Development of a nasal monitor to evaluate internal exposure doses of plutonium

プルトニウムの内部被ばく評価のための鼻モニタの開発

森下 祐樹   ; 山本 誠一*; 百瀬 琢麿  ; 金子 純一* ; 根本 典雄

Morishita, Yuki; Yamamoto, Seiichi*; Momose, Takumaro; Kaneko, Junichi*; Nemoto, Norio

二酸化プルトニウム(PuO)は高速増殖炉のためのMOX燃料製造に用いられる。プルトニウム粒子による空気汚染が生じた際、作業者が摂取したプルトニウムの放射能は迅速に評価されなければならない。鼻スミヤ法は、現場で迅速にプルトニウムを摂取したかどうか評価できる有効な方法である。しかし、この方法は、PuOのふき取り効率がふき取り圧力等によって異なってしまうため、プルトニウムの定量的な放射能の評価ができない。鼻腔内の直接測定が可能な線検出器はこれまで開発されていない。そこで、我々は作業者の内部被ばくの正確な評価のため、鼻腔内の直接測定が可能な鼻モニタの開発を行った。検出器は、ZnS(Ag)シンチレータを 寸法3mm3mm20mmの角柱型のライトガイドの表面に貼り付けた構成とした。シリコン光電子増倍管のアレーをシンチレーション光検知のための光検出器として用いた。Am線源を2mm5mmにコリメートしたものを線源として用い、鼻モニタの効率を評価した。線を左右の鼻モニタの3つの異なる面から照射した。加えて、線及びベータの影響も評価した。左右の鼻腔は線の二次元分布上識別できていた。鼻モニタの左鼻腔用検出器の効率は21.8%、右鼻腔用は38.0%であった。線及びベータの影響は無視できるほど小さく、プルトニウムのモニタリングに影響はなかった。我々が開発した鼻モニタを用いることで、鼻腔内のプルトニウムの放射能の直接かつ迅速な測定が可能となる。

Plutonium dioxide (PuO) is used to fabricate mixed oxide fuel for fast breeder reactors. When airborne contamination of Pu occurs, the presence of Pu in the nasal cavity of a worker should be instantly evaluated. The nasal smear method is usual method to immediately evaluate the intake of PuO at a work site. However, this method cannot evaluate the activity of Pu quantitatively because the removable factor of PuO can be changed by the nasal swab and the pressure of a finger. An alpha-particle detector that can directly measure the nasal cavity has not yet been developed. Therefore, we developed a nasal monitor that can directly measure the activity of Pu in the nasal cavity in order to exactly evaluate the internal exposure dose of a worker. For our device, a ZnS(Ag) scintillator was attached to the surface of a 3 mm 3 mm 20 mm prismatic-shaped light guide. A Silicon Photomultiplier (SiPM) array was used to detect the scintillation light from the ZnS (Ag) scintillator. Am source was collimated to 2 mm 5 mm and was used to evaluate the efficiency of the nasal monitor. Alpha particles were irradiated from three different faces to the scintillator for the left and right nasal cavities. In addition, the effects of gamma and beta rays on the nasal monitor were evaluated. The positions of both the left and right nasal cavities could be identified based on the two-dimensional distribution of the alpha particles. The average efficiency was comparable to the ZnS(Ag) scintillation survey meter. The effect of the gamma and beta rays was negligible for Pu monitoring. Considering these efficiencies and the self-absorption factor of alpha particles, the exact activity of Pu in the nasal cavity can be instantly evaluated.