（以下「ＰＳＦ」
という）３０が螺旋状に巻き付けられている。一例とし
て、ＰＳＦ３０のコア部はポリスチレン、クラッド部は
ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）によって構成
される。図３では見やすさのためにＰＳＦ３０の巻き付
けに間隔を持たせて描いているが、本実施形態ではこの
間隔はゼロとし、ＰＳＦ３０を密に巻き付けるものとす
る。本来、ＰＳＦ３０は折曲げ加工に不向きであるが、
本実施形態のように比較的緩やかな曲げは可能である。
この曲げ加工のために、本実施形態では太さが１ｍｍ程
度のＰＳＦ３０を採用する。

【００３０】ＰＳＦ３０の両端ａ、ｂはともに信号処理
回路３２に接続されている。図４は信号処理回路３２の
内部構成図である。同図に示すごとく、ＰＳＦ３０の両
端ａ、ｂにはそれぞれ光電変換素子３４ａ、ｂが取り付
けられている。光電変換素子３４ａ、ｂは光電子増倍管
（ＰＭＴ）またはアバランシェ・フォトダイオード（Ａ
ＰＤ）等で構成され、シンチレーション光を電気信号Ｓ
ａ、Ｓｂへ変換する。ＰＳＦ３０と光電変換素子３４
ａ、ｂ全体は図示しない遮光材によって覆われている。
電気信号は増幅回路３６ａ、ｂで増幅され、それぞれ
Ｓ’ａ、Ｓ’ｂとして時間差計測回路３８へ入力され
る。

【００３１】時間差計測回路３８は電気信号Ｓ’ａを基
準信号とし、ＴＯＦ法によって時間差を算出する。この
回路は、図示しない時間波高変換器（ＴＡＣ）および波
高分析器（ＭＣＡ）を含み、シンチレーション光の計数
もここで行われる。ここでは、Ｓ’ａが到達した瞬間の
時刻をゼロとし、Ｓ’ｂの到達時刻を計測する。Ｓ’ａ
が必ず先に時間差計測回路３８に到達するよう、Ｓ’ｂ
の伝達経路には遅延回路４０が挿入されている。遅延回
路４０のおける遅延時間Ｄの最小値は、ＰＳＦ３０の端
ｂに最も近い個所に放射線が入射したときでもＳ’ａが
先に到達するよう決められる。ＰＳＦ３０全長をシンチ
レーション光が伝搬する時間をｔ_L とおくと、 Ｄ＞ｔ_L がＤの条件である。

【００３２】こうして時間差が求まるが、時間差計測回
路３８では、放射線の計数値から放射線強度も計測され
る。時間差および強度は放射線量表示部４２に与えら
れ、例えば、ＰＳＦ３０の一端ａを原点とした場合の入
射個所のＰＳＦ３０上の距離を横軸とし、放射線強度を
縦軸にプロットして表示することができる。このとき、
前記の入射個所から容器２の表面の対応個所が判明する
ため、表面の放射線量分布が明らかになる。

【００３３】以上が本実施形態の概要である。この表面
測定装置によれば、ＰＳＦ３０によって表面全体がカバ
ーされるため、測定漏れがない。また、多数の放射線検
出器および計数回路を設ける必要もない。特別な機構系
も不要であり、全体を同時測定するために測定時間も短
い。この結果、従来技術１、２の課題を解決する。

【００３４】なお、本実施形態には以下の応用または変
形が考えられる。

【００３５】（１）本装置は表面測定のみを用途とする
が、これを放射性物質の貯蔵容器として利用すれば、貯
蔵中の放射線管理に好都合である。同様に、輸送用容器
に組み込む用途も考えられる。

【００３６】（２）本装置では、測定の際に容器２を搬
入して設置することにした。しかし容器２は固定したま
ま、本装置のほうを可搬としてもよい。この用途のため
には、ＰＳＦ３０を巻き付けた測定用容器４を軽量素材
で作製することが望ましい。

