JP5810066B2 - 放射性物質量の推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質量の推定方法に関する。

放射性物質は、例えば核分裂などによって生じ得るものである。放射性物質は、人体に有害な放射線を放射するものであることから、人体等への害を抑えるべく、例えば容器などに入れられて厳重に保管される必要がある。
従って、容器などに入れられ放射性物質を含む被検体の放射線量を測定することは、有害な物質を管理するという点において重要なことである。

従来、放射性物質を含む被検体から放射される放射線量の測定は、例えば、放射線測定器によって行われている。

該測定の具体例としては、例えば、放射性物質を含む被検体の周囲に螺旋状に巻き付けられ入射した放射線を検出して信号に変換する紐状の放射線検出部と、該検出部の両端とつながり該検出部で生じた信号を計算処理する信号処理部とを有する放射線測定器を用いて、放射線検出部の一部に入射した放射線によって生じた信号を紐状の該検出部の両端へ送り、両端それぞれで受信した信号の時間差や強度を基にして信号処理部にて被検体表面における放射線の放出箇所及び強度を計算処理するものが知られている（特許文献１）。

上記のごとき測定によれば、被検体の表面における放射線量を把握することができる。しかしながら、上記のごとき被検体の表面における放射線量の測定だけでは、被検体に含まれる放射性物質の量を把握することが困難である。

これに対して、被検体の一部を取り出し、水などによって放射性物質を被検体から溶出させ、溶出された放射性物質の量を放射線測定器によって測定することにより、被検体に含まれる放射性物質量を把握する方法などが知られている。

しかしながら、このようにして被検体の放射性物質量を把握する方法においては、被検体の少なくとも一部を取り出さなければ、被検体の放射性物質量を把握することができないという問題がある。

特開平０９−０８０１５６号公報

そこで、被検体の一部を取り出さなくとも、被検体に含まれる放射性物質量を把握できる放射性物質量の推定方法が要望されている。

本発明は、上記の問題点、要望点等に鑑み、被検体の一部を取り出さなくとも被検体に含まれる放射性物質量を把握できる放射性物質量の推定方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明に係る放射性物質量の推定方法は、放射性物質を含む被検体の表面の一部分におけるγ線量をγ線検出部を備えた放射線測定器によって測定し、該γ線量の測定値から前記被検体に含まれる放射性物質の量を推定する放射性物質量の推定方法であって、
γ線を放射する複数のγ線放射単位体が、前記被検体の表面の一部分から前記被検体を貫通するように直線的に並んで前記被検体に存在すると仮定する仮定工程と、
前記γ線放射単位体のそれぞれから放射され前記γ線検出部の検出位置に届くγ線の量を定めるべく、前記被検体に含まれる放射性物質の濃度を算出用係数として設定し、前記被検体に含まれる放射性物質の濃度と前記各γ線放射単位体に含まれる放射性物質の濃度とが同じであるとの仮定に基づいて前記各γ線放射単位体から放射されるγ線を前記算出用係数を用いて定め、前記各γ線放射単位体から放射されるγ線がランベルト・ベールの法則に従い減衰して前記検出位置に届くことに基づいて、前記各γ線放射単位体から前記検出位置に届くγ線の量を前記算出用係数を用いて定める各γ線量決定工程と、
前記各γ線量決定工程で定めたγ線の量の総計と前記γ線量の測定値とが同じであるとの仮定に基づいて前記算出用係数を算出する算出工程とを実施し、
前記仮定工程では、Ｄ個の等しい円柱状のγ線放射単位体が、被検体の一端から他端までγ線放射単位体の円柱軸方向に沿って連続して並び、隣り合うγ線放射単位体の底面が互いに重なり合うようにγ線放射単位体が被検体に存在し、γ線放射単位体における円柱軸方向長さが１ｃｍであると仮定し、
前記各γ線量決定工程では、前記放射性物質を特定の放射性元素に設定し、該特定の放射性元素から放射される各γ線のγ線エネルギーの放出率を設定し、
前記算出工程では、前記各γ線量決定工程で定めたγ線の量の総計を下記式によって表し、

上記式において、ｄは、前記γ線放射単位体の底面の直径［ｃｍ］を示し、η _ｊ は、前記γ線エネルギーの放出率を示し、ρ _ｍ は、被検体の密度［ｇ／ｃｍ ^３ ］を示し、ρ _ａ は、空気の密度［ｇ／ｃｍ ^３ ］を示し、ｒは、被検体とγ線検出部との距離［ｃｍ］を示し、ｈ _ｊ は、放射性物質中における放射性元素の存在割合であり、ｉは、γ線検出部に最も近いγ線放射単位体から遠ざかる方向へ向けて並ぶγ線放射単位体の順序を示し、Ｂ _ｉ はｉ番目のγ線放射単位体に対するビルドアップ係数を示し、Ｐmは、被検体の減衰係数［ｃｍ ^２ ／ｇ］を示し、Ｐaは、空気の減衰係数［ｃｍ ^２ ／ｇ］を示し、ｅｘｐは、底がｅの指数関数を示し、Ｑは、前記算出用係数［Ｂｑ／ｋｇ］を示し、
前記γ線放射単位体の並び方向の延長線上に前記γ線検出部の検出位置を配することにより、γ線を測定する、ことを特徴とする。

