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論文

Retracted article; Visualization and integration of images of radioactive substances as point cloud data in 3-D environment models

佐藤 優樹; 鳥居 建男

Nuclear Technology, 206(7), p.v - xvi, 2020/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.17(Nuclear Science & Technology)

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) suffered a meltdown as a result of a large tsunami triggered by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011. Understanding the distribution of radioactive substances inside the FDNPS is essential to execute appropriate decommissioning tasks. In this paper, we propose method for visualizing three-dimensional (3D) images of radioactive substances as a point cloud data (PCD) and integrating these data into 3D environment models. To demonstrate the usefulness of the proposed methods, a Compton camera was first employed to capture 3D images of radiation sources. The resulting PCD were then integrated into a 3D environment model of a measurement area acquired using the 3D light detection and ranging (LiDAR). This allowed in successful construction of a map to visually recognize the positions of radiation sources.

論文

放射線分布の3次元イメージング技術

佐藤 優樹; 鳥居 建男

Isotope News, (757), p.44 - 47, 2018/06

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(以下、福島第一原発という)の円滑な廃炉作業に向けて、日本原子力研究開発機構廃炉国際共同研究センターでは、放射線イメージングセンサーとして大きな遮蔽体の要らない小型コンプトンカメラを用い、放射性物質の立体的な分布を示そうと、福島第一原発の作業環境において放射線物質の3次元可視化技術の研究開発に取り組んでいる。本研究開発では、レーザー光を利用した測域センサー(LiDAR)で取得した建屋構造物の3次元モデルにコンプトンカメラで取得される汚染分布の情報を重ね合わせることにより、実空間における汚染分布の拡がりをより詳細に可視化する手法を検討している。本稿では、これらの技術と取り組みについて紹介する。

論文

Field test around Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant site using improved Ce:Gd$$_{3}$$(Al,Ga)$$_{5}$$O$$_{12}$$ scintillator Compton camera mounted on an unmanned helicopter

志風 義明; 西澤 幸康; 眞田 幸尚; 鳥居 建男; Jiang, J.*; 島添 健次*; 高橋 浩之*; 吉野 将生*; 伊藤 繁樹*; 遠藤 貴範*; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(12), p.1907 - 1918, 2016/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:4.49(Nuclear Science & Technology)

無人ヘリ搭載用に軽量・低消費電力のコンプトンカメラ方式のガンマカメラを開発した。検出器に関して、散乱体・吸収体の各層のGAGGシンチレータ・アレイの4$$times$$4から8$$times$$8への増加、及び、2層間の距離の拡張により、それぞれ、検出効率と角度分解能が改善した。改良したコンプトンカメラを用いた測定を福島県浪江町の請戸川河川敷で実施した。飛行経路と速度のプログラミングが可能な無人ヘリの機能を用いて、65$$times$$60mの範囲を5mの測線間隔の13測線で、及び、65$$times$$180mの範囲を10mの測線間隔の19測線で、高度10m・速度1m/sにて櫛形に往復させながら、それぞれ、20分間と30分間で測定した。測定データと校正用データの解析により、地上1m高さでの空間線量率分布マップが、高度10mから約10mの位置分解能に相当する角度分解能にて精度よく得られた。また、ホバリングフライトでは、ホットスポット上で高度5-20mで10-20分間程度測定を行った。再構成ソフトの使用後に検出効率の補正や線量換算を経て、ホットスポットを含む$$gamma$$線の画像を得た。再構成$$gamma$$線画像の角度分解能は測定位置をシフトさせた結果の比較より、室内実験での性能(約10度)と同程度であることを確認した。

口頭

無人ヘリ搭載散乱エネルギー認識型ガンマカメラの開発,3; 福島第一原発の周辺におけるフィールド試験

志風 義明; 鳥居 建男; 島添 健次*; Jiang, J.*; 高橋 浩之*; 黒澤 俊介*; 鎌田 圭*; 吉川 彰*; 吉野 将生*; 伊藤 繁樹*; et al.

