JP2022162328A - Radiation measurement system by biodegradable radiation detectors - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線量分布マップ作成方法に関し、例えば、投下用ドローンを用いて多数の生分解性放射線検出器を上空から投下し、各落下地点の放射線量を一定時間計測し、生分解性放射線検出器に内蔵された無線発信回路を用いて放射線量データを無線発信し、一定時間経過後に同じ航路を飛行するデータ収集用ドローンに搭載した無線通信用アンテナを用いて放射線量データを収集し、放射線量データとGPSにより取得した位置情報を用いて放射線量分布マップを作成する、放射線漏えい時などの非常時に広範囲の放射線量分布を短時間かつ低コストで計測する放射線計測システムに関する。 The present invention relates to a radiation dose distribution map creation method, for example, by dropping a large number of biodegradable radiation detectors from the sky using a drone for dropping, Radiation dose data is transmitted wirelessly using a radio transmission circuit built into the detector, and radiation dose data is collected using a wireless communication antenna mounted on a data collection drone flying on the same route after a certain period of time, The present invention relates to a radiation measurement system that creates a radiation dose distribution map using radiation dose data and position information acquired by GPS, and that measures a wide range of radiation dose distribution in a short time and at low cost in an emergency such as a radiation leak.
2011年3月に発生した福島第一原子力発電所の事故により、大気中に多くの放射性物質が放出された。放出された放射性物質は風雨によって広範囲に拡散し、生物や建物などが汚染した。このような原子力事故が発生した場合、被ばくによる様々な健康影響が懸念されるため、広範囲の放射線量分布を計測し、放射線量分布マップを作成する必要がある。しかし、広範囲の放射線量計測のために線量計を搭載した車や航空機による地道なモニタリングが行われるが、それらによる計測は非常に時間がかかる。加えて、既存の放射線検出器は金属製部品などによって構成されるために使い捨てが難しく、一度の計測に大量に投入することは現実的ではない。 The accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant in March 2011 released a large amount of radioactive material into the atmosphere. The released radioactive material was spread over a wide area by wind and rain, contaminating living things and buildings. When such a nuclear accident occurs, various health effects due to radiation exposure are feared. Therefore, it is necessary to measure the radiation dose distribution in a wide range and create a radiation dose distribution map. However, in order to measure radiation dose over a wide area, steady monitoring is carried out using vehicles and aircraft equipped with dosimeters, but such measurements are very time-consuming. In addition, since existing radiation detectors are made up of metal parts and the like, they are difficult to dispose of, and it is not realistic to use a large amount of them for a single measurement.
また、一度計測に使用した放射線検出器は放射性物質が付着している可能性があるため、長期的な維持管理や計測に使用された放射線検出器の処理作業のために多大なコストが必要である。このように、既存の放射線検出器を用いた広範囲の放射線量の計測方法には多くの問題点が存在し、改善の余地がある。 In addition, radiation detectors that have been used for measurement may have radioactive substances attached to them, so long-term maintenance and processing of the radiation detectors used for measurement requires a great deal of cost. be. As described above, there are many problems in the method of measuring the radiation dose over a wide range using the existing radiation detector, and there is room for improvement.
これに対し、本発明では、セルロースナノファイバーによる各種技術を用いている。セルロースナノファイバーで回路素子および配線基板を作成する技術は既に開発されている。セルロースナノファイバー製の回路素子および配線基板はセルロースや鉱物でできているため、数か月で土壌に分解されていく低環境負荷のセンサデバイスを開発することが可能である。また、大阪大学ではセルロースナノファイバーで作成した土に還る無線発信デバイスの開発に成功している(非特許文献1)。生分解性放射線検出器は数か月で土壌に分解されるため、計測後に回収する必要がない。 In contrast, the present invention uses various techniques using cellulose nanofibers. Techniques for creating circuit elements and wiring boards from cellulose nanofibers have already been developed. Cellulose nanofiber circuit elements and wiring substrates are made of cellulose and minerals, so it is possible to develop sensor devices with low environmental impact that decompose in soil in a few months. In addition, Osaka University has succeeded in developing a wireless transmission device made of cellulose nanofibers that returns to the soil (Non-Patent Document 1). Biodegradable radiation detectors decompose into the soil in a few months, so there is no need to retrieve them after measurement.
