2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of 3-D visualization method of radioactive substances using shape-changing radiation detector
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19K15484
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 優樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 福島研究開発拠点 廃炉環境国際共同研究センター, 副主任研究員 (20632409)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 形状可変ガンマ線イメージャ / コンプトンカメラ / Structure from Motion |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子力発電所の廃炉作業において、狭隘空間を通り抜けた先に存在する放射能汚染をイメージングすることを目的とし、検出器形状を変更可能なコンプトンカメラを製作した。具体的には、「傘」の骨の形状をした開閉可能な芯材を前段と後段に２つ用意し、ここに4 mm角立方体のCe:GAGGシンチレータとSi受光素子の組み合わせからなるガンマ線センサを配置することにより、コンプトンカメラを構成した。
散乱体-吸収体の間の距離及び傘の開き角度を変更した際のガンマ線に対する検出効率や、イメージングの精度をモンテカルロシミュレーションにより評価し、最適な使用条件を考察した。併せて、137Cs線源を実験的にイメージングできることも確認した。さらに、高線量率環境での使用を想定し、137Cs照射場での試験を実施した。線量率が10μSv/hまでの環境では線源をイメージングできたが、より高線量率でイメージングを行うためにはデータ収集ソフトウェアの改造が必要であることが明らかとなった。
一方で、複数枚の写真からStructure from Motion（SfM）により作業環境の３次元モデルを構築し、ここに線源イメージを投影することにより、線源位置を３次元的に特定する手法を開発した。市販のコンプトンカメラをベースに改造した小型コンプトンカメラ（ジオメトリは固定）に光学カメラを組み合わせたセットアップにおいて、これらを携帯したオペレータが移動しながら連続的に写真を撮影するとともに、コンプトンカメラを用いて線源から放出されるガンマ線を計測することにより３次元イメージングを行った。また、写真撮影の条件について、光学カメラの急な視野変更のようなイメージングを失敗させる要因を抽出した。
上述の形状可変コンプトンカメラにSfMを組み合わせることにより、狭隘環境の先にある放射能汚染を３次元的にイメージングする可能性が示された。
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