JP4576567B2 - ガンマ線照射試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、材料、機器等の耐放射線性評価、放射線触媒反応、PCB等の有害物質の無毒化、医療廃棄物などの滅菌処理等の照射試験に用いられるガンマ線照射試験装置に関するものである。

ガンマ線照射装置は、原子力施設で使用される材料、機器等の耐放射線性評価、放射線触媒反応、PCB等の有害物質の無毒化、医療廃棄物などの滅菌処理等の照射試験に用いられるものであり、従来から電子線加速器やコバルト６０などが線源として用いられてきた。電子線加速器やコバルト６０などを線源としたガンマ線照射装置を新たに導入することはコスト的に得策ではない。すなわち、電子線加速器を放射線源とする場合には、その建設に高い費用を要し、運転経費も要する課題があり、コバルト６０の場合にはガンマ線源を製造し、専用の照射施設を建設する必要があり、同様に高い費用を要する。そこで、放射性廃棄物のガラス固化体から放射される放射線を有効利用することが検討されている。原子炉で使用された燃料を再処理すると、高レベルの放射性廃液が大量に発生する。このような高レベルの放射性廃液は、強力なガンマ線を放射するので、安定なガラス固化体とされて金属容器内等に密封され、放射性廃棄物として長期間保管管理されている。前述した有効利用とは、このような放射性廃棄物のガラス固化体をガンマ線の放射線源として利用するわけである。

放射性廃棄物のガラス固化体を放射線の線源として利用する技術としては、例えば特許文献１（特開昭６２−５９９００号公報）に放射性廃棄物をガラス固化したガラス固化体をガンマ線源とする照射装置が開示されている。さらに、例えば特許文献２（特開平８−３１３６９７号公報）には同様に放射性廃棄物をガラス固化したガラス固化体をガンマ線源とし、放射線通路に水を収容した中性子吸収体と、ガンマ線のみが通過するコリメータを照射室との間に設けた放射性廃棄物を利用した放射線照射装置が記載されている。
特開昭６２−５９９００号公報 特開平８−３１３６９７号公報

上記特許文献１に記載の照射装置では、被照射物を保持するための保持手段や、保持手段の被照射物を保持するための空間に、この空間を仕切るように中性子吸収板といった全く新たな照射設備を設ける必要がある。また、特許文献２記載の放射線照射装置では、照射室や、ガラス固化体の貯蔵庫から照射室までの間をガンマ線のみが通過するコリメータなどといった構成を設ける必要があり、既存の設備を大幅に改良しなければならない。すなわち、上記特許文献１及び上記特許文献２のように放射性廃棄物のガラス固化体を放射線源とする場合、既存の放射性廃棄物を線源として利用する点では有効であるが、これを取扱うための新たな設備を導入するためのコストが問題となる。

本発明は、以上のような着想に基づきなされたものであり、既存の放射性廃棄物のガラス固化体の貯蔵設備の簡単な改良によってコストを大幅に削減した放射性廃棄物利用のガンマ線照射試験装置を提供するものであり、そのために、本発明の請求項１に係る発明は、放射線遮蔽壁によって囲まれ、複数段、複数列の積み重ねられた放射性廃棄物のガラス固化体を保管する保管セルと、前記保管セルの所定の位置に放射線被照射物を収納する収納容器とを具備し、前記収納容器を放射性廃棄物の前記ガラス固化体と一緒に前記保管セルに収納し、前記ガラス固化体からの放射線によって放射線被照射物の放射線照射試験を行うことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガンマ線照射試験装置において、前記収納容器は、照射試験に必要な放射線強度に応じて、前記保管セル内における収納位置が設定されることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のガンマ線照射試験装置において、前記収納容器は、ステンレス製容器で、内部に中性子線を遮蔽するシリコンが配設されることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置において、前記収納容器には、前記収納容器内の各種センサ類からの情報を伝送する遠隔コネクタが設けられることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置において、前記収納容器には、前記収納容器を遠隔機器により開閉するための遠隔ボルトが設けられることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置において、前記収納容器は、液体の照射試験のための液体循環ユニットを内蔵することを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置において、前記収納容器の前記保管セルへの収納と取り出し、前記収納容器の開閉ならびに前記ガラス固化体の前記保管セルへの収納と取り出しは、遠隔機器により操作することを特徴とする。

