JP6640617B2 - Apparatus and method for measuring heavy element content - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ミュオンの飛行軌跡を用いて核燃料や核燃料デブリなどの重元素含有物を測定する重元素含有物の測定技術に関する。   The embodiment of the present invention relates to a heavy element-containing measurement technique for measuring heavy element-containing substances such as nuclear fuel and nuclear fuel debris using a muon flight trajectory.

原子力発電所の冷却機能喪失事故が起きた場合、原子炉の核燃料が溶融し、圧力容器を貫通して格納容器などに達して、溶融した核燃料が再固化した核燃料デブリ(以下単に「燃料デブリ」とも記す)が発生する恐れがある。このような事態が発生した場合、燃料デブリを原子炉建屋から取り出して安全に保管、管理する必要がある。   In the event of a nuclear power plant loss of cooling function, nuclear fuel in the nuclear reactor melts, penetrates the pressure vessel, reaches the containment vessel, etc., and re-solidifies the molten nuclear fuel (hereinafter simply referred to as “fuel debris”). May also occur). When such a situation occurs, it is necessary to remove the fuel debris from the reactor building and store and manage it safely.

しかし、核燃料と圧力容器などを構成する構造材料とが溶融、混合して生成された燃料デブリはその物質組成を直接的に把握することは高い放射線量などの問題により困難である。燃料デブリの物質組成が把握できなければ、原子炉建屋から燃料デブリを取り出した場合であっても、その燃料デブリに含まれる核燃料の総量を把握することはできず、また原子炉建屋内に残された未回収分の核燃料の総量を把握することも出来ない。   However, it is difficult to directly grasp the material composition of the fuel debris generated by melting and mixing the nuclear fuel and the structural material constituting the pressure vessel and the like due to a problem such as a high radiation dose. If the material composition of the fuel debris cannot be determined, the total amount of nuclear fuel contained in the fuel debris cannot be determined even if the fuel debris is taken out of the reactor building, and the fuel debris will not remain in the reactor building. It is not possible to determine the total amount of recovered nuclear fuel.

遮蔽容器や構造物の内部に保持された物質情報を得るための方法としては、従来から様々な種類の非破壊検査技術が検討されており、一般的には放射線透過試験や、超音波探傷試験、渦電流探傷試験などが広く知られている。また、核燃料の組成を非破壊で分析する方法としては、発生ガス分析装置や蛍光X線分析装などが知られている。 Various types of non-destructive inspection techniques have been studied as methods for obtaining information on substances retained inside shielding containers and structures. Generally, radiation transmission tests and ultrasonic flaw detection tests have been considered. And eddy current testing are widely known. Further, as a method for analyzing the composition of the nuclear fuel in a non-destructive, such as the generated gas analyzer and fluorescence X-ray analysis equipment it is known.

近年、放射線透視技術の一種として、宇宙線ミュオンの飛行軌跡を利用したミュオン透視技術が注目されている。この技術は、人工的な放射線を使用せずに、宇宙から地球に入射する宇宙線の一種であるミュオンの飛行軌跡を測定することで、構造物の内部を画像化する手法であり、大型建築物の透過試験や火山の密度分布の測定に利用されている。   2. Description of the Related Art In recent years, muon fluoroscopy technology using the trajectory of a cosmic ray muon has attracted attention as a kind of radiation fluoroscopy technology. This technology measures the flight trajectory of muons, which are a type of cosmic rays entering the earth from space, without using artificial radiation, to image the inside of structures. It is used for permeation tests of objects and measurement of density distribution of volcanoes.

ミュオンによる透視技術では、透視の対象となる構造物にミュオン軌跡検出器が外設される。そして、この軌跡検出器によりミュオンの飛行軌跡を検出し、軌跡を解析することで構造物内部における物質の存在位置、材質が判別されて、構造物内部のイメージングが行われる。   In the muon fluoroscopy technology, a muon trajectory detector is provided externally to a structure to be fluoroscopy. The locus detector detects the muon's flight locus and analyzes the locus to determine the location and the material of the substance inside the structure, thereby performing imaging inside the structure.

特表2012−501450号公報JP 2012-501450 A

ところで、一般的なミュオン透視技術では、構造物の内部おいて重元素(例えば、ウランやプルトニウム)が存在する位置でのミュオンの散乱角が、軽元素(例えば、鉄)などの存在位置の散乱角よりも大きくなることを利用して核物質の存在位置及びその材質の測定を行っている。   By the way, in a general muon fluoroscopy technique, the scattering angle of a muon at a position where a heavy element (for example, uranium or plutonium) is present inside a structure is smaller than that at a position where a light element (for example, iron) is present. Utilizing the fact that it becomes larger than the corner, the location of the nuclear material and the material thereof are measured.

しかし、ミュオンの散乱角は同じ散乱位置であっても常に一定では無くばらつきを有するものであり、特に複数の材料が混在した燃料デブリにおけるミュオンの散乱は、混合物に起因したものとなる。このため、散乱角のばらつきは単一の元素の場合よりも複雑なものとなり、測定された散乱角のみの情報に基づいて燃料デブリの組成を特定することは困難であった。   However, the scattering angle of the muon is not always constant but varies even at the same scattering position, and the scattering of the muon particularly in fuel debris in which a plurality of materials are mixed is caused by the mixture. For this reason, the scattering of the scattering angle is more complicated than that of a single element, and it has been difficult to specify the composition of the fuel debris based on only the measured scattering angle.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、核燃料や核燃料デブリなどの重元素含有物の組成を特定できる重元素含有物の測定技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a heavy element-containing measurement technique capable of specifying the composition of heavy element-containing substances such as nuclear fuel and nuclear fuel debris.

本発明の実施形態に係る重元素含有物の測定装置は、重元素含有物を保持する収納容器に外設された第1軌跡検出器から、前記収納容器に入射するミュオンの入射軌跡を受け付ける第1受付部と、前記収納容器に外設されるとともに前記第1軌跡検出器に対向して設けられた第2軌跡検出器から、前記収納容器を通過した後の前記ミュオンの出射軌跡を受け付ける第2受付部と、受け付けた前記ミュオンの前記入射軌跡及び前記出射軌跡に基づいて前記ミュオンの散乱角及び散乱位置を計算する散乱角計算部と、前記散乱位置が前記収納容器の内部に設定された測定領域に属する前記散乱角を収集して、この測定領域における前記散乱角の計数分布を測定する散乱分布測定部と、前記重元素含有物として想定される物質が前記収納容器の内部に保持されたと仮定した場合に、前記測定領域において予想される前記散乱角の予想計数分布を、想定される前記物質のそれぞれについて保存する予想散乱分布保存部と、前記重元素含有物として想定される前記物質のそれぞれについて保存された前記予想計数分布を足し合わせた混合予想計数分布を作成する混合予想計数分布作成部と、前記混合予想計数分布を構成する前記予想計数分布の比率を変更して、測定された前記計数分布と前記混合予想計数分布とを波形フィッティングにより照合して前記重元素含有物の組成を特定する組成特定部と、を備えることを特徴とする。 The heavy element-containing substance measuring apparatus according to the embodiment of the present invention is configured to receive a muon incident trajectory incident on the storage container from a first trajectory detector externally provided in the storage container holding the heavy element-containing substance. 1 receiving unit, and a second trajectory that is provided outside the storage container and that is opposed to the first trajectory detector and that receives the emission trajectory of the muon after passing through the storage container. 2 a receiving unit, a scattering angle calculating unit that calculates a scattering angle and a scattering position of the muon based on the received incident trajectory and the emitting trajectory of the muon, and the scattering position is set inside the storage container. A scattering distribution measuring unit that collects the scattering angles belonging to the measurement area and measures the count distribution of the scattering angles in the measurement area, and a substance assumed as the heavy element-containing substance is provided inside the storage container. If it is assumed to have been held, the expected count distribution of the scattering angle expected in the measuring area, is assumed and expected scatter distribution storage unit for storing for each of the substances envisioned, as the heavy-element-containing substance A mixed expected count distribution creating unit that creates a mixed expected count distribution by adding the expected count distributions stored for each of the substances, and changing the ratio of the expected count distributions that constitute the mixed expected count distribution, A composition specifying unit that specifies the composition of the heavy element-containing substance by comparing the measured count distribution with the expected mixed count distribution by waveform fitting .

