JP6512650B1

JP6512650B1 - β線測定装置

Info

Publication number: JP6512650B1
Application number: JP2018175649A
Authority: JP
Inventors: 道教茂木; 敏村山; 弘菅井
Original assignee: 株式会社スリー・アール
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: JP2020046327A

Abstract

【課題】放射性廃棄物でない廃棄物等の測定対象物の放射性物質による表面汚染の有無を測定対象物を搬送しながら効率的に検査可能なβ線検出装置を提供する。【解決手段】本発明のβ線測定装置は、（ａ）平板状の荷置き部を備え、当該荷置き部上に測定対象物を載せて搬送可能な搬送台車と、（ｂ）搬送台車の一方の端部から他方の端部へ向けて搬送台車を移動させるための送り機構と、送り機構の上部にあって搬送台車が移動中に荷置き部の下面に近接する検出面を介して荷置き部上の測定対象物からのβ線を測定するためのβ線検出器とを含む測定台車と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、β線測定装置に関し、より具体的には、台車上の測定対象物を搬送させながらその下側からβ線を測定可能なβ線測定装置に関する。

原子力施設等の核燃料物質または核原料物質（以下、核燃料物質等とも略して呼ぶ場合がある）を扱う施設において放射線防御の観点から特別の管理を必要とする放射性廃棄物のほかに、放射性廃棄物でない廃棄物も大量に発生する。この放射性廃棄物でない廃棄物については、経済産業省がその取扱いについてのガイドライン（指示）を出しており（非特許文献１）、その内容に沿って廃棄物として判断し管理等を行う必要がある。例えば、放射性廃棄物でない廃棄物であると判断される、汚染の恐れがある管理区域に設置された資材等及び汚染の恐れがある管理区域で使用された物品は、念ための放射線測定評価を行うこと等が求められる。

また、原子力施設の内の原子力発電所等の定期検査や改造工事において使用した資器材（足場板、パイプ、ケーブル等）を管理区域からあるいは敷地外から搬出する際にも同様に放射能汚染が搬出のための基準値以下であることを確認するための放射線測定及びその管理を行う必要がある。管理区域から持ち出す物品（廃棄物を含む）については、他の規定、例えば電離放射線障害防止規則（昭和４７年９月３０日労働省令第４１号）等に沿って、汚染が搬出のための基準値以下であることを確認した上で搬出等を行う必要がある。したがって、原子力施設で発生する放射性廃棄物でない廃棄物や定期検査等で使用した資器材等を処理や搬出する際には、そうした各種の規制に従った適切な放射線測定を含む処理、管理を行うことが求められる。

上述した念ための放射線測定等において、廃棄物の核燃料物質等の放射性物質による表面汚染を検査するために直接サーベイ法やスミヤ法によるα線測定が行われることが多い。しかし、こうしたα線測定ではα線の飛程が短いので、測定対象物の表面近傍にα線検出器を当てて、あるいは測定対象物の内部を拭き取ったスミヤろ紙にα線検出器を当てて測定する必要があるので、その測定に多くの手間と時間が掛かってしまう。その結果、核燃料物質等を扱う施設から出る大量の放射性廃棄物でない廃棄物の放射線測定を効率的に行うことが出来ず、その測定コスト及び全体の処理コストも高くなってしまう。また、原子力発電所では主に^６０Ｃｏ等のβ線及びγ線源となる核種による汚染を検査する必要があるが、定期検査等で使用した資器材等におけるβ線測定を効率的に行うことができれば同様にコスト面等から有効である。

特許文献１は、原子力施設の解体撤去に伴う解体廃棄物から分別されたクリアランス対象物のクリアランス前測定（表面汚染密度の測定、γ線測定とβ線測定）とクリアランス測定（平均放射能濃度、γ線測定）を含む分別・クリアランス処理システムを開示する。この特許文献１では、測定対象物を測定トレイに載せて移動させながら測定トレイの上下からβ線測定をすることを開示している（特許文献１の段落００４６）。