本発明のガンマ線照射試験装置よれば、既存の放射性廃棄物の保管施設を用いて、放射性廃棄物から放射される放射線を有効利用して放射線の照射試験が行えるため、施設の大幅な改造や特殊な放射線源が不要となり経済的効果が大きい。すなわち、本発明のガンマ線照射試験装置においては、高線量下での照射試験を保管セルに保管中のガラス固化体より放射される放射線を有効利用して被照射物にガンマ線照射試験を実施することができる。また、ガラス固化体保管ピットに被照射物が収納された収納容器を積載し、ガラス固化体を照射源とすることで、専用の照射室を設けることなく、照射源を購入することなく安価で照射試験が実施可能となる。また、本発明のガンマ線照射試験装置によれば、被照射物が放射性物質により汚染することがなく、照射後の被照射物の詳細な評価においては、被照射物への放射性物質の付着等を考慮することなく評価が可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、まず、これまでに利用されている放射性廃棄物のガラス固化体及びその貯蔵施設について順に説明する。図１は、ガラス固化体の一部断面が示された斜視図である。図１において、１０はガラス固化体、１１はガラス固化体容器、１２は容器蓋部、１３は固化ガラスをそれぞれ示している。ガラス固化体１０は直径約０．５ｍ、高さ約１．０ｍのステンレス製であり、ガラス固化体容器１１の内筒には、高レベルの放射性液体廃棄物とガラスを混合・溶融されたものが充填され、これが固化ガラス１３となっている。ガラス固化体容器１１は上部から容器蓋部１２で密封され、ガラス固化体１０は放射線を数十年にわたり放射する。図２は、ガラス固化体の放射能の減衰の様子を示す図である。

次に、以上のように構成されたガラス固化体（以下、高レベルの放射性液体廃棄物とガラスとからなる固化ガラス１３を収納したガラス固化体容器１１を、このように「ガラス固化体１０」と表現する）の貯蔵施設について説明する。図３は、ガラス固化体貯蔵施設の一部断面が示された斜視図である。また、図４は、ガラス固化体貯蔵施設におけるひとつの保管ピットの断面を示す図である。

図３において、２０はガラス固化体貯蔵施設、２１はガラス固化体貯蔵施設の上部空間であり、ガラス固化体１０を搬送するための搬送セル、２２はガラス固化体貯蔵施設の下部空間であり、ガラス固化体１０を保管するための保管セル、２３はコンクリート製の遮蔽壁、２４はガラス固化体を複数個積み上げて保管するための保管ピット、２５は保管ピット２４の上部を遮蔽するための遮蔽プラグをそれぞれ示している。ガラス固化体１０を保管するエリアである保管セル２２はガラス固化体１０を数十年にわたり安全に保管するものである。

図３に示すように、ガラス固化体１０を保管するエリアの周囲はコンクリート製の遮蔽壁２３で遮蔽され、その中にガラス固化体を保管する保管ピット２４が５×１４の格子状配列で７０ピットある。ガラス固化体１０は上部に設けられた保管ピット２４の開口部より搬入し、ガラス固化体１０を６段積みまで収納できるようになっている。上述のようにガラス固化体１０の保管セル２２はガラス固化体１０を数十年間安全に保管するものであるが、保管されたガラス固化体１０からのガンマ線は「背景技術」の欄において記載したように有効的に利用することが可能となるものである。

次に、このようなガラス固化体の貯蔵施設を利用した本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の一部を構成する収納容器を示す図である。図５において、３０は収納容器、３１は収納容器蓋部、３２は収納容器本体部であり、３３は収納容器３０内に設けられた計測手段からの信号を伝送するケーブルを接続するための遠隔コネクタ、３４は収納容器蓋部３１を収納容器本体部３２に締結するための遠隔ボルト、３５は被照射物、被照射試料を収納する内容器、３６は中性子遮蔽用シリコン、３７は線量計、３８は温度計（熱電対）や圧力センサなどの各種センサ類、３９は線量計３７や各種センサ類３８からの信号を伝送するためのケーブル、４７は開閉用ヒンジをそれぞれ示している。