上記構成からなる放射性物質量の推定方法においては、被検体に対して表面の一部分におけるγ線量を測定し、前記仮定工程と、前記各γ線量決定工程と、前記算出工程とを実施することにより、被検体の一部を取り出さなくとも、被検体に含まれる放射性物質量を把握することができる。

本発明の放射性物質量の推定方法においては、前記被検体の表面の一部分以外から放射されるγ線が前記γ線検出部の検出位置に届くことを抑えるように前記γ線検出部をγ線減衰用材料で覆い、γ線を測定することが好ましい。

本発明の放射性物質量の推定方法においては、前記被検体は、吸着材が充填された吸着塔内に、放射性物質が溶解した水を通水させることにより、放射性物質を含むこととなった吸着塔内における吸着材と水との混合物であることが好ましい。
また、本発明の放射性物質量の推定方法においては、前記放射性物質は、放射性セシウム又は放射性ヨウ素であることが好ましい。

上述の通り、本発明の放射性物質量の推定方法は、被検体の一部を取り出さなくとも被検体に含まれる放射性物質量を把握できるという効果を奏する。

γ線量の測定の様子と、被検体及びγ線検出部の断面とを模式的に表した図。 放射性物質量の推定結果及び測定結果を表すグラフ。

以下、本発明に係る放射性物質量の推定方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の放射性物質量の推定方法におけるγ線量の測定の様子、及び、γ線放射単位体を模式的に表した模式図である。

本実施形態の放射性物質量の推定方法は、放射性物質を含む被検体１の表面の一部分におけるγ線量をγ線検出部３を備えた放射線測定器によって測定し、該γ線量の測定値から前記被検体１に含まれる放射性物質の量を推定する放射性物質量の推定方法であって、
γ線を放射する複数のγ線放射単位体２が、前記被検体１の表面の一部分から前記被検体を貫通するように直線的に並んで前記被検体１に存在すると仮定する仮定工程と、
前記γ線放射単位体２のそれぞれから放射され前記γ線検出部３の検出位置３ａに届くγ線の量を定めるべく、前記被検体１に含まれる放射性物質の濃度を算出用係数として設定し、前記被検体１に含まれる放射性物質の濃度と前記各γ線放射単位体２に含まれる放射性物質の濃度とが同じであるとの仮定に基づいて前記各γ線放射単位体２から放射されるγ線を前記算出用係数を用いて定め、前記各γ線放射単位体２から放射されるγ線がランベルト・ベールの法則に従い減衰して前記検出位置３ａに届くことに基づいて、前記各γ線放射単位体２から前記検出位置３ａに届くγ線の量を前記算出用係数を用いて定める各γ線量決定工程と、
前記各γ線量決定工程で定めたγ線の量の総計と前記γ線量の測定値とが同じであるとの仮定に基づいて前記算出用係数を算出する算出工程とを実施するものである。

前記放射性物質量の推定方法においては、図１に示すように、放射性物質を含む被検体１の表面の一部分におけるγ線量をγ線検出部３を備えた放射線測定器によって測定する。具体的には、図１に示すように、例えば、前記γ線検出部３において前記被検体３に最も近い位置にある検出位置３ａにてγ線を検出することにより、γ線量を測定する。

前記放射性物質は、γ線を放出するものであれば、特に限定されず、前記放射性物質としては、具体的には例えば、セシウム１３４（¹³⁴Ｃｓ）、セシウム１３７（¹³⁷Ｃｓ）などの放射性セシウム、又は、ヨウ素１３１（¹³¹Ｉ）などの放射性ヨウ素等が挙げられる。これらの放射性物質は、例えば、原子力発電所において核分裂によって発生し得る。
なお、前記放射性物質の種類は、放射線測定器によって予め知ることができる。具体的には、例えば、検出されるγ線のエネルギーを解析することにより、予め知ることができる。

前記被検体１は、少なくとも上述したような放射性物質を含むものであれば、特に限定されるものではない。
前記被検体１としては、具体的には例えば、吸着材が充填された吸着塔内にセシウム１３７などの放射性物質が溶解した水を通水させることにより、放射性物質を含むこととなった吸着塔内における吸着材と水との混合物などが挙げられる。

前記吸着材としては、例えば、ゼオライト、陽イオンを吸着するイオン交換樹脂、又は、フェロシアン化金属化合物などを採用することができる。
なお、前記被検体１は、通常、大きさや該被検体１を構成する材料が予め知られているものである。

前記放射線測定器としては、一般的なものを用いることができる。前記放射線測定器としては、具体的には例えば、γ線検出部３としてのガイガーミュラー計数管（ＧＭ管）を備えたもの、γ線検出部３としてのシンチレータを備えたＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器、又は、γ線検出部３としての半導体を備えたゲルマニウム半導体検出器などを用いることができる。

