巻頭言

「原発事故に対応する放射線の計測と可視化，原発建屋内の状況把握」特集号刊行にあたって
　　　上村　博

　　2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震から，早5 年が経過しました。当日，私は茨城県北部の工 場に居りましたが，今まで経験したことのない地鳴りと激しい揺れを体験しました。地震に伴う津波 により福島第一原子力発電所が大きな被害を受け，炉心溶融という大事故となったのは皆様ご存知の 通りです。周辺住民の方々は避難を余儀なくされ，今なお多くの方々が避難生活を続けておられますが， 周辺地域の除染作業も進み避難地域もかなり縮小され，原子力発電所の内部調査，廃炉に向けての作 業も進行中です。
　放射性物質による汚染状況を観測するために，通常の原子力分野の技術のほかに宇宙や医療などの 他分野のために開発された技術を応用した観測技術が開発されています。
　本協会の放射線部門が通常取り扱う放射線利用技術は，放射線透過試験，デジタルラジオグラフィ， X線CT 装置などですが，本号では少し広い分野として非破壊検査を捉えてみました。本特集は大きく 二つに分かれています。一つ目は放射線分布の可視化技術です。二つ目は通常の放射線を用いた透過 試験では到底見ることのできない原子炉の透視技術です。
　放射線の可視化技術としては，（１）放射線医療技術を応用して建物内外のガンマ線強度分布を測定 する技術，（２）人工衛星に搭載するために開発されたコンパクトなガンマカメラの技術を用いて放射 線分布を測定する技術，（３）無人ヘリに検出器を搭載して上空から高位置分解能で地表の放射線量分 布測定をする技術，および（４）原子力発電所から流出した汚染水による海底土中の放射線分布を測 定する技術，の4 件を解説していただきました。
　事故で溶融した原子炉の炉心は厚いコンクリート建屋や圧力容器に覆われているため，通常の透過 技術では内部の状況を観察することは不可能です。このため，宇宙線であるミューオンを利用した可 視化技術が開発されています。元々は火山の内部構造など地球規模の透視を実現するために研究され ていた技術を活用したものです。これに関して2 件を解説していただきました。
　これまでの放射線部門の活動範囲からは少し外れていますが，本号では福島第一原子力発電所にか かる放射線計測技術を特集しました。これまでの非破壊検査とは異なる技術にも興味を持っていただ き，放射線部門の活動範囲を広げるきっかけになれば幸いです。
　最後に，ご多忙のところ本特集号にご協力いただいた執筆者の方々ならびに関係各位に深く感謝申 し上げます。

 

 

解説　「原発事故に対応する放射線の計測と可視化，原発建屋内の状況把握」

ガンマ線強度分布を可視化するピンホール型ガンマカメラの開発
　　（株）日立製作所 上野雄一郎、石津 崇章
　　　日立GE ニュークリア・エナジー（株）藤島 康剛、米谷　豊
　　　日立アロカメディカル（株）吉田　晃

Development of a Pinhole Gamma Camera which Visualizes Gamma-ray
Intensity Distributions
Hitachi, Ltd. Yuichiro UENO and Takafumi ISHITSU
Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd. Yasutake FUJISHIMA and Yutaka KOMETANI
Hitachi Aloka Medical, Ltd. Akira YOSHIDA

キーワード　ガンマカメラ，ピンホールコリメータ，半導体検出器，CdTe

１.　はじめに
　2011 年3 月11 日の東日本大震災による津波により，福島第一原子力発電所での事故が引き起こされ，環境中に放出さ れた放射性物質による汚染が発電所内外に広がっている。汚染物低減，除染作業の効率化そして作業者及び一般住民の安 全安心のために，汚染場所の特定，除染状況・効果の確認を効率的に行う必要がある。環境放射線を測定する一般的方法 として，サーベイメータを用いて空間線量率を測定する方法があるが，汚染場所の特定に時間を要するとともに，局所的 にガンマ線強度が強い場所（ホットスポット）を見落とす可能性がある。そこで，短時間で広範囲のガンマ線強度分布を 可視化可能な装置（ガンマカメラ）が必要とされている。
　ガンマカメラはその原理の違いから3 種（コーデッドアパーチャータイプ１），２），コンプトンタイプ３），４）及びピンホールタ イプ５），６））に大別される。コーデッドアパーチャータイプは，符号化開口法を用いたイメージングを行うもので一般的に高 感度化が図れる。コンプトンタイプは検出器内で発生するコンプトン散乱を利用してイメージングするもので，原理的に はコリメータや遮蔽が不要であり装置の小型軽量化が期待できる。一方，ピンホールタイプは，ピンホールコリメータを 用いたイメージング装置で，従来は感度が低く，装置が大きく重たい傾向があった。しかし，従来使用されてきたシンチ レータに代わってコンパクトで高性能な半導体検出器を使用することにより，装置の小型化が期待できる。更に，ピンホー ルタイプはその撮像原理が最もシンプルであり，十分な遮蔽を施せば信頼性，定量性の高い測定が期待できる。
　そこで，福島第一原子力発電所内及び周辺地域で信頼性の高い計測を行うために，医療用に開発してきた半導体放射線 計測技術を応用したピンホールタイプのガンマカメラを開発したので，その特徴と性能を紹介する。

