JP7266342B1 - Measurement method of radioactivity of uranium - Google Patents

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Abstract

【課題】核燃料物質又は核原料物質を扱う施設から出る廃棄物において、精製ウランとNORMウランの共存下での精製ウランの放射能を測定する方法を提供する。【解決手段】本発明の測定方法は、(A)開口部と、底部と、所定の深さの側部とを備える測定容器を準備する工程と、(B)測定容器の側部の外側にNaI(Tl)シンチレーション放射線検出器を配置する工程と、(C)NaI(Tl)シンチレーション放射線検出器で測定容器中に収納された廃棄物からのγ線スペクトルを測定する工程と、(D)γ線スペクトルからバックグランドを差し引いた後の1.001MeVでのピークから、隣接し干渉する214Biの0.934MeV及び1.120MeVのピークを差し引いて、238Uの崩壊過程で発生する234mPaが放出する1.001MeVのピークを弁別する工程と、(E)弁別した1.001MeVのピークから精製ウランの放射能を算出する工程とを含む。【選択図】図1A method for measuring the radioactivity of refined uranium in the presence of refined uranium and NORM uranium in waste from a facility that handles nuclear fuel material or nuclear source material. The measuring method of the present invention includes the steps of: (A) providing a measurement container having an opening, a bottom, and sides of a predetermined depth; arranging a NaI(Tl) scintillation radiation detector; (C) measuring a γ-ray spectrum from the waste contained in the measurement container with the NaI(Tl) scintillation radiation detector; From the peak at 1.001 MeV after background subtraction from the line spectrum, subtracting the neighboring and interfering 214Bi peaks at 0.934 MeV and 1.120 MeV, the 234 mPa generated during the decay process of 238 U releases 1. and (E) calculating the radioactivity of purified uranium from the discriminated 1.001 MeV peak. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、一般的には、ウランの放射能の測定方法に関し、具体的には、原子力施設等から出る廃棄物についてのウランの放射能の測定方法に関し、より具体的には、その廃棄物中に含まれている可能性のある、精製ウランと、一般土木・工業資材等中に含まれる自然界由来のウランとを判別するために、精製ウランの放射能を測定する方法に関する。技術分野 TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to a method for measuring radioactivity of uranium, and more particularly to a method for measuring radioactivity of uranium in waste generated from nuclear facilities and the like, and more specifically to the waste The present invention relates to a method for measuring the radioactivity of purified uranium in order to discriminate between purified uranium that may be contained therein and natural uranium contained in general civil engineering and industrial materials. Technical field

原子力施設等の核燃料物質又は核原料物質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、放射性廃棄物ではない廃棄物(以下、「NR廃棄物」と呼ぶ。)も大量に発生する。このNR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、NR廃棄物であると判断される可能性のある、管理区域に設置された資材等及管理区域で使用された物品は、念のための放射線測定評価を行うこと等が求められる。 In addition to radioactive waste that requires special management from the perspective of radiation protection, non-radioactive waste (hereafter referred to as "NR waste") ) also occurs in large quantities. Regarding this NR waste, the Ministry of Economy, Trade and Industry has issued guidelines (instructions) for its handling (Non-Patent Document 1), and it is necessary to judge and manage it as waste according to its contents. For example, materials installed in controlled areas and items used in controlled areas that may be judged to be NR waste are required to undergo radiation measurement evaluation just in case.

