プルトニム体外計測のための超ウラン元素LX線の高精度分光分析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18206098
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 前畑 京介 Kyushu University, 大学院・工学研究院, 准教授 (30190317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 一広 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (00180993) ; 有馬 秀彦 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教 (20253495)
• Keywords: 超伝導相転移端温度計 / マイクロカロリーメーター / プルトニウムLX線 / 無冷媒希釈冷凍機

Research Abstract

【目的】
Pu同位体が放射するLX線を作業員の体外から計測することで、Pu吸入摂取量を推定し内部被曝線量を評価するためには、Puなどの超ウラン元素のLX線放射率を高い精度で評価する必要がある。そこで、エネルギーが10keVから20keVのLX線光子を半値幅50eV以下のエネルギー分解能で計測できるTES型マイクロカロリーメーターの設計・作製を行うとともに、液体ヘリウムを使わず簡便な操作でTES型マイクロカロリーメーターの高性能動作を可能とする計測システムを構築する。次に、シンクロトロン放射光を利用して10keVから20keVのエネルギー領域における単色光子に対するTES型マイクロカロリーメーターの応答特性を精密に測定する。このようにして構築したTES型マイクロカロリーメーターシステムを用いて、^<241>Am線源やPu同位体から放射されるLX線を半値幅50eV以下のエネルギー分解能で分光分析を行い、超ウラン元素のLX線放射率を高い信頼性で評価できることを実証する。
【平成19年度の実績】
1.冷凍機内エレクトロニクス実装
TESを流れる電流の微小変化を高い信号体雑音比で電圧パルスに変換するために、希釈冷凍ユニットの混合器の底板に取り付けたコールドステージ上にTESチップとSQUID増幅器チップを隣接して取り付けた。また、TESおよびSQUIDの動作特性は、外部磁界により影響を受けやすいので、十分な磁気遮蔽を施した。
2.TES型マイクロカロリーメーター検出動作試験
SQUID増幅器駆動回路の出力信号の雑音成分の周波数特性を測定し、適当なフィルター回路系を構築した。
241Am線源から放射されるLX線をTES型マイクロカロリーメーターで測定したが、エネルギー分解能が半値幅500eVであった。