前記放射線測定器は、各放射性物質に特有のγ線エネルギーを特定し、そのγ線エネルギー量を量るように構成されている。

前記放射線測定器は、通常、γ線検出部３で検出したγ線の量を数値で表示する測定値表示部をさらに備える。
該測定値表示部は、γ線検出部３とつながっており、γ線検出部３で検出したγ線の量を数値に変換して表示するように構成されている。変換された数値の単位としては、具体的には例えば、μＳｖ／ｈ（マイクロシーベルト／時間）などが挙げられる。

上述したγ線の測定においては、より正確に放射性物質の量を推定できるという点で、図１に示すように、γ線放射単位体２の並び方向の延長線上に前記γ線検出部３の検出位置３ａを配することにより、γ線を測定することが好ましい。
さらに正確に放射性物質の量を推定するためには、γ線の検出方向が定まっているγ線検出部３を備えた放射線測定器を用いて、直線的に並んだγ線放射単位体２が、γ線検出部３のγ線検出方向の先に存在するようにγ線検出部３を配置して、γ線を測定することが好ましい。

また、上述したγ線の測定においては、前記被検体１の表面の一部分以外から放射されるγ線が前記γ線検出部３の検出位置３ａに届くことを抑えるように前記γ線検出部３をγ線減衰用材料４で覆った状態で、γ線を測定することが好ましい。
上記のごとくγ線検出部３をγ線減衰用材料４で覆った状態でγ線を測定することにより、測定すべきγ線の入射方向以外の方向からのγ線の影響を抑制することができ、被検体１の表面の一部分から放射されるγ線を前記γ線検出部３の検出位置３ａにてより確実に検出できることから、より正確に放射性物質の量を推定することができるという利点がある。

前記γ線減衰用材料４は、γ線を減衰させることができる材料である。前記γ線減衰用材料４は、通常、γ線を減衰させる厚みを有している。前記γ線減衰用材料４としては、通常、鉛、鉄、又は、コンクリートなどが用いられる。
なお、前記γ線減衰用材料４は、γ線を減衰させるものであれば特に限定されない。前記γ線減衰用材料４は、例えば、液体状のもの又は粉末状のものであってもよく、γ線を減衰させる厚みを有するようにこれらが容器等に入れられたものであってもよい。

γ線の測定においては、より正確に放射性物質の量を推定できるという点で、被検体１の表面の一部分における形状及び大きさと、該表面の一部分と対向するγ線検出部３の検出位置３ａにおける形状及び大きさとが同じであることが好ましい。

また、γ線の測定においては、被検体１の表面の一部分と、放射線測定器のγ線検出部３とが離れていてもよく、離れていなくてもよい。空気中におけるγ線の減衰を防止するという点で、被検体１の表面の一部分と、放射線測定器のγ線検出部３とは、離れていないことが好ましい。
γ線の測定においては、空気中におけるγ線の減衰をより抑制できるという点で、被検体１の表面の一部分と、放射線測定器のγ線検出部３との距離が、１０ｃｍ以下であることが好ましい。

前記仮定工程においては、図１に示すように、γ線を放射する複数のγ線放射単位体２が、前記被検体１の表面の一部分から前記被検体を貫通するように直線的に並んで前記被検体１に存在すると仮定する。

前記仮定工程においては、より正確に放射性物質の量を推定できるという点で、図１に示すように、前記γ線放射単位体２が同じ形状で且つ同じ大きさで互いに接していると仮定することが好ましい。

前記γ線放射単位体２の数は、特に限定されるものでなく、被検体１の大きさや形状によって適宜設定される。
前記γ線放射単位体２の形状は、特に限定されるものでなく、該形状としては、具体的には例えば、直方体状、円柱体状などが挙げられる。
前記γ線放射単位体２の大きさは、特に限定されるものでなく、被検体１の大きさや形状によって適宜設定される。
前記γ線放射単位体２は、全て同じ体積を有するように設定されることが好ましい。

前記γ線放射単位体２としては、放射線物質量の推定精度をより優れたものにできるという点で、直径１〜５ｃｍの底面と１〜５ｃｍ長さの円柱軸とを有する円柱体状のものを設定することが好ましい。
円柱体状のγ線放射単位体２は、円柱軸方向に沿って連続して並び、隣り合うγ線放射単位体２の底面が互いに重なり合うように被検体１に存在すると仮定されることが好ましい。

前記各γ線量決定工程においては、まず、前記γ線放射単位体２のそれぞれから放射され前記γ線検出部３の検出位置３ａに届くγ線の量を定めるべく、前記被検体１に含まれる放射性物質の濃度を算出用係数として設定し、前記被検体１に含まれる放射性物質の濃度と前記各γ線放射単位体２に含まれる放射性物質の濃度とが同じであるとの仮定に基づいて前記各γ線放射単位体２から放射されるγ線を前記算出用係数を用いて定める。

前記各γ線量決定工程においては、例えば、前記被検体１に含まれる放射性物質の濃度を算出用係数（Ｑ）として設定し、該算出用係数（Ｑ）と、前記γ線放射単位体２の体積又は重量（Ｍ）と、γ線の放出率（η）とを掛け合わせることにより、各γ線放射単位体２から放射されるγ線量を算出用係数を用いて定めることができる。算出用係数を用いて定めたγ線量は、数式によって表すことができる。

