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鳥居 建男; 眞田 幸尚
環境放射能学入門, p.31 - 54, 2024/02
福島第一原子力発電所の事故により放出された環境中での放射性核種の影響を評価するため、航空機を用いた放射線モニタリング が実施された。事故直後、米国エネルギー省により実施された航空機モニタリングは、文部科学省より日本原子力研究開発機構に委託され、事故の3ヶ月後より航空自衛隊、各県の消防防災隊、民間のヘリコプター運航会社などの協力により、オールジャパンの体制でヘリコプターによる日本全域の航空機モニタリングが実施された。この広域の面的なモニタリングによる測定データは、除染計画や避難区域の策定などの福島第一原子力発電所から80km圏内の比較的汚染の高い場所のモニタリングとして現在までも継続的に実施されている。また、この航空機モニタリングの技術は、農薬散布で使われていた国産の無人ヘリコプターにコンピュータシステムを搭載した自律飛行システムに応用され、遠隔で放射線測定が可能なシステムとして開発され、有人航空機の飛行が制限されていた福島第一原子力発電所周辺の放射線モニタリングに現在でも活用されている。このような福島の経験により培われた技術は、長距離飛行が可能な固定翼型の無人飛行機を活用したシステムが開発されるなど、今後の原子力防災に適用するための研究開発が継続的に行われている。本稿では、福島第一原子力発電所事故後に始められ、2023年現在も行われている有人のヘリコプターや無人のヘリコプターを用いた航空機モニタリングの経緯、手法及び将来展望について詳述する。
河原 梨花*; 越智 康太郎; 山口 克彦*; 鳥居 建男*
放射線(インターネット), 48(2), p.43 - 48, 2023/04
福島第一原子力発電所事故により、大量の放射性物質が周辺環境に拡散した。現在も帰還困難区域に位置する地域の放射線分布を把握することは重要である。本研究では、コンプトンカメラと光学カメラを組み合わせ、線源位置とその強度の三次元分布図の作成を目指した。帰還困難区域(大熊町)の公園駐車場と民家周辺の2カ所で調査を行った。空間線量率分布を、杖型GPS付きサーベイメータ(日本放射線エンジニアリング株式会社製 、ガンマプロッターH)による測定で把握した。ホットスポットに向けて、異なった複数の位置及び角度でコンプトンカメラ(米H3D社製、H420)による測定を行った。ソフトウェア(Application Programming Interface Example)により、コンプトンカメラで得られた放射線の入射情報(入射時間, エネルギー, x, y, z)をリアルタイムで確認した。高線量地域でホットスポットをさまざまな位置や角度から撮影をすることで、放射線源の位置とその空間的広がりを確認することができた。
鳥居 建男; 眞田 幸尚
計測技術, 50(11), p.23 - 28, 2022/10
東日本大震災により発生した東京電力福島第一原子力発電所(以下、福島第一原発という)事故に伴い、多量の放射性物質が広く環境中に放出・拡散した。それから10年余の月日を経た今、福島第一原発の廃炉作業や福島県内での除染作業など、取り巻く環境も大きく変化してきている。一方、事故後10年以上が経過した現在でも、福島第一原発周辺には避難指示区域が存在し、約5万人が避難を余儀なくされている。環境回復のため、モニタリングやさらなる技術開発は継続されている。また、福島事故直後の環境汚染に対するモニタリングの対応経緯や経験の中には後世に伝えるべき教訓を含んでいると考えられる。ここでは、現在における環境中の放射線分布の概況と放射線検出技術開発の展望について概説する。
鳥居 建男*; 眞田 幸尚; 佐藤 優樹
日本原子力学会誌ATOMO
, 64(1), p.17 - 22, 2022/01
福島第一原子力発電所の事故から10年が経過した。事故により福島第一原子力発電所建物やサイト内だけでなく環境中にも広く放射性物質が拡散沈着したことから、事故発生直後より放射線源の空間分布を直感的に把握できる放射線源の可視化への要求が高まり、環境中における放射線分布のマッピングやガンマカメラと呼ばれる放射線のイメージング装置の投入と開発が進められてきた。ここでは、事故後に開発され運用されてきた放射線分布の計測技術について紹介するとともに、今後の展望について述べる。
鳥居 建男*; 眞田 幸尚
Behavior of Radionuclides in the Environment III; Fukushima, p.17 - 29, 2022/00
福島第一原子力発電所事故により放出された放射性物質の影響を評価するため、航空機による放射線調査を実施した。日本原子力研究開発機構では、有人ヘリコプターによる空中放射線調査を実施し、本調査手法の開発と同時に分析手法の開発・確立も行ってきた。特に、東日本と西日本では背景となる放射線量が大きく異なるため、ガンマ線エネルギースペクトルを用いた自然放射性核種と宇宙線の識別方法を開発した。また、大量の地上測定データとの比較により、空中放射線モニタリングデータの信頼性を確認した。ここでは、その測定手法と結果について報告する。放射性セシウムの物理的減衰に加え、土壌への浸透による減衰効果の増大により、周辺線量率は減少している。これらの結果は、住民の被ばく線量を評価・予測するための大気中モニタリングの重要性を示している。
佐藤 優樹; 峯本 浩二郎*; 根本 誠*; 鳥居 建男
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042003_1 - 042003_12, 2021/10
