ロボットの耐放射線性(1)

日本の対災害ロボットの耐放射性についての見解
東北大学 吉田和哉 教授、永谷圭司 准教授

放射線は、電子機器の動作に影響を及ぼすことが知られている。影響の現われ方は、大きく分けるとTIDとSEEの二つに分類される。

TID (Total Ionizing Dose):放射線被曝の時間についての積算量が原因で起こる機器の劣化
SEE (Single Event Effects):単一の高エネルギー粒子の効果により、回路素子が誤動作あるいは破壊するなど影響をうけること

一部の対災害ロボットの耐放射性のうちTIDについては、手持ちのデータによりある程度の評価が可能な状況にある。一方、SEEについては宇宙環境ではその影響を無視できないが、原子力環境においては発生可能性は低いとの情報がある。ここでは、TIDについての見解を示す。

民生品で構成されている国際レスキューシステム研究機構の Quince, Kenaf は、特別な遮蔽材を追加しなくても、50[Gy]程度までの累積放射線量(Total Ionizing Dose)に耐えられるのではないかと考える根拠になる試験結果がある(以下に解説1)。また、代表的なノートPCの累積放射線量の限度は20[Gy]程度であるとの試験結果もある(以下に解説2)。なお、単位換算について、ガンマ線においては、1[Sv]=1[Gy]であるので、上記の値は50[Gy]=50[Sv]である。作業員の累積被曝量の限度は100-250mSvとされている。安全係数を0.1とすると、ロボットの累積被爆量の許容限度を50[Gy]とする場合で、作業員の法的な累積被爆量の許容限度の20-50倍である。また、ロボットの累積被爆量の許容限度を20[Gy]とする場合で、8-20倍である。

なお、これらのデータは同ロボット(Quince, Kenaf)に用いられている構成要素のうち、主要ではあるが一部についてのものであるため、ロボット全体が問題なく機能することを保証するものではない。SEEに対する評価を含めて、現場でのロボットの使用については、試行錯誤で望まなければならない状況にあるが、現場での作業員の被爆が懸念されている状況においては、十分にその価値はあると考える。

解説1:Quince, Kenafの累積放射線量の限度(50[Gy])の算出根拠
民生用電子部品を人工衛星に使用する場合、放射線耐性の試験評価がなされる。震災以前に、東北大学の吉田・永谷研究室が、公的なコバルト60照射施設を使用して実施した被曝試験によると、国際レスキューシステム研究機構の Quince, Kenaf に利用されている部品の中で、モータドライバ(CPU搭載)は暴露状態で20[krad]で故障なし、モノクロ高感度CCDカメラは 6.7[krad]までの照射に対し、画面に白線状(あるいは白点状)の傷が生じたが、撮像機能は故障しなかった。また、ジャイロセンサ、CANドライバは5〜10[krad]を照射した時点で故障が認められた。以上の結果より、故障に至る最小累積放射線量は5[krad]=50[Gy]であるといえる。

解説2:ノートPCを含む民生電子部品の耐放射線性
民生品で構成されている市販のノートブック型PC(モバイルPentium III 600MHz)に対して直接被曝を行った実験の報告文献 [1]がある。これによると同PCのテストプログラムが停止した最少累積放射線量は 23[Gy]、4台のうち3台が故障した線量は50[Gy]であった。また、同文献は民生用のあるCCDカメラの故障累積放射線量は 119[Gy]、赤外線カメラの故障は、
110[Gy]と報告している。

[1] 平成11年度原子力防災支援システム開発補助事業成果報告書 平成13年8月 (財)製造科学技術センター Ⅱ-95–99


3件のコメント on “ロボットの耐放射線性(1)”

  1. 横井一仁 より:

    ご存知だと思いますが、原研機構のレポートに
    遠隔保守装置用機器・部品のγ線照射試験の結果と耐放射線性機器の現状について述べたものがあります。
    http://jolissrch-inter.tokai-sc.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Tech-99-003.pdf

    • ありがとうございます。
      blogの記事にしました。
      横井さんのご指摘であることを入れさせていただきました。
      ご迷惑ではないですよね。

      中村仁彦

  2. […] 以下引用です。元はコチラ 日本の対災害ロボットの耐放射性についての見解 東北大学 吉田和哉 教授、永谷圭司 准教授 […]


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