本発明の実施形態に係る重元素含有物の測定方法は、重元素含有物を保持する収納容器に外設された第1軌跡検出器から、前記収納容器に入射するミュオンの入射軌跡を受け付けるステップと、前記収納容器に外設されるとともに前記第1軌跡検出器に対向して設けられた第2軌跡検出器から、前記収納容器を通過した後の前記ミュオンの出射軌跡を受け付けるステップと、受け付けた前記ミュオンの前記入射軌跡及び前記出射軌跡に基づいて前記ミュオンの散乱角及び散乱位置を計算するステップと、前記散乱位置が前記収納容器の内部に設定された測定領域に属する前記散乱角を収集して、この測定領域における前記散乱角の計数分布を測定するステップと、前記重元素含有物として想定される物質が前記収納容器の内部に保持されたと仮定した場合に、前記測定領域において予想される前記散乱角の予想計数分布を、想定される前記物質のそれぞれについて保存するステップと、前記重元素含有物として想定される前記物質のそれぞれについて保存された前記予想計数分布を足し合わせた混合予想計数分布を作成するステップと、前記混合予想計数分布を構成する前記予想計数分布の比率を変更して、測定された前記計数分布と前記混合予想計数分布とを波形フィッティングにより照合して前記重元素含有物の組成を特定するステップと、を含むことを特徴とする。 In the method for measuring a heavy element-containing substance according to the embodiment of the present invention, a step of receiving an incident trajectory of a muon incident on the storage container from a first trajectory detector externally provided to the storage container holding the heavy element-containing substance Receiving the emission trajectory of the muon after passing through the storage container from a second trajectory detector provided outside the storage container and opposed to the first trajectory detector; Calculating a scattering angle and a scattering position of the muon based on the incident trajectory and the emission trajectory of the muon, and collecting the scattering angle belonging to a measurement region where the scattering position is set inside the storage container. Measuring the scattering distribution of the scattering angle in the measurement region, and that the substance assumed as the heavy element-containing substance is held inside the storage container. If was boss, the expected count distribution of the scattering angle which is expected in the measuring area, are stored for the step of storing for each of the substances envisioned, each of the substances envisioned as the heavy-element-containing substance Creating a mixed expected count distribution by adding the expected count distributions, and changing the ratio of the expected count distributions that constitute the mixed expected count distribution to obtain the measured count distribution and the mixed expected count distribution. And collating with a waveform fitting to specify the composition of the heavy element-containing substance.

本発明の実施形態により、核燃料や核燃料デブリなどの重元素含有物の組成を特定できる重元素含有物の測定技術が提供される。   According to the embodiments of the present invention, a technique for measuring heavy element-containing substances that can specify the composition of heavy element-containing substances such as nuclear fuel and nuclear fuel debris is provided.

第1実施形態に係る重元素含有物の測定装置の構成図。The block diagram of the measuring device of the heavy element containing thing concerning 1st Embodiment. (A)は測定領域が設定された収納容器の断面図、(B)は測定領域を通過するミュオンの軌跡の一例を示す説明図。(A) is a sectional view of a storage container in which a measurement region is set, and (B) is an explanatory diagram showing an example of a trajectory of a muon passing through the measurement region. 測定領域内におけるミュオン散乱角の計数分布の一例を示す図。The figure which shows an example of the count distribution of the muon scattering angle in a measurement area. 収納容器の内部に保持される物質として、二酸化ウラン、ステンレス鋼、またはこれらの混合物を想定した場合に、測定領域内におけるミュオン散乱角の予想計数分布の計算例。7 is a calculation example of a predicted count distribution of muon scattering angles in a measurement region when uranium dioxide, stainless steel, or a mixture thereof is assumed as a substance held in the storage container. 第1実施形態に係る重元素含有物の測定手順を示すフローチャート。5 is a flowchart showing a procedure for measuring a heavy element-containing substance according to the first embodiment. 第2実施形態に係る重元素含有物の測定装置の構成図。The block diagram of the measuring device of the heavy element containing substance which concerns on 2nd Embodiment. 軽元素と重元素との混合物における、散乱角の混合分布関数の一例を示す図。The figure which shows an example of the mixture distribution function of the scattering angle in the mixture of a light element and a heavy element. 第2実施形態に係る重元素含有物の測定手順を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a procedure for measuring a heavy element-containing substance according to the second embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように第1実施形態に係る重元素含有物の測定装置10(以下、測定装置10と省略する)は、重元素含有物23(図2(A)参照)を保持する収納容器11に外設された第1軌跡検出器12から、収納容器11に入射するミュオンの入射軌跡を受け付ける第1受付部14と、収納容器11に外設されるとともに第1軌跡検出器12に対向して設けられた第2軌跡検出器13から、収納容器11を通過した後のミュオンの出射軌跡を受け付ける第2受付部15と、受け付けたミュオンの入射軌跡及び出射軌跡に基づいてミュオンの散乱角及び散乱位置を計算する散乱角計算部17と、散乱位置が収納容器11の内部に設定された測定領域22に属する散乱角を収集して、この測定領域22における散乱角の計数分布を測定する散乱分布測定部18と、重元素含有物23として想定される核燃料や燃料デブリなどの物質が収納容器11の内部に保持されたと仮定した場合に、測定領域22において予想される散乱角の予想計数分布を、想定される物質のそれぞれについて保存する予想散乱分布保存部19と、測定された前記計数分布と前記予想計数分布に基づいて前記重元素含有物の組成を特定する組成特定部20と、を備える。
なお、図1では、上空から降り注ぐミュオンのうち収納容器11を通過する1つのミュオンμの飛行軌跡を例示している。
(1st Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the heavy element-containing substance measuring device 10 (hereinafter, abbreviated as the measuring device 10) according to the first embodiment is a storage container that holds the heavy element-containing substance 23 (see FIG. 2A). A first receiving unit 14 for receiving an incident trajectory of the muon incident on the storage container 11 from a first trajectory detector 12 provided outside the storage container 11, and facing the first trajectory detector 12 externally provided to the storage container 11. Receiving unit 15 for receiving the emission trajectory of the muon after passing through the storage container 11 from the second trajectory detector 13 provided as described above, and the scattering angle of the muon based on the received trajectory and the emission trajectory of the muon. And a scattering angle calculation unit 17 for calculating the scattering position and a scattering angle belonging to the measurement region 22 where the scattering position is set inside the storage container 11, and count distribution of the scattering angle in the measurement region 22 is measured. scattering Assuming that the cloth measurement unit 18 and substances such as nuclear fuel and fuel debris assumed as the heavy element-containing substance 23 are held inside the storage container 11, the expected count distribution of the scattering angle expected in the measurement area 22 A predicted scattering distribution storage unit 19 that stores each of the assumed substances, and a composition specifying unit 20 that specifies the composition of the heavy element-containing material based on the measured count distribution and the predicted count distribution. Prepare.
FIG. 1 illustrates the flight trajectory of one muon μ that passes through the storage container 11 among the muons that pour from the sky.

