JP3225127B2 - 放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射性廃棄物収納容器
内の放射能濃度を測定する放射能濃度測定装置に係り、
特に埋設処分される放射性廃棄物の埋設後の安全性の見
地から要求される放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射性廃棄物収納容器内の放射能濃度を
測定する放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置に
は図１２に示すものがある。この放射能濃度測定装置１
は、放射性廃棄物収納容器としてのドラム缶２を移動台
車３の昇降台４に形成されたターンテーブル５上に設置
し、γ線エネルギスペクトルを測定する１台のＧｅ検出
器６で外部からドラム缶２全体をスパイラル状に相対的
に走査し、このＧｅ検出器６でγ線エネルギスペクトル
の測定を行なっている。符号７はコリメータである。

【０００３】Ｇｅ検出器６で形成されたγ線エネルギス
ペクトルを解析することによって放射性廃棄物に固有な
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（重量測定結果および放射能の充填領域の容積を既知
として除して得られる）平均密度の関数として放射能換
算係数を乗ずることにより核種別放射能に換算する方式
であり、この方式により核種別放射能濃度を測定するこ
とができる。

【０００４】この放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測
定装置は、セメント固化体、アスファルト固化体、プラ
スチック固化体等の密度（充填密度）および放射能とも
に均質に近いものの測定に適用される方法である。

【０００５】また、別の放射能濃度測定装置として図１
３に示すものも知られている。この放射能濃度測定装置
１Ａは、照射γ線線源１０による透過γ線によるＣＴ
（Com-puted Tomography）技術を応用し、密度分布、放
射能分布を放射性廃棄物収納容器断面方向に同一メッシ
ュで求め、γ線の自己吸収を補正する方式である（文献
Nuclear Technology 1992年 12月号、特許１８８６１
４１５号参照）。なお、符号１１は照射γ線線源用遮蔽
体、符号１２はＮａＩ検出器である。

【０００６】この放射能濃度測定装置１Ａは、原子炉の
定期検査時等に発生する配管等を２００リットルのドラ
ム缶２に充填した雑固体廃棄物に適用可能な方法として
知られている。

【０００７】特に放射能濃度測定装置１Ａの場合には図
１４に示すように放射性廃棄物収納容器としての２００
リットルドラム缶２を高さ方向に複数の仮想セグメント
単位に区分し、ドラム缶２を挟んで、図１３に示すよう
に、対向位置に置かれたＣｓ−１３７照射γ線線源１０
および５台のＮａＩ検出器１２を用いて回転方向にγ線
減衰一定角度毎に測定することによりドラム缶水平断面
方向の密度分布を例えば１０×１０メッシュで求め、さ
らに照射γ線線源１０をドラム缶２内の収納位置に設定
し同一の仮想セグメントの放射線強度をＮａＩ検出器１
２により外部から一定角度毎にスキャニングすることに
より放射能分布を例えば１０×１０メッシュで求める。
そして、両者の情報から同一仮想セグメントで測定され
るＧｅ検出器６のγ線エネルギスペクトルから得られる
光電ピーク計数率の放射能換算係数を算出するものであ
る。

【０００８】将来予想される放射性を有する放射性廃棄
物である雑固体廃棄物の処分においては処分時の安全性
確保の観点から放射性廃棄物収納容器内へ固定化が要求
される。

【０００９】放射性廃棄物収納容器内への固定化の手段
としては、（１）可燃物を一旦焼却後、セメント等で混
練し、ドラム缶内に充填したもの等のように比較的密度
および放射能濃度ともに均質に近いもの、（２）細密破
砕後同様にセメントで混練したもの等のように放射能の
遍在が予想されるが密度については比較的均質に近いも
の、（３）図７に示すように金属を溶融し一定形状のキ
ャニスタ容器に入れ冷却後、キャニスタ容器ごとドラム
缶に入れ空隙部をモルタル充填したもの等、放射能充填
領域の内部では比較的密度の均一性が良好であるがキャ
ニスタ容器内に一定の構造を有するもの、（４）金属を
そのままモルタル充填固化したもので密度的に局部を除
き比較的に均一に近いものの放射能的には不均一なもの
に分類される。

【００１０】いずれも固定化処理を行なう前の未処理状
態の雑固体に比べて充填密度が高いことが特徴である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】放射性廃棄物の密度あ
るいは放射能のいずれについても不均一である場合の放
射能濃度測定対策としとて従来の照射γ線線源およびＣ
Ｔ技術を用いた放射能濃度測定方式がある。この測定方
式を雑固体廃棄物の処分時に発生する放射性廃棄物を含
む収納容器の放射能測定に適用する場合については、以
下のような問題点があった。

【００１２】放射性廃棄物の処分のために固定化処理を
行なった場合、廃棄物の密度が高くなってしまい、照射
γ線線源として透過度が強く、また収容容器内の放射性
物質の放射能強度が高い場合、透過γ線の減衰が大き
く、収納容器内で発生するγ線との区別ができなくな
る。透過γ線と発生γ線とを区別するためには、強度の
強い照射γ線線源を用いる必要があり、法律、輸送上の
制約だけでなく、遮蔽の大型化の問題、被曝上の問題等
が生じるおそれがあるため、適用が制約される問題点が
あった。

【００１３】一方、放射性廃棄物収納容器であるドラム
缶全体を外部からＧｅ検出器でγ線測定し内部の構造が
一定であると仮定して重量測定値から収納容器全体の平
均密度を求め、γ線吸収補正計算を行なう従来の放射能
濃度測定方式は、密度が高くかつ密度あるいは放射能の
遍在のおそれがある場合には測定精度が悪くなるおそれ
がある。

【００１４】一例として、密度４の場合に放射能を均質
として換算係数を求めた場合、２００リットルドラム缶
中心からの位置の変動により比較的透過率の高いＣｏ−
６０のγ線の場合にも図１５に示すように極端な過小あ
るいは過大評価を生ずるおそれがある。

【００１５】従来の放射能濃度測定方式を、密度および
放射能がほぼ均一と見做される放射性廃棄物を収納した
もの（（１）のケース）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。

