鈴木敏和

Chiyoda Technol Corporation放射線計測専門家会合2015年1月16日, 日本科学未来館、東京

緊急時モニタリングに求められる線量率測定器の性能と課題について

㈱千代田テクノル技術アドバイサー

緊急時モニタリングの質的転換

福島第一原子力発電所の事故において、地震とそれに付随する停電や

通信機能の停止、想定にない大量の核分裂生成物の環境放出等により、

緊急モニタリングの実施において以下の問題点が顕在化した

1. 発災初期におけるモニタリングデータが収集不能

2. 平常時モニタリングから緊急時モニタリングへの移行失敗

3. 過酷事故時の測定対象や核種同定の混乱

4. 時間経過に伴うモニタリング範囲の拡大

5. サーベイメータの表示振り切れや測定不能

6. 全国的なモニタリング展開の遅延

7. γ線スペクトロメータの測定要求増大

緊急時モニタリングの質的転換

8. 予測のもととなる放出源情報が得られず、SPEEDIによる放射

線量の予測失敗

・事故発生直後の住民避難の指標としてきたSPEEDIの位置づけは2013

年に改定した原子力災害対策指針で「参考情報」に格下げされ、予算は

1/4に縮小

・改定された原子力災害対策指針では国際基準の取り入れが進み、

IAEA GSG-2 “Criteria for Use in Preparedness and Response for a

Nuclear or Radiological Emergency”に基づく、実測に基づく実用上の介

入レベル（OIL）を導入

・原子力災害発生初期には確実性の高い情報に基づき、住民等の防護措

置を講じる必要があり、シミュレーションではなく 施設の状態や観測

可能な数値に基づき防護措置を行うことが主眼となり、OILの判断情報

の確保が初期モニタリングの最優先課題となった

緊急時の対応

1） ＥＭＣ（緊急時モニタリング本部）の立ち上げ

2） 固定観測局の確認

固定観測局の稼働状況等の確認を実施し、自然災害等の影響により異常がある場

合には、代替機の設置や修理等の必要な対応をとる

3） 固定観測局による測定の強化

固定観測局による空間放射線量率等の測定を強化（10分毎のデータ伝送⇒2分毎）

4） 可搬型モニタリングポスト等の設置及び測定の開始

可搬型モニタリングポスト等を設置予定地点へ設置し、測定を開始

5） モニタリングカー等の出動準備と交通情報の取得

モニタリングカー等の出動に備えて設備等の確認を行うとともに、

モニタリングルート上の交通情報の取得

6） 放出源情報等の収集

原子力事業者から敷地内のモニタリング情報を含む放出源情報（敷地境界周辺の

モニタリングポスト、排気筒モニタ及び放水口モニタの測定結果）及び敷地内気

象情報を収集

シミュレーションから実測へ

事故初期において最も重要な空間線量率測定

IAEA RS-Ｇ-1.8

“Environmental and Source Monitoring

for Purposes of Radiation Protection”によれば、

5.98. ひとたび放出が起きた場合、最も有効な計測はプルームからのγ線

量率測定と地面への放射性核種の堆積から生じる空間γ線量率測定

である。可能であれば、この種の測定はエアボーンが最も容易かつ

迅速に遂行できる。さもなければ、通常のβ/γ線サーベイメーター

を備えているチームによって、地上で空間γ線量率測定を行うこと

ができる。事故初期の目的は、どこでOILを超えてしまうか、そし

て該当する防護措置をどこでとられなければならないかを決定する

ことにある

SPEEDIは非常に高価で使いにくいが

適切に運用すれば有効ではある

IAEA RS-Ｇ-1.8

“Environmental and Source Monitoring

for Purposes of Radiation Protection”によれば、

5.69.During and immediately after a nuclear or radiological emergency,

monitoring resources are likely to be heavily overtaxed, and it is

essential to ensure that such resources are utilized as effectively

and efficiently as possible until additional assistance can be secured.

At the outset, all available meteorological information and modelling

predictions should be used to determine the geographical area in

which people could be affected by the release of radioactive

material.

