JP2016090483A - Detection device and method for metal oxide in waste liquid - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection device and method for a metal oxide in a waste water, capable of highly accurately detecting a total amount of the metal oxide in a high-level radioactive waste liquid.SOLUTION: The detection device is provided with: an airtight container 14 in which the high-level radioactive waste liquid is filled, the airtight container having a detection window 25 that allows transmission of an X-ray; an X-ray irradiator 15 that irradiates the high-level radioactive waste liquid with the X-ray through the detection window 25 of the airtight container 14; a semiconductor detector 16 that detects a fluorescent X-ray generated from the high-level radioactive waste liquid due to the irradiation of the X-ray; and a measurement device 17 that measure concentration of the metal oxide contained in the high-level radioactive waste liquid on the basis of a result of the detection by the semiconductor detector 16.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば、核燃料の再処理工程にて、核燃料をせん断して溶解した後に発生する高レベル廃液に含まれる金属酸化物の量を測定する廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法に関するものである。   The present invention relates to an apparatus and a method for detecting metal oxide in a waste liquid that measures the amount of metal oxide contained in a high-level waste liquid generated after shearing and dissolving the nuclear fuel in a nuclear fuel reprocessing step, for example. Is.

原子力発電プラントに使用される原子炉として、加圧水型原子炉や沸騰水型原子炉などがある。このような原子炉では、内部に多数の燃料集合体(核燃料)を配置すると共に、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、核燃料が核分裂することで発生した熱により軽水を加熱し、この加熱された軽水(蒸気)により発電を行っている。   Examples of nuclear reactors used in nuclear power plants include pressurized water reactors and boiling water reactors. In such a nuclear reactor, a large number of fuel assemblies (nuclear fuel) are arranged inside, and light water is used as a reactor coolant and a neutron moderator, and light water is heated by heat generated by nuclear fission. Electricity is generated by the heated light water (steam).

この核燃料は、原子炉で使用すると、ウラン235が核分裂して異なる物質、例えば、セシウム、ストロンチウム、ヨウ素、キセノンなどになって減損していくことから、所定期間経過すると定格の出力を出せなくなる。そのため、使用済の核燃料を原子炉から取り出し、再処理施設での再処理が必要となる。まず、原子炉で使用済みになった核燃料を使用済燃料輸送容器(キャスク)に入れて再処理施設に搬送し、貯蔵プールで冷却しながら貯蔵する。次に、放射能が低下した使用済核燃料を細かくせん断し、燃料の部分を硝酸で溶かしてウラン、プルトニウム、核分裂生成物に分離する。そして、ウラン溶液とプルトニウム溶液を精製、脱硝してウラン酸化物とウラン・プルトニウム混合酸化物の2種類の製品を作る。一方、再処理工程で生じた核分裂生成物を含む廃液は、強い放射能を帯びていることから高レベルの放射性廃棄物となり、貯槽で冷却してからガラス材料により固化された後、キャニスタに充填されて貯蔵される。   When this nuclear fuel is used in a nuclear reactor, uranium 235 is fissioned and becomes a different material, for example, cesium, strontium, iodine, xenon, etc., so that it cannot be rated after a predetermined period. Therefore, it is necessary to remove the spent nuclear fuel from the nuclear reactor and reprocess it at the reprocessing facility. First, nuclear fuel that has been spent in the nuclear reactor is placed in a spent fuel transport container (cask), transported to a reprocessing facility, and stored while being cooled in a storage pool. Next, the spent nuclear fuel with reduced radioactivity is finely sheared, and a portion of the fuel is dissolved with nitric acid to separate it into uranium, plutonium and fission products. Then, the uranium solution and the plutonium solution are purified and denitrated to produce two types of products, uranium oxide and uranium / plutonium mixed oxide. On the other hand, the waste liquid containing fission products generated in the reprocessing process has a high level of radioactivity and becomes high-level radioactive waste. After cooling in the storage tank and solidifying with glass material, it fills the canister. To be stored.

このような高レベル廃液の処理装置としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。   Examples of such a high-level waste liquid treatment apparatus include those described in the following patent documents.

特公平08−000193号公報Japanese Patent Publication No. 08-000193 特公平06−102148号公報Japanese Patent Publication No. 06-102148 特許第4690623号公報Japanese Patent No. 4690623

上述したように、再処理工程で生じた核分裂生成物を含む高レベル放射性廃液は、ガラス材料により固化されて安定化されて貯蔵される。この場合、高レベル放射性廃液に対して供給するガラス材料の量は、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量に応じて設定される。そのため、事前に、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を化学分析により把握する必要がある。一般的に、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を把握する場合、この高レベル放射性廃液を強制加熱処理して固形とし、この固形試料の質量を測定することで行っていた。しかし、高レベル放射性廃液の成分により、金属酸化物の形態が変化したり、周囲の環境により固形試料の湿分が変化したりして測定値が変動し、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く把握することが困難であった。   As described above, the high-level radioactive liquid waste containing fission products generated in the reprocessing step is solidified by the glass material, stabilized and stored. In this case, the amount of the glass material supplied to the high-level radioactive liquid waste is set according to the total amount of metal oxides in the high-level radioactive liquid waste. Therefore, it is necessary to grasp the total amount of metal oxide in the high-level radioactive liquid waste by chemical analysis in advance. Generally, when grasping the total amount of metal oxides in the high-level radioactive liquid waste, the high-level radioactive liquid waste is forcibly heated to form a solid, and the mass of the solid sample is measured. However, depending on the components of the high-level radioactive liquid waste, the metal oxide form changes, or the moisture content of the solid sample changes depending on the surrounding environment. It was difficult to accurately grasp the total amount of

本発明は、上述した課題を解決するものであり、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for detecting metal oxide in waste liquid that can accurately detect the total amount of metal oxide in high-level radioactive waste liquid. And

上記の目的を達成するための本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置は、廃液を充填すると共に放射線が透過可能な検出窓を有する密閉容器と、前記密閉容器の検出窓を通して廃液に放射線を照射する放射線照射器と、放射線の照射によって廃液から発生する放射線を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測する測定装置と、を有することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention includes a sealed container having a detection window filled with the waste liquid and capable of transmitting radiation, and the waste liquid is irradiated with radiation through the detection window of the sealed container. A radiation irradiator that irradiates the radiation, a detector that detects radiation generated from the waste liquid by radiation irradiation, and a measurement device that measures the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid based on the detection result of the detector. It is characterized by having.