従来の放射線量分布マップを作成する手段として、無線標識用の電波を送信する複数のビーコンと、時刻毎の放射線量の積算値を記録する放射線検出器と、ビーコンの電波を受信して識別IDと電波強度と時刻を記録する受信機を用いて、所定エリア内における放射線量分布マップを作成する放射線量管理システム(特許文献1)が存在している。 As means for creating a conventional radiation dose distribution map, there are multiple beacons that transmit radio waves for wireless beacons, a radiation detector that records the integrated value of the radiation dose for each time, and an identification ID that receives radio waves from the beacons. There is a radiation dose management system (Patent Document 1) that creates a radiation dose distribution map in a predetermined area using a receiver that records radio wave intensity and time.
また従来の技術として、自走式機械と、放射線の空間分布を求める機能と位置変化を基に平面的な放射線量の分布をマップとして表示する機能を備えたシンチレーションファイバを用いて、無人で放射線量分布マップを作成する自走式線量計測装置(特許文献2)が存在している。 In addition, as a conventional technology, a self-propelled machine and a scintillation fiber equipped with a function to determine the spatial distribution of radiation and a function to display the planar radiation dose distribution as a map based on positional changes are used to unmanned radiation. There is a self-propelled dosimetry device (Patent Document 2) that creates a dose distribution map.
さらに従来の技術として、ドローンに搭載された放射線検出器とドローンの3次元位置情報を用いて、放射線量分布の3次元マップを作成し、3次元の地形データまたは航空写真と重ね合わせる放射線分布の3次元表示方法及び装置(特許文献3)が存在している。 Furthermore, as a conventional technology, a 3D map of radiation dose distribution is created using a radiation detector mounted on a drone and 3D position information of the drone, and the radiation distribution is superimposed on 3D terrain data or aerial photographs. There is a three-dimensional display method and apparatus (Patent Document 3).
しかし、特許文献1のシステムでは、複数のビーコンをあらかじめ広範囲に等間隔で配置する必要があり、ビーコンが配置された所定のエリア内でしか計測を行うことができない。加えて、作業員が携帯する放射線検出器によって計測を行うため、計測中はその場にとどまる必要があり、放射線漏えい時などの非常時では作業員の被ばくリスクが発生するなどの問題点が存在した。
However, in the system of
また、特許文献2の自走式線量計測装置では、計測しながら走行する機構であるため低速度でなければ正しい計測結果が得られず、広範囲の計測を行う際には非常に時間がかかる。加えて、地面を走行するため装置に放射性物質が付着しやすく、回収後の処理作業が必要になるなどの問題点が存在した。
In addition, the self-propelled dose measuring device of
さらに、特許文献3の表示方法および装置では、地表の一点に対して様々な角度から測定を行うため空中でドローンを長時間ホバリングさせる必要があり、広範囲の計測を行う際には非常に時間がかかるなどの問題点が存在した。
Furthermore, in the display method and apparatus of
本発明は、無人での放射線計測を実現することで作業員の被ばくリスクを低減し、同時多点計測によって計測時間を大幅に短縮し、計測後の放射線検出器を簡便に処理することで、低コストかつ短時間で放射線量分布マップを作成することを課題とする。 The present invention reduces the risk of radiation exposure to workers by realizing unmanned radiation measurement, greatly shortens the measurement time by simultaneous multi-point measurement, and simply processes the radiation detector after measurement. An object of the present invention is to create a radiation dose distribution map at low cost and in a short time.
発明者は、投下用ドローンを用いて生分解性放射線検出器を空中から広範囲に投下し、同時多点計測を行うことで、広範囲の放射線量分布の計測を無人かつ短時間で行うことが可能であると考えた。放射線計測時においては、放射線検出器に放射線量データを一定時間蓄積する必要がある。そこで、あらかじめ多数の生分解性放射線検出器を上空から投下して各落下地点の放射線量データを一定時間蓄積させておき、一定時間経過後に投下用ドローンと同じ航路を飛行するデータ収集用ドローンを用いて、無線通信によって放射線量データのみを収集することで、計測時間を大幅に短縮することが可能となり、また、作業員の被ばくリスクを低減することが可能であると考えた。
また、セルロースナノファイバー製回路素子および配線基板によって構成される生分解性放射線検出器を用いることで、従来の放射線検出器では不可能であった安価な素材による生産に加え使い捨てが可能であると考えた。生分解性放射線検出器は数か月で土壌に分解されるため、計測後に回収する必要がない。
さらに、無線通信により収集した放射線量データとGPSにより取得した位置情報をもとに放射線量分布マップを作成可能となると考えた。
The inventor dropped biodegradable radiation detectors over a wide area from the air using a drone for simultaneous multi-point measurement, making it possible to measure radiation dose distribution over a wide area unmanned and in a short time. I thought it was. During radiation measurement, it is necessary to store radiation dose data in the radiation detector for a certain period of time. Therefore, a large number of biodegradable radiation detectors are dropped from the sky in advance and the radiation dose data at each drop point is accumulated for a certain period of time. We thought that by collecting only radiation dose data by wireless communication, it would be possible to greatly shorten the measurement time and reduce the risk of radiation exposure of workers.