収納容器３０はステンレス製容器であり、収納容器蓋部３１は、収納容器本体部３２に開閉用ヒンジ４７を介して取り付けられている。内容器３５は遠隔操作により、収納容器本体部３２の開口部から出し入れされるようになっており、遠隔操作の際に、不図示の機構によって遠隔コネクタ３３によってケーブル３９の接続が、また、遠隔ボルト３４によって収納容器蓋部３１と収納容器本体部３２の締結がそれぞれなされるように構成される。収納容器蓋部３１は、ガラス固化体１０頭頂部と同じ形状にし、ガラス固化体１０を取り扱う吊具での操作が可能な構造となっている。

次に、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の貯蔵施設の構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の貯蔵施設の一部断面が示された斜視図である。従来のガラス固化体との主な変更点は、遮蔽プラグである。

図６において、４０は本発明のガンマ線照射試験装置用のガラス固化体貯蔵施設、２１はガラス固化体貯蔵施設の上部空間であり、ガラス固化体１０を搬送するための搬送セル、２２はガラス固化体貯蔵施設の下部空間であり、ガラス固化体１０を保管するための保管セル、２４はガラス固化体を複数個積み上げて保管するための保管ピット、３０、３０ａ、３０ｂは収納容器、４１は保管ピット２４の上部を遮蔽するための試験用遮蔽プラグ、４５は収納容器３０やガラス固化体１０の搬送装置であるクレーン、４６は収納容器３０やガラス固化体１０の吊具をそれぞれ示している。

本ガラス固化体貯蔵施設においても、保管ピット２４は、コンクリート製の放射線遮蔽壁によって囲まれ、ガラス固化体１０が複数段、複数列の積み重ねられる構成となっている。保管ピット２４の中では、被照射物、被照射試料が収納された収納容器３０ｂが保管ピット２４の最上段に載置される。このようにガラス固化体１０や収納容器３０を保管ピット２４中に積載するために、ｘｙ方向に可動可能なクレーン４５と、収納容器３０やガラス固化体１０を吊架するための吊具４６が利用される。

収納容器３０ｂが載置される保管ピット２４には試験用遮蔽プラグ４１がセットされ、収納容器３０ｂが積載されていない保管ピット２４には通常の遮蔽プラグ２５がセットされる。

次に、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置にガンマ線照射試験用の収納容器３０がセットされたときの状態について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の概要を示す図である。図７において、５０は搬送セル２１外の制御室と搬送セルとの間に設けられた隔壁、５１は制御室側の圧力計測器、５２は制御室側の温度計測器、５３は制御室側の線量計測器、５４は制御室側のその他の計測器、５５はケーブル間を接続する貫通プラグ、４１は試験用遮蔽プラグ、４２は試験用遮蔽プラグ４１に設けられた遠隔コネクタ、４３は試験用遮蔽プラグ４１内に設けられケーブル３９の巻き上げ、巻き下げを行うケーブルリール、２４は保管ピット、１０はガラス固化体、３０は被照射物が収納されている収納容器、３３は収納容器３０の収納容器蓋部に設けられた遠隔コネクタである。

被照射物を収納する収納容器３０は、遠隔操作での取り扱いが可能なようにされており、遠隔操作により図７に示すように保管ピット２４中の最上段にセットされ、それより下段などに積層されているガラス固化体１０からのガンマ線が照射される。以上のような構成のために被照射物は、直接放射性物質と接することがない。これによって、被照射物が放射性物質により汚染することがなく、照射後の被照射物の詳細な評価においては、被照射物への放射性物質の付着等を考慮することなく評価が可能である。
収納容器３０内に設けられた線量計３７や各種センサ類３８で取得された情報はケーブル３９から、試験用遮蔽プラグ４１に設けられた遠隔コネクタ４２を介して制御室側の圧力計測器５１、温度計測器５２、線量計測器５３、その他の計測器５４に伝送される。ガンマ線照射試験に必要な計測機器を適宜設けることで、照射環境（温度、圧力など）、照射線量等の連続監視及び被照射物の電気伝導度、作動状況（被照射物が機器の場合）等被照射物の状態を連続監視しながらの照射試験が可能となる。