しかし、特許文献１は、そのβ線測定装置の具体的な構成を何ら開示するものではない。また、特許文献１は、クリアランス対象物から汚染の高い部位を除去する除染を行うことを前提としており、放射性廃棄物でない廃棄物の放射線測定評価及び処理について具体的に開示するものではない。

非特許文献２は、表面汚染検査装置の１つとして、物品の表面汚染を検査するための物品搬出モニタを開示する。また、非特許文献３は、物品搬出基準である表面汚染密度以下であることに加えて、クリアランスレベル以下であることを検査するための汚染分布測定トレイ型クリアランスレベル測定装置を開示する。

しかし、非特許文献２、３はいずれも、現場となる原子力施設等の核燃料物質または核原料物質を扱う施設において、台車上の測定対象物を搬送させながらその下側からβ線を測定可能なβ線測定装置を開示するものではない。

特許第４２６８９７０

原子力施設における「放射性廃棄物でない廃棄物」の取扱いについて（指示）、経済産業省原子力安全・保安院、ＮＩＳＡ−１１１ａ−０８−１、平成２０年５月２７日富士技報Ｖｏｌ．８０、Ｎｏ．４、２００７東芝レビューＶｏｌ．５９、Ｎｏ．８、２００４

本発明は、原子力発電所等の定期検査等において使用した資器材や放射性廃棄物でない廃棄物等の測定対象物の放射性物質による表面汚染の有無を測定対象物を搬送しながら効率的に検査可能なβ線検出装置を提供することを目的とする。

本発明はβ線測定装置を提供する。そのβ線測定装置は、（ａ）平板状の荷置き部を備え、当該荷置き部上に測定対象物を載せて搬送可能な搬送台車と、（ｂ）搬送台車の一方の端部から他方の端部へ向けて搬送台車を移動させるための送り機構と、送り機構の上部にあって搬送台車が移動中に荷置き部の下面に近接する検出面を介して荷置き部上の測定対象物からのβ線を測定するためのβ線検出器とを含む測定台車と、を備える。

本発明によれば、測定対象物を搭載した搬送台車が測定台車の外側を移動しながら測定対象物の下側からβ線を測定するので、現場で作業効率良くかつ安定した高精度なβ線測定をすることができる。現場では、β線測定以外にも登録に必要な作業等があるが、本発明では搬送台車方式としているので、最初から最後まで搬送台車に測定対象物を載せたまま全ての作業を行うことができる。

本発明の一実施形態のβ線測定装置の構成を示す図である。本発明の一実施形態の搬送台車を示す図である。本発明の他の一実施形態の荷置き部の構成を示す上面図である。本発明の一実施形態の測定台車を示す図である。本発明の一実施形態のβ線検出器の構成例を示す図である。本発明の一実施形態のβ線測定装置の動作中の構成を示す上面図である。本発明の一実施形態のβ線測定装置の動作中の構成を示す側面図である。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態のβ線測定装置の構成を示す斜視図である。β線測定装置１００は、搬送台車１と測定台車５から構成される。搬送台車１は、平板状の荷置き部１０と、底面の四隅にキャスタ１１を備え、そのキャスタ１１によって荷置き部１０上に測定対象物を載せて搬送することができる。測定台車５は、搬送台車１の一方の端部１２から他方の端部１３へ向けて（矢印方向へ）搬送台車１を移動させるための送り機構５０と、送り機構５０の上部にあって搬送台車１が移動中に荷置き部１０の下面に近接する検出面５１を介して荷置き部１０上の測定対象物からのβ線を測定するためのβ線検出器５２とを含む。図１では、一例として検出面５１が同一平面にあって千鳥状に配置された４つのβ線検出器５２が例示されているが、その数は４つに限定されず荷置き部１０や検出面５１等の大きさに応じて任意の数のβ線検出器を含むことができる。

