2013 Fiscal Year Annual Research Report
原発事故によるストロンチウムー90汚染検査用βーγ弁別型ベータ線検出器の開発
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25287045
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
織原 彦之丞 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 名誉教授 (00004432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒見 泰寛 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 (90251602)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 原子核 / 放射線検出器 / β線検出器 / β-γ粒子弁別型放射線検出器 / 核分裂生成放射線核種 / 原子力発電所事故 / 134,13Cs汚染検査 / 90Sr汚染検査 |
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| Research Abstract |
本研究において検出を目的とする放射性核種90-Srはβ崩壊のみを行なうものですが、β崩壊とγ崩壊を共に行なう134,137-Csと混在しています。90-Srから放出されるβ線の数を求める為には、別に134,137-Csからのγ線の強度を測定してその結果に基づき134,137-Csから放出yされているβ線の強度を求めておいて、β線が混在している全体のβ線スペクトルから134,137-Csからのβ線の寄与を差し引いて残りを90-Srのβ線強度とする事にしています。
このため初年度のH25においては、100Bq/kgの極低レベル放射能を含みβ線検出にも対応可能な~0.001kg程度の試料を対象とした、134,137-Cs汚染検査用のγ線検出系の開発を行ないました。常温で使用可能なCd-Teの結晶半導体検出器により、PCにUSB結合することによってΔE~10 keVの分解能でγ線のスペクトル分析が、可搬型のシステムで達成されました。この測定の成功の鍵は如何に低バックグラウンド環境を作るかと云うところにありましたが、幸い厚さ６cmの鉄板3トンを使い1立方米の空間を作る”戦艦陸奥鉄材遮蔽箱”の威力が発揮されました。
β線検出器の製作は初年度の最重要課題でしたが、計画通りの検出器が完成し初期的な測定が開始されました。36-Cl, 90-Sr 並びに137-Cs等のβ線放出核の標準線源で測定した結果、β-γ弁別機能もきちんと働き、検出効率も設計通りの性能を有している事が確認されました。
現在宮城県に於きましては土壌の134,137-Cs放射能が、場所により＜数百Bq/kg＞、＜数千Bq/kg＞、＜数万Bq/kg＞のサンプルの収集が可能ですから、差し当たって数千Bq/kgの土壌o.oo1kg を検出器の設計通りの4cm x 4cm の開口で、この２核種のβ崩壊の電子スペクトルをうる事に成功しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請者が平成 16、17年に開発し137-Cs の崩壊で放出され娘核の137-Baにおいて内部転換電子として放出される637 keV の単色電子の測定に於いて 100 Bq/kg の検出限界を得る事に成功しているノウハウを使い、ス トロンチウム放射能汚染による社会不安の払拭と健康被害の軽減化が緊急課題となっている今 日、 先に開発した簡易型β-γ弁別型ベータ線検出器を大型にして高精度化を図って90 -Srによる放射能汚染に対しても“検出限界 10 Bq/kg”の精度を達成し、更に“現地”或は“フ ィールド”でも測定可能なモバイル化を達成して社会の要請に応える事を目的とする。
上記目的を達成するため、 先に開発した簡易型β-γ弁別型ベータ線検出器を使って＜数千Bq/kg＞の土壌サンプルを使ってβ線検出を行ない、定性的なデータではあるが土壌中の134,137-Csから放出するβ線の検出に成功し、本申請にかかる大型β-γ弁別型ベータ線検出器の設計に生かして、大型β-γ弁別型ベータ線検出器を制作し＜数百Bq/kg＞の放射能を持つ土壌からのβ線検出に成功しました。
更にH25年度に行なった研究の重要な事は、134,137-Csに混在する90-srの検出を目指す本研究に於いてはβ線検出に耐えうる微量のサンプルを対象とするγ線の高精度の検出が求められますが、この事が陸奥鉄材遮蔽箱の助けも借りて見通しが立った事であり、”当初の計画以上に”研究が進んでいるとしました。
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| Strategy for Future Research Activity |
本申請に関わる研究に於いては、福島第一原子力発電所事故による放射能汚染に対する社会 不安の払拭と健康被害の軽減化のため、測定精度を数十倍あげて検出限度を 10 Bq/kg 以下とすることと、装置全体を可搬型としモバイル化すると云う厳しい要求が付いています。これまで述べたH25年度のβ線検出においては、２組のプラスチック検出器はケースに入って持ち運びが出来ますが、光電子増陪管からの電気信号を処理する前置増幅器、線形増幅（波形整形を含む）、波高分析、同時計数、A-D変換並びに２組の高圧電源等は、NIM規格の電子回路を基本としたもので可搬ではありません。H26年度にはまず、光電子増陪管に供給する高圧電源も含めてこれらの機器を40cmx40cmで高さが20cmのケースに収め、可搬型とする事を目指します。
原子核のβ崩壊によって放出される電子線のエネルギースペクトルは連続スペクトルとなり、このスペクトルは理論的に計算可能なものですが、測定されるスペクトルは検出器の応答関数、並びに検出器を覆う遮光膜による電子のエネルギー吸収に依存し、また測定試料の自己吸収によって、変形を受けます。90-Sr から放出される2本のβ線が、与えられた検出系でつくる電子スペクトルの形は、強度の十分に大きな 137-並びに137-Cs及び90-Sr 線源でもって予め測定して置くことが可能であり、フォ ルディングーアンフォルディングの手法によって、測定されたデータから 90-Sr の放射能を導出することとします。
本研究は、β線検出器の開発によって福島第１原子力発電所事故による環境の放射能汚染に対する不安の払拭と健康被害の軽減をはかる事を目的としている為、宮城県教育委員会に協力して学校給食の食材の放射能検査をしたり、民間組織の「みんなの放射線測定室てとてと」に協力する等、可能な限り社会に密着した形で研究を進めたいと計画しています。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度の研究に於いて宮城県を中心として土壌、並びに農、海産物の放射能汚染の検査を民間団体みんなの放射線測定室「てとてと」の皆さんの協力も得て、行ってきました。土壌については場所による違いが著しく数百Bq/kgから数万Bq/kgまで有り、時間をかけた”積分型”の放射線スペクトル測定の他に、サーベイメーターによる”微分型”の放射線計測が必要となりました。
また、1kg 当たり数十ベックレルの極低レベルの放射能を持つ食材の放射能汚染検査には１試料当たり、バックグラウンドの測定も含め４時間程度かかり、１台の測定装置では到底要求に対応できない為γ線分光器を１台追加する必要が出てきました。
GM計数管からなるβ線用サーベイメータを導入し、試料集めや測定に協力していただく市民の皆さんにも、環境条件や研究目的をより直感的に理解していただくとを目指します。
また、食材の放射能測定にセシウム含有量を知るためγ線分光器を導入します。
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