Development of a method of evaluating PuO particle diameters using an alpha-particle imaging detector

線イメージング検出器を用いたPuO粒子径評価法の開発

森下 祐樹   ; 佐川 直貴; 高田 千恵 ; 百瀬 琢麿  ; 高崎 浩司  

Morishita, Yuki; Sagawa, Naoki; Takada, Chie; Momose, Takumaro; Takasaki, Koji

内部被ばく線量を評価するためには、二酸化プルトニウム(PuO)粒子の直径(放射能中央空気力学直径)を評価することが非常に重要である。本研究では、線イメージング検出器を用いてPuO粒子径を評価する手法を開発した。モンテカルロシミュレーションにより粒径の異なるPuO粒子をモデル化し、粒径ごとのエネルギースペクトルの形状の変化を評価した。PuOの場合とPuO(Puの同位体組成を含む)の場合をモデル化した。得られたパラメータから重回帰分析を行い、PuO粒子径を求めた。シミュレートされた直径と回帰モデルで得られた直径はよく一致した。アルファ粒子イメージング検出器を使用する利点は、個々の粒子のアルファエネルギースペクトルを測定できることであり、これにより粒子径分布の正確な測定が可能になる。

It is very important to evaluate the diameters (activity median aerodynamic diameter) of Plutonium dioxide (PuO) particles for internal exposure dose evaluation. In this study, a method of evaluating PuO particle diameters using an alpha-particle imaging detector was developed. PuO particles with different diameters were modeled by Monte Carlo simulation, and the change in the shape of the energy spectrum for each particle diameter was evaluated. Two different patterns were modeled, namely, the case of PuO and the case of PuO (including isotopic composition of Pu). Multiple regression analysis was performed to determine the PuO particle diameter from the obtained parameters. The simulated diameters and the diameters obtained with the regression model were in good agreement. The advantage of using the alpha-particle imaging detector is to measure the alpha energy spectrum for individual particle, and this allows accurate measurement of particle diameter distribution.