令和3年度原子力科学研究所年報

原子力科学研究部門 原子力科学研究所

JAEA-Review 2023-050, 178 Pages, 2024/03

JAEA-Review-2023-050.pdf:7.06MB

原子力科学研究所(原科研)は、従来からの部署である保安管理部、放射線管理部、工務技術部、研究炉加速器技術部、臨界ホット試験技術部、バックエンド技術部の6部及び計画管理部に加えて、先端基礎研究センター、原子力基礎工学研究センター、原子力エネルギー基盤連携センター及び物質科学研究センターで構成され、各部署は、中長期計画の達成に向け、施設管理、研究技術開発などを行っている。本報告書は、今後の研究開発や事業推進に資するため、令和3年度の原科研の活動(各センターでの研究開発活動を除く)、並びに原科研を拠点とする廃炉環境国際共同研究センター、安全研究センター、原子力人材育成センターなどが原科研の諸施設を利用して実施した研究開発及び原子力人材育成活動の実績を記録したものである。

原子力機構FRS標準場の現状とJIS登録試験所について

吉富 寛

FBNews, (557), p.1 - 5, 2023/05

原子力機構放射線標準施設棟(FRS)は、さまざまな照射装置を利用して、世界でも有数の幅広いエネルギー範囲にわたって放射線測定器の校正や試験が可能な施設である。本稿では、FRSで整備している標準場の現状を紹介するとともに、これらの標準場を利用して構築した放射線測定器のJIS登録試験所について詳述する。JIS登録試験所では、ISO/IEC 17025:2017に基づく品質マネジメントシステムに基づいた試験活動により、4つのJIS規格で規定されているエネルギー特性試験を実施し、JNLA標章の付いた試験証明書を発行することができる。受動形線量計の規格を例に、具体的に試験所で受け付けられる試験内容について解説するとともに、試験所の今後の展望についても述べる。

Dose measurement precision of an RPLD-based eye lens dosemeter applicable to the medical sector

古渡 意彦*; 永元 啓介*; 中上 晃一*; 吉富 寛; 盛武 敬*; 欅田 尚樹*

Radiation Protection Dosimetry, 198(17), p.1303 - 1312, 2022/10

https://doi.org/10.1093/rpd/ncac167

We demonstrate a practical calibration method and its applicability for a commercially available radiophotoluminescence dosemeter (RPLD, GD-352M) to eye lens dose monitoring, by performing the calibration in accord with the ISO recommendations. The calibration was then verified through a series of experiments. For verification of the derived calibration factor (1.21 0.04, = 1) of the RPLD, we performed standard irradiations in the X-ray reference fields and the mockup measurements in the actual radiation fields in a hospital. The commercially available dosemeters, DOSIRIS was also put on the ISO cylinder phantom and the RANDO phantom together with the GD-352M in the verification experiments. The personal dose equivalents (3) obtained from the GD-352M and those obtained from the DOSIRIS were in good agreement with each other. Our results demonstrate the proper calibration of a commercially available RPLD that is applicable to the additional monitoring of the lens of the eyes for medical personnel.

Evaluation of a one-dimensional position-sensitive quartz optical fiber sensor based on the time-of-flight method for high radiation dose rate applications

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 996, p.165151_1 - 165151_8, 2021/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165151

福島第一原子力発電所建屋内における放射線分布測定を目的として、小口径石英光ファイバーの一次元位置敏感型センサーとしての基礎評価を行った。本センサーは光ファイバーと放射線の相互作用により発生するチェレンコフ光の飛行時間情報から放射線の入射位置を決定する。プラスチックシンチレーション光ファイバーを用いた従来のセンサーと比較して、石英光ファイバーは位置分解能がより優れることが分かった。これは、チェレンコフ光の発光寿命が短いことによりタイミング特性が向上したためと考えられた。加えて、本センサーの高放射線環境下での動作特性について、20mSv/hまでの出力線形性及び積算1kGyまでの耐放射線特性を評価した。

Attempt to estimate the background pulse height spectrum of the CeBr scintillation spectrometer due to terrestrial gamma ray components; Application in environmental radiation monitoring

古渡 意彦; 谷村 嘉彦; Kessler, P.*; Rttger, A.*

Radiation Measurements, 138, p.106431_1 - 106431_6, 2020/11

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2020.106431

In radiological emergency, timely and reliable radiological information such as dose rate or radioactive concentrations due to artificial radionuclides is indispensable to protect general public and the first responder of the situation. The authors have investigated the method for effectively identifying and determining the radioactivity concentration using a scintillation spectrometer. In this study, the authors demonstrate how influence of terrestrial background (BG) component on measured pulse height spectrum can be minimized to obtain the peaks from gamma rays emitted by artificial radioactivity. In some cases of radiological emergency monitoring, subtraction of BG components was probe to be difficult, because the prior measurement of BG component at the place to be monitored is compulsory. By removing the BG component appropriately from measured pulse height spectrum without any prior BG measurement, the effective minimum detection limit of the spectrometer would be declined.