本発明の測定対象となる測定対象物は、基本的に原子力施設等の核燃料物質等を扱う施設において放射能汚染の可能性のある物が該当するが、以下の説明ではその一例として、放射性廃棄物でない廃棄物（以下、ＮＲ廃棄物と呼ぶ）を例として挙げて説明を行う。ここで、核燃料物質を扱う施設には、原子力施設の他に原子力とは直接的には関係のない化学工場等の製造施設、加工施設も含まれる。原子力施設には、例えば非特許文献１に記載される精錬施設、原子炉施設（原子力発電所）、再処理施設等が含まれる。さらに、ＮＲ廃棄物は、基本的に非特許文献１のガイドラインに沿って判断されるものを言うが、対象となる廃棄物が発生する施設には、原子力施設の他に上述した原子力とは直接的には関係のない化学工場等も含むものとする。

ＮＲ廃棄物には、核燃料物質を扱う施設において設置された資材または使用された物品であって核燃料物質によって汚染された物で廃棄しようとするものではない廃棄物が含まれる。その設置された資材または使用された物品には、構造材プレート、機器部材、鋼材、金物、配管、電線管類、及び機器類等の解体物や切断材が含まれる。これらの解体物や切断材は、概ね１〜２ｍ程度のサイズを有し台車等に載せて移動可能な状態になっている。収集されたＮＲ廃棄物は、各部材ごとあるいはサイズ、重量、搬出元等の任意の基準ごとに選別され番号が付された後に、各情報がパソコン等にデータとして登録（保管）されている。測定対象物は、搬送台車１の荷置き部１０の表面に収まるサイズを有し、上記した鋼材、板材、あるいは圧縮された廃棄物等を含む。

本発明のβ線測定装置１００によってＮＲ廃棄物についてβ線検出を行うのは以下の理由による。すなわち、核燃料物質または核原料物質を扱う施設では、天然ウランや濃縮ウランが扱われるが、そのウランとして存在割合が大きい^２３８Ｕを想定した場合、精製されて^２３４Ｕになるまで放射平衡状態とした場合、この系列において放出されるα線とβ線はほぼ同じ放出比を有する。また、^２３８Ｕの崩壊過程で発生する^２３４ｍＰａから放出されるβ線の最大エネルギーは２．２７３ＭｅＶと高いことから比較的容易にその検出を行うことが出来る。したがって、空気中での飛程が短いα線の検出に代えて、空気中での飛程の長いβ線（最大飛程９１２ｃｍ）の検出により^２３８Ｕによる表面汚染を検出することが有効であるからである。

図２は、本発明の一実施形態の搬送台車を示す図である。搬送台車１は、基本的に図１の搬送台車１の構成と同じである。平板状の荷置き部１０は、その表面上に測定対象物を保持可能な、ほぼ平行に等間隔に配置された４本の棒材１５を含む。４本の棒材１５を配置することにより、所定サイズ（例えば約１００ｃｍ×７０ｃｍ程度）の測定範囲を確保することができる。棒材１５の数は４本に限定されず、保持する測定対象物の大きさに応じて基本的に任意の数の棒材を含むことができる。棒材１５は、例えば１〜２ｃｍ角の角材や直径１〜２ｃｍの円柱材を用いることができる。荷置き部１０は、棒材１５などの測定対象物の保持に必要な部材を除いて、下側からのβ線測定の邪魔になるような構造体は極力置かないようにする必要がある。荷置き部１０の下面は、測定台車５が移動時に測定台車５上のβ線検出器５２の検出面５１に対して所定の間隔を空けて近接可能な高さを有するように配置されている。

さらに必要に応じて選択的に棒材１５上に載置される金属製あるいはプラスチック製のメッシュ材を含むことができる。図３に、その金属製あるいはプラスチック製のメッシュ材を含む荷置き部１０を例示する。図３（ａ）は、図２の場合の４本の棒材１５を設けた場合の上面図である。図３（ｂ）は、（ａ）の棒材１５上に中型の測定対象物を保持可能な比較的目の粗い（開口が大きい、例えば１５０ｍｍ等）メッシュ材を配置した例である。図３（ｃ）は、（ａ）の棒材１５上に小型の測定対象物を保持可能な比較的目の細かい（開口が小さい、例えば２３ｍｍ等）メッシュ材を配置した例である。なお、（ｂ）の荒いメッシュ表面に（ｃ）の目の細かいメッシュを載置してもよい。メッシュ材の粗さ（開口の大きさ）は測定対象物の大きさに応じて選定される。

