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論文

A Remote continuous air monitoring system for measuring airborne alpha contamination

森下 祐樹; 宇佐美 博士; 古田 禄大; 青木 克憲; 鶴留 浩二; 星 勝也; 鳥居 建男

Radiation Protection Dosimetry, 189(2), p.172 - 181, 2020/04

 被引用回数:0

遠隔$$alpha$$ダストモニタリング装置(RCAM)システムを開発した。RCAMシステムは、パーソナル$$alpha$$ダストモニターとロボットで構成した。パーソナル$$alpha$$ダストモニター(poCAMon, SARAD、ドイツ)は、400mm$$^{2}$$のイオン注入シリコン検出器と25mm$$phi$$のメンブレンエアフィルターで構成された。パーソナル$$alpha$$ダストモニターは、任意の測定時間間隔のアルファエネルギースペクトルを取得することが可能であった。実証測定は、瑞浪超深地層研究所(MIU)および換気の悪いコンクリートの建物で地下で行われた。RCAMシステムは遠隔操作され、相対湿度(RH)がほぼ100%であっても$$^{222}$$Rn子孫を正常に測定した。測定されたアルファスペクトルでは、$$^{218}$$Po(6.0MeVアルファ線)および$$^{214}$$Po(7.7MeVアルファ線)のピークが明確に識別された。我々の開発したモニターは、高ガンマ線環境または作業者が物理的に立ち入ることができない汚染場でのアルファダストモニタリングに有用である。

論文

$$alpha$$核種可視化検出器を用いた福島第一原子力発電所の核燃料起因$$alpha$$核種の検知

森下 祐樹; 宇佐美 博士; 鳥居 建男

Isotope News, (765), p.10 - 13, 2019/10

本論文は、福島第一原子力発電所の核燃料由来$$alpha$$核種の測定のため、$$alpha$$核種可視化検出器の開発と実際のスミヤ試料の測定について報告した。

論文

Detection of alpha particle emitters originating from nuclear fuel inside reactor building of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant

森下 祐樹; 鳥居 建男; 宇佐美 博士; 菊地 弘幸*; 宇津木 弥*; 高平 史郎*

Scientific Reports (Internet), 9, p.581_1 - 581_14, 2019/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.8(Multidisciplinary Sciences)

We measured alpha emitters obtained from a reactor building in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) by using an alpha particle imaging detector. For developing the detector, we used a verythin (0.05-mm-thick) a cerium-doped Gd$$_{3}$$(Ga,Al)$$_{5}$$O$$_{12}$$ (Ce:GAGG) scintillator and silicon photomultiplier (SiPM) arrays as the photodetector. The floor of the reactor building in FDNPP was wiped off by using smear papers, and the radioactivity of these papers was measured by the alpha particle imaging detector. The alpha spectrum was in the energy range of 5-6 MeV, which corresponds to the alpha particle energy of $$^{238}$$Pu (5.5 MeV). Moreover, the peak of $$^{241}$$Am was identified by gamma spectrum measurement. Based on these results, we report actual findings of alpha emitters in the FDNPP reactor buildings originating from nuclear fuels.

論文

Radiation imaging using a compact Compton camera inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station building

佐藤 優樹; 谷藤 祐太; 寺阪 祐太; 宇佐美 博士; 冠城 雅晃; 川端 邦明; 宇津木 弥*; 菊地 弘幸*; 高平 史郎*; 鳥居 建男

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(9), p.965 - 970, 2018/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:12.09(Nuclear Science & Technology)

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., went into meltdown after the occurrence of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake of March 11, 2011. The radiation distribution measurements inside the FDNPS buildings are indispensable to execute decommissioning tasks in the reactor buildings. We conducted the radiation imaging experiment inside the turbine building of Unit 3 of the FDNPS using a compact Compton camera, and succeeded in visualizing the high-dose contamination (up to 3.5 mSv/h). We also drew a three-dimensional radiation distribution map inside the turbine building by integrating the radiation image resulting from the Compton camera into the point cloud data of the experimental environment acquired using the scanning laser range finder. The radiation distribution map shows the position of these contaminations on the real space image of the turbine building. The radiation distribution map helps workers to easily recognize the radioactive contamination and to decrease the radiation exposure; the contamination cannot be observed with the naked eye, naturally.