In addition, by using a biodegradable radiation detector composed of cellulose nanofiber circuit elements and wiring substrates, it is possible to manufacture using inexpensive materials, which was not possible with conventional radiation detectors, and to make them disposable. Thought. Biodegradable radiation detectors decompose into the soil in a few months, so there is no need to retrieve them after measurement.
Furthermore, we thought that it would be possible to create a radiation dose distribution map based on radiation dose data collected by wireless communication and position information acquired by GPS.
本発明は、以下の技術手段から構成される。
[1]無線通信機能を有し、空中から投下可能である、3個以上の生分解性放射線検出器と、
GPSを有し、搭載した生分解性放射線検出器を所望の位置に投下する、無人飛行の投下用飛行体と、
GPSを有し、生分解性放射線検出器から放射線量データを受信する、無人飛行のデータ収集用飛行体と、
データ収集用飛行体から取得した放射線量データおよびGPSデータに基づき計測範囲における放射線量分布マップを作成するマップ作成手段と、
を備えることを特徴とする放射線計測システム。
[2]前記投下用飛行体は、3個以上の生分解性放射線検出器を収容する着脱自在の収容ケースを備え、当該ケースから生分解性放射線検出器を所望の位置で落下させることができることを特徴とする[1]の放射線計測システム。
[3]前記データ収集用飛行体は、生分解性放射線検出器から放射線量データを受信する着脱自在のアンテナを備えており、
前記投下用飛行体および前記データ収集用飛行体を、同一のドローンにより構成したことを特徴とする[2]の放射線計測システム。
[4]前記生分解性放射線検出器は、生分解性透明シートからなる円錐形の本体部と、生分解性回路素子によって構成されていることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかの放射線計測システム。
[5]前記生分解性回路素子は、電源供給する太陽光発電装置と、電圧を増幅する昇圧回路と、放射線の検出に応じて放電パルスを発生させるガス式放射線検出機構と、放電パルスを引き伸ばすプリアンプと、放電パルスの回数を計測する計数回路と、一定周期で計測した放電パルスデータを無線発信する無線発信回路と、を備えている特徴とする[4]の放射線計測システム。
[6]さらに、前記投下用飛行体および前記データ収集用飛行体に無線通信を介して航路データを送信する手段と、前記データ収集用飛行体から計測データを受信するデータ受信手段と、を備える設定用端末と、
前記投下用飛行体および前記データ収集用飛行体に給電する給電手段と、交換用の前記収容ケースと、を備えるベースキャンプと、を備えることを特徴とする[1]ないし[5]のいずれかの放射線計測システム。
[7]前記マップ作成手段は、前記計測範囲を入力された前記生分解性放射線検出器の個数に基づき3個以上の区画に区分し、各区画に投下された複数個の前記生分解性放射線検出器から回収集した複数の放射線量データに基づき各区画における平均放射線量または最大放射線量を算出し、当該平均放射線量または最大放射線量の多寡に応じて各区分を着色した前記計測範囲の放射線量分布マップを前記設定用端末に表示させることを特徴とする[6]の放射線計測システム。
The present invention consists of the following technical means.
[1] Three or more biodegradable radiation detectors that have a wireless communication function and can be dropped from the air;
an unmanned airdrop vehicle having GPS and dropping an on-board biodegradable radiation detector at a desired location;
an unmanned aerial data collection vehicle having GPS and receiving radiation dose data from a biodegradable radiation detector;
map creation means for creating a radiation dose distribution map in the measurement range based on the radiation dose data and GPS data acquired from the data acquisition aircraft;
A radiation measurement system comprising:
[2] The dropping aircraft has a detachable storage case that stores three or more biodegradable radiation detectors, and the biodegradable radiation detectors can be dropped from the case at a desired position. The radiation measurement system of [1] characterized by
[3] The data collection vehicle comprises a detachable antenna for receiving radiation dose data from a biodegradable radiation detector,
The radiation measurement system according to [2], wherein the dropping flying object and the data collecting flying object are composed of the same drone.
