電源不要で活躍する宇宙の計測器

電源不要で活躍する宇宙の計測器

計測器の種類

– 計測器の種類原子力分野において、目に見えない粒子線を捉え、その特性を調べることは非常に重要です。そのために用いられるのが放射線計測器ですが、大きく分けて二つの種類に分類されます。一つは「アクティブ型」と呼ばれるもので、これは外部から電力を供給する必要があるという特徴があります。電力を用いることで、微弱な信号を増幅したり、複雑な処理を行ったりすることが可能となり、高感度かつ多様な情報を取得することができます。しかし、その反面、電源の確保が必須となるため、利用場所が限られるという側面も持ち合わせています。もう一つは「パッシブ型」と呼ばれるもので、こちらは外部からの電力供給を必要としません。粒子線が計測器自身に及ぼす物理的・化学的な変化を記録することで、間接的に粒子線の情報を得ます。外部からの電力供給が不要なため、電源の確保が難しい場所、例えば宇宙空間や深海などでの利用に適しています。しかし、アクティブ型と比較すると、一般的に感度が低く、得られる情報も限られるという側面があります。このように、アクティブ型とパッシブ型はそれぞれに特徴があり、測定の目的や環境に応じて使い分けられています。

宇宙空間で活躍するパッシブ型

広大で過酷な宇宙空間において、安定したエネルギー供給は容易ではありません。太陽光発電は有効な手段となりえますが、太陽電池の劣化や日陰による発電量の低下など、克服すべき課題も存在します。このような中、外部からのエネルギー供給を必要としないパッシブ型の計測器は、宇宙開発において重要な役割を担っています。
パッシブ型計測器は、宇宙飛行士の安全確保に貢献しています。例えば、宇宙空間には有害な放射線が飛び交っており、宇宙飛行士の健康に深刻な影響を与える可能性があります。そこで、パッシブ型の放射線計測器を用いることで、宇宙飛行士が浴びる放射線量をリアルタイムで監視し、安全を確保することができます。
さらに、パッシブ型計測器は宇宙の謎を解き明かすための観測にも活躍しています。宇宙からは、地球上では観測が難しい高エネルギーの宇宙線が降り注いでいます。パッシブ型の宇宙線観測装置は、これらの宇宙線を捉え、そのエネルギーや到来方向などを測定することで、宇宙線の起源や宇宙の構造、進化の過程を解明するための貴重なデータを提供しています。このように、パッシブ型計測器は、エネルギー供給が限られる宇宙空間において、その活躍の場を広げています。

パッシブ型計測器の仕組み

– パッシブ型計測器の仕組みパッシブ型計測器とは、外部からの電力供給を必要とせず、放射線自身のエネルギーを利用して計測を行う装置です。これらは、設置場所の自由度が高く、長期にわたる計測に適しているという利点があります。代表的なパッシブ型計測器として、フィルムを用いたエッチピットの飛跡解析と熱蛍光線量計（TLD）が挙げられます。エッチピットの飛跡解析では、放射線が物質を透過する際に生じる微細な損傷を利用します。この損傷は非常に小さく、肉眼では確認できませんが、化学薬品を用いて処理を行うことで、損傷部分を拡大し、観察可能な孔（エッチピット）にすることができます。エッチピットの大きさや形状は、放射線の種類やエネルギーによって異なるため、これらの情報を分析することで、放射線の種類やエネルギーを特定することができます。一方、熱蛍光線量計（TLD）は、放射線が照射されると光を放出する物質を用いた計測器です。TLDに蓄積された放射線エネルギーは、加熱処理を行うことで光として放出されます。この光の量は、照射された放射線の量に比例するため、光の量を測定することで、放射線量を算出することができます。TLDは、小型で取り扱いが容易なため、個人線量計として、医療現場や原子力施設などで広く利用されています。

万能な計測器はない

放射線を計測する機器には、写真フィルムや蛍光物質など、放射線が物質に与える影響を利用して間接的に測定する、パッシブ型と呼ばれるものがあります。パッシブ型の計測器には様々な種類が存在しますが、実際には全ての放射線を完璧に測定できる万能な機器は存在しません。それぞれの計測器には、得意とする測定対象や測定範囲、感度などが異なります。
例えば、ある種の計測器はガンマ線に非常に敏感ですが、中性子の検出にはあまり向いていません。逆に、中性子の測定に特化した計測器もあります。また、微弱な放射線を測定することに特化した高感度の計測器もあれば、強い放射線を測定することに適した計測器もあります。
そのため、放射線を測定する際には、測定の目的や状況に応じて適切な計測器を選択することが重要となります。測定対象となる放射線の種類やエネルギー、強度などを考慮し、最適な計測器を選ぶ必要があります。
近年、海外では組織等価型線量計と呼ばれる、中性子を含む様々な放射線を一度に測定できる計測器が広く利用されています。しかし、日本では航空機内での使用に関して法的課題が残されており、普及には至っていません。この課題を解決し、より安全な航空運航を実現するためにも、関係機関によるさらなる検討が期待されています。

計測値の差異を検証する取り組み

放射線を測る機器には様々な種類があり、計測方法も多岐にわたります。そのため、同じものを計測しても、機器や方法の違いによって、結果に差異が生じることがあります。 この差異は、わずかな場合もあれば、無視できないほど大きな場合もあるため、放射線計測の信頼性を高めるためには、差異の原因を突き止め、より正確な計測方法を確立することが重要です。

近年、世界中の研究機関が協力し、計測値の差異を検証する取り組みが盛んに行われています。その一つに、日本の放射線医学総合研究所が中心となって立ち上げた「ICCHIBANプロジェクト」があります。このプロジェクトは、世界中の研究機関から集められた、電力を使わずに放射線を計測する「パッシブ型計測器」を用いて、実際に計測を行い、その結果を比較検証するというものです。

このような国際的な共同研究を通じて、計測値の差異を生み出す要因を特定し、計測技術の向上、標準化を進めることで、より精度の高い放射線計測の実現を目指しています。 将来的には、この成果を医療や環境放射線モニタリングなど、様々な分野へ応用することで、人々の安全・安心に貢献することが期待されています。

国際的な比較検証の成果

– 国際的な比較検証の成果世界各国では、原子力発電所の安全性を評価するために、環境中の放射線量を正確に測定することが重要視されています。そのために、様々な国や機関が開発した測定器の性能を比較検証する国際的な取り組みが進められています。これまでの国際的な相互比較実験では、各国の研究機関が採用している測定器から得られたデータに、最大で25%程度の差が見られるという結果が出ています。これは、測定器の種類や測定方法の違い、さらにはデータ解析の手法にばらつきがあるために生じる可能性があります。この結果は、必ずしも測定器自体に問題があることを示しているわけではありません。しかし、国際的に通用するような高い精度で放射線量を測定するためには、測定器の校正方法や測定手順を標準化し、データの解釈方法についても共通認識を持つことが重要となります。これらの取り組みを通じて、より正確で信頼性の高い放射線測定を実現することで、原子力発電所の安全性向上だけでなく、環境放射線に対する正しい理解を促進することにも繋がると期待されます。