JP2017151046A

JP2017151046A - 放射性物質の線源効率測定装置

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Publication number: JP2017151046A
Application number: JP2016036070A
Authority: JP
Inventors: 泰裕海野; Yasuhiro Unno; 柚木　彰; Akira Yunoki; 彰柚木; 理央古川; Rio Furukawa
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-08-31

Abstract

【課題】線源効率を正確に測定できる測定装置を提供する。
【解決手段】試料から放出される荷電粒子のスペクトルを測定する荷電粒子測定装置および前記試料から放出されるγ線のスペクトルを測定するγ線測定装置を備えた放射性物質の線源効率測定装置であって、少なくともα線を放出するα核種、または、少なくともβ線を放出するβ核種の中でγ線を放出する核種のγ線測定結果により当該α核種または当該β核種の放射能を算出し、算出した放射能値と荷電粒子測定装置の測定結果から当該α核種または当該β核種のα線またはβ線の線源効率を求め、求めた当該α核種または当該β核種のα線またはβ線の線源効率に基づいて他のα核種または他のβ核種のα線またはβ線の線源効率を評価し、評価したα線またはβ線の線源効率から他のα核種または他のβ核種の放射能を算出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質の線源効率の測定装置に関し、試料の表面状態や放射性物質の付着状態に応じた線源効率の測定ができる線源効率測定装置に関する。本発明の測定装置は、原子力分野（エネルギー、環境保護等）、放射線分野（放射線利用、放射線防護等）に好適である。

従来の技術では、試料の表面状態や放射性物質の付着状況によって大きく変化する線源効率（用語「線源効率」については、後述の段落０００９の説明を参照。）を決定する方法に限界があったため、荷電粒子測定による放射能測定の精度が著しく低かった。例えば、非特許文献１、２では典型的な汚染例を想定した表面放出率の測定で線源効率を評価して済ませていたため、これだけでは、精度が十分でなかった。
また、γ線とβ線の同時検出（特許文献１参照）、α線とβ・γ線の同時検出（特許文献２参照）は知られているが、線源効率を評価しようとするものではなかった。

特開２０１３−２１０３１７号公報特開２０００−２０６２５４号公報

伊地知猛他、"様々な材質の表面汚染に対する線源効率の実験的評価"、日本原子力学会和文論文誌、Vol.6，No.3，p.370-375(2007) 吉田真他、"非密封の放射性同位元素を取り扱う施設において使用される床材等の汚染線源効率"、RADIOISOTOPES，Vol.39，No.9，p.396-399(1990)

従来法では試料の表面状態や放射性物質の付着状況によって大きく変化する線源効率を決定する方法に限界があったため、本発明が解決しようとする課題は、試料の表面状態や放射性物質の付着状況等に応じた線源効率を測定により正確に評価できる放射性物質の線源効率測定装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明は、試料から放出される荷電粒子のスペクトルを測定する荷電粒子測定装置および前記試料から放出されるγ線のスペクトルを測定するγ線測定装置を備えた放射性物質の線源効率測定装置であって、少なくともα線を放出する核種（以下これを、「α核種」という）、または、少なくともβ線を放出する核種（以下これを、「β核種」という）の中でγ線を放出する核種のγ線測定結果により当該α核種または当該β核種の放射能を算出し、算出した放射能値と荷電粒子測定装置の測定結果から当該α核種または当該β核種のα線またはβ線の線源効率を求め、求めた当該α核種または当該β核種のα線またはβ線の線源効率に基づいて他のα核種または他のβ核種のα線またはβ線の線源効率を評価し、評価したα線またはβ線の線源効率から他のα核種または他のβ核種の放射能を算出することを特徴とする。
また、本発明は、上記放射性物質の線源効率測定装置において、前記荷電粒子測定装置は、前記試料を包含するよう配置されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記放射性物質の線源効率測定装置において、前記荷電粒子測定装置は、前記試料に近接して配置され、前記試料から放出される荷電粒子を近接位置で測定することを特徴とする。

従来は、試料状態により線源効率が大きく変化するため、荷電粒子測定装置での放射能測定はごく一部の性状の試料のみに限定されていた。しかし、本発明によれば、試料状態に応じた線源効率を測定できるため、測定により得られた線源効率を用いて、従来よりも精度と感度の高い放射能測定が実現される。また、校正用に用いられる標準線源の個体差を精度良く測定することができる。

図１は、本発明の線源効率測定装置の概念図。図２は、本発明の線源効率測定装置の測定原理をブロック図を用いて説明した図である。図３は、本発明の線源効率測定装置の装置構成例１を示した図。図４は、本発明の線源効率測定装置の装置構成例２を示した図。

