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

https://www.jrias.or.jp/books/cat3/2019/765.html

本論文は、福島第一原子力発電所の核燃料由来核種の測定のため、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。

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

https://doi.org/10.1080/00223131.2018.1473171

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.

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 -ray irradiation facility, and the Compton camera can visualize the 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 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.

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「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。

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。

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。

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 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.

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。

遠隔で空気中汚染を測定するための遠隔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、線測定に焦点を合わせており、遠隔で空気中の汚染を測定するための遠隔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。

放射性物質検知装置、放射性物質検知方法

森下 祐樹; 鳥居 建男; 宇佐美 博士

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特願 2019-066560  公開特許公報  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。