【００１６】しかしながら、従来の放射能濃度測定方式
を（３）に分類される放射性廃棄物容器内部に構造を有
する廃棄物に適用する場合には金属層あるいはガラス層
内の密度あるいは放射能は比較的均質でるあるが高さ方
向により密度あるいは核種組成が極端に違うため、Ｇｅ
検出器のドラム缶全体の測定を測定したγ線エネルギス
ペクトルに対して重量から求められる平均密度から一括
した換算係数を一律に乗ずる方法では測定精度が悪くな
る。

【００１７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、放射能濃度分布の如何に拘らず、放射性廃棄
物の放射能濃度を精度よく正確に測定できる放射性廃棄
物収納容器用放射能濃度測定装置を提供することを目的
とする。

【００１８】本発明の他の目的は、測定対象となる放射
性廃棄物収納容器内の放射線強度が高い場合にも適用可
能で放射性廃棄物の放射能濃度を精度よく測定できる放
射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置を提供するこ
とにある。

【００１９】本発明のさらに他の目的は、照射γ線線源
等の照射放射線源を用いなくても、また照射放射線源を
用いた場合でも非常に弱い強度の照射放射線により放射
性廃棄物の放射能濃度を充分かつ精度よく測定できる放
射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置を提供するこ
とにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放射性廃棄
物収納容器用放射能濃度測定装置は、上述した課題を解
決するために、請求項１に記載したように、垂直方向の
視野を絞るコリメータを備えたＧｅ検出器および複数の
放射線強度検出器を放射性廃棄物収納容器の外部に、こ
の放射性廃棄物収納容器に対し相対的に回転かつ昇降自
在に配置し、上記放射線強度検出器は、放射性廃棄物収
納容器の高さ方向に一定長さの仮想セグメント単位毎に
放射線計数率信号を検出する一方、前記放射性廃棄物収
納容器内の放射能充填領域にある放射性廃棄物の正味重
量を測定する重量測定装置を設け、求められた正味重量
と前記放射能充填領域の容積とから放射能充填領域の平
均密度を演算する計算機を設け、この計算機は、放射能
充填領域の平均密度と、放射線計数率信号とから放射性
廃棄物容器の各仮想セグメントの水平断面方向の放射能
の強度分布を求め、さらに求められた放射能の強度分布
および放射能充填領域の平均密度と、放射性廃棄物収納
容器の高さ方向に一定間隔毎にＧｅ検出器から得られる
γ線エネルギスペクトルとから、放射性廃棄物収納容器
内部で発生したγ線が放射性廃棄物を透過してＧｅ検出
器に到達するまでの間に受ける吸収を補正計算して放射
性廃棄物収納容器の仮想セグメント内の放射能量を算出
し、算出された放射能量を積算して放射性廃棄物収納容
器内の放射能量を求めるようにしたものである。

【００２１】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置
は、請求項２に記載したように、放射性廃棄物収納容器
内に内部容器を収納し、この内部容器に高さ方向にガラ
ス層と金属層の２層構造をなす溶融固化体を放射性廃棄
物として充填させたものにおいて、放射性廃棄物収納容
器の全重量を測定する重量測定装置を設け、この全重量
測定値から金属層の充填高さを次式

【数２】 で求める計算機を設置し、前記放射性廃棄物収納容器の
高さ方向に対して一定長さの仮想セグメントが、内部容
器、ガラス層−金属層境界部の下部、境界部上部あるい
は放射性廃棄物の充填高さの上部にあるか否かによっ
て、水平方向の区分および密度の指定を行なって区分さ
れた仮想セグメント内の平均密度を計算機で求める一
方、この計算機は、仮想セグメント内の平均密度から放
射性廃棄物収納容器の水平断面方向の放射能の相対的強
度分布を求め、さらに求められた放射能の相対的強度分
布および仮想セグメント内の平均密度とを用い、仮想セ
グメント毎に得られるＧｅ検出器のγ線エネルギスペク
トルにより放射性廃棄物収納容器内の物質によるγ線の
吸収補正計算を行なって放射性廃棄物収納容器の仮想セ
グメント内の放射能量を算出し、算出放射能量を積算し
て放射性廃棄物収納容器内の放射能量を求めるように設
定したものである。

【００２２】さらに、本発明に係る放射性廃棄物収納容
器用放射能濃度測定装置は、上述した課題を解決するた
めに、請求項３に記載したように、放射性廃棄物収納容
器内に内部容器を収容し、この内部容器に高さ方向にガ
ラス層と金属層の２層構造をなす溶融固化体を放射性廃
棄物として充填させたものにおいて、垂直方向の視野を
絞るコリメータを備えたＧｅ検出器を放射性廃棄物収納
容器の外部に、相対的に回転かつ昇降自在に配置し、前
記Ｇｅ検出器は、放射性廃棄物収納容器の高さ方向に一
定長さの仮想セグメント単位でγ線エネルギスペクトル
情報を検出する一方、溶融時における溶融金属およびガ
ラス間の核種分配の違いによりＣｓ−１３７がガラス層
に選択的に分配されることを利用してＣｓ−１３７に相
当するγ線光電ピークの有無によりガラス層および金属
層の密度で仮想セグメントの内部容器内の密度を代表さ
せる計算機を設ける一方、この計算機は、内部容器およ
び空隙充填材等の存在による放射性廃棄物収納容器の内
部構造を仮想セグメントの高さに応じて考慮し、Ｇｅ検
出器で検出されたγ線エネルギスペクトルを利用して各
仮想セグメント単位でγ線の吸収性計算を行なって仮想
セグメント内の放射能量を算出し、算出放射能量を積算
して放射性廃棄物収納容器内の放射能量を求めるように
設定したものである。

