An Alpha imaging detector for on-site measurement of Plutonium and Neptunium

プルトニウムとネプツニウムの現場測定用のアルファイメージング検出器

森下 祐樹   ; DiPrete, D. P.*; Deason, T.*; 永石 隆二 

Morishita, Yuki; DiPrete, D. P.*; Deason, T.*; Nagaishi, Ryuji

プルトニウム(Pu)やネプツニウム(Np)などの核燃料物質は再処理作業の副産物として生成されるため、放射線防護のための管理区域内の汚染分布を正確に把握する必要がある。本研究では、PuおよびNp汚染を現場で検出するためのアルファ粒子イメージング検出器の開発と応用について説明する。検出器の性能はさまざまなアルファ線源を使用して評価され、エネルギー分解能と空間分解能が有望であることを実証した。その後、サバンナリバー国立研究所でPuおよびNp酸化物サンプルが測定され、現場での応用における検出器の有効性が示した。この検出器により、個々の粒子の放射能とエネルギースペクトルの同時測定が可能になり、PuとNpの迅速な識別が容易になった。この検出器は、原子力施設におけるアルファ核種の現場検出を強化し、除染作業や環境モニタリングに役立つ可能性がある。

Nuclear fuel materials such as Plutonium (Pu) and Neptunium (Np) are produced as by-products of reprocessing operations, necessitating precise understanding of their contamination distribution within controlled areas for radiation protection. This study presents the development and application of an alpha particle imaging detector for on-site detection of Pu and Np contamination. The detector's performance was evaluated using various alpha sources, demonstrating promising energy resolution and spatial resolution. Subsequently, Pu and Np oxide samples were measured at the Savannah River National Laboratory, showing the detector's effectiveness in on-site applications. The detector enabled simultaneous measurement of radioactivity and energy spectrum of individual particles, facilitating rapid discrimination between Pu and Np. The imaging detector has potential for enhancing on-site detection of alpha nuclides in nuclear facilities, aiding in decontamination efforts and environmental monitoring.