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Environm. Radioact., 175-176, 158-163 (2017)）。東京パワーテクノロジーと産総研は、共同研究「ため池等からの放射性セシウム回収ならびに環境測定に関わる技術開発研究（平成27年度～）」によって今回の測定装置の開発に取り組んだ。 研究の内容 今回開発した装置の基礎となる技術は水底の泥（底質）を採取することなく、放射性セシウムが出すγ線の深さ分布から放射性セシウム濃度の深さ分布を計算で求めるものである。γ線センサーを底質中に設置して計測しても、さまざまな方向（深さ）からのγ線がセンサーへ入射するため、得られるγ線の深さ分布は放射性セシウム濃度の深さ分布とは異なっている。しかしこれまでγ線の深さ分布を放射性セシウム濃度の深さ分布へ換算する良い方法がなかった。今回の技術では、まず、放射性セシウム濃度は水平方向には一様と仮定し、底質と池水中でのコンプトン多重散乱（γ線が物質を通過する際に起きる現象）を含むγ線輸送計算によりセシウム濃度の深さ分布からγ線の深さ分布へ変換する係数を求める。次に計測されたγ線の深さ分布を最大エントロピー法で逆に変換することでセシウム濃度の深さ分布が得られる。この手法は誤差に強く、短時間の計測で本来の深さ分布を得ることができる。 この新しい手法に基づき、溜め池で簡単に測定できるよう設計したのが今回の装置である（図1）。本体は直径約4 cm、長さ約1.5 mのパイプ状で、複数のγ線センサー、逆変換用演算ボード、位置計測用のGPSモジュール、バッテリーや、その他の機器を格納してある。装置の重量は2 kg弱と軽量で容易に運搬でき、バッテリー１個で約5時間稼働できる。操作は手持ちのスマホやタブレット、パソコンなどからWi-Fi接続で行う。このパイプを溜め池の底に挿しこんで底質中のγ線深さ分布を計測し、放射性セシウム濃度の深さ分布に換算する。最大エントロピー法による換算をγ線計測と並行して行うため、リアルタイムで制御端末へ送信できる。γ線センサーには高感度の市販品を、演算ボードにはIoT分野（装置などが直接インターネット接続する技術や分野）で利用されるラズパイ・ゼロを用いた。それぞれ１個数千円と安価である。製作パーツの総額はおよそ10万円で、自作も可能である。 （1）   （2） 図1 今回開発した装置（測定用パイプ）　（1）概略、（2）写真 石突き部を下に向け溜め池底へ挿してスマホなどのWi-Fi端末から無線で操作する。 図2左は福島県内の３つの溜め池で、今回開発した装置と従来のコアサンプリング法で測定した、溜め池底質中の放射性セシウム濃度の深さ分布の比較である。今回の装置の測定時間は10分間とした。池ごとに深さ分布の形状やピーク濃度が異なっているが、いずれの池でも今回の装置による測定値はコアサンプリング測定値をほぼ正しく再現していた。図2右は3池の複数の地点で、深さ方向に積算した単位面積当たりの放射性セシウム量の両手法による測定値の相関図である。今回開発した装置とコアサンプリング法の実測値には良い対応関係があった。 図2 左： 福島県内の3つの溜め池で測定した底質中の放射性セシウム濃度深さ分布の例 青線が5 cm間隔で切断して放射能分析したコアサンプリング法による測定値、赤線が今回の装置で10分間測定した値である。 右： 3つの溜め池の複数地点で測定した、単位面積当たり放射性セシウム量の比較 底質表面から深さ10 cmまでと20 cmまでの積算量 底質汚染の状況は池内の場所によって異なるので、地点を変えて測定することで溜め池底質全体の３次元的な汚染分布が把握できる。広い範囲をより効率的に測定するために、複数の測定装置を使用できる多地点同時測定システムも開発した。図3は同システムによる測定のイメージ図で、一台の端末で制御して複数地点の測定を同時に並行して行えるため効率良く測定できる。 図３ 多地点同時測定システムによる溜め池底質測定のイメージ図 原発事故で放出されたセシウム137の半減期は30年と長く、その影響は世代を超えて残る。山林の除染は大半が手付かずで、多くの溜め池はそれらの下流に位置するため、今後大雨などによる溜め池の汚染状況の変化も予想される。今回開発した装置により、溜め池底質汚染の深さ分布を迅速に測定できる。 