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報告書

特定復興再生拠点区域におけるモニタリング及び被ばく評価手法の検討

舟木 泰智; 高原 省五; 佐々木 美雪; 吉村 和也; 中間 茂雄; 眞田 幸尚

JAEA-Research 2018-016, 48 Pages, 2019/03

JAEA-Research-2018-016.pdf:29.73MB

内閣府原子力災害対策本部は、平成34年から35年度までに避難指示解除が計画される「特定復興再生拠点区域」において、放射線防護対策を検討している。これにあたり、当該区域の汚染状況の把握と被ばく線量の評価は必要不可欠である。福島第一原子力発電所事故以降、数々のモニタリングにより空間線量率分布が評価され、それらを元に被ばく線量が推定されてきた。一方、当該区域は比較的空間線量率が高く、放射線防護に対してより慎重な配慮が必要であるため、被ばくに係る詳細な情報が求められている。そこで本研究では、詳細な汚染状況と当該区域の状況に即した被ばく線量を評価することを目的とし、(1)無人ヘリコプターによる空間線量率の測定、(2)大気中の放射性セシウム濃度の測定、(3)代表的な行動パターンにおける外部・内部実効線量の評価を実施した。併せて、空間線量率分布のモニタリング手法と被ばく線量評価方法の高度化を検討した。本調査により、空間線量率の3次元マップを提示し、当該区域における分布傾向を明らかにすると共に被ばく線量を推定し、吸入による内部被ばく線量は外部被ばく線量の1%未満であることを示した。また今後の放射線防護において有効かつ新たな空間線量率のモニタリング手法と被ばく線量評価方法の妥当性を示した。

論文

Comparison of airborne and ground-based tools used for radiation measurement in the environment

越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 眞田 幸尚

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.103 - 107, 2019/01

福島第一原子力発電所事故後、大量の放射性核種が世界中に拡散した。以前の研究で、我々は広範囲に沈着した放射性核種に由来する空間線量率を無人ヘリコプターを用いて調査した。そして、狭い範囲のエリアにおける放射性核種の分布状況を調査するために無人機や可搬型装置、自動車を用いたモニタリング技術を開発した。これらの手法はモニタリング対象エリアにおいて求める位置分解能によって使い分けられる。しかし、これらの手法間の測定結果の違いは体系化されていない。本研究では、上空と地上における測定手法を広大な面積を持つ広大な圃場で評価した。

論文

Development of analysis method for airborne radiation monitoring using the inverse problem solutions

佐々木 美雪; 石崎 梓; 眞田 幸尚

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.63 - 67, 2019/01

福島第一原子力発電所の事故(FDNPS)以来、無人ヘリ等の無人機がFDNPS周辺の空中放射計測に使用されている。従来の解析手法では、UAVの下の地形は平面(平面源モデル)であり線量が一定であり、高度と計数率の関係は指数関数的な相関関係にあることを前提に地上1mに換算する。したがって従来の方法では、山間部や線量率が不均一な場所での測定は地上値と値を一致させることが困難である。本研究では、陽電子放射断層撮影(PET)などの画像再構成に使用されるML-EM(Maximum Likelihood-Expectation Maximization)法を上空からの環境中放射線測定への適用を試みた。

論文

Comparison of the Fukushima radioactive mapping by two different aerial radiation monitoring systems

Kim, B.-J.*; 佐々木 美雪; 眞田 幸尚

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 6, p.130 - 133, 2019/01

A radiation monitoring system using unmanned aerial vehicles (UAVs) was developed for post-nuclear accidents by the Korea Institute of Nuclear Safety (KINS). JAEA has been conducted radiation monitoring in the Fukushima area and undertaking research and development of related technology. Considering future large-scale disasters, it is important that measurement methods using UAVs are unified between the neighbor countries. JAEA and KINS attempted technical collaborations to compare results obtained from different methods. In 2015, measurements were carried out around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station. Corrections to convert the coefficients from detectors in air to the radiation dose or radioactivity concentration on the surface were carried out in areas previously surveyed as flat and relatively evenly contaminated. Explorations of contamination mapping were conducted in river basins, with contaminants appearing in different water and soil contours, which were expected to make intuitive comparisons easier for multiple mappings. We used a Japanese unmanned helicopter, which is used for agricultural applications such as the spraying of pesticides. The measurement system of JAEA and KINS was installed and the same route was flown once in each case.