口頭

研究拠点機能向上のための遠隔技術開発,6; 細径・自己出力型臨界監視センサーの開発

宇佐美 博士; 河村 弘; 大岡 誠; 三浦 邦明*; 鬼澤 達也*

no journal, , 

原子力機構福島研究基盤創生センターでは、東京電力福島第一原子力発電所(以下、1Fと称す)の廃止措置に向けた技術開発として「臨界監視センサー」の開発を進めている。本センサーは、1F廃炉を進めていく上で危惧される燃料デブリ取出し・処理過程におけるデブリの再臨界をいち早く検知し、臨界管理を行うための有力なセンサーとして期待されており、本研究開発によって得られる成果は、1Fの廃止措置に大いに貢献するものと考えられる。この度、臨界監視センサーの性能評価の一環としてセンサーに対し$$gamma$$線照射試験を実施したので、日本原子力学会2016年春の年会において、得られた成果・知見について報告を行う。

口頭

Compact Compton camera for radiation distribution imaging under high dose rate environments

佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 冠城 雅晃; 谷藤 祐太; 宇佐美 博士; 宮村 浩子; 小澤 慎吾*; 和泉 良*; 川端 邦明; 鈴木 敏和*; et al.

no journal, , 

The development of quick radiation imaging methods in the high dose rate environments is very important to accelerate decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). We have developed a compact Compton camera for measurement of radioactive contamination inside FDNPS. We conducted a performance evaluation test inside the $$gamma$$-ray irradiation facility, and the Compton camera can visualize the $$^{137}$$Cs-irradiation source under the dose rate of 1 mGy/h. We also developed the remote radiation imaging system consisting of the Compton camera and a multicopter-type drone. The drone system succeeded in observing the $$^{137}$$Cs-radioactive source, which was set on the floor surface, remotely. We plan to use the Compton camera and the drone system inside the buildings of FDNPS.

口頭

放射線計測と光3次元計測を統合した放射性物質分布可視化システムの開発

佐藤 優樹; 谷藤 祐太; 寺阪 祐太; 宇佐美 博士; 冠城 雅晃; 宮村 浩子; 川端 邦明; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)の事故により1F建屋内外に放出された放射性物質について、詳細な除染計画の立案や作業員の被ばく線量の低減のために、飛散した放射性物質を可視化するための技術開発が求められている。原子力機構廃炉国際共同研究センターは放射性物質を可視化するための装置として、小型・軽量なコンプトンカメラを開発し、放射性物質の分布を3次元的に可視化するための技術開発を進めている。加えて、レーザー等による光測量技術を用いて建屋構造物の3次元モデルを構築し、これを放射線イメージと重ね合わせることによって、より視認しやすい放射性物質分布図の構築を目指している。これまでに福島第一原子力発電所建屋内部において、開発したコンプトンカメラを用いて放射性物質のイメージング試験を実施し、建屋内部に存在するホットスポットの3次元的な可視化に成功した。加えて、測域センサーを用いて建屋内部の3次元モデルを構築し、放射線イメージと重ね合わせることによる放射線分布マップの構築を試みた。発表では試験結果の詳細と今後の予定を紹介する。

口頭

OSL素子を用いたピンホールカメラの開発

宇佐美 博士; 森下 祐樹; 鳥居 建男; 杉田 武志*; 小林 育夫*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、東京電力福島第一原子力発電所(1F)の廃止措置に係る放射性物質の効率的な除染技術開発の一環として、これまで主に個人・医療被ばく線量測定の分野において利用実績のあるOSL(Optically Stimulated Luminescence)線量計を応用した「$$gamma$$線強度分布の可視化技術」の開発を行っている。OSL線量計は数10Gyまでの高線量場でも使用可能、かつ電源が不要であるという特徴を有しており、今後1Fの廃止措置を進めていくにあたりその開発意義は非常に大きいと考えられる。今般、OSL素子に対する照射諸特性試験とPHITSコードによるレスポンス解析、これらに基づくピンホールカメラの試作を行ったため、その結果について報告する。

口頭

Visualization of radioactive substances by integrating radiation measurement and 3D optical measurement inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

佐藤 優樹; 谷藤 祐太; 寺阪 祐太; 森下 祐樹; 宇佐美 博士; 冠城 雅晃; 川端 邦明; 鳥居 建男

no journal, , 

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., went into meltdown after the occurrence of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake of March 11, 2011. The radiation distribution measurements inside the FDNPS are indispensable to execute decommissioning tasks. We have conducted the radiation imaging experiment inside the FDNPS building using the Compton camera. The high-dose contamination (up to 3.5 mSv/h) was visualized. We also created a three-dimensional (3D) radiation distribution map inside the FDNPS building by integrating the radiation image obtained by the Compton camera into the point cloud data of the experimental environment acquired using the scanning laser range finder. In addition, we introduce the photogrammetry technique to create the 3D structure model of the experimental environment. The radiation image is superimposed on the 3D structure model created using the photogrammetry to visually recognize the radioactive substances. In the presentation, our recent study about the radiation imaging technology for measurements of the distribution of radioactive substances inside the FDNPS is discussed.