[4] Any one of [1] to [3], wherein the biodegradable radiation detector is composed of a conical main body made of a biodegradable transparent sheet and biodegradable circuit elements. A radiation measurement system.
[5] The biodegradable circuit elements include a photovoltaic power generation device that supplies power, a booster circuit that amplifies voltage, a gas-type radiation detection mechanism that generates a discharge pulse in response to radiation detection, and a discharge pulse that is stretched. The radiation measurement system according to [4], comprising a preamplifier, a counting circuit for measuring the number of discharge pulses, and a wireless transmission circuit for wirelessly transmitting discharge pulse data measured at a constant cycle.
[6] The apparatus further comprises means for transmitting route data to the dropping vehicle and the data collecting vehicle via wireless communication, and data receiving means for receiving measurement data from the data collecting vehicle. a setting terminal;
Any one of [1] to [5], characterized by comprising a base camp comprising power supply means for supplying power to the dropping vehicle and the data collecting vehicle, and the replacement storage case. radiation measurement system.
[7] The map creation means divides the measurement range into three or more sections based on the number of the input biodegradable radiation detectors, and a plurality of the biodegradable radiations dropped into each section. Calculate the average radiation dose or maximum radiation dose in each section based on a plurality of radiation dose data collected from the detector, and the radiation in the measurement range in which each section is colored according to the amount of the average radiation dose or maximum radiation dose The radiation measurement system according to [6], wherein the dose distribution map is displayed on the setting terminal.
本発明によれば、広範囲の放射線量分布の計測を無人で、かつ短時間で行うことが可能である。計測に使用した生分解性放射線検出器は数か月で土壌に分解されるため、計測後に回収する必要がない。また、無線通信により収集した放射線量データとGPSにより取得した位置情報をもとに放射線量分布マップを作成可能であるので、広範囲の放射線量分布マップの作成にかかる時間を大幅に削減することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to measure radiation dose distribution over a wide range unattended in a short time. Since the biodegradable radiation detector used for measurement decomposes into the soil in a few months, it does not need to be collected after measurement. In addition, since it is possible to create a radiation dose distribution map based on radiation dose data collected by wireless communication and position information acquired by GPS, it is possible to greatly reduce the time required to create a wide range radiation dose distribution map. It is possible.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態および実施例に記載した内容に限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the present invention is not limited to the contents described in the following embodiments and examples.
図1に示すように、本発明の実施形態の放射線計測システムは、投下用ドローン1と、データ収集用ドローン2と、生分解性放射線検出器3と、ベースキャンプ17と、管理サーバ30と、設定用端末40とを備えて構成される。
ベースキャンプ17は、生分解性放射線検出器3および電源供給用バッテリー8を保管し、生分解性放射線検出器3または投下用ドローン1およびデータ収集用ドローン2のバッテリーが不足した際に、補充または交換を行う機能を持つ。ベースキャンプ17の数は計測の規模に応じて増減することができ、保管する生分解性放射線検出器3および電源供給用バッテリー8の数も任意の数とすることができる。ベースキャンプ17は計測前に設置し、計測終了後に撤去可能としてもよい。
管理サーバ30は、CPUからなる演算部31と、管理プログラム32およびマップ作成手段33を格納する記憶部34と、LANなどのネットワーク網による通信を可能とする通信部35と、を備えた汎用PCサーバにより構成されている。管理サーバ30は、1台で構成してもよいし、複数台により構成してもよい。
演算部31により実行される管理プログラム32は、主としてドローンの航路管理機能、ドローンの使用状況管理機能を備えている。
設定用端末40は、液晶タッチパネルおよび無線通信モジュールを備えたタブレット端末であり、ドローンの航路設定を行うための専用アプリケーションがインストールされている。なお、設定用端末40を、スマートフォンやノートPCにより構成してもよい。
管理サーバ30および設定用端末40はベースキャンプ17内に設置してもよいし、ベースキャンプ17から離れた場所に設置してもよい。
As shown in FIG. 1, the radiation measurement system of the embodiment of the present invention includes a dropping
The base camp 17 stores the
The management server 30 is a general-purpose PC including a computing unit 31 consisting of a CPU, a storage unit 34 storing a management program 32 and map creation means 33, and a communication unit 35 enabling communication via a network such as a LAN. Consists of a server. The management server 30 may be composed of one unit, or may be composed of a plurality of units.
