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論文

福島第一原子力発電所廃炉作業環境における遠隔放射線イメージング技術の開発と実証; 統合型放射線イメージングシステムiRISの構築

佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 鳥居 建男

日本原子力学会誌, 62(11), p.645 - 649, 2020/11

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉作業を円滑に進めるにあたり、作業環境に飛散・沈着した放射性物質の分布を「見える化」して把握することは、作業者の被ばく線量の低減や詳細な作業計画の立案を行う上で重要である。ここではわれわれが福島第一原子力発電所やその周辺で行なってきた放射線イメージング技術の開発及び現場における実証例を紹介する。

論文

Construction of virtual reality system for radiation working environment reproduced by gamma-ray imagers combined with SLAM technologies

佐藤 優樹; 峯本 浩二郎*; 根本 誠*; 鳥居 建男

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 976, p.164286_1 - 164286_6, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., experienced a meltdown as a result of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011. At that time, it was necessary to understand the aspects of the decommissioning working environment inside the FDNPS, such as establishing how the radioactive substances were distributed across the site, for work to be done efficiently without exposure to large amounts of radiation. Therefore, virtual reality (VR) emerged as a solution. There have been previous reports done on a technique for visualizing the distribution of radioactive substances in three dimensions utilizing a freely moving gamma-ray imager combined with simultaneous localization and mapping (SLAM) technology. In this paper, we introduce imaging technologies for the acquisition of image data from radioactive substances and three-dimensional (3D) structural models of the working environment, using a freely moving gamma-ray imager combined with SLAM technology. For this research, we also constructed a VR system and displayed the 3D data in a VR space, which enables users to experience the actual working environment without radiation exposure. In creating the VR system, any user can implement this method by donning an inexpensive head-mounted display apparatus and using a free, or low-cost, application software.

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Retracted article; Visualization and integration of images of radioactive substances as point cloud data in 3-D environment models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

福島廃炉、環境改善に向けた計測技術開発の取り組み

若井田 育夫; 長谷川 秀一*; 田所 孝広*

日本機械学会誌, 122(1211), p.18 - 20, 2019/10

廃炉国際ワークショップ(FDR 2019) Track4での議論について概説した。放射線計測分野では、耐放射線性を意識した検出素子・検出機器開発、プラントモニタリングへの適用、そして廃炉作業現場で、まず最初に不可欠となる放射線源(汚染源)の可視化(イメージング)技術に関する議論が展開された。検出素子や周辺機器の耐放射線性が確実に進展していること、可視化技術が実用レベルにある状況が報告される一方、その基本が単一フォトン検出手法の領域にあり、高放射線場における高カウントレート核種同定の困難さが改めて認識された。今後の重要課題といえる。レーザー利用計測分野については、特定元素・同位体の選択的共鳴励起・イオン化による質量分析手法の高度化技術と、遠隔その場分析を可能とするLaser Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)等の発光分光技術に関する議論等が展開された。新奇で革新的な手法への挑戦よりも、これまで構築してきた手法を基本とし、その確実性に着眼する方向性が見られ、レーザー分析で重要となる光源の改善検討も含め、実現に向けた取り組みが問われていることが理解できる。

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。

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

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

Visualization of radioactive substances by integrating radiation measurement and 3D optical measurement inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

佐藤 優樹; 谷藤 祐太; 寺阪 祐太; 森下 祐樹; 宇佐美 博士; 冠城 雅晃; 川端 邦明; 鳥居 建男

no journal, , 

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., went into meltdown after the occurrence of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake of March 11, 2011. The radiation distribution measurements inside the FDNPS are indispensable to execute decommissioning tasks. We have conducted the radiation imaging experiment inside the FDNPS building using the Compton camera. The high-dose contamination (up to 3.5 mSv/h) was visualized. We also created a three-dimensional (3D) radiation distribution map inside the FDNPS building by integrating the radiation image obtained by the Compton camera into the point cloud data of the experimental environment acquired using the scanning laser range finder. In addition, we introduce the photogrammetry technique to create the 3D structure model of the experimental environment. The radiation image is superimposed on the 3D structure model created using the photogrammetry to visually recognize the radioactive substances. In the presentation, our recent study about the radiation imaging technology for measurements of the distribution of radioactive substances inside the FDNPS is discussed.

