1.1 放射線モニタ

 1940年代前半にガイガーミュラー(GM)計数管が試作され、1940年代末には、マイカ窓式GM計数管、リング回路方法の100進法計数装置、GM計数式サーベイメータ、線量率計など現在の放射線測定の基本構成機器が試作された。
 1957年に「放射性同位元素等による放射線障害の防止に関する法律」が公布され、原子力施設内で働く作業者および一般公衆に対する放射線障害防止に関する規則が定められた。これにより、放射線を取り扱う施設には「放射線モニタリング機器」の設置が義務づけられ、安全が確保された。
 1950年代半ばに電離箱検出器やヨウ化ナトリウム(NaI(Tl))シンチレーション検出器が試作され、半導体検出器以外の基本的センサがほぼこの頃までに国産化された。初期の放射線測定回路には、真空管式が使用されていたが、1959年に放射線計測モジュールのトランジスタ化により、小型化され性能も安定した。
 1960年代に原子力発電の実用化に向けて放射線モニタも施設内の放射線管理用としての原子炉一次冷却系、ドレイン系などに使うモニタ(ダストモニタ、ガスモニタ、水モニタなど)とエリアモニタや施設周辺の環境放射線管理用モニタとして、モニタリングポストやモニタリングステーションを開発、製品化した。
 また、施設の中で働く作業者の人体への放射線の影響を測定する機器として、体内放射能測定のためのホールボディカウンタ、外部被ばく警報測定のための個人警報線量計が開発された。ホールボディカウンタは、1960年代半ばにNaI(Tl)シンチレーション検出器を使用した方式が初めて製作され、1970年代にはプラスチックシンチレーション検出器を使用した方式が、1980年代初めにはゲルマニウム(Ge)半導体検出器を使用した精密検査用が開発された。ホールボディカウンタは、ベッド式が主として用いられているが、最近はチェア式が主に使用されるようになってきている。外部被ばくを測定するために、初めはコンデンサ形電離箱(ポケット線量計)が使用されていたが、精度的にも低く警報設定もできなかった。1960年代の終わりに初めて警報設定が可能な電離箱式の個人警報線量計が開発され、その後、被ばく線量を直読できる小型GM計数管を使用した線量計になった。1980年代の初めには、センサとして半導体検出器を使用し、警報設定、使用時間設定等ができる個人警報線量計が開発された。
 またモニタリング機器の他に、低バックグラウンド液体シンチレーションカウンタ、マルチチャネル波高分析器、β線スペクトロメータが完成し、低エネルギー核種の測定、極低レベル放射能の測定やエネルギー情報などの各種測定ができるようになり、環境モニタリングのための分析を容易に行えるようになった。
 1970年代は本格的な原子力発電商業化の時代になり、プラントの運転に伴い、放射線管理作業の合理化が大きな課題となった。放射線管理区域から作業者が退出する場合や物品を持ち出す場合に、人体表面または物体表面の汚染を測定し規定値以下であることを確認する作業を自動化する機器が検討された。1970年代初めにはGM計数管を使用したランドリーモニタが開発され、1970年代半ばには大面積のガスフローカウンタを使用したランドリーモニタ、体表面モニタ、工具などを管理区域から搬出する際の検査装置である小物物品モニタや足場板などを検査する大物物品モニタが開発された。また、1970年代後半には、プラスチックシンチレータ式が開発された。コンピュータの進歩に伴い、1970年代の終わりに、管理区域における作業者の出入管理業務を自動化するためのシステムが製品化され、1980年代初めには出入管理業務だけでなく各放射線測定器のデータを一括管理する総合放射線管理システムに発展した。
 1970年代の半ばにGe半導体検出器が普及してくると、今まで放射化分析により処理されていた環境モニタリングの試料は、γ線スペクトロメータによる機器分析に置き替わった。
 一方、測定技術とプラント運転の経験に基づき原子力安全委員会による基準の整備が行われ、1978年には環境に放出される放射性物質の放射能量の測定方法を定めた「発電用軽水型原子炉施設における放出放射性物質の測定に関する指針」が制定された。また、同年「環境放射線モニタリングに関する指針」が続いて制定され、放射線モニタの製品基盤が確立した。
 1980年代は、1979年に米国スリーマイル・アイランド原子力発電所で発生した一次冷却材喪失事故を契機に、1981年に原子力安全委員会により「発電用軽水型原子炉施設における事故時の放射線計測に関する審査指針について」が制定され、指針に基づき格納容器高レンジエリアモニタをプラントに設置した。このモニタは、格納容器内の高温、高圧、スプレイ条件下に耐える耐環境型の検出器が要求され電離箱を採用した。また、環境モニタリングに対しても高レンジまで測定可能な機器が要求され、球形電離箱を使用した緊急時環境モニタが開発された。
 1986年にはソ連のチェルノブイリ原子力発電所で大きな事故が発生した。安全性に関する社会的背景とプラント運転経験を踏まえ、放射線管理強化のために放射線モニタが追加設置され、システム的にも改良が行われた。測定点に検出器を直接設置するインライン方式から、サンプリングラインを分岐して検出器を設置するオフライン方式が導入され、検出感度と信頼性が向上した。