図１を参照しながら説明したように、図２の搬送台車１の底面の四隅にはキャスタ１１が設けられている。キャスタ１１は、２つの板材１６の両端部の裏面（底面）に１つずつ（合計４つ）設けられている。キャスタ１１は、車輪の向きを自由に変えられる自在キャスタ、あるいは車輪の向きを固定することもできる自在固定切換キャスタを用いることができる。２つの板材１６の両端部の表面には、移動用爪１７が１つずつ（合計４つ）設けられている。移動用爪１７はＬ型の板材を含み、その先半分が、詳細は後述するように、搬送台車１の移動のために用いられる。荷置き部１０の底部と２つの板材１６の間には２つの遮光板１８が設けられている。遮光板１８は、位置検出センサ（図示なし）からの光（レーザ光やＬＥＤ光）を反射させるために用いられる。なお、搬送台車１は前後対称な構造となっており、図１の他方の端部１３から一方の端部１２へ向けて（矢印の反対方向へ）移動させながら測定することも可能である。

図４は、本発明の一実施形態の測定台車を示す図である。測定台車５は、基本的に図１の測定台車５の構成と同じである。測定台車５は、上側のβ線検出器５２を内包する遮蔽体５３と、その下側の送り機構５０等を含む台車部７０から構成される。測定台車５は、１００Ｖ電源で動作するようになっており、電源トランス及びシーケンサーを内蔵した制御盤が設けられ、さらに手動操作を行うためのリモコンスイッチにも無線または有線で接続されている。図４では、図１の場合と同様に、検出面５１が同一平面にあって千鳥状に配置された４つのβ線検出器５２が例示されている。

遮蔽体５３は、箱型の構造を有し、検出面５１を除き周囲からの放射線を遮蔽するための遮蔽材で囲まれた空間を形成している。遮蔽材は、鉛や鉄を含み、例えば１０ｍｍ厚の鉛板を強度を高めるために１．５ｍｍ厚のステンレス（ＳＵＳ）で覆ったものを用いることができる。本発明で使用する遮蔽体５３は、遮蔽体を独立させているため、測定するエリアのγ線やβ線の線量率に応じてその厚みや材質などを変えることができる。また、測定台車を外側から台車部７０を含めて全体的に遮蔽体で覆うことも可能である。その場合、β線検出器５２への周囲からのバックグラウンド線量率をさらに下げることができ、測定精度を上させることができる。

β線検出器５２は、例えばプラスチックシンチレーション検出器を用いることができる。β線検出器５２として、β線測定可能な他のＧＭ管（ガイガーミュラー計数管）やガスフローカウンタ検出器等を用いることもできる。β線検出器５２は、例えば直径１９ｃｍの円形の検出面（測定口）を有するものを用いることができる。その円形のβ線検出器５２を図４に示すように千鳥状に配置した場合、幅約６６ｃｍの範囲からのβ線を検出することができる。図５は、本発明の一実施形態の１つのβ線検出器５２の構成例を示す図である。β線検出器５２は、信号ケーブル７１を介して測定器７２へ検出信号を送る。測定器７２は、そのβ線測定結果を表示することができ、さらにその測定データをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）７３に有線または無線で送信できるようになっている。β線検出器５２は、測定台車５の送り機構５０等の他の駆動部材とは独立した制御系統となっており、例えば測定対象物に異常（汚染の恐れ）がある場合等にはＰＣ７３にその異常警報が表示できるようにもなっている。

