Shield-free directional gamma-ray detector using small-angle Compton scattering

超小角散乱を利用した遮蔽体を用いない指向性ガンマ線検出器

北山 佳治  

Kitayama, Yoshiharu

ガンマ線イメージャーは放射線源分布をイメージングするための強力なツールである。近年は福島第一原子力発電所の廃止措置に応用されている。廃止措置現場においては、小型軽量でかつ定量評価が可能であることが求められている。小角コンプトン散乱を用いたガンマ線イメージャー(Gamma-ray Imager using Small-Angle Scattering: GISAS)はそれらすべての要求を満たしたイメージャーである。GISASは遮蔽体を必要としない指向性ガンマ線検出器群によって構成される。シミュレーションと実験によって、本手法の実現可能性の検討を実施した。適切なエネルギーウインドウを散乱体と吸収体に設定することで、超昇格散乱イベントのみを選別し指向性を得ることが可能であることを実証した。

A gamma-ray imager is a powerful tool for visualizing the distribution of radioactive materials. Recently, it has been applied to the decommissioning site of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. At the decommissioning site, an imager compact, lightweight, and capable of quantitative evaluation of radioactivity is demanded. The Gamma-ray Imager using Small-Angle Scattering (GISAS) was proposed as a gamma-ray imager that meets all these requirements. GISAS consists of several shield-free directional gamma-ray detectors that detect only small-angle Compton scattering. Simulations and experiments verified the feasibility of the shield-free directional gamma-ray detectors. The shield-free directional gamma-ray detector consists of a scatterer that detects small-angle Compton scattering and an absorber that detects the scattered gamma rays. By setting an appropriate energy window for each detector, only scattering events that can be considered almost straightforward are detected. Through simulations and experiments, we have confirmed that using a silicon drift detector as the scatterer and a Gd3Al2Ga3O12 scintillator as the absorber, we can detect only small-angle Compton scattering events and obtain directionality for 662 keV gamma rays.