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Plutonium dioxide particle imaging using a high-resolution alpha imager for radiation protection

放射線防護のための超高分解能$$alpha$$イメージャーを用いたプルトニウム粒子のイメージング

森下 祐樹; 黒澤 俊介*; 山路 晃広*; 林 真照*; 笹野 理*; 牧田 泰介*; 東 哲史*

Morishita, Yuki; Kurosawa, Shunsuke*; Yamaji, Akihiro*; Hayashi, Masateru*; Sasano, Makoto*; Makita, Taisuke*; Azuma, Tetsushi*

原子力施設内で二酸化プルトニウム粒子を吸入することによる作業者の内部被ばくは、放射線防護の観点から重要な問題である。核施設の作業現場において、内部被ばく評価のための二酸化プルトニウム粒子の空気力学的直径の放射能中央値(AMAD)をリアルタイム測定するため、ZnS(Ag)シンチレータ,光学顕微鏡、及び電子増倍CCD子カメラを用いた高分解能$$alpha$$イメージャーを開発した。開発した$$alpha$$イメージャーを用い、実際の二酸化プルトニウム粒子を測定し、リアルタイムに個々の$$alpha$$線の位置を特定することができた。複数の$$alpha$$線の平均の空間分解能を評価したところ16.2$$pm$$2.2umFWHMであった。また、二酸化プルトニウム粒子の空間分解能は、二酸化プルトニウム粒子とZnS(Ag)シンチレータの間の距離に起因して302.7$$pm$$4.6umFWHMであった。$$beta$$線の影響は無視でき、$$alpha$$線と識別できた。測定した計数率から二酸化プルトニウム粒子の等価粒径を計算することができた。これらの結果から、開発した$$alpha$$イメージャーが原子力施設の作業現場でのリアルタイムの二酸化プルトニウム粒子測定に有効であることが示唆された。

The internal exposure of workers who inhale plutonium dioxide particles in nuclear facilities is a crucial matter for human protection from radiation. To determine the activity median aerodynamic diameter values at the working sites of nuclear facilities in real time, we developed a high-resolution alpha imager using a ZnS(Ag) scintillator sheet, an optical microscope, and an electron-multiplying charge-coupled device camera. Then, we designed and applied a setup to measure a plutonium dioxide particle and identify the locations of the individual alpha particles in real time. Employing a Gaussian fitting, we evaluated the average spatial resolution of the multiple alpha particles was evaluated to be 16.2 umFWHM with a zoom range of 5 x. Also, the spatial resolution for the plutonium dioxide particle was 302.7 umFWHM due to the distance between the plutonium dioxide particle and the ZnS(Ag) scintillator. The influence of beta particles was negligible, and alpha particles were discernible in the alpha-beta particle contamination. The equivalent volume diameter of the plutonium dioxide particle was calculated from the measured count rate. These results indicate that the developed alpha imager is effective in the plutonium dioxide particle measurements at the working sites of nuclear facilities for internal exposure dose evaluation.

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