具体的には、前記各γ線量決定工程においては、下記式（１）のように、各γ線放射単位体２から放射されるγ線量を表すことができる。
算出用係数Ｑ × Ｍ × η ・・・（１）

前記各γ線量決定工程においては、次に、前記各γ線放射単位体２から放射されるγ線がランベルト・ベールの法則に従い減衰して前記検出位置３ａに届くことに基づいて、前記各γ線放射単位体２から前記検出位置３ａに届くγ線の量を前記算出用係数を用いて定める。

一般的に、厚さｘの物質にＩ₀個の放射線が一定方向から入射したとき、前記厚さｘの物質を通過して現れる放射線の数Ｉは、ランベルト・ベールの法則に従って、下記式（２）で表される。

Ｉ＝Ｂ Ｉ₀ ｅ^-Px ・・・（２）
（式中、ｅは、ネイピア数であり、Ｐは減衰係数であり、Ｂは、ビルドアップ係数と称されるγ線の散乱効果などに関する補正係数である。）

前記各γ線量決定工程においては、上記式（２）におけるＩ₀が、上記式（１）で表した各γ線放射単位体２から放射されるγ線量のうちの、前記検出位置３ａの方向へ放射されるものに相当する。

なお、γ線の測定において、被検体とγ線検出部３とが離れている場合には、γ線が検出器に届く間に、空気によっても減衰するため、被検体を構成する材料によるγ線の減衰だけでなく、空気によるγ線の減衰も考慮して、前記γ線検出部３に届くγ線の量を前記算出用係数を用いて定める。

前記各γ線量決定工程について、具体例を示しつつさらに詳しく説明する。

前記各γ線量決定工程においては、被検体に含まれる放射性物質の主成分が既知である場合、被検体１に含まれる放射性物質量をより確実に推定できるという点で、放射性物質を特定の元素に設定することが好ましい。
また、前記各γ線量決定工程においては、放射性物質の主成分が既知である場合、既知の技術的事項に基づいて、放射性物質としての特定の元素から放射されるγ線のγ線エネルギーとその放出率とを設定することが好ましい。

具体的には、前記各γ線量決定工程においては、例えば、放射性物質をセシウム１３４とセシウム１３７とに設定することができる。
また、前記各γ線量決定工程においては、例えば、セシウム１３４及びセシウム１３７のγ線エネルギーと、それに対応するγ線エネルギーの放出率を下記のように設定することができる。

セシウム１３４（３種を設定）
γ線エネルギー 放出率
Ａ．０．５６９ＭｅＶ（メガエレクトロンボルト） ０．１５４
Ｂ．０．６０５ＭｅＶ ０．９７６
Ｃ．０．７９６ＭｅＶ ０．８５５
セシウム１３７
γ線エネルギー 放出率
Ｄ．０．６６２ＭｅＶ ０．８５１

より具体的には、前記各γ線量決定工程においては、例えば放射性物質をセシウム１３４とセシウム１３７とに設定した場合、上述したセシウム１３４の３種及びセシウム１３７それぞれのγ線エネルギーの放出率と、前記算出用係数Ｑと、前記γ線放射単位体２の体積又は重量（Ｍ）と、さらに各セシウムの存在割合（ｈ₁：セシウム１３４の存在割合、ｈ₂：セシウム１３７の存在割合）とを掛け合わせることにより、各γ線放射単位体２から放射されるそれぞれのγ線エネルギーの量を算出用係数を用いて定めて数式により表し、さらに算出用係数を用いて表したそれぞれのγ線エネルギー量を合計することにより、各γ線放射単位体２から放射されるγ線量を算出用係数を用いて定め数式により表すことができる。

例えば、前記各γ線量決定工程においては、上記式（１）をより具体化した下記式（３）〜（６）に従って、各γ線放射単位体２から放射されるそれぞれのγ線エネルギー量を算出用係数を用いて表し、さらに、算出用係数を用いて表したそれぞれのγ線エネルギー量を合計することにより、各γ線放射単位体２から放射されるγ線量を算出用係数を用いて表すことができる。
セシウム１３４（γ線エネルギー ０．５６９ＭｅＶ、 放出率η_A ０．１５４）
Ａ．算出用係数Ｑ × Ｍ × ｈ₁ × η_A ・・・（３）
セシウム１３４（γ線エネルギー ０．６０５ＭｅＶ、 放出率η_B ０．９７６）
Ｂ．算出用係数Ｑ × Ｍ × ｈ₁ × η_B ・・・（４）
セシウム１３４（γ線エネルギー ０．７９６ＭｅＶ、 放出率η_C ０．８５５）
Ｃ．算出用係数Ｑ × Ｍ × ｈ₁ × η_C ・・・（５）
セシウム１３７（γ線エネルギー ０．６６２ＭｅＶ、 放出率η_D ０．８５１）
Ｄ．算出用係数Ｑ × Ｍ × ｈ₂ × η_D ・・・（６）