Technology for measuring and identifying the positions and distributions of radioactive substances is important for decommissioning work sites at nuclear power stations. A three-dimensional (3D) image reconstruction method that locates radioactive substances by integrating Structure-from-Motion (SfM) with a Compton camera (a type of gamma-ray imager) has been developed. From the photographs captured while freely moving in an experimental environment, a 3D structural model of the experimental environment was created. By projecting the radioactive substance image acquired by the Compton camera on the 3D structural model, the positions of the radioactive substance were visualized in 3D space. In a demonstration study, the 
Cs-radiation source was successfully visualized in the experimental environment captured by the freely moving cameras. In addition, how the imaging accuracy is affected by uncertainty in the self-localization of the Compton camera processed by SfM, and by positional uncertainty in the gamma-ray incidence determined by the sensors of the Compton camera was investigated. The created map depicts the positions of radioactive substances inside radiation work environments, such as decommissioning work sites at nuclear power stations.
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 鳥居 建男
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042006_1 - 042006_7, 2021/10
Gamma-ray imaging is a technique to visualize the spatial distribution of radioactive materials. Recently, gamma-ray imaging has been applied to research on decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) accident and environmental restoration, and active research has been conducted. This study is the elemental technology study of the new gamma-ray imager GISAS (Gamma-ray Imager using Small-Angle Scattering), which is assumed to be applied to the decommissioning site of FDNPS. GISAS consists of a set of directional gamma-ray detectors that do not require a shield. In this study, we investigated the feasibility of the shield free directional gamma-ray detector by simulation. The simulation result suggests that by measuring several keV of scattered electron energy by scatterer detector, gamma rays with ultra-small angle scattering could be selected. By using Compton scattering kinematics, a shield-free detector with directivity of about 10
could be feasible. By arranging the directional gamma-ray detectors in an array, it is expected to realize the GISAS, which is small, light, and capable of quantitative measurement.
寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042002_1 - 042002_7, 2021/10
福島第一原子力発電所原子炉建物内の高線量率環境での線源分布測定への応用を目指し、波長スペクトルのアンフォールディング処理に基づく光ファイバーを用いた新しい一次元放射線分布測定法を開発した。開発した手法は光ファイバー内を伝搬する光の減衰量が波長依存であることを利用して、光ファイバー端から出力された波長スペクトルをアンフォールディングすることにより、光ファイバーへの放射線の入射位置を逆推定するというものである。この手法は光強度の積分値を利用するため、パルスカウンティングを行う放射線検出器を使用した場合に高線量率環境下で発生する計数損失や信号パイルアップの問題を回避することができる。本研究では紫外光源と
Sr/Y放射線源を用いた基礎実験を行い、線源位置検出の基本特性を確認した。
鳥居 建男*; 眞田 幸尚
放射線, 46(3), p.93 - 101, 2021/05
福島原子力発電所事故から10年が経過し、環境中での放射線状況は様々な計測から変化傾向とその環境要因との関係が明らかになりつつある。放射線計測技術においても事故後、環境測定及び廃炉のために新たな手法が多く提案されている。本稿では、それらの最新動向について概説する。
scintillator under intense 
-ray fields for nuclear decommissioning冠城 雅晃; 島添 健次*; 加藤 昌弘*; 黒澤 忠弘*; 鎌田 圭*; Kim, K. J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 988, p.164900_1 - 164900_8, 2021/02
被引用回数：11 パーセンタイル：89.29(Instruments & Instrumentation)近年、2011年の東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故より、世界各地で、廃止措置になる原子力施設が増加している。一方、原子力施設の廃止措置工程においては、放射性廃棄物や使用済み核燃料を適切な管理下で回収しなければならないため。そこで、本研究は、高線量率下でのガンマ線スペクトロメトリを実現するため、5mm
5mm5mmの微小CeBr
スペクトロメーターを構築した。さらに、(1)毎秒ギガサンプリング率のデジタル信号処理、(2)後段3段ダイノード電圧印加機能付光電子増倍管により、1Sv/hを超える線量率でのガンマ線スペクトル測定に成功した。Cs放射線場で、662keVのエネルギー分解能(半値幅)が、22mSv/hで4.4%であり、それが1407mSv/hでは5.2%である。対して、
Co放射線場では、1333keVのエネルギー分解能(半値幅)が、26mSv/hで3.1%であり、それが2221mSv/hでは4.2%である。これらは、
Cs, Cs, Co, 
Euのガンマ線を分解できる要求を満たており、同時に1Sv/h以上で上記核種のガンマ線分析が可能なことを示唆するものである。
佐藤 優樹; 峯本 浩二郎*; 根本 誠*; 鳥居 建男
Journal of Instrumentation (Internet), 16(1), p.P01020_1 - P01020_18, 2021/01
被引用回数：1 パーセンタイル：9.32(Instruments & Instrumentation)To reduce the exposure doses of workers and to establish decontamination plans, it is important to understand and visualize the distribution of radioactive substances at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in Japan, where an accident occurred on the 11th of March, 2011. In this decommissioning work environment, radioactive substances adhered to various objects, such as rubble and equipment, and it was necessary to visualize the distribution of these contaminants in all three dimensions. The technology used to automatically and remotely acquire data to visualize the distribution of radioactive substances in three dimensions was useful for reducing the exposure dose of the workers and to shorten the survey time. We constructed an automatic data acquisition system that consisted of a Compton camera and a 3D-light detection and ranging sensor mounted on an autonomously moving robot. We also evaluated the system feasibility using radiation sources and succeeded in automatically acquiring the data required for visualizing the radiation sources. For this data acquisition, the operator did not need to operate the system after the measurements were started. The effects of the imaging parameters of the Compton camera and the accuracy of the self-position estimation of the system on the radiation-imaging accuracy are also discussed.
佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 鳥居 建男
日本原子力学会誌ATOMO, 62(11), p.645 - 649, 2020/11
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の廃炉作業を円滑に進めるにあたり、作業環境に飛散・沈着した放射性物質の分布を「見える化」して把握することは、作業者の被ばく線量の低減や詳細な作業計画の立案を行う上で重要である。ここではわれわれが福島第一原子力発電所やその周辺で行なってきた放射線イメージング技術の開発及び現場における実証例を紹介する。
SiO
(GPS) scintillator-based alpha imaging detector for rapid plutonium detection in high-radon environments森下 祐樹; 井崎 賢二; 金子 純一*; 山本 誠一*; 樋口 幹雄*; 鳥居 建男
IEEE Transactions on Nuclear Science, 67(10), p.2203 - 2208, 2020/10
被引用回数：9 パーセンタイル：71.58(Engineering, Electrical & Electronic)GdSiO(GPS)シンチレータベースの
線イメージング検出器を開発し、実際のプルトニウム(Pu)粒子と
Rn子孫核種を測定することにより、Rn子孫核種存在下でのPu粒子検知の有効性を実証した。GPSシンチレータプレートの外形寸法は55cmで、シンチレータ層は厚さ3mmの高透明ガラス上に構成され、シンチレータ層の厚みは約50ミクロンであった。シンチレータプレートは、位置感知型光電子増倍管にシリコーングリースで光学的に結合した。開発した線イメージング検出器は良好な感度の均一性を示した。Pu粒子の放射能を検出器上の14か所の異なる位置で評価した。測定した線のカウントから放射能は正確に評価され、その差異は
6%以内となった。Pu同位体の線エネルギー領域にエネルギーウィンドウを適用することにより、ラドン222子孫核種のカウントを65.3%減少することができた。Pu/Rn子孫放射能比は1/51であったが、Pu粒子は5分測定でRn子孫核種から識別された。したがって、開発した線イメージング検出器は、高いラドンバックグラウンド環境下でのでのPu粒子の汚染のモニタリングに有効である。
佐藤 優樹; 峯本 浩二郎*; 根本 誠*; 鳥居 建男
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 976, p.164286_1 - 164286_6, 2020/10
被引用回数：14 パーセンタイル：87.95(Instruments & Instrumentation)The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., experienced a meltdown as a result of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011. At that time, it was necessary to understand the aspects of the decommissioning working environment inside the FDNPS, such as establishing how the radioactive substances were distributed across the site, for work to be done efficiently without exposure to large amounts of radiation. Therefore, virtual reality (VR) emerged as a solution. There have been previous reports done on a technique for visualizing the distribution of radioactive substances in three dimensions utilizing a freely moving gamma-ray imager combined with simultaneous localization and mapping (SLAM) technology. In this paper, we introduce imaging technologies for the acquisition of image data from radioactive substances and three-dimensional (3D) structural models of the working environment, using a freely moving gamma-ray imager combined with SLAM technology. For this research, we also constructed a VR system and displayed the 3D data in a VR space, which enables users to experience the actual working environment without radiation exposure. In creating the VR system, any user can implement this method by donning an inexpensive head-mounted display apparatus and using a free, or low-cost, application software.
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
被引用回数：7 パーセンタイル：66.68(Instruments & Instrumentation)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.
佐藤 優樹; 鳥居 建男
Nuclear Technology, 206(7), p.v - xvi, 2020/07
被引用回数：2 パーセンタイル：24.28(Nuclear Science & Technology)The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) suffered a meltdown as a result of a large tsunami triggered by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011. Understanding the distribution of radioactive substances inside the FDNPS is essential to execute appropriate decommissioning tasks. In this paper, we propose method for visualizing three-dimensional (3D) images of radioactive substances as a point cloud data (PCD) and integrating these data into 3D environment models. To demonstrate the usefulness of the proposed methods, a Compton camera was first employed to capture 3D images of radiation sources. The resulting PCD were then integrated into a 3D environment model of a measurement area acquired using the 3D light detection and ranging (LiDAR). This allowed in successful construction of a map to visually recognize the positions of radiation sources.
佐藤 優樹; 鳥居 建男
Nuclear Technology, 206(7), P. 1095, 2020/07
被引用回数：0 パーセンタイル：20(Nuclear Science & Technology)The authors have requested the retraction of their article due to an identified defect in the Compton camera software, which resulted in an incorrect output value for the interaction position of the gamma rays in the sensor of the camera. It is expected that the experimental results may not change significantly with the bug correction; however, many figures would need to be replaced. The authors may seek a separate publication of an updated manuscript in the future.
