自己出力型放射線検出器の試験結果の理論的検証; Coガンマ線照射試験結果と計算結果との比較

Theoretical verification of test results for self-powered radiation detectors; Comparison of Co gamma irradiation test results with calculated results

武田 遼真; 柴田 裕司 ; 武内 伴照   ; 中野 寛子  ; 関 美沙紀  ; 井手 広史  

Takeda, Ryoma; Shibata, Hiroshi; Takeuchi, Tomoaki; Nakano, Hiroko; Seki, Misaki; Ide, Hiroshi

日本原子力研究開発機構及び日本原子力研究所では過去30年以上、自己出力型の中性子検出器(Self-Powered Neutron Detector: SPND)やガンマ線検出器(Self-Powered Gamma Detector: SPGD)の開発・照射試験が行われており、複数の研究成果が報告されている。本稿では、これらの試験結果に対して、JAEA報告書『自己出力型放射線検出器の出力電流値計算コードの作成(JAEA-Data/Code 2021-018)』において作成した計算コードによる理論的な出力結果との比較・検証を行った。比較対象はコバルト60ガンマ線照射施設SPGDの照射試験結果とした。その結果、ガンマ線によるコンプトン散乱電子の飛程に対して比較的にエミッタ径が細い場合には計算結果は試験結果を良く再現することが分かった。一方、比較的にエミッタ径が太い場合には計算結果と比較して試験結果における出力電流値は半分程度にとどまった。エミッタ径の違いによる差異が生じた要因としてエミッタによる自己遮蔽効果が考えられ、エミッタ径が太い場合や線場が等方的でない条件に由来する自己遮蔽による影響を、計算コードにおける電子の平均飛程や平均最小エネルギーの変化として採り入れる等の新たな定式化が必要であると思われる。

Japan Materials Testing Reactor (JMTR) in Oarai Research and Development Institute of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been developing various reactor materials, irradiation techniques and instruments for more than 30 years. Among them, the development of self-powered neutron detectors (SPNDs) and gamma detectors (SPGDs) has been carried out, and several research results have been reported. In this report, we compare and verify these test results with the theoretical output results obtained by the calculation code created in the JAEA report (JAEA-Data/Code 2021-018). The comparison was made with the irradiation test results of SPGD, a cobalt-60 gamma irradiation facility. As a result, it was found that the calculation results reproduced the test results well when the emitter diameter was relatively small compared to the range of Compton scattered electrons by the gamma rays. On the other hand, when the emitter diameter is relatively large, the output current in the test results is only about half of the calculated output current. The self-shielding effect of the emitter may be one of the reasons for the difference in the emitter diameter, and a new formulation, such as incorporating the effect of self-shielding caused by a larger emitter diameter or a non-isotropic -ray field as a change in the mean electron range or mean minimum energy in the calculation code, is necessary. The new formulation is necessary.