First demonstration of a novel single-end readout type position-sensitive optical fiber radiation sensor based on wavelength-resolved photon counting

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1034, p.166793_1 - 166793_6, 2022/07

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166793

In this study, a single-end readout type position-sensitive optical fiber radiation sensor was developed. Using the wavelength dependency of light attenuation inside the optical fiber, the incident position of radiation at the fiber can be estimated reversely. Instead of a spectrometer, we employed bandpass filters and photon-counting head as a photodetector to improve detection efficiency. The detection efficiency of a 10 m long plastic scintillation fiber at the 5 m position from the readout end was evaluated to be in the range of 0.08-0.12 % for 662 keV gamma-rays from Cs and 2.6-3.9 % for beta-rays from Sr/Y when a bandpass filter transmitting photons with a wavelength of 500 nm was used. A basic measurement test of radiation intensity distribution was conducted using a Sr/Y radioactive point source. A field test was also performed at the difficult-to-return zone in Fukushima Prefecture, and the estimated dose rate distribution roughly agreed with the survey meter measurement.

「常陽」原子炉容器内構造物の放射化量とガンマ線量率分布の測定評価,2

山本 崇裕; 伊藤 主税; 前田 茂貴; 伊東 秀明; 関根 隆

JAEA-Technology 2017-036, 41 Pages, 2018/02

JAEA-Technology-2017-036.pdf:7.86MB

高速実験炉「常陽」では、復旧措置の一環として、平成26年5月に旧炉心上部機構を撤去し、キャスクに収納した。旧炉心上部機構は、「常陽」建設時より30年以上使用された機器であり、高い表面線量率を有する。炉心上部機構交換作業用設備の合理的かつ安全な設計・製作・運用に資するため、「常陽」では、原子炉容器内の線量率測定を実施し、C/E補正する手法を導入することで、旧炉心上部機構の表面線量率の最適化を図った。本研究では、当該評価手法が妥当であったことを検証するため、プラスチックシンチレーション光ファイバ(PSF)検出器を用いて、旧炉心上部機構を収納したキャスクの軸方向線の検出器応答分布を測定し、計算値と比較した。その結果、(1)軸方向線の検出器応答分布は、キャスクの形状に応じたピークを有し、その位置は、計算値と測定値で一致した。(2)軸方向線の検出器応答分布のC/Eは、1.11.7であった。なお、旧炉心上部機構の表面線量率の最適化においては、原子炉容器内の線量率測定結果の反映する際に、保守性を確保したものとしている。以上より、「常陽」旧炉心上部機構の表面線量率評価に用いた手法は、十分な信頼性を有することが確認できた。

In-situ measurement of radiation distribution in bottom sediments of irrigation ponds using plastic scintillation fiber

眞田 幸尚; 卜部 嘉; 織田 忠; 高村 善英; 鳥居 建男

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

東京電力福島第一原子力発電所事故より3年が経過し、周辺地域において農業を再開させる際に、農業用ため池底に蓄積している放射性セシウムの濃度及び分布の調査が求められている。水底の堆積物中の放射性セシウム濃度の測定にはサンプリングが必要であったが、プラスチックシンチレーションファイバーを使用することにより、現場での直接測定を可能とした。本稿では、水底の放射線分布測定技術の概要と農業用ため池への適用について解説する。

建家表面汚染分布測定技術の開発(受託研究)

畠山 睦夫; 伊藤 博邦; 柳原 敏

JAERI-Tech 2000-056, 38 Pages, 2000/09

JAERI-Tech-2000-056.pdf:5.23MB

原子力施設の廃止措置において、作業の最終段階で必要となる建家床面の放射能汚染を測定する移動型放射能測定装置を開発した。本装置による汚染分布の測定は、Co等から放出される放射能のうち、線のみを弁別して定量するものである。また、検出器は、10cm10cm単位のプラスチックシンチレーション検出素子を12体集合した構成とし、局所的な汚染も検出できるよう考案した。本装置による性能試験の結果より、検出限界値は、60秒の測定時間で約0.1Bq/cmであり、埋設配管等からの外部放射線の影響の有無を把握できることがわかった。また、装置の測定能力は、測定モードにより異なるが、約4~5m/hであり、手動による全面測定の3倍以上の測定作業効率が得られた。

放射線の空間分布計測手法に関する研究(2)

not registered

PNC TJ1607 94-002, 60 Pages, 1994/03

PNC-TJ1607-94-002.pdf:2.52MB

大強度加速器放射線場におけるドシメトリーで重要となる広域かつ挟あい・複雑空間における線量率分布測定に対して、プラスチックシンチレーションファイバーを用いた新しい放射線空間分布センシング手法の開発と適用性を評価した。特に、中性子空間線量率分布の測定性能とノーマルファイバーを接続した長距離測定仕様における位置検出特性について実験的評価を行い、基本的な技術の確立と性能確認を行うとともに、従来の中性子やガンマ線サーベイメータで空間線量率マッピングを行うこととほとんど遜色のない結果が、極めて効率的に得られることを実証した。また、本手法を加速器ビーム損失モニターとしても活かすため、対になって測定されるべき加速器ビーム特性のモニター法についても検討を加えた。特に、我々のグループが開発している電子線形加速器用のビームモニタリング手法の中で、非破壊型かつ簡便であるという観点から、空気中または真空中で使用する多線式ビームプロファイルモニター及び同軸ケーブル用コネクターを用いたビームバンチ・ポジションモニターの有用性を示した。

