JP2008139094A - Radioactivity measuring method and instrument - Google Patents
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Description
本発明は、放射性廃棄物等の放射性物体が有する放射能量を測定する放射能測定装置および方法に関する。 The present invention relates to a radioactivity measuring apparatus and method for measuring the radioactivity of a radioactive object such as radioactive waste.
現在、使用済核燃料の再処理は外国の再処理工場に委託しており、再処理に際して発生する放射性廃棄物は、再処理によって得られるウランやプルトニウムとともに我が国に返還され、最終的には国内の処理施設で処分されるようになっている。そして、処分される前に、我が国の規定に基づき、国内の検査装置で外観検査、表面汚染検査、放射能量測定等の種々の検査及び測定が行われることになっている。国内の検査装置での検査及び測定は、放射性廃棄物の製造記録や測定記録の妥当性確認も目的としている。 Currently, the reprocessing of spent nuclear fuel is outsourced to a foreign reprocessing plant, and the radioactive waste generated during the reprocessing is returned to Japan together with the uranium and plutonium obtained by the reprocessing. It will be disposed of at the processing facility. Prior to disposal, various inspections and measurements such as appearance inspection, surface contamination inspection, and radioactivity measurement are to be carried out with domestic inspection equipment based on Japanese regulations. Inspection and measurement with domestic inspection equipment is also aimed at validating manufacturing records and measurement records of radioactive waste.
既に、海外での再処理により発生した高レベルガラス固化体については、国内の検査装置にて下記の方法で放射能測定を行っている。すなわち、放射性廃棄を回転及び昇降を行える駆動装置上に設置し、γ核種の放射能量測定のためのGe検出器、及びα核種の放射能量測定のための中性子検出器により外部から廃棄物全体をスパイラル状に相対的に走査し測定を行っている。γ核種はGe検出器で測定されたγ線エネルギスペクトルを解析し、放射性廃棄物に含まれる放射性元素固有のγ線の光電ピーク計数率を求め、この光電ピーク計数率に検出効率等に基づく放射能換算係数を乗じることにより核種別放射能に換算し、γ核種の放射能濃度の妥当性確認を行っている。また、α核種は中性子検出器で測定された係数値に検出効率等に基づく放射能換算係数を乗じることによりα核種の放射能濃度の妥当性確認を行っている(特許文献1参照)。 Already, high-level vitrified bodies generated by reprocessing overseas have been measured for radioactivity by the following methods using domestic inspection equipment. That is, radioactive waste is installed on a drive device that can rotate and move up and down, and the entire waste is externally removed by a Ge detector for measuring the radioactivity of γ nuclides and a neutron detector for measuring the radioactivity of α nuclides. Measurement is performed by scanning in a spiral pattern. For γ nuclides, the γ-ray energy spectrum measured by the Ge detector is analyzed to determine the photoelectric peak count rate of γ rays specific to the radioactive elements contained in the radioactive waste. Multiplying by the activity conversion factor, it is converted to the radioactivity of the nuclide, and the radioactivity concentration of the γ nuclide is confirmed. For α nuclides, the validity of the radioactivity concentration of α nuclides is confirmed by multiplying the coefficient value measured by a neutron detector by a radioactivity conversion coefficient based on detection efficiency or the like (see Patent Document 1).
今後、上述した高レベルガラス固化体に加え、使用済核燃料の海外での再処理時に発生するハル・エンドピースや雑固体廃棄物等を圧縮しキャニスターと称されるステンレス製の筒状容器内に複数収納した固型物収納体についても我が国に返還される計画となっている。 In the future, in addition to the high-level vitrified material described above, the hull end pieces and miscellaneous solid waste generated during reprocessing of spent nuclear fuel overseas will be compressed into a stainless steel cylindrical container called a canister. There are plans to return the multi-packaged solid containers to Japan.
