JP2019117089A - 放射能濃度特定方法及び特定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性廃棄物の表面汚染や内部汚染の有無、核種及び存在量を特定する方法を提供する。【解決手段】放射性廃棄物から放出されるガンマ線と電子線を測定する測定ステップと（Ｓ１、Ｓ２）、前記電子線の測定値から表面汚染の有無を判定する表面汚染判定ステップと（Ｓ３）、表面汚染有りと判定された場合に電子線の波高分布から表面汚染核種及び存在量を特定する表面汚染特定ステップと（Ｓ４）、前記表面汚染特定ステップで特定された表面汚染核種のガンマ線の波高分布を特定し、ガンマ線の波高分布から前記特定されたガンマ線の波高分布を差し引いた差分を特定するガンマ線特定ステップと（Ｓ７）、前記差分に基づいて内部汚染の有無を判定する内部汚染判定ステップと（Ｓ８）、前記内部汚染判定ステップで内部汚染有りと判定された場合に、前記差分から内部汚染核種及び存在量を特定する内部汚染特定ステップと（Ｓ１０）、を有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射性廃棄物の放射能濃度を特定するための放射能濃度特定方法及び特定装置に関する。

放射性廃棄物等の放射能汚染を確認する際、汚染核種の同定及び存在量の決定が必要である。放射性核種は壊変に伴って固有のエネルギーを持つ放射線を放出するため、この放射線の波高分布及びエネルギーを測定して核種の同定及び存在量を決定する方法をスペクトロメトリという。スペクトロメトリを行うための装置がスペクトロメータであり、一般的な構成としては放射線検出器、増幅器、波高分析器等からなり、測定されたエネルギーごとの波高分布を実験又は計算データを基に解析することにより核種の同定及び推定を行う。
特にガンマ線は核種毎に鋭いエネルギーピークを持つことや透過力が高く核種同定の容易さ等から汚染の確認に用いられることが多い。

特開昭５５−１５９１６９号公報

放射性廃棄物を管理する上で、廃棄物の汚染放射能濃度の分布を確認する必要がある。例えば、原子力施設のクリアランス（放射能濃度が一定値（クリアランスレベル）以下か否かを確認する作業）においては、対象物の放射能濃度に著しい偏りがないこと、具体的には評価単位内の一部の測定単位において、クリアランスレベルの１０倍を超える放射能濃度が測定されないこと、及び平均放射能濃度がクリアランスレベル以下であることを確認することが求められており、局所的に放射能濃度の高い部分がある場合には、除染可否や除染方法を検討するため、汚染位置が対象の内部又は表面かを特定する必要がある。

上述のスペクトロメトリにおいて、ガンマ線は金属やコンクリートなどに対する透過力が高いため、配管や複雑な形状の汚染確認対象物の外表面と内部を区別して、汚染を確認することは困難である。従来、内外の汚染を区別するためには、まず汚染確認対象物の外側から放射線を測定して位置を確認した上で、外表面の除染やスミヤ法等により表面汚染を測定し、その後再度測定することで内外面それぞれの汚染を確認する必要があった。このような作業工程では、結果として表面汚染がない場合にもふき取り等の作業が必要であるという課題があった。

本発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたもので、汚染確認対象物の外側から内部又は外表面の汚染を区別して放射性核種及びその存在量を効率的に特定することができる放射能濃度特定方法及び特定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本実施形態に係る放射能濃度特定方法は、放射性廃棄物から放出されるガンマ線と電子線を測定して測定値を記憶する測定ステップと、前記電子線の測定値に基づいて前記放射性廃棄物の表面汚染の有無を判定する表面汚染判定ステップと、前記表面汚染判定ステップで表面汚染有りと判定された場合に、前記測定ステップで測定された電子線の波高分布から表面汚染核種及び存在量を特定する表面汚染特定ステップと、前記表面汚染特定ステップで特定された表面汚染核種のガンマ線の波高分布を特定し、前記測定ステップで測定されたガンマ線の波高分布から前記特定されたガンマ線の波高分布を差し引いた差分を特定するガンマ線特定ステップと、前記差分に基づいて内部汚染の有無を判定する内部汚染判定ステップと、前記内部汚染判定ステップで内部汚染有りと判定された場合に、前記差分から内部汚染核種及び存在量を特定する内部汚染特定ステップと、を有することを特徴とする。