【００３７】（３）本装置を可搬とする場合、測定用容
器４自体をなくしてもよい。その場合はＰＳＦ３０をあ
る程度の強度を持つ接着剤等によって自立可能に形成
し、これを測定対象の容器２にかぶせて使用する。

【００３８】実施形態２．実施形態１では１本のＰＳＦ
３０を検出材として使用した。実施形態２では帯状ファ
イバーを使用する。

【００３９】図５は実施形態２の表面測定装置に使用さ
れる帯状ファイバー５０の構造を示す。同図のごとく、
帯状ファイバー５０は例えば１００本のＰＳＦを帯状に
連接して作製される。外観上、帯状ファイバーのイメー
ジは、例えば通信等で使用されるフラットケーブルに近
い。１本のＰＳＦの太さを１ｍｍとすれば、帯状ファイ
バー５０の全幅は１０ｃｍとなる。厚さは１ｍｍのまま
である。

【００４０】帯状ファイバー５０は全体で１つの検出材
を構成する。このため、実施形態１同等の信号処理回路
３２は帯状ファイバー５０の両端に接続される。シンチ
レーション光の処理は１００本のＰＳＦを単位として行
われ、いずれのＰＳＦがシンチレーション光を発したか
までは問わない。帯状ファイバー５０は実施形態１のＰ
ＳＦ３０同様、隙間も重複もない状態で測定用容器４に
巻き付けられる。

【００４１】以上の構成により、実施形態２の装置には
以下の利点が生じる。

【００４２】（１）装置の作製が容易 幅１０ｃｍの検出材の実現には、ファイバーでなく板状
のＰＳＦを使用する方法も考えられる。しかし、この場
合は測定用容器４に巻き付けるための加工が困難とな
る。本実施形態は、個々が細線状のファイバーの加工性
を有効活用している。

【００４３】（２）装置の小型化が可能 帯状ファイバー５０は厚さが１ｍｍしかないため、装置
全体がコンパクトになる。この装置を多数隣接配置する
場合、従来技術１、２に比べて非常に有利である。

【００４４】（３）検出感度の維持が容易 実施形態２では１００本を単位とするため、実施形態１
のファイバー全長を理論上１／１００に短縮することが
できる。一般に、ＰＳＦは非常に透過率が高いものの、
伝搬中の光の減衰を考慮しなくてよいわけではない。た
だし、帯状ファイバーの幅を大きくとりすぎると、入射
個所を特定する際の精度が下がる。幅は検出感度との兼
ね合いで決めればよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の放射線量測定方法および装置に
よれば、正確かつ短時間の表面測定が可能である。装置
は少ない回路構成によって実現可能であり、故障等も少
ない。当然ながら人手作業による測定よりも工数は少な
く、遠隔操作に向くため安全管理面でも有利である。

【００４６】放射線検出手段としてシンチレーション・
ファイバーを使用する場合は、細いファイバーを採用す
ることによって装置の小型化が可能となる。

【００４７】帯状ファイバーを使用する場合は、ファイ
バー全長が短いため検出感度の維持が容易となる。

【００４８】放射線検出手段を被検出体の周囲を螺旋状
に取り巻く状態で配設する場合は、放射線の入射個所の
特定が容易である。このとき、被検出体の周囲を隙間な
く、かつ重複なく取り巻くように放射線検出手段を配設
すれば、測定漏れがなくなり、入射個所の特定確度が向
上する。

【００４９】放射線検出手段の両端に伝達される検出信
号の到達時間差を計測する場合は、例えばＴＯＦ法など
によって入射個所の特定が容易かつ正確になる。

【００５０】放射線検出手段の両端に伝達される検出信
号および前記到達時間差をもとに、放射線の入射強度と
入射個所を算出する場合は、放射線の表面強度分布を求
めることができる。

