Published October 2024 | Version v1
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Development of radiation field mapping measurement system based on high radiation tolerant solar cells for low-light illumination (Contract research). FY2022 Nuclear Energy Science & Technology and Human Resource Development Project

Description

The Collaborative Laboratories for Advanced Decommissioning Science (CLADS), Japan Atomic Energy Agency (JAEA), had been conducting the Nuclear Energy Science & Technology and Human Resource Development Project (hereafter referred to 'the Project') in FY2022. Among the adopted proposals in FY2022, this report summarizes the research results of the 'Development of radiation field mapping measurement system based on high radiation tolerant solar cells for low-light illumination' conducted in FY2022. The objective of the present study is to develop a system that can map radiation fields by applying independent and remotely operated sensors to obtain real-time radiation information in PCV. The system will be implemented in an actual environment to ensure the safety of workers and equipment by monitoring the leakage of gamma rays and neutrons, which are highly penetrating and can be a cause of accidents. Solar cell dosimeters are being developed as a compact sensor of the built-in potential drive type that utilizes a device with high radiation tolerance that has been developed as a solar cell for space use. The CIGS solar cell dosimeter is the basis for the development of a system with high functionality and systemization for 1F packaging. In FY2022, we will develop fabrication facilities for flexible devices based on the CIGS solar cell device structure, and elucidate the initial characteristics of the prototypes by gamma-ray, electron-beam, and neutron-beam irradiation tests. For the neutron detection structure, we are considering the deposition of boron as a conversion material by coating, and are clarifying the conditions for the preparation of powder material particle size, and selecting the coating method and solvent conditions. For mapping measurement, equipment that can detect radiation by connecting multiple solar cells and switching between them will be selected. (author)

Availability note (English)

Also available from JAEA; DOI: https://doi.org/10.11484/jaea-review-2024-023

Abstract (Japanese)

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という。)を実施している。本研究は、令和4年度に採択された研究課題のうち、「高放射線耐性の低照度用太陽電池を利用した放射線場マッピング観測システム開発」の令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、自立・遠隔で駆動するセンサーを応用した放射線場マッピングが可能なシステムを開発することで、PCV内の放射線情報を網羅的かつリアルタイムで取得し、非常に透過性が高く事故の要因となりえるガンマ線や中性子などの漏洩監視により作業員や住民に対する安全性を担保可能なシステムを実環境に実装するための実証研究を行うものである。太陽電池型線量計は、宇宙用太陽電池として開発されてきた高放射線耐性を有する半導体素子を利用した自立駆動形の省電力・小型センサーとして開発を進めており、PCVへの適応可能性について議論してきた。CIGS太陽電池型線量計をベースとして1F実装に向けた素子の高機能化及びシステム化が必要となる。高機能化として、さらなる難アクセス箇所への探索を目指したフレキシブルシート化、マッピングモニタリングシステム開発基盤となる多接続化及び再臨界事故評価システム開発に向けたガンマ線・中性子検出構造の最適化を実施している。令和4年度では、CIGS太陽電池素子構造をベースとしたフレキシル素子の作製設備の整備及びガラス基板CIGS素子を用いた試作機による初期特性をガンマ線、電子線及び中性子線照射試験により解明する。中性子検出構造においては、変換材料のホウ素を塗布による成膜を検討しており、粉末材料粒径の調製条件の解明や、塗布法及び溶剤条件に関する選定を行う。またマッピング計測では、太陽電池を複数接続して切り替えることで放射線を検出できる機器の選定を行う。(著者)

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Original title (Japanese)
高放射線耐性の低照度用太陽電池を利用した放射線場マッピング観測システム開発(委託研究).令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

Publishing Information

Imprint Title
Development of radiation field mapping measurement system based on high radiation tolerant solar cells for low-light illumination (Contract research). FY2022 Nuclear Energy Science & Technology and Human Resource Development Project
Imprint Pagination
86 p.
Report number
JAEA-Review--2024-023

Optional Information

Notes
5 refs., 61 figs., 4 tabs.