固型物収納体の放射能量は、処理前の試料分析により放射能量の定量が不可能であるため、海外では次に示す方法で放射能量の定量を行う計画である。すなわち、収納体の駆動機構と高さ方向に配置した複数のγ線検出器を用いてγ線スペクトル測定を行うことによりγ線放出核種の放射能量の定量を行う測定装置、及び収納体の周囲に配置した多数の中性子検出器により自発核分裂や(α,n)反応によるパッシブ中性子を測定するとともに中性子源より核反応により放出される即発中性子と遅発中性子を測定する中性子測定装置を用いて測定を行う。γ放射能測定結果の内、ユーロピウム154とセシウム137の放射能量の比より使用済燃料の燃焼度・冷却期間を求め、パッシブ及びアクティブ中性子測定結果よりPu,Cm,全α放射能量を求める。
上記の従来の放射能測定方法および装置は、ガラス固化体のような密度及び放射能分布が均質の放射性廃棄物を対象としており、そのような放射性廃棄物を収納したものに適用した場合には比較的良好な精度で測定が可能であり、かつきわめて構成が単純なためコスト、保守等の観点から利点を有している。 The above-mentioned conventional radioactivity measurement method and apparatus are intended for radioactive wastes having a uniform density and radioactive distribution such as vitrified bodies, and when applied to those containing such radioactive wastes. Measurement can be performed with relatively good accuracy, and since the configuration is extremely simple, there are advantages in terms of cost, maintenance, and the like.
しかしながら、今後受入が計画されている、密度・放射能分布に偏在のおそれのある固型物収納体等の測定を行う場合、測定精度が悪くなり、海外からの返還廃棄物が受入れられない可能性がある。また、固型物収納体について海外で計画されている放射能測定の手法の場合、測定装置が大規模且つ複雑になり運用コストが大きくなる問題がある。 However, when measuring solid containers that are planned to be received in the future and that may be unevenly distributed in the density and radioactivity distribution, the measurement accuracy will deteriorate, and returned waste from overseas may not be accepted. There is sex. Further, in the case of the radioactivity measurement method planned overseas for the solid object container, there is a problem that the measuring apparatus becomes large and complicated, and the operation cost increases.
本発明は、放射性物体の密度及び放射能濃度分布の如何に拘らず放射性物体の放射能濃度を精度よく測定することのできる放射能測定方法およびコンパクトで低コストな放射能測定装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a radioactivity measurement method and a compact and low-cost radioactivity measurement apparatus capable of accurately measuring the radioactivity concentration of a radioactive object regardless of the density and radioactivity concentration distribution of the radioactive object. With the goal.
上記目的を達成するために本発明の放射能測定方法は、放射性物体から放射される放射線を検出し、前記検出された放射線のエネルギースペクトルを求め、前記エネルギースペクトルから前記放射性物体に含まれる特定の核種による部分放射能量を求め、前記部分放射能量を前記放射性物体に含まれる核種について予め得られている放射能量データと比較することによって前記放射性物体の全放射能量を求める方法とする。 In order to achieve the above object, the radioactivity measurement method of the present invention detects radiation emitted from a radioactive object, obtains an energy spectrum of the detected radiation, and determines a specific spectrum included in the radioactive object from the energy spectrum. A method is used in which a partial radioactivity amount by a nuclide is obtained, and the partial radioactivity amount is compared with the radioactivity data obtained in advance for the nuclide contained in the radioactive object to obtain the total radioactivity amount of the radioactive object.
また本発明の放射能測定方法は、放射性物体から放射される放射線を検出し、前記検出された放射線から特定の核種による線量率を求め、前記放射性物体に含まれる核種について予め得られている放射能量データのそれぞれの核種からのエネルギースペクトルを演算し、前記線量率を前記エネルギースペクトルから算出した放射線量と比較することによって前記放射性物体の全放射能量を求める方法とする。 In the radioactivity measurement method of the present invention, radiation emitted from a radioactive object is detected, a dose rate by a specific nuclide is obtained from the detected radiation, and radiation obtained in advance for the nuclide contained in the radioactive object is obtained. The energy spectrum from each nuclide of the capacity data is calculated, and the dose rate is compared with the radiation dose calculated from the energy spectrum to obtain the total radioactivity of the radioactive object.
