Spectrum-dose conversion operator of NaI(Tl) and CsI(Tl) scintillation detectors for air dose rate measurement in contaminated environments

汚染された環境における空間線量率測定に用いるNaI(Tl)およびCsI(Tl)シンチレーション検出器用のスペクトル-線量変換演算子

津田 修一  ; 斎藤 公明  

Tsuda, Shuichi; Saito, Kimiaki

東京電力福島第一原子力発電所事故後、福島県をはじめ東日本の広域において、環境中の空間線量率測定等が継続して実施されている。測定には、原子力発電所等で利用されるサーベイメータ等の測定器が使用され、それらは基準校正場と呼ばれる既知の放射線場において、一方向からの照射条件で線量の校正が行われている。しかし一般に、測定器は入射する放射線の方向によって異なる感度を有し、実際の環境中では、放射線は様々な方向から測定器に入射する。そこで本研究では、通常よく用いられるNaI(Tl)およびCsI(Tl)シンチレーション式測定器で得られる線量の光子入射方向依存性を評価するために、ほぼ無限に広がった地面に放射性核種が存在する環境をPHITSコード上で再現し、周辺線量当量に対する環境測定用のスペクトル-線量変換演算子(G(E)関数)を導出した。その結果、通常よく用いられるシンチレーション式測定器は、単色エネルギー光子の場合、線量を最大で約40%過大評価する可能性のあるものの、実際の環境中では+20%以内で環境線源に対する線量を再現することを明らかにした。

Air dose rate monitoring in the environment has been performed since the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident happened. In the measurement, NaI(Tl) and CsI(Tl) scintillation detectors are used, which are usually used in nuclear power plants and calibrated in a uniform irradiation condition in a radiation calibration field. In general, however, the detector responses are dependent on incident direction and in reality, the incident direction of the photons is not uniform in the environment. In this study, to evaluate the dependence of dose on the photon incident direction, the spectrum - dose conversion operator (G(E) function) for air kerma in a semi-infinite radiation field were obtained using the PHITS code for commonly used NaI(Tl) and CsI(Tl) scintillation detectors. The results indicate that the commonly used scintillation detectors overestimate the doses by a maximum of 40% for mono-energetic photons but under the real environment, one could obtain the dose in the semi-infinite radiation field within 20%.