これから放射能検査をスタートする方へ:5.スペクトルの見方

スペクトルを正しく読めないで放射能検査を行うと、「誤った風評被害」や「誤った安心」に繋がります。国民生活センターの講習会でも「ここが一番難しいところです」と言いながらも残念ながら時間が足りなかったのが実情でした。 実際の現場で発生するトラブルシューティングを中心として、説明をしていきたいと思います。 と、その前に、お断りがあります。

  • 弊社ベクレルセンターで使用しているNaIシンチレーションはベルトールド社製LB2045(検出器2inch、遮蔽50mm)になります。この機種は消費者庁では供与はされていませんが、アイソトーブ協会の新基準対応機種には登録されている機種になります。メーカーからは「本体での測定」「ドイツ製のソフトでの測定」「日本製のソフト(J-Gamma)での測定」の3種類が提供されています。ベクレルセンターでは現在、第4の測定方法として独自開発ソフトを準備中ですが、現状では「本体での測定」を採用しています。
  • 「本体での測定」の場合、ベクミルスタート時に東京大学の早野龍五教授からアドバイスを頂いた方式(K40のコンプトン散乱(後述)を排除し、Cs134+Cs137合算で計測する設定)が最も効率が良く、ゲルマニウム検出器の結果と比較しても、誤差10~20%程度の範囲内を実現しています。
  • Cs134・Cs137を分離しないで測定する事については、賛否両論あるところだと思いますが、国のセシウムの基準値は合算での値となっています。また、スクリーニング法では個別に定量する事は要求していません。国民生活センターの講師をされている日本アイソトープ協会の山田崇裕先生も「分離解析をする必要は無い」と述べています。検出限界近くのデータを無理に分離しようとすると、Cs134とCs137がおかしなバランス(Cs134の方が多い,etc)になったりするという別の問題が発生する可能性があります。(定量下限で発表しなさいという声が聞こえそうですが・・・)
  • これらの背景から、Cs134・Cs137を分離解析したデータが手元に少ない状況があります。つきましては、本解説では「Cs134,Cs137を分けて計算する事に起因するトラブルシューティング」についての実例を割愛させていただきました。
  • 登場するスペクトル図は「本体での測定」の結果のを見やすくするために弊社で独自開発したソフトウエアのスクリーンショットで線形表示となっています。(LB2045の純正出力のグラフではありません。またゲルマ等ではLog表示の方が一般的です。)
  • セシウムを測定するにはあまり影響のないレンジになりますが、500keV以下、および900keV以上で、ピークのズレがあります。ご容赦の程、よろしくお願い申し上げます。

では、前置きが長くなりましたが、問題形式(10問)で、実際のデータを用いて、説明をさせて頂きます。


■問題1.柏市の土のスペクトルです。セシウム134(Cs134)、セシウム137(Cs137),カリウム(K40)の山はどれでしょうか?

○解説 このCs134,137の3つの山は、通称「セシウム3兄弟」と呼ばれています。(ごく一部の間でだと思いますが・・・) 福島第一原発由来のセシウムは、現時点では必ずこの形になります。チェルノブイリの近くでは、半減期2年のCs134はもう見えなくなっており、山はCs137だけになります。国内産の食品放射能検査を行う場合、現時点では3兄弟が見えるか見えないかがセシウムの有無の判定として重要な要素となってきます。 なお、K40は元々自然界に存在する核種になります。 【追記2012-07-31 12:27】K40のピークが綺麗ではないのは、Csのサムピークが含まれているためです。T様、御指摘有難うございます。


■問題2.汚染されたある食品のスペクトルです。このスペクトルをみて、おかしいところを1つ上げてください。 ○解説 セシウムのピークが数10keV右にずれています。キャリブレーション(ピーク校正)を行い、再測定をする必要があります。 この現象に気づいた時は、それまでの測定結果(スペクトル)を遡ってチェックをして下さい。ずれ始めた時刻が判れば、それ以降の測定はやり直しとなります。また、ずれ始めた時刻に何があったか調査も重要です。もしも温度ロガーがあれば、室温の変化を確認をする等して、再発防止に努める必要があります。 なお、ベクレルセンターでは、毎朝、キャリブレーションをした後に、同じ汚染土を測定することから1日が始まります。こうする事により、
  • 朝の時点でキャリブレーションが正しかった記録が残ります
  • 前夜のバックグラウンド測定が何がしかの要因で現在とずれがあった時には、ここで気づきます

