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Degradation prediction of a gamma-ray radiation dosimeter using InGaP solar cells in a primary containment vessel of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

福島第一原子力発電の原子炉格納容器におけるInGaP太陽電池を用いたガンマ線線量計の劣化予測

奥野 泰希; 山口 真史*; 大久保 成彰; 今泉 充*

Okuno, Yasuki; Yamaguchi, Masafumi*; Okubo, Nariaki; Imaizumi, Mitsuru*

優れた高耐放射線性を備えたリン化インジウムガリウム(InGaP)太陽電池は、高放射線量率環境に適用可能な線量計の有力な候補材料になると予想されている。本研究では、InGaP太陽電池を用いた線量計の寿命を予測するために、照射試験及び経験的計算により、InGaP太陽電池の線量信号としての放射線誘起電流に対する少数キャリア拡散長($$L$$)の影響を明らかした。照射試験では、$$gamma$$線線量率の関数としての短絡電流密度($$J_{rm sc}$$)を測定することでInGaP太陽電池の$$L$$を推定した。また、様々な線量率でInGaP太陽電池を検出器として使用した際の動作寿命を、$$L$$と吸収線量の関係に基づく経験式を用いて推定した。この計算結果から、InGaP太陽電池を用いた線量計が福島第一原子力発電所の原子炉格納容器で10時間以上使用可能であり、廃炉に貢献する耐放射線性を有した線量計である可能性が高いことを明らかにした。

Indium gallium phosphide (InGaP) solar cell with a superior high-radiation resistance is expected to be a powerful candidate for a dosimeter under a high-radiation dose rate environment. In this study, in order to predict the lifetime as the dosimeter using the InGaP solar cell, we clarify the effect of minority-carrier diffusion length ($$L$$) on a radiation-induced current as a dose signal in the InGaP solar cell by irradiation tests and empirical calculations. In the irradiation tests, the short circuit current density ($$J_{rm sc}$$) as a function of the gamma-ray dose rate is measured to estimate the $$L$$ for the InGaP solar cell by irradiation tests. The operational lifetime as a detector using the InGaP solar cell under various dose rates is estimated by using the empirical calculations based on the relation between the L and absorbed dose. The results suggest that the dosimeter using InGaP solar cell is able to be used during more than 10 h in the primary containment vessel of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant and it has a high potential of being a radiation-resistant dosimeter that would contribute to the decommissioning.

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分野:Nuclear Science & Technology

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