【００２３】

【作用】この放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装
置は、放射性廃棄物収納容器の高さ方向に一定間隔で仮
想的に分割した仮想セグメント単位で放射性廃棄物収納
容器の水平断面方向の放射能分布およびＧｅ検出器によ
るγ線エネルギスペクトルを測定し、測定された放射能
分布を用い、放射性廃棄物収納容器の高さ方向の一定間
隔位置で個々に水平断面方向にγ線がＧｅ検出器に到達
するまでの減衰計算を行なうことにより放射性廃棄物収
納容器内部で発生したγ線が受ける減衰補正を行ない、
Ｇｅ検出器のデータから上記仮想セグメント単位の放射
能量の演算を行ない、その合計値として廃棄物収納容器
全体の正確な放射能量を可能とするものである。

【００２４】この計算の際、外部照射線源を用いて密度
分布を測定することなく、放射性廃棄物の性状に応じ、
重量測定値、受動的に測定される放射線の高さ方向の変
化または照射γ線線源を密度分布測定に用いる従来の方
式に比べ強度の低い照射γ線線源を用い放射性廃棄物収
納容器の高さ方向の変化から充填境界部を求めることに
より仮想セグメント単位の平均密度を用いることに特徴
がある。このため、従来の照射線源およびＣＴ技術を用
いた方法に比べ照射線源が不要となったり、または使用
する照射線源の強度を少なくすることが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る放射性廃棄物収納容器用
放射能濃度測定装置の一実施例について添付図面を参照
して説明する。

【００２６】図１は本発明に係る放射性廃棄物収納容器
用放射能濃度測定装置２０の一例を示すもので、例えば
２００リットルのドラム缶のような円筒形の放射性廃棄
物収納容器２１を測定対象とする例を示すものである。

【００２７】この放射能濃度測定装置２０は、移動台車
２２の昇降台２３に設けられたターンテーブル２４上に
放射性廃棄物収納容器２１が設置される。移動台車２２
はレール２５上を走行自在に支持される一方、放射性廃
棄物収納容器２１の周りには複数台の放射線強度検出器
２６およびＧｅ検出器２７が放射性廃棄物収納容器２１
の外部にかつほぼ同一平面上に設置される。放射線強度
検出器２６としてＮａＩ検出器、ＣｓＩ検出器等が用い
られ、この放射線強度検出器２６の前面に矩形の開口部
を有するコリメータ２８が配置され、このコリメータ２
８で垂直方向の視野を絞っている。

【００２８】一方、Ｇｅ検出器２７の前面には放射性廃
棄物収納容器２１の高さ方向に絞り込みを行なったコリ
メータ２９が配置される。Ｇｅ検出器２７および放射線
強度検出器２６は、コリメータ２８，２９により視野が
高さ方向に制限され放射性廃棄物収納容器２１としての
ドラム缶を高さ方向に薄い仮想セグメントに分割して測
定し得るようになっている（図１４参照）。

【００２９】放射線強度検出器２６とＧｅ検出器２７の
検出器高さ方向の視野は仮想的な分割数の程度に応じて
図１４に示す仮想セグメント１３毎にコリメータ２８，
２９にて絞り、ほぼ同一の長さとするのが望ましく、通
常、ドラム缶の中心位置で例えば１０cm程度とする。測
定対象容器である放射性廃棄物収納容器２１はターンテ
ーブル２４により回転しながら昇降台２３の昇降作用に
より一定速度で昇降を行なうか、上記仮想セグメント１
３の高さに応じてステップ状に上昇しその後回転する間
欠的動作を行なってもよい。回転方向には図２（Ａ）お
よび（Ｂ）に示すように回転位置方向検出器３０により
一定角度毎に、また、上昇方向には仮想的な分割数に応
じた一定間隔の高さ方向位置検出器３１からの位置検出
信号が出力される。

【００３０】図３に示すように各放射線強度検出器２６
からの放射線計数率情報は線形増幅器３３および波高弁
別器３４を通り、多重チャンネルスケーラ３５に供給さ
れ、放射性廃棄物収納容器２１の高さ方向および回転方
向の位置に対応した一定時間毎のチャンネル計数率情報
として収納される。計数開始および計数終了は、ターン
テーブル２４の昇降機構に付属した高さ方向位置検出器
（リミットスイッチ）３１からの信号により計算機３７
を通じて行なわれる。計測終了後、多重カウンタスケー
ラ３５からの出力情報は、インタフェースバス３８を通
じて計算機３７に取り込まれ、放射能分布情報として解
析処理される。符号３９は高圧電源である。

【００３１】符号４０はこの放射能濃度測定装置２０の
移動台車２２や昇降台２３、計算機３７等の作動制御を
行なう制御パネルである。符号４１は照射放射線線源と
しての照射γ線線源であり、符号４２は照射γ線線源用
遮蔽体である。

【００３２】また、Ｇｅ検出器２７の検出信号は線形増
幅器４４を通りＡＤ変換器４５によりデジタル信号に変
換され（高さ方向の位置信号に応じて分割される仮想的
な仮想セグメントに対応し）、波高分布スペクトルとし
てプロセスメモリ４６に一旦取り込まれた後、インタフ
ェースバス３８を通じて計算機３７へ取り込まれる。

【００３３】一方、放射能分布情報の解析に必要な各仮
想セグメント１３の断面に相当する放射能の充填領域の
密度については図２で示したようにターンテーブル２４
下部に設置された重量測定装置としてのロードセル４８
による容器重量測定結果を用いて計算される。この際、
放射能充填領域の容積の情報が必要なため実際の対象の
性状に応じて以下に示すような種々の方式が適用され
る。

【００３４】比較的放射能充填領域の密度変動の少ない
と想定されるものについてはロードセル４８からの重量
情報のみを用い、内部容器等に収納しない構造のものに
ついては予め与えられた空容器の重量を引き去ることに
より正味の内容物重量（正味重量）に換算し、充填境界
高さを一定として得られる放射性廃棄物収納容器内容積
で除すことにより放射能の充填領域の平均密度が図３に
示す計算機３７により求められる。

