2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of Gamma source location estimation technology by using voxel-type detector and Machine-Learning

Research Project

Project/Area Number	21K04577
Research Institution	Japan Atomic Energy Agency
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)
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)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
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
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4年度は、ボクセル型検出器モジュールで測定したガンマ線スペクトルの情報から線源位置を推定する手法を検討し、モンテカルロシミュレーションにより事前に構築したボクセル型検出器モジュールの応答関数データベースを元にして自動的に測定線源の立体角及び距離を推定するアルゴリズムを開発した。線源測定をシミュレートしたテストデータにより線源位置推定アルゴリズムの性能評価により、モジュールから一定の距離範囲において測定線源の立体角及び距離を高精度で推定できることを実証し、その範囲や性能向上に向けたモジュール設計の最適化に関する方策を明らかにした。また、標準線源を使用してヨウ化セシウム（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基礎特性を評価し、線源位置推定アルゴリズム性能評価のための測定データを取得した。これらの本成果を国内学会やシンポジウムにて報告した。
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を対象としたガンマ線源位置推定のためのアルゴリズムを開発し、その性能を実証するとともに、性能向上に向けたモジュール設計の最適化に関する方策を明らかにした。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の基礎特性評価を行い、アルゴリズム性能評価のための測定データを取得した。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。
Strategy for Future Research Activity	令和５年度は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用いた標準線源の測定試験を行い、実測スペクトルデータを対象とした線源位置推定アルゴリズムの性能評価を行う。これまでの成果を取りまとめ、学術論文や国内学会等で広く公開する。
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、所属機関が保有する検出器を使用し、信号処理装置のみを購入して試験を行ったため、当初予定よりも執行額が少額となったこと及び学会参加費等に関する支出がなかったことから次年度使用額が発生した。次年度使用額は、令和５年度分研究費と合わせて、令和５年度において実施予定の線源位置推定アルゴリズム性能評価のための測定試験に必要な標準線源及び測定用治具、アルゴリズム開発・評価を行うための解析用コンピュータや消耗品の購入に係る費用、並びに研究成果発表等のための旅費及び学会参加費等として使用する。