本発明の放射能測定装置は、放射性物体から放射される放射線を検出する放射線検出器と、前記検出された放射線のエネルギースペクトルを求める放射線分析装置と、前記エネルギースペクトルから前記放射性物体に含まれる特定の核種による部分放射能量を求め、前記部分放射能量を前記放射性物体に含まれる核種について予め得られている放射能量データと比較することによって前記放射性物体の全放射能量を求める放射能量演算装置とを備えている構成とする。 A radioactivity measurement apparatus according to the present invention includes a radiation detector that detects radiation emitted from a radioactive object, a radiation analyzer that obtains an energy spectrum of the detected radiation, and a specification included in the radioactive object from the energy spectrum. A radioactivity calculator that calculates the total radioactivity of the radioactive object by determining the partial radioactivity by the radionuclide and comparing the partial radioactivity with the radioactivity data obtained in advance for the nuclide contained in the radioactive object; It is assumed that it is equipped.
また本発明の放射能測定装置は、放射性物体から放射される放射線を検出する放射線検出器と、前記検出された放射線から特定の核種による線量率を求める線量率演算装置と、前記放射性物体に含まれる核種について予め得られている放射能量データのそれぞれの核種からのエネルギースペクトルを演算し、前記線量率を前記エネルギースペクトルから算出した放射線量と比較することによって前記放射性物体の全放射能量を求める放射能量演算装置とを備えている構成とする。 The radioactivity measurement apparatus of the present invention includes a radiation detector that detects radiation radiated from a radioactive object, a dose rate calculation device that determines a dose rate due to a specific nuclide from the detected radiation, and the radioactive object. Radiation for calculating the total radioactivity of the radioactive object by calculating the energy spectrum from each nuclide of the radioactivity data obtained in advance for the nuclide to be obtained and comparing the dose rate with the radiation dose calculated from the energy spectrum It is set as the structure provided with capability calculation apparatus.
本発明によれば、放射性物体の密度及び放射能濃度分布の如何に拘らず放射性物体の放射能濃度を精度よく測定することができる。 According to the present invention, the radioactive concentration of a radioactive object can be accurately measured regardless of the density of the radioactive object and the radioactive concentration distribution.
以下、図面を参照して本発明の第1ないし第5の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本実施の形態における放射能測定装置の構成を示す。すなわち、放射性物体1内の線源2から放出される放射線3は放射線検出器4で検出される。放射線検出器4の出力は放射線分析装置5に入力され、放射線分析装置5では放射性物体1から放出されたγ線のエネルギースペクトルを得る(図2(a))。放射線分析装置5の出力であるエネルギースペクトルは、放射能量演算装置6に入力され、放射能量演算装置6は、放射性物体1内の放射能量を演算して求める(図2(d))。
Hereinafter, first to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a radioactivity measuring apparatus in the present embodiment. That is, the
ここで図2(b)に示すように、予め核種a〜iごとの放射能量を測定したデータを求めておき、図2(c)に示すように放射能測定装置で一つ又は複数の核種の放射能量を測定し、前記データと比較を行い、比例計算して、放射性物体1の全放射能量を求める。 Here, as shown in FIG. 2 (b), data obtained by measuring the amount of radioactivity for each of the nuclides a to i is obtained in advance, and one or a plurality of nuclides are obtained by the radioactivity measuring apparatus as shown in FIG. 2 (c). The total amount of radioactivity of the radioactive object 1 is obtained by measuring the amount of radioactivity, comparing with the data, and performing proportional calculation.
