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Gamma-ray spectroscopy with a CeBr$$_3$$ scintillator under intense $$gamma$$-ray fields for nuclear decommissioning

原子力廃止措置に向けた強度ガンマ線場でのCeBr$$_3$$シンチレーターよるガンマ線スペクトル測定

冠城 雅晃 ; 島添 健次*; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; 鳥居 建男 

Kaburagi, Masaaki; Shimazoe, Kenji*; Kato, Masahiro*; Kurosawa, Tadahiro*; Kamada, Kei*; Kim, K. J.*; Yoshino, Masao*; Shoji, Yasuhiro*; Yoshikawa, Akira*; Takahashi, Hiroyuki*; Torii, Tatsuo

近年、2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故より、世界各地で、廃止措置になる原子力施設が増加している。一方、原子力施設の廃止措置工程においては、放射性廃棄物や使用済み核燃料を適切な管理下で回収しなければならないため。そこで、本研究は、高線量率下でのガンマ線スペクトロメトリを実現するため、5mm$$times$$5mm$$times$$5mmの微小CeBr$$_{3}$$スペクトロメーターを構築した。さらに、(1)毎秒ギガサンプリング率のデジタル信号処理、(2)後段3段ダイノード電圧印加機能付光電子増倍管により、1Sv/hを超える線量率でのガンマ線スペクトル測定に成功した。$$^{137}$$Cs放射線場で、662keVのエネルギー分解能(半値幅)が、22mSv/hで4.4%であり、それが1407mSv/hでは5.2%である。対して、$$^{60}$$Co放射線場では、1333keVのエネルギー分解能(半値幅)が、26mSv/hで3.1%であり、それが2221mSv/hでは4.2%である。これらは、$$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{60}$$Co, $$^{154}$$Euのガンマ線を分解できる要求を満たており、同時に1Sv/h以上で上記核種のガンマ線分析が可能なことを示唆するものである。

An increasing number of nuclear facilities have been decommissioned worldwide following the 2011 accident of the TEPCO' Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. During the decommissioning, radioactive materials have to be retrieved under proper management. In this study, a small cubic CeBr$$_3$$ spectrometer with dimensions of 5 mm $$times$$ 5 mm $$times$$ 5 mm was manufactured to perform $$gamma$$-ray spectroscopy under intense $$gamma$$-ray fields. Furthermore, thanks to a fast digital process unit and a customized photomultiplier, the device could perform $$gamma$$-ray spectroscopy at dose rates of over 1 Sv/h. The energy resolution (FWHM) at 662 keV ranged from 4.4% at 22 mSv/h to 5.2% at 1407 mSv/h for a $$^{137}$$Cs radiation field. Correspondingly, at 1333 keV, it ranged from 3.1% at 26 mSv/h to 4.2% at 2221 mSv/h for a $$^{60}$$Co radiation field, which suggested to realize $$gamma$$-ray assessment of $$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{60}$$Co, and $$^{154}$$Eu at dose rates of over 1 Sv/h.

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