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故に伴い、大量の放射性物質が広範囲に放出された。放射性セシウム等よる汚染状況・ホットスポットの的確な把握及び除染作業の効率化のためには、上空から広範囲を迅速に確認できる手段と合わせてコンプトンカメラ等による線源位置の特定が有効である。そこで、無人ヘリに搭載可能なコンプトンカメラ方式のガンマカメラを開発した。今回、GAGGシンチレータと光検出器(APD/SiPM)及びデータロガーで構成されるガンマカメラを無人ヘリに搭載しての撮影試験を浪江町の請戸川の河川敷において実施した。試験では、予定した測線に沿って飛ぶプログラミングフライト及びホバーリングフライトによる測定を幾つかの条件で実施した。ここでは、その試験状況とその結果得られた計数率マップなどから本ガンマカメラの基本特性について報告する。

口頭

The Performance evaluation of electron tracking Compton camera for medical imaging

園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 篤史*; 久保 英俊*; 木村 正太郎*; 澤野 達也*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.

no journal, , 

京都大学において開発されたコンプトンカメラの医療用撮像への性能評価実験を行った。線源としては京都大学薬学部で作られたF-18および原子力機構において生成されたTc-95mを用いた。新しく開発されたコンプトンカメラにおいてF-18およびTc-95mを用いた撮像に成功した。

口頭

Influence of scattered $$gamma$$ rays by body tissue on the image of semiconductor Compton camera for nuclear medical use

酒井 真理*; 菊地 美貴子*; 鳥飼 幸太*; 荒川 和夫*; 山口 充孝; 長尾 悠人; 河地 有木; 藤巻 秀; 神谷 富裕; 小高 裕和*; et al.

no journal, , 

人体中に集積した放射性物質分布のコンプトンカメラによる撮像においては、放出された$$gamma$$線が人体を構成する物質により散乱するため、この影響を事前に評価しておく必要がある。そこで、核医学分野で標準的に利用されている人体体躯形状を模した水ファントム(NEMA IEC規格)の中央に、密封点線源(Co-57, Ba-133, Na-22($$gamma$$線エネルギーはそれぞれ122, 356, 511keV))を設置し、ファントムに水を満たした場合と空の場合とでコンプトンカメラのイベント検出率と角度分解能を測定し、人体を構成する物質による散乱の影響を評価した。実験の結果、3つの線源のどのエネルギーにおいても、数十%程度の検出率の劣化は見られるが、角度分解能の劣化はほぼ無いことが分かった。これにより、現在開発中のコンプトンカメラでは、人体中の撮像においても、大幅な測定時間の遅延なしに、散乱影響のない場合と同画質の画像が取得できることが分かった。

口頭

宇宙$$gamma$$線望遠鏡の社会応用 電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の医療応用

園田 真也*; 奈部谷 章*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 窪 秀利*; 古村 翔太郎*; 谷森 達*; 松岡 佳大*; 水村 好貴*; et al.

no journal, , 

SPECTやPETのような既存の核医学イメージング装置では測定可能な$$gamma$$線のエネルギーが限られているため使用できる薬剤に制限がある。電子飛跡検出型コンプトカメラ(ETCC)にはこのような制限は無いため新しい薬剤開発の促進が期待できる。本研究では医療用$$gamma$$線カメラを開発し医療機能イメージングの可能性を広げ、医療に貢献すること目指している。

口頭

Application of Electron Tracking Compton Camera (ETCC) in medical imaging

園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 寛之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 久保 英俊*; 古村 翔太郎*; 澤野 達哉*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.

no journal, , 

F-18による点線源および棒状ファントムをもちいた新しく開発したETCCカメラによる撮像および原子力機構において生成したTc-95mから発せられる204, 583, and 835keVの$$gamma$$線による多重エネルギー撮像を行った。この開発により位置分解能を10度から8度に改善することができた。さらにシンチレーターの厚みを1radから2radに増加させ、ガス圧を1気圧から3気圧に増すことにより検出効率を5倍程度改善することにより新たなETCCの開発を行い、数時間要していたマウスのイメージングを0.1-2.0MeVの多種類のRIから発せられる多種の$$gamma$$線に対して20分以内での撮像が期待できる。