口頭

無人ヘリ搭載小型軽量コンプトンカメラを用いた放射線分布測定とドローン空撮による3D地形モデルの融合

寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 冠城 雅晃; 宇佐美 博士; 森下 祐樹; 鳥居 建男

no journal, , 

福島県浜通り地域屋外において、無人ヘリコプターに搭載した小型軽量コンプトンカメラを用いてホバリング飛行による放射線分布測定を複数ポイントで実施した。さらに、同じエリアをドローンを用いて空撮した結果より得られた3D地形モデルと重ね合わせることにより、より視覚的に理解しやすい放射線分布の3D可視化を目指した。

口頭

福島第一原子力発電所における放射性物質と環境構造の3次元計測

谷藤 祐太; 佐藤 優樹; 宇佐美 博士; 冠城 雅晃; 川端 邦明; 鳥居 建男

no journal, , 

For promoting the decommissioning works, collecting 3D structure information of the working environment is important to understand detail status like distribution of the obstacles and radioactive substances. In this report, we introduce experimental setup for collecting 3D point cloud data and measurement result obtained inside the turbine building of Unit3 of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS).

口頭

Radiation distribution measurement inside and outside Fukushima Daiichi Nuclear Power Station using compact Compton camera

寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 冠城 雅晃; 宇佐美 博士; 森下 祐樹; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所内外において、小型軽量コンプトンカメラとフォトグラメトリー手法を用いて放射線分布の3次元測定を実施した。無人ヘリとコンプトンカメラを組み合わせた遠隔放射線イメージングシステムを用いて福島県屋外環境で放射線分布を遠隔で測定した。さらに、フォトグラメトリーにより作成した3次元構造モデルと放射線分布を重ね合わせることにより、ホットスポットの3次元可視化を実証した。福島第一原子力発電所建屋内の高線量率環境下では、複数の視点から測定したコンプトンカメラデータを用いて放射線分布の3次元再構成を行った。これらの手法はホットスポットの位置を事前に把握することに繋がるため、作業者の外部被ばく線量の低減に寄与すると考えられる。

口頭

The Development of the radiation imaging camera for the radioactive contamination monitoring in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

冠城 雅晃; 佐藤 優樹; 森下 祐樹; 宇佐美 博士; 寺阪 祐太; 古田 禄大; 鳥居 建男

no journal, , 

放射性廃棄物の管理, 運搬、ならびに安全で経済的な原子力施設の廃止措置について議論することを目的に第45回Waste Managementが開催され、そこで、原子力機構として出展した。本件は、その中で、東京電力ホールディングス福島原子力発電所の廃止措置を加速するための研究開発の一環である放射線イメージング技術について紹介するものである。

口頭

Feasibility study for visualization of radioactive material distribution in Fukushima nuclear reactor based on OSL technology

Nanda, N.*; 宇佐美 博士; 森下 祐樹; 杉田 武志*; 鳥居 建男; 安田 仲宏*

no journal, , 

The accident in Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants (FDNPP) on March 11, 2011 released large amounts of radionuclides into the atmosphere. There are still contaminated areas with considerable amounts of radioactive substances in Fukushima prefecture. Some of the most contaminated areas are the reactor buildings, and very large amounts of radionuclides (mainly $$^{137}$$Cs) have been detected from measurements inside the reactor buildings. Therefore, to execute decommissioning tasks in the reactor buildings, radiation distribution measurements inside the buildings are necessary. For the decommissioning and decontamination processes, it is necessary to know the radiation levels inside the reactor and other buildings. To measure and monitor gamma-ray radiation is therefore important. There have been several attempts to measure the radiation distributions inside the reactor buildings by using gamma-ray detectors with a wide Field of View, which can quantitatively visualize the Cs contamination. These active detectors can measure the radiation distribution rapidly to identify the locations of the radiation sources. However, with the large amounts of radionuclides still inside the reactor buildings, it is difficult to obtain information about local dose distributions. Gamma spectrometers or radiation area monitors are not always working. They are also easily broken, and not resilient to high dose radiation fields. In this research, an integral type gamma-ray imager based on Optically Stimulated Luminescence (OSL) technology are proposed. OSL has been used extensively for personal radiation dosimetry for many years. By combining it with a Pinhole camera principle, this passive detector is capable to visualize the position of radioactive substances. Therefore, to optimize the structural design and detection measurement system we are using the simulation code PHITS (Particle and Heavy Ion Transport code System) and then compare the calculated results with the experiments.