なお、上記（３）〜（６）の式において、セシウムの存在割合（ｈ₁，ｈ₂）は、予め放射線測定器によって測定したγ線のエネルギーを解析することにより、設定することができる。

さらに、前記各γ線量決定工程においては、例えば式（３）〜（６）のごとく表した各γ線放射単位体２におけるそれぞれのγ線エネルギー量を基にして、ランベルト・ベールの法則に従って減衰して前記γ線検出部３に届くそれぞれのγ線エネルギー量を算出用係数を用いて表し、これらγ線エネルギー量をたし合わせ、各γ線放射単位体２から前記γ線検出部３に届く減衰後のγ線量を算出用係数を含む数式で表すことができる。

前記ランベルト・ベールの法則に従う上記の式（２）においては、該式（２）からもわかるように、少なくとも減衰係数と、γ線が通過する距離と、ビルドアップ係数とを用いる。

前記減衰係数、及び、前記ビルドアップ係数は、通常、材料毎に、又は、γ線エネルギー毎に知られている。
具体的には、例えば、セシウム１３４及びセシウム１３７のγ線エネルギーにおける水の減衰係数、コンクリートの減衰係数、及び、空気の減衰係数は、それぞれ下記の表１に示す通りである。
なお、表１においては、各減衰係数の値がｃｍ²／ｇの単位で表されている。この値をｃｍ^-1の単位で表すためには、ｃｍ²／ｇの単位で表された各減衰係数の値に、各物質のｇ／ｃｍ³単位での密度を乗じればよい。
前記ビルドアップ係数（Ｂ）の値は、式（２）においてＰｘ＜１の場合にはＢ＝１とすることができ、Ｐｘ＞１の場合にはＢ＝Ｐｘとして近似することができる。

前記減衰係数は、被検体１を構成する材料に応じて、既知の減衰係数を基にして適宜適当な数値に設定することができる。
具体的には例えば、ゼオライトの主成分は、シリカ及びアルミナであることから、ゼオライトの減衰係数としては、コンクリートの減衰係数と同じ数値を採用することができる。
また、例えば、水と、吸着材としてのゼオライトとが混合している状態のものが被検体１である場合には、該混合物の減衰係数としては、水の減衰係数とコンクリートの減衰係数との平均値を採用することができる。

前記各γ線量決定工程において、前記ランベルト・ベールの法則におけるγ線が通過する距離は、各γ線放射単位体２の中心点と、前記検出部３の検出位置との距離であることが好ましい。
なお、各γ線放射単位体２の中心点は、γ線放射単位体２が均質であるときの重心である。

具体的には、図１に示すように、円柱体状のＤ個の等しいγ線放射単位体２が、被検体１の一端から他端まで、γ線放射単位体２の円柱軸方向に沿って連続して並び、隣り合うγ線放射単位体２の底面が互いに重なり合うようにγ線放射単位体２が被検体１に存在し、γ線放射単位体２の円柱軸方向長さが１ｃｍであると仮定した場合、被検体１とγ線検出部３とがｒｃｍ離れていれば、検出部に最も近い１番目のγ線放射単位体２から放射されるγ線が通過する距離は、ｒ＋０．５ｃｍと表すことができる。

前記各γ線量決定工程においては、必要に応じて、被検体１の密度の値又は空気の密度の値を使うことができる。被検体１の密度は、被検体１を構成する材料に応じて、既知材料の密度を基にして適宜適当な数値に設定することができる。
具体的には、例えば、被検体１が水とゼオライトとが混合している状態のものであり、被検体１における水とゼオライトとの体積比がほぼ等しい場合には、被検体１の密度としては、水の密度とゼオライトの密度との平均値を設定することができる。

前記算出工程においては、前記各γ線量決定工程で定めたγ線の量の総計と前記γ線量の測定値とが同じであるとの仮定に基づいて前記算出用係数を算出する。

具体的には、前記算出工程においては、例えば下記の式（７）によって、各γ線量決定工程で求めたγ線の量の総計を表すことができる。
下記式（７）は、被検体１がゼオライトと水との混合物であり、図１に示すように、Ｄ個の等しい円柱状のγ線放射単位体２が、被検体１の一端から他端までγ線放射単位体２の円柱軸方向に沿って連続して並び、隣り合うγ線放射単位体２の底面が互いに重なり合うようにγ線放射単位体２が被検体１に存在すると仮定し、γ線放射単位体２における円柱軸方向長さが１ｃｍである場合に用いることができる。

