Experimental results of the -ray imaging capability with a Si/CdTe semiconductor Compton camera

武田 伸一郎*; 青野 博之*; 奥山 翔*; 石川 真之介*; 小高 裕和*; 渡辺 伸*; 国分 紀秀*; 高橋 忠幸*; 中澤 知洋*; 田島 宏康*; et al.

IEEE Transactions on Nuclear Science, 56(3), p.783 - 790, 2009/06

https://doi.org/10.1109/TNS.2008.2012059

A semiconductor Compton camera that combines silicon (Si) and Cadmium Telluride (CdTe) detectors was developed, and its imaging capability was examined with various kinds of -ray targets such as a point source, arranged point sources and an extended source. The camera consists of one double-sided Si strip detector and four layers of CdTe pad detectors, and was designed to minimize the distance between a scatterer and the target. This is because the spatial resolution with Compton imaging improves as the target approaches the scatterer. This new camera realizes a minimum distance of 25 mm. By placing the target at a distance of 30 mm from the detector, resolving power better than 3 mm was demonstrated experimentally for a 364 keV (I) -ray. Positional determination with accuracy of 1 mm was also demonstrated. As a deconvolution method, we selected the iteration algorithm (called List-Mode Expectation-Maximizing Maximum Likelihood), and applied it to several kinds of experimental data. The Compton back projection images of the arranged point sources and an extended object were successfully deconvolved.

冬季雷活動時に観測される放射線量率の変動; 雷からの放射線発生と逃走絶縁破壊

鳥居 建男; 奥山 慎一; 野崎 達夫; 大久保 浩一; 杉田 武志*; 村木 綏*

地文台によるサイエンス; 極限エネルギー宇宙物理から地球科学まで, p.211 - 217, 2008/00

冬の日本海沿岸で発生する冬季雷の活動時に環境放射線レベルが上昇する事象が観測されることがある。これまでの測定の結果、数10秒程度の緩やかな低エネルギーの放射線レベルの上昇と、その直後に発生する高エネルギー放射線による急峻な上昇という異なる2種類の放射線が観測された。本稿では、冬季雷活動時の放射線変動の観測結果を中心に、放射線が引き金となって発生すると考えられる雷放電の逃走絶縁破壊について概説する。

無人ヘリによる放射線サーベイ手法の開発

奥山 慎一; 鳥居 建男; 澁屋 正紀*

放射線防護医療, (1), p.44 - 45, 2005/11

放射性物質が異常な水準で放出される原子力事故時には放出源情報の迅速な把握を目的としてモニタリングが行われるが、その際にモニタリング要員の被ばくの防止が重要な課題となる。本件では、現在行われている有人ヘリコプタによる空中モニタリングでは不可能な放出源近傍の低高度でのモニタリング,複雑地形でのモニタリングも可能な自律航行型無人ヘリを用いた空中放射線サーベイシステム開発の研究成果について報告する。本システムの使用により、高線量率環境下でも無人で遠隔線量率測定が可能となるとともに、航路等のプログラム化により、繰り返し定点観測が可能となることから、原子力災害時の緊急時モニタリングに適していることが明らかになった。

高速増殖原型炉もんじゅ建設地点における植生写真観察調査報告書(平成15年度分)

岩間 俊郎; 大久保 浩一; 奥山 慎一

JNC TN4420 2003-004, 30 Pages, 2004/03

JNC-TN4420-2003-004.pdf:3.16MB

高速増殖原型炉もんじゅでは、昭和55年12月10日付け、55動燃(動燃)082動力炉・核燃料開発事業団(平成10年10月1日付け、「核燃料サイクル開発機構」に法人名称変更)高速増殖原型炉計画に係わる環境影響評価事後管理事項の実施計画に基づき、モニタリング調査の一環として、工事着工前の昭和55年より工事着工語の昭和60年,造成工事終了後の昭和63年にそれぞれ一般調査(植生調査、階層別群落構造調査、群落断面調査)及び詳細調査(毎木調査、林床調査、SDR調査)を実施し比較、解析を行っている。また、これらの調査を実施しない年度には、補足として植生写真観察調査を実施し、植生状況の記録を行ってきた。実施計画に基づいたモニタリング計画は、昭和63年をもって一応の完了となっているが、データのさらなる集積を目的として平成2年より植生写真観察調査を毎年継続して実施することとなった。今年度は伐採終了後から20年を経た調査として位置づけられる。

高速増殖原型炉もんじゅ建設地点における植生写真観察調査報告書(平成15年夏季調査分)