【００３５】この計算機３７は、放射能充填領域の平均
密度から放射性廃棄物収納容器２１の水平断面方向の放
射能の相対的強度分布を求める。上記計算機３７は求め
られた放射能の相対的強度分布および放射能充填領域の
平均密度を用い、さらに放射性廃棄物の高さ方向に一定
間隔毎に得られるＧｅ検出器のγ線エネルギスペクトル
分析により放射性廃棄物収納容器２１内の放射性物質の
γ線の吸収補正計算を行なって、放射性廃棄物収納容器
２１内の仮想セグメント内の放射線量を算出する。

【００３６】算出された放射線線量を計算機３７により
各仮想セグメント１３毎に積算して放射性廃棄物収納容
器内の総放射線量を求める。この総放射線量により放射
性廃棄物の容積とから放射能の濃度を求めることができ
る。

【００３７】このように、この放射能濃度測定装置にお
いては、正味重量から求められる平均密度を用いて仮想
セグメント内の密度として代表させる代りに、放射線強
度検出器２６あるいはＧｅ検出器２７のうち少なくとも
１つの検出器により放射性廃棄物収納容器２１側面の高
さ移動方向の放射線計数率信号の高さ方向の変化を求
め、この結果から放射能を含有する領域の充填高さを求
め収納容器２１の内面積の積から放射能の充填領域の容
積を求め、除することにより放射能の充填領域の平均密
度を算出し仮想セグメントが充填高さの下部または上部
にあるかによって平均密度または空隙で代表するように
してもよい。

【００３８】図４は本発明に係る放射性廃棄物収納容器
用放射能濃度測定装置の第２実施例を示すものである。

【００３９】この実施例で示された放射能濃度測定装置
２０Ａは、図１で示した放射能濃度測定装置２０に、外
部放射能照射線源として照射γ線線源４１を加設したも
ので、他の構成は実質的に異ならないので、同一符号を
付して説明を省略する。

【００４０】照射γ線線源４１は、照射γ線遮蔽体４２
で覆われており、放射性廃棄物収納容器２１を中にして
放射線強度検出器２６またはＧｅ検出器２７と対向して
設置される。放射線強度検出器２６で検出された検出信
号は図３に示すように線形増幅器３３および波高弁別器
３４を経て多重チャンネルスケーラ（多重カウンタスケ
ーラ）３５に送られ、続いてこの多重チャンネルスケー
ラ３５から計算機３７に取り込まれる。

【００４１】また、放射性廃棄物収納容器２１を昇降台
２３の昇降駆動により放射線強度検出器２６（Ｇｅ検出
器２７）に対して相対的に移動させ、測定される放射性
廃棄物収納容器２１側面に沿う高さ方向の透過放射線で
ある透過γ線の変化から放射性廃棄物の充填境界が解析
され、重量データから平均密度が計算される。

【００４２】この重量データから平均密度を測定し、境
界高さを求める代りとして、Ｇｅ検出器２７または放射
線強度検出器２６の出力を高さ方向に取得し、溶融金属
およびガラス間の密度差、材質差による境界での放射線
強度分布の差から両者の境界高さを求め、仮想セグメン
トが境界高さの上面あるいは下面にあるかによってそれ
ぞれガラスおよび金属の密度で代表させるようにしても
よい。

【００４３】さらに、放射線強度検出器２６のγ線出力
をＣｓ−１３８の６６２ＫｅＶ相当エネルギ領域および
Ｃｏ−６０の１１７３ＫｅＶまたは１３３２ＫｅＶ相当
エネルギ領域にエネルギ弁別し、それぞれの放射線の強
度情報を放射性廃棄物収納容器２１の高さ方向に取得
し、溶融金属およびガラス間の溶融時の核種組成の違い
によるＣｓ−１３７およびＣｏ−６０の核種組成の違い
による放射線強度の相対的変化から境界高さを求め、仮
想セグメント１３が境界高さの上面あるいは下面にある
かによってそれぞれガラスおよび金属の密度で内部容器
の内側の密度を代表させるようにしてもよい。

【００４４】また、溶融金属およびガラス間の溶融時の
核種分配の違いによりＣｓ−１３７が選択的にガラス層
に分配されることを利用しＧｅ検出器２７のγ線エネル
ギスペクトル出力からＣｓ−１３７の６６２ＫｅＶに相
当するγ線光電ピークの有無によりそれぞれガラス層お
よび金属層の密度で仮想セグメントの内容器の内側の密
度を代表さるようにしてもよい。

【００４５】さらにまた、照射γ線線源４１を放射性廃
棄物収納容器２１を挟んで放射線強度検出器２６と対向
位置に設置し、透過γ線の強度変化を高さ方向に取得し
境界を求め、仮想セグメント１３がこの境界高さの上面
あるいは下面にあるかによってそれぞれガラスおよび金
属の密度で代表させるようにしてもよく、また、照射γ
線線源４１を放射性廃棄物収納容器２１を挟んで少なく
とも１台の放射線強度検出器２６と対向位置に設置し、
透過γ線の減弱率から算出される仮想セグメントの平均
密度で代表させるようにしてもよい。

【００４６】図５は放射性廃棄物収納容器用放射能濃度
測定装置の第３実施例であり、この放射能濃度測定装置
は放射性廃棄物収納容器２１内に溶融固化体が多層状に
収納される場合に適用される回路例を示す。

【００４７】この実施例に示された回路例は、Ｇｅ検出
器２７あるいは放射線強度検出器２６のいずれか１台の
増幅器３３からの出力信号を２台の波高分析器３４によ
りＣｓ−１３７およびＣｏ−６０のエネルギ領域に相当
する信号として２系統の多重カウンタスケーラ３５を通
じて計算機３７に入力する。

【００４８】放射性廃棄物収納容器２１内に金属層およ
びガラス層の溶融固化体が放射性廃棄物しとて収納され
る場合、金属層においてはＣ０−６０が多く、またガラ
ス層についてはＣｓ−１３７が主成分であるため、両者
の溶融固化体の放射線計数率の高さ方向の変化からガラ
ス層上面、ガラス層−金属層の境界位置が判定できる。
境界位置の上面あるいは下面に金属層あるいはガラス層
があるか否かによって仮想セグメント１３内の放射能分
布および放射能量の算出に必要な仮想セグメント１３内
の平均密度をそれぞれの材質で代表させる。

