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佐藤 優樹
Radioisotopes, 74(1), p.141 - 148, 2025/03
福島第一原子力発電所の廃止措置に資することを目的とし、放射能汚染分布を3次元マップ上に可視化する統合型放射線イメージングシステムiRIS(アイリス: integrated Radiation Imaging System)の開発および現場実証試験を実施している。本稿では当該システムの原理、実証試験の結果、ならびにその応用例について記述する。
佐藤 優樹
FBNews, (577), p.2 - 6, 2025/01
福島第一原子力発電所(1F)事故により1Fサイト内外に飛散・沈着した放射性物質の分布を3次元的に可視化するために、放射性物質可視化カメラであるコンプトンカメラに、3次元測域センサを基盤とした環境認識デバイス、ならびにロボットを組み合わせた統合型放射線イメージングシステム(iRIS: integrated Radiation Imaging System)を開発した。本稿では、ホットスポット位置を含む放射能汚染分布を3次元的に可視化する手法について、その原理を説明するとともに、1Fサイト内における実証例を紹介する。さらには当該システムを用いて生成した放射能汚染のイメージデータについて、VRおよびAR技術を用いて可視化するための要素技術開発についても紹介する。
gamma-ray imager using detector response patterns北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(7), p.076502_1 - 076502_8, 2024/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)三次元空間に無作為に配置した複数のガンマ線検出器の応答強度パターンから、ガンマ線源の入射方向を推定する新しいガンマ線イメージング技術の開発を行っている。本論文では、8個のGAGG (Ce)シンチレータキューブと18個の鉛キューブで構成されるガンマ線イメージャー、Coded Cube Camera for Gamma-ray (C3G)を製作し、
Cs線源の4イメージング実験を実施した。実験の結果、3m先にある10MBqのCs線源を10分間の測定で、angle uncertainty5度の精度でイメージングできることを確認した。一般にガンマ線イメージャーは数百から数千の読み出しチャンネル数が必要となるが、C3Gは僅か8チャンネルの読み出し回路で構成される。そのため回路や再構成アルゴリズムはシンプルにすることができ、安価かつ信頼性の高いイメージャーが実現する。C3Gは大きさ86mm 
86mm 86mmのハウジングに格納されており、重量は約600gである。小型軽量で4視野を持ち、高角度分解能を持つ本技術は、天文学や医療、核セキュリティ、原子力発電所の廃止措置など広範な応用が期待される。
field-of-view gamma-ray imaging北山 佳治
IEEE NPSS Newsletter (Internet), 4 Pages, 2024/06
At the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station decommissioning site, there's a need for gamma-ray imaging technology that is compact and lightweight enough to be mounted on autonomous exploration robots, has a wide FOV and can operate in high-dose-rate environments. Coded masks and Compton cameras, although small and light, suffer from limitations such as a narrow FOV, susceptibility to background noise, or poor angular resolution and unsuitability for high-dose environments, respectively. Therefore, we developed a novel gamma-ray imaging technology that weighs about 600 g, has a cubic form measuring 8.6 cm on each side, offers a 4 FOV, has an angular resolution of approximately 5
, and is expected to operate in environments with radiation levels up to 100 mSv/h with only eight readout channels.
高崎 浩司
放計協ニュース, (73), p.2 - 5, 2024/04
CLADS遠隔技術ディビジョンで実施している福島第一原子力発電所廃炉等に向けた放射線計測・デジタル技術の開発について紹介する。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(3), p.032005_1 - 032005_6, 2024/03
被引用回数：1 パーセンタイル：40.97(Physics, Applied)検出器の応答パターンを利用した新しいガンマ線イメージング技術を紹介する。この方法では、三次元状にランダムに配置された複数の遮蔽体キューブを使用する。これらのキューブで定義された領域内では、ガンマ線の入射方向に基づいて固有のガンマ線フラックスパターンが形成される。このパターンは、複数のシンチレーターキューブの応答パターンとして測定される。ガンマ線の入射方向と対応する検出器応答パターンを事前に測定することで、アンフォールディング法を用いて入射方向を推定することができる。Cs点線源を用いてシミュレーションを行った。その結果、10MBqのCs線源をイメージャーから3m離れた位置に設置した場合、約10
の角度分解能で撮像できることがわかった。これらの結果は、我々の新しい方法が既存のガンマ線イメージング技術と同等以上の性能を有することを示唆している。この撮像法の応用としては、原子力発電所の廃止措置、核医学、セキュリティ、天文学などが考えられる。
佐藤 優樹
知能と情報, 35(4), p.81 - 86, 2023/11
福島第一原子力発電所(1F)事故により1Fサイト内外に飛散・沈着した放射性物質の分布を3次元的に可視化するために、放射性物質可視化カメラであるコンプトンカメラに、3次元測域センサを基盤とした環境認識デバイスやドローンを組み合わせた統合型放射線イメージングシステムiRIS(アイリス: integrated Radiation Imaging System)の開発を進めている。本稿では、iRISのコンセプトおよびその原理を説明するとともに、1Fサイト内ならびに帰還困難区域におけるホットスポット可視化の実証例を紹介する。
河原 梨花*; 越智 康太郎; 山口 克彦*; 鳥居 建男*
放射線(インターネット), 48(2), p.43 - 48, 2023/04