本発明では、α線、β線、γ線を放出する放射性物質について、Ａｍ−２４１などのα線、Ｃｓ−１３７などのβ線の荷電粒子を放出し、γ線も放出する核種の放射能から線源効率を測定し、この値を他の核種の線源効率の評価に応用し、他の核種の放射能を測定するものである。
図１、２を用いて本発明の線源効率測定装置の測定原理を以下に詳述する。
図１は、多様な核種を説明したものであり、核種の例として、Ａｍ−２４１（α線と電子線とγ線を放出する）、Ｃｍ−２４４（α線を放出する）、Ｓｒ／Ｙ−９０（β線を放出する）、Ｃｓ−１３７（β線と電子線とγ線を放出する）を含有する試料に対して荷電粒子測定装置およびγ線測定装置を配置した図である。
ここで、「線源効率」とは、単位時間あたりに起きる放射性同位元素の崩壊に対して、実際に試料から放出される放射線の粒子数の割合を意味し、荷電粒子（α線、β線）の場合、試料内でトラップされて外部に放出されない量が一定割合は存在する。また、少なくともα線を放出する核種を「α核種」と呼び（例えば図１のＡｍ−２４１、Ｃｍ−２４４参照）、少なくともβ線を放出する核種を「β核種」と呼ぶ（例えば図１のＣｓ−１３７、Ｓｒ／Ｙ−９０参照）こととする。
図２は、本発明の放射性物質の線源効率測定装置の装置構成をブロック図で説明したもので、本発明の線源効率測定装置は、荷電粒子測定装置およびγ線測定装置を備え、測定データを処理するデータ処理装置を備えている。
（１）荷電粒子測定装置は、被測定試料のα線スペクトルおよびα線ピーク計数率を測定し、または、β線スペクトルおよびβ線計数率と電子線ピーク計数率を測定し、γ線測定装置は、被測定試料のγ線スペクトルおよびγ線光電ピーク計数率を測定する。
（２）データ処理装置は、得られたγ線光電ピーク計数率から、少なくともγ線を放出するα核種、または、少なくともγ線を放出するβ核種のγ線光電ピーク計数率を取得し、取得したγ線光電ピーク計数率とγ線測定装置の既知の検出効率から当該核種の放射能を算出する。なお、γ線は試料の表面状態や放射性物質の付着状況等にかかわらず試料内でトラップされることなく透過してγ線測定装置で検出される。
（３）データ処理装置は、算出された当該核種の放射能の値と、当該核種のα線ピーク計数率から当該核種のα線の線源効率を評価する、または、当該核種のβ線計数率および電子線ピーク計数率から当該核種のβ線の線源効率を評価する。
（４）データ処理装置は、上記（３）で得られた当該核種のα線の線源効率を元に、他のα核種のα線の線源効率を評価する、または、上記（３）で得られた当該核種のβ線の線源効率を元に、他のβ核種のβ線の線源効率を評価する。
なお、α線の場合は核種間で微小な補正、β線の場合はβ線エネルギーに対する関数を用いて評価すればより正確に評価できる。
（５）データ処理装置は、上記（１）で取得した各計数率と、上記（４）で評価した線源効率と、既知の機器効率を用いて放射能を算出する。なお、放射能は、計数率（バックグラウンドを差し引いた正味）を線源効率と機器効率で除した数値となることが知られている。
次に、実際の装置構成例を以下に示す。

（装置構成例１）
図３に、本発明の線源効率測定装置の装置構成例１を示す。この装置構成例１では、荷電粒子測定装置として比例計数管を、γ線測定装置であるゲルマニウム半導体検出器の上部に設置する。比例計数管は、希ガス、液体・固体の有機シンチレーション検出器などで代用できる。ゲルマニウム半導体検出器は、光電ピークの検出に十分なγ線波高分解能を持ったＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器などで代用できる。
この装置構成例１では、荷電粒子測定装置の機器効率が１００％に近く、高い感度を持つことにメリットがある。

（装置構成例２）
図４に、本発明の線源効率測定装置の装置構成例２を示す。この装置構成例２では、荷電粒子測定装置として半導体検出器を、γ線測定装置であるゲルマニウム半導体検出器の上部に対向させて設置する。荷電粒子測定装置の半導体検出器は、シンチレーション検出器等で代用できる。ゲルマニウム半導体検出器は、光電ピークの検出に十分なγ線波高分解能を持ったＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器などで代用できる。
この装置構成例２では、試料を大気中で扱いつつ、高い感度を持つことにメリットがある。

本発明の線源効率測定装置によれば、試料の表面状態や放射性物質の付着状況等にかかわらず、γ線を放出するα核種の測定から当該α核種のα線の正確な線源効率が求められ、当該求めたα線の線源効率を基にγ線を放出しない他のα核種のα線の線源効率を正確に評価することができ、また、γ線を放出するβ核種の測定から当該β核種のβ線の正確な線源効率が求められ、当該求めたβ線の線源効率を基にγ線を放出しない他のβ核種のβ線の線源効率を正確に評価することができる。したがって、γ線を放出しない核種についてもα線またはβ線の線源効率が試料の表面状態や放射性物質の付着状況等に関わらず線源効率を正確に求めることができ、放射能は計数率を線源効率と機器効率で除した数値として正確に求めることができる。

Claims

表面に放射性物質が付着した試料から放出される荷電粒子のスペクトルを測定する荷電粒子測定装置および前記試料から放出されるγ線のスペクトルを測定するγ線測定装置を備えた放射性物質の線源効率測定装置であって、少なくともα線を放出する核種（以下これを、「α核種」という）、または、少なくともβ線を放出する核種（以下これを、「β核種」という）の中でγ線を放出する核種のγ線測定結果により当該α核種または当該β核種の放射能を算出し、算出した放射能値と荷電粒子測定装置の測定結果から当該α核種または当該β核種のα線またはβ線の線源効率を求め、求めた当該α核種または当該β核種のα線またはβ線の線源効率に基づいて他のα核種または他のβ核種のα線またはβ線の線源効率を評価し、評価したα線またはβ線の線源効率から他のα核種または他のβ核種の放射能を算出することを特徴とする放射性物質の線源効率測定装置。
前記荷電粒子測定装置は、前記試料を包含するよう配置されたことを特徴とする請求項１記載の放射性物質の線源効率測定装置。
前荷電粒子測定装置は、前記試料に近接して配置され、前記試料から放出される荷電粒子を近接位置で測定することを特徴とする請求項１記載の放射性物質の線源効率測定装置。