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報告書

平成29年度無人飛行機を用いた放射性プルーム測定技術の確立(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康*; 越智 康太郎; 結城 洋一*; 石崎 梓; 長田 直之*

JAEA-Research 2018-009, 48 Pages, 2019/01

JAEA-Research-2018-009.pdf:14.77MB

原子力施設の事故時において、住民の避難計画の決定には放出された放射性プルームの挙動予測が不可欠である。現在は、大気拡散シミュレーションを基本とした予測システムは原子力防災のツールとして実用化されているものの、放射性プルームを実測できるツールは存在しない。本研究では、技術革新の著しい無人飛行機を用いて、大気中の放射性物質濃度を地上からの寄与や機体への汚染と弁別して測定できるシステムの試作機の開発を行った。また、前年度実施した放射性プルームのレスポンス計算に重要なパラメータとなる機体への沈着速度を求めるため、模擬エアロゾルを用いた暴露実験を実施した。さらに、検出システムの開発とともに、プルームの動きをリアルタイムに予測し、最適なフライトプランを導出するアルゴリズムの開発を行った。本レポートは3か年計画の2年目の成果をまとめたものである。

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

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

USVを用いた海底の放射能分布測定システムの開発; 福島沿岸域での海底放射性物質濃度の経年変化傾向の測定例

眞田 幸尚; 宮本 賢治*; 越智 康太郎; 松崎 康治*; 小川 年弘*; 千賀 康弘*

海洋理工学会誌, 24(2), p.9 - 18, 2018/12

大量な放射性核種が海洋に流出した福島第一原子力発電所事故から7年経過した。海底のセシウムの挙動の解明は漁業再開のために必要である。われわれは、海底の堆積物中の放射性セシウム濃度を直接的に計測できる無人観測船を用いた放射線計測システムを開発した。このシステムは自動的に測定ポイントに移動し、堆積物の計測が可能である。検出器の校正は実際のサンプル計測と比較して決定した。このシステムを用いて福島沖の浅海域の放射性セシウム濃度の測定を経時的に実施した。結果から放射性セシウム濃度の分布は変化しているが、全量(インベントリー)としては、放射性セシウムの半減期に従って減少していることが分かった。このようなシステムは簡便に海底の放射性セシウム濃度を測定できるので、海底のセシウムの挙動の解明に役立つ。

論文

Development of an analytical method for estimating three-dimensional distribution of sediment-associated radiocesium at a reservoir bottom

越智 康太郎; 卜部 嘉*; 山田 勉*; 眞田 幸尚

Analytical Chemistry, 90(18), p.10795 - 10802, 2018/09

 パーセンタイル:100(Chemistry, Analytical)

福島第一原子力発電所事故後、貯水域における放射性セシウムの拡散と蓄積を評価するために、堆積物中の放射性セシウムの分布は調査されてきた。広範囲の放射性セシウムの水平及び鉛直分布を測定するための分析手法を開発するために、2014-2016年の期間で福島県内の64のため池水底における253個の$$gamma$$線スペクトルをNaI(Tl)シンチレーション検出器を用いて取得した。堆積物中の放射性セシウムの鉛直分布は、散乱及び光電ピークの強度と関係していることが明らかになった。並行して、推定結果の妥当性を確認するために同じため池でコア堆積物の採取を行った。In situスペクトロメトリーとコアサンプリングの結果との間に良好な相関性が見られた。これらの結果から、我々の開発した手法が放射性セシウムの挙動の理解や、貯水域の除染が必要であるかの判断に対する有効なアプローチであると考えられる。

論文

Evaluation of physicochemical properties of radioactive cesium in municipal solid waste incineration fly ash by particle size classification and leaching tests

藤井 健悟*; 越智 康太郎; 大渕 敦司*; 小池 裕也*

Journal of Environmental Management, 217, p.157 - 163, 2018/07

福島第一原子力発電所事故後、高濃度の放射性セシウムにより汚染された大量の都市ごみ焼却飛灰は、環境回復の観点から大きな問題となっている。本研究では、福島県で採取した都市ごみ焼却飛灰中放射性セシウムの物理化学的特性を、粒形分別と環境省告示第13号試験により評価した。結果から、都市ごみ焼却飛灰中放射性セシウムの放射能濃度とシルバイトなどの共存物質含有量は、都市ごみ焼却飛灰の粒形に応じて変化することが分かった。粉末X線回折分析の結果、水溶性の放射性セシウムはCsClとして存在し、難溶性の放射性セシウムは非晶質物質の内部に結合していることが分かった。

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。

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

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

川崎市で採取した土壌中放射性セシウムの深度別存在形態分析

市橋 洵*; 笠利 実希*; 越智 康太郎; 小池 裕也*

no journal, , 

本研究では、川崎市の明治大学生田キャンパスにおいて、土壌を深さ30cmまでコアサンプラーを用いて採取し、逐次抽出法を適用することで、放射性セシウムの深度別存在形態分析を行った。土壌試料は、生田キャンパス内の人の手が加えられていない6地点で、植生を考慮し採取した。表層土壌を一地点につき、深度別形態分析用の土壌を採取するポイントを中心に、30cm四方の4点(深さ5cm)でスコップを用いて採取した。また、生田キャンパスの北東で、コアサンプラーを用いて、深さ30cm分の土壌を採取した。採取したコア土壌は、5cmごとに分割し、ねじ口U-8式容器に充填した。放射性セシウム濃度は深度別に、2.5Bq kg$$^{-1}$$(0-5cm)、22.3Bq kg$$^{-1}$$(5-10cm)、3.4Bq kg$$^{-1}$$(10-15cm)、0.3Bq kg$$^{-1}$$(15-20cm)、0.8Bq kg$$^{-1}$$(20-25cm)、1.0Bq kg$$^{-1}$$(25-30cm)であった。川崎市で採取した土壌中の放射性セシウムは、表層から土壌の深さ方向に浸透していることが示唆される。

