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報告書

$$alpha$$汚染可視化ハンドフットクロスモニタの要素技術開発(委託研究); 令和4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; 北海道大学*

JAEA-Review 2024-006, 54 Pages, 2024/06

JAEA-Review-2024-006.pdf:2.21MB

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4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4年度に採択された研究課題のうち、「$$alpha$$汚染可視化ハンドフットクロスモニタの要素技術開発」の令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、1Fの廃炉事業に携わる作業者の安心・安全を確保するべく、汚染頻度の高い足裏、両手表面を対象とした「$$alpha$$汚染可視化ハンドフットモニタ」と着衣等の汚染検査に使用する「$$alpha$$・$$beta$$汚染可視化クロスモニタ」($$alpha$$・$$beta$$汚染分布・エネルギー計測可搬型ホスウィッチ検出器)から構成される新規装置の開発を目標として、新しいシンチレータ材料及び装置の実用化の可能性について基礎的な検討を行った。$$alpha$$汚染可視化ハンドフットモニタ用の$$alpha$$線検出用材料としてAD法によるZnS(Ag)厚膜作製及び希土類錯体について検討し、両者ともに$$alpha$$線によるシンチレーションを観察した。また、市販のZnS(Ag)シンチレータとCMOSカメラ等を用いて$$alpha$$線が撮像できること、手部及び靴底の汚染を一度に可視化できる可能性があることを確認した。$$alpha$$・$$beta$$汚染可視化クロスモニタにおけるホスウィッチ用シンチレータの開発では、La-GPSの単相化を実現するとともに、窒素雰囲気中の高温でのアニールがフォトルミネッセンス強度の増大に効果的であることを見出した。エネルギー・分布計測装置の試作と基本性能評価では、これまでに得られたノウハウに基づき、取得データのハンドリング・分析プログラムの仕様を策定した。さらに、既存の測定装置と組み合わせることで次年度以降の装置製作で必要となる改良点を抽出した。

論文

Development of neutron-monitor detector using liquid organic scintillator coupled with $$^{6}$$Li+ZnS(Ag) sheet

佐藤 達彦; 遠藤 章; 山口 恭弘; 高橋 史明

Radiation Protection Dosimetry, 110(1-4), p.255 - 261, 2004/09

https://doi.org/10.1093/rpd/nch122
 被引用回数：8 パーセンタイル：47.83(Environmental Sciences)

高エネルギー加速器施設における適切な放射線管理を行うため、熱エネルギーから100MeVまで測定可能な中性子モニタ用検出器を開発した。この検出器は、円柱状のガラスセルに封入した液体シンチレータの外周に$$^{6}$$Li含有ZnS(Ag)シートを巻き付けた構造を持つ。幾つかの中性子場を用いて特性試験を行った結果、この検出器は、熱中性子及び数MeV以上の高エネルギー中性子による発光を弁別して測定できることが明らかになった。このことから、本検出器は、広帯域中性子モニタ用検出器として十分な性能を有することが確認できた。

論文

Development of scintillation-light-transmission type phoswich detector for simultaneous $$alpha$$- and $$beta$$($$gamma$$)-ray counting

安田 健一郎; 臼田 重和; 軍司 秀穂

IEEE Transactions on Nuclear Science, 47(4), p.1337 - 1340, 2000/08

https://doi.org/10.1109/23.872974
 被引用回数：8 パーセンタイル：50.08(Engineering, Electrical & Electronic)

グローブボックスやホットセルのように、狭くてかつ隔離された空間においても利用可能な$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線同時計測用の新しい検出器を考案した。これは、光ファイバーを用いてZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチ検出部からの蛍光を光電子増倍管へ伝送し、波形弁別法により同時計測するという考えに基づく。波長シフターを利用して、ホスウィッチからの蛍光を光ファイバーの透過波長領域へ変換することにより、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の同時計測が可能になった。さらに、アクチノイド溶液に直接接触できる浸漬型インラインモニターへの適用性も検討した。

論文

Phoswich detectors for simultaneous counting of $$alpha$$-,$$beta$$($$gamma$$)-rays and neutrons

臼田 重和; 桜井 聡; 安田 健一郎*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 388(1-2), p.193 - 198, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(97)00327-6
 被引用回数：39 パーセンタイル：91.78(Instruments & Instrumentation)

