有意な放射線って何?

有意性の検定結果だけにこだわらずセンスよく考えよう。
どの程度の安全性確保を確認するための計測か意識して、関係者の信頼に応えよう。

原発事故後の現存被ばく状況での放射線防護のカテゴリーの記事は、保健福祉職員向け原子力災害後の放射線学習サイトに移行中です。

「測定値がバックグラウンド(の平均値)とその標準偏差の3倍の和、XB+3σBを超えていないとき、測定結果は「検出限界以下」と記録し、有意な放射線はないと判断する。」
って空間線量測定マニュアルに書いてあるけど(P.80)、
指示値が少しあがった時に、それが偶然かどうか
悩んでしまうなあ。

「はかるくん」を使った実習で、生徒からもっとも質問が多いのは、値の変動の解釈に関することだそうだ。
統計学的なものの考え方に親しむとよいのじゃないかな。

昔ある勉強会で
「ガラス線量計等で自然放射線率から1%の増加が検出できますか?」
という質問があって、
「管理測定でそのような精度が高い測定は不可能」
とする回答と、
「ガラス線量計の変動係数は小さく他の変動要因が制御されれば十分可能」
とする回答の2つにわかれたことがあった。
勉強会の主催者は統計学はわからないと逃げていたけど、
どっちが正しいのかなあ?

素直に考えると答えは「両方とも正しい」じゃろ。
測定にコストをかければ、検出限界をある程度下げることは可能じゃ。

測定の条件で検出限界は変わると言うことか。
それは、そうだと思うけど、そんなに変わるのかな?

長時間測定した結果得られる自然放射線率の測定値の平均値が0.1μSv/hであるとすると、時定数の数倍程度かけて得られる測定値の分布範囲は、標準偏差で表現すると0.07~0.13μSv/hとなるじゃろ。
測定ごとの不確かさを考えると、1回測定では、0.1μSv/hと0.11μSv/hの違い(=0.01μSv/h)を検出するのは困難じゃ。
しかし、線量計の個数を増やし、読み取り回数を増やしてその平均値で評価するとどうじゃろ

標本数サンプルサイズを増やすと、信頼区間は標本数の平方根に反比例して小さくできるはずだから、小さな差を検出するパワーを持つ測定が可能になるということか。

コストをかけると測定の不確かさは小さくできるけど、どこまでコストをかけるべきかはその測定の目的にもよるということじゃ。
これは測定のデザインの議論になる。
では、実験してみよう。
この部屋の線量率を読み取ってみよう。

学生さんは高い値を選びがちだけど、無心で読むのは自信がある。
ビデオを使うと読み取りの偏りが回避できる。
0.046 0.043 0.037 0.041 0.034 0.040 0.042 0.047 0.052 0.041

では、平均値と標準偏差を求めてみよう。
測定値の分布はガウス分布に従うと考えられるから、標準偏差の計算は意味を持つ。

この標本の平均値は0.042μSv/h、標準偏差は0.005μSv/hだな。

上のマニュアルに従うと、最小検出感度はいくつになるかな?

何故か3σBを採用しているから0.016μSv/hだな。

では、10分間おきに10回測定した測定値(正味値)が全て、0.011μSv/h以上0.015μSv/h以下になったとしよう。
これは有意な放射線はないとしてよいじゃろか?

最小検出感度を超えていないから、
日本保健物理学会『空間線量測定マニュアル』に従うと、
全て「検出限界以下」となり、有意な放射線はないと判断されそうだ。
でも10回とも正味値が+になるのは、極めて稀な話だから、
なんか変だ。

このデータが、有意な放射線がないという仮定の基で成り立つ確率は、3×10-10以下じゃ。

これだと帰無仮説は棄却されてしまうね。
でも、全くないちょっとあるかの違いはどうでもよいような気がするけど。

確かに、正味0.01μSv/hの線量率は3 月間ではわずか20 μSv程度で、その差は無視できる。
しかし、検出感度がもっと低い測定では、どうなるじゃろか?

電離箱サーベイメータの線量率測定で0.2μSv/hの線量率が検出できない場合には、一日で4.8μSvあってもわからないということだから、1週間で30 μSvあってもわからないということになる。こうやって計算すると、敷地境界の線量限度が担保できないことになってしまうな。

このマニュアルでは、「各測定点において約5回測定し、平均線量とする。」とある。
約5回という表現は何回まで許容されるか学生さんは混乱しそうじゃが、
ランダムサンプリングでは測定の回数を増やすと推計した線量率の信頼区間は狭くなるので、
必要に応じて測定回数は設定すればよいじゃろ。
このように得られた測定値を元に母集団の平均値を推定するときには、バックグランド測定のデータのバラツキの大きさを示す標準偏差σBではなく標準誤差を用いることができる。
つまり、ここで見たように、繰り返した測定した平均値を評価することで、検出限界をより小さくすることができるのじゃ。
わずかに漏洩しているかどうかをどうしても知りたいときや、
1回の測定では十分な検出限界が得られないときには、繰り返し測定法を考慮してもよいじゃろ。

