Development of a GdSiO (GPS) scintillator-based alpha imaging detector for rapid plutonium detection in high-radon environments

高ラドン環境下でプルトニウムを迅速検知するためのGdSiO(GPS)シンチレータを用いた線イメージング検出器の開発

森下 祐樹   ; 井崎 賢二 ; 金子 純一* ; 山本 誠一*; 樋口 幹雄*; 鳥居 建男  

Morishita, Yuki; Izaki, Kenji; Kaneko, Junichi*; Yamamoto, Seiichi*; Higuchi, Mikio*; Torii, Tatsuo

GdSiO(GPS)シンチレータベースの線イメージング検出器を開発し、実際のプルトニウム(Pu)粒子とRn子孫核種を測定することにより、Rn子孫核種存在下でのPu粒子検知の有効性を実証した。GPSシンチレータプレートの外形寸法は55cmで、シンチレータ層は厚さ3mmの高透明ガラス上に構成され、シンチレータ層の厚みは約50ミクロンであった。シンチレータプレートは、位置感知型光電子増倍管にシリコーングリースで光学的に結合した。開発した線イメージング検出器は良好な感度の均一性を示した。Pu粒子の放射能を検出器上の14か所の異なる位置で評価した。測定した線のカウントから放射能は正確に評価され、その差異は6%以内となった。Pu同位体の線エネルギー領域にエネルギーウィンドウを適用することにより、ラドン222子孫核種のカウントを65.3%減少することができた。Pu/Rn子孫放射能比は1/51であったが、Pu粒子は5分測定でRn子孫核種から識別された。したがって、開発した線イメージング検出器は、高いラドンバックグラウンド環境下でのでのPu粒子の汚染のモニタリングに有効である。

We developed a GdSiO (GPS) scintillator-based alpha imaging detector and demonstrated its effectiveness by evaluating actual Pu particle and Rn progeny. The GPS scintillator plate was prepared by a sintering method. The outer dimensions of the GPS scintillator plate were 5 5 cm, and the scintillator layer was approximately 50 m on a 3-mm-thick high-transparency glass. The plate was optically coupled to a position-sensitive photomultiplier tube with silicone grease. The developed imaging detector exhibited good uniformity. Pu particle activities were accurately evaluated at 14 different positions, and the difference in activity was within 6%. Radon-222 (Rn) progeny counts were reduced by 65.3% by applying an energy window. Although the Pu/Rn progeny activity ratio was 1/51, the Pu particle was successfully identified among Rn progeny within the 5 min-measurement time. The imaging detector has an excellent ability for detecting Pu among Rn progeny. Thus, this detector is useful for alpha contamination monitoring in high-radon-background environments.