波形弁別手法を用いて、$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線及び中性子同時計測のためのホスウィッチ検出器を開発した。この検出器は、$$alpha$$線計測のためのZnS(Ag)、$$beta$$($$gamma$$)線及び速中性子計測のためのアントラセン及び熱中性子計測のための$$^{6}$$Li-ガラスシンチレータの組合わせ、即ち、$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線及び速中性子同時計測用のZnS(Ag)/アントラセン並びに$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線、速中性子及び熱中性子同時計測用のZnS(Ag)/アントラセン/$$^{6}$$Li-ガラス ホスウィッチである。それぞれの放射線に対して満足できる波形弁別特性が得られている。

論文

Simultaneous counting of $$alpha$$-,$$beta$$($$gamma$$)-rays and thermal neutrons with phoswich detectors consisting of ZnS(Ag), $$^{6}$$Li-glass and/or NE102A scintillators

臼田 重和

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 356, p.334 - 338, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)01212-1
 被引用回数：28 パーセンタイル：90.84(Instruments & Instrumentation)

$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線及び熱中性子を同時計測するために、金蒸着マイラー膜(Au Mylar)挿入または非挿入タイプのZnS(Ag)薄膜とNS8$$^{6}$$Liガラス及び/又はNE102Aプラスチックシンチレータを2重又は3重に組み合わせたホスウィッチ検出器を開発した。金蒸着マイラー膜は、ZnS(Ag)の後方に挿入することにより、NS8で検出される熱中性子をZnS(Ag)で検出される$$alpha$$線から波高弁別するためのND光学フィルターとして用いた。その他の弁別は波形弁別法により行った。ZnS(Ag)/Au Mylar/NS8及びZnS(Ag)/NE102A/NS8ホスウィッチを用いると、$$alpha$$、$$beta$$($$gamma$$)線及び熱中性子をうまく弁別することができた。ここでは、開発したホスウィッチ検出器の弁別特性について述べる。

論文

Phoswich detectors for flow monitoring of actinide solutions with simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting

臼田 重和; 阿部 仁

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(1), p.73 - 79, 1994/01

https://doi.org/10.3327/jnst.31.73
 被引用回数：15 パーセンタイル：76.69(Nuclear Science & Technology)

$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の同時計測のためのZnS(Ag)/NE102A及びZnS(Ag)/スチルベンホスウィッチ検出器を開発し、その性能を調べた。$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の波形弁別は極めて優れており(FOM:8~11)、また双方のテイリングは無視できる程小さかった(0.03%以下)。ZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチをアクチノイド溶液の実用的なフローモニタリングに応用する目的で、放射線エネルギーとホスウィッチを保護するための金及びアルミニウムマイラー箔の波形弁別特性への影響を詳細に調べた。マイラー箔で保護したZnS(Ag)/NE102Aホスウィッチを用いて、種々の濃度の濃縮ウラン溶液に対するフローモニタリングテストを行い、良好な結果を得た。

論文

Simultaneous counting of $$alpha$$,$$beta$$ and $$gamma$$ rays with phoswich detectors

臼田 重和; 阿部 仁; 三原 明

Journal of Alloys and Compounds, 213-214, p.437 - 439, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)90954-7
 被引用回数：13 パーセンタイル：68.54(Chemistry, Physical)

薄膜のZnS(Ag)シンチレータは減衰時間が遅く、$$alpha$$線のみに感度を持つ。NE102Aやスチルベンのような有機シンチレータの減衰時間は速く、又無機シンチレータNaI(Tl)、BGOのそれは両者の中間であり、それぞれ$$beta$$及び$$gamma$$線の感度が高い。これらのシンチレータを組合せて、$$alpha$$、$$beta$$及び$$gamma$$線の同時計測のためのホスウィッチ検出器を開発した。必要に応じ、シンチレータの間にNDフィルターを挿入し、それぞれの波高がダイナミックレンジ内に納まるように調整した。開発されたホスウィッチは、いずれも優れた波形弁別特性を示し、立上り時間スペクトルのピークのテイリングも少なかった。本検出器は$$alpha$$放射体を含む放射線モニター用として有用であろう。

論文

Phoswich detectors combining doubly or triply ZnS(Ag), NE102A, BGO and/or NaI(Tl) scintillators for simultaneous counting of $$alpha$$, $$beta$$ and $$gamma$$ rays