また、本実施形態に係る放射能濃度特定装置は、放射性廃棄物から放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定器と、前記放射性廃棄物から放出される電子線を測定する電子線測定器と、核種の壊変により放出されるガンマ線のエネルギー分布に関する第１のデータが予め蓄積されたガンマ線データベースと、前記核種の壊変により放出される電子線のエネルギー分布に関する第２のデータが予め蓄積された電子線データベースと、前記電子線測定器で測定された前記電子線の測定値と前記第１のデータに基づいて前記放射性廃棄物の表面汚染核種及び表面汚染核種存在量を特定する表面汚染特定手段と、前記表面汚染核種及び表面汚染核種存在量に基づいて前記表面汚染核種からのガンマ線の強度を特定するガンマ線特定手段と、前記ガンマ線測定器により測定されたガンマ線の測定値と前記ガンマ線特定手段により特定された前記ガンマ線の前記強度に基づいて内部汚染の有無を判定する内部汚染判定手段と、前記ガンマ線測定器により測定されたガンマ線の測定値、前記ガンマ線特定手段により特定された前記ガンマ線の前記強度及び前記第２のデータに基づいて、前記放射性廃棄物の内部汚染核種及び内部汚染核種存在量を特定する内部汚染特定手段と、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、原子力施設等の構造物の表面汚染及び／又は内部汚染の有無を、簡便に判定できる。

第１の実施形態に係る放射能濃度特定方法のフロー図。 Ｃｓ−１３７の壊変図及びエネルギー特性図。 Ｃｏ−６０の壊変図。 第１の実施形態に係る放射能濃度特定装置のブロック図。

以下、本発明に係る放射能濃度特定方法及び特定装置の実施形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る放射能濃度特定方法及び特定装置を、図１〜図４を用いて説明する。

本実施形態では、汚染確認対象物として、原子力施設等で用いられている構造物、例えば配管の内部汚染及び／又は表面汚染の特定方法及び特定装置について説明するが、他の構造物にも適用できることはもちろんである。

（放射能濃度特定装置）
本実施形態に係る放射能濃度の特定装置は、ガンマ線検出器、電子線検出器等からなる測定装置、種々の核種の壊変図や放出放射線の種類、エネルギー等のデータが蓄積された電子線データベース及びガンマ線データベース、並びに表面汚染や内部汚染を判定及び特定するための波高分析器、計算機等からなるデータ処理装置、等から構成される。

図４は、放射能濃度特定装置を構成する各要素のブロック図で、ガンマ線検出器、電子線検出器等からなる測定装置１２、電子線の測定結果に基づいて表面汚染の有無を判定する表面汚染判定手段１３、電子線データベース１４からのデータに基づいて特定される表面汚染核種特定手段１５及び表面汚染存在量特定手段１６、ガンマ線データベース１７からのデータに基づいて特定される表面汚染核種からのガンマ線特定手段１８、内部汚染の有無を判定する内部汚染判定手段１９、ガンマ線データベース１７のデータに基づいて特定される内部汚染核種特定手段２０及び内部汚染存在量特定手段２１から構成される。

電子線データベース１４には、少なくとも、核種の壊変に伴って放出される電子線の種類（すなわち、どの軌道の内部転換電子による電子線であるか）とそのエネルギー分布のデータが予め蓄積されている。同様に、ガンマ線データベース１７には、少なくとも、核種の壊変に伴って放出される放射線の種類とそのエネルギー分布のデータが予め蓄積されている。

（放射能濃度特定方法）
以下、図１〜図３を用いて、放射能濃度の特定方法について説明するが、まず、図１を用いて当該特定方法の各ステップＳ１〜Ｓ１０について説明する。

〈Ｓ１〉ガンマ線測定
配管等の構造物を切断せずに外側からガンマ線検出器を用いてガンマ線（γ線）のエネルギー分布を測定し、測定値を記憶する。その際、構造物からのガンマ線のみを確認するため、バックグラウンドは差引かれる。

〈Ｓ２〉電子線測定
Ｓ１（ステップ１）と同様に、構造物を切断せずに外側から電子線検出器を用いて電子線のエネルギー分布を測定し、測定値を記憶する。その際、構造物からの電子線のみを確認するため、バックグラウンドは差引かれる。

〈Ｓ３〉表面汚染判定
Ｓ３では、Ｓ２で電子線が検出されたか否かを判定し、電子線が検出された場合は表面汚染有りとしてＳ４に移り、電子線が検出されなかった場合は表面汚染無しとしてＳ５に移る。

〈Ｓ４〉表面汚染特定
Ｓ４では、検出された電子線を分析し、表面汚染核種及び存在量を特定する。すなわち、表面汚染特定手段である表面汚染核種特定手段１５及び表面汚染存在量特定手段１６が、電子線測定器で測定された電子線の測定値と電子線データベース１４に蓄積されたデータに基づいて表面汚染核種及び表面汚染核種存在量を特定する。

具体的には、Ｓ２で測定された電子線のうち、鋭いピークエネルギーを持つ内部転換電子の波高分布を解析し、予め蓄積されたデータを基に表面汚染の核種及び存在量を特定する。