福島第一原子力発電所事故により、大量の放射性物質が周辺環境に拡散した。現在も帰還困難区域に位置する地域の放射線分布を把握することは重要である。本研究では、コンプトンカメラと光学カメラを組み合わせ、線源位置とその強度の三次元分布図の作成を目指した。帰還困難区域(大熊町)の公園駐車場と民家周辺の2カ所で調査を行った。空間線量率分布を、杖型GPS付きサーベイメータ(日本放射線エンジニアリング株式会社製、ガンマプロッターH)による測定で把握した。ホットスポットに向けて、異なった複数の位置及び角度でコンプトンカメラ(米H3D社製、H420)による測定を行った。ソフトウェア(Application Programming Interface Example)により、コンプトンカメラで得られた放射線の入射情報(入射時間, エネルギー, x, y, z)をリアルタイムで確認した。高線量地域でホットスポットをさまざまな位置や角度から撮影をすることで、放射線源の位置とその空間的広がりを確認することができた。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
KEK Proceedings 2022-3, p.46 - 53, 2023/01
街灯の光で夜道に映し出された自分の影の向きや形から街灯の位置を予想することができる。この考えをガンマ線イメージャーに応用したものはCoded apertureとして知られている。今回、立体的な遮蔽とシンチレータ結晶配置を持ったCoded Cube Camera - POrtable (C3PO)を発案した。C3POは鉛、シンチレータ、空乏でできたキューブを333のルーリックキューブ状にランダムに配置したもので、各シンチレータの出力は3次元影模様を作り出す。三次元影からアンフォールディングによって線源方向分布にもどる。今回、Geant 4を用いたシミュレーションでその特性や実現可能性を検討した。
佐藤 優樹
Isotope News, (781), p.19 - 23, 2022/06
福島第一原子力発電所(1F)事故により1Fサイト内外に飛散・沈着した放射性物質の分布を3次元的に可視化するために、放射性物質可視化カメラであるコンプトンカメラに、3次元測域センサを基盤とした環境認識デバイスやドローンを組み合わせることによる放射線イメージングシステムを開発した。本稿では、放射性物質の分布を3次元的に可視化する手法についてその原理を説明するとともに、1Fサイト内ならびに帰還困難区域におけるホットスポット可視化の実証例を紹介する。
佐藤 優樹
検査技術, 27(5), p.9 - 15, 2022/05
福島第一原子力発電所サイト内に飛散・沈着した放射性物質の分布を3次元的に可視化する統合型放射線イメージングシステム(iRIS)について、その原理と実証例を紹介する。
志風 義明; 島添 健次*
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(1), p.44 - 54, 2022/01
被引用回数：4 パーセンタイル：40.86(Nuclear Science & Technology)無人ヘリコプター搭載用のコンプトンカメラシステムは、高汚染地域での放射性物質の分布を調査するためにこれまで開発されてきた。この研究では、フライトの状態をより適切に記録してホットスポット位置をより正確に検出するために、小型カメラ,レーザー距離計,姿勢角センサー,温度センサー、およびリアルタイムモニタリングソフトウェアが、コンプトンカメラシステムに装備された。それらの変更によって検出結果がどのように改善されたかを確認するために、福島県大熊町のフィールド上でホバリングフライトおよびプログラミングフライトによる測定が行われた。フライトデータを処理することによって、地上での周辺線量当量率分布が得られ、次に地上でサーベイメータを用いて歩行して測定した値と比較された。ホバリングフライトでは、飛行の位置と姿勢の安定した期間を選択することや姿勢角のブレを制限することにより、データセット間の相関が改善された。また、1分間のデータウィンドウを使用した場合でも、安定した飛行期間のデータを使用することで、6.0%-7.6%の位置分解能の向上が得られた。このように、コンプトンカメラで得られたホットスポットの検出精度および周辺線量当量率分布の精度は、システムへの前述の変更によって改善された。
佐藤 優樹; 鳥居 建男
Nuclear Technology, 206(7), p.v - xvi, 2020/07
被引用回数：3 パーセンタイル：40.00(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.
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。
(Al,Ga)
O
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：41 パーセンタイル：96.16(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44から88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、6560mの範囲を5mの測線間隔の13測線で、及び、65180m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
線の画像を得た。再構成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。
鳥居 建男; 佐藤 優樹
小澤 慎吾*; 菅原 洋*
【課題】地表の広い範囲における放射性物質の位置を高精度で検出して3次元表示可能とする。 【解決手段】3次元位置を検出可能な移動体(ドローン10)に搭載された放射線検出器(コンプトンカメラ20)を用いて放射線を測定し、前記移動体(10)の移動に伴って得られる複数位置での前記放射線検出器(20)による測定結果と前記移動体(10)の3次元位置情報とを用いることによって、放射線分布の3次元マップを作成し、該放射線分布の3次元マップを、3次元の地形データ又は航空写真と重ね合せて表示する際に、放射線検出器(20)による放射線測定値を、地表(6)面の単位面積毎の測定にかかった時間に応じて時間補正する。更に、放射線検出器(20)と地表(6)面の距離に応じて距離補正したり、放射線検出器(20)に対する放射線の入射角度に応じて角度補正したりすることもできる。
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。
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線源位置の特定のため、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、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。
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、ドローンやクローラーロボットにコンプトンカメラを搭載し、遠隔で放射性物質分布を可視化する手法を開発している。さらには、レーザースキャナやフォトグラメトリによる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。本講演は関東甲越地方に在籍する学生を対象としており、廃炉作業環境における放射性物質可視化の重要性に加えて、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。
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(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。
公開特許公報