また、原子力施設等の建屋解体時に発生するコンクリート屑等は、一次除染の測定では汚染が無く、本来一次除染後の文部科学省による確認検査で問題が指摘されなかった場合、その建屋は管理区域解除となり、原子炉等規制法(炉規法)による規制枠外となり、建屋解体廃棄物(産業廃棄物)として廃棄できたものである。しかし、もしそのコンクリート屑等の建屋解体廃棄物が炉規法の規制枠内で管理された状態にある場合は、安心・安全のために、念のための放射線測定評価を行うことが求められる。 In addition, concrete waste, etc., generated during the dismantling of buildings such as nuclear facilities, was not contaminated in the measurement of the primary decontamination, and if no problems were pointed out in the confirmation inspection by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology after the primary decontamination, the building The controlled area was lifted, and it was outside the regulatory framework of the Nuclear Reactor Regulation Law (Reactor Regulation Law), and was able to be disposed of as waste from building dismantling (industrial waste). However, if the building demolition waste such as concrete waste is managed within the regulatory framework of the Reactor Regulation Law, it is required to conduct radiation measurement and evaluation just in case for security and safety. .

さらに、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、汚染が無いことを確認した上で搬出等を行う必要がある。 In addition, regarding items (including waste) taken out of the controlled area, other regulations, such as the Ordinance on Prevention of Ionizing Radiation Hazards (Ministry of Labor Ordinance No. 41, September 30, 1972), must be checked to ensure that there is no contamination. It is necessary to carry out after confirming.

原子力施設等の一つであるウランを取り扱う施設でのNR廃棄物に該当するか否かの判断(以下、「NR判断」とも呼ぶ。)は、汚染部位が明らかに分離されている、汚染の履歴が明らかにないことをもって判断することになっている。NR判断の際に行う測定は、廃棄物中の全ウランを測定して、汚染ないことを念のために測定するものである。その汚染がないことの確認は、例えばウランが理論的検出限界値未満であることを判断基準とすることができる。 Judgment as to whether or not a facility that handles uranium, which is one of nuclear facilities, falls under NR waste (hereinafter also referred to as “NR judgment”) shall It is supposed to be judged based on the fact that there is no clear history. The measurement performed when determining NR is to measure the total uranium in the waste to make sure there is no contamination. Confirmation of the absence of contamination can be based, for example, on the fact that uranium is below the theoretical detection limit.

しかし、この全ウランには研究等で用いた精製ウランのみならず例えばコンクリート等の土木資材原料、土壌、あるいは研磨材等に含まれる自然界由来のウラン(NORM; Naturally Occurring Radioactive Materials、以下「NORMウラン」と呼ぶ。)が混在する可能性がある。その際、精製ウランの残留がないものであってもNORMウランが検出された場合、米国でのウラン回収、或いは国内埋設処分の何れかの適用が必要となり、その処理量及び処理費用が増大してしまう恐れがある。 However, this total uranium includes not only refined uranium used in research, but also uranium derived from the natural world (NORM: Naturally Occurring Radioactive Materials, hereinafter referred to as "NORM uranium") contained in raw materials for civil engineering materials such as concrete, soil, and abrasives. ) may be mixed. At that time, if NORM uranium is detected even if there is no residue of refined uranium, it will be necessary to apply either uranium recovery in the United States or domestic burial disposal, which will increase the processing amount and disposal cost. There is a risk of

また、精製ウラン汚染に関する念のために測定においては、全ウランの測定結果のみで精製ウランの残留可能性の有無を判定することができない。しかし、もし精製ウランとNORMウランを識別し、精製ウランが検出限界値(0.05~0.1Bq/g程度)以下であることが確認できれば、精製ウランによる残留汚染がないことを示すことができることになり、施設での安全管理上有効である。また、NORM以外の生成フランは存在しないことを明らかにする念のため測定を行い、炉規法の枠外に出すことで管理区域解除後の建屋解体物と同様の一般廃棄物として処分が可能になる。 In addition, just to be sure about refined uranium contamination, it is not possible to determine the presence or absence of residual refined uranium based only on the measurement result of total uranium. However, if it is possible to distinguish refined uranium from NORM uranium and confirm that refined uranium is below the detection limit (approximately 0.05 to 0.1 Bq/g), it is possible to show that there is no residual contamination from refined uranium. This is effective in terms of safety management at the facility. In addition, just to make sure that there is no generated furan other than NORM, measurements were taken, and by putting it out of the framework of the Reactor Regulation Law, it became possible to dispose of it as general waste, the same as the building dismantled after the controlled area was lifted. Become.