 また、マイクロプロセッサ(MPU)を搭載したデジタル式放射線モニタが完成し、測定部の小型化と測定精度が向上し、監視システムへデータ転送し管理することが可能になった。検出器には高感度で安定な特徴を生かしたプラスチックシンチレータが加わり、排気筒ガスモニタ、汚染モニタ、連続ダストモニタに採用された。
 1990年代に入ると、検出部と測定部の信号系を光ケーブルで接続して耐ノイズ性の向上を狙った、光ファイバ伝送式放射線モニタシステムが開発され、さらに検出器自体に光ファイバを使用する開発が行われている。
 また、半導体センサの改良が進められ、半導体式エリアモニタの製品化が完了し、従来のエリアモニタ用検出器のGM計数管やNaI(Tl)シンチレーション検出器との置き替えが可能となった。常温で使用できる半導体センサは、扱い易さなどの利点が有り、今後ますます利用されていくと考えられ、新しいテルル化亜鉛カドミウム(CdZnTe)に代表される常温形半導体センサの応用製品開発が注目されている。
 1999年には東海村JCO臨界事故が発生して、戦後の放射線被ばく事故では初めての死者が発生した。この再発防止策の一つとして、原子力産業界の安全文化醸成を目指すNSネットが発足した。
放射線検出器の新たな用途の一つとして、蒸気発生器のリーク検知の強化を目的とした、窒素の放射性同位元素である16Nを測定するN-16モニタの開発がある。その他、1990年代には、放射線医療研究向けの医用重粒子線施設放射線モニタおよび、日本原燃六ヶ所村の濃縮/埋設、再処理施設に関連した輸送船用放射線モニタ、ドラム缶自動検査装置、返還固化体検査分析装置、再処理施設放射線モニタが開発された。
 特殊な放射線測定器の例として、岐阜県の神岡鉱山の地下に設置された東大宇宙線研究所のスーパーカミオカンデが挙げられる。この装置は、地下に設置した直径40m×深さ40mの大水槽中に入射したニュートリノから発生するチェレンコフ光を約1万本の大口径(直径150cm)光電子増倍管で検出する装置であり、1996年より観測に使用されている。
 また、大強度陽子加速器施設(JPARC)、大型放射光施設(SPRING8)、重粒子線ガン治療施設(HIMAC)など大型の加速器施設の建設に伴い、加速器の放射線利用がさらに拡大していくものと考えられる。この利用例としては環境技術(公害物質の無害化、放射性物質の安定核変換など)、超伝導分野への適用が考えられる。
 2012年2月24日には、JPARCから発生させたニュートリノを約295㎞離れたスーパーカミオカンデで検出することに成功した。
 2011年3月11日には東日本大震災が発生し、福島第一原子力発電所からの放射線拡散により、主に福島住民を中心として、東北、関東地方で放射線測定意識が高まり、サーベイメータ、個人向け線量計等の需要が急激に上昇したことから、放射線測定器が不足した。国内の放射線測定器メーカは、放射線測定器の増産体制と住民向け線量計開発、販売で急速な需要等に対応してきたが、2011年度の需要には追いつけず、海外および国内の廉価だが性能が劣る測定器等が氾濫して、国民消費者センター等へ苦情が多く寄せられることとなった。2012年度にはこの需要も落ち着いて、適正な性能を有する製品が供給されるようになり、日本計測器工業会では、サーベイメータの選定ガイドラインを作成・公開した。福島県内約3000箇所にリアルタイム線量率計が開発、設置され、放射線の常時監視が実施されている。
 さらに風評被害を防ぐため、食品関係の放射能濃度の測定装置が開発され、福島各地で食品の放射能濃度測定を行い、安全性を確認の上市場に出荷されている。
 2013年度は瓦礫処理が本格的に始まり、その放射線モニタとして、土壌モニタが開発され、 除染作業の計画と効果を確認するため、γ線の分布を可視化した装置としてγ線カメラが開発された。
 最近の「光技術」、「微細加工」、「超伝導」などの進歩は、放射線センサへの要求を実現するために応用され、「光」技術は既にプラスチックシンチレーションファイバとして一部実用化されている。また、レーザを用いた微量元素分析法も開発されている。その他、「微細加工」技術を利用したマイクロ光電子増倍管や「超伝導」技術を利用した超伝導センサなどの開発が進められており今後が期待される。
 主な放射線モニタの完成時期を表1.1に示す。

表1.1 放射線モニタ年表
年代 放射線モニタ
1954年 GM計数式サーベイメータ
線量率計
1961年 ダストモニタ、ガスモニタ、水モニタ
1962年 GM計数式野外モニタ
1963年 液体シンチレーションカウンタ
1964年 エリアモニタ
1966年 マルチチャネル波高分析器
ホールボディカウンタ
1967年 β線スペクトロメータ
ポケット線量計
1971年 電離箱式警報線量計
1972年 GM計数式ランドリーモニタ
1974年 GM計数式個人被ばく線量計
1982年 半導体式個人被ばく線量計
1984年 ドラム缶検査装置
1987年 マイコン式デジタル式測定器
1989年 科学技術庁が「はかるくん」を提供開始
1990年 光ファイバ式放射線モニタリングシステム
1992年 N-16モニタ
1994年 大型水チェレンコフ宇宙素粒子観測装置(スーパーカミオカンデ)
1997年 多機能形ポケット線量計(γ、β、中性子測定)
1998年 環境線量計
2010年 クリアランスモニタ
2011年 住民向け個人線量計
2012年 食品検査装置
リアルタイム線量率計
2013年 土壌モニタ
γ線可視化カメラ