 

 

コンプトンカメラによるガンマ線イメージング
　　（独）宇宙航空研究開発機構（JAXA）宇宙科学研究所　高橋 忠幸、武田伸一郎

Recent Progress in Gamma-ray Imaging by using a Si/CdTe Semiconductor
Compton Camera
Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Institute of Space and Astronautical Science
Tadayuki TAKAHASHI and Shin,ichiro TAKEDA

キーワード　Gamma-ray，X-ray，Compton camera，Si，CdTe

１.　はじめに
　福島第一原子力発電所の事故後，ガンマ線カメラを用いた放射性物質の分布の可視化技術が話題となっている。コンプ トンカメラは，装置内部で起こった「コンプトン散乱」のプロセスを記録し，そのエネルギー・ 位置情報を用いて，コン プトン散乱の運動学からガンマ線の到来方向を求めるカメラである。1970 年代の初頭に初めて提案されたコンプトンカメ ラは40 年の開発の歴史を経て，ようやく実現化されつつある。この技術が開発されれば，数百keV から数MeV のガンマ線 の領域で「写真」が撮れるようになり，ホットスポットの可視化ばかりではなく，医療や非破壊検査などのイメージング への応用が期待される。本稿では，最新の半導体センサ技術を用いて開発されたコンパクトなガンマ線イメージング用の コンプトンカメラについて，その現状を述べる。

 

無人ヘリに搭載可能な散乱エネルギー認識型ガンマカメラの開発
　-上空から放射性セシウム分布を可視化-
  　　古河シンチテック（株）/古河機械金属（株）佐藤 浩樹、伊藤 繁記、薄　善行
　（国研）日本原子力研究開発機構 福島研究開発部門 志風 義明、鳥居 建男、西澤 幸康、眞田 幸尚
　　東京大学大学院工学系研究科 島添 健次、高橋 浩之
　　東京大学大学院工学系研究科（現在，放射線医学総合研究所） Jiang JIANYONG
　　東北大学 未来科学技術共同研究センター 黒澤 俊介、鎌田　圭
　　東北大学 金属材料研究所 吉川　彰
　　古河機械金属（株）つくば総合開発センター 吉野 将生、遠藤 貴範、加藤　翔
　　古河機械金属（株）（現在，古河電子（株）） 堤　浩輔

１.　はじめに
　2011 年3 月11 日の東日本大震災に端を発した東京電力福島第一原子力発電所事故に伴う大気中への放射性物質の放出の ため，各地に放射性物質が降下することにより土壌・河川・海洋が汚染され，近隣住民の被ばく量の増加への不安や各用水・ 農畜水産物への放射性物質の混入が大きな問題となっている。このため，日本各地において，放射線のモニタリングが行われ ており，住民への線量の公表，農畜水産物への放射性物質の混入の可能性の把握，除染前後の効果の確認といった放射性物質 対策のために，土壌・植物等や構造物等に沈着した放射性物質の線量について，濃度と分布状況を広域，迅速かつ高精度にモ ニタリングし，その結果を住民に分かりやすく提供していくことが急務となっている。加えて，放射性物質の線量・分布状況 は，動植物の経時変化，地表面の雨水や河川の流動，山火事等の自然現象により，時間経過とともに変化するため，広範囲の 測定を定期的に行っていく必要もあることから，放射性物質の線量をより広域，迅速，高精度かつ低コストに計測可能な装置 と分布状況の可視化システムの開発が必須となっている。そこで，航空機や自動車等の様々な手法を用いて放射線分布を測定 しマップ化されてきたが，航空機は飛行高度が高いため位置分解能が悪く，自動車は人間や車が立ち入れない場所では計測が 困難である等が問題となっていた。そこで，ヘリコプタを用いたモニタリングが行われたが，高度150 ～ 300 m の飛行となるこ とから決まる位置分解能は300 ～ 600 m １）と粗いため，低高度での飛行が可能な無人ヘリ搭載型放射線検出器による検討が進 められた。無人ヘリでは高度10 ～ 150 m での測定が可能であるが，既存の放射線検出器では，全方位から来る放射線を検出 するため，高度80 m で地表面の位置分解能は160 m 程度２）?４）と，依然として十分とはいえず，改良が求められていた。
　以上の背景に対し，地表面での位置分解能：10 m を有し，高感度でかつ無人ヘリに搭載可能な質量である10 kg 以下の 散乱エネルギー認識型ガンマカメラの開発を行い，上空からの高位置分解能な放射線分布の測定を目指した。本システム により地表から放出されるガンマ線の飛来方向情報が得られるため，GPS・地形情報を活用し計測データを地表面の情報 に焼き直すことで，周辺の樹木・建造物・地形の影響を排除し，対象とする真下方向の地表面における土壌の汚染に由来する 放射線量を得ることができ，可視的かつ精度の高い放射線量マップを住民へ定期的に提供することが可能となる。

 