岩間 俊郎; 大久保 浩一; 奥山 慎一

JNC TN4420 2003-002, 30 Pages, 2004/03

JNC-TN4420-2003-002.pdf:2.05MB

高速増殖原型炉もんじゅでは、昭和55年12月10日付け、55動燃(動燃)082動力炉・核燃料開発事業団(平成10年10月1日付け、「核燃料サイクル開発機構」に法人名称変更)高速増殖原型炉計画に係わる環境影響評価事後管理事項の実施計画に基づき、モニタリング調査の一環として、工事着工前の昭和55年より工事着工後の昭和55年より工事着工後の昭和60年,造成工事終了後の昭和63年にそれぞれ一般調査(植生調査、階層別群落構造調査、群落断面調査)及び詳細調査(毎木調査、林床調査、SDR調査)を実施し比較、解析を行っている。また、これらの調査を実施しない年度には、補足として植生写真観察を実施し、植生状況の記録を行ってきた。実施計画に基づいたモニタリング計画は、昭和63年をもって一応の完了となっているが、データのさらなる集積を目的として平成2年より植生写真観察調査を毎年継続して実施することとなった。今年度は伐採終了後から20年を経た調査として位置づけられる。今回の夏季調査では、№6においてマツ枯れの被害が認められた他は、昨年度同様に著しい変化の認められた地点はなかった。各撮影地点とも、写真撮影の対象となっている主要な樹木は概ね順調な伸長生長を示しているが、樹林の発達に伴い立木密度が高くなりつつある。そのため、低木層や亜高木層において、樹木間の競合がみられ、活力の低い低木類に衰退傾向がみられた。この傾向は、樹林が極相林に近い群落構造へ推移していくまでは続いていくものと考えられる。

Observation and a Monte Carlo analysis of the energetic radiation associated with winter thunderstorm activities in Japan

鳥居 建男; 奥山 慎一; 石塚 晃弘; 野崎 達夫; 那波 康則*; 杉田 武志*

no journal, , 

日本海沿岸で冬季雷活動時に観測される放射線量率の上昇の特徴について明らかにするとともに、モンテカルロ計算による雷雲電界中での荷電粒子の挙動解析を行った。冬季雷活動時に空間放射線量率の上昇が観測されることがある。この原因を調査するため、冬季雷雷雲を模擬した電界領域での高エネルギー電子の挙動をモンテカルロ計算により解析してきた。その結果、電界強度がある値(P(z)気圧の場で約280P(z)kV/m)を超えると電子・光子のシャワーが発生し、急激に電子・光子束密度が増加することがわかった。また、そのエネルギーも数MeV程度まで上昇し、冬季雷活動時に観測される放射線と符合するものであった。今回、これまで解析してきた高エネルギーの荷電粒子である宇宙線の電磁成分に加えて、地上付近で最も主要な宇宙線成分であるミュオンに着目し、宇宙線ミュオンとミュオンが空気分子と衝突して生成させるノックオン電子について雷雲電界中での挙動解析を行った。その結果、宇宙線ミュオンは電界領域で有意な変動を受けないものの、ノックオン電子により、高電界領域で電子・光子束が急激に増加することがわかった。宇宙線ミュオンは大気中での粒子束及びその高透過性から雷雲中の高電界領域で多量の高エネルギーのノックオン電子を放出することによって、雷雲中で電子・光子シャワーを発生させ地上付近での放射線量率の上昇をもたらしている要因と考えられた。本発表では、宇宙線ミュオンの影響解析について述べるとともに、高電界領域での電子密度の上昇についても触れる。

The Experimental results of a -ray imaging with a Si/CdTe semiconductor Compton camera

武田 伸一郎*; 青野 博之*; 石川 真之介*; 小高 裕和*; 渡辺 伸*; 国分 紀秀*; 高橋 忠幸*; 奥山 翔*; 中澤 知洋*; 田島 宏康*; et al.

no journal, , 

A -ray imaging detector is required in various fields such as high-energy astrophysics, medical imaging and nondestructive inspection. We have proposed a concept of the Si/CdTe semiconductor Compton camera, which consists of many layers of thin Si and CdTe detectors. The Si/CdTe Compton camera features high energy resolution and high angular resolution. Recently, we developed a new Compton camera system for a balloon borne astrophysical experiment. It consists of a 4-layers stack of double-sided silicon strip detector (DSSD) modules and 32 CdTe pad detectors symmetrically surrounding the DSSD stack. The Compton reconstruction was successfully performed and the -ray images were obtained from 662 keV down to 59.5 keV. The Angular Resolution Measure (ARM) is 3.5 degree (FWHM) and 2.5 degree (FWHM) at 356 keV and 511 keV, respectively. The Si/CdTe Compton camera which has such good angular resolution is also attractive for medical imaging and/or nondestructive inspection. An internal structure of about one mm can be resolved when the distance between the camera and a target becomes closer than a few mm. We developed another prototype which enable us to approach the target down to 20 mm. In this presentation, we will show the experimental results of this prototype and also discuss Compton reconstruction methods.