【００４９】また、境界位置の判定はＧｅ検出器２７の
γ線エネルギスペクトル情報を用い、各仮想セグメント
１３でＣｓ−１３７およびＣｏ−６０の光電ピークが検
出されたか否かの判定を計算機３７で行ない、Ｃｓ−１
３７の光電ピークが検出された場合にはガラス層、後者
Ｃｏ−６０の光電ピークが検出された場合には金属層の
密度で代表させる方法も可能である。

【００５０】また、図６で示す実施例はＧｅ検出器２７
と駆動機構の単純な構成をしており、Ｇｅ検出器２７の
高さ方向のみを高さ方向位置検出器３１により測定し、
位置検出信号と同期させる形で高さ方向に一定間隔の仮
想セグメント単位でγ線エネルギスペクトルを測定し、
Ｃｓ−１３７およびＣｏ−６０の光電ピークが検出され
たか否かの判定を計算機３７で行ない、Ｃｓ−１３７の
光電ピークが検出された場合には放射性廃棄物収納容器
２１のガラス層、Ｃｏ−６０の光電ピークが検出された
場合には金属層に相当する断面を測定していると判定す
る。さらにＣｓ−１３７およびＣｏ−６０の光電ピーク
計数率に図８および図９に示す放射性廃棄物収納容器２
１の水平断面のγ線吸収および各層での自己吸収を考慮
した異なる換算係数を乗ずることにより仮想セグメント
単位の放射能量を求めることができる。

【００５１】次に、放射性廃棄物収納容器用放射能濃度
測定装置の作用を説明する。

【００５２】この放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測
定装置は、放射性廃棄物の密度は高いが処理の結果放射
性廃棄物の内部が比較的均質で不均一な放射能分布を持
つ試料についても従来のＣＴ技術を応用した測定法を適
用可能にしようとするものである。このため、照射γ線
線源４１および複数の放射線強度検出器２６による透過
率測定による仮想セグメント単位の密度分布の測定の代
りとして放射性廃棄物収納容器２１中の放射性廃棄物の
仮想セグメント単位の平均密度を放射性廃棄物の性状に
応じて測定評価し、放射能分布および放射能定量評価に
用いる。仮想セグメント単位の平均密度を求める方法は
放射性廃棄物の製造過程、種類などの事前情報から種々
の方法を組み合せて行なう。

【００５３】まず、放射能充填領域において密度差、材
質差の内部構造を有しない放射性廃棄物収納容器２１に
ついては、図１に示すように、放射性廃棄物収納容器２
１の放射能濃度測定装置２０に付属、あるいは別途測定
した重量測定装置であるロードセル４８（図２参照）か
らの重量情報から放射性廃棄物収納容器２１の重量を差
し引き、放射能を含有する領域の正味重量を求め、放射
能の充填領域の容積を一定と仮定し、計算機３７にて正
味重量を容積で除することにより放射能の充填領域の平
均密度（評価密度）を算出する手法（下式）を適用す
る。仮想セグメント単位の平均密度はいずれの場所でも
一定とする。

【００５４】

【数３】

【００５５】また、同様な固化体条件で放射能充填領域
の高さが変化する場合には放射性廃棄物機能容器２１側
面方向に放射線強度変化を測定することにより放射線計
数率信号の高さ方向の変化および外部照射線源からの透
過γ線の強度変化から放射能を含有する領域の充填高さ
を求め、この充填高さに放射性廃棄物収納容器２１の内
面積の積から放射能の充填領域を求め、固化体条件の正
味重量を放射能充填領域の容積で除することにより放射
能の充填領域の平均密度を算出する手法を適用する。

【００５６】この場合は、充填高さより低い仮想セグメ
ントについては平均密度を算出する手法を使用し、充填
領域の上部の仮想セグメントでは密度を０とする。な
お、外部照射線線源４１については上部の空隙部を検出
すれば良いため、放射性廃棄物の密度に依存せず比較的
数量の低いもので充分である。

【００５７】高さ方向に密度、材質差の違いによる複数
（ガラス層：ａ層、金属層：ｂ層）の層状の内部構造を
有する溶融金属を含有した図７に示す放射性廃棄物収納
容器について充填高さｌおよびキャニスタとしての内部
容器５０の廃棄物の充填高さｔがいずれも一定に管理さ
れていたり、あるいは製造時に測定されている場合には
重量測定装置で測定される全体重量を用い、耐火性セラ
ミック容器の内断面積、放射性廃棄物収納容器２１内容
積、キャニスタ容器５０重量、金属層ｂ層およびガラス
層ａ層の密度、といった既知の量を用い金属層ｂおよび
ガラス層ａのそれぞれの放射能充填領域境界高さを下記
に示す式で求めることができる。

【００５８】

【数４】

【数５】 ここで、

【数６】

【数７】 である。なお、符号Ｃはモルタルである。

【００５９】本測定結果により仮想セグメントの高さの
上下関係により図８および図９（Ａ）および（Ｂ）に示
すような密度の異なる同心円状の密度を放射能分布評価
上のメッシュに面積を考慮し割り振り放射能分布評価の
ための入力データとする。

【００６０】仮に放射性廃棄物収納容器２１の充填高さ
ｌが未知の場合には、外部照射線源４１の透過により求
めることが可能である。

【００６１】一方、内部容器５０の放射性廃棄物の充填
高さｔについてはＧｅ検出器２７または放射線強度検出
器２６の出力分布を高さ方向に取得し、図１０に示すよ
うに溶融金属層ｂおよびガラス層ａ間の密度差、材質差
による境界での放射線強度分布の差が両者の境界を求
め、キャニスタ容器５０の内容積、金属の理論密度、全
体重量、キャニスタ容器５０重量等を考慮して金属層ｂ
およびガラス層ａのそれぞれの放射能充填領域境界高さ
を求めることが可能である。

