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論文

Development of the multi-cubic $$gamma$$-ray spectrometer and its performance under intense $$^{137}$$Cs and $$^{60}$$Co radiation fields

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*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1010, p.165544_1 - 165544_9, 2021/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165544
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

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の事故以来、世界各地で廃止措置措置に入る原子力施設が増加している。これらの原子力施設では、放射性物質の適切な管理が要求されている。そこで、ガンマ線スペクトル測定技術は、放射性物質の重要な情報を得ることができるため、有益なツールである。さらに、放射性物質の空間情報も重要であるため、ガンマ線イメージングについて求められている。しかしながら、これらの施設には、強度放射線場が広がるため、ガンマ線スペクトル測定やガンマ線イメージングが困難になる。そのため、寸法が5mm $$times$$ 5mm $$times$$ 5mmの小さなCeBr$$_3$$シンチレーター4個で分割した$$gamma$$線スペクトロメーターを開発した。上記の4個のシンチレーターは、強度放射場に特化したマルチアノード光電子増倍管と組合わせた。私たちは、$$^{137}$$Csと$$^{60}$$Coの放射線場で照射試験を実施した。$$^{137}$$Cs照射場の線量率1375mSv/hにおいて、相対エネルギー分解能が、それぞれのチャンネルで、9.2$$pm$$0.05%, 8.0$$pm$$0.08%, 8.0$$pm$$0.03%, 9.0 $$pm$$0.04%であった。

論文

Gamma-ray spectroscopy with a CeBr$$_3$$ scintillator under intense $$gamma$$-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

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164900
 被引用回数：13 パーセンタイル：82.33(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$$times$$5mm$$times$$5mmの微小CeBr$$_{3}$$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。$$^{137}$$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、$$^{60}$$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、$$^{134}$$Cs, $$^{137}$$Cs, $$^{60}$$Co, $$^{154}$$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。

論文

A Cubic CeBr$$_{3}$$ 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

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164118
 被引用回数：8 パーセンタイル：62.18(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$$_{3}$$ spectrometer with dimensions of 5 mm $$times$$ 5 mm $$times$$ 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 $$^{60}$$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 $$^{154}$$Eu (1274 keV) and $$^{60}$$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.

口頭

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所の廃止措置に向けたマルチCubic高エネルギーガンマ線スペクトロメトリシステムの特性試験

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*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所では、2021年度以降、原子炉格納容器から溶け落ちた核燃料と周囲構造物の混ざり合った物質である燃料デブリの取り出しが予定されている。上記に向けた非破壊測定技術の一環として、$$^{154}$$Euや核反応からの高エネルギーガンマ線を高線量率環境下で測定できるガンマ線スペクトロメトリシステムの開発を進めている。本件では、5mm立方角のCeBr$$_{3}$$,光電子増倍管,高速信号処理モジュールで構築した検出システムを、最大線量率750mSv/hの$$^{60}$$Co照射場において、線量率を変化させて照射試験を実施することで、当該システムの線量率特性を評価したので報告する。

口頭

Introduction to multi Cubic high energy gamma-ray spectrometer

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; Kim, J.*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

Nine years have been passed since the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), and the retrieval of nuclear fuel debris will be planned to start from 2021 fiscal year. But these retrieval samples will include not only nuclear fuel debris, but also the other materials. To accelerate the decommissioning, non-destructive assessments (NDA) for the nuclear fuel debris are required for the quick disposals. We are developing a high energy gamma-ray spectrometer under high dose-rate environments using CeBr$$_{3}$$ scintillator. The goal of this research is to realize gamma-ray spectrometry at dose rates of over 1 Sv/h. Then, we first developed a small cubic CeBr$$_{3}$$ scintillator, and we studied the high dose-rate performance at dose rates of up to 790 mSv/h in a $$^{60}$$Co field. In this presentation, we will introduce the concept of Multi Cubic high energy gamma-ray spectrometer, and show the high dose-rate performance in a standard radiation field.

口頭

東京電力ホールディングス(株)福島第一原子力発電所の燃料デブリ取り出しに向けた高線量率特化型ガンマ線スペクトロメトリシステムの開発

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.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所では、燃料デブリの取り出しが開始されようとしている。燃料デブリは、表面線量率が極めて高く、かつ、組成が不均一のため、取り出し時の仕分けに必要な非破壊測定技術が求められている。本件では、上記に向け、CeBr$$_3$$シンチレーターを採用した高線量率特化型ガンマ線スペクトルメトリシステムを開発し、それを1Sv/hを超える高線量率ガンマ線場において特性評価を実施したので報告する。

口頭

福島第一発電所の廃止措置に向けた小型CeBr$${}_3$$ガンマ線スペクトロメータ

冠城 雅晃; 島添 健次*; 大鷹 豊*; Foong, W. S.*; 上ノ町 水紀*; 鎌田 圭*; 吉野 将生*; 庄司 育宏*; 吉川 彰*; 高橋 浩之*; et al.

no journal, , 

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の事故から7年が経過し、当該廃止措置のニーズも変化しつつある。中でも、2017年に改定された中長期ロードマップでは、燃料デブリの取出しが明記され、一方で燃料デブリを識別する方法が確立していない。そこで、燃料デブリに随伴する$${}^{154}$$Euを標的として、主要ガンマ線スペクトルである1274keVを高線量率環境下で計測するための小型なCeBr$${}_3$$ガンマ線スペクトロメータを開発した。さらに、原子力機構が所有する放射線標準施設(FRS)の$${}_{60}$$Co校正場で、最大780mSv/hまでの照射試験を実施した。$${}^{60}$$Coの1333keVピークでの分解能を評価したところ、3.95%であり、下限数量以下の線源での評価が3.85%に対して、その差が0.1%以下である。これは、高線量率下でもエネルギー分解能が維持できており、今後の利用が期待できることを示す。

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