Quantitative visualization of a radioactive plume with harmonizing gamma-ray imaging spectrometry and real-time atmospheric dispersion simulation based on 3D wind observation

ガンマ線画像分光測定と3次元風速測定に基づくリアルタイム大気拡散シミュレーションの融合による放射性プルームの定量可視化

永井 晴康  ; 古田 禄大*; 中山 浩成   ; 佐藤 大樹   

Nagai, Haruyasu; Furuta, Yoshihiro*; Nakayama, Hiromasa; Satoh, Daiki

放射性プルームの3次元分布を定量的に可視化するとともに放射性核種の放出量を推定する革新的なモニタリング手法を提案し、その実現性を予備的な試験により確認した。提案する手法は、電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)によるガンマ線画像分光測定とドップラーライダーによる3次元風速測定に基づくリアルタイム高分解能大気拡散シミュレーションを組み合わせている。複数箇所に設置したETCCで測定された放射性プルーム中の個々の放射性核種からのラインガンマ線画像とリアルタイム大気拡散計算による大気中濃度分布情報を融合した逆解析により、放射性核種ごとの3次元濃度分布を再構成する。大気拡散シミュレーションと放射線輸送計算で生成した仮想的な実験データを用いた試験により、試作した解析手法が十分な性能を有することを示した。

A novel monitoring method for the quantitative visualization of 3D distribution of a radioactive plume and source term estimation of released radionuclides is proposed and its feasibility is demonstrated by preliminary test. The proposed method is the combination of gamma-ray imaging spectroscopy with the Electron Tracking Compton Camera (ETCC) and real-time high-resolution atmospheric dispersion simulation based on 3D wind observation with Doppler lidar. The 3D distribution of a specific radionuclide in a target radioactive plume is inversely reconstructed from line gamma-ray images from each radionuclide by several ETCCs located around the target by harmonizing with the air concentration distribution pattern of the plume predicted by real-time atmospheric dispersion simulation. A prototype of the analysis method was developed, showing a sufficient performance in several test cases using hypothetical data generated by numerical simulations of atmospheric dispersion and radiation transport.