【００６２】また、溶融の際、ガラス層ａおよび金属層
ｂにそれぞれ高エネルギγ線を発生するＣｓ−１３７お
よびＣｏ−６０が選択的に濃縮されることからＧｅ検出
器２７または放射線強度検出器２６のγ線出力をＣｓ−
１３７の相当領域およびＣｏ−６０の相当領域にエネル
ギ弁別しそれぞれのγ線エネルギスペクトルの強度情報
を放射性廃棄物収納容器２１の高さ方向に取得し、放射
線強度の相対的変化から金属層ｂとガラス層ａの境界を
求める手法も同様に適用可能である。

【００６３】また、放射性廃棄物収納容器２１の高さ方
向に密度差が生じることから照射γ線線源４１を放射性
廃棄物収納容器２１を挟んで放射線強度検出器２６と同
様に適用し得る。この測定手法については高さ方向の透
過強度を測定すればよいため、回転方向に一定角度毎に
測定する必要な照射γ線線源４１とＣＴ技術を用いた測
定法に比べ測定時間を長くとれる関係で線源強度は低い
もので充分使用可能である。

【００６４】放射能分布の測定については仮想セグメン
ト平均密度の測定評価結果を用い、下記に述べる方法で
種々の密度を測定する放射性廃棄物収納容器２１の外部
にＧｅ検出器２７および複数台の放射線強度検出器２６
を配置しそれぞれの検出器前面におかれた垂直方向に絞
り込みを行なったコリメータ２８，２９により測定対象
を仮想的に複数の仮想セグメントに分割しさらに各仮想
セグメント単位で回転方向に一定角度おきの強度情報を
得、放射性廃棄物収納容器２１の断面方向の放射能分布
を求める。

【００６５】この放射能分布については、回転角度θ位
置におけるｋ番目の放射線強度検出器２６の計数率Ｃ_ｋ
^θより以下の式に基づいて解析を行なう。

【００６６】

【数８】 ここでａ_ijはメッシュ（ｉ，ｊ）における放射能量、Ｇ
_ijは密度の分布およびγ線の吸収考慮した幾何学的重み
である。メッシュ（ｉ，ｊ）に関わる合計は放射線強度
検出器２６のコリメータ２８の開口部からの視野Ｖ_ｋ ^θ
に入るものの全てとする。

【００６７】Ｇ_ijはドラム缶の断面を考慮すれば密度の
分布ρ_ijの関数として次式で計算される。

【００６８】

【数９】 ここでｇ_ijはメッシュ（ｉ，ｊ）から放射能強度検出器
２６を見込む幾何学的重みである。メッシュ（ｋ，ｍ）
はメッシュ（ｉ，ｊ）とコリメータ２８の間にある全て
のメッシュを表わす。Ｔ_kmはメッシュ（ｋ，ｍ）の横断
距離であり、μ_kmはメッシュ（ｋ，ｍ）内のγ線の線吸
収係数であり、メッシュ内の密度分布と放射性廃棄物に
対するγ線の質量吸収係数の積であり、γ線のエネルギ
に依存する。

【００６９】放射能分布の算出には上の２つの式を解く
ことにより求められるが厳密にはγ線の透過度補正によ
り放射能分布と同一のメッシュで密度分布を求める必要
がある。しかしながら、放射性廃棄物収納容器２１内の
放射性廃棄物の性状によりほぼ均質と考えられる場合に
は、平均密度の一定値として解くことが可能である。

【００７０】また、金属の溶融固化体のように容器高さ
方向および半径方向に構造を有するものについては各断
面において既知の同心円状構造となり各仮想セグメント
単位で廃棄物の充填部については放射性廃棄物上面位置
（ａ）、溶融金属層ｂとガラス層ａとの境界位置に対す
る上部または下部に仮想セグメントが相当するか否かの
如何によって空隙充填物、金属またはガラスの密度を入
力する。

【００７１】こうして得られた放射能分布からエネルギ
Ｅなるγ線を放出する特定核種の放射能Ａを求めるには
Ｇｅ検出器２７により各仮想セグメント単位で得られる
γ線のあるエネルギＥに相当する光電ピーク計数率ｃか
ら放射能量を求める場合には次式に示すように仮想セグ
メント内が均質であるとして平均密度ρから計算される
均質の仮想セグメントに対する換算係数Ｒ（ρ，Ｅ）に
放射性廃棄物収納容器２１内の放射性廃棄物によるγ線
吸収補正計算を行ない、放射能の分布ａ（ｘ，ｙ）を考
慮した不均質補正係数Ｆを掛け合せることによる。

【００７２】

【数１０】 不均質補正係数Ｆは一例として次式に示すように２次元
積分を仮想セグメントに相当する容器断面（ｘ，ｙ）で
実施することによりＧｅ検出器２７による外部からの測
定における相対効率Ｇを求めることにより行なう。

【００７３】

【数１１】

【数１２】 Ｇ′はある仮想セグメントにおける放射能分布ａ（ｘ，
ｙ）を全て一定の平均密度ρで置き換えたものである。

【００７４】本式においても放射能分布の他に密度分布
が必要であるが放射能分布の算出時と同様に対象仮想セ
グメント単位で上述のように評価される密度情報で近似
が可能である。

【００７５】こうして得られた仮想セグメント単位の放
射能を求め、その合計値として放射性廃棄物収納容器２
１全体の放射能濃度分布を求める。

【００７６】また、溶融固化体の測定を行なう場合でか
つ放射性廃棄物収納容器２１内部の密度あるいは放射能
が比較的均質な場合と想定される場合には上記手法の装
置構成から放射線強度検出器２６を除くより簡素なＧｅ
検出器２７が１台のみの構成によって下記の手法により
正確な放射能量評価が可能である。

【００７７】本測定法では高さ方向の構造を正確に考慮
するため、上記手法と同様にＧｅ検出器２７前面におか
れた垂直方向に視野を絞ったコリメータ２９および図２
に示す高さ方向位置検出器３１により放射性廃棄物収納
容器２１を垂直方向に複数の仮想セグメントに分割す
る。