別に汚染土でなくても構いませんが、水分変動が少なく腐らない物(すなわち値が大きく変化しないもの)が好ましいと思います。エネルギー校正用の体積線源があれば文句無しですが、汚染土で十分かと思います。

なお、温度変化以外の要因(電源不安定・ノイズ・etc)でずれるケースがあるようです。頻繁にずれるようであれば、メーカーにご相談された方が良いと思います。


■問題3.ある野菜のスペクトルです。測定時間20分。Cs134+137合計で23Bq/Kgでした。このスペクトルをみておかしいところをひとつ上げてください。 ○解説 セシウム3兄弟がおらず、600ちょっとのところにピークが立っているのが判ります。これは、セシウムではなくビスマス(Bi214 609keV ウラン系列)になります。ビスマスは大気中にあるラドンが雨と共に地上に落ちてきて壊変して出来た核種になります。このスペクトルは良く見ると、350keV付近にもピークがありますが、これはI131と勘違いされる鉛(Pb214 352keV)で同じくウラン系列の核種になります。 この野菜は刻んだ状態で検査に持ち込まれたので、刻む工程で含まれた物と思われます。 測定値としては、23Bq/Kgでしたが、このスペクトルについてはセシウム3兄弟が見えないので、セシウムは不検出として報告するのが正しいと言えます。

■問題4.セシウムが含まれている食品のスペクトルです。このスペクトルを見て、気になるところを一つ挙げてください。 ○解説 セシウム3兄弟がいるのは間違いないのですが、Cs134の605keVのピークがCs137より明らかに高いです。このスペクトルはセシウムとビスマスが混じっている例になります。(このデータだけは、判りやすい実測データがなかったので、手作成の架空のデータになります) この場合は、測定結果のBq/Kgにもビスマスが混じっている可能性があります。(ソフトウエアによっては排除が出来るタイプの物があるのかもしれません。(技術的には出来そうに思います)) 対策としては、この検体を持ち込まれた方には、事情を説明した上で暫定結果として数値を口頭でお伝えしておくのが良いと思います。(持ち込まれる方は、食品を何かに使う予定があるから心配で持ち込んでいます。1日も早く結果を必要としています。) そして、検体を冷蔵庫もしくは冷凍庫で数日、保管をします。ビスマスは半減期が短いため、こうすることにより無視できるレベルになります。再度測定を行えば、比較的正しい3兄弟のベクレル数を得る事が出来ると思います。市町村のホームページで発表する場合は、この数値を公表すると良いと思います。なお、再測定の際は検体を常温に戻してから測定を行う必要があります。(検出器の温度が変ってしまうため)

■問題5.とろろ昆布のスペクトル(1時間測定)です。測定結果は66Bq/Kgとなりました。3兄弟はみあたりません。問題点は何処にあるでしょうか? ○解説 スペクトルを見ても3兄弟はいません。ですが、K40が多く、よく見ると、1200keVぐらいから下のグラフが全体的に持ち上がっているのがお判り頂けますでしょうか?(ちょっとわかりにくいですね・・・) とろろこんぶはカリウムが多い食品の一つです。日本標準食品成分表には「削り昆布」として載っていて、100g中の4800mgのカリウムを含むとされています。 この現象は、コンプトン散乱と言って、K40から放出されたγ線が物質(例えば遮蔽容器内壁)に当たり、波長が長く(keVが小さく)なった物が検出器にたどり着いてカウントされる現象になります。このためスペクトルが全体的に持ち上がっています。 食品中のセシウム測定を行う場合は、食品に含まれるカリウムのコンプトン散乱には注意をしなければなりません。「3兄弟が見えなければ不検出」のジャッジをしていれば大きなトラブルにはなりにくいですが、スペクトルを見ないで測定結果報告をしているケースではよく騒ぎになっています。例えば、じゃがいもです。とろろこんぶ程ではないですが400mg前後のカリウムを含んでいます。そのため、プラス数ベクレルはセシウムのあたりに影響を及ぼしています。 「私の使っている測定器は、カリウムのコンプトン散乱について、正しく考慮がされているのだろうか?」と思う方は、今すぐスーパーに行って味の素のやさしお(カリウムを多く含んだ塩)を買ってきて下さい。数百円で売っています。測定してみて検出限界以下になれば、貴方の測定器は大丈夫です。もし、セシウムで値が検出されるようであれば、現在の環境は正しい測定が出来ていません。測定を中止し、メーカーに問い合わせた方が良いと思います。 と、偉そうに書いていますが、これについて弊社に指導してくれたのは、東京大学の早野教授でした。余談になりますが、ベクミルオープンの10日ぐらい前だったと思います。KEKの野尻美保子教授のご紹介で、早野教授から突然連絡がありました。「ジュネーブから帰ったらそちらに行くので、スーパーでやさしおを買っておいてください」。当時、不勉強だった私は何の事かも判らず、やさしおを用意して待っていました。教授は私たちにカリウムのコンプトン散乱を排除するLB2045の正しい設定方法を無償で指導してくれました。この設定方法は、後に、メーカーの「本体での測定」用のマニュアルに記載されることになりました。 ちなみに、とろろ昆布が66Bq/Kgという値は、あえてこのK40のコンプトン散乱対策のセッティングをOFFにして測定した値になります。