上述したコンクリート屑等の建屋解体廃棄物は、通常ドラム缶等の収納容器に保管されており、収納容器からサンプリングを行った上で化学分析を行うことができる。しかし、その場合、直接測定として通常ウランの同位体(238Uと235U)のICP-MASS分析を行うこととなり、NORMウランも精製ウランも天然ウラン(238Uと235U)であれば両者の識別はできない。また、収納容器からサンプルを採取し、これらをNaI(Tl)シンチレーション放射線検出器(以下、単にNaI放射線検出器とも呼ぶ。)やGe半導体放射線検出器で解析する方法を併用することは可能である。しかし、その場合、収納容器の内容物の均一化を行っていないため、収納容器の内容物全体の測定結果を得ることはできない。 The above-described building dismantling wastes such as concrete scraps are usually stored in storage containers such as drums, and chemical analysis can be performed after sampling from the storage containers. However, in that case, ICP -MASS analysis of uranium isotopes ( 238 U and 235 U) is usually performed as a direct measurement. cannot be identified. In addition, it is possible to use a method of collecting samples from the storage container and analyzing them with a NaI (Tl) scintillation radiation detector (hereinafter also referred to simply as a NaI radiation detector) or a Ge semiconductor radiation detector. . However, in that case, since the contents of the storage container are not homogenized, it is not possible to obtain measurement results for the entire contents of the storage container.

NORMウランとしては、ウランを親核種として永続平衡状態にあるものと、精製されたウランがスタート核種であるもの、あるいは何らかの操作等により226Raがスタートの親核種として以下永続平衡状態にあるものが想定される。NaI放射線検出器でそれぞれのγ線スペクトル測定を行うとほぼ同じスペクトルが得られる。違いは、238U崩壊後の234Thと234mPaから放出されるわずかなγ線(1.001MeV)の有無である。精製ウランは、234mPaからのγ線(1.001MeV)を放出する。したがって、精製された238Uの放射能を評価するためには、234mPaのγ線(1.001MeV)のスペクトルのピークを弁別する必要がある。 NORM uranium includes those in permanent equilibrium with uranium as the parent nuclide, those with refined uranium as the starting nuclide, and those in permanent equilibrium with 226 Ra as the starting nuclide by some manipulation. is assumed. Approximately the same spectrum is obtained when each gamma-ray spectrum measurement is performed with the NaI radiation detector. The difference is the presence or absence of a slight gamma ray (1.001 MeV) emitted from 234 Th and 234 m Pa after 238 U decay. Purified uranium emits gamma rays (1.001 MeV) from 234 mPa . Therefore, in order to evaluate the radioactivity of purified 238 U, it is necessary to discriminate the peak of the spectrum of the 234 m Pa gamma ray (1.001 MeV).

特許文献1は、容器に収納された放射性廃棄物に含まれるウラン(235U及び238U)量を容器の外部から非破壊で測定する方法において、238Uのγ線強度を求めるために、234mPaが放出する1.001MeVのγ線強度をNaI放射線検出器で測定されたγ線スペクトルから求める方法を開示する。 Patent Document 1 describes a method for nondestructively measuring the amount of uranium ( 235 U and 238 U) contained in radioactive waste stored in a container from the outside of the container. A method for determining the intensity of 1.001 MeV γ-rays emitted by Pa from the γ-ray spectrum measured by a NaI radiation detector is disclosed.

