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PHITSによる空間線量率評価のための現実的なモデル作成ツールの開発

Development of real model creation tool for evaluation of air dose rate by PHITS

Kim, M.; Malins, A.; 吉村 和也; 佐久間 一幸; 操上 広志; 北村 哲浩; 町田 昌彦

Kim, M.; Malins, A.; Yoshimura, Kazuya; Sakuma, Kazuyuki; Kurikami, Hiroshi; Kitamura, Akihiro; Machida, Masahiko

空間線量率のシミュレーションには、異なる土地タイプ、建物表面や森林において異なる放射性セシウムの分布を考慮する必要がある。さらに建物, 地形, 樹木, 土壌の複雑な遮蔽効果を空間線量率に反映する必要がある。本研究では、放射線輸送解析プログラムのPHITSによる空間線量率評価のシミュレーションを行うために、対象エリアにおける土地表面, 土地タイプ, 建物および樹木の3次元モデル作成が可能なツールを開発した。このツールは、対象エリアのオルソ画像, 数値表層モデル(DSM), 数値標高モデル(DEM)を用いて、PHITSのジオメトリ入力ファイルが作成できる。また、建物については、日本の典型的な9種類の建物モデルを用いて、樹木については広葉樹と針葉樹モデルを用いて作成されるため対象エリアに合わせて現実的なモデルの作成が可能である。線源設定は、$$^{134}$$Cs及び$$^{137}$$Csの放射能分布をモデルの様々な環境要素に対し任意に分布設定が可能である。今回は、東京電力福島第一原子力発電所から約5km離れた大熊町の200m$$times$$200m大きさのエリアを選定しモデルを作成した。また$$^{134}$$Cs及び$$^{137}$$Csの線源設定は、$$gamma$$線スペクトロメトリーによる測定値に基づいて設定した。選定エリアに対して、PHITSによる空間線量率の計算結果と歩行サーベイによる観測結果と比較を行った。また、モデルの様々な構成要素の空間線量率への影響を評価するために、建物や樹木のない平坦な地形、さらに選定エリアの$$^{134}$$Cs及び$$^{137}$$Cs分布の平均値を考慮した、より単純な系でのシミュレーションを行った。

There is a need for simulations of air dose rates in the environment to consider the differences in radiocesium levels between different land types, building surfaces and forest compartments. Moreover simulations should capture the complex shielding effects of buildings, terrain, trees and soil on air dose rates. In this research a tool was developed for making 3D models of the land surface, the land type, and buildings and trees within a target area for subsequent simulation of air dose rates in PHITS. The tool utilizes ortho-photographs of the target area, as well as digital elevation models (DEM) and digital surface models (DSM) of the land, for the creation of PHITS geometry input files. The tool incorporates models for nine common building types, as well as coniferous and broadleaf trees, such that models can be customized specific for the target area. Once the geometry of the model has been created, $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs radioactive sources can be set flexibly across the different elements of the model. In this presentation we report a model of a 200 m by 200 m area within Okuma Town, about 5 km away from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. The $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs activity distribution within the model was defined based on in-situ gamma spectroscopy measurements of radioactivities within the target area. Simulated air dose rates from PHITS were then compared to the results of a person-borne air dose rate survey across the study area. The effects of the different components of the model were tested by performing more simplistic air dose rate simulations considering flat topography without buildings and trees, as well as average uniform $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs activity distributions across the study area.

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