臼田 重和; 阿部 仁; 三原 明

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 340, p.540 - 545, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)90135-X
 被引用回数：27 パーセンタイル：88.41(Instruments & Instrumentation)

$$alpha$$、$$beta$$及び$$gamma$$線を同時に計測するためのホスウィッチ検出器を開発した。即ち、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線計測用ZnS(Ag)/Au Mylar/NE102A、ZnS(Ag)/Au Mylar/BGO及びZnS(Ag)/NaI(Tl)並びに$$alpha$$、$$beta$$及び$$gamma$$線計測用ZnS(Ag)/Au Mylar/NE102A/BGO及びZnS(Ag)/NE102A/NaI(Tl)ホスウィッチである。これらは$$alpha$$線計測用のZnS(Ag)薄膜、ZnS(Ag)と立上り時間が異なる$$beta$$及び$$gamma$$線計測用シンチレータを2重または3重に組合せたものである。Au Mylar(金マイラー蒸着膜)は、必要に応じ、光学的NDフィルターとしてZnS(Ag)からの蛍光透過度を低下させるため使用し、それぞれのシンチレータの波高がダイナミックレンジ内に納るように調整した。開発されたホスウィッチの特性を波形弁別法で調べたところ、各放射線について優れた分解能を示すとともに、テイリングも少なかった。

論文

Development of ZnS(Ag)/NE102A and ZnS(Ag)/stilbene phoswich detectors for simultaneous $$alpha$$ and $$beta$$($$gamma$$) counting

臼田 重和

Journal of Nuclear Science and Technology, 29(9), p.927 - 929, 1992/09

https://doi.org/10.3327/jnst.29.927

$$alpha$$線にのみに高感度で且つ減衰時間が比較的遅いZnS(Ag)シンチレータと減衰時間が速い有機シンチレータを組合わせたホスフィッチ検出器-ZnS(Ag)/NE102A及びZnS(Ag)/スチルベンーを製作し、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の立上がり時間スペクトルを測定してその波形弁別特性を調べた。いずれも、$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)ピークに対して、極めて大きな分解能(FOM:10及び8)をもつことがわかった。そのため、双方のテイリングも無視できる程度に小さかった。これらのホスフィッチは、グロス$$alpha$$及び$$beta$$($$gamma$$)線の同時計測用検出器として最適である。

論文

球減速材付$$^{6}$$LiF・ZnS(Ag)中性子シンチレーションカウンタ

成田 正邦*; 小沢 保知*; 大友 詔雄*; 沢村 貞史*; 東條 隆夫; 三角 智久*

北海道大学研究報告, 86, p.9 - 20, 1978/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/120001758275

東條らによって開発されたLiF-ZnS(Ag)-polyetglene系中性子用シンチレータと球形パラフィン減速材を用いて中性子線量計が試作された。この特性はTime-fliglt法、$$^{2}$$$$^{5}$$$$^{2}$$Cf,$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{1}$$Am-Be,D-DおよびD-T中性子を用いて測定された。裸のシンチレータの熱中性子に対する感度としては、0.954$$pm$$0.038〔cps/n.S$$^{-}$$$$^{1}$$.cm$$^{-}$$$$^{2}$$〕が得られ、エネルギ依存性としてはほぼ1/v特性を示した。6.1cm$$phi$$の減速材を用いたときは、0.5ev~1keVまでほぼ一定の計数感度が得られ、理想的な平坦カウンタの特性を示した。この結果、本シンチレーションカウンタは、i)中速から高速領域にかけての線量計およびフルエンス率測定器として有効、ii)小型サーベイメータとして空間分解能が高い、iii)入射中性子に対する方向依存性が少い、iv)中性子・$$gamma$$線混合場での中性子測定が容易である、などの特徴をもつ有用な中性子線量計となることが実証された。

論文

ZnS(Ag)増感オートラジオグラフによる$$alpha$$放射性塵埃の粒子径決定

大畑 勉; 村田 幹生; 中戸 喜寄; 新野 二男

保健物理, 7(1), p.3 - 6, 1972/00

https://doi.org/10.5453/jhps.7.3

Puなどの$$alpha$$放射体を使用する頻度が多くなってきている今日,その取扱量などが増大するにつれ,保健物理的には内部被曝の問題が重要になってくる。吸入による内部被曝の場合,粉塵の大きさによって呼吸器系への沈着率や体内における挙動が異なることが指摘されている。そのため,被曝評価を行なう上で現場において簡単に実施できる粒度分布の測定法を確立しておくことが管理上望まれる。

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

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