しかし、特許文献1の方法は、上述したコンクリート屑等の放射性廃棄物の対象でない建屋解体廃棄物中のウラン量、特に精製ウランとNORMウランの共存下での微量な精製ウラン量を検出するための方法ではない。また、特許文献1の方法では、先ず放射性廃棄物の破壊測定で得られたウラン分析値に基づいてウラン含有量が既知の校正用放射性廃棄物を調製し、その校正用放射性廃棄物に本発明の非破壊測定方法を適用して検量線を作成し、その検量線を用いてウラン量を算出するものである。 However, the method of Patent Document 1 detects the amount of uranium in the above-mentioned building demolition waste, which is not a target for radioactive waste such as concrete waste, especially a trace amount of purified uranium in the coexistence of purified uranium and NORM uranium. not the way. In addition, in the method of Patent Document 1, first, calibration radioactive waste with a known uranium content is prepared based on the uranium analysis value obtained by the destruction measurement of radioactive waste, and the calibration radioactive waste of the present invention is used as the calibration radioactive waste. A calibration curve is created by applying the non-destructive measurement method of (1), and the amount of uranium is calculated using the calibration curve.

特開平5-340861Japanese Patent Laid-Open No. 5-340861

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Handling of "Non-Radioactive Waste" at Nuclear Facilities (Instruction), Nuclear and Industrial Safety Agency, Ministry of Economy, Trade and Industry, NISA-111a-08-1, May 27, 2008

本発明は、核燃料物質又は核原料物質を扱う施設から出る廃棄物において、精製ウランとNORMウランの共存下での精製ウランの放射能を測定する方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for measuring the radioactivity of refined uranium in the presence of both refined uranium and NORM uranium in waste from facilities that handle nuclear fuel materials or nuclear source materials.

本発明の一態様では、核燃料物質又は核原料物質を扱う施設から出る廃棄物において、精製ウランと自然界由来のウランの共存下での精製ウランの放射能を求めるための測定方法が提供される。その測定方法は、
(A)開口部と、底部と、所定の深さの側部とを備える測定容器を準備する工程と、
(B)測定容器の側部の外側にNaI(Tl)シンチレーション放射線検出器を配置する工程と、
(C)NaI(Tl)シンチレーション放射線検出器で測定容器中に収納された廃棄物からのγ線スペクトルを測定する工程と、
(D)γ線スペクトルからバックグランドを差し引いた後の1.001MeVでのピークから、隣接し干渉する214Biの0.934MeV及び1.120MeVのピークを差し引いて、238Uの崩壊過程で発生する234mPaが放出する1.001MeVのピークを弁別する工程と、
(E)弁別した1.001MeVのピークから精製ウランの放射能を算出する工程と、を含む。
One aspect of the present invention provides a measurement method for determining the radioactivity of purified uranium in the presence of purified uranium and naturally occurring uranium in waste from a facility that handles nuclear fuel material or nuclear source material. The measurement method is
(A) providing a measurement vessel with an opening, a bottom and sides of a predetermined depth;
(B) positioning a NaI(Tl) scintillation radiation detector outside the sides of the measurement container;
(C) a step of measuring the γ-ray spectrum from the waste contained in the measurement container with a NaI (Tl) scintillation radiation detector;
(D) The peak at 1.001 MeV after background subtraction from the gamma-ray spectrum, minus the adjacent and interfering 214 Bi peaks at 0.934 MeV and 1.120 MeV, generated during the decay process of 238 U. discriminating the 1.001 MeV peak emitted by 234 mPa ;
(E) calculating the radioactivity of the purified uranium from the discriminated 1.001 MeV peak.

本発明の一態様では、1.001MeVのピークを弁別する工程(D)は、
(D1)γ線スペクトルから、測定容器でのγ線測定に合わせて補正されたトリウム系列標準スペクトルを差し引いて、補正γ線スペクトルを得る工程と、
(D2)補正γ線スペクトル中の1.001MeVでのピークから、0.934MeV及び1.120MeVのピークを差し引いて、238Uの崩壊過程で発生する234mPaが放出する1.001MeVのピークを弁別する工程と、を含む。
In one aspect of the present invention, the step (D) of discriminating the 1.001 MeV peak comprises:
(D1) obtaining a corrected γ-ray spectrum by subtracting a thorium-series standard spectrum corrected in accordance with the γ-ray measurement in the measurement container from the γ-ray spectrum;
(D2) Subtract the peaks at 0.934 MeV and 1.120 MeV from the peak at 1.001 MeV in the corrected γ-ray spectrum to discriminate the peak at 1.001 MeV emitted by 234 m Pa generated during the decay process of 238 U. and