従って、放射線照射器が密閉容器の検出窓を通して廃液に放射線を照射すると、検出器が放射線の照射によって廃液から発生する放射線を検出し、測定装置に出力するため、この測定装置は、検出器の検出結果に基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測する。その結果、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる。   Therefore, when the radiation irradiator irradiates the waste liquid with radiation through the detection window of the sealed container, the detector detects the radiation generated from the waste liquid by irradiation of the radiation and outputs it to the measuring device. Based on the detection result, the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid is measured. As a result, the total amount of metal oxide in the high level radioactive liquid waste can be detected with high accuracy.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置では、前記密閉容器は、前記検出窓が鉛直方向の下部に位置するように配置され、前記放射線照射器は、前記密閉容器の下方から前記検出窓に向けて放射線を照射することを特徴としている。   In the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention, the sealed container is disposed so that the detection window is positioned at a lower portion in the vertical direction, and the radiation irradiator is disposed from below the sealed container. It is characterized by emitting radiation toward

従って、密閉容器内の金属酸化物を含む固形物が溶液中で沈殿することから、下部に位置する検出窓側に集められることとなり、放射線照射器が下方からこの検出窓に向けて放射線を照射することで、適正に放射線を金属酸化物を含む固形物に照射することができる。   Therefore, since the solid substance containing the metal oxide in the sealed container is precipitated in the solution, it is collected on the detection window side located at the lower part, and the radiation irradiator emits radiation toward the detection window from below. Thus, it is possible to appropriately irradiate the solid matter containing the metal oxide with radiation.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置では、前記密閉容器は、廃液を充填する開口部が設けられ、前記開口部にポリエチレンシートが装着されて閉塞されることで、前記ポリエチレンシートにより前記検出窓が形成されることを特徴としている。   In the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention, the closed container is provided with an opening for filling the waste liquid, and a polyethylene sheet is attached to the opening so as to be closed. A detection window is formed.

従って、密閉容器に開口部を設けることで、容易に密閉容器内に廃液を充填することができ、また、この開口部にポリエチレンシートを装着することで、容易に開口部を閉塞して検出窓を形成することができ、構造の簡素化を可能とすることができる。   Therefore, by providing an opening in the sealed container, waste liquid can be easily filled in the sealed container, and by attaching a polyethylene sheet to this opening, the opening can be easily closed to detect the detection window. Can be formed, and the structure can be simplified.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置では、前記測定装置は、検出した放射線と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出することを特徴としている。   In the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention, the measurement apparatus calculates the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid based on the detected radiation and the intensity ratio of the radiation of a plurality of types of elements. It is a feature.

従って、例えば、廃液に所定濃度の内標準物質を添加しておき、検出した放射線における内標準物質と各元素における放射線の強度比を比較することで、複数の金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。   Therefore, for example, by adding an internal standard substance of a predetermined concentration to the waste liquid and comparing the intensity ratio of the internal standard substance and the radiation of each element in the detected radiation, the concentration of multiple metal oxides can be accurately determined. Can be calculated.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置では、前記測定装置は、検出した放射線と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する元素の濃度を算出し、廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することを特徴としている。   In the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention, the measurement apparatus calculates the concentration of an element contained in the waste liquid based on the detected radiation and the intensity ratio of the radiation of a plurality of types of elements, and is contained in the waste liquid. The concentration of the metal oxide is calculated based on the concentration of the element to be processed and the molecular weight of the metal oxide.

従って、各元素における放射線の強度比から各元素の濃度を算出し、この各元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することで、金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。   Therefore, by calculating the concentration of each element from the intensity ratio of the radiation of each element and calculating the concentration of the metal oxide based on the concentration of each element and the molecular weight of the metal oxide, the concentration of the metal oxide is increased. It can be calculated with accuracy.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置では、放射線照射器は、エックス線を照射するエックス線照射器であり、前記検出器は、エックス線の照射によって廃液から発生する蛍光エックス線を検出することを特徴としている。   In the apparatus for detecting a metal oxide in waste liquid according to the present invention, the radiation irradiator is an X-ray irradiator that irradiates X-rays, and the detector detects fluorescent X-rays generated from the waste liquid by X-ray irradiation. It is said.

従って、エックス照射器が密閉容器の検出窓を通して廃液にエックスを照射すると、検出器がエックスの照射によって廃液から発生する蛍光エックスを検出し、測定装置に出力するため、この測定装置は、検出器の検出結果に基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測する。その結果、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる。   Therefore, when the X irradiator irradiates the waste liquid with X through the detection window of the sealed container, the detector detects the fluorescent X generated from the waste liquid by the X irradiation and outputs it to the measuring device. Based on the detection result, the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid is measured. As a result, the total amount of metal oxide in the high level radioactive liquid waste can be detected with high accuracy.

また、本発明の廃液中における金属酸化物の検出方法は、廃液に対して所定濃度の標準物質を添加する工程と、密閉容器内に充填された廃液における沈殿物に対して放射線を照射する工程と、放射線の照射によって廃液から発生する放射線を検出する工程と、検出結果に基づいて前記標準物質と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出する工程と、を有することを特徴とするものである。   The method for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention includes a step of adding a standard substance of a predetermined concentration to the waste liquid, and a step of irradiating the precipitate in the waste liquid filled in the sealed container with radiation. And calculating the concentration of metal oxides contained in the waste liquid based on the standard substance and the intensity ratio of the radiation of multiple types of elements based on the detection results And a step of performing.

従って、検出した放射線における内標準物質と各元素における放射線の強度比を比較することで、複数の金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。その結果、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる。   Therefore, the concentration of the plurality of metal oxides can be calculated with high accuracy by comparing the intensity ratio between the internal standard substance in the detected radiation and the radiation in each element. As a result, the total amount of metal oxide in the high level radioactive liquid waste can be detected with high accuracy.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出方法では、検出した放射線と前記標準物質と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する元素の濃度を算出し、廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することを特徴としている。   In the method for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present invention, the concentration of an element contained in the waste liquid is calculated based on the detected radiation and the intensity ratio of the radiation of the standard substance and a plurality of types of elements, and contained in the waste liquid. It is characterized in that the concentration of the metal oxide is calculated based on the concentration of the element and the molecular weight of the metal oxide.

従って、各元素における放射線の強度比から各元素の濃度を算出し、この各元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することで、金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。   Therefore, by calculating the concentration of each element from the intensity ratio of the radiation of each element and calculating the concentration of the metal oxide based on the concentration of each element and the molecular weight of the metal oxide, the concentration of the metal oxide is increased. It can be calculated with accuracy.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出方法では、上部に形成された開口部から密閉容器内に廃液を充填する工程と、前記開口部にポリエチレンシートを装着して前記開口部を閉塞する工程と、前記密閉容器を上下逆に配置する工程とが設けられ、前記密閉容器の下方から前記ポリエチレンシートにより形成された検出窓に向けて放射線を照射することを特徴としている。   In the method for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present invention, the step of filling the waste liquid into the sealed container from the opening formed in the upper part, and the step of closing the opening by attaching a polyethylene sheet to the opening And a step of arranging the sealed container upside down, and radiating radiation toward the detection window formed by the polyethylene sheet from below the sealed container.