A Cubic CeBr gamma-ray spectrometer suitable for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄子 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 971, p.164118_1 - 164118_8, 2020/08

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164118

Our work focused on the passive gamma-ray analysis (PGA) of the nuclear fuel debris based on measuring gamma rays with an energy greater than 1 MeV for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The PGA requires gamma-ray spectrometers to be used under the high dose rates in the FDNPS, then we fabricated a small cubic CeBr spectrometer with dimensions of 5 mm 5 mm 5 mm, coupled to a Hamamatsu R7600U-200 photomultiplier tube (PMT). The performance at dose rates of 4.4 to 750 mSv/h in a Co field was investigated. The energy resolution (FWHM) at 1333 keV ranged from 3.79% to 4.01%, with a standard deviation of 6.9%, which met the narrow gamma decay spectral lines between Eu (1274 keV) and Co (1333 keV). However, the spectra shifted to a higher energy level as the dose rate increase, there was a 51% increase at the dose rates of 4.4 to 750 mSv/h, which was caused by the PMT gain increase.

Prototype test of a portable thyroid dose monitoring system using gamma-ray spectrometers

西野 翔; 谷村 嘉彦; 吉富 寛; 高橋 聖

Radiation Measurements, 134, p.106292_1 - 106292_5, 2020/06

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2020.106292

原子力災害発生時においては、多数の住民・作業者を対象とした甲状腺ヨウ素モニタリングを、事故後速やかに実施する必要がある。日本原子力研究開発機構では、災害時の高バックグラウンド線量率下でも使用可能な可搬型甲状腺モニタの開発を行っている。本発表では、製作した甲状腺モニタ試作機の性能試験で得られた結果を報告する。

Conversion factor from dosemeter reading to air kerma for nuclear worker using anthropomorphic phantom for further conversion from air kerma to organ-absorbed dose

古田 裕繁*; 辻村 憲雄; 西出 朱美*; 工藤 伸一*; 三枝 新*

Radiation Protection Dosimetry, 189(3), p.371 - 383, 2020/05

https://doi.org/10.1093/rpd/ncaa051

Estimation of cancer risk based on the organ-absorbed dose is underway for the Japanese Epidemiological Study on Low-Dose Radiation Effects (J-EPISODE). The reconstruction method for the organ-absorbed dose follows the approach adopted in the IARC 15-Country Collaborative Study, which examined the dosemeter response to photon exposure for the old film badge (FB) type, a multi-element FB and a thermoluminescence dosemeter. Until 2000, the dosemeters used in Japan were almost the same in the IARC study, so IARC study data could be used as they were. However, since 2000, the type of dosemeter has been replaced with active personal dosemeters (hereafter called electronic personal dosemeters), radio-photoluminescent glass dosemeters (Glass badge) and optically stimulated luminescence dosemeters (Luminess badge). Hence, it was necessary to collect these data again. A dosemeter response experiment was conducted using a device that irradiated an anthropomorphic phantom in the Japan Atomic Energy Agency calibration laboratories. The aim of the paper is to provide a conversion factor from reading in terms of (10) to air kerma for realistic conditions for further conversion from air kerma to organ-absorbed dose. The obtained dosemeter responses for the dosemeter types currently used in Japan were consistent with those in the IARC study. These data will be utilized for J-EPISODE in reconstructing the organ-absorbed dose.

A Study of a calibration technique for a newly developed thyroid monitor and its uncertainties due to body size for radioiodine measurements

吉富 寛; 西野 翔; 谷村 嘉彦; 高橋 聖

Radiation Measurements, 133, p.106279_1 - 106279_6, 2020/04

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2020.106279

緊急時の高線量率下で、公衆及び作業者の甲状腺に蓄積した放射性ヨウ素を簡便かつ精度よく定量するための可搬型甲状腺モニタを開発している。本甲状腺モニタは2個のLaBr(Ce)検出器(公衆用)もしくは、2個のCZT検出器(作業者用)を遮蔽体内に内包し、被検者の甲状腺内の放射性ヨウ素を定量するものである。これまでに、数値計算と簡易物理ファントムを組み合わせ、甲状腺及び周囲組織の詳細な解剖学的形状を反映した標準ボクセルファントムをベースとした校正方法を開発してきた。しかしながら、校正に用いた標準ボクセルファントムと被検者の体格の個人差によって、計数効率が変化し、放射性ヨウ素の定量の精度に影響を及ぼすことが懸念されてきた。そこで、8種類の甲状腺形状等が異なるボクセルファントムと、甲状腺体積及び甲状腺前組織厚を変化させたボクセルファントムに対して本甲状腺モニタの計数効率を計算評価した。その結果、甲状腺前組織厚の変化は計数効率に与える影響が大きいが、その程度は高々25 %であることが明らかになった。

Establishment of a low dose rate gamma ray calibration field for environmental radiation monitoring devices

古渡 意彦; 吉富 寛; 西野 翔; 谷村 嘉彦; 大石 哲也; Kessler, P.*; Neumaier, S.*; Rttger, A.*

Radiation Protection Dosimetry, 187(1), p.61 - 68, 2019/12

https://doi.org/10.1093/rpd/ncz138

A low dose rate Cs gamma ray calibration field that fully satisfies the requirement of the ISO 4037 series was established in the Facility of Radiation Standards in Japan Atomic Energy Agency. Two different methods were employed to determine the reference air kerma rate, namely a conventional ionization chamber and a G(E) function method used a newly developed scintillation spectrometer. To fulfill the requirement of the ISO 4037 and suppress scattering of Cs gamma ray within the room as far as possible, a suitable lead collimator was introduced to limit the irradiation area at test points and placed at the middle height in an irradiation room with a grating floor. From measured results evaluated reference air kerma rates between 1.0 m and 3.0 m from the center of the source, gamma ray scattering from the room structures was found to be negligible. The resulting Cs gamma ray calibration field could provide ambient dose equivalent rates of 0.7-7.2 Sv h for use with environmental radiation monitoring devices.