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論文

放射線防護と放射線生物のお見合い; 若手研同士の合同勉強会

片岡 憲昭*; 中嶌 純也; 三輪 一爾; 廣田 誠子*; 坪田 陽一; 山田 椋平; 藤通 有希*; 石川 純也*; 砂押 正章*

保健物理(インターネット), 54(2), p.140 - 145, 2019/06

2018年12月1日に日本保健物理学会若手研究会と若手放射線生物学研究会が開催した合同勉強会(東京大学本郷キャンパス)について報告するものである。

論文

Performance comparison of scintillators for alpha particle detectors

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 764, p.383 - 386, 2014/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:6.08(Instruments & Instrumentation)

Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good ($$sim$$10% with PMT and $$sim$$14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.

論文

Development of a Si-PM based alpha camera for plutonium detection in nuclear fuel facilities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 747, p.81 - 86, 2014/05

 被引用回数:29 パーセンタイル:4.29(Instruments & Instrumentation)

核燃料施設では核燃料物質の検知のため、$$alpha$$線が測定される。本研究では、Si-PMアレイとGAGGシンチレータ接合した新たな$$alpha$$線イメージング装置を開発し、開発した装置の基本性能を評価した。シンチレータは0.1mm厚、ライトガイドは3.0mm厚のものを用いた。$$^{241}$$Am線源をすべての測定に用いた。空間分解能の評価では、1.6lp/mmのスリットが完全に識別でき、ここから空間分解能は0.6mm FWHM以下であると評価された。エネルギー分解能は13% FWHMであった。画像にはわずかなゆがみが確認されたが、中心付近の均一性は24%以内であった。これらの評価結果より、構築した$$alpha$$線イメージング装置は、核燃料施設におけるプルトニウム検知に有用であることが示された。

口頭

GPS:Ceシンチレータを用いた$$alpha$$線計測の試み

金子 純一*; 近藤 香織*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*; 藤田 文行*; 井崎 賢二

no journal, , 

JAEAと北海道大学は先行基礎工学研究制度を利用し、エネルギー弁別が可能な$$alpha$$線用シンチレータを開発している。GPS:Ceシンチレータは北海道大学と日立化成がおもに中性子イメージング用として共同開発された日本独自の高性能シンチレータであるが、薄型化することで$$alpha$$線測定への適正も確認されていた。北海道大学は$$alpha$$線応答の最適化を目的としてCe濃度の異なるGPSシンチレータ(数cm大の単結晶を含む多結晶体)の合成に成功し、$$alpha$$線に対してCe2.5%で最も高い発光強度となり、そのときのエネルギー分解能が5.7%となることを確認した。今後は$$alpha$$線用シンチレータへの適正評価として、JAEAが中心となってラドン子孫核種の弁別試験等を実施する計画である。

口頭

GPSシンチレータプレートの$$alpha$$線ダストモニタ適用試験

東井 宏平*; 嶋岡 毅紘*; 金子 純一*; 井崎 賢二; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*; 西山 修輔*

no journal, , 

高エネルギー分解能を持つGPSシンチレータを粒径100$$sim$$600$$mu$$m程度に粉砕し、ガラス基板上に固定、機械研磨することで、エネルギー分解能を維持したまま大面積化することに成功した。実用化に向けダストモニタ適用試験を行った結果、ZnS:Agシンチレータと比較してRn子孫核種除去率を20%程度向上できる見込みを得た。

口頭

エネルギー弁別・位置検出技術を利用したプルトニウム弁別技術の検討

森下 祐樹; 井崎 賢二; 水庭 春美; 金子 純一*; 嶋岡 毅紘*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*; 東井 宏平*

no journal, , 

プルトニウムの汚染管理($$alpha$$線計測)では、天然放射性核種(Rn子孫核種)がバックグラウンドとして存在しているため、プルトニウムの弁別技術として、エネルギー弁別や放射能強度分布測定を取り入れてきた。今回、両技術を取り入れた合理的な弁別手法を検討したので報告する。

口頭

Development of a Si-PM based alpha camera for plutonium detection in nuclear fuel facilities