口頭

無人ヘリ搭載散乱エネルギー認識型ガンマカメラの開発II,2; 福島第一原発の周辺におけるフィールド試験

志風 義明; 鳥居 建男; 西澤 幸康; 吉田 真美*; 島添 健次*; Jiang, J.*; 高橋 浩之*; 黒澤 俊介*; 鎌田 圭*; 吉川 彰*; et al.

no journal, , 

上空から広範囲を迅速に放射性セシウムの汚染状況を確認できる手段として、無人ヘリに搭載可能なコンプトンカメラ方式のガンマカメラを開発し、フィールド試験結果などを基に改良を進めてきた。今回、GAGGシンチレータとSiPMからなる検出素子数をこれまでの4倍にした新検出器及びデータロガーで構成されるガンマカメラを無人ヘリに搭載しての撮影試験を浪江町の請戸川の河川敷において実施した。試験では、予定した櫛形の測線に沿って飛ぶプログラミングフライト及びホバリングフライトによる測定を幾つかの条件で実施した。本発表では、試験状況及び解析結果を通して得られた本ガンマカメラの基本特性の改善点について報告する。

口頭

Production of $$^{95m}$$Tc for Compton camera imaging

初川 雄一; 塚田 和明; 橋本 和幸; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 永井 泰樹; 谷森 達*; 園田 真也*; 株木 重人*; et al.

no journal, , 

近年開発されたコンプトンカメラを用いる新しい医療用診断システムの開発のためにテクネチウム同位体Tc-95m($$^{95m}$$Tc), Tc-96($$^{96}$$Tc)の生成研究を行った。コンプトンカメラはコリメーターを使用することなく高い位置分解能での撮像が可能であるため、高効率での$$gamma$$線測定が行える。従来行われているTc-99mによるSPECT診断に比べて1/5から1/10での被曝量で同等の撮像が行えることが期待できる。本研究では高エネルギー$$gamma$$線を必要とするコンプトンカメラ撮像用に$$^{95m}$$Tc (T$$_{1/2}$$ = 60 d; E$$gamma$$ = 204, 582 and 835keV)と$$^{96}$$Tc (T$$_{1/2}$$ = 4.28 d, E$$gamma$$ = 778 and 812keV)をタンデム加速器による陽子核反応により生成し、これの分離精製法について発表を行う。

口頭

研究拠点機能向上のための遠隔技術開発,7; 放射線環境における超小型ポータブルコンプトンカメラの要素技術開発

佐藤 優樹; 岸本 彩*; 冠城 雅晃; 片岡 淳*; 鳥居 建男

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所の廃止措置で生じる放射性廃棄物を取り扱う施設において、$$gamma$$線イメージャの開発は廃棄物に付着した放射性物質の分布を可視化するうえで重要な課題となっている。日本原子力研究開発機構は早稲田大学と共同で、従来の$$gamma$$線イメージャと比較して小型・軽量であり、放射線作業環境において作業員がメガネ感覚で装着可能、もしくは遠隔機器に搭載可能といった特徴を持つポータブルコンプトンカメラの開発に着手した。これまでの実験では、シリコン半導体をベースとしたマルチピクセル光子カウンティングデバイスと、$$gamma$$線に対して高い検出効率を有するCe:GAGGシンチレータを組み合わせて小型コンプトンカメラを試作し、これを用いて$$^{137}$$Cs線源の二次元イメージング画像を取得できることを示した。本講演では実験結果に加えて、小型コンプトンカメラ開発の今後の展望について紹介する。

口頭

原子力機構における福島第一原子力発電所の廃止措置に向けた遠隔放射線測定技術の開発

佐藤 優樹; 冠城 雅晃; 寺阪 祐太; 三枝 純; 川端 邦明; 若井田 育夫; 鳥居 建男

no journal, , 

廃炉国際共同研究センター遠隔技術ディビジョンでは、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃止措置に向けて、ガンマカメラと遠隔機器の融合による遠隔放射線測定技術の開発を進めている。これまでに遠隔技術ディビジョンでは、飛散した放射性物質を可視化するための装置として小型・軽量なコンプトンカメラを製作し、その動作試験を実施してきた。本会議では、コンプトンカメラの仕様と性能評価試験の結果を部分的に紹介し、加えて、今後予定しているコンプトンカメラを遠隔機器に搭載する計画についても発表する。