測定台車５の下側の台車部７０の底面の四隅にはキャスタ６３が設けられている。キャスタ６３は、車輪の向きを自由に変えられる自在キャスタ、あるいは車輪の向きを固定することもできる自在固定切換キャスタを用いることができる。台車部７０の両端部の側面にはアジャスタ６４が設けられており、β線測定時にはアジャスタ６４によってキャスタ６３の動きを止めて測定台車５を固定しておくことができる。台車部７０の両側には搬送台車１の移動をスムーズに行うためのガイドローラ５８が設けられている。さらに、台車部７０には搬送台車１を自動運転させるための位置検出センサ７４が複数設けられている。

台車部７０の送り機構５０は、チェーンまたはベルト５４と、チェーンまたはベルト５４を回転させるための回転板５７と、回転板５７をシャフト（軸）６２を介して回転させるためのギア６１及びモータ６０を含む。チェーン５４としてローラーチェーンを用いる場合は、回転板５７はスプロケットを用いることができる。ベルト５４は、例えばＶベルトや歯付ベルトを用いることができる。モータ６０は、スピードコントロールモータを用いることができ、チェーンまたはベルト５４をギア６１、シャフト（軸）６２及び回転板５７を介して、所定の定速度で回転させることができる。チェーンまたはベルト５４の内側の端部には、チェーンまたはベルト５４の原点を確認するための原点確認バー５９が設けられている。

チェーンまたはベルト５４の各々には離間した２つの送り爪５５、５６が設けられている。送り爪５５は正転用であり、送り爪５６は逆転用である。この２つの送り爪５５、５６は突起物からなり、その間に搬送台車１の一方の端部または他方の端部の移動用爪１７のＬ型の板材の先半分が入った状態で、より正確には送り爪５５または５６に移動用爪１７のＬ型の板材の先半分が当接した状態で、チェーンまたはベルト５４の回転に応じて移動用爪１７が送り爪５５または５６に押されていっしょに水平移動することにより、搬送台車１が測定台車５の外側を定速で移動することができる。搬送台車１が定速で移動中に、荷置き部１０の下面に近接する位置に来る検出面５１を介してβ線検出器５２が荷置き部１０上の測定対象物の下側からのβ線を測定する。本発明ではこのように平板状の荷置き部１０に載せた測定対象物の下側（下面）からβ線測定するので、測定対象面と検出器の上面との間の距離（間隔）をほぼ一定に保持することができるので、距離変動の影響を受けない安定した精度良いβ線測定を行うことができる。

図６と図７を参照しながらβ線測定装置の動作について説明する。図６は本発明の一実施形態のβ線測定装置１００の動作中の構成を示す上面図であり、図７はその側面図である。図６及び図７の左部に示すように、最初に荷置き部１０上に測定対象物が載置された搬送台車１の端部が測定台車５の端部（左端）にセットされる。そのセットの際に、上述したように、搬送台車１の端部の２つの移動用爪１７のＬ型の板材の先半分が台車部７０の送り機構５０の２つのチェーンまたはベルト５４の離間した２つの送り爪５５、５６の間に入れられる。その後、モータ６０の駆動により搬送台車１が測定台車５の外側を定速で移動しながら検出面５１を介してβ線検出器５２が荷置き部１０上の測定対象物の下側からのβ線を測定する。測定は基本的に自動走行で行い、異常が無い場合、搬送台車１はそのまま測定台車５の端部（右端）を通過する。β線検出器５２が異常を検知した際は手動操作で停止し、手動操作で台車を後退させ、再度自動走行をさせることができる。検知したβ線検出器５２の位置と搬送台車１の位置から異常のある場所（測定対象物の汚染の恐れがある部位、領域）を特定することができる。

図６及び図７の例では、その測定データは検出器アダプタ６５及び信号ケーブル６６を介して外部のパーソナルコンピュータ（例えば図５のＰＣ７３）に集められる。その測定データは、測定対象物を特定する情報と共にＰＣ７３の記憶装置に保管される。図６及び図７の右部に示すように、測定が終了すると搬送台車１は測定台車５の他の一方の端部（右端）まで移動する。その後、荷置き部１０上の測定対象物の測定面を変えた後、具体的には、例えば平面状の測定対象物の場合は裏返し、立体状の測定対象物の場合は約９０度回転させた後に同様なβ線測定動作を行う。ほぼ全面での測定が終わり、かつ他の登録や処理が終わった測定対象物は搬送台車１から下ろされて、別の測定対象物がさらに載置された後に同様な動作でβ線測定や他の登録や処理が繰り返される。なお、その形状等により上述したβ線測定では未測定であると思われる測定対象物がある場合は、手持ちのサーベイメータにその部分をより細く測定することもできる。