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*

no journal, , 

Monitoring of alpha-ray is used for detecting a nuclear fuel material (i.e. plutonium and uranium) in nuclear fuel facilities. Currently for monitoring of airborne contamination of nuclear fuel, only energy information measured by Si semiconductor detector is used to distinguish nuclear fuel material from radon daughters. In some cases, however, it is difficult to distinguish when the radon concentration is high (e.g. ventilation of rooms is poor). In addition Si semiconductor detector is generally sensitive to noise. In this study, we developed new alpha-ray imaging system by combining Si-PM array, which is insensitive to noise, with Ce-doped Gd$$_{3}$$Al$$_{2}$$Ga$$_{3}$$O$$_{12}$$ (GAGG:Ce) scintillator and evaluated basic performance of the developed system. Thickness of the scintillator was 0.1 mm and the light guide was 3.0 mm. An $$^{241}$$Am source was used for all measurement. The spatial resolution was evaluated by taking an image of a resolution chart.

口頭

Performance comparison of scintillators for alpha particle detectors

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 東井 宏平*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

no journal, , 

Scintillation detectors for alpha particles are often used in nuclear fuel facilities. Alpha particle detectors have also become important in the research field of radionuclide therapy using alpha emitters. We tested a new ceramic scintillator, a cerium-doped Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$: GPS scintillator for an alpha particle detector and compared it with three other scintillators: ZnS(Ag), GAGG, and a plastic scintillator. We optically coupled them to two photodetectors with different types (photomultiplier tube: PMT and silicon photomultiplier: Si-PM) and measured the performance of each scintillator used as the alpha detectors. GPS and GAGG are the most promising alpha particle detectors among the four scintillators because their energy resolutions are good ($$sim$$10% with PMT and $$sim$$14% with Si-PM). From the relation between the quantum efficiency (QE) distribution of the photodetectors and the emission wavelengths of scintillators, the best combinations were coupling GPS to PMT and GAGG to Si-PM.

口頭

Light yield maximization of triclinic La-GPS scintillator by optimizing La and Ce concentration

坪田 陽一; 和氣 嵩暁*; 金子 純一*; 樋口 幹雄*; 石橋 浩之*

no journal, , 

Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$:Ce(GPS)はNaI:Tlを超える大発光量を持ち、523Kを超える高温環境下でも使用可能な希土類ケイ酸塩シンチレータである。GPSのGdの一部をLaで置換した三斜晶La-GPSもNaI:Tlに匹敵する発光量を有し、複数の単結晶合成例が報告されている。しかしLa-GPSの発光量に関する系統的な研究はいまだ報告されていない。本研究においてはLa-GPSシンチレータの発光量最大化を目指し、発光量のLa及びCe濃度依存性を調査した。(LaxGd1-x-yCey)$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$(x=0.1, y=0-0.16)および(x=0-0.15, y=0.025)の組成の調整したLa-GPS焼結体をガラス基板に固定、研磨することで厚み100$$mu$$m程度のプレートを作製した。$$^{241}$$Amからの$$alpha$$線応答測定の結果、Ce濃度2.5%でLa濃度を変化させた場合、La濃度5-6.7%程度で発光量が最大となり、La濃度増加とともに発光量は減少した。La濃度を10%とし、Ce濃度を変化させた場合、Ce濃度0-2.5%の領域では濃度増加に伴い、発光量が増加し、Ce濃度4%より高い領域では濃度消光により発光量が減少した。

口頭

MOX燃料施設における水晶体及び末端部の中性子線・$$gamma$$線被ばく評価

大津 彩織; 坪田 陽一; 内田 真弘

no journal, , 

組織反応に関するICRP声明を受けて国内法令の見直しが検討され、水晶体の線量限度が実効線量と同じ「5年間で100mSvかつ年間最大50mSv」に引き下げられる見込みである。核燃料サイクル工学研究所における現在の水晶体についての管理方法は、不均等被ばく管理の一環で首近傍に着ける線量計で評価しているが、今後の線量限度引き下げに対して現在の管理方法を適用できるかを検討する必要がある。本研究では水晶体付近(頭部)と頸部・胸部の$$gamma$$線及び中性子線量の実測による比較、並びに不均等被ばくの一環として末端部(手部)の$$gamma$$線及び中性子線量を実測した。その結果、作業者を模擬したファントムを用いて末端部(手部)の$$gamma$$線及び中性子線による被ばく状況を実測し、体幹部との比を求めることができた。また、中性子被ばく線量は頭部(水晶体部とみなした場合)の値と胸部の値はほぼ同じであった。$$gamma$$線被ばく線量は頭部$$leq$$胸部$$<$$頸部であり、今回の試験では胸部の値を超えることはなかった。