The management program 32 executed by the calculation unit 31 mainly has a drone route management function and a drone usage management function.
The setting terminal 40 is a tablet terminal having a liquid crystal touch panel and a wireless communication module, and is installed with a dedicated application for setting the route of the drone. Note that the setting terminal 40 may be configured by a smart phone or a notebook PC.
The management server 30 and the setting terminal 40 may be installed inside the base camp 17 or may be installed at a location away from the base camp 17 .
本発明の実施形態では、図2(a)に示すように、飛行する投下用ドローン1から生分解性放射線検出器3を投下し、図2(b)に示すように、一定時間経過後に同じ航路を飛行するデータ収集用ドローン2が無線通信によって生分解性放射線検出器3から放射線量データを収集する。放射線検出器3から収集するデータの測定周期は、任意の間隔とすることができる。
前記投下用ドローン1は、図4(a)に示すように、ドローン本体4に取り付けられたプロペラ5と、GPS6と、制御用小型コンピュータ7と、電源供給用バッテリー8と、ドローン本体4に複数のワイヤー9を介して取り付けられた生分解性放射線検出器収容ケース10と、を備えている。GPS6および制御用小型コンピュータ7を搭載した投下用ドローン1は、電源供給用バッテリー8によって稼働し、その航路はGPS6によって取得した位置データをもとに制御用小型コンピュータ7によって制御される。制御用小型コンピュータ7は図示しない通信部を有しており、投下用ドローン1の航路データを記憶し、無線通信により設定用端末40に送信する。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2(a), the
As shown in FIG. 4( a ), the
前記生分解性放射線検出器収容ケース10は、図3(a)に示すように、収容部11、蓋12およびモータ13で構成される。図3(b)に示すように、モータ13は前記制御用小型コンピュータ7および電源供給用バッテリー8によって制御されており、任意のタイミングでモータ13に通電することで蓋12が開き、収容部11内の生分解性放射線検出器3が任意の地点で落下する。
なお、落下させる生分解性放射線検出器3の数は、計測範囲に応じて決定する。
The biodegradable radiation
The number of
前記データ収集用ドローン2は、図4(b)に示すように、ドローン本体4に取り付けられたプロペラ5と、GPS6と、制御用小型コンピュータ7と、電源供給用バッテリー8と、ドローン本体4に複数のワイヤー9を介して取り付けられた無線通信用アンテナ14と、を備えている。無線通信用アンテナ14は、生分解性放射線検出器3から放射線量データを収集するためのものであり、先端部が下方を向くようにドローン本体4の底面側に取り付けられている。なお、投下用ドローン1を、装具を取り換えデータ収集用ドローンとして利用してもよい。
GPS6、制御用小型コンピュータ7および無線通信用アンテナ14を搭載したデータ収集用ドローン2は、電源供給用バッテリー8によって稼働する。データ収集用ドローン2の航路は、前記投下用ドローン1の航路データをもとに制御用小型コンピュータ7によって制御される。制御用小型コンピュータ7は図示しない通信部を有しており、無線通信により設定用端末40から投下用ドローン1の航路データを取得可能である。
The
A
投下用ドローン1およびデータ収集用ドローン2の航路決定方法を、図5を参照しながら説明する。例えば、計測範囲15の投下を効率的に行う場合、各ドローンは図5に示すような航路16a~dを飛行しながら放射線検出器3の投下およびデータ収集を行う。設定した航路をもとに、ベースキャンプ17A~Eを設置する。ベースキャンプ17は、データ収集用ドローン2から計測データを受信するデータ受信手段と、生分解性放射線検出器3および電源供給用バッテリー8を保管する収納棚と、を備えている。ベースキャンプ17は、計測範囲外の放射線量が少ない地点に設置し、各ベースキャンプ17A~Eは生分解性放射線検出器3および電源供給用バッテリー8の補充機能を担わせる。ベースキャンプ17の数および間隔は、計測範囲15および計測に使用するドローンの航行可能距離に応じて任意で設定可能である。
