赤色発光体を用いた遠隔線量計と廃炉に向けた炉内線量推定法の開発

开发使用红光发射器的远程剂量计以及估计反应堆退役时内部剂量的方法

基本信息

批准号：
22K14628
负责人：
石澤倫
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は原子炉内部でも使用可能な光ファイバー、シンチレータならびに光検出器からなる高線量率場で用いられる遠隔線量モニタについて特にシンチレータに関する研究開発を行った。炉内の一部で10 Sv/h以上と非常に高い空間線量率が予測されるため、既存の放射線計測機器では故障や大量のノイズにより計測が不可能であると想定される。そのため高線量率場で用いられる遠隔線量モニタは、放射線耐性があるシンチレータのみを炉内に入れ、その場の線量率に応じたシンチレータの発光について光ファイバーを介して比較的線量率の低いエリアまで伝送させ光検出器で読み出すことで、線量測定を可能にする。ただし、シンチレータには強い透過力を持つガンマ線に対しても高い阻止能が必要であり、さらには光ファイバーには高線量率場でUV-青色程度の波長にチェレンコフ光やファイバーの欠陥によるシンチレーション光といった深刻なノイズが発生するといった問題があった。本年度はシンチレータのガンマ線に対する高い阻止能や、ノイズに対する信号の比（S/N比）の向上を狙い、HfやLuなどを含む高融点酸化物に赤色-近赤外発光を示す発光賦活剤を添加し、2 mm 角以下の近赤外発光シンチレータ結晶の育成を目指した。シンチレータ結晶の育成は近年開発された高融点材料探索法であるコア・ヒーティング法（CH法）を用いて実施した。近赤外発光を有するNd添加Lu2O3, Nd添加Gd2Hf2O7, Nd or Yb添加La2Hf2O7について1×2 mm角、1 mm 厚程度の結晶育成に成功し、特にYb1%添加La2Hf2O7については0.18-2.1 kGy/hの高線量ガンマ線環境下で高線量率場用遠隔線量モニタに用いられるシンチレータとして応用可能であることを明らかにした。

今年，我们对在高剂量速率场中使用的远程剂量监测器进行了研发，该监测器由光纤，闪烁体和光电探测器组成，可在核反应堆内使用。由于预测在炉的某些地方可以预测10 SV/h或更高的空气剂量率，因此假定由于现有的辐射测量设备的故障和大量噪声而无法进行测量。因此，在高剂量速率场中使用的远程剂量监测器仅将抗辐射闪烁体放置在炉中，根据光纤通过原位剂量速率传输闪烁体的光，并通过相对较低的剂量速率将其读取，然后用光电量读出它。但是，闪烁体需要具有很强透射率的伽马射线的高阻断能力，并且光纤还具有严重噪音的问题，例如Cherenkov Light和闪烁光，由高剂量速率场处的纤维缺陷引起的闪光灯和闪烁光。今年，我们旨在实现闪烁体对伽马射线的高抑制能力，并提高信号比（S/N比）与噪声，并添加一个发光的激活剂，该激活剂表现出红色near-infrared发射到高熔融点的HF和LU，包括HF和LU，并瞄准了近乎发射的发射闪烁剂晶格，而不是与2 mm或更少的2 mm或更少的角度生长。使用核心加热方法（CH方法）生长闪烁体晶体，这是一种近年来开发的高熔点材料的方法。 The crystal growth of Nd-doped Lu2O3, Nd-doped Gd2Hf2O7, Nd-doped Gd2Hf2O7, Nd or Yb-doped La2Hf2O7 was successful in the development of crystals of about 1×2 mm square and 1 mm thick, and it was revealed that Yb1%-doped La2Hf2O7 can be applied as a scintillator used in remote dose在高剂量伽马射线环境下，高掺杂场的监视器为0.18-2.1 kgy/h。