詳しくは、上記の式（７）におけるｄは、図１に示すように、γ線放射単位体２の底面の直径を示す。η_jは、上述したように各γ線エネルギーの放出率を示す。ρ_mは、被検体１の密度（ｇ／ｃｍ³）を示す。ρ_aは、空気の密度（ｇ／ｃｍ³）を示す。ｒは、被検体１とγ線検出部３との距離（ｃｍ）を示す。ｈ_jは、放射性物質中における各γ線を放出する放射性元素（¹³⁴Ｃｓ又は¹³⁷Ｃｓ）の存在割合（具体的には、放射性元素がセシウムであれば、例えば、ｊ＝１，２，３が¹³⁴Ｃｓの存在割合、ｊ＝４が¹³⁷Ｃｓの存在割合）である。ｉは、γ線検出部３に最も近いγ線放射単位体２から遠ざかる方向へ向けて並ぶγ線放射単位体２の順序を示す。Ｂ_iはｉ番目のγ線放射単位体２に対するビルドアップ係数を示す。Ｐｍは、被検体１の減衰係数（ｃｍ²／ｇ）を示す。Ｐａは、空気の減衰係数（ｃｍ²／ｇ）を示す。ｅｘｐは、底がｅの指数関数を示す。4*π(r+i-0.5)²の項は、ｉ番目のγ線放射単位体２から放射されるγ線が検出器までの距離を進む間に広がる球空間の全面積を示す。従って、πd²/4/（4*π(r+i-0.5)²）の項は、ｉ番目のγ線放射単位体２から放射されるγ線が、前記検出位置３ａまでの距離を進む間に広がる球空間の全面積と検出位置の面積との比であり、これは、ｉ番目のγ線放射単位体２から放射されるγ線のうち、前記検出位置３ａに入射するγ線量の割合の近似値である。そして、Ｑは上述した算出用係数（Ｂｑ／ｋｇ）を示す。

より具体的には、前記算出工程においては、下記の式（８）に示すように、式（７）で表される値と、測定したγ線量φとが同じ値になると仮定することにより、算出用係数Ｑを算出することができる。
例えば、算出用係数Ｑは、式（８）が成り立つような仮値をＱに代入して、繰り返し計算により適当な仮値を決めることによって算出することができる。
また、例えば、算出用係数Ｑは、下記式（８）における既知の数値を式（８）に代入したうえで、コンピュータによる演算によって算出することができる。

なお、演算によって得られた算出用係数Ｑを用いて式（７）を計算すると、計算したγ線量（総実効線量率）φ’が求められる。計算したγ線量（総実効線量率）φ’と、測定したγ線量（γ線量率）φとの比較については、実施例において後述する。

本実施形態の放射性物質量の推定方法においては、被検体１に対して表面の一部分におけるγ線量を測定し、前記仮定工程と、前記各γ線量決定工程と、前記算出工程とを実施することにより、被検体１の一部を取り出さなくとも、被検体１に含まれる放射性物質量を把握することができる。
詳しくは、前記放射性物質量の推定方法においては、少なくともγ線放射単位体２が存在すると仮定した部分の放射性物質量を把握することができる。

前記放射性物質量の推定方法においては、γ線量を測定する被検体１の表面部分を複数箇所設定し、前記γ線放射単位体２が互いに重ならないように前記仮定工程を実施することにより、被検体１の複数箇所に含まれる放射性物質量を推定することができる。

前記放射性物質量の推定方法においては、被検体１を構成する材料として放射性物質を吸着するゼオライトなどの吸着材を用いた場合、例えば放射性セシウムなどの放射性物質を含む水を被検体１の吸着材に通水し、所定通水量ごとに放射性物質の量を推定することができる。従って、経時的に放射性物質の量を推定することができ、時間を追って放射性物質の量の変化を知ることもできる。

本実施形態の放射性物質量の推定方法は、上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の放射性物質量の推定方法に限定されるものではない。
また、一般の放射性物質量の推定方法において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

下記に示すようにして、吸着材としてのゼオライトを充填した吸着塔に、放射性物質としてのセシウム１３４及びセシウム１３７を含む原水を通水し、セシウム１３４及びセシウム１３７をゼオライトに吸着させ、該吸着塔内におけるゼオライトと水と放射性物質との混合物を被検体として用いた。そして、斯かる吸着塔内の被検体における放射性物質量を推定した。

（試験例１）
［被検体の準備］
円柱軸が上下方向となるように設置した中空円柱状の吸着塔（塩化ビニル樹脂製）の内部に吸着材を充填した。
吸着塔内部底面部分の直径：７ｃｍ、 吸着塔円柱軸長さ：１００ｃｍ、
吸着材：ゼオライト（新東北化学工業社製）
原水の通水量：１５０Ｌ、 通水方向：下側から上側
なお、放射性物質の推定方法においては、吸着塔の周壁の厚みが薄く、吸着塔の存在を考慮していない。

［γ線の測定］
γ線検出部としてのＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器（円筒状）を備えた放射線測定器（製品名「シンチレーションサーベイメータ（ＴＣＳ−１７１Ｂ）」 日立アロカメディカル社製）を使用した。
ＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器：直径３ｃｍ、長さ２０ｃｍの円筒状
図１に示すように、ＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器における検出位置としての先端部位（γ線が入り込む部位 直径３ｃｍ）が、被検体の表面における直径３ｃｍ（ｄ）の円形部分と対向するようにＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器を配置した。また、ＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器の上記先端部位と、被検体表面との距離ｒを４．５ｃｍとした。また、ＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器の上記先端部位以外の部分は、厚さ１５ｃｍのγ線減衰用材料（鉄）で覆った。
このようなγ線の測定により、測定したγ線量（γ線量率）φを求めた。γ線量φの値は、０．２８μＳｖ／ｈであった。