【００７８】溶融固化体は金属層ｂおよびガラス層ａに
おいて放射性廃棄物中に含まれるＣｏ−６０およびＣｓ
−１３７が選択的にそれぞれ分配される。このため、Ｇ
ｅ検出器２７の高さ方向位置が金属層ｂと同一面の場
合、すなわち仮想セグメント内に金属層ｂのみが含まれ
る場合にはＣｏ−６０の１１７３Ｋｅｖ、１３３２Ｋｅ
ｖのγ線のみが検出され、ガラス層ａに含まれるＣｓ−
１３７の６６２ＫｅＶのγ線はコリメータ２９の遮蔽効
果により検出されない。一方、仮想セグメント内にガラ
ス層ａのみが含まれる場合には逆の関係が成り立つ。な
お、金属層ｂとガラス層ａの境界位置に仮想セグメント
が含まれる場合にはＣｓ−１３７境界に従って各放射線
の前者の場合および後者の場合で測定上、金属層ｂおよ
びガラス層ａから発生するγ線がＧｅ検出器２７に到達
する上でそれぞれ図８の同心円で示される断面での各線
吸収および放射能の充填部での自己吸収を考慮してやれ
ば良く概略下記に示す式で仮想セグメント単位の放射能
量が評価される。

【００７９】

【数１３】 こうして得られた仮想セグメント単位の放射能を求め、
その合計値として放射性廃棄物収納容器２１全体の放射
能濃度分布を求める。

【００８０】図１１は本発明に係る放射性廃棄物収納容
器用放射能濃度測定装置を用いて測定した一例を示す。

【００８１】この測定例において符号Ｘは放射能の分布
を考慮しない従来の測定方式の場合で２００リットルド
ラム缶を放射性廃棄物収納容器として用い、内部に平均
密度４．０ｇ／cm³ の鉄粉入りモルタルを充填しＣｏ−
６０の点状外部照射線源をドラム缶中心から種々の位置
に配置したものを測定した場合の例である。一方、本発
明の測定例は符号Ｘで示しており、この放射能測定装置
および方法により高さ方向を９つの仮想セグメントに分
割し各仮想セグメントに対し、放射線強度検出器として
１０台のＮａＩ検出器によりドラム缶周囲方向、例えば
中心角５°置きに放射線計数率を計測し、ドラム缶水平
断面の１６×１６メッシュの放射能分布を求め、Ｇｅ検
出器２７で同一水平断面をスキャニングし、上記に述べ
た方法で放射能評価を行なった結果を示す。

【００８２】本発明の測定方式に基づく方法では放射能
が何処にある場合においても、図１１に併記するよう
に、外部照射線源の設定位置に因らず同一の応答が得ら
れ放射能分布の影響は打ち消され、精度の高い放射能濃
度の測定が可能となった。それに引き換え、従来のＧｅ
検出器２７に１台による全体を一括測定する方法では図
１１に示すように放射性廃棄物の密度が高くなると放射
能が中心にある場合には極端な過小評価となり、放射性
廃棄物収納容器の内縁に放射能が集中している場合には
過大評価となってしまう。

【００８３】なお、本発明の放射能濃度測定装置におい
ては、ドラム缶容器を含む全重量から空ドラムの重量を
引き去り充電モルタルの正味重量を求め、充填高さを考
慮し平均密度を求めて放射能濃度分布および放射能量評
価に用いている。

【００８４】

【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る放射性
廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置においては、密度
が高い放射性廃棄物で内部が比較的均質で不均質な放射
能分布を有する放射性廃棄物についても、放射性廃棄物
収納容器中の放射性廃棄物を仮想セグメント単位の平均
密度から各仮想セグメント単位の放射能分布およびＧｅ
検出器によるγ線エネルギスペクトルの測定を行なっ
て、放射性廃棄物収納容器内部で生じたγ線の吸収補正
計算（減衰補正計算）を行なって、仮想セグメント単位
の放射能量を算出し、算出された放射能量を各仮想セグ
メント毎に積算して放射性廃棄物収納容器内全体の放射
能量を正確に測定したから、放射能濃度分布の如何に拘
らず、放射性廃棄物の放射能濃度を精度よく、正確に測
定することができる。

【００８５】この放射能量を測定する際、外部照射線源
を用いて密度分布を測定することなく、放射性廃棄物の
性状に応じ、重量測定値、受動的に測定される放射線の
高さ方向の変化または照射γ線線源を密度分布測定に用
いる従来の方式に比べ強度の低い照射γ線線源等の外部
照射線源を用い放射性廃棄物収納容器の高さ方向の変化
から充填境界部を求めることにより仮想セグメント単位
の平均密度を用いることができ、仮想セグメント単位の
平均密度から仮想セグメント単位の放射能量にに基づい
て全体の放射能量を求めたものであり、このため、従来
の照射線源およびＣＴ技術を用いた放射能濃度測定に比
べ外部照射線源が不要であったり、または使用する外部
線源の強度を少なくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性廃棄物収納容器用放射能濃
度測定装置の第１実施例を示す図。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第１実施例によ
る位置検出器および計重部の詳細を示す図。

【図３】本発明に係る放射性廃棄物収納容器用放射能濃
度測定装置の回路系構成例を示す図。

【図４】本発明の第１実施例の放射能濃度測定装置に照
射γ線線源を加えた第２実施例を示す図。

【図５】本発明の第３実施例を示す図。

【図６】溶融固化体を充填した放射性廃棄物収納容器の
廃棄物充填部の境界を求めるため追加する回路系を示す
図。

【図７】溶融固化体を充填した放射性廃棄物収納容器の
構造を示す図。

【図８】溶融固化体を充填した放射性廃棄物収納容器の
測定原理を示す図。

【図９】（Ａ）および（Ｂ）は図８のＡ−Ａ線（Ａ′−
Ａ′線）およびＢ−Ｂ線に沿う仮想セグメント毎の断面
構造を示す図。

【図１０】放射性廃棄物収納容器側面の放射能強度変化
から放射性廃棄物収納容器の廃棄物充填部の境界を求め
る原理を示す図。

【図１１】２００リットルドラム缶中に種々の位置にＣ
ｏ−６０点状外部照射線源を配置した場合の放射能測定
値と線源強度の関係を従来技術（一括法）および本発明
による測定の双方について比較して示した図。