佐藤 優樹; 小澤 慎吾*; 寺阪 祐太; 峯本 浩二郎*; 田村 智志*; 新宮 一駿*; 根本 誠*; 鳥居 建男
Journal of Nuclear Science and Technology, 57(6), p.734 - 744, 2020/06
被引用回数：20 パーセンタイル：93.76(Nuclear Science & Technology)The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., suffered a meltdown as a result of a large tsunami triggered by the Great East Japan Earthquake on March 11, 2011. To proceed with the environmental recovery by decontamination, drawing a radiation distribution map that can indicate the distribution of radioactive substances is extremely important to establish detailed decontamination plans. We developed a remote radiation imaging system consisting of a lightweight Compton camera and a multi-copter drone to remotely measure the distribution of the radioactive substances. This system can perform radiation imaging using a Compton camera while flying and moving. In addition, it is also possible to draw the distribution of radioactive substances three-dimensionally by projecting the radiation image measured with the Compton camera on a three-dimensional topography model separately acquired by a 3D-LiDAR. We conducted a survey of radioactive hotspots in difficult-to-return zone in the coastal area of Fukushima, Japan. The drone system succeeded in three-dimensional visualization of several hotspots deposited on the ground. Such remote technology would be useful not only for monitoring the difficult-to-return zone, but also for monitoring distribution of radioactive substances inside the site of the FDNPS where decommissioning work is ongoing.
森下 祐樹; 星 勝也; 鳥居 建男
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 966, p.163795_1 - 163795_8, 2020/06
これまでに、福島第一原子力発電所(FDNPS)の原子炉建屋でアルファおよび高
粒子エミッターが検出された。FDNPS原子炉建屋の放射線レベルは非常に高いため、ガイガーミュラー(GM)カウンターなどの市販のベータ測量計では、汚染レベルを測定できない。この問題を解決するために、極薄のプラスチックシンチレータを使用して、アルファおよびベータ汚染の検出器を開発した。検出器の評価のため、7, 22, 24, 31, 39、および55
mのさまざまな厚さの超薄型プラスチックシンチレータを準備した。それらの感度をテストするために、各シンチレータをガラスプレートと2インチの位置に敏感な光電子増倍管に光学的に結合し、アルファ, ベータ、またはガンマ線源に曝露した。アルファ分光法の結果は、厚さ55mのプラスチックシンチレータのみがアルファ粒子(5.5MeV)を完全に吸収し、半値全幅が16.7%であった。高ベータバックグラウンド下でのアルファイメージングの場合、厚さ7mのプラスチックシンチレータが最良の選択であり、アルファ対ベータ比が652であることがわかった。また、厚さ7mのプラスチックシンチレータは1MBq Sr/Y線源に直接コンタクトして測定しても41.740.93cpsのカウントレートであり、非常に低感度であるため飽和せずに測定を行うことが可能である。したがって、厚さ7mのプラスチックシンチレータを使用して、以前の方法では不可能だったFDNPSサイトのベータの表面汚染レベルをリアルタイムで直接測定することができる。
寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 山崎 淳*; 佐藤 優樹; 鳥居 建男; 若井田 育夫
Proceedings of International Youth Nuclear Congress 2020 (IYNC 2020) (Internet), 4 Pages, 2020/05
For the application in the measurement of the high dose rate hot spots inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station buildings, we propose a wavelength-resolved type one-dimensional radiation distribution sensing method using plastic scintillating fiber (PSF). The proposing method estimates the incident position of radiation to the PSF by the unfolding of the wavelength spectrum output from the fiber edge using the fact that the attenuation length of scintillating light depends on the wavelength. By measuring the response function in advance, which defined as the wavelength spectrum measured at the fiber edge by the spectrometer with every transmission distance, the spectrum which can obtain when measured a certain radiation distribution can be expressed as the convolution of the response function. This method can avoid the problem of chance coincidence effect and signal pile-up, which occurs in the radiation detector with pulse counting mode under high dose rate field because this method measures the integrated light intensity. Through basic experiment using the ultraviolet irradiation source and Sr point source, basic properties of inverse estimation of irradiated position were confirmed, which showed that source position was reasonably estimated using the response function which obtained by the ultraviolet irradiation source in advance.