口頭

小型・軽量コンプトンカメラを用いた遠隔放射線イメージング技術の開発,1; コンプトンカメラを搭載した無人飛行体による放射性物質分布の可視化に向けた取り組み

佐藤 優樹; 小澤 慎吾*; 和泉 良*; 寺阪 祐太; 冠城 雅晃; 宮村 浩子; 河村 拓馬; 谷藤 祐太; 川端 邦明; 鈴木 敏和*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(以下、1F)の事故により1F建屋内外に放出された放射性物質について、詳細な除染計画の立案や作業員の被ばく線量の低減のために、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発が求められている。日本原子力研究開発機構は放射性物質を可視化するための装置として、小型・軽量なコンプトンカメラを製作し、千代田テクノルと共同で動作試験を進めている。加えて、広いエリアの屋外環境や1F建屋内部の高線量率環境における遠隔での放射線イメージングを目的とし、コンプトンカメラをドローン等の遠隔機器に搭載することによる遠隔放射線イメージングの技術開発を同時に進めている。本シリーズ発表では、測定システムの概要をはじめに紹介し、福島県浜通り地域屋外におけるコンプトンカメラの性能評価試験の結果と、コンプトンカメラによる3次元線源分布再構成に関する検討について発表する。

口頭

無人飛行体をプラットフォームとする放射線分布の3D可視化技術の開発

佐藤 優樹; 和泉 良*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は千代田テクノルと共同で、平成28年度地域復興実用化開発等促進事業費補助金採択課題である「無人飛行体をプラットフォームとする放射線分布の3D可視化技術の開発」を進めている。本事業は環境中の放射性物質の分布を迅速、簡便に測定することを目的として、放射線の「見える化」を図る放射線可視化機器を開発し、無人飛行体に搭載して里山や住宅地等の複雑な地形での放射線分布3D可視化技術を確立するものである。成果報告会では、平成28年度に達成した成果と今後の展望について報告する。

口頭

マルチコプター型UAVを基盤とした遠隔放射線可視化システムの開発

佐藤 優樹; 小澤 慎吾*; 寺阪 祐太; 冠城 雅晃; 宮村 浩子; 谷藤 祐太; 川端 邦明; 和泉 良*; 鈴木 敏和*; 鳥居 建男

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(以下、1F)の事故により1F建屋内外に放出された放射性物質について、詳細な除染計画の立案や作業員の被ばく線量の低減のために、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発が求められている。日本原子力研究開発機構は放射性物質を可視化するための装置として、小型・軽量なコンプトンカメラを製作し、千代田テクノルと共同で動作試験を進めている。加えて、広いエリアの屋外環境や1F建屋内部の高線量率環境における遠隔での放射線イメージングを目的とし、コンプトンカメラをドローン等の遠隔機器に搭載することによる遠隔放射線イメージングの技術開発を同時に進めている。本発表では、測定システムの概要を紹介し、福島県浜通り地域屋外におけるコンプトンカメラの性能評価試験の結果と、今後の1F建屋内へのシステム導入に係わる検討について発表する。

口頭

放射線計測と光3次元計測を統合した放射性物質分布可視化システムの開発

佐藤 優樹; 谷藤 祐太; 寺阪 祐太; 宇佐美 博士; 冠城 雅晃; 宮村 浩子; 川端 邦明; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)の事故により1F建屋内外に放出された放射性物質について、詳細な除染計画の立案や作業員の被ばく線量の低減のために、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発が求められている。原子力機構廃炉国際共同研究センターは放射性物質を可視化するための装置として、小型・軽量なコンプトンカメラを開発し、放射性物質の分布を3次元的に可視化するための技術開発を進めている。加えて、レーザー等による光測量技術を用いて建屋構造物の3次元モデルを構築し、これを放射線イメージと重ね合わせることによって、より視認しやすい放射性物質分布図の構築を目指している。これまでに福島第一原子力発電所建屋内部において、開発したコンプトンカメラを用いて放射性物質のイメージング試験を実施し、建屋内部に存在するホットスポットの3次元的な可視化に成功した。加えて、測域センサーを用いて建屋内部の3次元モデルを構築し、放射線イメージと重ね合わせることによる放射線分布マップの構築を試みた。発表では試験結果の詳細と今後の予定を紹介する。