従って、廃液が充填された密閉容器を上下逆に配置することで、密閉容器内の金属酸化物を含む固形物が溶液中で沈殿して下部に位置する検出窓側に集められることとなり、放射線照射器が下方からこの検出窓に向けて放射線を照射することで、適正に放射線を金属酸化物を含む固形物に照射することができる。   Therefore, by placing the sealed container filled with the waste liquid upside down, the solid matter containing the metal oxide in the sealed container is precipitated in the solution and collected on the lower detection window side, so that radiation irradiation is performed. By irradiating radiation toward the detection window from below, the solid can be properly irradiated to the solid matter containing the metal oxide.

本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法によれば、放射線分析を用いるので、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる。   According to the apparatus and method for detecting metal oxides in the waste liquid of the present invention, since radiation analysis is used, the total amount of metal oxides in the high-level radioactive liquid waste can be detected with high accuracy.

図1は、本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置を表す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a metal oxide detection device in waste liquid of this embodiment. 図2は、本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法を表す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a method for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment. 図3は、本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法を表す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment. 図4は、廃液中における金属酸化物の検出方法を表すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a method for detecting a metal oxide in waste liquid. 図5は、X線エネルギに対する蛍光X線強度を表すグラフである。FIG. 5 is a graph showing fluorescent X-ray intensity with respect to X-ray energy. 図6は、検出元素に対する酸化物形態を表す表である。FIG. 6 is a table showing oxide forms for the detection elements. 図7は、使用済核燃料の再処理工程を表す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a process for reprocessing spent nuclear fuel.

以下に添付図面を参照して、本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。   Exemplary embodiments of a detection apparatus and method for metal oxide in waste liquid according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.

図7は、使用済核燃料の再処理工程を表す概略図である。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a process for reprocessing spent nuclear fuel.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法は、使用済核燃料の再処理工程にて、せん断・溶解工程で排出された高レベル放射線溶液に対して使用されるものである。   The apparatus and method for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present embodiment is used for a high-level radiation solution discharged in a shearing / dissolution process in a spent nuclear fuel reprocessing process.

使用済核燃料の再処理工程について説明する。この使用済核燃料の再処理工程は、図7に示すように、使用済核燃料の受入れ・貯蔵工程と、せん断・溶解工程と、分離工程と、精製工程と、脱硝工程と、製品貯蔵工程とから構成されている。   The process for reprocessing spent nuclear fuel will be described. As shown in FIG. 7, the spent nuclear fuel reprocessing process includes a spent nuclear fuel receiving / storage process, a shearing / dissolving process, a separation process, a refining process, a denitration process, and a product storage process. It is configured.

受入れ・貯蔵工程は、トラック201により搬送されたキャスク202を燃料プール203に投入し、冷却水内で使用済核燃料204を取り出して一時的に貯留するものである。せん断・溶解工程は、使用済核燃料204を燃料プール203から取り出し、せん断装置205によりせん断した後、溶解装置206に投入して溶解するものである。このせん断工程では、廃ガスが発生することから、図示しないが、発生した廃ガスは廃ガス処理装置へ送り出して処理している。そして、溶解工程では、溶解装置206に、硝酸207を貯留しており、この硝酸207により使用済核燃料204を溶解させることで、ウラン208、プルトニウム209、核分裂生成物(高レベル放射性廃棄物)210などの燃料溶解液を生成する。また、溶解工程では、遠心分離機などにより、硝酸207に溶解しないで燃料溶解液に含まれる被覆管などの不溶解物(異物)211を取り除き、この不溶解物211を含む高レベル放射性廃液をガラス固化して所定の貯蔵容器に収容して保管する。   In the acceptance / storage process, the cask 202 conveyed by the truck 201 is put into the fuel pool 203, and the spent nuclear fuel 204 is taken out in the cooling water and temporarily stored. In the shearing / dissolving step, the spent nuclear fuel 204 is taken out from the fuel pool 203, sheared by the shearing device 205, and then charged into the melting device 206 to be melted. Since waste gas is generated in this shearing process, the generated waste gas is sent to a waste gas processing apparatus for processing, although not shown. In the melting step, nitric acid 207 is stored in the melting device 206, and the spent nuclear fuel 204 is dissolved by the nitric acid 207, whereby uranium 208, plutonium 209, fission products (high level radioactive waste) 210 are stored. And so on. Further, in the dissolution process, the insoluble matter (foreign matter) 211 such as the cladding tube contained in the fuel solution is removed without being dissolved in the nitric acid 207 by a centrifugal separator or the like, and the high-level radioactive waste liquid containing the insoluble matter 211 is removed. Vitrify and store in a predetermined storage container.

分離工程は、燃料溶解液から溶液として、ウラン溶液(ウラン208)やプルトニウム溶液(プルトニウム209)を分離するものである。具体的に、分離工程では、まず、ウラン溶液及びプルトニウム溶液から核分裂生成物(高レベル放射性廃棄物)210を取り除き、貯槽で冷却してからガラス材料により固化して保管する。そして、分離工程では、次に、ウラン溶液とプルトニウム溶液とを分離する。   In the separation step, a uranium solution (uranium 208) or a plutonium solution (plutonium 209) is separated from the fuel solution as a solution. Specifically, in the separation step, fission products (high-level radioactive waste) 210 are first removed from the uranium solution and plutonium solution, cooled in a storage tank, and then solidified with a glass material and stored. In the separation step, the uranium solution and the plutonium solution are then separated.

精製工程は、ウラン溶液とプルトニウム溶液をそれぞれ硝酸ウラン溶液と硝酸プルトニウム溶液に精製すると共に、硝酸ウラン溶液の一部を硝酸プルトニウム溶液に混合して硝酸ウラン/プルトニウム溶液を精製するものである。この場合、精製した硝酸ウラン/プルトニウム溶液に対してPu富化度を調整している。脱硝工程は、硝酸ウラン溶液と硝酸ウラン/プルトニウム溶液を脱硝し、ウラン酸化物とウラン/プルトニウム混合酸化物を精製するものである。   In the purification step, the uranium solution and the plutonium solution are purified into a uranium nitrate solution and a plutonium nitrate solution, respectively, and a part of the uranium nitrate solution is mixed with the plutonium nitrate solution to purify the uranium nitrate / plutonium solution. In this case, the Pu enrichment is adjusted for the purified uranium nitrate / plutonium solution. In the denitration step, the uranium nitrate solution and the uranium nitrate / plutonium solution are denitrated to purify the uranium oxide and the uranium / plutonium mixed oxide.