本実施形態に係る測定装置10は、設定された測定領域22におけるミュオンの散乱角の計数分布を測定して、測定した計数分布を重元素含有物23として想定される物質のそれぞれに対応して計算された散乱角の予想計数分布と照合することにより、収納容器11内に保持された重元素含有物23の組成を特定する装置である。   The measuring device 10 according to the present embodiment measures the count distribution of the scattering angle of the muon in the set measurement region 22, and the measured count distribution corresponds to each of the substances assumed as the heavy element-containing substances 23. This is an apparatus for specifying the composition of the heavy element-containing substance 23 held in the storage container 11 by comparing the calculated scattering distribution with the expected count distribution.

収納容器11は、金属製の収納部材であり、その内部に重元素含有物23が保持されている。重元素含有物23として、原子力発電所において苛酷事故が発生した際に、炉心が溶融して生じた燃料デブリが例示される。   The storage container 11 is a metal storage member, in which the heavy element-containing substance 23 is held. An example of the heavy element-containing substance 23 is fuel debris generated by melting the core when a severe accident occurs in a nuclear power plant.

なお、重元素含有物であり炉心溶融により生じる燃料デブリは、圧力容器や炉内外の構造物などの鉄系材料、被覆管やチャンネルボックス材料のジルコニウム材、同じく重元素含有物である核燃料の中に含まれている酸化物燃料(酸化ウランや酸化プルトニウム)、FP(核分裂生成物)酸化物等の様々な物質が不均一な状態で混在する混合物である。   Fuel debris, which is a heavy element-containing material and is generated by melting the core, is contained in iron-based materials such as pressure vessels and structures inside and outside the furnace, zirconium materials for cladding tubes and channel box materials, and nuclear fuel, which is also a heavy element-containing material. Is a mixture in which various substances such as oxide fuel (uranium oxide or plutonium oxide) and FP (fission product) oxide are mixed in a non-uniform state.

第1軌跡検出器12及び第2軌跡検出器13は、高い透過力を有する荷電粒子であるミュオンの飛行軌跡を検出するミュオン軌跡検出器である。このミュオン軌跡検出器は、ミュオンの通過を検出可能なドリフトチューブ(図示省略)を複数平行に配列させたものを1層として、複数層(少なくとも3層以上)に配置させたものである。   The first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13 are muon trajectory detectors that detect a trajectory of a muon, which is a charged particle having a high transmission power. This muon trajectory detector has a structure in which a plurality of drift tubes (not shown) capable of detecting the passage of muons are arranged in parallel, and are arranged in a plurality of layers (at least three layers or more).

ミュオン軌跡検出器は、ミュオンの通過が検出された各ドリフトチューブの検出信号に基づいてミュオンの通過軌跡を検出する。なお、ドリフトチューブに代えてミュオンの通過を検出可能なシンチレーション検出器を用いても良い。   The muon trajectory detector detects a trajectory of the muon based on a detection signal of each drift tube in which the passage of the muon is detected. Note that a scintillation detector capable of detecting the passage of muons may be used instead of the drift tube.

計測のために使用するミュオンは、宇宙から地球に入射する一次宇宙線が地球の大気と反応する事により生じる二次宇宙線を用いても良いし、加速器等で人工的に発生させたミュオンを使用しても良い。二次宇宙線のミュオンは3〜4GeVとエネルギーが高く、特別な発生装置が不要であるという利点があり、加速器により発生させるミュオンはエネルギーや入射位置をコントロールできるといる利点を有する。   The muon used for measurement may be a secondary cosmic ray generated by primary cosmic rays incident on the earth from space reacting with the atmosphere of the earth, or muons generated artificially by accelerators etc. May be used. The muon of the secondary cosmic ray has the advantage of high energy of 3 to 4 GeV and does not require a special generator, and the muon generated by the accelerator has the advantage that the energy and the incident position can be controlled.

第1軌跡検出器12及び第2軌跡検出器13の構成として、ミュオンの軌跡を3次元的に検出可能となるため、ドリフトチューブを平行に配列させたドリフトチューブの層を、軸方向の向きが交互に直角となるように複数の層に重ねて構成させることが望ましい。   As the configuration of the first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13, the trajectory of the muon can be detected three-dimensionally. It is desirable to form a structure in which a plurality of layers are stacked alternately at right angles.

第1軌跡検出器12と第2軌跡検出器13とは、収納容器11を挟んで対向する位置に設置される。2つの検出器は、収納容器11を挟んで容器の側方に配置しても良いし、容器の上下に配置しても良い。また、第1軌跡検出器12と第2軌跡検出器13とは、平行に設置するよりも、高さをずらして設置した方が大きな流束のミュオンを検出することが可能となる。   The first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13 are installed at positions facing each other with the storage container 11 interposed therebetween. The two detectors may be arranged on the sides of the container with the storage container 11 interposed therebetween, or may be arranged above and below the container. In addition, the first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13 can detect a large flux muon when they are installed at different heights than when they are installed in parallel.

第1軌跡検出器12は、収納容器11に入射するミュオンの入射軌跡及び通過時間(入射時刻)を検出する。そして、検出した入射軌跡及びミュオンの通過時間を測定装置10に送信する。   The first trajectory detector 12 detects an incident trajectory and a transit time (incident time) of the muon incident on the storage container 11. Then, the detected incident trajectory and the transit time of the muon are transmitted to the measuring device 10.

一方、第2軌跡検出器13は、収納容器11を通過後のミュオンの出射軌跡及び通過時間(出射時刻)を検出する。そして、検出した出射軌跡及びミュオンの通過時間を測定装置10に送信する。   On the other hand, the second trajectory detector 13 detects an emission trajectory and a transit time (emission time) of the muon after passing through the storage container 11. Then, the detected emission trajectory and the transit time of the muon are transmitted to the measuring device 10.