口頭

Advancement of airborne radiation measurement technology, 2; Simulations of unmanned helicopter and LaBr$$_{3}$$(Ce) detector used for estimating radiocesium distribution in soil

Malins, A.; 越智 康太郎; 中曽根 孝政*; 山田 勉*; 町田 昌彦; 操上 広志; 斎藤 公明; 眞田 幸尚

no journal, , 

本研究では、LaBr$$_{3}$$(Ce)$$gamma$$線検出器を搭載した無人ヘリコプターのシミュレーションを行った。実験室で測定されたスペクトルに対し、シミュレートされたスペクトルを検証した。上空からの放射線測定によって土壌中放射性セシウムの深度分布を推定するために、シミュレーションに基づき散乱線/直接線比法(ピークコンプトン法)の妥当性を確認した。

口頭

上空からの放射線測定技術の高度化,1; LaBr$$_{3}$$(Ce)検出器を搭載した無人ヘリコプターによる土壌中放射性セシウムの分布推定を目的とした遠隔放射線測定

越智 康太郎; Malins, A.; 石田 睦司*; 山田 勉*; 中曽根 孝政*; 眞田 幸尚

no journal, , 

福島第一原子力発電所事故後、土壌中放射性セシウムは時間経過と共に下方に浸透している状況が報告されている。また、野生動物による土壌攪乱、除染などの人間活動、降雨量や土壌の密度によって、深度分布は場所ごとに異なる。現在、地上で行われている放射線測定では、基本的に空間線量率の測定にとどまっており、その場の放射性セシウムのインベントリーを求めるには、土壌のサンプルを実験室で測定するか、土壌の深度分布を表すパラメータ(実効的重量緩衝深度$$beta$$effを仮定し空間線量率を推定するしかなかった。本研究では、場所ごとの深度分布特性を加味した広域の放射線セシウムのインベントリー評価を目的とし、無人ヘリコプターを用いた空中放射線計測技術により得られた$$gamma$$線スペクトルの特徴と、その直下の土壌中放射性セシウムの深度分布を比較した。

口頭

Simulating gamma spectrometers with PHITS; Examples of LaBr$$_{3}$$(Ce) airborne detector and shielded HPGe detector inside a vehicle

Malins, A.; 越智 康太郎; 眞田 幸尚; 山口 一郎*; 佐藤 達彦

no journal, , 

This talk will present two examples of using PHITS for simulating gamma ray spectroscopy. The first example concerns a LaBr$$_{3}$$(Ce) detector used in unmanned helicopter radiation surveys in Fukushima Prefecture. The second example concerns the modelling of a HPGe gamma spectrometer inside a monitoring vehicle. The purpose of this talk is to demonstrate the capabilities of PHITS, including recent developments, for modelling gamma spectrometers.

口頭

水底の底質中放射性セシウム分布のモニタリング技術について

越智 康太郎

no journal, , 

広範囲の水域に降下した放射性セシウムは、降雨による出水に伴い河川上流域から湖沼を介し、最終的には海洋へと移行する。事故から8年経過した現在、水域における放射性セシウムは底質中に蓄積しており、その濃度分布の把握は課題となっている。水域は小規模(ため池), 中規模(湖沼およびダム), 大規模(海洋)の三つに大別できる。従来、水域における底質中放射性セシウム分布をモニタリングする際は、エクマンバージ型採泥器やコアサンプラー型採泥器により底質試料を採取し、Ge半導体検出器により試料を分析する手法が用いられてきた。対象とする環境の規模が大きいほど、従来法では環境全体の放射性セシウムの分布を網羅的に知ることが困難となる。そこで、対象とする水域の環境および規模に応じて水底の放射性セシウム濃度を直接的に計測できるin situ測定技術の開発を試みた。本発表では、原子力機構が進めてきた底質中の放射性セシウムの分布を迅速かつ簡便にモニタリングするIn situ測定技術について概説する。

口頭

湖沼等の底質中の放射性セシウムの深さ分布の可視化

越智 康太郎

no journal, , 

湖沼の水底における底質中放射性セシウムの汚染実態の把握は、営農再開に向けて重要な課題である。従来の調査は柱状の底質試料を採取し、層ごとに分析する必要があり煩雑であった。本研究では、ため池水底で測定した$$gamma$$線スペクトルの特性(散乱$$gamma$$線と直接$$gamma$$線)から、底質中放射性セシウムの深さ分布を評価する手法を開発した。この成果により、広い範囲の湖沼等で底質試料を採取しなくても、迅速かつ簡便に底質中放射性セシウムの分布をモニタリングができるようになる。

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