［仮定工程］
円柱状のγ線放射単位体が被検体内に存在すると仮定した。詳しくは、底面の直径が３ｃｍであり円柱軸方向長さが１ｃｍである７個の円柱状のγ線放射単位体が、円柱状の被検体を水平方向に貫通するように並び、γ線放射単位体は、互いに底面同士が重なり合って存在すると仮定した。
なお、γ線放射単位体が並ぶ方向の先にＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器の上記先端部位が配されるように、ＮａＩ（ＴＩ）シンチレーション検出器を配置した。
また、被検体の最下部から高さ５ｃｍのところに、円柱状のγ線放射単位体における底面の中心があると仮定した。

［各γ線量決定工程］
下記式に従って、各γ線放射単位体からγ線検出部に届くγ線量を定めた。
πd²/4*Q*h_j*η_j*ρ_m/1000/(4*π(r+i-0.5)²)*B_i*exp(-Pm*ρ_m*(i-0.5))*exp(-Pa*ρ_a*r)
・・・式（９）

なお、式（９）においては、ｄ＝３ｃｍ、π＝３．１４（円周率）、ｈ_j （ｊ＝１，２，３）（¹³⁴Ｃｓの存在割合）＝０．４２、ｈ_j （ｊ＝４）（¹³⁷Ｃｓの存在割合）＝０．５８、ρ_m＝２．３０ｇ／ｃｍ³（水とゼオライトの平均密度を採用）、ｒ＝４．５ｃｍ、ρ_a＝１．２０＊１０^-3ｇ／ｃｍ³である。Ｐｍについては、式（７）について上述した通りである。Ｐａについては、表１の通りである。また、ｉは、１〜７ｃｍである。η_jについては、式（１）について上述した通りである。Ｂ_iの値については、式（２）におけるＰｘに相当する値であるPm*ρ_m*(i-0.5)の値が、最大となるように計算しても、Ｐｍ＝０．０８３４ｃｍ²／ｇ（表１のコンクリートの値を採用）、ρ_m＝２．３０ｇ／ｃｍ³、ｉ＝７ｃｍのときで１．２５であり、一方、他のほとんどの場合でもPm*ρ_m*(i-0.5)の値が１以下であることから、Ｂ_iは、１とした。また、空気中におけるビルドアップ係数については、Pa*ρ_a*rの値が１よりはるかに小さいことから、ビルドアップ係数を考慮せず、１とした。

［算出工程］
各γ線量決定工程で定めたγ線の量を合計し、合計した値と、上記のγ線の測定値（測定したγ線量φ）とが同じであるとして計算式（式（８））を作成し、この計算式から放射性物質量を逆算した。即ち、式（８）におけるＱ（Ｂｑ／ｋｇ）を算出した。

（試験例２）
通水量を３８０Ｌとした点以外は、試験例１と同様にして放射性物質量を推定した。測定したγ線量φの値は、０．２８μＳｖ／ｈであった。

（試験例３）
通水量を４５１Ｌとした点以外は、試験例１と同様にして放射性物質量を推定した。測定したγ線量φの値は、０．３２μＳｖ／ｈであった。

試験例１〜３によって算出した算出用係数Ｑを表２に示す。
一方、被検体においてγ線を測定した部分の吸着材を取り出し、取り出した吸着材の放射線量を測定した。詳しくは、ゲルマニウム半導体検出器（セイコー・イージーアンドジー社製 製品名「ＳＥＧ−ＥＭＳ」）を用いて、２５００秒の測定時間をかけて、放射線量を測定した。この測定結果も併せて表２に示す。
なお、放射線量を測定するために取り出した吸着材は、各通水量に到達した直後における被検体の最も下側から高さ１０ｃｍ高さまでの部分（通水入口側）のものである。

なお、推定した算出用係数Ｑを用いて式（７）によって計算したγ線量（総実効線量率）φ’と、測定したγ線量φとは非常に近い値となった。この結果から、上記の試験例においては、測定したγ線量φ中の放射性物質のほとんどが放射性セシウムであり、式（８）を用いた計算が有効なものであると認識できる。このように、式（８）において、測定したγ線量φを用いることにより、放射性セシウム量を推定することができる。

（試験例４）
下記に示す点以外は、試験例１と同様にして放射性物質量を推定した。
即ち、全通水量を５００Ｌとし、２０Ｌの通水量ごとに被検体に含まれる放射性物質量を推定した。また、吸着塔内における被検体の下側から５ｃｍ高さ、５０ｃｍ高さ、９５ｃｍ高さ（３カ所）において、それぞれ円柱状のγ線放射単位体における底面の中心が配されるように、γ線放射単位体を仮定した。また、これら３カ所において推定した放射性物質量の平均値（平均吸着量）を求めた。