製品貯蔵工程は、ウラン酸化物とウラン/プルトニウム混合酸化物をそれぞれ製品212,213として貯蔵する。その後、貯蔵したウラン酸化物とウラン/プルトニウム混合酸化物を適宜混合することで、装荷用燃料を製造することができる。   In the product storage process, uranium oxide and uranium / plutonium mixed oxide are stored as products 212 and 213, respectively. Then, the fuel for loading can be manufactured by mixing the stored uranium oxide and the uranium / plutonium mixed oxide appropriately.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法は、上述した使用済核燃料を再処理する過程にて、せん断・溶解工程で発生した不溶解物211を含む高レベル放射性廃液に対して使用するものである。高レベル放射性廃液の処理は、高レベル放射性廃液に対して所定量のガラスビーズを添加し、溶融して固化することでガラス固化体を形成する。このとき、高レベル放射性廃液は、溶液中に溶媒としての金属酸化物が混入したものであり、この金属酸化物の総量に対してガラスビーズの添加量が決まる。即ち、金属酸化物とガラスビーズとの混合比が最適となるように、金属酸化物の総量を求める必要がある。金属酸化物の検出装置及び方法は、この高レベル放射性廃液における金属酸化物の総量を求めるものである。   The apparatus and method for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present embodiment is for a high-level radioactive waste liquid containing insoluble matter 211 generated in the shearing / dissolution process in the process of reprocessing the spent nuclear fuel described above. It is what you use. In the treatment of the high-level radioactive liquid waste, a predetermined amount of glass beads is added to the high-level radioactive liquid waste, and the glass solidified body is formed by melting and solidifying. At this time, the high-level radioactive waste liquid is a solution in which a metal oxide as a solvent is mixed in the solution, and the addition amount of the glass beads is determined with respect to the total amount of the metal oxide. That is, it is necessary to obtain the total amount of the metal oxide so that the mixing ratio of the metal oxide and the glass beads is optimized. The metal oxide detection apparatus and method determine the total amount of metal oxide in the high-level radioactive liquid waste.

図1は、本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置を表す概略図、図2及び図3は、本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法を表す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a device for detecting a metal oxide in waste liquid according to the present embodiment, and FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams illustrating a method for detecting a metal oxide in waste liquid according to the present embodiment.

本実施形態において、図1に示すように、金属酸化物の検出装置10は、第1遮へいボックス11と、第2遮へいボックス12と、マニピュレータ13と、密閉容器14と、エックス線照射器(放射線検出器)15と、半導体検出器(例えば、シリコン半導体検出器/Si検出器、Li検出器)16と、測定装置17とを有している。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, the metal oxide detection device 10 includes a first shielding box 11, a second shielding box 12, a manipulator 13, a sealed container 14, an X-ray irradiator (radiation detection). 15), a semiconductor detector (for example, silicon semiconductor detector / Si detector, Li detector) 16, and a measuring device 17.

第1遮へいボックス11と第2遮へいボックス12は、所定の大きさの箱型形状をなし、放射線を遮へい可能な部材により構成されている。大型の第1遮へいボックス11は、下部に小型の第2遮へいボックス12が配置されており、第1遮へいボックス11と第2遮へいボックス12との間に開口部21(図3参照)が形成されている。なお、この開口部21は、X線が透過可能な透明板などにより閉止してもよい。   The first shielding box 11 and the second shielding box 12 have a box shape with a predetermined size and are configured by members capable of shielding radiation. In the large first shielding box 11, a small second shielding box 12 is disposed at the lower portion, and an opening 21 (see FIG. 3) is formed between the first shielding box 11 and the second shielding box 12. ing. In addition, you may close this opening part 21 with the transparent plate etc. which can permeate | transmit X-rays.

マニピュレータ13は、第1遮へいボックス11内に配置され、基端部が壁部に支持され、外部の操作部22により操作可能となっている。このマニピュレータ13は、多関節アームの先端部にハンドが設けられて構成されている。   The manipulator 13 is disposed in the first shielding box 11, the base end portion is supported by the wall portion, and can be operated by the external operation unit 22. The manipulator 13 is configured by providing a hand at the tip of an articulated arm.

密閉容器14は、高レベル放射性廃液を充填する容器であって、上部に開口部23(図2参照)が形成されている。この密閉容器14は、高レベル放射性廃液が充填された後、この開口部23にポリエチレンシート24(図2参照)を装着することで、この開口部23を閉塞することができる。そして、開口部23にポリエチレンシート24を装着することで、このポリエチレンシート24によりX線が透過可能な検出窓25が形成される。作業者は、マニピュレータ13を操作することで、第1遮へいボックス11内でこの作業を実施することができる。   The sealed container 14 is a container filled with high-level radioactive waste liquid, and an opening 23 (see FIG. 2) is formed in the upper part. The sealed container 14 can be closed by attaching a polyethylene sheet 24 (see FIG. 2) to the opening 23 after the high-level radioactive waste liquid is filled. Then, by attaching a polyethylene sheet 24 to the opening 23, the polyethylene sheet 24 forms a detection window 25 through which X-rays can be transmitted. The operator can perform this operation in the first shielding box 11 by operating the manipulator 13.

エックス線照射器15と半導体検出器16は、第2遮へいボックス12内に配置されている。エックス線照射器15は、密閉容器14の検出窓25を通して高レベル放射性廃液にX線(エックス線)を照射することができる。半導体検出器16は、X線の照射によって高レベル放射性廃液から発生する蛍光X線を検出することができる。このとき、密閉容器14は、検出窓25が鉛直方向の下部に位置し、開口部21と一致するように配置され、エックス線照射器15は、密閉容器14の下方から検出窓25に向けてエックス線を照射する。なお、エックス線照射器15と半導体検出器16を密閉容器14とは別の第2遮へいボックス12内に配置することで、エックス線照射器15と半導体検出器16のメンテナンスを安全で容易に行うことができる。   The X-ray irradiator 15 and the semiconductor detector 16 are disposed in the second shielding box 12. The X-ray irradiator 15 can irradiate the high-level radioactive liquid waste with X-rays (X-rays) through the detection window 25 of the sealed container 14. The semiconductor detector 16 can detect fluorescent X-rays generated from high-level radioactive liquid waste by X-ray irradiation. At this time, the sealed container 14 is disposed so that the detection window 25 is positioned at the lower part in the vertical direction and coincides with the opening 21, and the X-ray irradiator 15 is directed toward the detection window 25 from below the sealed container 14. Irradiate. Note that the X-ray irradiator 15 and the semiconductor detector 16 can be safely and easily maintained by arranging the X-ray irradiator 15 and the semiconductor detector 16 in the second shielding box 12 separate from the sealed container 14. it can.