■問題6.ある野菜のスペクトルです。20分の測定で24Bq/Kgという結果になりました。3兄弟がいそうには見えますがちょっと見づらいです。どうしたら良いでしょうか? ○解説 20Bq/Kg前後の生のスペクトルは目が慣れてくるとピークフィットしなくても山が見えるようになります。この例は明らかに3兄弟がいると言って良いと思いますが、もし心配であれば、1時間以上の長時間測定を1回やれば白黒はっきりします。以下、同じ検体を1時間測定したスペクトルです。 ノイズが少なくなり、3兄弟が見やすくなったと思います。 微妙な数字が出たときに、「20分測定を何回も行って平均を取っている」というケースを聞いたことがありますが、何回も測定するより長時間を一発行う方アプローチの方が山もハッキリするので良いと思います。

■問題7.測定結果は不検出となったのですが3兄弟がいるように見えます。どうしたらよいでしょうか? ○解説 これだけ山が見えていれば普通は検出扱いになると思います。検出扱いにならないのは、バックグラウンドを学習した時間帯に比べて、現在の空間線量が下がっている可能性があります。(お使いの解析ソフトに問題があり、この小さい山を検出出来ない可能性もあります) 測定結果がバックグラウンドを下回った時に、ベクレル数のマイナス表示をしてくれる機種(LB2045は出来ない)であれば、検体が無い空の状態で測定を行ってみてください。大幅に負のベクレル数が出る場合は、何かの環境変化が起こっています。原因が特定し排除出来ればよいのですが、出来ない場合は、その日は測定を中止し、バックグラウンドの取り直しを行い、翌日、過去に遡って再測定をする必要があります。 ベクレル数のマイナス表示をしてくれない機種の場合は、現在利用しているバックグラウンドを学習する前の検体(毎晩バックグラウンドを取っていれば、前日、測定した検体)が冷蔵庫に残っていれば、再測定をしてみてください。明らかに3σ(後述)を超えて前日の測定結果より低い値が出るようであれば、何かの環境変化が起こっています。原因を特定する必要があります。 もし、ロギングできる線量計が測定室に置いてあれば、時間を遡って空間線量の変動を確認をするのも良いと思います。近くに文科省のリアルタイムのモニタリングポストがあれば、そのデータを参照すると、降った雨と共に外の空間線量が上がったかどうか時系列と共に確認が出来ると思います。

■問題8.近隣市町村でも検出され事がない地元野菜で検出がされました。スペクトルを見ると3兄弟もいるようです。どうしてでしょうか? ○解説 初めての時は、不安だと思います。このような時は、まずはコンタミを疑う必要があります。
  • 検体が粉砕工程で汚染された可能性
    • 直前に高線量の食材を扱ったのであれば、洗浄がきちっと行われたか手順の確認をしてみてください。もし、まだ加工前の検体が残っていたら、もう一度、粉砕からやりなおしてみるのも良いと思います。もし、もう検体が残っていなければ、持ち込まれた方に事情をきちっと説明し、再度検体を頂くのも良いと思います。
  • 測定器(遮蔽容器内)、もしくはマリネリ容器が汚染されている可能性
    • ためしに野菜をを取り出し、使ったマリネリ容器を空の状態で測定をしてみてください。同じような3兄弟がみえるようであれば、測定器かマリネリ容器が汚染されています。