ＰＣ７３において、各測定対象物（例えばＮＲ廃棄物）の表面の核燃料物質等による汚染の有無を判定する。具体的には、例えば汚染源となる核燃料物質等がウランである場合、β線とα線の放出割合がほぼ同じであることを前提として、β線検出器５２による測定結果から表面汚染密度が０．４Ｂｑ／ｃｍ^２以上である場合に汚染が有ると判断し、それ未満である場合に汚染が無いと判断する。この判断基準値である０．４Ｂｑ／ｃｍ^２は、電離放射線障害防止規則（昭和４７年９月３０日労働省令第４１号）の別表第３に定められているα線を放出する放射線同位元素による表面汚染の限度（４Ｂｑ／ｃｍ^２）の１／１０に相当し、当該物品を施設外に持ち出す際にその値（限度の１／１０）を越えてはいけないとされているものである。核燃料物質等がウラン以外である場合は、判断基準値としてその物質（放射性同位元素）に対応した値を採用することができる。表面汚染が有ると判断された測定対象物は、さらにその汚染状態を検査・確認するために、α線測定による表面汚染検査等を行うことができる。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。

１搬送台車
５測定台車
１０平板状の荷置き部
１１、６３キャスタ
１２、１３搬送台車の端部
１５棒材
１６板材
１７移動用爪
１８遮光板
５０送り機構
５１検出面
５２ β線検出器
５３遮蔽体
５４チェーンまたはベルト
５５、５６送り爪（突起部）
５７回転板
５８ガイドローラ
５９原点確認バー
６０モータ
６１ギア
６２シャフト（軸）
６４アジャスタ
６５検出器アダプタ
７０台車部
６６、７１信号ケーブル
７２測定器
７３パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
７４位置検出センサ
１００ β線測定装置

Claims

β線測定装置であって、
平板状の荷置き部を備え、当該荷置き部上に測定対象物を載せて搬送可能な搬送台車と、
前記搬送台車の一方の端部から他方の端部へ向けて前記搬送台車を移動させるための送り機構と、当該送り機構の上部にあって前記搬送台車が移動中に前記荷置き部の下面に近接する検出面を介して前記荷置き部上の前記測定対象物からのβ線を測定するためのβ線検出器とを含む測定台車と、を備え、
前記送り機構は、前記測定台車の両側のチェーンまたはベルトと、当該チェーンまたはベルトを回転させるためのモータとを含み、
前記チェーンまたはベルトの各々には離間した２つの送り爪が設けられ、当該２つの送り爪の間に前記搬送台車の前記一方の端部に設けられた移動用爪が入った状態で、前記チェーンまたはベルトの回転に応じて前記一方の端部の移動用爪が前記送り爪に押されていっしょに水平移動することにより、前記搬送台車が前記一方の端部から前記他方の端部へ向けて前記測定台車の外側を定速で移動する、β線測定装置。
前記β線検出器は、前記検出面が同一平面にあって千鳥状に配置された複数のプラスチックシンチレーション検出器を含む、請求項１のβ線測定装置。
前記平板状の荷置き部は、その表面上に前記測定対象物を保持可能な、等間隔で配置された複数の棒材を含む、請求項１または２のβ線測定装置。
前記平板状の荷置き部は、さらに前記複数の棒材上に設けられる金属製あるいはプラスチック製のメッシュ材を含む、請求項３のβ線測定装置。
前記β線検出器は、前記検出面を除き周囲からの放射線を遮蔽するための遮蔽材で囲まれた空間内に配置されている、請求項２のβ線測定装置。