J-PARC MLFのホットセル内に生成される短寿命核種測定に用いたシンチレーション式ガスモニタの放射能換算係数の評価

Calculation for radioactivity conversion factors of the scintillation gas monitor used for measurement of short-lived gas nuclides produced in the hot cell of MLF at J-PARC

坂下 耕一; 荒川 侑人; 春日井 好己  ; 石井 哲朗  

Sakashita, Koichi; Arakawa, Yuto; Kasugai, Yoshimi; Ishii, Tetsuro

大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)では、3GeVの陽子ビームを水銀標的に入射し、発生した中性子を使用して物質・生命科学等の実験を行っている。水銀標的が設置されている放射化機器取扱室(ホットセル)内ではビーム運転に伴う放射性ガスが生じ、そのガスは建家排気系を通して排気筒より環境中へ放出されることから、放射性ガスの種類及び濃度を可搬型プラスチックシンチレーション式ガスモニタを用いて評価している。中性子による空気の放射化によって生じるArと短半減期核種(C,N,O)の評価において、濃度を評価するための換算係数としてはArに対する係数のみ与えられ、短半減期核種の換算係数としてはArの係数を流用していた。そこで、短半減期核種の換算係数をモンテカルロコード(Geant4)により計算した。その結果、線の平均エネルギーの増加とともに換算係数が減少する傾向が再現されることが確認できた。また、当該の線エネルギー領域における短半減期核種の計算結果がArの換算係数と約4%以内で一致したことから、短半減期核種の濃度評価にArの換算係数を適用しても精度よく評価できることがわかった。

Radioactive concentration of short-lived gas nuclides produced via air activation by neutron in the hot-cell was measured using a plastic scintillator gas monitor in Materials and Life Science Experimental Facility at J-PARC. However, conversion factors (CF), the ratio of radioactive concentration to count rate, had been unknown for the short-lived nuclides of C, N and O. Therefore we evaluated them with Monte Carlo method using Geant4. As a result, the CF's were shown to be almost constant in the energy region of -rays emitted from these short-lived nuclides and Ar. Then we adopted the CF of Ar, which is certified by the vendor, as those of the short-lived nuclides.