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報告書

簡易非破壊測定に向けた革新的なn・$$gamma$$シンチレーション検出システムの開発(委託研究); 令和5年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 東北大学*

JAEA-Review 2025-046, 70 Pages, 2026/01

JAEA-Review-2025-046.pdf:5.46MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和5年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和5年度に採択された研究課題のうち、「簡易非破壊測定に向けた革新的なn・$$gamma$$シンチレーション検出システムの開発」の令和5年度の研究成果について取りまとめたものである。令和5年度に1Fでは、原子炉格納容器(PCV)からの燃料デブリの取り出しが予定され、さらに、将来的には段階的な取り出し規模の拡大が検討されている。本研究では、標的試料取り出し時のスクリーニングならびに連続監視に資する、革新的なシンチレーション放射線検出システムを開発する。また、1Fをはじめとした原子力施設廃止措置の炉内調査に資する遠隔測定システムを実用化する。より具体的には、(1)革新的な中性子・$$gamma$$線核種弁別シンチレータの研究(東北大学)、(2)センサーならびに信号処理システムの小型化(東京大学)、(3)多様な放射線場構築と特性評価(産業技術総合研究所)、(4)簡易非破壊測定システムの開発とホットセル内実証試験(原子力機構)の各要素技術に対し、垂直統合的に研究を展開することでPCV内や各受け入れセル内において、10Gy/hを超える環境下で$$gamma$$線、中性子線を弁別し、それぞれの線量率と核種同定を同時に行う検出器の開発に向け、令和5年度に計画した各研究項目に関する研究開発を実施した。

論文

Neutron/$$gamma$$-ray discrimination based on the property and thickness controls of scintillators using Li glass and LiCAF(Ce) in a $$gamma$$-ray field

冠城 雅晃; 島添 健次*; 寺阪 祐太; 富田 英生*; 吉橋 幸子*; 山崎 淳*; 瓜谷 章*; 高橋 浩之*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1046, p.167636_1 - 167636_8, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167636
 被引用回数：8 パーセンタイル：81.90(Instruments & Instrumentation)

波形分別手法を実施せず、強い$$gamma$$線場において熱中性子検出器をするための無機シンチレーターの厚さと性質の制御に焦点を当てた。測定では、0.5mmならびに1.0mm厚のGS20$$^{rm{TM}}$$(Liガラス)ならびにLiCaAlF$$_6$$結晶(LiCAF:Ce)を採用し、上記のシンチレーターを結合させた光電子増倍管からのパルス信号を1Gspsのデジタル信号処理に入力し、360ns間の波形面積を積分した。$$^{60}$$Coの$$gamma$$線場において、0.5mm厚のGS20$$^{rm{TM}}$$では0.919Gy/hまで中性子検出器が可能であった。一方で、0.5mm厚のLiCAF:Ceは、0.473Gy/hまで中性子検出が可能であったが、0.709Gy/hで中性子検出器が不可能であり、中性子/$$gamma$$線分別において、GS20$$^{rm{TM}}$$は、より良いエネルギー分解能と高中性子検出効率により、LiCAF:Ceよりも優れている結果であった。

論文

Simultaneous counting of radiation emitted from actinides with improved phoswich detectors by applying optical filter

臼田 重和; 安田 健一郎; 桜井 聡

Journal of Alloys and Compounds, 271-273, p.58 - 61, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00024-3
 被引用回数：10 パーセンタイル：56.27(Chemistry, Physical)

燃料サイクル施設におけるアクチノイドの挙動を検知するために、$$alpha$$線を含む放射線の同時計測法を研究してきた。今までに、$$alpha$$,$$beta$$,$$gamma$$線の波形弁別のためにはZnS(Ag)、NE102A及びNaI(Tl)又はBGOを組合わせたホスウィッチ検出器が優れていること、さらに$$alpha$$,$$beta$$($$gamma$$)線及び速又は熱中性子の波高・波形弁別のためにはZnS(Ag)及びアントラセン又は$$^{6}$$Liガラスの組合わせが適していることを報告した。最近、ZnS(Ag)からの出力パルスの立上り時間を光学フィルターである程度調整できることを見出した。例えば、シャープカットフィルターを用いると立上り時間をより遅く、反対にバンドパスフィルターはより速くすることができる。これらはホスウィッチを構築する場合、好都合である。本発表では、光学フィルターを適用した改良型ホスウィッチ検出器の特性について述べる。

論文

Rise time spectra of $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) rays from solid and solution sources with several solid scintillators

臼田 重和; 三原 明; 阿部 仁

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 321, p.247 - 253, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90396-L
 被引用回数：23 パーセンタイル：86.67(Instruments & Instrumentation)

種々の固体シンチレータ(CsI(Tl),NaI(Tl),CaF$$_{2}$$(Eu),BaF$$_{2}$$,BGO,スチルベン,NE102A)を用いて、簡単な波形弁別法により固体測定試料からの$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の立上り時間スペクトルを測定した。そのうち、最も良い分解能(FOM:2.4)を示したシンチレータは、CsI(Tl)結晶であった。金及びアルミニウム蒸着したマイラー膜の種々の溶液に対する耐食性試験を行った後、CsI(Tl)シンチレータをそれらの膜で保護することにより、溶液試料からの$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の波形弁別も可能であることを確かめた(FOM:1.8-2.0)。

報告書

球形NaI(Tl)シンチレーション検出器のスペクトル-線量変換演算子の決定

森内 茂; 長岡 鋭; 坂本 隆一; 斎藤 公明

JAERI-M 8092, 46 Pages, 1979/02

JAERI-M-8092.pdf:1.52MB

スペクトル-線量変換演算子G(E)関数を2$直$径、3$直$径の球形NaI(Tl)シンチレーション検出器について決定した。測定する$$gamma$$線のエネルギー範囲は40keVから3MeVである。既に数種の円筒形NaI(Tl)シンチレーション検出器用G(E)関数については決定しているが、方向感度依存性がやや大きいため入射方向の定まらない$$gamma$$線の測定では精度上の問題があった。この点球形のものは方向依存性が殆どなく、広い入射方向分布を持つ環境の$$gamma$$線でも高い精度の測定が可能である。照射線量単位における評価精度は全体にわたってほぼ$$pm$$3%以内である。この線量評価法は極めて簡単で高感度の方法であるため、今後環境$$gamma$$線の準標準的な線量測定法として活用できるであろう。

論文

An Effect of scattered neutrons from photomultipliers on the neutron spectrum measured by $$^{6}$$Li glass scintillators

大久保 牧夫

Nuclear Instruments and Methods, 65(1), p.113 - 114, 1968/00

抄録なし

論文

Preparation of thermal neutron scintillators based on a mixture of ZnS(Ag),$$^{6}$$LiF and polyethyrene

東條 隆夫; 中島 雅

Nuclear Instruments and Methods, 53(1), p.163 - 166, 1967/00

抄録なし

論文

Directional anisotropy in the characterisitcs of the organic-crystal scintillators

塚田 甲子男; 菊池 士郎

Nuclear Instruments and Methods, 17(3), p.286 - 288, 1962/00

抄録なし

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