第1実施形態に係る測定装置10は、第1受付部14と、第2受付部15と、同時計数部16と、散乱角計算部17と、散乱分布測定部18と、予想散乱分布保存部19と、組成特定部20と、重量推定部21と、を備えている。   The measuring apparatus 10 according to the first embodiment includes a first receiving unit 14, a second receiving unit 15, a coincidence counting unit 16, a scattering angle calculating unit 17, a scattering distribution measuring unit 18, and an expected scattering distribution storing unit. 19, a composition specifying unit 20, and a weight estimating unit 21.

なお、測定装置10を構成する各ユニットの機能は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)の他、HDD(Hard Disk Drive)や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である記憶回路に保持された所定のプログラムコードを、FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(programmable logic device)、GPU(Graphics Processing Unit)、またはCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサなどの電子回路において実行することによって実現しても良く、このようなソフトウェア処理に限らず、例えば、ASIC等の電子回路を用いたハードウェア処理で実現しても良いし、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせて実現しても良い。   The function of each unit constituting the measuring apparatus 10 is a storage medium including an external storage device such as a hard disk drive (HDD) and an optical disk device in addition to a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM). A predetermined program code stored in a memory circuit is executed in an electronic circuit such as a processor such as a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic device (PLD), a graphics processing unit (GPU), or a central processing unit (CPU). The present invention is not limited to such software processing, and may be realized by hardware processing using an electronic circuit such as an ASIC, or may be realized by a combination of software processing and hardware processing. You may.

第1受付部14は、第1軌跡検出器12から送信されたミュオンの入射軌跡及び入射時間を受け付ける。そして、第1受付部14は、受け付けた入射軌跡及び入射時間を同時計数部16に出力する。   The first receiving unit 14 receives an incident trajectory and an incident time of the muon transmitted from the first trajectory detector 12. Then, the first receiving unit 14 outputs the received incident trajectory and the incident time to the coincidence unit 16.

第2受付部15は、第2軌跡検出器13から収納容器11を通過した後のミュオンの出射軌跡及び通過時間を受け付ける。そして、第2受付部15は、入力した出射軌跡及び出射時間を同時計数部16に出力する。   The second receiving unit 15 receives the emission trajectory and the transit time of the muon after passing through the storage container 11 from the second trajectory detector 13. Then, the second reception unit 15 outputs the input emission trajectory and emission time to the coincidence unit 16.

同時計数部16は、入射時間及び出射時間のデータを用いて、一定時間内に第1軌跡検出器12及び第2軌跡検出器13のそれぞれで検出された入射軌跡と出射軌跡とを同一のミュオンによる軌跡データとして選別する。なお、一定時間とは、同一のミュオンに関する軌跡であることが判定可能な時間を意味し、例えばミュオンが収納容器11の通過に要する時間として想定される時間のうち最大の時間等が考えられる。   The coincidence unit 16 uses the data of the incident time and the emission time to compare the incident trajectory and the emission trajectory detected by the first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13 within a certain time with the same muon. Is selected as the locus data. Note that the certain time means a time during which it can be determined that the trajectory is related to the same muon. For example, a maximum time or the like which is assumed as a time required for the muon to pass through the storage container 11 can be considered.

同時計数部16により、第1軌跡検出器12及び第2軌跡検出器13において大量に検出されるミュオンの軌跡について、同一のミュオンに関する入射軌跡と出射軌跡とが選別される。なお、同一のミュオンに関する入射軌跡と出射軌跡を十分に判別できる程度に測定装置10側で軌跡の入力を制限した場合は、同時計数部16を省略する構成として良い。   The coincidence counting section 16 sorts the incident trajectory and the emission trajectory of the same muon from the trajectories of the muons detected in large quantities by the first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13. When the input of the trajectory is limited on the measurement device 10 side to the extent that the incident trajectory and the emission trajectory for the same muon can be sufficiently discriminated, the coincidence counting unit 16 may be omitted.

散乱角計算部17は、ミュオンの入射軌跡及び出射軌跡に基づいて、ミュオンの散乱角度及び散乱位置を計算する。散乱角は、入射軌跡が散乱により変化しないと仮定した場合の予想軌跡と出射軌跡とのなす角により計算する。そして、入射軌跡が変化した点を散乱位置として求める。なお、散乱位置は、ミュオンの入射軌跡及び出射軌跡との交点から求めて良い。   The scattering angle calculation unit 17 calculates the scattering angle and the scattering position of the muon based on the mucus incident trajectory and the emission trajectory. The scattering angle is calculated from an angle between an expected trajectory and an emission trajectory assuming that the incident trajectory does not change due to scattering. Then, the point at which the incident trajectory changes is determined as the scattering position. Note that the scattering position may be obtained from the intersection of the muon incident trajectory and the outgoing trajectory.

例えば図1に示すミュオンμの場合、散乱角θは、入射軌跡Tinが散乱により変化しないと仮定した場合の予想軌跡Tin’と出射軌跡Toutとのなす角により計算される。また、入射軌跡Tinが変化した点を散乱位置Aとして求める。 For example, in the case of the muon μ shown in FIG. 1, the scattering angle θ is calculated by the angle between the expected trajectory T in ′ and the emission trajectory T out assuming that the incident trajectory T in does not change due to scattering. Also, determine the point where the incident trajectory T in is changed as a scattering position A.

散乱角計算部17は、同時計数部16から入力される全てのミュオンの軌跡データについて散乱角及び散乱位置をそれぞれ計算する。そして、計算した散乱角及び散乱位置のデータを散乱分布測定部18に出力する。   The scattering angle calculation unit 17 calculates the scattering angle and the scattering position for all the muon trajectory data input from the coincidence unit 16. Then, data of the calculated scattering angle and scattering position is output to the scattering distribution measuring unit 18.

散乱分布測定部18は、計算された散乱位置が収納容器11の内部に設定された測定領域22に属する散乱角を収集して、測定領域22における散乱角の計数分布を測定する。   The scattering distribution measurement unit 18 collects scattering angles belonging to the measurement region 22 in which the calculated scattering position is set inside the storage container 11, and measures the distribution of the scattering angles in the measurement region 22.

ここで、収納容器11の内部に設定される測定領域22について説明する。図2(A)は、測定領域22が設定された収納容器11の断面図を示しており、図2(B)は、測定領域22を通過するミュオン軌跡の一例を示す説明図である。   Here, the measurement region 22 set inside the storage container 11 will be described. FIG. 2A is a cross-sectional view of the storage container 11 in which the measurement region 22 is set, and FIG. 2B is an explanatory diagram illustrating an example of a muon trajectory passing through the measurement region 22.

測定領域22は、その領域内におけるミュオン散乱角の計数分布を測定するための解析上の設定面である。この測定領域22は、収納容器11の内部かつ重元素含有物23の存在が想定される位置に任意の大きさで設定される。   The measurement area 22 is an analytical setting surface for measuring the count distribution of the muon scattering angle in the area. The measurement region 22 is set to an arbitrary size inside the storage container 11 and at a position where the presence of the heavy element-containing substance 23 is assumed.