例えば、放射性核種がＣｓ−１３７の場合は、図２に示すような壊変図であり、Ｓ２で測定された電子線のエネルギー及び波高分布を解析することで、検出された放射性核種がＣｓ−１３７であるか否かを判定できるとともに、その存在量も特定することができる。

なお、蓄積されるデータとしては、計算コードによる事前評価データを用いるが、実験データを用いてもよい。
さらに、Ｓ４では、Ｓ１でガンマ線が検出されたか否かを判定し、ガンマ線が検出されていなければ、表面汚染のみと判定し、ガンマ線が検出された場合には、Ｓ７に移る。

〈Ｓ５〉内部汚染判定（表面汚染無）
Ｓ５では、Ｓ１でガンマ線が検出されたか否かを判定し、ガンマ線が検出されていない場合は、Ｓ６に移り表面汚染及び内部汚染がないものと判定し、ガンマ線が検出された場合には、内部汚染のみがあると判定し、その核種、存在量を特定するためにＳ１０へ移る。

〈Ｓ７〉ガンマ線特定
Ｓ７では、Ｓ４で特定された表面汚染核種及びその存在量から、ガンマ線特定手段１８が当該表面汚染核種から放出されるガンマ線の強度であるガンマ線強度を特定する（表面汚染核種からのガンマ線寄与分）。具体的には、表面汚染核種及びその存在量が特定されれば、その核種から放出されるガンマ線のエネルギー及び強度が特定されるので（図２参照）、Ｓ１で測定されたガンマ線の測定値から表面汚染核種からのガンマ線寄与分を差し引き、その差分を求めＳ８に移る。

〈Ｓ８〉内部汚染判定（表面汚染有）
Ｓ８では、Ｓ７で求めた差分が約ゼロか否かを判定し、約ゼロであればＳ９に移り、内部汚染無しと判定する。一方、約ゼロでなければ内部汚染有りと判定し、その内部汚染核種及び存在量を特定するためにＳ１０へ移る。すなわち、このステップにおいて、内部汚染の有無を判定する内部汚染判定手段１９は、ガンマ線測定器により測定されたガンマ線の測定値とガンマ線特定手段１８により特定されたガンマ線強度に基づいて内部汚染の有無を判定する。

〈Ｓ１０〉内部汚染特定
Ｓ１０では、Ｓ８で求めた差分から、予め蓄積されたデータを基に、内部汚染核種及びその存在量を特定する。すなわち、このステップにおいて、内部汚染特定手段である内部汚染核種特定手段２０及び内部汚染存在量特定手段２１が、ガンマ線測定器により測定されたガンマ線の測定値、ガンマ線特定手段１８により特定されたガンマ線強度及びガンマ線データベース１７に蓄積されたデータに基づいて、内部汚染核種及び内部汚染核種存在量を特定する。

（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、原子力施設で用いられている構造物の表面汚染及び／又は内部汚染の有無を簡便に判定できるとともに、その核種及び存在量を効率的に特定することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る放射能濃度特定方法について説明する。
原子力施設のクリアランスではＣｏ−６０やＣｓ−１３７といった特定核種を対象として放射能濃度を確認することがある。本実施形態では、このような特定の対象核種について放射能汚染濃度を特定する場合について説明する。

本実施形態では、上記Ｓ４において、例えばＣｏ−６０やＣｓ−１３７等の対象核種の内部転換電子の固有エネルギースペクトルのみに着目し、事前の蓄積データの波高分布と比較して存在量を特定する。また、上記Ｓ７と同様に、対象核種のガンマ線の固有エネルギースペクトルのみに着目し、事前の蓄積データの波高分布と比較して存在量を特定する。図３にＣｏ−６０の壊変図を示す。

なお、他のステップは第１の実施形態と同様である。
本実施形態によれば、原子力施設で用いられている構造物の表面汚染及び／又は内部汚染の有無、並びにその核種及び存在量をより効率的に特定することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る放射能濃度特定方法について説明する。
本実施形態では、Ｓ１で測定されたガンマ線がすべて表面汚染に起因するものと仮定して、放射能汚染濃度を特定する。

Ｓ１〜Ｓ６までは上記第１の実施形態と同様であるが、次のステップでは、測定されたガンマ線がすべて表面汚染に起因するものと仮定して、波高分布を予め蓄積したデータと比較して核種と存在量を特定する。

さらに、次のステップでは、電子線から特定された表面汚染の核種毎の存在量をガンマ線から特定された核種毎の存在量から差し引くことにより、差分が約ゼロであれば、表面汚染のみと判定して終了する。

