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林床面でのガンマ線スペクトルの波形情報を用いて、森林土壌中の放射性セシウム（Cs）濃度とその鉛直分布を非破壊的に測定する方法の開発を試みた。
まず、土壌中の放射性Cs濃度とガンマ線量率の分布を調査するために、福島県内の森林において深度毎の土壌サンプリングと線量率測定を行った。この結果、ガンマ線量率と土壌に含まれる放射性Cs濃度との間には明確な正の相関がみられた。また、森林土壌を用いたガンマ線の透過実験を行い、土壌によるガンマ線の遮蔽効果を調べた結果、土壌層が厚くなるほど、ガンマ線の遮蔽の効果が大きくなるため、透過ガンマ線量が減少することを確認した。しかし、層厚とともにガンマ線の散乱成分が増加したため、土壌層を透過するガンマ線量は、土壌の線減衰係数から推定される値よりも、実際には大きくなることが分かった。これらを基に、土壌中ガンマ線伝達モデルを作成し、林床面ガンマ線量の形成過程の数値化を試みた結果、土壌中のガンマ線分布の傾向を表すことができた。
つぎに、林床面におけるガンマ線スペクトル波形と放射性Csの鉛直分布の関係性を調べるため、モンテカルロ法に基づいたガンマ線の土壌透過シミュレーションを行い、土壌中でのガンマ線の透過・散乱やガンマ線スペクトルを算出した。この結果、ガンマ線検出器で検知されるガンマ線スペクトルは、土壌層内のガンマ線源の深さを数cm程度変化させても、スペクトル波形に特徴的な変化は現れなかった。このため、実際の森林土壌中では放射性Csの鉛直方向への移動速度が遅いことから、現時点では、林床面でのスペクトル波形情報から放射性Cs濃度分布を捉えることは難しいことがわかった。ただし、林床面ガンマ線スペクトルにみられる放射性Csのエネルギーピーク値を用いて、単位面積当たりに含まれる土壌中放射性Cs濃度を推定することは可能であると考えられた。
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