放射線の空間分布計測手法に関する研究

not registered

PNC TJ1602 93-005, 70 Pages, 1993/03

PNC-TJ1602-93-005.pdf:1.35MB

情報処理分野において主役となりつつある光ファイバーはそれ自身の物理的性質により種々の物理量(温度、圧力etc.)に対して感受性を有しており、その長尺性・細径性等の利点ともあわせ、光伝送路としての機能のみでなく、一般のプラントにおけるプロセス系モニターとしての応用が期待されている。なかでも時間分析型一次元分布センサーとしての応用は光ファイバーの利点を最も有効に活用できる分野である。放射線、特に高速中性子・ガンマ線に対する一次元分布センシングにおいて、プラスチックシンチレータをコア材としたプラスチックシンチレーション光ファイバー(PSF)の利用が見込まれており、これまでにPSFを用いた放射線位置検出の実験的検証が行われ、測定距離10m以下程度の分布型センシングの可能性が示されている。そこで、測定距離の延長、位置検出における分解能の向上を目的として、パルス処理系の高速化および光ファイバー端面処理の改善を図り、放射線位置検出実験を行った。また長距離分布型センシングの模擬実験として、PSFの両端に標準ファイバーを接続し、遠隔測定を行った。その結果、位置分解能の向上及び測定距離の延長が確認され、長距離(100m)の分布型放射線センシングの可能性が実験的検証された。本位置検出法は、シンチレーション光のPSF両端への到達時間差を測定する飛行時間(TOF)法に基づいたものである。

福島第一原子力発電所構内でのPSFを用いた汚染水の漏洩監視技術

眞田 幸尚; 山田 勉; 高村 善英; 鳥居 建男

no journal, , 

核種に対して高感度のプラスチックシンチレーションファイバ(PSF)検出器を用いて福島第一原子力発電所敷地内に設置されている汚染水タンクの漏洩を監視するシステムを開発した。福島第一原子力発電所構内において汚染水に対する検出器の応答特性を求めるとともに、汚染水タンク周りに設置して試験測定を行ったので、その概要について報告する。

資源化処理した汚染がれきの放射能分布測定・評価手法の検討

島田 太郎; 高井 静霞; 武田 聖司

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所事故で発生した大量の汚染がれきのうち、放射能濃度が比較的低いものを再利用するためには、資源化処理されたがれきの放射能濃度を測定・評価によって明らかにして、再利用可能とされるめやす濃度以下であることを確認する必要がある。本研究では、資源化処理された汚染がれきを対象に、放射線測定と逆解析手法を組み合わせて、資源化物内部の放射性セシウム濃度分布を評価する手法について検討した。がれきを収納した容器表面の線量率分布を測定する装置に関しては、既存の放射線測定装置の中から、多点数を同時に測定可能なプラスチックシンチレーションファイバーを用いた装置を想定した。また、内部の放射能分布を評価する逆解析手法に関して、代表的な7つの手法を典型的な濃度分布に適用した結果、今回の評価条件で真値を精度よく推定できた手法はGVSPM法及びML-EM法などであった。

「常陽」原子炉容器内構造物の放射化量と線量率分布の測定評価について

山本 崇裕; 前田 茂貴; 伊藤 主税

no journal, , 

高速実験炉「常陽」では、計測線付実験装置の不具合に起因した燃料交換機能の一部阻害に係る復旧措置の一環として、平成26年5月に旧炉心上部機構(UCS)を撤去し、キャスクに収納した。旧UCSは、「常陽」建設時より使用された機器であり、高い表面線量率を有する。UCS交換作業用設備の合理的かつ安全な設計・製作・運用に資するため、「常陽」では、原子炉容器内の線量率分布を旧UCS撤去前に直接測定し、C/E補正する手法を導入することで、旧UCSの表面線量率の評価を行った。旧UCS引き抜き後、当該評価手法の妥当性を検証するため、プラスチックシンチレーション光ファイバ(PSF)検出器を用いて、旧UCSを収納したキャスクの軸方向線強度分布を測定し、計算値と比較した。その結果、測定値と計算値でピーク形状は一致し、C/E値は1.11.7となり、「常陽」旧UCSの表面線量率評価に用いた手法は、十分な信頼性を有することが確認できた。高速炉で長期間使用した大型構造物の当該線量率評価手法を適用した前例はなく、ここで蓄積された経験は、「常陽」の復旧のみならず、稀少な知見として、有用なものと考える。

高線量率用TOFシンチレーション光ファイバー放射線センサーの特性評価

寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*; 鳥居 建男

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)事故による1Fサイト内汚染の効率的な除染及び作業員の外部被ばく線量の低減のためには、放射性物質が周辺と比較して多く集積している場所(ホットスポット)の詳細な分布測定が必要である。放射性物質分布を計測する手段として、1F事故後よりプラスチックシンチレーションファイバー(PSF)にTime-of-Flight(TOF)法を適用した放射線分布測定法(以下、TOF光ファイバー法)が1F汚染水タンク周りからの汚染水漏洩監視等の現場で応用されている。本手法を汚染が深刻な1F原子炉建屋内に適用するためには高線量率対応が必要となるが、TOF光ファイバー法は高線量率照射時に偶発同時計数が問題となる。そこで、本研究ではTOF法の偶発同時計数特性を実験的に確認し、その補正法の検討を行った。