次に、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置において被照射物として液体を扱う場合について説明する。図８は、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置における内容器の一部断面を示す斜視図である。図８において、６０は循環ユニット、６１はタンク、６２はポンプ、６３は配管をそれぞれ示している。循環ユニット６０は、被照射物として液体を扱う場合に適宜収納容器３０の内容器３５にセット可能なものであり、これを用いることによってタンク６１内の液体をポンプ６２によって循環させつつ、照射試験が行えるよう構成することができる。

次に、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置によって照射試験を行う手順について説明する。予め搬送セル２１内に搬入した被照射物を遠隔操作によりまず内容器３５に収納し、さらにこれを収納容器３０にセットして、収納容器蓋部３１と遠隔ボルト３４とで封入する。液体を循環させて照射試験をする場合は循環ユニット６０を備える内容器３５を使用する。次に、搬送セル２１に設置しているクレーン４５を用いて保管ピット２４の遮蔽プラグ２５を開ける。そして、クレーン４５を用いて収納容器３０を保管ピット２４に収納する。次に、遠隔操作により試験用遮蔽プラグ４１に設置した遠隔コネクタ４２と搬送セル２１の隔壁５０の貫通プラグ５５からのケーブル３９を接続する。次に、クレーン４５を用いて試験用遮蔽プラグ４５を保管ピット２４に設置する。さらに、試験用遮蔽プラグ４１に設置している遠隔コネクタをケーブルリール４３の昇降装置により下降させ、収納容器３０上面にある遠隔コネクタ３３と接続する。以上のような手順によって、各種コネクタでケーブルを接続することにより照射環境（温度、圧力、照射線量など）や被照射物の状態を制御室で連続監視が可能となる。

保管セル２２はガラス固化体１０で５×１４×６段の構造となっており、そこにガラス固化体を収納する。被照射物を入れた収納容器３０を上記保管セル（５×１４×６段）の任意の場所（ただし、保管ピット２４の中では最上段）に設置することで、コバルト−６０等の放射線源を用いた照射施設とほぼ同等の約２００から１１００Ｇｙ／ｈｒまでの照射線量が期待できる。

また、必要に応じて遠隔操作により収納容器３０を保管ピット２４より搬出して被照射物の状態確認が可能である。以上のような手順によって照射試験が行われるので、被照射物は直接放射性物質と触れることはないので、被照射物は汚染しておらず他施設へ持ち出しての照射後の詳細な評価が可能である。

次に、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置における照射試験の流れについて説明する。図９は、本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置における照射試験フローを示す図である。図９において、フローがスタートすると、Ｓｔｅｐ１に進み、放射線照射する条件（被照射物の照射線量、照射時間）を設定する。次に、Ｓｔｅｐ２へと進み、当該照射線量に対する被照射物の配置を設定する。次のＳｔｅｐ３では、先の設定した配置に基づいて、被照射物の入った収納容器３０を実際に配置して、次のＳｔｅｐ４において照射を実施する。次のＳｔｅｐ５においては、適宜照射中の各種センサ類、各計測器によってデータを収集する。Ｓｔｅｐ６では、収集したデータに基づいて照射を終了するかどうかを判定する。Ｓｔｅｐ６において、Ｎｏであれば、Ｓｔｅｐ４へと進む。Ｓｔｅｐ６において、Ｙｅｓであれば、Ｓｔｅｐ７へと進み、被照射物の入った収納容器３０を取り出す。Ｓｔｅｐ８にて被照射物を評価して照射試験フローはＥＮＤとなる。