口頭

光ファイバーと赤色発光シンチレータを用いたガンマ線検出器の開発

小玉 翔平*; 黒澤 俊介*; 森下 祐樹; 宇佐美 博士; 林 真照*; 田中 浩基*; 吉野 将生*; 鎌田 圭*; 吉川 彰*; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所の廃炉に向け、長尺光ファイバーと赤色発光シンチレータを用いた放射線の遠隔測定技術の開発および使用シンチレータの選定について検討した。従来から検討されているルビーシンチレータと、われわれが開発した新規材料であるセシウム・ハフニウム沃化物をプローブとして用い、京都大学複合原子力科学研究所・コバルト60ガンマ線照射装置にて光ファイバーでの光読み出し試験を行った。シンチレーション光はSi-フォト・ダイオードまたはCCD分光器を用いて検出を行い、空間線量率と信号強度の線形性を評価した結果、すべてのシンチレータ・検出器の組み合わせで線形性が確認できた。

口頭

学生・若手研究者たちが考える保健物理・環境科学研究,1; 1F廃炉のための放射線分布測定研究

寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 森下 祐樹; 冠城 雅晃; 宇佐美 博士; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)敷地内では作業者の線量低減対策を実施するため、サーベイメータを用いた線量率分布測定が定期的に行われている。しかし、サーベイメータが測定できるのは「場」の線量率であり、放射線源の位置の情報を得ることは難しい。場の線量率に加えて放射線源の位置を正確に把握することで、作業者の線量低減だけでなく今後除染計画を立案する上で有益な情報を得ることができる。1F原子炉建屋内には局所的ではあるが表面線量率がSv/hオーダーのホットスポットも存在するため、これらのホットスポットが場の線量率を引き上げている場合、その分布を測定することは作業者の線量低減の観点から極めて重要である。さらに内部被ばく防護の観点からは、アルファ線放出核種の位置分布測定も重要である。このような問題意識から、原子力機構・廃炉国際共同研究センター放射線イメージング技術開発Grでは1F廃炉のための放射線分布測定法に関する研究開発を実施してきた。本発表では、当研究グループが実施している放射線分布測定に関する複数の取り組みについて紹介する。

口頭

Detection of alpha particle emitters originating from nuclear fuel inside reactor building of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

森下 祐樹; 鳥居 建男; 宇佐美 博士; 菊地 弘幸*; 宇津木 弥*; 高平 史郎*

no journal, , 

福島第一原子力発電所の原子炉建屋で採取されたスミヤ試料上の$$alpha$$核種を$$alpha$$線イメージング検出器で測定した。極薄のGAGGシンチレータとSiPMアレーで検出器を構成した。$$alpha$$スペクトルは5-6MeV領域に確認され$$^{238}$$Puのエネルギーと一致した。$$gamma$$線スペクトロメトリで$$^{241}$$Amのピークも確認できた。これらの測定結果から福島第一原子力発電所の$$alpha$$核種として$$^{238}$$Puや$$^{241}$$Amが存在することを現場での測定により明らかにした。

口頭

遠隔で空気中$$alpha$$汚染を測定するための遠隔$$alpha$$ダストモニタリングシステムの開発

宇佐美 博士; 森下 祐樹; 古田 禄大; 青木 克憲; 鶴留 浩二; 星 勝也; 鳥居 建男

no journal, , 

遠隔技術を駆使した放射線計測システムの開発は、福島第一原子力発電所(以下「1F」と称す)事故を機に目まぐるしく発展してきた。遠隔技術と放射線計測の組み合わせは、測定する作業者自身が現場に入る必要がないため、内部・外部被ばくの危険性がないという点が最大の利点である。そのため、遠隔放射線計測システムは、これまで実際に1Fの$$gamma$$線線量率が高い環境で使用されてきた。ただし、従来の遠隔放射線計測システムはほとんどの場合、$$gamma$$線測定に焦点を合わせており、遠隔で空気中の$$alpha$$汚染を測定するための遠隔$$alpha$$ダストモニタリングシステムはまだ開発されていない。そこで本研究ではポータブルダストサンプラーと遠隔操作ロボットを組合せることで遠隔$$alpha$$ダストモニタリングシステムを構築した。また、その成立性を確認するためラドン環境中で遠隔モニタリング性能試験を実施した。講演では、これまでに実施した性能試験によって得られたシステムの利点・欠点、それを今後どのように改善していくか等、将来の展望について報告する。

特許

放射性物質検知装置、放射性物質検知方法

宇佐美 博士; 鳥居 建男; 森下 祐樹

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特願 2019-066560  公開特許公報

【課題】透過力の低い放射線を高感度で検知し、これによって放射性物質を検知する。 【解決手段】試料Sにおいては、平面状のろ紙Fの一方の側の表面に測定対象物質粒子Rが転写されている。第1検出部11はこの測定対象物質粒子Rが転写された表面側に密着して使用される。一方、第2検出部12は第1検出部11とは上下関係が反転された状態で試料Sの反対側の表面側に密着されて使用される。第1検出部11によって得られた第1スペクトルから第2検出部12によって得られた第2スペクトルを減算したエネルギースペクトルを算出することができる。このエネルギースペクトルにおいては、β線の影響が低減され、α線の影響が強調される。このため、このα線を発する放射性物質を高感度で検知することができる。

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