口頭

The Development of the radiation imaging camera for the radioactive contamination monitoring in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 佐藤 優樹; 森下 祐樹; 宇佐美 博士; 寺阪 祐太; 古田 禄大; 鳥居 建男

no journal, , 

放射性廃棄物の管理, 運搬、ならびに安全で経済的な原子力施設の廃止措置について議論することを目的に第45回Waste Managementが開催され、そこで、原子力機構として出展した。本件は、その中で、東京電力ホールディングス福島原子力発電所の廃止措置を加速するための研究開発の一環である放射線イメージング技術について紹介するものである。

口頭

小型軽量放射線イメージング技術の開発と実証

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。

口頭

福島第一原子力発電所建屋内での3次元放射線イメージング技術の開発

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。本講演では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。

口頭

3次元放射線イメージング技術の開発と実証

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)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、放射性物質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、これを放射性物質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。これらの技術について、電気学会調査専門委員会「福島第一原子力発電所廃炉に関わる放射線計測技術調査専門委員会」にて報告する。

口頭

福島県浜通り地域における放射性物質"見える化"システムの開発と実証

佐藤 優樹

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)の廃止措置や福島県帰還困難区域の環境回復を促進するにあたり、事故によって飛散・沈着した放射性物質の分布を把握することは、作業員の皆様の被ばく線量の低減や除染計画の立案のために重要である。原子力機構(JAEA)では、作業現場に沈着している放射性物質を"見える化"するための放射性物質可視化装置の開発を進めており、併せて1Fや帰還困難区域での実証試験を進めている。本セミナーでは、装置の詳細および実証試験の様子、地域企業との連携について紹介する。

口頭

コンプトンカメラを基盤とした放射線イメージング技術の廃炉作業環境への適用に向けた課題

佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 鳥居 建男

no journal, , 

2011年の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」という)で起きた事故後、広域に飛散・沈着した放射性物質の分布を把握するためのシステム開発が求められている。これまでに登壇者らは、福島県帰還困難区域の屋外環境や1Fサイト内において、コンプトンカメラを用いた放射線イメージングに加えて、ロボットを利用した遠隔測定や写真立体復元技術およびレーザー計測を組み合わせることにより、放射性物質の分布を三次元的に可視化するための技術開発を進めてきた。その中で、高線量率環境でのコンプトンカメラのイメージング精度や、ロボットを用いて移動しながら放射線計測を実施する方法等に課題が見つかっている。本講演ではこれらの課題に加えて、課題解決に向けた取り組みを紹介する。

口頭

放射性物質を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の開発と実証

佐藤 優樹

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)の高線量率環境や福島県帰還困難区域の屋外環境において、作業者の被ばく線量やケガのリスクを低減するために、これらの環境に3次元的に沈着した放射性物質を遠隔にて測定する技術が求められている。申請者は、放射性物質の2次元分布を測定する装置であるコンプトンカメラに、レーザ測域センサや写真立体復元による3次元環境モデリング技術を統合することで、放射性物質の分布を3次元的に可視化できるとの着想に基づき、さらにこれらをロボットと組み合わせることによって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)を開発した。実証試験では、レーザ測域センサ及び写真立体復元による取得データを用いてコンピュータ上に1F建屋内現場を再現し、周囲に比べて線量率の高いホットスポットの存在箇所を3次元的に可視化することに成功した。このような技術は、作業者の被ばく線量管理を含む廃炉や除染作業の工程管理に直接貢献するものである。また、技術的貢献だけでなく、放射性物質を可視化することによって作業者の皆様に安心を提供することを目指している。

特許

放射線分布の3次元表示方法及び装置

鳥居 建男; 佐藤 優樹

小澤 慎吾*; 菅原 洋*

特願 2018-173023  公開特許公報

【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。

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