【００５１】測定用容器にシンチレーション・ファイバ
ーを螺旋状に巻き付け、シンチレーション光をファイバ
ー端ごとに電気信号に変換し、シンチレーション光の到
達時間差をＴＯＦ法に基づいて算出する場合は、入射個
所の特定が可能となる。また、前記電気信号を計数する
ことによって放射線の強度も算出できる。これらによ
り、被検出体の表面放射線分布を導出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 表面測定のための従来技術１に係る表面測定
装置の構成図である。

【図２】 表面測定のための従来技術２に係る表面測定
装置の構成図である。

【図３】 表面測定のための実施形態１に係る表面測定
装置の構成図である。

【図４】 実施形態１の信号処理回路３２の内部構成図
である。

【図５】 実施形態２の表面測定装置に使用される帯状
ファイバー５０の構造を示す図である。

【符号の説明】

４ 測定用容器、３０ ＰＳＦ、３２ 信号処理回路、
３４ａ，３４ｂ 光電変換素子、３６ａ，３６ｂ 増幅
回路、３８ 時間差計測回路、４０ 遅延回路、４２
放射線量表示部、５０ 帯状ファイバー。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細線状の放射線検出材を被検出体の周囲
   に立体的に配設し、該検出材の両端に到達する放射線検
   出信号の比較結果をもとに被検出体の表面放射線量の分
   布測定を行うことを特徴とする放射線量測定方法。
2. 【請求項２】 被検出体の周囲を取り巻いて配設される
   細線状の放射線検出手段と、 前記放射線検出手段の両端に接続され、これら両端に伝
   達される検出信号を比較処理する信号処理手段と、 を含むことを特徴とする放射線量測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の放射線量測定装置にお
   いて、 前記放射線検出手段はシンチレーション・ファイバーで
   あり、前記検出信号は該ファイバーに入射する放射線に
   起因するシンチレーション光であることを特徴とする放
   射線量測定装置。
4. 【請求項４】 請求項２、３のいずれかに記載の放射線
   量測定装置において、 前記放射線検出手段は、複数本のシンチレーション・フ
   ァイバーを帯状に連接した状態で形成され、前記信号処
   理手段は、これら複数本のシンチレーション・ファイバ
   ーを１つの検出材としてその両端に接続されることを特
   徴とする放射線量測定装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の放射線
   量測定装置において、 前記放射線検出手段は、被検出体の周囲を螺旋状に取り
   巻く状態で配設されることを特徴とする放射線量測定装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の放射線量測定装置にお
   いて、 前記放射線検出手段は、被検出体の周囲を隙間なく、か
   つ重複なく取り巻くよう螺旋状に配設されることを特徴
   とする放射線量測定装置。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかに記載の放射線
   量測定装置において、 前記信号処理手段は、前記放射線検出手段の両端に伝達
   される検出信号の到達時間差を計測することを特徴とす
   る放射線量測定装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の放射線量測定装置にお
   いて、 前記信号処理手段はさらに、前記放射線検出手段の両端
   に伝達される検出信号および前記到達時間差をもとに、
   放射線の入射強度と入射個所を算出することを特徴とす
   る放射線量測定装置。
9. 【請求項９】 被検出体を収容するための測定用容器
   と、 前記測定用容器を取り巻く状態で螺旋状に配設されるシ
   ンチレーション・ファイバーと、 前記シンチレーション・ファイバーの両端に接続され、
   それら両端に伝達されるシンチレーション光信号を端ご
   とに電気信号に変換する光電変換部と、 前記シンチレーション光が前記両端に到達する時間差を
   ＴＯＦ法に基づいて算出する時間差算出部と、 前記電気信号の計数値から前記シンチレーション・ファ
   イバーに入射した放射線の強度を算出する強度算出部
   と、 算出された時間差および強度をもとに被検出体の表面放
   射線分布を導出する分布導出部と、 を含むことを特徴とする放射線量測定装置。