測定装置17は、半導体検出器16の検出結果に基づいて高レベル放射性廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測するものである。この測定装置17は、検出した蛍光エックス線と複数種類の元素における蛍光エックス線の強度比とに基づいて高レベル放射性廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出する。具体的に、測定装置17は、検出した蛍光エックス線と内標準物質を含む複数種類の元素における蛍光エックス線の強度比とに基づいて高レベル放射性廃液に含有する元素の濃度を算出し、この高レベル放射性廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出する。   The measuring device 17 measures the concentration of the metal oxide contained in the high-level radioactive liquid waste based on the detection result of the semiconductor detector 16. The measuring device 17 calculates the concentration of the metal oxide contained in the high-level radioactive liquid waste based on the detected fluorescent X-rays and the intensity ratio of the fluorescent X-rays in a plurality of types of elements. Specifically, the measuring device 17 calculates the concentration of the element contained in the high-level radioactive liquid waste based on the detected fluorescent X-rays and the intensity ratio of the fluorescent X-rays in a plurality of types of elements including the internal standard substance, and this high level The concentration of the metal oxide is calculated based on the concentration of the element contained in the radioactive liquid waste and the molecular weight of the metal oxide.

ここで、金属酸化物の検出装置10を用いた本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法について説明する。図4は、廃液中における金属酸化物の検出方法を表すフローチャート、図5は、X線エネルギに対する蛍光X線強度を表すグラフ、図6は、検出元素に対する酸化物形態を表す表である。   Here, the metal oxide detection method in the waste liquid of this embodiment using the metal oxide detection device 10 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a method for detecting a metal oxide in a waste liquid, FIG. 5 is a graph showing fluorescent X-ray intensity with respect to X-ray energy, and FIG. 6 is a table showing an oxide form with respect to a detection element.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法は、高レベル放射性廃液に対して所定濃度の内標準物質を添加する工程と、密閉容器14内に充填された高レベル放射性廃液における沈殿した金属酸化物に対してX線を照射する工程と、X線の照射によって高レベル放射性廃液から発生する蛍光X線を検出する工程と、検出結果に基づいて内標準物質と複数種類の元素における蛍光X線の強度比とに基づいて高レベル放射性廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出する工程とを有している。   The metal oxide detection method in the waste liquid according to the present embodiment includes a step of adding an internal standard substance having a predetermined concentration to the high level radioactive waste liquid, and a precipitated metal in the high level radioactive waste liquid filled in the sealed container 14. A step of irradiating the oxide with X-rays, a step of detecting fluorescent X-rays generated from the high-level radioactive liquid waste by the irradiation of X-rays, and a fluorescent X in the internal standard substance and plural kinds of elements based on the detection results And calculating the concentration of the metal oxide contained in the high-level radioactive liquid waste based on the intensity ratio of the lines.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法において、図4に示すように、ステップS11にて、試料の分取を行う。即ち、使用済核燃料を再処理する過程のせん断・溶解工程にて、高レベル放射性廃液を所定量だけ採取し、図2に示すように、開口部23から密閉容器14内にこの高レベル放射性廃液を充填する。ステップS12にて、この高レベル放射性廃液の重量(質量)を測定する。   In the method for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment, as shown in FIG. That is, a predetermined amount of high-level radioactive liquid waste is collected in the shearing / dissolution process of reprocessing spent nuclear fuel, and this high-level radioactive liquid waste is introduced into the sealed container 14 from the opening 23 as shown in FIG. Fill. In step S12, the weight (mass) of the high-level radioactive liquid waste is measured.

ステップS13にて、高レベル放射性廃液に対して所定濃度の内標準物質を添加する。ここで、内標準物質として、イットリウム(Y)を適用する。但し、内標準物質は、イットリウム(Y)に限定されるものではなく、高レベル放射性廃液に添加して分析対象元素の蛍光X線スペクトルに干渉せず、比較的容易に検出することができるものであればよい。例えば、セレン(Se)、ルビジウム(Rb)、すず(Sn)、アンチモン(Sb)、エルビウム(Er)などを適用してもよい。   In step S13, an internal standard substance having a predetermined concentration is added to the high-level radioactive liquid waste. Here, yttrium (Y) is applied as the internal standard substance. However, the internal standard is not limited to yttrium (Y), but can be detected relatively easily without adding to the high-level radioactive waste liquid and interfering with the X-ray fluorescence spectrum of the element to be analyzed. If it is. For example, selenium (Se), rubidium (Rb), tin (Sn), antimony (Sb), erbium (Er), or the like may be applied.

ステップS14にて、試料を混合する。即ち、密閉容器14内で、高レベル放射性廃液とイットリウム(Y)とを混合し、均一化させる。そして、ステップS15にて、密閉容器14の開口部23にポリエチレンシート24を装着することで、この開口部23を閉塞する。ステップS16にて、図3に示すように、この密閉容器14を反転することで、上下逆に配置し、検出窓25(ポリエチレンシート24)を開口部21に一致させる。すると、密閉容器14内の高レベル放射性廃液は、溶液A中の金属酸化物Bが沈降して検出窓25(ポリエチレンシート24)に沈殿する。   In step S14, the sample is mixed. That is, the high-level radioactive liquid waste and yttrium (Y) are mixed and homogenized in the sealed container 14. In step S15, the polyethylene sheet 24 is attached to the opening 23 of the sealed container 14 to close the opening 23. In step S <b> 16, as shown in FIG. 3, the hermetic container 14 is inverted to be placed upside down, and the detection window 25 (polyethylene sheet 24) is made to coincide with the opening 21. Then, in the high-level radioactive waste liquid in the sealed container 14, the metal oxide B in the solution A settles and settles on the detection window 25 (polyethylene sheet 24).

ステップS17では、図1に示すように、エックス線照射器15により密閉容器14の下方からポリエチレンシート24により形成された検出窓25に向けてX線を照射する。すると、X線は、検出窓25を通して高レベル放射性廃液の金属酸化物Bに照射され、蛍光X線が出力される。ステップS18にて、半導体検出器16は、金属酸化物Bから出力された蛍光X線スペクトルを検出し、測定装置17に出力する。   In step S <b> 17, as shown in FIG. 1, the X-ray irradiator 15 irradiates X-rays from below the sealed container 14 toward the detection window 25 formed by the polyethylene sheet 24. Then, X-rays are irradiated to the metal oxide B of the high-level radioactive waste liquid through the detection window 25, and fluorescent X-rays are output. In step S <b> 18, the semiconductor detector 16 detects the fluorescent X-ray spectrum output from the metal oxide B and outputs it to the measuring device 17.

そして、測定装置17は、ステップS19にて、検出した蛍光X線とイットリウム(Y)及び各元素における蛍光X線の強度比とに基づいて高レベル放射性廃液に含有する元素の濃度を算出し、ステップS20にて、高レベル放射性廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出する。   Then, in step S19, the measuring device 17 calculates the concentration of the element contained in the high-level radioactive liquid waste based on the detected fluorescent X-ray, yttrium (Y), and the intensity ratio of the fluorescent X-ray in each element, In step S20, the concentration of the metal oxide is calculated based on the concentration of the element contained in the high-level radioactive liquid waste and the molecular weight of the metal oxide.