本発明の一態様では、補正γ線スペクトルを得る工程(D1)は、
(D10)トリウム系列の所定のγ線源からのγ線を測定し、バックグランドを差し引いてトリウム系列スペクトルを得る工程と、
(D20)得られたトリウム系列スペクトルに測定容器での密度補正を行ってトリウム系列標準スペクトルを得る工程と、を含む。
In one aspect of the present invention, the step (D1) of obtaining the corrected γ-ray spectrum comprises
(D10) measuring gamma rays from a predetermined gamma-ray source of the thorium series and subtracting the background to obtain a thorium series spectrum;
(D20) performing density correction in the measurement container on the obtained thorium series spectrum to obtain a thorium series standard spectrum.

本発明の一態様では、1.001MeVのピークを弁別する工程(D)は、
(D3)γ線標準線源のγ線測定により得られたスペクトルデータの各エネルギーの全吸収ピークを正規確率分布にフィッティングした時の標準偏差(σ)を求める工程と、
(D4)214Biの1.765MeV(15.4%)から求めた正味計数から、干渉している0.934MeV(3.03%)、1.120MeV(15.1%)の実際のピークを模擬した正規確率分布(各ピークでの標準偏差(σ))を算出する工程と、
(D5)補正γ線スペクトル中の1.001MeVでのピークから、算出された0.934MeV(3.03%)、1.120MeV(15.1%)の実際のピークを模擬した正規確率分布を差し引いて、1.001MeV(0.84%)のピークを得る工程と、を含む。
In one aspect of the present invention, the step (D) of discriminating the 1.001 MeV peak comprises:
(D3) A step of obtaining the standard deviation (σ) when all absorption peaks of each energy of spectral data obtained by gamma-ray measurement of a gamma-ray standard radiation source are fitted to a normal probability distribution;
(D4) From the net counts determined from 1.765 MeV (15.4%) of 214 Bi, the interfering real peaks at 0.934 MeV (3.03%), 1.120 MeV (15.1%) A step of calculating a simulated normal probability distribution (standard deviation (σ) at each peak);
(D5) A normal probability distribution simulating the actual peaks at 0.934 MeV (3.03%) and 1.120 MeV (15.1%) calculated from the peak at 1.001 MeV in the corrected γ-ray spectrum. subtracting to obtain a peak at 1.001 MeV (0.84%).

本発明の一態様では、廃棄物からのγ線スペクトルを測定する工程(C)は、
(C1)測定容器中に異なるKCl水溶液を入れ、単位濃度に対する40Kからの1.461MeVのγ線の全吸収ピークの面積から基準効率(ηE1.461、単位:cps/(photon/cm))を求める工程と、
(C2)NaI(Tl)シンチレーション放射線検出器のγ線に対するエネルギー相対効率(Rη)を求める工程と、
(C3)円柱体積線源モデルを用いて、水、コンクリートについて、密度が変化した時の基準効率に対する密度補正係数(D・D)を求める工程と、
(C4)測定容器での測定効率ηE(cps/(photon/cm))を、基準効率(ηE1.461)、エネルギー相対効率(Rη)、及び密度補正係数D・Dを用いて、次式
ηEx=ηE1.461×Rη×D・D
から求める工程と、を含む。
In one aspect of the present invention, the step (C) of measuring the γ-ray spectrum from the waste is
(C1) Different KCl aqueous solutions are placed in a measurement container, and the standard efficiency (η E1.461 , unit: cps/(photon/cm 3 )), and
(C2) determining the relative energy efficiency (R η ) of the NaI(Tl) scintillation radiation detector for gamma rays;
(C3) Using a cylindrical volume radiation source model, for water and concrete, a step of obtaining a density correction coefficient (D W · D C ) with respect to the standard efficiency when the density changes;
(C4) The measurement efficiency ηE x (cps/(photons/cm 3 )) in the measurement container, the reference efficiency (η E1.461 ), the energy relative efficiency (R η ), and the density correction factor D W · D C using the following formula η Ex = η E1.461 × Rη × D W · D C
and obtaining from.