論文

Evaluation of ecological half-life of dose rate based on airborne radiation monitoring following the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident

眞田 幸尚; 卜部 嘉*; 佐々木 美雪; 越智 康太郎; 鳥居 建男

Journal of Environmental Radioactivity, 192, p.417 - 425, 2018/12

 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)

Many time of the airborne radiation monitoring was conducted. Temporal change of dose rate was evaluated based on airborne radiation monitoring. The air dose rate 5.6 years after the FDNPS accident has decreased by 80%. The increasing attenuation by radioactive cesium penetration into the soil was effective.

論文

Estimation of the vertical distribution of radiocesium in soil on the basis of the characteristics of $$gamma$$-ray spectra obtained via aerial radiation monitoring using an unmanned helicopter

越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 濱本 昌一郎*; 西村 拓*; 眞田 幸尚

International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(8), p.926_1 - 926_14, 2017/08

福島第一原子力発電所事故後、環境中の放射性セシウムの挙動を把握するために土壌中放射性セシウムの深度分布が調査されてきた。一般的な放射性セシウムの深度分布の測定手法は、土壌試料の採取及び放射能測定といった観点から煩雑である。本研究では、我々は無人ヘリコプターを用いた上空からの放射線計測により得られた$$gamma$$線スペクトルの特徴に着目することで、放射性セシウムの深度分布の推定手法を確立した。本手法は、放射性セシウムの深度分布を定量的に評価するために、様々な深さにおける散乱$$gamma$$線に対する直接$$gamma$$線の比の変動に着目した。結果から、前述の遠隔測定の結果と実際の土壌中放射性セシウムの深度分布との間に正の相関があることが分かった。

報告書

平成27年度原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 宗像 雅広; 森 愛理; 石崎 梓; 嶋田 和真; 廣内 淳; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 中西 千佳*; 山田 勉*; et al.

JAEA-Research 2016-016, 131 Pages, 2016/10

JAEA-Research-2016-016.pdf:20.59MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。ここでは、平成27年度に実施した福島第一原子力発電所周辺におけるモニタリング結果と川内原子力発電所周辺で行ったバックグラウンド線量率のモニタリング結果についてまとめた。

口頭

福島第一原子力発電所事故後の無人機を用いたモニタリング技術,2; ドローンを用いた放射線モニタリング技術

佐々木 美雪; 西澤 幸康; 伊村 光生; 山田 勉; 眞田 幸尚

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、ドローンを用いた放射線モニタリングシステムの開発を行っている。有人や無人のヘリコプター等によるモニタリングと比べ、ドローンは安価で小型であり、低高度飛行が可能であることから、狭い地域を手軽に測定できるツールとして有用である。本発表では、福島県内で実施した測定試験の結果について報告する。

口頭

福島第一原子力発電所事故後の無人機を用いたモニタリング技術,3; 無人観測船を用いた水底の放射線分布測定技術

宮本 賢治; 佐々木 美雪; 眞田 幸尚; 小川 年弘*; 千賀 康弘*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、無人観測船を用いた水底の放射線モニタリング技術の開発を行なっている。無人観測船は、リモートコントロールにより操作できるため、危険な場所でも人が近づくことなく、効率的に水底の放射線分布状況を把握することができる。本発表では、開発した無人観測船の性能及び福島県沖で実施した観測試験の結果について報告する。

口頭

空からの放射線計測技術の高度化,1; ドローンによる測定データの地形補正手法の検討

佐々木 美雪; 西澤 幸康; 石崎 梓; 伊村 光生*; 眞田 幸尚

no journal, , 

ドローンによる上空からの放射線モニタリングでは、低高度フライト(50m以下)を行うことが多い。低高度でのフライトは、線源に検出器が近くなるため効率は良くなるが、地形等の周辺影響を強く受けるため直下の地上測定値と一致しにくい課題があった。本発表では、地形データを用いた補正手法の検討結果について示す。

口頭

Development of drone system for environmental radiation measurement

佐々木 美雪; 眞田 幸尚

no journal, , 

Since accident of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), some unmanned vehicle was applied for radiation measurement around the FDNPS. In recent years, the innovation of drone which is a small unmanned helicopter has been remarkable. Drone have generally disadvantages of smaller payload and shorter flight time than other unmanned helicopter equipped with a gasoline engine, while a low development cost and simple operation are its advantages. In this study, we developed a drone with environmental radiation monitoring system to overcome the aforesaid issue.

