Development of a portable high-resolution gamma-ray spectrometer for nuclear facilities

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02670
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Maeda Shigetaka 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高速炉サイクル研究開発センター, 主任研究員 (60421773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 賢一 九州大学, 工学研究院, 教授 (30324461) ; 人見 啓太朗 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660) ; 野上 光博 東北大学, 工学研究科, 助手 (10847304) ; 伊藤 主税 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 安全・核セキュリティ統括本部, 研究主幹 (90421768)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: TlBr半導体検出器 / ガンマ線 / スペクトロメータ / エネルギー分解能

Outline of Final Research Achievements

As a portable and high-energy-resolution gamma-ray spectrometer that can be easily used even in a nuclear power plant where accessibility is not sufficient, it replaces the HP-Ge detector used in the fuel failure detection equipment of the experimental fast reactor Joyo. With this in mind, we conducted a demonstration test with a prototype detector manufactured based on the manufacturing conditions obtained in this research, and achieved the energy resolution necessary for nuclide discrimination of fission product (FP) gas and polarization. long-term stability was confirmed. We showed the possibility of realizing a portable and high-energy-resolution gamma-ray spectrometer using a TlBr semiconductor detector.

Free Research Field

放射線検出器

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

重金属ハロゲン化物の代表的な１つである臭化タリウム半導体について、学術的な探求（不純物や欠陥に基づく検出器特性の把握、これらの相関関係を明らかにする）の先鞭をつけた。また、HPGe検出器の代替を目指したガンマ線スペクトロメータとして臭化タリウム検出器の実現可能性を大型結晶の動作や特性評価により十分示した。高価格化が止まらないHPGe検出器がオーバースペックな測定対象について、日本の技術力により、比較的低価格で大型のデュアービンや液体窒素による冷却が必要など、持ち運び、管理が楽な検出器開発期待できる。