測定領域22は、第1軌跡検出器12及び第2軌跡検出器13の少なくともいずれかが画成する平面と平行に設定されることが望ましい。また、測定領域22は、平面に限定されるものでは無く、一定の体積を有する3次元的な領域であっても良い。   It is desirable that the measurement region 22 is set in parallel with a plane defined by at least one of the first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 13. Further, the measurement area 22 is not limited to a plane, and may be a three-dimensional area having a certain volume.

散乱分布測定部18は、散乱角計算部17で計算された散乱位置が測定領域22に属する、言い換えると測定領域22の内部を通過するミュオンの散乱角を収集する。例えば、図2(B)に示すようにミュオンμの散乱位置Aが測定領域22に属する場合、このミュオンμの散乱角θは収集される。   The scattering distribution measuring unit 18 collects the scattering angles of the muons passing through the inside of the measuring region 22, in other words, the scattering positions calculated by the scattering angle calculating unit 17 belong to the measuring region 22. For example, when the scattering position A of the muon μ belongs to the measurement region 22 as shown in FIG. 2B, the scattering angle θ of the muon μ is collected.

そして、散乱分布測定部18は、収集された全ての散乱角について角度ごとに計数を行い、測定領域22内における散乱角の計数分布を測定する。なお、散乱分布測定部18は、測定領域22内における計数分布のばらつきが十分に判別可能となるまで散乱角の収集を行う。   Then, the scattering distribution measuring unit 18 counts every collected scattering angle for each angle, and measures the counting distribution of the scattering angles in the measurement region 22. Note that the scattering distribution measuring unit 18 collects scattering angles until variations in the count distribution in the measurement region 22 can be sufficiently determined.

図3は、散乱分布測定部18で測定された、測定領域22内における散乱角の計数分布の一例を示す図である。横軸は散乱角を示しており、縦軸は散乱角のイベント数(検出数)を示している。   FIG. 3 is a diagram showing an example of the distribution of the counting of the scattering angle in the measurement area 22 measured by the scattering distribution measuring unit 18. The horizontal axis indicates the scattering angle, and the vertical axis indicates the number of events (detection number) of the scattering angle.

予想散乱分布保存部19(図1)は、重元素含有物23として想定される物質が収納容器11の内部に保持されたと仮定した場合に、測定領域22において予想される散乱角の予想計数分布を、想定される物質のそれぞれについて保存するものである。   The expected scattering distribution storage unit 19 (FIG. 1) stores the expected counting distribution of the scattering angle expected in the measurement region 22 when the substance assumed as the heavy element-containing substance 23 is held inside the storage container 11. Is stored for each of the assumed substances.

ここで想定される物質とは、ウランやプルトニウムなどの核燃料を含む化合物または混合物など、重元素含有物23として想定される全ての物質を意味する。混合物を想定する場合には、混合する物質の組成比を複数の組み合わせで変更して、変更した組み合わせごとに異なる物質として区別する。   The substance assumed here means all substances assumed as the heavy element-containing substance 23, such as a compound or a mixture containing a nuclear fuel such as uranium or plutonium. When a mixture is assumed, the composition ratio of the substances to be mixed is changed in a plurality of combinations, and each changed combination is distinguished as a different substance.

想定される物質が収納容器11内に充填されたと仮定して、軌跡検出器の設置位置など実際の測定と同様の条件下で収納容器11を通過するミュオンの散乱をシミュレーションして、測定領域22における散乱角の予想計数分布を計算する。予想計数分布の計算は、想定される物質のそれぞれについて実行されて、予想散乱分布保存部19に保存される。なお、予想計数分布の計算は、測定装置10上あるいは別の計算機上において実行される。   Assuming that the assumed substance is filled in the storage container 11, the scattering of the muon passing through the storage container 11 under the same conditions as the actual measurement such as the installation position of the trajectory detector is simulated, and the measurement area 22 is measured. The expected count distribution of the scattering angle at is calculated. The calculation of the expected count distribution is performed for each of the assumed substances, and is stored in the expected scattering distribution storage unit 19. The calculation of the expected count distribution is executed on the measuring device 10 or another computer.

ミュオンが物質を通過する際のクーロン多重散乱による散乱角は、通過する物質の原子番号に対応する放射長X、密度、物質の厚さtに依存して下記式(1)のように示すことができる。式(1)中のvとpはミュオンの速度と運動量であるため、vpは入射ミュオンのエネルギーに対応している。ここでは、vpは入射するミュオンのエネルギースペクトルの平均値として仮定する。 The scattering angle due to Coulomb multiple scattering when a muon passes through a substance is represented by the following equation (1) depending on the radiation length X 0 , density, and thickness t of the substance passing through the muon. be able to. Since v and p in the equation (1) are the speed and momentum of the muon, vp corresponds to the energy of the incident muon. Here, it is assumed that vp is the average value of the energy spectrum of the incident muon.

Figure 0006640617
Figure 0006640617

重元素含有物23として想定される物質が収納容器11内に充填されていると仮定する場合、収納容器11の形状情報、物質の密度、原子番号などが既知となるため、この式(1)を用いることで、測定領域22において予想される散乱角の計数分布が計算できる。   When it is assumed that the substance assumed as the heavy element-containing substance 23 is filled in the storage container 11, the shape information of the storage container 11, the density of the substance, the atomic number, and the like are known. Is used, the count distribution of the scattering angle expected in the measurement region 22 can be calculated.

なお、実際に測定される散乱角には収納容器11によるミュオン散乱も含まれるため、計算された予想計数分布に対して収納容器11に起因する散乱角のデータを加えることで、実際に測定される計数分布に近い予想計数分布が得られる。   Note that since the actually measured scattering angle includes muon scattering by the storage container 11, the data of the scattering angle caused by the storage container 11 is added to the calculated expected count distribution to obtain the actually measured scattering angle. Thus, an expected count distribution close to the expected count distribution is obtained.

図4は、収納容器11の内部に保持される物質として、二酸化ウラン、ステンレス鋼、またはこれらの混合物を想定した場合に、測定領域22におけるミュオン散乱角の予想計数分布を示している。図4に示されるように、物質ごとに異なる計数分布が得られることが分かる。   FIG. 4 shows an expected count distribution of the muon scattering angle in the measurement region 22 when uranium dioxide, stainless steel, or a mixture thereof is assumed as the substance held in the storage container 11. As shown in FIG. 4, it can be seen that a different count distribution is obtained for each substance.

組成特定部20は、測定された計数分布を、予想散乱分布保存部19に保存された予想計数分布と比較(照合)する。そして、測定された計数分布に最も近似する予想計数分布に対応する物質(想定した物質)を重元素含有物23の組成として特定(推定)する。なお最も近似するとは、測定された計数分布と予想計数分布とが合致する場合を含み、2つの計数分布の差が最も小さくなる場合を意味する。また、組成特定部20による重元素含有物23の組成の特定とは、重元素含有物23の組成を明確に示すもののほか、最も近似するものなどにより重元素含有物23の組成を推定するものも含む。   The composition specifying unit 20 compares (collates) the measured count distribution with the expected count distribution stored in the expected scattering distribution storage unit 19. Then, a substance (assumed substance) corresponding to the expected count distribution closest to the measured count distribution is specified (estimated) as the composition of the heavy element-containing substance 23. Note that the closest approximation includes a case where the measured count distribution matches the expected count distribution and a case where the difference between the two count distributions is the smallest. The specification of the composition of the heavy element-containing substance 23 by the composition specifying unit 20 means that the composition of the heavy element-containing substance 23 is estimated by the closest approximation, in addition to the one that clearly shows the composition of the heavy element-containing substance 23. Including.