図5に示す航路例の場合、投下用ドローン1はまず、ベースキャンプ17Aで航路16aの投下に必要なバッテリーおよび生分解性放射線検出器3を補充し、航路16a上に投下しながら移動する。次いで、同様にしてベースキャンプ17Bで航路16bの投下に必要な個数の放射線検出器3の補充を受け、航路16b上で投下しながら移動する。以降同様の手順で生分解性放射線検出器3の投下を行う。投下用ドローン1が出発してから一定時間経過後に、データ収集用ドローン2は投下用ドローン1と同様の航路を移動しながら、計測範囲15全体の放射線量データを収集する。データ収集用ドローン2は、必要に応じてベースキャンプ17A~Eで電源供給用バッテリー8を補充する。
A route determination method for the dropping
In the case of the route example shown in FIG. 5, the dropping
生分解性放射線検出器3は、図6に示すように、本体部18と、太陽発電装置19と、昇圧回路20と、ガス式放射線検出機構21と、プリアンプ22と、計数回路23と、無線発信回路24と、を備えている。
生分解性放射線検出器3が備える各要素は、セルロースナノファイバーまたは生分解性プラスチックのように、無色透明で土に分解される素材を用いる。前述の非特許文献1に基づき、本体部18と、太陽発電装置19と、昇圧回路20と、ガス式放射線検出機構21と、プリアンプ22と、計数回路23と、無線発信回路24と、をセルロースナノファイバー製の回路素子および配線基板によって作成することで、計測後に回収する必要がない生分解性放射線検出器が実現できる。セルロースナノファイバー製の回路素子および配線基盤は、40日間で95%が土に分解される(非特許文献1)。
本体部18は、内部に前記の各要素を有し、無色透明の素材を用いることで、生分解性放射線検出器3の内部で太陽光発電から無線発信までの一連の動作を実現できる。
図6に示すように、本発明の実施形態においては地面に対して垂直に落下する円錐形を例示しているが、落下時の姿勢をコントロールしやすく、落下衝撃が小さく壊れにくいものであれば、いかなる形状であってもよい。ただし、生分解性放射線検出器3はガス式放射線検出機構21を備えるため、種々のガス(安定ガス)を密閉できる空間を内部に有する形状とする。
The
Each element provided in the
The
As shown in FIG. 6, in the embodiment of the present invention, a conical shape that falls vertically to the ground is exemplified. , can be of any shape. However, since the
ガス式放射線検出機構21は、高電圧下のガスに放射線が通過すると電離作用によって放電パルスが発生し、放電パルスの回数によって放射線量を計測する公知のガス式放射線検出器により構成することができる。すなわち、生分解性放射線検出器に用いるガス式放射線検出機構21に高電圧を印加する必要がある。太陽発電装置19によって得られる電圧では不十分であるため、昇圧回路20によって高電圧を得る。
落下中および落下後に太陽発電装置19が発電を行い、昇圧回路20によって高電圧へ変換する。得られた高電圧をもとにガス式放射線検出機構21で一定時間計測する。ガス式放射線検出器校21によって発生した放電パルスをプリアンプ22によって引き伸ばし、計数回路23においてその回数をカウントする。一定時間後に、放電パルスの回数に応じた放射線量データを無線発信回路24が無線発信し、この間にデータ収集用ドローン2が上空を航行すると、放射線量データが収集される。
無線発信回路24にはセルロースナノファイバー製のアンテナが搭載されており、10メートル以上の無線通信が可能である。セルロースナノファイバー製のアンテナは、任意の線路長を選択可能である。ただし、無線通信可能距離はデータ収集用ドローン2に搭載する無線通信用アンテナ14の性能によって変化するため、データ収集用ドローン2は無線通信可能距離に応じた高度を航行する必要がある。
また、計数回路23は一意の識別IDを有しており、識別IDによって各生分解性放射線検出器3を識別可能とすることで、放射線量データの取り違いを防ぐことができる。
The gas-type
The solar
The
Moreover, the