（試験例５）
試験例４と同様の操作を再度行い、放射性物質量を推定した。

上記のようにして推定した放射性物質量を図２のグラフに示す。
一方、通水量が１５０Ｌ、３８０Ｌ、４５１Ｌの時点で吸着材の一部を取り出し、取り出した吸着材について、ゲルマニウム半導体検出器（セイコー・イージーアンドジー社製 製品名「ＳＥＧ−ＥＭＳ」）を用いて、２５００秒の測定時間をかけて、放射線量を測定した。被検体における測定部位（吸着塔からの取り出し部分）は、被検体の最も下側から高さ１０ｃｍまでの部分、最も下側から高さ４５〜５５ｃｍの部分、最も上側から下側へ１０ｃｍまでの部分の３カ所とした。取り出した吸着材は、各通水量に到達した直後におけるものである。なお、３カ所における測定値についても平均値（平均吸着量）を求めた。
このようにして放射性物質の量を測定した結果も、図２に示す。

表２及び図２から把握できるように、本発明の放射性物質量の推定方法によれば、被検体の一部を取り出さなくとも被検体に含まれる放射性物質の量を比較的正確に推定することができる。

本発明の放射性物質量の推定方法は、例えば、人体に悪影響を及ぼしうる放射性物質を含む被検体における放射性物質の量を管理及び制御するために、好適に使用される。具体的には、例えば、放射性物質を含む水を吸着材に通水させ、通水量に伴って増加する吸着材における放射性物質量を把握し、吸着材が破過するときを予測するために好適に使用される。

１：被検体、
２：γ線放射単位体、
３：γ線検出部、 ３ａ：検出位置、
４：γ線減衰用材料。

Claims (4)

1. 放射性物質を含む被検体の表面の一部分におけるγ線量をγ線検出部を備えた放射線測定器によって測定し、該γ線量の測定値から前記被検体に含まれる放射性物質の量を推定する放射性物質量の推定方法であって、
   γ線を放射する複数のγ線放射単位体が、前記被検体の表面の一部分から前記被検体を貫通するように直線的に並んで前記被検体に存在すると仮定する仮定工程と、
   前記γ線放射単位体のそれぞれから放射され前記γ線検出部の検出位置に届くγ線の量を定めるべく、前記被検体に含まれる放射性物質の濃度を算出用係数として設定し、前記被検体に含まれる放射性物質の濃度と前記各γ線放射単位体に含まれる放射性物質の濃度とが同じであるとの仮定に基づいて前記各γ線放射単位体から放射されるγ線を前記算出用係数を用いて定め、前記各γ線放射単位体から放射されるγ線がランベルト・ベールの法則に従い減衰して前記検出位置に届くことに基づいて、前記各γ線放射単位体から前記検出位置に届くγ線の量を前記算出用係数を用いて定める各γ線量決定工程と、
   前記各γ線量決定工程で定めたγ線の量の総計と前記γ線量の測定値とが同じであるとの仮定に基づいて前記算出用係数を算出する算出工程とを実施し、
   前記仮定工程では、Ｄ個の等しい円柱状のγ線放射単位体が、被検体の一端から他端までγ線放射単位体の円柱軸方向に沿って連続して並び、隣り合うγ線放射単位体の底面が互いに重なり合うようにγ線放射単位体が被検体に存在し、γ線放射単位体における円柱軸方向長さが１ｃｍであると仮定し、
   前記各γ線量決定工程では、前記放射性物質を特定の放射性元素に設定し、該特定の放射性元素から放射される各γ線のγ線エネルギーの放出率を設定し、
   前記算出工程では、前記各γ線量決定工程で定めたγ線の量の総計を下記式によって表し、
   

   

   上記式において、ｄは、前記γ線放射単位体の底面の直径［ｃｍ］を示し、η _ｊ は、前記γ線エネルギーの放出率を示し、ρ _ｍ は、被検体の密度［ｇ／ｃｍ ^３ ］を示し、ρ _ａ は、空気の密度［ｇ／ｃｍ ^３ ］を示し、ｒは、被検体とγ線検出部との距離［ｃｍ］を示し、ｈ _ｊ は、放射性物質中における放射性元素の存在割合であり、ｉは、γ線検出部に最も近いγ線放射単位体から遠ざかる方向へ向けて並ぶγ線放射単位体の順序を示し、Ｂ _ｉ はｉ番目のγ線放射単位体に対するビルドアップ係数を示し、Ｐmは、被検体の減衰係数［ｃｍ ^２ ／ｇ］を示し、Ｐaは、空気の減衰係数［ｃｍ ^２ ／ｇ］を示し、ｅｘｐは、底がｅの指数関数を示し、Ｑは、前記算出用係数［Ｂｑ／ｋｇ］を示し、
   前記γ線放射単位体の並び方向の延長線上に前記γ線検出部の検出位置を配することにより、γ線を測定する、放射性物質量の推定方法。
2. 前記被検体の表面の一部分以外から放射されるγ線が前記γ線検出部の検出位置に届くことを抑えるように前記γ線検出部をγ線減衰用材料で覆い、γ線を測定する請求項１に記載の放射性物質量の推定方法。
3. 前記被検体は、吸着材が充填された吸着塔内に、放射性物質が溶解した水を通水させることにより、放射性物質を含むこととなった吸着塔内における吸着材と水との混合物である、請求項１又は２に記載の放射性物質量の推定方法。
4. 前記放射性物質は、放射性セシウム又は放射性ヨウ素である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射性物質量の推定方法。
   

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