このようにして本実施の形態の放射能測定方法および装置によれば、放射性物体1から放射される放射線3のうち特定のものを実測するのみで放射性物体1の全放射能量を求めることができる。
As described above, according to the radioactivity measurement method and apparatus of the present embodiment, it is possible to obtain the total radioactivity of the radioactive object 1 only by actually measuring a specific one of the
(第2の実施の形態)
図3、図4は本発明の第2の実施の形態を示す図である。すなわち、図3に示すように線量率演算装置7を備えて、放射性物体1内の線源2から放出される放射線の線量率を求める。
(Second Embodiment)
3 and 4 are diagrams showing a second embodiment of the present invention. That is, as shown in FIG. 3, the dose
このとき、図4(a)に示すように予め核種a〜iごとの放射能量を測定したデータを求めておき、このデータのそれぞれの核種a〜iからの放射線スペクトルを演算し(図4(b))、このエネルギースペクトルから下記の式(1)で算出(図4(c))した放射線量と特定核種の放射能量測定値(図4(d))を比較することにより、放射性物体1の全放射能量を求める(図4(e))。
E:放射線のエネルギー
N(E):パルス波高スペクトル
G(E):スペクトル−線量率変換係数
At this time, as shown in FIG. 4 (a), data obtained by measuring the radioactivity for each of the nuclides ai are obtained in advance, and the radiation spectrum from each nuclide ai of this data is calculated (FIG. 4 ( b)), by comparing the radiation dose calculated by the following equation (1) from this energy spectrum (FIG. 4 (c)) and the measured radioactivity of the specific nuclide (FIG. 4 (d)), the radioactive object 1 Is calculated (FIG. 4 (e)).
E: Radiation energy
N (E): Pulse height spectrum
G (E): Spectrum-dose rate conversion factor
このようにして本実施の形態の放射能測定方法および装置によれば、放射性物体1から放射される放射線3のうち特定のものを実測するのみで放射性物体1の全放射能量を求めることができる。
As described above, according to the radioactivity measurement method and apparatus of the present embodiment, it is possible to obtain the total radioactivity of the radioactive object 1 only by actually measuring a specific one of the
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態は、前記第1及び第2の実施の形態において、図5に示すように放射能性物体1を駆動装置8に設置し、放射性物体1を回転、昇降、又は回転と昇降を同時に行いながら放射能測定するようにしたものである。本実施の形態の放射能測定装置によれば、放射性物体1中の放射能に偏在がある場合でも偏在の影響を低減し、正確に放射能量を測定することができる。
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, in the first and second embodiments, the radioactive object 1 is installed in the
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態は、図6に示すように、測定対象物9内に複数の放射性物体1が存在する場合、放射性物体1の数に応じた放射線検出器4を装備する。このような構成によって複数の放射性物体1の放射能量を測量することができる。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 6, the fourth embodiment of the present invention is equipped with
(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態は、図7に示すように換算係数入力手段10を設けた構成である。放射性物体1内の放射能分布が軸方向あるいは水平方向などで均一でない場合、その分布を考慮した換算係数を測定結果に対して乗じることにより、放射能分布が不均一である場合でも放射能濃度を精度よく評価できる。また、この換算係数を安全側に設定することにより放射性核種の含有量を過少評価せず、放射能量を測定することができる。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment of the present invention has a configuration in which conversion coefficient input means 10 is provided as shown in FIG. If the radioactivity distribution in the radioactive object 1 is not uniform in the axial direction or the horizontal direction, the radioactivity concentration can be obtained even when the radioactivity distribution is non-uniform by multiplying the measurement result by a conversion factor that takes into account the distribution. Can be evaluated with high accuracy. Moreover, by setting this conversion factor to the safe side, the radioactivity can be measured without underestimating the content of the radionuclide.
また、検出感度が低い位置に放射能が分布している状態を模擬した放射性物体を用いて校正を行い、この結果より換算係数を決定することにより安全側の換算係数を決定することができる。 Further, calibration is performed using a radioactive object simulating a state in which radioactivity is distributed at a position where detection sensitivity is low, and a conversion factor on the safe side can be determined by determining a conversion factor from this result.
1…放射性物体、2…線源、3…放射線、4…放射線検出器、5…放射線分析装置、6…放射能量演算装置、7…線量率演算装置、8…駆動装置、9…測定対象物、10…換算係数入力手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Radioactive object, 2 ... Radiation source, 3 ... Radiation, 4 ... Radiation detector, 5 ... Radiation analyzer, 6 ... Radioactivity calculation apparatus, 7 ... Dose rate calculation apparatus, 8 ... Drive apparatus, 9 ... Measurement object 10: Conversion coefficient input means.
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