多点自動マッピング

ＳＰＥＥＤＩに代わる実測多点モニタリングとして環境線量計にＧＰＳ、

データ伝送装置（自治体のシステムに依存）、太陽光発電システムを装備

した自己完結型モニタリングシステムをクラウドベースで構築中

モニタリングポスト

可搬型モニタリングポスト（NaI(Tl)シンチレータ+半導体検出器 4個）

・最大測定値： 100mGy/h

・伝送頻度：10 分間平均値を10 分に1 回送信（事故時2分）・使用電源：太陽電池及びバッテリー（日照不足でも7日間稼働）

リアルタイム線量測定システム（半導体検出器 8個）

・最大測定値：99.99μSv/h

・伝送頻度：10 分間平均値を10 分に1 回送信（事故時2分）・使用電源：太陽電池及びバッテリー（日照不足でも10日間稼働）

既設モニタリングポスト、モニタリングステーションの

電源喪失時の連続稼働時間や記録保全問題は依然として存在

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中性子検出器

γ線検出器

カーボーン

・より大型のNaI(Tl)シンチレータを搭載し、リアル

タイムでセンターにマッピングデータを伝送すると

ともに、センターでは複数車両の運用により面的汚

染マップを実時間軸で補間表示するプログラムを構

築する必要がある

・モニタリングカーへの搭載も考慮すべきである

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エアボーン

・1 秒ごとにスペクトルデータとGPS による位置データをシステムに保存

・20keV-3MeVを測定

・データ収集装置に接続しているパソコン上に機体の位置及び計数率を表示

・外付けのバッテリーで最長5 時間稼働

・感度が高く、1000ft上空からの計数感度は

約30000cps/μSv/h

・ゲイン変動は環境中のU,Th,Kの光電ピーク

位置を常時補正することにより吸収

・山間部の斜面からの斜め方向から入射する

散乱γ線に関しては補正が十分ではない

米DOE使用のカナダRSI社システム

を３セット導入

自衛隊機へのエアボーン用資機材の配備と訓練を考慮すべきであろう

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NaI(Tl) PMT/amp

DSP/FPGA

RS701

RS-4

85

RSX-3

RSX-3

2”X4”X16”

NaI(Tl)シンチレータ3本

RSIシステム

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RSIシステムで計測した全米のγ線BG分布

緊急用空間γ線モニタリングシステム

ラジコンヘリによる

高線量地区への投下

簡易セットアップと

投下点からのリアル

タイムデータ取得

通信遮断

電源喪失

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緊急用空間線量率モニタリングシステム用

独立型GM検出器

SAPHYMOＧａｍｍａ Ｔｒａｃｅｒ

連続使用時間：３年以上

耐環境性：防水

通信の多様性：赤外線、RS232C、無線

設置座標特定：GPS

線量率範囲：0.01μGy/h～10Gy/h

エネルギー特性：45keV～2MeV±40%

photon energy (keV)

エネルギー特性方向特性

温度

線量率

15

16

現時点で最も優れたγ線用サーベイメータ

表示線量率 ：H*(10) µSv/h

検出器 ：単一NaI(Tl)シンチレータ＋MPPC

測定線量率範囲：0.01µSv/h to 100 mSv/h

検出感度 ：150 cps per µSv/h（137Csにて）

：2000 cps per µSv/h （241Amにて）

測定エネルギー範囲：60keV to 1.3MeV

測定限界線量率：100Sv/h

連続使用時間 ：500時間（単四乾電池2本にて）

準拠規格 ：IEC 62401

現地校正線源 ：36 g- Lu2O3天然核種付属

IAEA核査察官、放医研REMAT等で制式採用

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3号機水素爆発との遭遇

PRD-ERを用いたことにより、

陸上自衛隊中央特殊武器防護隊員の

体表面線量率が1mSv/hを超えている

ことが確認された

しかし、戦闘服表面においても線量率に変化が無

かったことから、鋏を用いて緊急の乾式除染を行

うとともに、復旧直後のシャワー施設で20分以上

の湿式除染を実施

上記除染処置後に着替えた服にも汚染が移行、

爆風がタイベックスーツ、戦闘服、下着を透過し

て皮膚にまで浸透していることが判った

18

戦闘服の汚染状況

2011.10撮影IPイメージング

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何故、我が国では

・ワイドレンジ（BG~100mSv/h）、

・防水

・長期間動作（1か月）

・屋外使用

のサーベイメータが開発されないのか？

高線量率γ線スペクトル測定への要請

CZT常温半導体検出器

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外観と構成

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0.1mmΦコリメータ付鉛シールド（自然ＢＧ遮蔽と高線量率γ線コリメート機能を兼ねる）

CZTスペクトロメータ

試料容器

USBケーブルでPC直結

to PC

NIRS/Kromek

ゲイン安定性

0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00

662keV channel 889 888 889 890 890 890 890 889 889

880

882

884

886

888

890

892

894

896

898

900

pe

ak c

han

ne

l dri

ft (

ch-m

ax 4

09

6)