図7に、生分解性放射線検出器3に用いるプリアンプ22の回路例を示す。プリアンプ22は、ガス式放射線検出機構21によって発生したわずかな放電パルスをFETで増幅する。さらに、プリアンプ22の各トランジスタが、計数回路23がカウント可能になる大きさまで増幅する。そして、増幅した放電パルスをフィードバックコンデンサCfおよびフィードバック抵抗Rfによって引き伸ばす。その他の各抵抗および各コンデンサの素子値によってプリアンプ22の回路全体のバランスをとるためのものである。ガス式放射線検出機構21によって発生する放電パルスは、検出した放射線の種類によって振幅が異なる。プリアンプ22を構成する各種回路の素子値を変更し、任意の振幅を持つ放電パルスを選択し引き伸ばすことを可能とすることで、任意の放射線を検出することができる。
太陽発電装置19、昇圧回路20、ガス式放射線検出機構21、計数回路23、無線発信回路24の構成は、市販製品が複数存在するので、用途により適宜選択し、セルロースナノファイバーなどの生分解性部品にて代替し作成する。
FIG. 7 shows a circuit example of the
There are a number of commercially available products for the configuration of the solar
放射線量分布マップの作成方法を、図8および図9を参照しながら説明する。計測範囲15における放射線量分布マップ25の作成は、計測範囲15を同等の大きさの区画に区分し、各区画に生分解性放射線検出器3を投下し、放射線量データを測定することにより行う。
計測範囲15内の区画の数は3つ以上であり、投下される生分解性放射線検出器3の個数と同数個またはその約数個である。例えば、図8に示すように計測範囲15を複数のメッシュ状の区画26A~Pに区分し、各区画に16個の生分解性放射線検出器3をそれぞれ投下する。データ収集用ドローン2によって収集された放射線量データと、GPS6によって取得した放射線量データの受信位置情報をもとに、各区画における平均放射線量または最大値を計算する。例えば、データ収集用ドローン2がある区画内を飛行した際に5個の放射線量データを収集した場合、5個のデータの平均放射線量または5個のデータのうちの最大値を計算する。図9に、各区画における平均放射線量の例を示す。図8および図9に示す例では、各区画における平均放射線量を図8に示すように線量の多寡に応じた区分1~4に分類し、放射線量分布マップを作成し、設定用端末40に表示させる。各区画における平均放射線量の違いは、分類した区分1~4をもとに、例えば、色の濃淡によって表現する。濃い箇所ほど放射線量が高く、薄い箇所ほど放射線量が低い。このように表現することで、直感的に線量分布を把握可能である。
本実施形態では、放射線量分布マップを作成するマップ作成手段を備えるプログラムを、管理サーバ30に搭載したが、これとは異なり、外部に設置した別のコンピュータにマップ作成手段を備えるプログラムを設けてもよい。
A method of creating a radiation dose distribution map will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. The radiation
The number of sections within the
In the present embodiment, a program having a map creating means for creating a radiation dose distribution map is installed in the management server 30. good too.
図10は、本実施形態の使用手順を示すフローチャートである。
使用者はまず、計測範囲15を設定する。計測範囲15の設定は、設定用端末40に導入した専用プログラムでGPS座標により任意の範囲(例えば、縦100m、横100mの範囲)を指定するのと共に生分解性放射線検出器3の投下位置を指定することにより行う。ここで、GPS座標により任意の範囲を指定し、生分解性放射線検出器3の個数を指定することにより、計測範囲15を複数個(好ましくは3個以上)の生分解性放射線検出器3を配置可能な数のメッシュ状区画に区分し、各区画における生分解性放射線検出器3のデフォルト投下位置を画面上に自動表示する機能を専用プログラムに持たせてもよい。
次いで、設定した計測範囲15における、効率的に生分解性放射線検出器3の投下および放射線量データの収集が可能な各ドローンの航路のGPS座標と、各ドローンの航路における生分解性放射線検出器3および電源供給用バッテリー8の補充地点を設定する。具体的には、計測範囲15の規模、各ドローンの航行可能距離および投下用ドローン1に搭載可能な生分解性放射線検出器3の個数をもとに補充地点を設定する。
次いで、撤去可能なベースキャンプ17を設置する。この時、前段階で設定した生分解性放射線検出器3または電源供給用バッテリー8の補充地点に最も近い、計測範囲15外の地点に設置する。計測規模に応じてベースキャンプ17の数は可変とする。
FIG. 10 is a flow chart showing the procedure for using this embodiment.