海底土中における放射性物質の濃度分布の調査
　 　　海上技術安全研究所 小田野直光

１.　はじめに
　平成23 年3 月11 日に発生した東日本大震災に伴う東京電力福島第一原子力発電所事故により，放射性物質が海洋に放 出され，甚大な海洋汚染が発生した。水産庁の調査によれば，福島県においては，平成23 年4 ～ 6 月期には水産物中の放射 性物質の濃度が100 Bq/kg を超える割合が53％となっていたが，事故後1 年間でその割合は半減し，平成27 年10 ～ 12 月 期は基準値を超える割合は0.1％までに低下している。しかしながら，試験操業を除き，沿岸漁業・底びき網漁業は自粛さ れたままである。
　海底土中の放射性物質の濃度については，事故発生から4ヵ月後に福島第一原子力発電所から30 km 圏外で12ヵ所での測 定がなされているが，同時期に実施されている陸上のモニタリングと比較すると非常に粗い測定間隔である。これは，海底土 中の放射性物質濃度の測定を行うには，海底土のサンプルを採取し，陸上の測定施設まで輸送した後，高純度Ge 半導体検 出器等で核種分析を実施する時間を要するためであり，事故発生後の状況を考えれば致し方ない面がある。その後，国が定 める海域のモニタリング計画では，現在，福島第一原子力発電所から20 km 圏内において，45ヵ所の採泥によるモニタリン グが実施されており，データとしては充実していると考えられる。一方で，これらのモニタリングは，あくまでも点の情報で しかなく，漁業への影響等の継続的な把握のためには，面的な分布を把握することが必要である。このため，東京大学生産技 術研究所では，東日本大震災直後から海域での放射性物質の広域マッピングに資するための曳航式ガンマ線スペクトロメー タ（以降，曳航式スペクトロメータ）を開発し１），海上技術安全研究所と共同で，実海域での測定を実施してきた２），３）。本 稿では，福島県沖における海底土中の放射性物質濃度の分布調査における計測手法とその結果の概要について述べる。

 

高温工学試験研究炉（HTTR）の内部構造を可視化成功
-ミューオンを利用した非接触・非破壊検査技術-
　 　（国研）日本原子力研究開発機構 高松 邦吉

１.　はじめに
　1.1　東京電力福島第一原子力発電所の事故前
高温工学試験研究炉（HTTR）は運転時に炉内温度が1000℃以上の高温であるため，炉心部に計測機器を設置することがで きず，燃料部を直接測定して試験データを取得することは困難である。そこで，運転中の原子炉において，原子炉圧力容器の 外側，または原子炉格納容器の外側から，燃料等を取り出すことなく炉心の状態をモニタリングできないか研究を進めた。
　東京電力福島第一原子力発電所の事故（以下「福島第一事故」という）前の2008 年から非接触・非破壊で原子炉の内部 構造をモニタリングできれば，原子力工学に非常に大きなインパクトを与えると考え，宇宙線ミューオンを使って原子炉の内 部構造のモニタリングを試みた。ミューオンは，大きな構造物を非破壊で透過することができる。その当時，宇宙線ミューオ ンを使って原子炉の内部構造のモニタリングを試みた人は皆無であり，新規性を確認した。そこで，「原子炉を視る」という タイトルで，（１）ミューオンで密度の違いを区別できるならば，炉内温度をモニタリングできる可能性がある。（２）ミュー オンで原子番号の違いを区別できるならば，原子炉の内部構造物をモニタリングできる可能性がある，と発表した１）。

 

原子核乾板による福島第一原子力発電所原子炉内部の宇宙線ミューオンラジオグラフィ
　 　　名古屋大学 森島 邦博

１.　はじめに
　2011 年3 月11 日，東北地方太平洋沖地震による津波に襲われた福島第一原子力発電所（福島第一原発）は冷却機能を 失い過酷な事故に至った。事故当時から現在に至るまで，様々な計測手段により原子炉内部の状況把握が試みられているが， 未だにその詳細は明らかではない。
　我々は，事故後，原子炉のような大型構造物の内部を遠隔非破壊にイメージングする技術である“宇宙線ミューオンラジオグ ラフィ”の検出器として，電源不要・軽量・コンパクトな原子核乾板の適用検討を始めた。2011 年に，日本原子力研究開発機構 （JAEA）の高速炉「常陽」において実証試験を行い宇宙線ミューオンによる炉心の非破壊イメージングに成功した１）。この実証に より，2014 年3 月?7 月および2015 年1 月?3 月の期間において，福島第一原発2 号機および5 号機の観測を実施するに至った。 この観測では，2 号機の炉心が溶融していることを裏付ける結果を得た。本解説では，宇宙線ミューオンラジオグラフィの原理と ミューオンなどの電荷を持つ放射線（荷電粒子）の軌跡を立体的に記録する特殊な写真フィルム“原子核乾板”について紹介し， 福島第一原発の原子炉の観測と今後の展望について述べる。

 

論文

エンジンガスケット取り付け状態のAE 法による評価
　　 　多田 和希、結城 宏信、薬師寺正人、中島　大