Stability on continuous operation

25℃ 恒温制御

経過時間

8時間の連続動作で662keV相当

ピークチャンネルドリフトは±1ch（全4096ch)であった

エネルギー分析例

81keV

(133Ba)

59.5keV

(241Am)

276keV

(133Ba)

303keV

(133Ba)356keV

(133Ba)

384keV

(133Ba)

662keV

(137Cs) 1173keV

(60Co)

1333keV

(60Co)

有感層10mmを確保したことで、241Amから60Coまでのスペクトル分析が可能となった

26℃

光電ピークの温度依存性

60℃

625℃

645℃

20℃以上でゲイン変動は見られないがエネルギー分解能は低下する

20℃以下では温度の低下と共にゲインは低下する

エネルギー分解能は15℃における1.46%@662keVを最高として温度が下がっても、上がっても低下する

66mSv/h (without shield)

66mSv/h

624mSv/h

695mSv/h

高線量率用コリメータ使用時の137Cs出力波高分布

662keV photo peak

コリメータに入れることで95mSv/hを超える線量率でスペクトル計測が可能

エネルギー分解能は2.01%@ 662keV at 95mSv/h

K-X ray from Pb shield

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高機能サーベイメータの多機能化

第一世代：APRD

(ANSI N42.32 準拠）

第二世代：RIＤ

(ANSI N42.34 準拠）

第三世代：SPRD

(ANSI N42.48 準拠）

米 FLIR

米 ORTEC 仏 Canberra

独 Thermo

Radioactive plume

It was calm outside and the air dose rate was around 0.06μSv/h

Any anomaly was not found in the gamma-ray spectrum

natural 40K

Progeny of Thorium from impurities ofLaBr3 scintillator

However, the leakage of

radioactive material from the

PCV of unit 1 had already begun

because of the meltdown which

had occurred 16 hours before

Around 12:30pm on the day,

Xe-133, Xe-135, Te-132, I-131,

I-132, I-133 and Cs-136 were

observed in the spectrum

This was the first moment when

the radioactive plume had been

observed at OFC

Nuclide Activity (Bq) Ratio to total

Cs-134 1.93E+02 9.87%

Cs-136 1.99E-01 0.01%

Cs-137 2.61E+02 13.32%

Ag-110m 3.00E+01 1.53%

I-131 4.34E+00 0.22%

Te-129 6.39E+02 32.58%

Te-129m 8.18E+02 41.73%

La-140 9.35E-01 0.05%

Sb-125 1.34E+01 0.68%

Fire-fighters -Tokyo Fire Department -

139 fire-fighters of Tokyo Fire Department were sent from 19th March

2011

The air dose rate where they worked was approx. 400μSv/h

Their maximum external

exposure did not exceed 30mSv

Radio nuclides detected from the

surface of their personal dosimeter

on 3rd June 2011

Returning back to 19th March

Nuclide Activity (Bq) Ratio to total

Cs-134 1.93E+02 9.87%

Cs-136 1.99E-01 0.01%

Cs-137 2.61E+02 13.32%

Ag-110m 3.00E+01 1.53%

I-131 4.34E+00 0.22%

Te-129 6.39E+02 32.58%

Te-129m 8.18E+02 41.73%

La-140 9.35E-01 0.05%

Sb-125 1.34E+01 0.68%

Fire-fighters -Tokyo Fire Department -

139 fire-fighters of Tokyo Fire Department were sent from 19th March

2011

The air dose rate where they worked was approx. 400μSv/h

Their maximum external

exposure did not exceed 30mSv

Radio nuclides detected from the

surface of their personal dosimeter

on 3rd June 2011

2.62E+2 2.09%

4.36E+3 34.64%

4.27E+3 33.98%

Chernobyl立入禁止区域の空間線量率の時系列的変化

チェルノブイリ立入禁止地域では、132Te＋132I、131I

及び 140Ba＋140Laが最初の 1ヶ月間

続いての半年は 95Zr＋95Nbが

主要核種

そのあとは 137Cs 及び 134Csが

主要核種

Chernobyl事故時放出核種

D-Shuttle

µSv/h

day1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0.1

0.2

各モニタリングポイントや学校・公民館に設置、

1年間稼働で線量トレンドを自動記憶

随時、積算線量の確認も可能

Thank you for your support !