重量推定部21は、特定された重元素含有物23の組成に基づいて重元素含有物23に含まれる核燃料などの重元素の重量を推定する。具体的には、収納容器11の全重量が判明する場合には、収納容器11の全重量と特定された組成(組成比)から重元素含有物23に含まれる核燃料などの重元素の重量を推定する。また、特定された重元素含有物23の組成に基づき重元素含有物23に含まれる核燃料などの重元素の密度が判明するため、この密度と収納容器11の容積から核燃料などの重元素の重量を推定しても良い。   The weight estimating unit 21 estimates the weight of a heavy element such as nuclear fuel contained in the heavy element-containing substance 23 based on the specified composition of the heavy element-containing substance 23. Specifically, when the total weight of the storage container 11 is known, the weight of the heavy element such as nuclear fuel contained in the heavy element-containing substance 23 is calculated based on the total weight of the storage container 11 and the specified composition (composition ratio). presume. Further, since the density of the heavy element such as nuclear fuel contained in the heavy element-containing substance 23 is determined based on the specified composition of the heavy element-containing substance 23, the weight of the heavy element such as the nuclear fuel is obtained from the density and the volume of the storage container 11. May be estimated.

図5は、第1実施形態に係る重元素含有物23の測定装置10の測定手順を示すフローチャートである(適宜、図1参照)。   FIG. 5 is a flowchart showing the measurement procedure of the heavy element-containing substance measuring device 10 according to the first embodiment (see FIG. 1 as appropriate).

第1受付部14は、第1軌跡検出器12から送信されたミュオンの入射軌跡及び入射時刻を受け付ける(S10)。   The first receiving unit 14 receives the muon incident trajectory and the incident time transmitted from the first trajectory detector 12 (S10).

第2受付部15は、第2軌跡検出器13から収納容器11を通過した後のミュオンの出射軌跡及び通過時間を受け付ける(S11)。   The second receiving unit 15 receives the emission trajectory and the transit time of the muon after passing through the storage container 11 from the second trajectory detector 13 (S11).

同時計数部16は、一定時間内に検出された入射軌跡と出射軌跡とを同一のミュオンに関する軌跡として選別する(S12)。   The coincidence counting unit 16 selects an incident trajectory and an exit trajectory detected within a predetermined time as trajectories related to the same muon (S12).

散乱角計算部17は、入射軌跡及び出射軌跡に基づいて、各ミュオンの散乱角及び散乱位置を計算する(S13)。   The scattering angle calculation unit 17 calculates the scattering angle and the scattering position of each muon based on the incident trajectory and the emission trajectory (S13).

散乱分布測定部18は、設定された測定領域22内の散乱角を収集して、散乱角の計数分布を測定する(S14)。   The scattering distribution measuring unit 18 collects the scattering angles in the set measurement region 22 and measures the scattering angle counting distribution (S14).

組成特定部20は、測定された計数分布を予想散乱分布保存部19に保存された予想散乱分布と照合して、測定された計数分布に最も近似する予想計数分布に対応する物質を重元素含有物23の組成として特定する(S15)。   The composition specifying unit 20 compares the measured count distribution with the expected scatter distribution stored in the expected scatter distribution storage unit 19, and determines that the substance corresponding to the expected count distribution closest to the measured count distribution contains a heavy element. The composition of the substance 23 is specified (S15).

このように、測定領域22における散乱角の計数分布を測定して、重元素含有物23として想定される物質それぞれの散乱角の予想計数分布と照合することで、散乱角のみのデータに基づいて重元素含有物23の組成を特定する場合と比較して、重元素含有物23の組成を高い精度で特定することができる。   As described above, the scattering angle count distribution in the measurement region 22 is measured and compared with the expected counting distribution of the scattering angle of each substance assumed as the heavy element-containing substance 23, based on the data of only the scattering angle. Compared with the case where the composition of the heavy element-containing substance 23 is specified, the composition of the heavy element-containing substance 23 can be specified with high accuracy.

(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る重元素含有物23の測定装置10の構成図を示している。なお、図6において第1実施形態(図1)と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
(2nd Embodiment)
FIG. 6 is a configuration diagram of the measuring device 10 for the heavy element-containing substance 23 according to the second embodiment. In FIG. 6, portions having the same configuration or function as those of the first embodiment (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

第2実施形態に係る測定装置10が第1実施形態と異なる点は、混合予想計数分布作成部としての混合近似関数作成部24をさらに備える点にある。   The difference between the measurement apparatus 10 according to the second embodiment and the first embodiment is that the measurement apparatus 10 further includes a mixture approximation function creation unit 24 as a mixture expected count distribution creation unit.

混合近似関数作成部24は、予想散乱分布保存部19で保存されている、重元素含有物23として想定される物質それぞれの予想計数分布について、最小二乗法などの波形フィティングにより近似関数を作成する。そして、各予想計数分布に対応する近似関数を足し合わせた混合近似関数を作成する。 Mixing the approximate function creating portion 24, the expected scatter distribution is conserved storage unit 19, the expected count distributions of substances which are contemplated as heavy-element-containing substance 23, an approximate function by waveform Fi Tsu coating such as a least square method create. Then, a mixed approximation function is created by adding the approximation functions corresponding to each expected count distribution.

なお、本実施形態では、想定される物質それぞれの予想計数分布の近似関数を作成して、この近似関数を足し合わせて混合近似関数を作成しているが、このような近似関数を足し合わせた混合近似関数に限らず、想定される物質それぞれの予想計数分布を足し合わせることで、想定される物質が複数の物質の混合物である場合の混合予想計数分布を別の手段で求めても構わない。すなわち、混合近似関数作成部24により作成された混合近似関数は、想定された物質それぞれの予想計数分布を足し合わせた混合予想計数分布に相当する。   Note that, in the present embodiment, an approximate function of the expected count distribution of each assumed substance is created, and a mixed approximate function is created by adding the approximate functions, but such approximate functions are added. Not limited to the mixture approximation function, by adding the expected count distribution of each assumed substance, the mixed expected count distribution when the assumed substance is a mixture of a plurality of substances may be obtained by another means. . That is, the mixture approximation function created by the mixture approximation function creation unit 24 corresponds to a mixture expected count distribution obtained by adding the estimated count distributions of the respective assumed substances.

図7は、軽元素と重元素との混合物における混合近似関数の一例を示している。混合近似関数作成部24は、予想散乱分布保存部19に軽元素及び重元素の予想計数分布が保存されている場合、2つの予想計数分布に対応する近似関数を足し合わせて混合近似関数を作成する。   FIG. 7 shows an example of a mixture approximation function in a mixture of a light element and a heavy element. The mixed approximate function creating unit 24 creates a mixed approximate function by adding the approximate functions corresponding to the two expected count distributions when the expected count distributions of the light element and the heavy element are stored in the expected scattering distribution storage unit 19. I do.