【図１２】Ｇｅ検出器１台により２００リットルドラム
缶全体を走査し、全体が均質であると仮定して重量の測
定データから求められる平均密度から放射能換算係数を
求める従来技術（一括法）を示す図。

【図１３】２００リットルドラム缶用の照射用γ線線源
を用い密度分布を測定する従来技術を示す図。

【図１４】廃棄物容器の仮想セグメントの考え方を示す
図。

【図１５】２００リットルドラム缶中に種々の位置にＣ
ｏ−６０点状外部照射線源を配置した場合の放射能測定
値と線源強度の関係を従来技術（一括法）について示し
た図。

【符号の説明】

１３ 仮想セグメント ２０ 放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装置 ２１ 放射性廃棄物収納容器 ２２ 移動台車 ２３ 昇降台 ２４ ターンテーブル（回転台） ２６ 放射線強度検出器 ２７ Ｇｅ検出器 ２８，２９ コリメータ ３０ 回転方向検出器 ３１ 高さ方向位置検出器 ３３ 増幅器 ３７ 計算機 ４１ 外部照射源（照射γ線線源） ４８ ロードセル（重量測定装置） ５０ 内部容器 ａ ガラス層 ｂ 金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−194772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107183（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−19057（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−81684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−168080（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225270（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−257292（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61679（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−180942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−206874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−115350（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21F 9/36 511 G01T 1/167

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直方向の視野を絞るコリメータを備えた
   Ｇｅ検出器および複数の放射線強度検出器を放射性廃棄
   物収納容器の外部に、この放射性廃棄物収納容器に対し
   相対的に回転かつ昇降自在に配置し、上記放射線強度検
   出器は、放射性廃棄物収納容器の高さ方向に一定長さの
   仮想セグメント単位毎に放射線計数率信号を検出する一
   方、前記放射性廃棄物収納容器内の放射能充填領域にあ
   る放射性廃棄物の正味重量を測定する重量測定装置を設
   け、求められた正味重量と前記放射能充填領域の容積と
   から放射能充填領域の平均密度を演算する計算機を設
   け、この計算機は、放射能充填領域の平均密度と、放射
   線計数率信号とから放射性廃棄物容器の各仮想セグメン
   トの水平断面方向の放射能の強度分布を求め、さらに求
   められた放射能の強度分布および放射能充填領域の平均
   密度と、放射性廃棄物収納容器の高さ方向に一定間隔毎
   にＧｅ検出器から得られるγ線エネルギスペクトルとか
   ら、放射性廃棄物収納容器内部で発生したγ線が放射性
   廃棄物を透過してＧｅ検出器に到達するまでの間に受け
   る吸収を補正計算して放射性廃棄物収納容器の仮想セグ
   メント内の放射能量を算出し、算出された放射能量を積
   算して放射性廃棄物収納容器内の放射能量を求めるよう
   にしたことを特徴とする放射性廃棄物収納容器用放射能
   濃度測定装置。
2. 【請求項２】 放射性廃棄物収納容器内に内部容器を収
   納し、この内部容器に高さ方向にガラス層と金属層の２
   層構造をなす溶融固化体を放射性廃棄物として充填させ
   たものにおいて、放射性廃棄物収納容器の全重量を測定
   する重量測定装置を設け、この全重量測定値から金属層
   の充填高さを次式 【数１】 で求める計算機を設置し、前記放射性廃棄物収納容器の
   高さ方向に対して一定長さの仮想セグメントが、内部容
   器、ガラス層−金属層境界部の下部、境界部上部あるい
   は放射性廃棄物の充填高さの上部にあるか否かによっ
   て、水平方向の区分および密度の指定を行なって区分さ
   れた仮想セグメント内の平均密度を計算機で求める一
   方、この計算機は、仮想セグメント内の平均密度から放
   射性廃棄物収納容器の水平断面方向の放射能の相対的強
   度分布を求め、さらに求められた放射能の相対的強度分
   布および仮想セグメント内の平均密度とを用い、仮想セ
   グメント毎に得られるＧｅ検出器のγ線エネルギスペク
   トルにより放射性廃棄物収納容器内の物質によるγ線の
   吸収補正計算を行なって放射性廃棄物収納容器の仮想セ
   グメント内の放射能量を算出し、算出放射能量を積算し
   て放射性廃棄物収納容器内の放射能量を求めるように設
   定したことを特徴とする放射性廃棄物収納容器用放射能
   濃度測定装置。
3. 【請求項３】 放射性廃棄物収納容器内に内部容器を収
   容し、この内部容器に高さ方向にガラス層と金属層の２
   層構造をなす溶融固化体を放射性廃棄物として充填させ
   たものにおいて、垂直方向の視野を絞るコリメータを備
   えたＧｅ検出器を放射性廃棄物収納容器の外部に、相対
   的に回転かつ昇降自在に配置し、前記Ｇｅ検出器は、放
   射性廃棄物収納容器の高さ方向に一定長さの仮想セグメ
   ント単位でγ線エネルギスペクトル情報を検出する一
   方、溶融時における溶融金属およびガラス間の核種分配
   の違いによりＣｓ−１３７がガラス層に選択的に分配さ
   れることを利用してＣｓ−１３７に相当するγ線光電ピ
   ークの有無によりガラス層および金属層の密度で仮想セ
   グメントの内部容器内の密度を代表させる計算機を設け
   る一方、この計算機は、内部容器および空隙充填材等の
   存在による放射性廃棄物収納容器の内部構造を仮想セグ
   メントの高さに応じて考慮し、Ｇｅ検出器で検出された
   γ線エネルギスペクトルを利用して各仮想セグメント単
   位でγ線の吸収方向性計算を行なって仮想セグメント内
   の放射能量を算出し、算出放射能量を積算して放射性廃
   棄物収納容器内の放射能量を求めるように設定したこと
   を特徴とする放射性廃棄物収納容器用放射能濃度測定装
   置。