本発明の一実施形態の測定方法の基本フローを示す図である。It is a figure which shows the basic flow of the measuring method of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の測定容器と放射線測定器の配置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement|positioning of the measurement container and radiation measuring device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の測定効率の算出フローを示す図である。It is a figure which shows the calculation flow of the measurement efficiency of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の密度補正係数を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing density correction factors for one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態の測定効率を示す図である。FIG. 4 shows the measured efficiency of one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態のγ線スペクトルの処理フローを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of a γ-ray spectrum according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態のトリウム系列標準スペクトルを示す図である。FIG. 3 shows a thorium series standard spectrum of one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態のウラン系列標準スペクトルを示す図である。FIG. 3 shows a uranium series standard spectrum of one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態の234mPaが放出する1.001MeVのピークを弁別する処理フローを示す図である。FIG. 4 shows a process flow for discriminating the 1.001 MeV peak emitted by 234 m 2 of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態のγ線スペクトルデータの各エネルギーの全吸収ピークを正規確率分布にフィッティングした時の標準偏差(σ)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the standard deviation (σ) when all absorption peaks of each energy of γ-ray spectrum data are fitted to a normal probability distribution according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態の算出した0.934MeV(3.03%)、1.120MeV(15.1%)の正規確率分布を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing normal probability distributions of 0.934 MeV (3.03%) and 1.120 MeV (15.1%) calculated according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態の238U含まない石膏ボードのγ線測定での234mPaが放出する1.001MeVのピークの弁別結果を示す図である。FIG. 10 shows the discrimination result of the 1.001 MeV peak emitted by 234 m 2 Pa in the γ-ray measurement of the gypsum board not containing 238 U according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の238U含む天然ウラン鉱石のγ線測定での234mPaが放出する1.001MeVのピークの弁別結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the discrimination result of the 1.001 MeV peak emitted by 234 m 2 Pa in gamma-ray measurement of natural uranium ore containing 238 U according to one embodiment of the present invention;

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検査方法の基本フローを示す図である。工程S1において、開口部と、底部と、所定の深さの側部とを備える測定容器を準備する。工程S2において、測定容器の側部の外側にNaI(Tl)シンチレーション放射線検出器を配置する。工程S2は工程S1の測定容器の準備と同時に一体的に行ってもよい。工程S3において、測定容器中の測定対象(NR廃棄物等)からのγ線スペクトルを放射線検出器で測定する。工程S4において、γ線スペクトルからバックグランドを差し引いた後の1.001MeVでのピークから、隣接し干渉する214Biの0.934MeV及び1.120MeVのピークを差し引いて、238Uの崩壊過程で発生する234mPaが放出する1.001MeVのピークを弁別する。工程S4において、弁別した1.001MeVのピークから精製ウランの放射能を算出する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic flow of an inspection method according to one embodiment of the present invention. In step S1, a measurement vessel is provided that has an opening, a bottom and sides of a predetermined depth. In step S2, a NaI(Tl) scintillation radiation detector is placed outside the side of the measurement container. Step S2 may be performed simultaneously with preparation of the measurement container in step S1. In step S3, the γ-ray spectrum from the measurement object (NR waste, etc.) in the measurement container is measured with a radiation detector. In step S4, from the peak at 1.001 MeV after background subtraction from the gamma-ray spectrum, the neighboring and interfering peaks of 214 Bi are subtracted at 0.934 MeV and 1.120 MeV, resulting in the decay process of 238 U. discriminate the 1.001 MeV peak emitted by 234 mPa . In step S4, the radioactivity of the purified uranium is calculated from the discriminated 1.001 MeV peak.