口頭

空からの放射線計測技術の高度化,4; 航空機モニタリングにおける積雪の影響調査

石崎 梓; 森 愛理; 眞田 幸尚; 伊村 光生*; 佐々木 美雪; 石田 睦司; 宗像 雅広

no journal, , 

環境中に放出された放射性物質の沈着量や空間線量率を広域かつ迅速に取得する手段として、航空機モニタリングが実施されている。しかし、過去には予期せぬ積雪のため、正確な測定値の解析が行えない状況が発生している。同様の状況に備え、放射性物質沈着後に積雪した場合も一定の精度で航空機モニタリング測定値の積雪前値への換算を可能にする必要がある。本研究では、積雪深から積雪による放射線の減弱量を取得し、航空機モニタリングで積雪時に取得した空間線量率を積雪前の空間線量率に補正する方法を検討した。積雪前後に航空機モニタリング、航空レーザー測量、地上測定を実施し、空間線量率、積雪深を取得した。さらに、地上測定では、補正に必要な積雪密度を取得したが、積雪深の増加に伴い、減少する傾向が見られた。補正により積雪前の空間線量率に近い値がえられたが、減衰量積雪水量に依存するため、積雪密度を正確に取得することが課題である。

口頭

Estimation of depth profile of radiocesium in soil based on characteristics of $$gamma$$-ray spectra obtained by airborne radiation monitoring

越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 佐藤 友彦*; 濱本 昌一郎*; 西村 拓*; 眞田 幸尚

no journal, , 

2011年の福島第一原子力発電所(Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, FDNPP)事故により、大量の放射性セシウムが大気中に放出された。文部科学省は、事故による環境への影響を評価するために、FDNPP周辺で空間線量率の測定を行ってきた。しかし、除染が行われ、事故から6年が経過したにも関わらず、依然としてFDNPP近傍のエリアでは、空間線量率が高いままである。この結果は、効率的な除染方法の提案が喫緊の課題であることを示している。土壌中放射性セシウムの深度分布に関する情報は、効率的な除染のために重要である。多くの場合、土壌中放射性セシウムの深度分布を把握するのは、土壌試料の採取及び測定という観点から煩雑である。放射線監視技術開発グループでは、広範囲の汚染されたエリアの空間線量率分布を迅速にモニタリングする手法として、無人ヘリコプターやマルチコプター(ドローン)などの無人機を用いた放射線計測技術を開発してきた。本発表では、土壌中放射性セシウムの深度分布を、無人放射線測定により得られた $$gamma$$線スペクトル上の特徴から推定する方法について報告する。

口頭

Basic study for application of inverse radiation problem to airborne radiation measurement

佐々木 美雪; 石崎 梓; 眞田 幸尚

no journal, , 

福島原子力発電所の事故以来、有人や無人のヘリコプターを用いて空からの放射線計測が行われている。ドローンは安価・小型及び操縦が簡単であることから、狭い地域を手軽に測定できるツールとして有用である。原子力機構では、環境中の放射線量率分布の詳細な測定のために、ドローンを用いた放射線測定手法の研究を行っている。上空からの放射線モニタリングにおいて、地上への線量換算は、地表面の線量率が一定であり地形が平面であるモデル(平面モデル)及び高度と検出器の計数率の指数関数的な相関関係を前提としている。よって、線量率の不均一な場所や山間部での測定データは地上値をトレースすることが難しい。特に、ドローンがフライトするのに適している50m以下の高度では、周辺の樹木や地形に勾配等が影響し、単純な平面モデルによる換算では地上値と一致しない場合がある。本研究では、医療分野において用いられている逐次近似画像再構成の手法を応用し、環境の放射線測定用のアルゴリズムを作成、空からの測定値を地上値へ換算する手法を検討した。

口頭

上空からの放射線測定技術の高度化,2; 無人ヘリコプターを用いた土壌中放射性セシウムの深度分布の推定

越智 康太郎; 佐々木 美雪; 石田 睦司*; 眞田 幸尚

no journal, , 

広範囲の福島原子力発電所事故由来の放射性セシウムの沈着量を迅速かつ簡便に評価するために、飛翔体に放射線検出器を搭載することで上空からの放射線測定技術を開発している。本発表では、無人ヘリコプターにLaBr$$_{3}$$(Ce)検出器を搭載することで、上空からの放射線測定を行った。測定で得られた $$gamma$$ 線スペクトルの特徴と、実際のヘリ直下の土壌中放射性セシウムの深度分布の関係性に着目することで、迅速かつ簡便に土壌中放射性セシウムの深度分布を推定する手法を開発した。本発表は、シリーズ発表その1と同様に、上空からの遠隔放射線測定技術の向上化を目的とするものである。