組成特定部20は、混合近似関数を構成する近似関数の構成比率を変更して、散乱分布測定部18で測定された計数分布と混合近似関数とを波形フィッティングにより照合する。そして、測定された計数分布と最も近似する混合近似関数における近似関数の構成比率に対応する物質を重元素含有物23の組成として特定する。   The composition specifying unit 20 changes the composition ratio of the approximation function constituting the mixture approximation function, and compares the count distribution measured by the scattering distribution measurement unit 18 with the mixture approximation function by waveform fitting. Then, the substance corresponding to the composition ratio of the approximation function in the mixed approximation function closest to the measured count distribution is specified as the composition of the heavy element-containing substance 23.

具体例を挙げて説明する。
重元素含有物23に、ウランと鉄の2種類が含まれると想定する。まず、混合近似関数作成部24は、予想散乱分布保存部19から、ウラン及び鉄のそれぞれの予想散乱分布を入力して、各予想散乱分布について近似関数を作成する。
A specific example will be described.
It is assumed that the heavy element-containing substance 23 contains uranium and iron. First, the mixed approximation function creating unit 24 inputs the respective expected scattering distributions of uranium and iron from the expected scattering distribution storage unit 19, and creates an approximation function for each expected scattering distribution.

そして、下記式(2)のように、ウラン及び鉄それぞれの近似関数を足し合わせた混合近似関数f(θ)を作成する。f(θ)、fFe(θ)は、ウラン及び鉄の近似関数を示しており、C、Cは、各物質の構成比率を示している。 Then, as in the following equation (2), a mixed approximate function f (θ) is created by adding the approximate functions of uranium and iron. f U (θ) and f Fe (θ) indicate approximate functions of uranium and iron, and C 1 and C 2 indicate constituent ratios of each substance.

f(θ)=C×f(θ)+C×fFe(θ)・・・式(2) f (θ) = C 1 × f U (θ) + C 2 × f Fe (θ) Equation (2)

組成特定部20は、混合近似関数f(θ)を構成する近似関数の構成比率C、Cを変更して、散乱分布測定部18で測定された計数分布と混合近似関数f(θ)とを比較(照合)する。 The composition specifying unit 20 changes the composition ratios C 1 and C 2 of the approximation function that forms the mixture approximation function f (θ), and changes the count distribution measured by the scattering distribution measurement unit 18 and the mixture approximation function f (θ). Is compared (matched) with.

そして、測定された計数分布と最も近似する混合近似関数f(θ)におけるウラン及び鉄の構成比率C、Cに基づいて重元素含有物23の組成を特定する。重元素含有物23に3つ以上の物質が含まれている場合も同様の手順により各物質の構成比率を導出する。 Then, the composition of the heavy element-containing substance 23 is specified based on the constituent ratios C 1 and C 2 of uranium and iron in the mixed approximation function f (θ) that most closely approximates the measured count distribution. When three or more substances are contained in the heavy element-containing substance 23, the constituent ratio of each substance is derived by the same procedure.

図8は、第2実施形態に係る重元素含有物23の測定装置10の測定手順を示すフローチャートである(適宜、図6参照)。   FIG. 8 is a flowchart showing a measurement procedure of the measurement device 10 for the heavy element-containing substance 23 according to the second embodiment (see FIG. 6 as appropriate).

第1受付部14は、第1軌跡検出器12から送信されたミュオンの入射軌跡及び入射時刻を受け付ける(S20)。   The first receiving unit 14 receives the muon incident trajectory and the incident time transmitted from the first trajectory detector 12 (S20).

第2受付部15は、第2軌跡検出器13から収納容器11を通過した後のミュオンの出射軌跡及び通過時間を受け付ける(S21)。   The second receiving unit 15 receives the emission trajectory and the transit time of the muon after passing through the storage container 11 from the second trajectory detector 13 (S21).

同時計数部16は、一定時間内に検出された入射軌跡と出射軌跡とを同一のミュオンに関する軌跡として選別する(S22)。   The coincidence counting unit 16 selects an incident trajectory and an exit trajectory detected within a predetermined time as trajectories related to the same muon (S22).

散乱角計算部17は、入射軌跡及び出射軌跡に基づいて、各ミュオンの散乱角及び散乱位置を計算する(S23)。   The scattering angle calculation unit 17 calculates the scattering angle and the scattering position of each muon based on the incident trajectory and the emission trajectory (S23).

散乱分布測定部18は、設定された測定領域22内の散乱角を収集して、散乱角の計数分布を測定する(S24)。   The scattering distribution measuring unit 18 collects the scattering angles in the set measurement area 22 and measures the scattering angle counting distribution (S24).

混合近似関数作成部24は、予想散乱分布保存部19に保存された各予想散乱分布の近似関数を足し合わせて混合近似関数を作成する(S25)。   The mixed approximation function creation unit 24 creates a mixed approximation function by adding the approximation functions of each expected scattering distribution stored in the expected scattering distribution storage unit 19 (S25).

組成特定部20は、混合近似関数中の各近似関数の構成比率を変更して、測定した計数分布を混合近似関数と照合する(S26)。   The composition specifying unit 20 changes the composition ratio of each approximation function in the mixture approximation function, and checks the measured count distribution with the mixture approximation function (S26).

組成特定部20は、測定した計数分布に最も近似する混合近似関数における近似関数の構成比率に基づき前記重元素含有物23の組成を特定する(S27)。   The composition specifying unit 20 specifies the composition of the heavy element-containing substance 23 based on the composition ratio of the approximation function in the mixed approximation function closest to the measured count distribution (S27).

このように、測定領域22内でのミュオン散乱角の計数分布を、重元素含有物23として想定される物質それぞれの予想計数分布に基づいて作成した混合近似関数と照合することで、重元素含有物23の組成をより高い精度で特定することができる。   As described above, the count distribution of the muon scattering angle in the measurement region 22 is compared with the mixed approximation function created based on the expected count distribution of each of the substances assumed as the heavy element-containing substance 23, and the heavy element-containing The composition of the product 23 can be specified with higher accuracy.

以上述べた各実施形態の重元素含有物の測定装置によれば、重元素含有物を保持する収納容器内に設定された測定領域におけるミュオンの散乱角の計数分布を測定して、測定した計数分布を重元素含有物して想定される物質の予想計数分布と照合することにより、核燃料や燃料デブリなどの重元素含有物の組成を特定できる。   According to the heavy element-containing measurement device of each embodiment described above, the muon scattering angle count distribution is measured in a measurement region set in the storage container holding the heavy element-containing substance, and the measured count is measured. The composition of the heavy element-containing material such as nuclear fuel or fuel debris can be specified by comparing the distribution with the expected count distribution of the substance assumed as the heavy element-containing material.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。なお、上述の実施形態では、原子炉建屋内から取り出された燃料デブリを内部に収納する収納容器11を測定対象として説明しているが、原子炉建屋の外部に第1軌跡検出器12及び第2軌跡検出器13を外設して、原子炉格納容器の内部に保持されている燃料デブリを測定対象とすることができる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents. In the above-described embodiment, the storage container 11 that stores the fuel debris taken out of the reactor building is described as the measurement target. However, the first trajectory detector 12 and the second trajectory detector 12 are located outside the reactor building. By providing the two-track detector 13 outside, fuel debris held inside the containment vessel can be measured.

