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論文

Radiation imaging using a compact Compton camera mounted on a crawler robot inside reactor buildings of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 宇津木 弥*; 菊地 弘幸*; 清岡 英男*; 鳥居 建男

Journal of Nuclear Science and Technology, 56(9-10), p.801 - 808, 2019/09

 被引用回数:18 パーセンタイル:97.74(Nuclear Science & Technology)

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., went into meltdown in the aftermath of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake of 11 March 2011. Measurement of radiation distribution inside the FDNPS buildings is indispensable to execute decommissioning tasks in the reactor buildings. We conducted a radiation imaging experiment inside the reactor building of Unit 1 of FDNPS by using a compact Compton camera mounted on a crawler robot and remotely visualized gamma-rays streaming from deep inside the reactor building. Moreover, we drew a radiation image obtained using the Compton camera onto the three-dimensional (3-D) structural model of the experimental environment created using photogrammetry. In addition, the 3-D model of the real working environment, including the radiation image, was imported into the virtual space of the virtual reality system. These visualization techniques help workers recognize radioactive contamination easily and decrease their own exposure to radiation because the contamination cannot be observed with the naked eye.

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:8 パーセンタイル:85.54(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:15 パーセンタイル:94.46(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

Visualization of radioactive substances on a 3D building model of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

佐藤 優樹; 寺阪 祐太; 宇津木 弥*; 菊地 弘幸*; 高平 史郎*; 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 on March 11, 2011. The radiation distribution measurements inside the site of the FDNPS are indispensable to execute decommissioning tasks. We have developed a three-dimensional (3D) radiation imaging technique for grasping the location of the high-dose rate region (hotspot) using a compact Compton camera and a photogrammetry technique to create 3D optical images. We succeeded in detecting the hotspot in a waste storage space inside the FDNPS using the Compton camera. We also created the 3D structural model of the waste storage space in the virtual space by using the photogrammetry and superimposed the image of the hotspot on the 3D structural model. Furthermore, we are developing a system that imports the 3D structural model including the image of the hotspot into the virtual reality and allows workers to experience the actual working environment. We believe that these visualization techniques help workers to easily recognize the hotspot at the actual working environment and to decrease their own exposure. These visualization techniques are also effective for planning decontamination and eventually accelerating the decommissioning of the FDNPS.

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

Development of alpha particle detectors for detecting radiological contamination

森下 祐樹; 井崎 賢二; 金子 純一*; 樋口 幹雄*; 田村 健; 宇佐美 博士; 菊地 弘幸*; 宇津木 弥*; 高平 史郎*; 鳥居 建男

no journal, , 

プルトニウム同位体などの$$alpha$$線放出核種は、作業員が吸い込むと非常に有害であるため、原子力施設内の$$alpha$$汚染を瞬時に検出することが求められている。我々は、$$alpha$$汚染を正確かつ瞬時に検出するための検出器として、$$alpha$$線イメージング検出器と$$alpha$$ダストモニタを開発した。$$alpha$$線検出器には、プルトニウムなどの核物質とラドン子孫核種を弁別するために、エネルギー分解能と空間分解能の高い検出器が要求される。本研究では、セリウムをドープしたGd$$_{3}$$(Ga,Al)$$_{5}$$O$$_{12}$$(Ce:GAGG)シンチレータとシリコン光電子増倍管(SiPM)を用いて、$$alpha$$線イメージング検出器を開発した。薄いGAGGシンチレータはライトガイドに光学的に結合され、シリコン光電子増倍管は検出器の作製に用いられた。検出器は、5.5MeVのアルファ粒子に対して良好なエネルギー分解能を示した(半値幅(FWHM)で13%)。この検出器は、2次元の$$alpha$$線画像を取得することができる。また、この検出器はコンパクトなサイズであるため、狭い空間でも$$alpha$$汚染の測定が可能であるという利点がある。今回、開発した検出器を用いて、福島第一原子力発電所から得られたスミヤ試料の実測を行った。また、一部の原子力施設で稼働しているシリコン表面障壁型半導体検出器(SSBD)を用いた市販の$$alpha$$線用ダストモニタでは、湿度などの環境条件により誤報が頻発していた。そこで、セリウム添加Gd$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$(GPS)シンチレータプレートと光電子増倍管(PMT)を用いたアルファダストモニターを開発した。5.5MeVの$$alpha$$線に対するエネルギー分解能は12%FWHMであった。ラドン子孫核種の計数率は、エネルギー識別を適用することで77%減少した。このダストモニタは、GPSシンチレータ表面が濡れても$$alpha$$線スペクトル測定を行うことができた。この$$alpha$$ダストモニタは、温度や湿度の管理ができない環境での使用に適している。IRPA15会議での発表では、これらの$$alpha$$検出器の開発と測定結果を発表する。

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