Ion current prediction model considering columnar recombination in alpha radioactivity measurement using ionized air transportation

空気イオンの輸送を用いたアルファ放射能測定における柱状再結合を考慮したイオン電流予測モデル

内藤 晋*; 平田 洋介*; 泉 幹雄*; 佐野 明*; 宮本 泰明 ; 青山 佳男 ; 山口 大美 

Naito, Susumu*; Hirata, Yosuke*; Izumi, Mikio*; Sano, Akira*; Miyamoto, Yasuaki; Aoyama, Yoshio; Yamaguchi, Hiromi

空気イオンの輸送を用いたアルファ放射能測定における、改良されたイオン電流予測モデルを報告する。われわれの過去のモデルは、測定イオン電流の定性的な傾向を説明したものの、その絶対値はかなり過大評価されていた。今回、定量性を得るため、モデルは柱状再結合効果を考慮して改良された。改良されたモデルは、イオン拡散の初期段階におけるかなりの量のイオン損失を説明し、イオン電流のモデル計算値と実測値の間の差を縮めた。本モデルは、また、汚染された表面に高速の空気流を吹き付けることにより、柱状再結合によるイオン損失は抑えられることを示した。このことは、実験的に調査され確認された。結論として、アルファ放射能とイオン電流の理論的関係は、層流下及び管内乱流下において定量的に明らかになった。

A reinforced ion current prediction model in the alpha radioactivity measurement using ionized air transportation was presented. Although our previous model explained a qualitative trend of the measured ion current values, their absolute values were considerably overestimated. In order to explain them quantitatively, the model was reinforced in consideration of columnar recombination. It was found that our new model explains the considerable ion loss in the initial stage of ion diffusion and narrows the gap between the predicted and measured ion current values. This model also indicated a prospective suppression of ion loss due to columnar recombination by spraying a high-speed air flow on the contaminated surface. This suppression was experimentally investigated and confirmed. In conclusion, the theoretical relationship between alpha radioactivity and ion current was clarified quantitatively in laminar flow and turbulent pipe flow.