即ち、X線エネルギに対する蛍光X線強度は、一般的に、図5に表すグラフのように規定される。ここで、各元素におけるX線エネルギが決まっていることから、各元素に対する蛍光X線強度がわかる。この場合、各元素におけるピーク値の比率が一定であることから、一つの元素の量(濃度)がわかれば、他の元素の量(濃度)もわかる。ここでは、高レベル放射性廃液に内標準物質としてイットリウム(Y)を添加していることから、イットリウム(Y)と他の元素との蛍光X線の強度比に基づいて高レベル放射性廃液に含有する元素の量(濃度)を算出することができる。   That is, the fluorescent X-ray intensity with respect to the X-ray energy is generally defined as in the graph shown in FIG. Here, since the X-ray energy in each element is determined, the fluorescent X-ray intensity for each element is known. In this case, since the ratio of the peak value in each element is constant, if the amount (concentration) of one element is known, the amount (concentration) of the other element can also be known. Here, since yttrium (Y) is added as an internal standard substance to the high-level radioactive liquid waste, it is contained in the high-level radioactive liquid waste based on the intensity ratio of fluorescent X-rays between yttrium (Y) and other elements. The amount (concentration) of the element can be calculated.

例えば、高レベル放射性廃液に含有する鉄(Fe)の濃度を下記数式により算出する。ここでは、事前に所定量の鉄(Fe)とイットリウム(Y)が添加された標準物質を作成しておき、この標準物質にX線を照射し、出力された蛍光X線強度を計測する。そして、鉄(Fe)における蛍光X線強度(ピーク値)とイットリウム(Y)における蛍光X線強度(ピーク値)の比率を求め、Feの感度係数を算出しておく。
Feの感度係数=(標準物質のFe濃度)/
(標準物質のFe蛍光X線強度/標準物質のY蛍光X線強度)
For example, the concentration of iron (Fe) contained in the high-level radioactive liquid waste is calculated by the following mathematical formula. Here, a standard material to which a predetermined amount of iron (Fe) and yttrium (Y) is added in advance is prepared, the standard material is irradiated with X-rays, and the output fluorescent X-ray intensity is measured. Then, the ratio of the fluorescent X-ray intensity (peak value) in iron (Fe) to the fluorescent X-ray intensity (peak value) in yttrium (Y) is obtained, and the sensitivity coefficient of Fe is calculated.
Fe sensitivity coefficient = (Fe concentration of standard material) /
(Fe fluorescent X-ray intensity of standard substance / Y fluorescent X-ray intensity of standard substance)

標準物質を用いてFeの感度係数が算出されると、今度は、所定量のイットリウム(Y)が添加された高レベル放射性廃液にX線を照射し、出力された蛍光X線強度を計測する。そして、出力された蛍光X線強度とFeの感度係数を用いてFe濃度(Fe測定値)を算出する。
Fe測定値=(Fe蛍光強度/添加Y蛍光強度)×(Fe感度係数)
When the sensitivity coefficient of Fe is calculated using a standard substance, this time, X-rays are irradiated to a high-level radioactive liquid waste to which a predetermined amount of yttrium (Y) is added, and the output fluorescent X-ray intensity is measured. . Then, the Fe concentration (the measured value of Fe) is calculated using the output fluorescent X-ray intensity and the sensitivity coefficient of Fe.
Fe measurement value = (Fe fluorescence intensity / added Y fluorescence intensity) × (Fe sensitivity coefficient)

また、高レベル放射性廃液にて、図6に示すように、検出元素に対する金属酸化物の形態がわかっていることから、高レベル放射性廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出する。ここで、検出された金属酸化物の総和が100%となるように濃度換算する。
例えば、Feの濃度を下記数式により算出する。
Fe測定値=(Fe測定値×Fe分子量)/(Fe原子量×2)
Fe濃度=Fe測定値/Σ(金属酸化物測定値)
In addition, as shown in FIG. 6, in the high-level radioactive liquid waste, the form of the metal oxide with respect to the detected element is known, and therefore, based on the concentration of the element contained in the high-level radioactive liquid waste and the molecular weight of the metal oxide. The concentration of the metal oxide is calculated. Here, the concentration is converted so that the total sum of the detected metal oxides becomes 100%.
For example, the concentration of Fe 2 O 3 is calculated by the following mathematical formula.
Fe 2 O 3 measured value = (Fe measured value × Fe 2 O 3 molecular weight) / (Fe atomic weight × 2)
Fe 2 O 3 concentration = Fe 2 O 3 measured value / Σ (metal oxide measured value)

ここでは、高レベル放射性廃液におけるFe濃度を求め、このFe濃度から金属酸化物であるFe濃度を求めたが、同様の検出方法により、高レベル放射性廃液における全ての金属酸化物の濃度を求める。 Here, the Fe concentration in the high-level radioactive liquid waste was obtained, and the Fe 2 O 3 concentration, which is a metal oxide, was obtained from this Fe concentration. By the same detection method, the concentration of all the metal oxides in the high-level radioactive liquid waste Ask for.

このように本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置にあっては、高レベル放射性廃液を充填すると共にX線が透過可能な検出窓25を有する密閉容器14と、密閉容器14の検出窓25を通して高レベル放射性廃液にX線を照射するエックス線照射器15と、X線の照射によって高レベル放射性廃液から発生する蛍光X線を検出する半導体検出器16と、半導体検出器16の検出結果に基づいて高レベル放射性廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測する測定装置17とを設けている。   As described above, in the apparatus for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment, the sealed container 14 having the detection window 25 that is filled with the high-level radioactive waste liquid and allows X-rays to pass through, and the detection of the sealed container 14. X-ray irradiator 15 for irradiating high-level radioactive liquid waste with X-rays through window 25, semiconductor detector 16 for detecting fluorescent X-rays generated from high-level radioactive liquid waste by X-ray irradiation, and detection results of semiconductor detector 16 And a measuring device 17 for measuring the concentration of the metal oxide contained in the high-level radioactive liquid waste.