以上のように、本発明のガンマ線照射試験装置よれば、既存の放射性廃棄物の保管施設を用いて、放射性廃棄物から放射される放射線を有効利用して放射線の照射試験が行えるため、施設の大幅な改造や特殊な放射線源が不要となり経済的効果が大きい。すなわち、本発明のガンマ線照射試験装置においては、高線量下での照射試験を保管セル２２に保管中のガラス固化体１０より放射される放射線を有効利用して被照射物にガンマ線照射試験を実施することができる。ガラス固化体保管ピット２４に被照射物が収納された収納容器３０を積載し、ガラス固化体１０を照射源とすることで、専用の照射室を設けることなく、照射源を購入することなく安価で照射試験が実施可能となる。また、本発明のガンマ線照射試験装置によれば、被照射物が放射性物質により汚染することがなく、照射後の被照射物の詳細な評価においては、被照射物への放射性物質の付着等を考慮することなく評価が可能である。

ガラス固化体の一部断面が示された斜視図である。 ガラス固化体の放射能の減衰の様子を示す図である。 ガラス固化体貯蔵施設の一部断面が示された斜視図である。 ガラス固化体貯蔵施設におけるひとつの保管ピットの断面を示す図である。 本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の一部を構成する収納容器を示す図である。 本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の貯蔵施設の一部断面が示された斜視図である。 本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置の概要を示す図である。 本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置における内容器の一部断面を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るガンマ線照射試験装置における照射試験フローを示す図である。

符号の説明

１０・・・ガラス固化体、１１・・・ガラス固化体容器、１２・・・容器蓋部、１３・・・固化ガラス、２０・・・ガラス固化体貯蔵施設、２１・・・搬送セル、２２・・・保管セル、２３・・・遮蔽壁、２４・・・保管ピット、２５・・・遮蔽プラグ、３０・・・収納容器、３１・・・収納容器蓋部、３２・・・収納容器本体部、３３・・・遠隔コネクタ、３４・・・遠隔ボルト、３５・・・内容器、３６・・・中性子遮蔽用シリコン、３７・・・線量計、３８・・・各種センサ類、３９・・・ケーブル、４０・・・ガンマ線照射試験装置用ガラス固化体貯蔵施設、４１・・・試験用遮蔽プラグ、４２・・・遠隔コネクタ、４３・・・ケーブルリール、４５・・・クレーン、４６・・・吊具、４７・・・開閉用ヒンジ、５０・・・隔壁、５１・・・圧力計測器、５２・・・温度計測器、５３・・・線量計測器、５４・・・その他の計測器、５５・・・貫通プラグ、６０・・・循環ユニット、６１・・・タンク、６２・・・ポンプ、６３・・・配管

Claims (7)

1. 放射線遮蔽壁によって囲まれ、複数段、複数列の積み重ねられた放射性廃棄物のガラス固化体を保管する保管セルと、前記保管セルの所定の位置に放射線被照射物を収納する収納容器とを具備し、前記収納容器を放射性廃棄物の前記ガラス固化体と一緒に前記保管セルに収納し、前記ガラス固化体からの放射線によって放射線被照射物の放射線照射試験を行うことを特徴とするガンマ線照射試験装置。
2. 前記収納容器は、照射試験に必要な放射線強度に応じて、前記保管セル内における収納位置が設定されることを特徴とする請求項１に記載のガンマ線照射試験装置。
3. 前記収納容器は、ステンレス製容器で、内部に中性子線を遮蔽するシリコンが配設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガンマ線照射試験装置。
4. 前記収納容器には、前記収納容器内の各種センサ類からの情報を伝送する遠隔コネクタが設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置。
5. 前記収納容器には、前記収納容器を遠隔機器により開閉するための遠隔ボルトが設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置。
6. 前記収納容器は、液体の照射試験のための液体循環ユニットを内蔵することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置。
7. 前記収納容器の前記保管セルへの収納と取り出し、前記収納容器の開閉ならびに前記ガラス固化体の前記保管セルへの収納と取り出しは、遠隔機器により操作することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のガンマ線照射試験装置。

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