一通り疑ってみて、やはり3兄弟が明らかに見える場合は、「検出」として報告書を書くことになります。 <測定器の汚染対策> 測定器の汚染は避けなければなりません。マリネリ容器が安くて使い捨てが出来ればよいのですが、なかなかそうはいきません。(どこのメーカーも1個5000円以上するようです)昔、使い捨て容器を独自に作ろうとと金型の見積もりをお願いしたところ、200万以上と言われて断念をした事があります。弊社で行っている測定器の汚染対策は以下の通りです。

  • 検出器をラップで巻いておく
    • 定期的に交換をします。ただ、はずす時に検出器の位置が微妙に変わってしまう可能性があるので、バックグラウンド測定前等に行います。
  • 1回の測定毎に遮蔽容器内を清掃
    • 市販のウエットティッシュで行っています
  • マリネリ容器には直接検体をいれずに、薄手のビニール袋を入れてから検体を入れる
<コンタミではないケース>

こうなってくると、測定者の範疇を越えてきますが、もし余力があれば、同じ現象がくりかえされないめにも、検出された野菜が採れた畑に行って、栽培者の方のお話を聞き、採取地の地形や土の分析をすると、見えてくるものがあるはずです。栽培者に検出の事実を突きつけるだけでなく、どうしたら回避できるかに関するノウハウは、結果報告の中で重要な知識になってきます。


■問題9.なんか今日は連続で微妙に検出されます。可能性としては何を疑ったらよいでしょうか? ○解説 測定器が汚染された可能性(問題8参照)の他に、バックグラウンドが上がった可能性(問題7の逆のケース)があります。バックグラウンドが上がるケースとして、
  • 校正用線源が測定器のすぐ脇に置きっぱなし(遮蔽が薄い機種や検出器の穴が横にあるタイプは影響を受けるかもしれません。)
  • 雨や雪で落ちてきたビスマスの影響(プレハブ・木造・窓際等、外部の影響を受けやすいところに測定器がある場合、影響を受けるかもしれません)
  • 室内に何か高い線量の物が持ち込まれた可能性
  • 室内から見通し範囲内に高い線量を発する車両が停車している可能性(医療系?)
等が考えられます。3兄弟を確認して報告をしていれば、誤った検出報告をしていないと思いますが、数値は高めの報告になってしまう可能性があります。とりあえず、測定は中止して、
原因を特定し対策を講じる必要があると思います。

もし、ロギングできる線量計が測定室に置いてあれば、時間を遡って室内の線量を確認をすると特定出来るかもしれません。近くに文科省のリアルタイムのモニタリングポストがあれば、そのデータを参照すると、降った雨と共に外の空間線量が上がったかどうか時系列と共に確認が出来ると思います。


■問題10.製茶した茶葉のスペクトルです。測定時間20分。Cs134+137合計で11Bq/Kgでした。このスペクトルをみて、おかしいところを1つ上げてください。 ○解説 11Bq/Kgの20分の測定にしては山が綺麗すぎます。これは、重さを間違って入力した可能性があります。(本当は110Bq/Kgの製茶のグラフです) 私は以前、自宅の掃除機のゴミパックを測定した際、249Bq/Kgという話をしたところ、KEKの野尻教授から「綺麗すぎる」とご指摘を頂き、確認したところ、お粗末にも入力ミスが見つかった事がありました。(実は2,490Bq/Kgでした) このような初歩的なミスをゼロにするためには、報告書のクロスチェックが重要となってきます。検査体制としては、検査して報告書を作成する人とは別に、最後、検査報告書をチェックする人を必ず置く必要があります。 なお、厚生労働省のスクリーニング基準では、荒茶又は製茶は、まずは茶葉の状態で測定し、200Bq/Kg以下であればOKとなります。200Bq/Kgを超えた場合は、「10g 以上を 30 倍量の重量の熱水(90℃)で 60 秒間浸出し、40 メッシュ相当のふるい等でろ過した浸出液を測定をする」事になるのですが、問題なのは、飲料水と入れたお茶は10Bq/Kgという基準があります。すなわちスクリーニングでは検出限界は1/4の2.5Bq/Kgの精度が必要とされます。この検出限界2.5Bq/KgはNaIシンチレーションでクリアするのは一般的には難しいと言われています。(きちっと環境を整えて長時間測定を行えば出来る機種も一部あるようですが・・・) ただ、2012年現在としては、ゲルマは一部市町村にしか配備されておらず、希望する市民の井戸水を検出限界2.5Bq/Kgの環境で測定できる十分な体制が整っているとはいえないのが現状かと思います。過渡期の現在としては致し方なく、参考値としてNaIシンチレーションで井戸水等を測定している市町村もあります。  

