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論文

In-situ detection of high-energy beta ray emitter $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 3 reactor building using a liquid light guide Cherenkov counter

寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 古田 禄大*; 久保 信*; 一場 雄太*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1070(2), p.170021_1 - 170021_9, 2025/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2024.170021
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

We have developed a method to directly detect $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y under a high gamma ray background using a liquid light guide Cherenkov counter. Cherenkov radiation has the characteristic that the angle of radiation varies depending on the energy of the charged particles. Using this feature, we have developed a surface contamination detector capable of discriminating between 662 keV gamma rays from $$^{137}$$Cs and beta rays from $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y through time-of-flight analysis of the Cherenkov radiation generated inside the liquid light guide. With this detector, we conducted a measurement test of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y inside the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 3 reactor building and achieved the first in-situ detection of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y under a high gamma-ray background.

論文

A New application technique of a position-sensitive liquid light guide Cerenkov counter for the simultaneous position detection of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$^{137}$$Cs radioactivity

寺阪 祐太; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1049, p.168071_1 - 168071_7, 2023/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168071
 被引用回数：2 パーセンタイル：54.24(Instruments & Instrumentation)

A new application of a position-sensitive liquid light guide Cerenkov counter for the simultaneous position detection of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$^{137}$$Cs radioactivity in a gamma-ray-dominant environment is proposed. $$beta$$-emitting $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$gamma$$-emitting $$^{137}$$Cs radioactive point sources were measured using a position-sensitive liquid light guide based on the time-of-flight (TOF) method. We found a clear difference in the count rate ratio between the source position peak and reflection peak of the position histogram. Moreover, simultaneous measurements of the radioactive point sources were performed. The results suggest that the source position and activity of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y and $$^{137}$$Cs can be simultaneously determined based on the count rate ratio of the source position peak and the reflection peak.

論文

Measurements of intensity of produced light in water during irradiations of electron beams with energies above and below the Cerenkov-light threshold

山本 誠一*; 長尾 悠人*; 栗田 圭輔; 山口 充孝*; 河地 有木*

Journal of Instrumentation (Internet), 16(1), p.P01007_1 - P01007_9, 2021/01

https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/01/P01007
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

最近、チェレンコフ光の閾値以下のエネルギーを持つ粒子を照射した際の水の発光が、様々な種類の放射線で発見された。しかしながら、チェレンコフ光の強度とチェレンコフ閾値以下のエネルギーを持つ放射線を照射した際の水の発光強度との関係はよく分かっていない。この点を明らかにするために、チェレンコフ光の閾値以上と閾値以下の最大エネルギーを持つ電子線を水に照射し、発生する光を測定した。

論文

A New approach to the D-T neutron monitor using water flow

Verzilov, Y. M.; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(Suppl.4), p.395 - 398, 2004/03

http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00223131.2004.10875730

流水を用いた中性子モニター法は$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応に基づいている。本研究ではシンチレーション$$gamma$$線検出器を用いたITERの中性子モニターシステムを著しく改善する新しい手法を提案する。基本的概念は核融合炉の真空容器近傍の水中で生成される$$^{16}$$Nからの$$beta$$粒子によるチェレンコフ光を光ファイバーで外部に引き出し、光検出器で計測するものである。まず第1段階として、体積600ccのガラス窓付きの円筒容器を取付けた$$^{16}$$N搬送用の水ループをD-T中性子源とよく遮蔽された測定室の間に設置し、FNSを用いて実験的に検討した。$$^{16}$$Nの検出器として、BGOシンチレーション検出器をガラス窓付き円筒容器の一方に取付け、反対側のガラス窓にチェレンコフ光検出用の光電子増倍管を直接取付けた。測定された信号はエネルギースペクトルと減衰時間からチェレンコフ光によるものであると確認した。本研究により、水チェレンコフ検出器は応答時間が速く、計数効率が高く、さらにシンチレーション検出器を必要としないため、流水を利用した中性子モニター用検出器として有用であることを示した。また検出部の水の体積を変えることにより、検出効率を容易に調整することが可能である。さらに水ループを複数設置することによりプラズマの変動によらない核融合出力モニターが可能である。

報告書

Feasibility study of the water cherenkov detector as a D-T fusion power monitor in the system using neutron activation of flowing water; First experimental phase

Verzilov, Y. M.; 落合 謙太郎; 西谷 健夫

JAERI-Research 2003-019, 25 Pages, 2003/09

JAERI-Research-2003-019.pdf:2.42MB

流水を用いた中性子モニター法は$$^{16}$$O(n,p)$$^{16}$$N反応に基づいている。本研究ではシンチレーション$$gamma$$線検出器を用いたITERの中性子モニターシステムを著しく改善するための新しい手法を提案する。基本的概念は核融合炉の真空容器近傍の水中で生成される$$^{16}$$Nからの$$beta$$粒子によるチェレンコフ光を光ファイバーで外部に引き出し、光検出器で計測するものである。その原理実証実験を2段階に分けて実施する。まず第1次実験では、よく遮蔽された測定室において照射された水からのチェレンコフ光の測定できることを確認する。第2段階では、水を中性子源近傍に設置し、照射下のチェレンコフ光を光ファイバーで伝送して測定する。第1次実験は原研FNSで実施し、第1次実験の目的のためにチェレンコフ光検出器をよく遮蔽された測定室に設置した。FNS加速器は直流モードで運転し、中性子発生率は約2$$times$$10$$^{11}$$n/s、水ループの流速は約1m/sであった。測定された信号はエネルギースペクトルと減衰時間から、$$^{16}$$Nの$$beta$$粒子によるチェレンコフ光によるものであると確認した。本研究により、水チェレンコフ検出器は、計数効率が高く、さらにシンチレーション検出器を必要としない簡便な手法であるため、$$^{16}$$Nの検出器として有用であることを示した。

口頭

Selective detection of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y under gamma-ray field using the liquid light guide Cerenkov counter

寺阪 祐太

no journal, , 

In this presentation, we will introduce a method for selectively detecting the $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y distribution in a gamma-ray environment using a liquid light guide, which is an optical fiber with a liquid core material. This method applies the aforementioned time-of-flight analysis to the liquid light guide to determine the location of radioactive materials. Here, the Cerenkov radiation from $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y is selectively detected by using the reflection at the light guide's end face, caused by the radiation energy dependence of the Cerenkov radiation angle. The Cerenkov radiation from $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y is characterized by a larger emission angle and a smaller emission angle for the Cerenkov radiation from gamma-ray emitting nuclides. Therefore, the latter has a greater proportion of reflected components at the light guide's end face compared to the former. Utilizing this feature, the in-situ radioactivity distribution of $$^{90}$$Sr/$$^{90}$$Y can be detected.

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