衛星通信を用いた航空機モニタリングデータのリアルタイム解析手法の構築と実装(受託研究)

Development and implementation of a real-time data analysis method for aerial radiation monitoring using satellite communication (Contract research)

普天間 章; 工藤 保 ; 高橋 史明  

Futemma, Akira; Kudo, Tamotsu; Takahashi, Fumiaki

原子力災害時の緊急時航空機モニタリングでは、広域の空間線量率分布を迅速に把握し、関係機関で共有することが求められる。日本原子力研究開発機構では、原子力規制庁からの受託事業として、航空機から送信される線計数率及び位置情報を地上で把握するためのリアルタイムデータ転送システムの開発及び改良を進めてきた。一方、従来のシステムは、測定データの位置情報及び計数率の表示を主目的としており、受信データを空間線量率へ換算し、分布図として逐次更新するリアルタイム解析機能は実装されていなかった。本研究では、衛星通信により約30秒間隔で逐次取得される航空機モニタリングデータを対象として、地表面から1m高さの空間線量率への換算、測線データの自動抽出及び空間線量率分布のマッピングを一連の処理として実行するリアルタイム解析手法を構築し、既存システムへ実装した。空間線量率換算では、速報性を確保するため、既往の航空機モニタリングデータに基づき、宇宙線成分及び空気中放射性核種成分の補正をリアルタイム処理に適用可能な形に整理した。また、従来は地理情報ソフトウェア上での目視確認に依存していた測線データ選別について、航空機の飛行挙動に基づく機械学習モデルを導入し、航空機の飛行挙動のみから測線データを自動抽出する手法を構築した。さらに、約30秒間隔で取得されるデータに対応するため、内挿補間(IDW)の条件及びマッピング方法を設定し、リアルタイム表示に適した空間線量率分布図の作成方法を整備した。既存解析結果との比較及び動作確認の結果、構築した手法は空間線量率分布の主要な傾向を再現し、速報的な状況把握に有効であることを確認した。また、今回対象としたデータ量に対しては、データ受信後数秒程度で空間線量率分布図を作成し配信できることを確認した。以上により、衛星通信データを用いた航空機モニタリングにおいて、従来は事後解析に依存していた空間線量率分布図の作成をリアルタイム化するための技術的基盤を整備した。

Rapid assessment of wide-area dose rate distributions is essential in aerial radiation monitoring during a nuclear emergency. Under contract with the Nuclear Regulation Authority, JAEA has developed a real-time data transmission system to receive gamma-ray count rates and positional information from crewed helicopters. However, the conventional system only displayed position and count-rate data on a map and did not support either real-time dose rate conversion or mapping. In this study, a real-time analysis method was developed for aerial radiation monitoring data acquired via satellite communication at approximately 30-second intervals and implemented in the existing system. The method integrates dose rate conversion at 1 m above ground level, automatic extraction of valid flightline data, and dose rate mapping. Cosmic-ray and airborne radionuclide corrections were simplified based on previous monitoring data. A machine-learning model based on aircraft flight behavior was developed to automate flight-line data extraction, which had relied on visual inspection using GIS. IDW interpolation and mapping procedures suitable for 30-second interval data were determined. Comparison with conventional post-flight analysis showed that the method reproduced the main trends of dose rate distributions. Operational testing confirmed normal operation from data reception to map display and delivery of results within several seconds. These results provide a technical basis for real-time dose rate mapping from satellite-transmitted aerial monitoring data during nuclear emergencies.