スペクトルの見方編は以上となります。 もし、解答に誤り等、お気づきの点が御座いましたらご指摘頂ければ幸いです。 ポイントとしては「国産の食品の検査の場合、セシウム3兄弟がいるか確認」が重要となります。 【追記:2012-07-31 11:10】スペクトルの見方ではないですが、現場のトラブルシューティングとして、測定してみると検出限界が国のスクリーニング基準を満たせないケース(軽いもの)があります。対策としては長時間測定で対応すると良いと思います。検出限界を半分にするには、測定時間を4倍にすればOKです。

【追記:2012-08-08 05:08】また、前置きの通り、手元にサンプルの蓄積が足りないため「Cs134,Cs137を分けて計算する事に起因するトラブルシューティング」についての実例を割愛させていただきましたが、Cs134とCs137の比率が約2:3(2012年7月現在)より大きくかけ離れている場合は、「他の核種が含まれている」「測定時間が不十分」「お使いのソフトウエアの限界」等の可能性があると思われます。

次回は、報告対応についてになります。持ち込んだ方からのよくある質問を中心に書きたいと思います。 【目次】

  1. 検査室
  2. 体制、受付対応
  3. 検体加工
  4. 測定
  5. スペクトルの見方
  6. 報告対応
  7. まとめ

<本件についてご意見・お問い合わせ> 株式会社ベクレルセンター 担当:高松 TEL:04-7189-7406, Mail: info@bq-center.com  

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これから放射能検査をスタートする方へ:5.スペクトルの見方” への33件のコメント

  1. イイね.そして懐かしの「やさしお」 @BqCenter: ベクレルセンターでは「これから放射能検査をスタートする方へ」の第5回「スペクトルの見方」を公開させて頂きました http://t.co/T9nlucoU #okfood #ngfood #genpatsu

  2. ピンバック: 放射線スペクトル(10)桃100%缶ジュース | bellmeg

  3. 【これから放射能検査をスタートする方へ:5.スペクトルの見方】http://t.co/Qodbdfvb解り易そう!カリウム、ビスマス勉強します。

  4. @Rosa_centifolia (続き)消費者庁も自治体に検査装置を貸し出すだけでなく、貸出先の測定担当者向けに測定法の講習会を開催(実際に講習会を主催するのは貸出しを共同で行っている国民生活センター、講師は日本アイソトープ協会から派遣)http://t.co/IMcGVFYI

  5. @00alpha 機器については校正済みで技術的性能のいいものを、試料は量と濃縮が重要ということでいいでしょうか。放射性物質については、最後はソフトウエアが計算して数値を出していますので、測定者がスペクトルを確認する事も大切ですね。 http://t.co/cWmpt4gb

  6. @reemayufu まず今日ご紹介した野尻先生のブログ記事http://t.co/5QICCO2s とスペクトルの実例が豊富な測定スペースベクレルセンターの公式ブログ記事http://t.co/IMcGVFYI がよいでしょう。

  7. このスペクトルはI131と勘違いされる鉛(Pb214 352keV)でウラン系列の核種になります。この野菜は刻んだ状態で検査に持ち込まれ刻む工程で含まれた物と思われます。測定スペースベクレルセンターhttp://t.co/mMqhHegS(ここまで学ぶ必要にせまられるとは・・)

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