| チームリーダー ： |
薄 善行【古河機械金属（株）素材総合研究所 副所長】 |
| サブリーダー ： |
高橋 浩之【東京大学 大学院工学系研究科 教授】 |
| 中核機関 ： |
古河機械金属（株） |
| 参画機関 ： |
東京大学、東北大学、日本原子力研究開発機構
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- Ⅰ．開発の概要
- 無人ヘリに搭載可能な小型・軽量（装置総重量10kg以下）・高分解能（位置分解能1 m2）のエネルギー補正型ガンマカメラを実用化開発する。本装置を無人ヘリに搭載し、10～20 m の上空を水平飛行しながら20ｘ20 m2 あたりの放射線量マップを１分以内に計測可能とすることを目指す。本装置は、既存の農薬散布用無人ヘリへの搭載や地上での利用も可能なため、放射性セシウムの広範囲な挙動観測を実現し、土壌や樹木、構造物を含む地表面での放射性セシウムの経時的な位置・濃度変動や除染前後の線量測定を低コスト、高速かつ高精度に行うことが可能となる。
- Ⅱ．開発項目
- （１）ガンマカメラ検出機の開発
- 2層の8×8検出器間の距離の最適化、並びにコンプトンカメラの再構成手法をFBP法からMLEM法に変更することで、角度分解能：約7度を達成可能となった。40×40 m2の面積を5分で計測。高度10 mで約40 m四方の範囲に対してホバリング測定を行い、20×20 m2換算で1.25分計測可能となった。得られたコンプトン再構成像の入射角依存性の補正を行うことで、最終的な線量分布が得られる。感度と統計精度を基にすると、4×4検出器の感度は、実測値として44 cps@1 μSv/hのため、0.1 μSv/h以下の低い線量範囲に限定すると、8×8検出器では1 cpsが0.023 μSv/hに相当する感度となり、下限値は、0.023 μSv/hとなる。上限値は、現状1 mSv/hに対して計数値が4.4 kcpsなのに対し、データロガーが300 kcpsまで対応している。8×8検出器では、1 cpsで0.023 μSv/hに相当する感度となるため、線量分解能は0.023 μSv/hとなり、目標を達成した。
- （２）ガンマカメラの自動ヘリへの搭載と制御
- 最終版の8×8検出器において、2層の検出器間距離を8.05 cmとすることで、実績値で角度分解能10度を達成している。この結果より、10 m上空からの位置分解能を算出すると1.75 mとなる。2層の検出器間距離を最適化することで角度分解能7度達成可能であるため、最終的には1.22mの位置分解能が達成可能となった。検出器も含むケース全体で10 kg以下にできた。また、GPSとGPS用ケーブルも含めても10 kg以下となるようにした。
- （３）フィールドでの実証実験
- ①平成２５年８月２８日～２９日、②平成２５年１２月１７日、③平成２６年４月２２日～２３日、④平成２７年２月２３日～２５日と福島県内河川敷で無人ヘリ搭載試験により放射線量分布を取得し、参照用の地上測定も実施した。４月と２月の測定により、ホバリングフライトと測線フライトによる測定を実施できた。測定データに基づく空間線量率分布マップと地上測定結果との比較により、ホットスポットや線量の高低を本検出器と無人ヘリとを組み合わせた測定により上空から迅速に捉えることが可能であることを確認できた。
- Ⅲ．評 価
- 本課題は、無人ヘリコプターに搭載する高分解能のガンマカメラを開発することであり、そのために大口径のシンチレータの量産化及び低原子番号の新規のシンチレータの開発並びに量産化されたシンチレータを使用してのガンマカメラを製作するためのエレクトロニックス部の開発が主となっている。量産化される大口径シンチレータの製作では、結晶製造の熱管理や結晶の回転速度を最適化し、開発されるガンマカメラに供することができたことは、今後他のシンチレータの量産化について有用な知見を残した。ガンマカメラの開発については、詳細なデータが記載されていないので、性能評価についてはさらなる検討が必要に思われる。しかしながら、従来型の無人ヘリコプターに搭載されたガンマカメラと比較すると、核種識別、位置分解能及び指向性が一段と優れていることで、利用の普及が期待される。無人ヘリによる放射線量分布の測定普及が広がる本開発は当初の開発目標を達成し、本事業の趣旨に相応しい成果が得られたと評価する［Ａ］。
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