原研,3次元測定可能なガンマカメラを開発

日本原子力研究開発機構(原研)は,東京電力福島第一原子力発電所(福島第一原発)の円滑な廃炉作業に向けて,建屋内の汚染分布を測定する小型軽量ガンマカメラ(小型コンプトンカメラ)を開発し,測定結果を3次元的に表示するシステムを開発した(ニュースリリース)。

福島第一原発の廃炉作業の円滑化のためには,汚染分布の把握が必要となる。しかし,建屋内の汚染分布は3次元的であり,また,建屋内での放射線の散乱もあることから,単に建屋内の放射線量を測定するだけでは除去すべき汚染源を特定することは難しく,人が長時間立ち入って線量を測定することもできない。

飛散した放射性物質の汚染分布を測定するための技術としては,放射性物質の分布を可視化できるガンマカメラが有望視されている。しかし,従来のガンマカメラは数kgから数10kgと重いため,廃炉現場での活用が容易ではなかった。

原研では,現場に持ちこみ易く,ドローンにも搭載可能な約680gまで小型軽量化したガンマカメラを開発するとともに,従来のガンマカメラでは測定が困難な比較的線量率が高い場所で,短時間(1分以下)で測定でき,リアルタイムで汚染分布を表示できるシステムを構築した。また,3次元化を行なうために複数箇所の測定結果を組み合わせることで,汚染分布の3次元的な表示を可能とするシステムを開発した。

このカメラは1.5mm角の15×15ピクセルのGAGGシンチレータが2層になっており,入射したガンマ線が1層目(散乱体)と2層目(吸収体)の各々で相互作用した位置と,受け取ったエネルギーから,ガンマ線の飛来方向を特定することができる。さらに,測定された放射線分布と,光学カメラで取得した実画像を重ね合わせることによって,福島第一原発建屋内における汚染分布を可視化することに成功した。

このシステムは,複数個所での測定データを組み合わせることにより,汚染分布を3次元的に表示することで,汚染源(ホットスポット)の位置を正確に捉えることも可能となる。

今回,福島第一原発3号機タービン建屋内で,このシステムを使って汚染分布の測定試験を行なた。その結果,空間線量率が0.4~0.5mSv/hの場所で,表面線量率が数mSv/hの局所的な汚染源(ホットスポット)の撮影に成功した。また,複数個所での測定により,汚染源を3次元的に表示することが可能となった。

原研では,帰還困難区域の環境中でドローンにこのシステムを搭載して測定試験を行なっているが,今後福島第一原発の建屋内でドローンやロボットに搭載し遠隔で詳細な3次元汚染分布が把握できるよう研究を進めていきたいとしている。

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