敦賀市における降下物中のNaとBeの輸送・供給プロセス

吉田 圭佑; 加藤 慎吾; 井上 睦夫*; 石塚 晃弘; 奥山 慎一

no journal, , 

もんじゅ周辺地域の環境モニタリングでは高速増殖原型炉もんじゅの冷却材に含まれるNaを監視対象核種が、Naは宇宙線でも生成されるため、降下物の年間集合試料からNaが検出されている。もんじゅの環境モニタリングの精度をより高めるには、Naが多く生成する高緯度地方の大気上空からの輸送・供給プロセスを理解する必要がある。そこで、敦賀市においてNaとBeの測定、福井と石川県内の地点でBeの測定を行った。NaとBeの降下量は相関関係を示したため、降下物中のBeを調べることで同時にNaの挙動を知ることができることが分かった。北陸地方の他地点の測定結果との比較の結果、Be降下量は金沢市,石川県能美市,福井市,敦賀市,石川県志賀町の順で多くなっていた。しかし、いずれの地点でもBe降下量は冬季に高くなる傾向があり、また、冬季の降水量と7Be降下量が比例していることが分かった。よって、敦賀市においても冬季の季節風と降水によりBeと同じ挙動を示すNaの降下量が共に多くなるという輸送・供給プロセスが存在することが分かった。また、冬季のBe降下量の違いが生じた要因は、各採取地点の距離が離れており、後背の山脈の高さや山脈までの距離が異なっているため、地域差と地形の違いにより、月間の降水量に違いが生じたことが考えられる。

冬季の敦賀市における降下物中のBe-7とNa-22の変動とメソスケールの気象現象

加藤 慎吾; 吉田 圭佑; 井上 睦夫*; 山下 雅広; 奥山 慎一; 石森 有

no journal, , 

冬季の日本海側地域では西高東低の気圧配置と降水により、Be-7とNa-22の降下量が多くなる。Na-22は宇宙線由来であるが、高速増殖原型炉もんじゅの冷却材にも含まれているため、環境モニタリングで監視対象としており、Be-7との放射能比を用いて宇宙線由来であることを確認している。環境モニタリングの精度向上のため、Be-7とNa-22の降下量が多くなる冬季の変動傾向を把握することが必要である。当グループの研究[1]により、北陸地方内において降下量に違いが生じておりメソスケールの気象現象が影響していると考えられる。そこで、本研究では冬季のBe-7とNa-22の降下量とメソスケールの気象現象との関連性を調べた。試料採取と測定 試料採取は、敦賀市の高速増殖原型炉もんじゅ内において、2021年11月から2022年3月にかけて10日間隔で行った。降下物は水盤(0.5m)で採取し、Powdex樹脂による処理(攪拌及びろ過)を行った。樹脂乾燥後、速やかに原子力機構のGe半導体検出器でBe-7を測定し、その後、金沢大学尾小屋地下測定室の極低バックグラウンドのGe半導体検出器によりNa-22を測定した。降水量は降下物採取地点に設置している降雨計のデータを用いた。結果と考察Be-7とNa-22の降下量と降水量に相関関係が見られるため、Be-7とNa-22は主に降水により地表へもたらされている。降水が生じた時間の天気図と雨雲レーダーより、北西の季節風による降水と低気圧の前線による降水の2パターンがあり、北西の季節風による降水時にBe-7とNa-22の降下量が多くなる傾向が確認された。さらに、後方流跡線解析を行ったところ、北西の季節風による降水時は北西方向に流跡線が存在し、低気圧の前線による降水時はさまざまな方向に流跡線が存在していた。以上より、冬季の日本海側のBe-7とNa-22の降下量の上昇の原因は、主に北西の季節風による降水によるものと考えられる。これら解析結果に加え、メソスケールの気象現象(日本海寒帯気団収束体(JPCZ))の発生状況を調査し、メソスケールの気象現象がBe-7とNa-22の降下量に与える影響を調べる。[1]吉田ほか、第3回日本保健物理学会・日本放射線安全管理学会合同大会(2021)

廃炉のためのCR-39検出器を用いた中性子源イメージング技術の開発

林田 凱*; 鳥居 建男*; 石塚 晃弘; 奥山 慎一; 加藤 慎吾; 野崎 達夫; 安田 仲宏*

no journal, , 

2011年の東京電力福島第一原子力発電所事故により拡散した燃料デブリを安全に取り出すために、位置や組成の情報が必要である。中性子測定によりデブリの位置や組成を推定できると考えられるが、デブリを覆うセシウムが放出する高線により放射線検出器は短時間で電子回路が破損して使用できなくなる問題があり、中性子測定を困難にしている。線に不感で電力が不要なCR-39検出器を用いて中性子源のイメージングを行う方法を考案した。格納容器周囲に検出器を並べ、デブリからの中性子の痕跡(エッチピット)から位置を推定する方法と、取り出したデブリを複数の角度から測定してデブリ内の中性子源の分析を行う方法の2つアイデアを基に、燃料デブリを可視化する技術を開発する。