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Fields of view for environmental radioactivity

環境中放射線に対する観測視野

Malins, A.; 奥村 雅彦 ; 町田 昌彦; 武宮 博; 斎藤 公明

Malins, A.; Okumura, Masahiko; Machida, Masahiko; Takemiya, Hiroshi; Saito, Kimiaki

空間線量率の内の$$gamma$$線成分は、環境中の放射性核種の量と広がりの関数となっているが、それらの放射性核種は、天然由来のものと人工的な由来を持つものが混在する。このような状況下では、空間線量率や外部被曝線量は、地表や地中に分布している放射性核種の面積を表す観測視野によって決まる。本研究では、様々な環境における観測視野に関するモンテカルロ放射線輸送計算を行った。具体的には、地中に一様分布する、天然由来放射線核種である40K,トリウム系列,ウラン系列について、さらに、福島第一原子力発電所事故等によって地表に降着した放射性セシウムについて計算を行った。放射性セシウムに関しては、$$^{134}$$Csと$$^{137}$$Csの深度分布の変化を評価することによって、降着後の放射性セシウムの地面への浸透を考慮した。その結果、地中に分布する天然由来核種と地表近くに分布する放射性セシウムの観測視野は異なることが原因で、観測機器の一部の遮蔽が測定結果に影響を及ぼす可能性があることが分かった。また、観測視野によって局所的な除染の最大効率が決まることが分かった。そして、この最大効率は、放射性核種の地表面分布と空間線量率の関係を表すデータによって簡単に評価できることが示された。

The $$gamma$$ component of air radiation dose rates is a function of the amount and spread of radioactive nuclides in the environment. These radionuclides can be natural or anthropogenic in origin. The field of view describes the area of radionuclides on, or below, ground that is responsible for determining the air dose rate, and hence correspondingly the external radiation exposure. This work describes Monte Carlo radiation transport calculations for the field of view under a variety of situations. Presented first are results for natural 40K and thorium and uranium series radionuclides distributed homogeneously within the ground. Results are then described for atmospheric radioactive cesium fallout, such from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident. Various stages of fallout evolution are considered through the depth distribution of $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs in soil. The fields of view for the natural radionuclides and radiocesium are different. This can affect the responses of radiation monitors to these nuclides if the detector is partially shielded from the ground within its field of view. The field of view also sets the maximum reduction in air dose rates that can be achieved through local decontamination or remediation measures. This maximum efficiency can be determined quickly from the data presented here for the air dose rate versus the spatial extent of radioactive source on the ground.

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