口頭

上空からの放射線測定技術の高度化,3; ドローン用コインシデンス型検出器を用いた放射線到来方向推定技術の開発

佐々木 美雪; 山田 勉*; 中曽根 孝政*; 眞田 幸尚

no journal, , 

有人や農薬散布用の無人ヘリコプター等と比べ、ドローンは安価・小型及び操縦が簡単であることから、狭い地域の放射線分布を手軽に測定できるプラットフォームとして期待できる。放射線の飛来方向に関する情報を得られる検出方式として、コリメータ型のガンマカメラやコンプトンカメラ等が開発されているが、前者は遮蔽により軽くできないこと後者は感度が稼げないことなどから、ドローン等に搭載して環境中の放射線には不向きである。本研究では、複数のシンチレータ結晶を搭載した放射線検出器を用い、それぞれの結晶の計数比を用いることによって簡易的に放射線の位置情報を知ることができる軽量なコインシデンス型検出器の試験開発を行った。

口頭

福島原発事故後7年における環境モニタリングの現状と課題

眞田 幸尚; 佐々木 美雪; 三上 智

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故から7年が経過し、政府や研究機関により環境中での放射線状況は明らかになりつつある。日本原子力研究開発機構では、事故直後より有人のヘリコプターを用いた航空機モニタリングをはじめとして、車両やUAV(Unmanned Aerial Vehicle)等を用いた様々なモニタリングを行ってきている。そのような環境中での放射線モニタリングのデータをまとめ実効半減期や環境半減期を評価することは、今後の汚染分布の予測や住民への被ばく評価の推定に有効である。ここでは、航空機モニタリングやUAVを用いたモニタリングについてまとめるとともに、それらの時系列データをもとに実効半減期や環境半減期を評価した例について紹介する。

口頭

学生・若手研究者たちが考える保健物理・環境科学研究,4; 上空からの放射線測定の高度化

佐々木 美雪

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故後、環境中における広域な放射線分布の把握を目的とし、上空からの放射線測定技術の研究開発が行われている。上空からの放射線測定は短時間に広域を測定することができ、入域が困難な場所(森林や高線量地域等)でも測定することができるという利点がある。事故から8年経過した現在でも事故直後から行われてきた有人のヘリコプターを利用したモニタリングは原子力規制庁の事業として継続的に行われている。また、現在、技術革新の著しい、無人の飛翔体(UAV)を用いた手法の開発も進められている。特に、農薬散布に用いられている無人のヘリコプターについては、福島第一原子力発電所周辺において継続的なモニタリングツールとして利用されている。一方、現在の手法は単純な無限平板の線源モデルを想定しているため、線量分布の位置分解能が地上測定と比較する上で十分でないことが課題であった。本発表では、逆問題解析手法を上空からの放射線測定に適用することによって、従来よりも位置分解能を高めることに成功した換算手法について紹介する。

口頭

機械学習を用いた遠隔放射線測定技術の開発

佐々木 美雪; 眞田 幸尚; 山本 章夫*

no journal, , 

従来、上空で測定されたガンマ線計数率を地上1m高さにおける空間線量率の値に換算するには、対地高度とガンマ線計数率の関係と、ガンマ線計数率と地上における空間線量率との比較から得られる係数を用いることで地上1m空間線量率へと換算する。本方法は、地形が平面で線源が均一に分布したモデルを基本とした換算手法であり、地形の凹凸や樹木等の遮蔽物を考慮していない。そこで、地形の凹凸等を考慮した換算手法の1つとして、逆問題解析を使用した換算手法の研究開発を発表者は進めてきた。しかし逆問題解析による換算は測定点や測定エリアの増加に伴い、長時間の解析時間が必要となるため、結果が即座に得られないという課題があった。そこで、これまで取得したビックデータを元に、機械学習を用いた換算技術の研究開発に着手した。様々な体系における放射線測定データを蓄積し、そのデータをもとに学習させ換算式を作成することで、逆問題解析に比べより簡便に換算対象ポイントにおける空間線量率等の算出が可能と考えられる。本発表では機械学習の学習データの検討及び、福島県内で測定したデータセットに対する適用結果について述べる。

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