口頭

Development of direct-type alpha dust monitor for in-situ measurement of airborne concentration during fuel debris retrieval and decommissioning of nuclear fuel cycle facilities

坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 池田 篤史; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿

no journal, , 

福島第一原子力発電所における燃料デブリの本格取り出し時や核燃料サイクル施設の廃止措置においては、大量の放射性微粒子、特に$$alpha$$粒子の飛散が想定される。従来型の1チャンネルのSi半導体と捕集ろ紙を用いた$$alpha$$線用ダストモニタでは計数率上限が高くないことや、ろ紙への捕集であるためその場の空気中濃度の算出が困難である等の課題があった。本件では前述の課題解決を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの$$alpha$$線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機のU$$_{3}$$O$$_{8}$$線源に対する検出効率は約80.8%であり、約3MBqの$$^{241}$$Am線源を用いた試験においては20Mcpm以上での測定が可能であった。従来型のSSBDを用いたダストモニタの10倍以上の高計数率でも動作することが確認された。ラドンチャンバーを用いた試験において空気中の$$alpha$$核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。

口頭

MOX燃料施設における水晶体及び末端部の中性子線・$$gamma$$線被ばく評価

大津 彩織; 坪田 陽一; 内田 真弘; 中川 貴博; 川崎 位

no journal, , 

【1.背景・目的 】組織反応に関するICRP声明を受けて国内法令の見直しが検討され、水晶体の等価線量限度は実効線量と同じ「5年間で100mSvかつ年間最大50mSv」に引き下げられる見込みである。日本原子力研究開発機構核燃料サイクルエ学研究所における水晶体の線量は、均等被ばくの場合は胸部、不均等被ばくの場合は頸部に着けたTLDバッジで評価しているが、この線量限度引き下げに対し、現在の管理方法を適用できるかを検討する必要がある。本研究では、MOX燃料を取り扱うグローブボックスでのグローブ作業を模擬したファントムを実フィールドに設置し、水晶体付近(頭部)・頸部・胸部の$$gamma$$線及び中性子線量の実測による比較試験を行った。また、グローブ作業では末端部(手部)の管理も重要であることから併せて試験を実施した。【2.試験内容】 同研究所のMOX燃料施設において、中性子線量率の高いグローブボックス(以下、GBという。)を選定し、中性子線・$$gamma$$線の線量率分布を測定した。なお、中性子線量の測定には、小さく軽量の中性子線用サーベイメータ(以下、軽量型という。)とレムカウンタ(型式Studsvik 2202D)の2種類のサーベイメータを使用し、軽量型を用いてGB内外の線量率を測定した。この測定結果を元に次のファントムを用いた試験を実施した。頭部・胸部・末端部を模擬したファントムを図のように設置し、$$gamma$$線についてはTLD、中性子線については、TLD・固体飛跡検出器・バブル線量計をファントム上に配置して被ばく線量を実測した。【3.試験結果】 グローブ作業の環境における中性子線・$$gamma$$線の線量率分布を測定したところ、軽量型はレムカウンタと比較して測定部が小型であるため、GB内外の線量率を測定でき、ポートの内部と表面の線量率の比を把握することができた。作業者を模擬したファントムと線量計を用いて実測した末端部(手部)と体幹部の$$gamma$$線・中性子被ばく線量の比はポートの内部と表面の線量率の比と同程度であった。また、中性子被ばく線量は頭部(水晶体部とみなした場合)の値と胸部の値はほぼ同じであった。$$gamma$$線被ばく線量は頭部$$leq$$胸部$$<$$頸部であり、今回の試験では胸部の値を超えることはなかった。以上の結果から、今回の試験環境においては現在の管理方法でも水晶体の等価線量は過小評価にはならないと推測された。