今後の予定 今回開発した装置を用いて山林、水田や畑などの土壌、フレキシブルコンテナバッグなどに納められた除染廃棄物などの放射性セシウム分布を簡便に測定する手法について検討中である。 用語の説明 ◆放射性セシウム セシウム134とセシウム137が代表的で、人体に有害なβ線やγ線を放出しながら安定な核種（元素）へと変化する。福島第一原発事故ではほぼ等量のセシウム134とセシウム137が環境へ放出されたと推定されている。半減期（量が半分になるまでの時間）はそれぞれ2.1年と30.2年で、事故から７年経過の2018年時点で、事故当時の量のそれぞれ約10％と約85％が残っている計算である。セシウム137の方が長期間残り、事故50年後の残留量は32％、100年後の2111年では10％と計算される。[参照元へ戻る] ◆γ線（ガンマ線） 放射性物質が放出する、紫外線や通常のＸ線よりもエネルギーが高い電磁波の一種。物質を透過する能力が高いため、鉛などで遮蔽する。[参照元へ戻る] ◆最大エントロピー法 スペクトル解析や画像処理、機械学習など幅広い分野で使われているデータ処理法の一つ。ある観測値分布から別の分布へ変換する際に、変換後統計エントロピー（無秩序さの度合い）が最大となるような分布を測定誤差の範囲内で求めて解とする。測定誤差やデータ欠損によって発生するノイズを抑える効果がある。[参照元へ戻る] ◆ベクレル/kg-wet 放射性物質の量を表す単位。ベクレルは１秒間に崩壊する放射性元素(原子)の個数で定義され、Bqと表記する。溜め池底の泥（底質）の汚染では、水分を含んだ湿潤重量当たり（Bq/kg-wet）と、水分を除いた乾燥重量当たり（Bq/kg-dry）の２種類の単位が用いられる。空間線量で用いられるマイクロシーベルト毎時（µSv/h）は人体の被曝量を表すための単位で、ベクレルの定義とは異なる。[参照元へ戻る] ◆IoT（アイ・オー・ティー） Internet of Thingsの頭文字で、「モノのインターネット」と訳される。さまざまな入出力デバイス（各種センサー、カメラ、マイク、モーター、スピーカー、スマホなど）をインターネットに接続して相互通信することで、遠隔操作などの新しい機能を実現する技術や分野を指す。[参照元へ戻る] ◆コアサンプリング 中空のパイプで土壌や底質のコア（円柱状のサンプル）を採取し、一定間隔で切断して分析を行う手法のこと。溜め池底質の放射能調査で一般的に用いられる。[参照元へ戻る] ◆γ線輸送計算 放射性物質から放出されたγ線が物質中の減衰や散乱を経由して遠方へ伝搬する過程を詳細に計算すること。[参照元へ戻る] ◆ラズパイ・ゼロ 英国のラズペリーパイ財団が子ども向けのプログラミング教育用に開発し販売している名刺サイズの演算ボード Raspberry Pi（通称ラズパイ）の小型版。英語名は「Raspberry Pi Zero」。5ドルという低価格と 3 cm x 6.5 cmの大きさでリナックス（パソコンのOS）が動作し、汎用入出力ポートを備えることから、ロボット工作やIoT（モノのインターネット）分野で活用されている。[参照元へ戻る] お問い合わせお問い合わせフォーム 産総研について アクセス 調達情報 研究成果検索 採用情報 報道・マスコミの方へ メディアライブラリー お問い合わせ English ニュース お知らせ一覧 研究成果一覧 イベント一覧 受賞一覧 研究者の方へ はじめての方へ 研究成果検索 研究情報データベース お問い合わせ 採用情報 ビジネスの方へ はじめての方へ 研究成果検索 事例紹介 協業・提携のご案内 お問い合わせ AIST Solutions 一般の方へ はじめての方へ イベント情報 スペシャルコンテンツ 採用情報 お問い合わせ 記事検索 産総研マガジンとは 公式SNS @AIST_JP 産総研チャンネル 公式SNS @AIST_JP 産総研 チャンネル サイトマップ このサイトについて プライバシーポリシー 個人情報保護の推進 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Copyright © National Institute of Advanced Industrial Science and Technology （AIST） （Japan Corporate Number 7010005005425）. 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