検出限界未満(ND)も考えると奥が深いね。

RI投与患者のオムツを例にして具体的に考えてみるとよいのではないかな。

“測定された値が明らかにバックグラウンドより高い”
とみなす最小の値を、どのように規定するかは現場でも困っているみたい。

医療機関からの非放射性廃棄物中に放射性を帯びた排泄物などが混入していないことを確認する測定では、測定技術上の検出限界が測定の目的に合っているかどうかを考慮する必要があることは理解できるじゃろ。

日本工業規格では,バックグラウンドの平均値に対してその3標準偏差を加えた値を放射線測定器の最小検出感度と規定しているって講習会でもよく聞くけど。

この規定は何を担保してそうだろうか。
統計学での検定のエラーの制御の話を思い出して欲しい。

統計学の試験の山だからよく覚えている。
Bだから、混入がないにもかかわらず「混入あり」と判定する可能性は1 %以下に制御できるな。

さて、ここでは、誤って「混入あり」と判定して、現場が混乱することを避けたいのだろうか?

「混入あり」と判定すると廃棄できなくなってしまうから、
それもあるかもしれないけど、
安全評価の話だから、タイプ2のエラーの制御を考えないといけないはずだ。
どっちかというと、タイプ1エラーよりも、
誤って「混入なし」とするエラーを制御する必要があるはずだ。

タイプ1エラーとタイプ2エラーの関係はどうだったろうか?

これもトレードオフだね。
汚染していないのに「混入あり」と誤判定する確率を減らそうとすればするほど、本当はある混入を見落とす可能性が増えるはずだ。

現場は何に困っていそうだろうか?

見逃してはいけないレベルがどの程度かが明確ではないことじゃないかな?
有意な放射線を検出するものは不可と言われても、
測定系で話が変わってしまう。
廃棄物処理工場のアラームのレベルを気にしているみたい。

破砕した後に持ち込むスクラップ工場でひっかっからなければよいとなりそうじゃな。
複数の事業所から受け入れた廃棄物を破砕した後だと廃棄物処理工場では排出者責任を問えなくなってしまうから、
専門家の方は、この状況を改善できるように支援されて欲しい。

ひっかかるのは核医学領域だけではなく、NORMのこともあるそうです。
まさに保健物理の専門家の出番だね。

検出されなければ問題が起こらないという戦略は、測定系の感度があがると有効ではなくなる。事実、検出限界を極めて小さくした環境放射線測定では、医療由来の放射性同位元素(正しくは放射性同位体)が環境試料から検出されることがあるし、医療施設からの放射線が、精度のよい環境放射線モニタリングで検出されることがある。
モニターでたまに基準を超えても、全体としてスクラップの放射線安全性がきちんと保たれている仕組みであることを説明できるようにした方がよいのではないじゃろか。

医療機関では放射線管理をきちんと行っているので、医療機関から排出される廃棄物からたとえ放射線が検出されても、それが医療機関での廃棄物処理担当職員や作業者、処分場施設付近住民の健康を害することを全く心配する必要がないことに理解を求めることも必要じゃないかな。

医療機関では廃棄物業者さんに管理の実態をありのままにお見せして理解を求める活動をされておる。
その活動がまさにリスクコミュニケーションじゃろう。

NRの判断方法とクリアランス検認方法(JSRT関係法令等検討小委員会平成21年度第5回会議資料)
山西さんの議論は、コンクリート中の自然放射性物質などによるカウントをどう制御するかがポイントになりそう。

関連記事

クリアランスレベルの測定

自然放射線の地域変動

完新世の堆積岩の基盤岩の地域では、標準偏差が13.3nSv/hであるとされているので、その変動を用いた場合の検出限界は、3σを用いると0.04μSv/hになる。
基盤岩として花崗岩を仮定すると検出限界は0.07μSv/hになる。

データの出典

湊進.日本における地表γ線の線量率分布(pdf file, 156kB)
放医研.我が国の自然放射線線量地図

詳しい解説

放射線の計算や測定における統計誤差 [計算放射線物理学の資料] (pdf file, 252kB)

クリアランスレベルを超えるものを見逃さない測定

クリアランスレベルと等価な線量率が8nSv/h程度と聞きました。
この検出限界を達成するにはどうすればよいですか?

BG計測の仮定

10回の計測時のBGの線量率(μSv/h)は以下の通りであったとします。
1 0.05
2 0.05
3 0.04
4 0.05
5 0.06
6 0.05
7 0.05
8 0.06
9 0.07
10 0.05

BGの平均値と標準偏差

この計測の平均値は、53nSv/hで標準偏差は、8nSv/hとなります。
従って、k=3とすると(=第一水準の誤りの制御)、検出限界は25nSv/hとなります。
このため、この測定を10セット繰り返すと、検出限界を8nSv/hとすることできると考えられます。

日本保健物理学会「空間線量測定マニュアル」

日本保健物理学会企画行事「空間線量測定マニュアル勉強会」

記事作成日:2010/03/18 最終更新日: 2017/01/20