一方、差分が約ゼロでない場合、内部汚染が存在するものとして、予め算出した表面汚染の場合に対する内部汚染の場合のガンマ線波高データの比で割り戻すことで内部汚染の核種と存在量を特定する。
本実施形態によれば、原子力施設で用いられている構造物の表面汚染及び／又は内部汚染の有無、並びにその核種及び存在量をより効率的に特定することができる。

以上、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。

Ｓ１…ガンマ線測定、Ｓ２…電子線測定、Ｓ３…表面汚染判定、Ｓ４…表面汚染特定、Ｓ５…内部汚染特定（表面汚染無）、Ｓ６…汚染無判定、Ｓ７…ガンマ線特定、Ｓ８…内部汚染判定（表面汚染有）、Ｓ９…内部汚染無判定、Ｓ１０…内部汚染特定、１２…測定装置、１３…表面汚染判定手段、１４…電子線データベース、１５…表面汚染核種特定手段、１６…表面汚染存在量特定手段、１７…ガンマ線データベース、１８…ガンマ線特定手段、１９…内部汚染判定手段、２０…内部汚染核種特定手段、２１…内部汚染存在量特定手段

Claims (7)

1. 放射性廃棄物から放出されるガンマ線と電子線を測定して測定値を記憶する測定ステップと、
   前記電子線の測定値に基づいて前記放射性廃棄物の表面汚染の有無を判定する表面汚染判定ステップと、
   前記表面汚染判定ステップで表面汚染有りと判定された場合に、前記測定ステップで測定された電子線の波高分布から表面汚染核種及び存在量を特定する表面汚染特定ステップと、
   前記表面汚染特定ステップで特定された表面汚染核種のガンマ線の波高分布を特定し、前記測定ステップで測定されたガンマ線の波高分布から前記特定されたガンマ線の波高分布を差し引いた差分を特定するガンマ線特定ステップと、
   前記差分に基づいて内部汚染の有無を判定する内部汚染判定ステップと、
   前記内部汚染判定ステップで内部汚染有りと判定された場合に、前記差分から内部汚染核種及び存在量を特定する内部汚染特定ステップと、
   を有することを特徴とする放射能濃度特定方法。
2. 前記内部汚染判定ステップにおいて、差分がゼロの場合には内部汚染無しとするステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の放射能濃度特定方法。
3. 前記表面汚染特定ステップは、前記測定ステップで測定された電子線の波高分布と、核種毎の電子線波高分布が記憶された電子線データベースのデータとを比較することにより、当該表面汚染核種と存在量を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射能濃度特定方法。
4. 前記ガンマ線特定ステップにおいて、前記表面汚染核種のガンマ線の波高分布は、核種毎のガンマ線波高分布が記憶されたガンマ線データベースのデータを基に特定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放射能濃度特定方法。
5. 前記内部汚染特定ステップは、前記ガンマ線特定ステップで特定された差分と、核種毎のガンマ線波高分布が記憶されたガンマ線データベースのデータとを比較することにより、内部汚染核種と存在量を特定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射能濃度特定方法。
6. 前記表面汚染判定ステップで表面汚染無しと判定された場合に、内部汚染の有無を判定する内部汚染判定ステップと、当該内部汚染判定ステップで内部汚染無しと判定された場合に、汚染無しと判定するステップをさらに有し、当該内部汚染判定ステップで内部汚染有りと判定された場合に、前記内部汚染特定ステップで、前記測定ステップで測定されたガンマ線の波高分布から内部汚染核種と存在量を特定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放射能濃度特定方法。
7. 放射性廃棄物から放出されるガンマ線を測定するガンマ線測定器と、
   前記放射性廃棄物から放出される電子線を測定する電子線測定器と、
   核種の壊変により放出されるガンマ線のエネルギー分布に関する第１のデータが予め蓄積されたガンマ線データベースと、
   前記核種の壊変により放出される電子線のエネルギー分布に関する第２のデータが予め蓄積された電子線データベースと、
   前記電子線測定器で測定された前記電子線の測定値と前記第１のデータに基づいて前記放射性廃棄物の表面汚染核種及び表面汚染核種存在量を特定する表面汚染特定手段と、
   前記表面汚染核種及び表面汚染核種存在量に基づいて前記表面汚染核種からのガンマ線の強度を特定するガンマ線特定手段と、
   前記ガンマ線測定器により測定されたガンマ線の測定値と前記ガンマ線特定手段により特定された前記ガンマ線の前記強度に基づいて内部汚染の有無を判定する内部汚染判定手段と、
   前記ガンマ線測定器により測定されたガンマ線の測定値、前記ガンマ線特定手段により特定された前記ガンマ線の前記強度及び前記第２のデータに基づいて、前記放射性廃棄物の内部汚染核種及び内部汚染核種存在量を特定する内部汚染特定手段と、
   を有することを特徴とする放射能濃度特定装置。

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