The user first sets the
Next, in the set
A removable base camp 17 is then installed. At this time, it is installed at a point outside the
次いで、前記航路に沿って投下用ドローン1を航行させながら生分解性放射線検出器3を投下する。図5を用いて説明したような手順で、適宜補充を受けながら計測範囲15全体に生分解性放射線検出器3を所定の距離間隔で投下する。
投下用ドローン1が出発してから一定時間経過後に、データ収集用ドローン2を、投下用ドローン1と同様の航路に沿って航行させ、計測範囲15全体の放射線量データを無線通信によって収集する。図5を用いて説明したような手順で、計測範囲15全体の放射線量データを収集する。
次いで、収集した放射線量データと、その受信位置情報をもとに、管理サーバ30の専用ソフトウェアで各区画における平均放射線量を計算し、放射線量分布マップ25を作成する。
以上に説明した本発明の実施形態では、飛行体としてドローンを例示したが飛行体の種類はドローンに限定されず、例えば無人のヘリコプターや飛行機などを使用することも可能である。
Next, the
After a certain period of time has passed since the launch of the
Next, based on the collected radiation dose data and the reception position information thereof, the dedicated software of the management server 30 calculates the average radiation dose in each section and creates the radiation
In the embodiments of the present invention described above, a drone is used as an example of a flying object, but the type of flying object is not limited to drones, and it is also possible to use, for example, unmanned helicopters and airplanes.
また、放射線検出器の種類はガス式放射線検出器に限定されず、放射線の種類および用途によって、生分解性が実現可能な範囲で適宜変更可能である。
ベースキャンプに、投下用ドローンおよびデータ収集用ドローンに給電可能な給電手段を設けてもよい。
Also, the type of radiation detector is not limited to gas type radiation detectors, and can be appropriately changed within the range where biodegradability can be achieved depending on the type of radiation and application.
The base camp may be provided with a power supply means capable of powering the dropping drones and the data gathering drones.
1 投下用ドローン
2 データ収集用ドローン
3 生分解性放射線検出器
4 ドローン本体
5 プロペラ
6 GPS
7 制御用小型コンピュータ
8 電源供給用バッテリー
9 ワイヤー
10 生分解性放射線検出器収容ケース
11 収容部
12 蓋
13 モータ
14 無線通信用アンテナ
15 計測範囲
16a~d 航路例a~d
17A~E ベースキャンプ例A~E
18 本体部
19 太陽発電装置
20 昇圧回路
21 ガス式放射線検出機構
22 プリアンプ
23 計数回路
24 無線発信回路
25 放射線量分布マップの作成例
26A~P 区画例A~P
30 管理サーバ
31 演算部
32 管理プログラム
33 マップ作成手段
34 記憶部
35 通信部
40 設定用端末
1 Drop
7 Small computer for
17A-E Base Camp Examples A-E
18
30 management server 31 calculation unit 32 management program 33 map creation means 34 storage unit 35 communication unit 40 setting terminal
Claims (7)
GPSを有し、搭載した生分解性放射線検出器を所望の位置に投下する、無人飛行の投下用飛行体と、
GPSを有し、生分解性放射線検出器から放射線量データを受信する、無人飛行のデータ収集用飛行体と、
データ収集用飛行体から取得した放射線量データおよびGPSデータに基づき計測範囲における放射線量分布マップを作成するマップ作成手段と、
を備えることを特徴とする放射線計測システム。 three or more biodegradable radiation detectors capable of wireless communication and capable of being dropped from the air;
an unmanned airdrop vehicle having GPS and dropping an on-board biodegradable radiation detector at a desired location;
an unmanned aerial data collection vehicle having GPS and receiving radiation dose data from a biodegradable radiation detector;
map creation means for creating a radiation dose distribution map in the measurement range based on the radiation dose data and GPS data acquired from the data acquisition aircraft;
A radiation measurement system comprising:
前記投下用飛行体および前記データ収集用飛行体を、同一のドローンにより構成したことを特徴とする請求項2の放射線計測システム。 the data collection vehicle comprises a detachable antenna for receiving radiation dose data from a biodegradable radiation detector;
3. A radiation measurement system according to claim 2, wherein said dropping flying object and said data collecting flying object are composed of the same drone.
前記投下用飛行体および前記データ収集用飛行体に給電する給電手段と、交換用の前記収容ケースと、を備えるベースキャンプと、を備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの放射線計測システム。 A setting terminal further comprising means for transmitting route data to the dropping vehicle and the data collecting vehicle via wireless communication, and data receiving means for receiving measurement data from the data collecting vehicle. When,
6. The radiation according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a base camp comprising power supply means for supplying power to said dropping vehicle and said data collecting vehicle; and said replacement storage case. measurement system.
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