口頭

福島第一原子力発電所サイト内における放射線イメージング試験の実施

佐藤 優樹

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)の事故により1F建屋内外に放出された放射性物質について、詳細な除染計画の立案や作業員の被ばく線量の低減のために、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発が求められている。原子力機構廃炉国際共同研究センターは放射性物質を可視化するための装置として、小型・軽量なコンプトンカメラを開発し、放射性物質の分布を3次元的に可視化するための技術開発を進めている。加えて、レーザー等による光測量技術を用いて建屋構造物の3次元モデルを構築し、これを放射線イメージと重ね合わせることによって、より視認しやすい放射性物質分布図の構築を目指している。これまでに1F構内において、開発したコンプトンカメラを用いて放射性物質のイメージング試験を実施し、ホットスポットの検知とこれの3次元的な可視化に成功した。加えて、測域センサー等を用いて取得した試験現場の3次元構造物モデルと、放射線イメージを重ね合わせることによる放射線分布マップの構築を試みた。発表では試験結果の詳細と今後の予定を紹介する。

口頭

小型ガンマカメラを用いた3次元放射線可視化の実現

佐藤 優樹

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(以下、1F)事故に伴い、大量の放射性物質が1Fサイト内外に放出された。1Fの廃炉作業を円滑に進めるためには、飛散した放射性物質の分布状況を把握することが重要である。これを踏まえて日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)では、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発を進めている。具体的には、放射線可視化装置のひとつであるコンプトンカメラの開発に加えて、ドローン等のロボットにコンプトンカメラを搭載し、遠隔で放射線分布を可視化する手法を開発している。さらには、レーザー等による光測量技術を用いて建屋構造物の3次元モデルを構築し、これを放射線イメージと重ね合わせることによって、より視認しやすい放射性物質分布図の構築を目指している。本講演は一般の方々を対象としており、放射線の基礎知識から基本的な測定方法をはじめに講義した後、合わせて原子力機構が1Fサイト内で進めている放射線イメージング試験の内容について紹介する。

口頭

福島第一原子力発電所における放射性物質の3次元可視化技術の開発

佐藤 優樹

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(以下、1F)事故に伴い、大量の放射性物質が1Fサイト内外に放出された。1Fの廃炉作業を円滑に進めるためには、飛散した放射性物質の分布状況を把握することが重要である。これを踏まえて廃炉国際共同研究センターでは、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発を進めている。具体的には、放射線可視化装置のひとつであるコンプトンカメラの開発に加えて、ドローン等のロボットにコンプトンカメラを搭載し、遠隔で放射線分布を可視化する手法を開発している。さらには、レーザー等による光測量技術を用いて建屋構造物の3次元モデルを構築し、これを放射線イメージと重ね合わせることによって、より視認しやすい放射性物質分布図の構築を目指している。本発表では廃炉国際共同研究センターが1Fサイト内で進めている放射線イメージング試験の現状と今後の予定について紹介する。

口頭

形状可変型$$gamma$$カメラの可能性検討

山岸 恵大*; 高田 英治*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所の狭隘な空間における$$gamma$$線源位置の特定のため、$$gamma$$カメラの開発が進められている。その際、ペネトレーションホールを通った後、$$gamma$$線源イメージングを行うために、使用前は細長い形状で、測定時には性能を満たす形状に変化する$$gamma$$カメラが求められている。そのため、本研究では小型化、軽量化かつ形状可変なコンプトンカメラについて可能性を検討する。

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