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福島県内を想定した複雑な実環境中での空間線量率分布解析システム(3D-ADRES)の研究開発; リモートセンシング情報の活用と各環境因子(地形・土壌・建物・樹木等)の影響評価

Development of an air dose rate evaluation system (3D-ADRES) for complex real environments in Fukushima Prefecture; Using remote sensing data and evaluating the influence of different features (topography, soil, buildings, trees, etc.)

Kim, M.; Malins, A.; 佐久間 一幸; 北村 哲浩; 町田 昌彦; 長谷川 幸弘*; 柳 秀明*

Kim, M.; Malins, A.; Sakuma, Kazuyuki; Kitamura, Akihiro; Machida, Masahiko; Hasegawa, Yukihiro*; Yanagi, Hideaki*

環境中に放出された放射線源による空間線量率の正確な分布は、住民の被ばく量を評価し、それを可能な限り低減するための必須な情報となる。しかし、市街地・森林等は複雑な構造物や樹木が存立する他、地形も平坦ではなく放射線の散乱や遮蔽が頻繁に起こるため、空間線量率の分布は非一様となる。加えて放射線源の不均質な分布は更にそれを複雑なものとするため、正確な空間線量率の分布を知ることは容易ではない。そこで、日本原子力研究開発機構・システム計算科学センターは、福島環境安全センターと連携し、福島県内の市街地や森林等の複雑な環境中の地形・樹木・建物等の3次元のリアルな構造物モデルを構築し、更に不均質な放射性セシウムの線源分布を取り込むことを可能とすることで、空間線量率の3次元分布が計算可能なシステム(3D - Air Dose Rate Evaluation System:略称3D-ADRES)を開発した。3D-ADRESでは、人工衛星画像等のリモートセンシング情報や種々の地理情報等を最大限に活用し、構造物を認識(一部自動化済み)した後、その構造をリアルにモデル化し、モンテカルロ計算コードPHITS用フォーマットに変換することで、シミュレーションによる詳細な空間線量率分布を取得可能とする。本稿では、そのシステムの概要について記し、実際の計算例を示す他、今後の課題についても記す。

To improve the accuracy of simulations for air dose rates over fallout contaminated areas, the distribution of the radionuclides within the environment should be modelled realistically, e.g. considering differences in radioactivity levels between agricultural land, urban surfaces, and forest compartments. Moreover simulations should model the shielding of $$gamma$$ rays by buildings, trees and land topography. Here we outline a system for generating three dimensional models of urban and rural areas in Fukushima Prefecture. The $$^{134}$$Cs and $$^{137}$$Cs radioactivity distribution can be set flexibly across the different components of the model. The models incorporate realistic representations of local buildings, based on nine common Japanese designs, individual conifer and broadleaf trees, and the topography of the land surface. Models are generated from Digital Elevation Model (DEM) and Digital Surface Model (DSM) datasets, and refined by users assisted with ortho-photographs of target sites. Completed models are exported from the system in a format suitable for the Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) for the calculation of air dose rates and other radiological quantities. The system is demonstrated by modelling a suburban area 4 km from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant that has yet to be decontaminated. Air dose rates calculated in PHITS were correlated with measurements taken across the site in a car-borne survey.

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