従って、エックス線照射器15が密閉容器14の検出窓25を通して高レベル放射性廃液にX線を照射すると、半導体検出器16がX線の照射によって高レベル放射性廃液から発生する蛍光X線を検出し、測定装置17に出力するため、この測定装置17は、半導体検出器16の検出結果に基づいて高レベル放射性廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測する。その結果、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる。   Therefore, when the X-ray irradiator 15 irradiates the high-level radioactive waste liquid with X-rays through the detection window 25 of the sealed container 14, the semiconductor detector 16 detects fluorescent X-rays generated from the high-level radioactive waste liquid by the X-ray irradiation, In order to output to the measuring device 17, the measuring device 17 measures the concentration of the metal oxide contained in the high-level radioactive liquid waste based on the detection result of the semiconductor detector 16. As a result, the total amount of metal oxide in the high level radioactive liquid waste can be detected with high accuracy.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置では、密閉容器14は、検出窓25が鉛直方向の下部に位置するように配置され、エックス線照射器15は、密閉容器14の下方から検出窓25に向けてX線を照射する。従って、密閉容器14内の金属酸化物が溶液中で沈殿することから、下部に位置する検出窓25側に集められることとなり、エックス線照射器15が下方からこの検出窓25に向けてX線を照射することで、適正にX線を金属酸化物に照射することができる。   In the apparatus for detecting a metal oxide in waste liquid according to the present embodiment, the sealed container 14 is arranged so that the detection window 25 is positioned at the lower part in the vertical direction, and the X-ray irradiator 15 is disposed from below the sealed container 14. X-rays are irradiated toward 25. Therefore, since the metal oxide in the sealed container 14 is precipitated in the solution, it is collected on the detection window 25 side located at the lower part, and the X-ray irradiator 15 emits X-rays toward the detection window 25 from below. By irradiating, it is possible to appropriately irradiate the metal oxide with X-rays.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置では、密閉容器14に高レベル放射性廃液を充填する開口部23を設け、開口部23にポリエチレンシート24を装着して閉塞されることで、ポリエチレンシート24により検出窓25を形成している。従って、密閉容器14に開口部23を設けることで、容易に密閉容器14内に廃液を充填することができ、また、この開口部23にポリエチレンシート24を装着することで、容易に開口部23を閉塞して検出窓25を形成することができ、構造の簡素化を可能とすることができる。   In the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present embodiment, an opening 23 for filling a high-level radioactive waste liquid is provided in the sealed container 14, and a polyethylene sheet 24 is attached to the opening 23 so as to be closed. A detection window 25 is formed by the sheet 24. Therefore, by providing the opening 23 in the sealed container 14, waste liquid can be easily filled in the sealed container 14, and by installing the polyethylene sheet 24 in the opening 23, the opening 23 can be easily installed. Can be closed to form the detection window 25, and the structure can be simplified.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置では、測定装置17は、検出した蛍光X線と複数種類の元素における蛍光X線の強度比とに基づいて高レベル放射性廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出する。従って、例えば、高レベル放射性廃液に所定濃度の内標準物質を添加しておき、検出した蛍光X線における内標準物質と各元素における蛍光X線の強度比を比較することで、複数の金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。   In the apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to the present embodiment, the measuring apparatus 17 uses a metal oxide contained in the high-level radioactive waste liquid based on the detected fluorescent X-rays and the intensity ratio of the fluorescent X-rays of a plurality of types of elements. Calculate the concentration of the object. Therefore, for example, by adding an internal standard substance of a predetermined concentration to a high-level radioactive liquid waste, and comparing the intensity ratio of the detected internal standard substance in fluorescent X-rays and fluorescent X-rays in each element, a plurality of metal oxidations The concentration of the object can be calculated with high accuracy.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出装置では、測定装置17は、検出した蛍光X線と複数種類の元素における蛍光X線の強度比とに基づいて廃液に含有する元素の濃度を算出し、高レベル放射性廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出する。従って、各元素における蛍光X線の強度比から各元素の濃度を算出し、この各元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することで、金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。   In the apparatus for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment, the measuring apparatus 17 calculates the concentration of the element contained in the waste liquid based on the detected fluorescent X-rays and the intensity ratio of the fluorescent X-rays of a plurality of types of elements. The concentration of the metal oxide is calculated based on the concentration of the element contained in the high-level radioactive liquid waste and the molecular weight of the metal oxide. Accordingly, the concentration of each element is calculated from the intensity ratio of fluorescent X-rays in each element, and the concentration of the metal oxide is calculated based on the concentration of each element and the molecular weight of the metal oxide. Can be calculated with high accuracy.

また、本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法にあっては、高レベル放射性廃液に対して所定濃度の内標準物質を添加する工程と、密閉容器14内に充填された高レベル放射性廃液における沈殿物に対してX線を照射する工程と、X線の照射によって高レベル放射性廃液から発生する蛍光X線を検出する工程と、検出結果に基づいて内標準物質と複数種類の元素における蛍光X線の強度比とに基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出する工程とを有する。   Further, in the method for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment, a step of adding an internal standard substance having a predetermined concentration to the high-level radioactive waste liquid, and a high-level radioactive material filled in the sealed container 14 The step of irradiating the precipitate in the waste liquid with X-rays, the step of detecting fluorescent X-rays generated from the high-level radioactive waste liquid by the X-ray irradiation, and the internal standard substance and plural kinds of elements based on the detection results And calculating the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid based on the intensity ratio of the fluorescent X-rays.

従って、検出した蛍光X線における内標準物質と各元素における蛍光X線の強度比を比較することで、複数の金属酸化物の濃度を高精度に算出することができる。その結果、高レベル放射性廃液中の金属酸化物の総量を精度良く検出することができる。   Therefore, the concentration of the plurality of metal oxides can be calculated with high accuracy by comparing the intensity ratio of the detected internal standard substance in the fluorescent X-ray and the fluorescent X-ray in each element. As a result, the total amount of metal oxide in the high level radioactive liquid waste can be detected with high accuracy.

本実施形態の廃液中における金属酸化物の検出方法では、上部に形成された開口部23から密閉容器14内に高レベル放射性廃液を充填する工程と、開口部23にポリエチレンシート24を装着して開口部23を閉塞する工程と、密閉容器14を上下逆に配置する工程とを設け、密閉容器14の下方からポリエチレンシート24により形成された検出窓25に向けてX線を照射する。従って、高レベル放射性廃液が充填された密閉容器14を上下逆に配置することで、密閉容器14内の金属酸化物が溶液中で沈殿して下部に位置する検出窓25側に集められることとなり、エックス線照射器15が下方からこの検出窓25に向けてX線を照射することで、適正にX線を金属酸化物に照射することができる。   In the method for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the present embodiment, a step of filling a high-level radioactive waste liquid into the sealed container 14 from the opening 23 formed in the upper part, and a polyethylene sheet 24 is attached to the opening 23. A step of closing the opening 23 and a step of arranging the sealed container 14 upside down are provided, and X-rays are irradiated from below the sealed container 14 toward the detection window 25 formed by the polyethylene sheet 24. Therefore, by disposing the sealed container 14 filled with the high-level radioactive waste liquid upside down, the metal oxide in the sealed container 14 is precipitated in the solution and collected on the detection window 25 side located below. The X-ray irradiator 15 irradiates X-rays toward the detection window 25 from below, so that X-rays can be appropriately irradiated onto the metal oxide.