10…重元素含有物の測定装置、11…収納容器、12…第1軌跡検出器、13…第2軌跡検出器、14…第1受付部、15…第2受付部、16…同時計数部、17…散乱角計算部、18…散乱分布測定部、19…予想散乱分布保存部、20…組成特定部、21…重量推定部、22…測定領域、23…重元素含有物(燃料デブリ)、24…混合近似関数作成部、θ…散乱角、A…散乱位置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heavy element content measuring device, 11 ... Storage container, 12 ... 1st locus detector, 13 ... 2nd locus detector, 14 ... 1st reception part, 15 ... 2nd reception part, 16 ... Coincidence part , 17: Scattering angle calculation unit, 18: Scattering distribution measuring unit, 19: Expected scattering distribution storage unit, 20: Composition specifying unit, 21: Weight estimation unit, 22: Measurement area, 23: Heavy element content (fuel debris) , 24... A mixed approximation function creating unit, θ: scattering angle, A: scattering position.

Claims (4)

重元素含有物を保持する収納容器に外設された第1軌跡検出器から、前記収納容器に入射するミュオンの入射軌跡を受け付ける第1受付部と、
前記収納容器に外設されるとともに前記第1軌跡検出器に対向して設けられた第2軌跡検出器から、前記収納容器を通過した後の前記ミュオンの出射軌跡を受け付ける第2受付部と、
受け付けた前記ミュオンの前記入射軌跡及び前記出射軌跡に基づいて前記ミュオンの散乱角及び散乱位置を計算する散乱角計算部と、
前記散乱位置が前記収納容器の内部に設定された測定領域に属する前記散乱角を収集して、この測定領域における前記散乱角の計数分布を測定する散乱分布測定部と、
前記重元素含有物として想定される物質が前記収納容器の内部に保持されたと仮定した場合に、前記測定領域において予想される前記散乱角の予想計数分布を、想定される前記物質のそれぞれについて保存する予想散乱分布保存部と、
前記重元素含有物として想定される前記物質のそれぞれについて保存された前記予想計数分布を足し合わせた混合予想計数分布を作成する混合予想計数分布作成部と、
前記混合予想計数分布を構成する前記予想計数分布の比率を変更して、測定された前記計数分布と前記混合予想計数分布とを波形フィッティングにより照合して前記重元素含有物の組成を特定する組成特定部と、
を備えることを特徴とする重元素含有物の測定装置。
A first receiving unit that receives an incident trajectory of a muon incident on the storage container from a first trajectory detector provided outside the storage container that holds the heavy element-containing material;
A second receiving unit that is provided outside the storage container and that receives an emission trajectory of the muon after passing through the storage container, from a second trajectory detector provided to face the first trajectory detector;
A scattering angle calculation unit that calculates a scattering angle and a scattering position of the muon based on the incident trajectory and the emission trajectory of the received muon,
A scattering distribution measuring unit that collects the scattering angles belonging to a measurement region where the scattering position is set inside the storage container, and measures a count distribution of the scattering angles in the measurement region,
Assuming that the substance assumed as the heavy element-containing substance is held inside the storage container, the expected count distribution of the scattering angle expected in the measurement region is stored for each of the assumed substances. Expected scattering distribution storage unit
A mixed expected count distribution creating unit that creates a mixed expected count distribution that is the sum of the expected count distributions stored for each of the substances assumed as the heavy element-containing material,
A composition for changing the ratio of the expected count distribution that constitutes the mixed expected count distribution, and comparing the measured count distribution and the mixed expected count distribution with a waveform fitting to specify the composition of the heavy element-containing material. Specific part,
An apparatus for measuring a heavy element-containing substance, comprising:
特定された前記重元素含有物の組成に基づいて前記重元素含有物に含まれる重元素の重量を推定する重量推定部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の重元素含有物の測定装置。   The heavy element-containing material according to claim 1, further comprising a weight estimating unit configured to estimate a weight of the heavy element included in the heavy element-containing material based on the specified composition of the heavy element-containing material. measuring device. 前記予想散乱分布保存部は、前記収納容器に起因して発生する前記ミュオンの散乱を前記予想計数分布に加えること特徴とする請求項1または請求項に記載の重元素含有物の測定装置。 The estimated scatter distribution storage unit, the measuring device of the heavy-element-containing substance according to claim 1 or claim 2, characterized in that the addition of scattering of the muons caused by the said container to the expected count distribution . 重元素含有物を保持する収納容器に外設された第1軌跡検出器から、前記収納容器に入射するミュオンの入射軌跡を受け付けるステップと、
前記収納容器に外設されるとともに前記第1軌跡検出器に対向して設けられた第2軌跡検出器から、前記収納容器を通過した後の前記ミュオンの出射軌跡を受け付けるステップと、
受け付けた前記ミュオンの前記入射軌跡及び前記出射軌跡に基づいて前記ミュオンの散乱角及び散乱位置を計算するステップと、
前記散乱位置が前記収納容器の内部に設定された測定領域に属する前記散乱角を収集して、この測定領域における前記散乱角の計数分布を測定するステップと、
前記重元素含有物として想定される物質が前記収納容器の内部に保持されたと仮定した場合に、前記測定領域において予想される前記散乱角の予想計数分布を、想定される前記物質のそれぞれについて保存するステップと、
前記重元素含有物として想定される前記物質のそれぞれについて保存された前記予想計数分布を足し合わせた混合予想計数分布を作成するステップと、
前記混合予想計数分布を構成する前記予想計数分布の比率を変更して、測定された前記計数分布と前記混合予想計数分布とを波形フィッティングにより照合して前記重元素含有物の組成を特定するステップと、
を含むことを特徴とする重元素含有物の測定方法。
Receiving a muon incident trajectory incident on the storage container from a first trajectory detector provided outside the storage container holding the heavy element-containing material;
A step of receiving the emission trajectory of the muon after passing through the storage container from a second trajectory detector provided outside the storage container and opposed to the first trajectory detector;
Calculating the scattering angle and the scattering position of the muon based on the incident trajectory and the emission trajectory of the received muon,
Collecting the scattering angles belonging to a measurement region where the scattering position is set inside the storage container, and measuring a count distribution of the scattering angles in the measurement region;
Assuming that the substance assumed as the heavy element-containing substance is held inside the storage container, the expected count distribution of the scattering angle expected in the measurement region is stored for each of the assumed substances. Steps to
Creating a mixed expected count distribution by adding the expected count distribution stored for each of the substances envisioned as the heavy element-containing material,
Changing the ratio of the expected count distribution forming the mixed expected count distribution, and comparing the measured count distribution and the mixed expected count distribution by waveform fitting to specify the composition of the heavy element-containing substance. When,
A method for measuring heavy element-containing substances, comprising:
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