2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Gamma source location estimation technology by using voxel-type detector and Machine-Learning
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21K04577
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
木村 祥紀 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核不拡散・核セキュリティ総合支援センター, 研究職 (60636869)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 時音 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核不拡散・核セキュリティ総合支援センター, 技術・技能職 (20811102)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 線源位置推定 / ボクセル型検出器 / モンテカルロシミュレーション / 放射線計測 / 核セキュリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模公共行事等における核・放射線テロの脅威への対策である核セキュリティにおいて、人や物資が複雑に流れている状況下で放射線を即時に検知し、かつその発生源を迅速に特定することが必要不可欠となる。本研究では、異常な放射線の発生位置を迅速に推定することが可能な方向感度型ガンマ線検知装置（Direction Sensitivity Gamma Detector: DSGD）の開発を最終目標とし、ボクセル型検出器と機械学習を組合わせた新しいガンマ線発生位置推定技術に関する基礎研究を実施する。
令和3年度は、ボクセル型検出器モジュールによるガンマ線源位置推定の有効性を検証するために、モンテカルロ法によるボクセル型検出器モジュールによるガンマ線源の測定シミュレーションを実施した。線源の種類、強度とその位置を変化させて測定シミュレーションを行った結果、ボクセル型検出器モジュールによりガンマ線源の立体角方向及び距離の推定が可能である見込みを得て、本成果を国内学会にて報告した。
また、ヨウ化セシウム（CsI(Tl))シンチレータをベースとしたボクセル型検出器モジュールの構築と動作確認試験を行い、標準ガンマ線源を用いた測定試験の結果をもとにモジュールを構成する各検出器の基礎特性を評価した。各検出器の基礎特性をベースに、ガンマ線源の立体角方向及び距離を推定するアルゴリズムで使用する機械学習モデルの訓練データをモンテカルロシミュレーションで体系的に構築する方法について検討し、訓練データベースを構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ボクセル型検出器モジュールによるガンマ線源の位置推定について、測定シミュレーションにより立体角方向及び距離の推定が可能である見込みを得た。またCsI(Tl）シンチレータをベースとしたボクセル型検出器モジュールを構築し、動作確認試験と基礎特性評価を行った。これの結果をもとに線源位置推定アルゴリズムで使用する機械学習モデルの訓練データベースをシミュレーションにより構築した。以上から、当初の計画に沿って本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は逐次推定法及び機械学習モデルを応用した線源位置推定アルゴリズムを中心に検討を進め、実機モジュールを使用した標準線源の測定データの取得とそれを使用したアルゴリズムの性能評価を進める。また、本研究の成果を学術論文等で広く公開する。
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| Causes of Carryover |
ボクセル型検出器モジュールの構築に必要なシンチレーション検出器について、初年度は既に保有していた検出器を使用し、信号処理装置のみを購入して基礎的な試験を行ったため、当初予定よりも執行額が少なくなった。また、コロナ感染症に伴い学会等の中止があり、学会参加費等に関しても執行が生じなかったため次年度使用額が発生した。
当該助成金については、次年度において検出器モジュールを構成する検出器の追加購入、線源位置推定アルゴリズム開発を行うための解析用コンピュータ及び消耗品、研究成果発表等のための旅費及び学会参加費等に充当する予定である。
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