報告書番号

V08054

タイトル（和文）

プラスチックシンチレータを用いた現場型ラドンセンサの開発

タイトル（英文）

Development of in-situ radon sensor using plastic scintillator

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

湧水現象に伴って海底面から海洋に放出されるラドンを現場で計測するため，，NaI(Tl)をドープしたプラスチックシンチレータを用いた現場型ラドンセンサを開発した。プラスチックシンチレータは，アルミニウム容器等に密閉されたNaI(TI)結晶を用いたシンチレータに比べて，被検水と直接接触しているため高感度化が期待できる，高感度化のためにその形状を自由に加工でき安価である，機械的衝撃に強く取扱いが容易であるなどの特徴を有している。集光効率向上のためプラスチックシンチレータブロックの形状はロート型とし，側面には光学反射処理を施した。小径部には光学グリスを用いて光電子倍増管を接合し，シンチレータから発せられる光信号を受光した。プラスチックシンチレータは， 250nm以上の波長の光を100％遮光できる遮光塗料を塗布した。遮光塗料無し（暗箱内で計測）に比べて遮光塗料有りでは検出感度は5倍強高かった。これは，プラスチックシンチレータ内で発光した光が外部に漏れることなく光電子倍増管で検出できたためと考えられる。遮光塗料の採用によって有光層内での計測が可能となったため，竹富島の海底温泉湧出地帯で現場試験を実施した。簡易型の耐圧容器に収納したラドンセンサをダイバーが保持し，湧出口を中心にしたグリッド観測を行った。ダイバーが温泉水の湧出口直上に近づくとセンサは鋭敏に反応し，離れるとバックグランド値に戻った。間欠的に湧出が起こっている場所では，湧出の有り無しで顕著な違いが確認できた。また，ラドンセンサを船の舷側に固定し，船が温泉水湧出点直上に近づいて行くと，検出感度は湧出口直上の半分以下であったが明らかな反応を示した。この時の水深は20mであった。このセンサを用いて，海底湧水，海底熱水活動，冷湧水のが起こっている場所の検知および，湧出フラックスの長期観測等を行うことが可能である。また，このセンサは高圧下にある陸上の地下水，井戸水，温泉水への適用も可能である。

概要 （英文）

Underwater in-situ radon measurement is important scientific priority for oceanography, especially for survey and monitoring of submarine groundwater discharge (SDG). The high sensitivity and lightweight underwater in-situ radon sensor using NaI(Tl) doped plastic scintillator was developed for application to SDG research. Because NaI(Tl) doped plastic scintillator contacts seawater directly, the plastic scintillator can expect high sensitivity in comparison with NaI(Tl) crystal sealed in a container. In order to improve condensation efficiency of scintillation, the plastic scintillator was processed in funnel form and coated by light-resistant paint. This sensor consists of plastic scintillator, photomultiplier tube, preamplifier unit, high-voltage power supply, data logger and lithium-ion battery, and all parts are stored in a pressure housing (200ø x 300L).
The newly developed underwater in-situ radon sensor was tested at hydrothermal area (underwater hot springs) that the hydrothermal fluid containing high concentration of radon is discharged into seawater. The sensor was operated by a diver, and sensitivity tests and mapping survey for estimation of radon diffusion were carried out. The signals of the radon sensor ranged from 20 to 65 mV, and these signals corresponded with radon concentration of 2 to 12 becquerels per liter. The sensor was able to detect radon to 20m above the hydrothermal point (seafloor).
Since the sensor is small and light-weight, measurement, monitoring and mapping can perform automatically by installing the sensor to an AUV (autonomous underwater vehicle). Furthermore, underwater in-situ radon sensor is expected an application to earthquake prediction and volcanic activity monitoring as well as oceanography and hydrology.

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