| 研究課題/領域番号 |
19H00879
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
石井 慶造 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 研究教授 (00134065)
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| 研究分担者 |
寺川 貴樹 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (10250854)
人見 啓太朗 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660)
田中 香津生 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, リサーチフェロー (20780860)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2019年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)
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| キーワード | 90Sr / ベータ線 / 90Sr検出器 / 簡易測定 / 高放射線場使用 / 放射線工学 / ビーム科学 / ストロンチウム９０ / 飛程 / 比例計数管 / 阻止能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
90Srは半減期が２８年と長く体内に入ると骨に集積するため、危険性の高い放射性同位元素である。福島の帰還困難地域の土壌は90Ｓｒで汚染されており、同地域の早期復帰には多量の試料を迅速に検査できる方法が必要不可欠である。そこで、２連の比例計数管を用いて、β線の連続エネルギースペクトルを単色の時間差スペクトルに変換することにより、β線を容易に計数でき、更に、プラスチックの薄板を用いて低エネルギーβ線をカットし、90Srと放射平衡にある娘核種90Yからのβ線（最大エネルギー2.28MeV）を抽出する等のアイデアに基づき、高放射線場で高感度・簡易測定で可搬可能なβ線検出器システムの開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高放射線場の野外において簡易に90Srの比放射能を測定できるベータ線の計測に基づいた方法を開発し、福島県の帰還困難地域の早期復帰に向けての90Srに対する安全性の調査に応用することを目的とし、５段階（令和元年度～５年度）で研究目的を達成する。第一段階（平成３１年４月、令和元年５月～令和２年３月）では、２連の比例計数管のベータ線検出システムの製作を行い、90Srからの連続のエネルギーを持ったベータ線が、比例計数管のエネルギースペクトル上では単色のエネルギースペクトルとなることを用いたベータ線検出器を開発し、この成果を応用物理学会の放射線分科会誌Ionizing Radiation、Vol.45, No.3, p116-p121, 2020に発表した。これを基に、90Sr汚染検査システムを合計4台製作した。第２段階（令和２年4月～令和３年9月、新型コロナウィルス感染のため計画を令和３年度に繰り越した。）では、２連の比例計数管をプラスチックシンチレーターで覆い、プラスチックシンチレーターと比例計数管とが同時計数した場合、比例計数管からの信号を除外するシステムを製作した。これにより、本検出器の主バックグラウンドであるミユー中間子によるイベントをプラスチックシンチレーターとの反同時計数による検出システムの検出限界値を評価した。プラスチックシンチレーターで覆われた２連の比例計数管２式を向かい合わせることにより、４π検出器システムを制作した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
先ず、宇宙線との反同時計数のシステムの製作を行った。宇宙線（ミューオン）は、比例計数管のエネルギースペクトル上に90Srからのベータ線と同様な位置にピークを形成することから、本システムでは90Sr検出の主なバックグラウンドとなる。このため、２連の比例計数管のベータ線検出システムの2個の比例計数管のうちの試料から離れているものをプラスチックシンチレーターで覆い、シンチレーターとこの比例計数管との反同時計数を行うことによって、プラスチックシンチレーターで検出された宇宙線の検出を取り除くシステムを製作した。これにより、宇宙線のイベントを６分の１に下げることができた。次に、宇宙線との反同時計数を備えた２連の比例計数管のベータ線検出システム2台を互いに向かい合わせ、ベータ線の４π検出システムを製作した。また、試料中に含まれている134Cs、137Cs、40Kからのベータ線を除去するためのプラスチック板の厚さを検討し、２ｍｍ厚が適切であることが分かった。このように、本年度の計画は新型コロナウィルス感染により、研究期間は延長されたが、研究は順調に実施され、期待した成果をあげることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本システムでは、宇宙線（ミューオン）がバックグラウンドになり、これが90Sr検出限界値を決める。このバックグラウンドカウントの統計分布を測定し、検出限界値への影響を調べる。また、検出器の周りからのガンマ線が生成するデルタ線が造るバックラウンドにいても調べる。これらのバックグラウンドを考慮して、検出限界値を求める。
［２］帰還困難地域のホットスポットで動植物試料の実験室での90Sr放射能測定
帰還困難地域からの動植物試料を採取し、実験室に持ち込み、動植物の試料をミキサーにかけてジュース状にする。これを、市販のマイクロ波アシスト乾式灰化装置に入れ、灰化する。この灰化は、電子レンジによる加熱と酸素により、有機物を灰化する。灰化乾燥した試料を本システムで90Sr放射能の測定を行う。
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