なお、上述した実施形態では、密閉容器14の開口部23をポリエチレンシート24により閉塞することで検出窓25を形成したが、この構成に限定されるものではない。ポリエチレンシート24に代えて密閉性の高い蓋を装着してもよい。また、密閉容器の下面に予め検出窓を設けておいてもよい。   In the above-described embodiment, the detection window 25 is formed by closing the opening 23 of the sealed container 14 with the polyethylene sheet 24. However, the present invention is not limited to this configuration. Instead of the polyethylene sheet 24, a highly airtight lid may be attached. Further, a detection window may be provided in advance on the lower surface of the sealed container.

また、上述した実施形態では、本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法を、使用済核燃料を再処理する過程にて、せん断・溶解工程で発生した高レベル放射性廃液に対して使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、いずれの廃液にも使用することができる。   In the above-described embodiment, the metal oxide detection device and method in the waste liquid of the present invention is used for the high-level radioactive waste liquid generated in the shearing / dissolution process in the process of reprocessing the spent nuclear fuel. However, the present invention is not limited to this, and any waste liquid can be used.

また、上述した実施形態では、本発明の廃液中における金属酸化物の検出装置及び方法にて、放射線としてエックス線を用いて説明したが、エックス線に代えて中性子やガンマ線を用いた放射化分析法を適用してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the metal oxide detection device and method in the waste liquid of the present invention has been described using X-rays as radiation, but activation analysis using neutrons and gamma rays instead of X-rays is performed. You may apply.

10 金属酸化物の検出装置
11 第1遮へいボックス
12 第2遮へいボックス
13 マニピュレータ
14 密閉容器
15 エックス線照射器
16 半導体検出器
17 測定装置
21 開口部
22 操作部
23 開口部
24 ポリエチレンシート
25 検出窓
A 溶液
B 金属酸化物を含む固形物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Metal oxide detection apparatus 11 1st shielding box 12 2nd shielding box 13 Manipulator 14 Airtight container 15 X-ray irradiator 16 Semiconductor detector 17 Measuring apparatus 21 Opening part 22 Operation part 23 Opening part 24 Polyethylene sheet 25 Detection window A Solution B Solids containing metal oxide

Claims (9)

廃液を充填すると共に放射線が透過可能な検出窓を有する密閉容器と、
前記密閉容器の検出窓を通して廃液に放射線を照射する放射線照射器と、
放射線の照射によって廃液から発生する放射線を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を計測する測定装置と、
を有することを特徴とする廃液中における金属酸化物の検出装置。
A sealed container having a detection window filled with waste liquid and capable of transmitting radiation;
A radiation irradiator for irradiating the waste liquid with radiation through the detection window of the sealed container;
A detector for detecting radiation generated from the waste liquid by irradiation with radiation;
A measuring device for measuring the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid based on the detection result of the detector;
An apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid, comprising:
前記密閉容器は、前記検出窓が鉛直方向の下部に位置するように配置され、前記放射線照射器は、前記密閉容器の下方から前記検出窓に向けて放射線を照射することを特徴とする請求項1に記載の廃液中における金属酸化物の検出装置。   The sealed container is arranged so that the detection window is positioned in a lower part in a vertical direction, and the radiation irradiator irradiates radiation toward the detection window from below the sealed container. The apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to 1. 前記密閉容器は、廃液を充填する開口部が設けられ、前記開口部にポリエチレンシートが装着されて閉塞されることで、前記ポリエチレンシートにより前記検出窓が形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の廃液中における金属酸化物の検出装置。   2. The airtight container is provided with an opening for filling a waste liquid, and the detection window is formed by the polyethylene sheet when the opening is closed by mounting a polyethylene sheet. Or the detection apparatus of the metal oxide in the waste liquid of Claim 2. 前記測定装置は、検出した放射線と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の廃液中における金属酸化物の検出装置。   The said measuring apparatus calculates the density | concentration of the metal oxide contained in a waste liquid based on the detected radiation and the intensity ratio of the radiation in a multiple types of element, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The apparatus for detecting a metal oxide in the waste liquid according to the item. 前記測定装置は、検出した放射線と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する元素の濃度を算出し、廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することを特徴とする請求項4に記載の廃液中における金属酸化物の検出装置。   The measuring device calculates the concentration of the element contained in the waste liquid based on the detected radiation and the intensity ratio of the radiation of a plurality of types of elements, and the metal based on the concentration of the element contained in the waste liquid and the molecular weight of the metal oxide. The apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid according to claim 4, wherein the concentration of the oxide is calculated. 放射線照射器は、エックス線を照射するエックス線照射器であり、前記検出器は、エックス線の照射によって廃液から発生する蛍光エックス線を検出することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の廃液中における金属酸化物の検出装置。   The radiation irradiator is an X-ray irradiator that irradiates X-rays, and the detector detects fluorescent X-rays generated from waste liquid by irradiation of X-rays. An apparatus for detecting a metal oxide in a waste liquid as described in 1. 廃液に対して所定濃度の標準物質を添加する工程と、
密閉容器内に充填された廃液における沈殿物に対して放射線を照射する工程と、
放射線の照射によって廃液から発生する放射線を検出する工程と、
検出結果に基づいて前記標準物質と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する金属酸化物の濃度を算出する工程と、
を有することを特徴とする廃液中における金属酸化物の検出方法。
Adding a standard substance of a predetermined concentration to the waste liquid;
Irradiating the precipitate in the waste liquid filled in the sealed container with radiation;
A step of detecting radiation generated from the waste liquid by irradiation with radiation;
Calculating the concentration of the metal oxide contained in the waste liquid based on the standard substance and the intensity ratio of radiation in the plurality of types of elements based on the detection result;
A method for detecting a metal oxide in a waste liquid.
検出した放射線と前記標準物質と複数種類の元素における放射線の強度比とに基づいて廃液に含有する元素の濃度を算出し、廃液に含有する元素の濃度と金属酸化物の分子量に基づいて金属酸化物の濃度を算出することを特徴とする請求項7に記載の廃液中における金属酸化物の検出方法。   Calculate the concentration of the element contained in the waste liquid based on the detected radiation and the intensity ratio of the radiation in the standard substance and multiple types of elements, and metal oxidation based on the concentration of the element contained in the waste liquid and the molecular weight of the metal oxide The method for detecting a metal oxide in a waste liquid according to claim 7, wherein the concentration of the substance is calculated. 上部に形成された開口部から密閉容器内に廃液を充填する工程と、前記開口部にポリエチレンシートを装着して前記開口部を閉塞する工程と、前記密閉容器を上下逆に配置する工程とが設けられ、前記密閉容器の下方から前記ポリエチレンシートにより形成された検出窓に向けてエックス線を照射することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の廃液中における金属酸化物の検出方法。   A step of filling a closed container with waste liquid from an opening formed in the upper part, a step of attaching a polyethylene sheet to the opening to close the opening, and a step of arranging the sealed container upside down. The method for detecting a metal oxide in a waste liquid according to claim 7 or 8, wherein X-rays are irradiated from a lower side of the sealed container toward a detection window formed by the polyethylene sheet.
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