口頭

廃炉や廃止措置における空気中放射性物質濃度のその場測定に向けた$$alpha$$線用ダストモニタの要素技術開発

坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿

no journal, , 

燃料デブリの本格取り出し時のデブリ切断や核燃料施設の廃止措置における核燃料付着物の解体においては、大量の放射性微粒子の飛散が想定される。従来型のSi半導体を用いたダストモニタでは耐湿性や耐ノイズ性、ろ紙の目詰まり等の課題があった。本件では捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの$$alpha$$線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機は20Mcpm以上の高計数率での測定が可能であり、空気中の$$alpha$$核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。

口頭

デブリ取り出しや廃止措置のための「その場」$$alpha$$ダストモニタの要素技術開発

坪田 陽一; 吉田 将冬; 本田 文弥; 床次 眞司*; 中川 貴博; 川崎 位

no journal, , 

「その場」における空気中放射性物質濃度のリアルタイム測定を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平流路内の$$alpha$$粒子濃度を直接計測するダストモニタを試作し、性能評価を実施した。試作機は高湿度環境で動作し、従来のSSBDを用いた機器の10倍以上の計数率を測定可能であった。

口頭

グローブボックス解体撤去作業に係る$$alpha$$ダストデータの取得及び解析

吉田 将冬; 川崎 浩平; 會田 貴洋; 坪田 陽一; 菊池 遼*; 本田 文弥

no journal, , 

核燃料物質を取扱ったGBの解体は、密閉したテント内で囲い、内部でエアラインスーツを着用した作業者が切断等の作業を行う。エアラインスーツの使用は、作業環境の空気中濃度限度が定められることから、テント内の空気中放射性物質濃度を常時モニタする管理が求められる。今後、同種作業の安全遂行を図るため、作業の実データに基づき、$$alpha$$ダストの発生・挙動について整理・解析する。「常陽」MOX燃料製造に供した乾式GBの解体撤去作業を記録した映像に、$$alpha$$ダストモニタの指示値データを同期し、$$alpha$$ダスト評価・解析のインプットデータとした。作業内容は約20項目に細分し、作業開始・終了時刻、その際の$$alpha$$ダストモニタの指示値をデータベース化した。解析の結果、短時間で$$alpha$$ダストが上昇する傾向が強く、高リスクの作業、$$alpha$$ダストの上昇に時間を要することから中リスクの作業,時間に依存せず$$alpha$$ダストの上昇が見られない低リスクの作業の三つに分類することができた。飛散量の解析では、$$alpha$$ダストが最も飛散した作業は、GB缶体の切断・細断で約15kBqであり、総作業時間も約10.6時間と全作業中で2番目に多い。飛散量は工具の種類・特性に関連することも解析より判明している。解析の結果は今後のGB解体撤去作業において、エアラインスーツ作業の放射線安全、および効率的な作業計画立案等に有効な資料となる。今後もGB解体撤去作業からデータを取得し、$$alpha$$ダストの発生・挙動の解明、飛散量の抑制、工具特性による影響等、同種作業の安全に資する解析を行う。

特許

放射線計測方法及び放射線計測装置

井崎 賢二; 山崎 巧; 森下 祐樹

金子 純一*; 石橋 浩之*; 山本 誠一*; 坪田 陽一*; 樋口 幹雄*

特願 2015-028396  公開特許公報  特許公報

【課題】環境中に管理対象放射性物質とそれ以外の放射性物質が混在する場合であっても、管理対象放射性物質に起因する放射能汚染を短時間に計測して評価する放射線計測方法を提供する。 【解決手段】測定試料に付着している放射性物質に感応して検出信号を発生する多数の検出ピクセルを平面状に並べて放射線検出面を構成した放射線検出器の多数の検出ピクセルから出力される検出信号を、放射線検出面を複数の領域に分割して各分割領域に該当する検出ピクセルから出力される検出信号を検出処理し、分割領域毎に検出される放射線検出結果を出力する信号処理装置を用いて測定試料中の放射性物質の放射線量を計測する。

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