図2は、本発明の一実施形態の測定容器と放射線測定器の配置を示す図である。図2では、円筒型の測定容器1と、測定容器1の側壁の外側に位置する放射線遮蔽体2内に挿入された放射線検出器3を示している。測定容器1は、開口部がほぼ円形または楕円形な筒型の収納部を含む。測定容器1は、例えば金属製または樹脂製のドラム缶等からなる。測定容器1には、測定対象となる塩化カリウム(KCl)の水溶液、粉体状の廃棄物(NR廃棄物)、裁断された廃棄物、圧縮性の廃棄物、可撓性の廃棄物等が充填(収納)可能となっている。 FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of a measurement container and a radiation meter according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a cylindrical measuring container 1 and a radiation detector 3 inserted in a radiation shield 2 positioned outside the side wall of the measuring container 1 . The measurement container 1 includes a cylindrical container with a substantially circular or elliptical opening. The measurement container 1 is, for example, a drum made of metal or resin. A measurement container 1 contains an aqueous solution of potassium chloride (KCl) to be measured, powdery waste (NR waste), shredded waste, compressible waste, flexible waste, and the like. Filling (storage) is possible.

放射線遮蔽体2は、鉛等の重金属を内蔵し、バックグランドとなる外部からの放射線が放射線検出器3に入ることを遮蔽する。放射線遮蔽体2は、一方の側壁が重機5の可動部に接続されている。放射線遮蔽体2は、円形または半円形の開口部を有する筒型形状を有しており、開口部から放射線検出器3を内部に出し入れできるようになっている。重機5のハンドル6を操作することによって、放射線遮蔽体2を測定容器1の側壁に沿って上下に移動させることができる。これにより放射線遮蔽体2内の放射線検出器3の測定位置を変えることができる。 The radiation shield 2 incorporates a heavy metal such as lead, and shields the radiation detector 3 from entering the radiation detector 3 from the outside as a background. One side wall of the radiation shield 2 is connected to the movable portion of the heavy machinery 5 . The radiation shield 2 has a cylindrical shape with a circular or semicircular opening, through which the radiation detector 3 can be taken in and out. By operating the handle 6 of the heavy machine 5 , the radiation shield 2 can be moved up and down along the side wall of the measurement container 1 . Thereby, the measurement position of the radiation detector 3 inside the radiation shield 2 can be changed.

放射線検出器3は、1つに限定されず2つ以上設けることができる。その際、例えば放射線検出器3を1つ内包する放射線遮蔽体2を複数配置する、あるいは長形の放射線遮蔽体2内に2以上の放射線検出器3を配置することができる。放射線検出器3は先端部に検出部4を内蔵している。放射線検出器3は、例えば検出部の結晶サイズがΦ63×160mmのNa(Tl)シンチレーション検出器を用いることができる。結晶サイズが63×63の3倍ほどあり、検出精度がNR測定に対応する精度まで高まることが期待できる。 The number of radiation detectors 3 is not limited to one, and two or more can be provided. In this case, for example, a plurality of radiation shields 2 containing one radiation detector 3 can be arranged, or two or more radiation detectors 3 can be arranged within an elongated radiation shield 2 . The radiation detector 3 incorporates a detection section 4 at its tip. As the radiation detector 3, for example, a Na(Tl) scintillation detector having a crystal size of Φ63×160 mm in the detection part can be used. The crystal size is about three times as large as 63×63, and it can be expected that the detection accuracy will increase to the accuracy corresponding to NR measurement.

放射線検出器3を、通信ケーブル(図示無し)を介してスペクトラムアナライザ(図示無し)と演算装置(図示無し)に接続する。通信ケーブルは、例えばGP-IBケーブル、USBケーブルあるいはLANケーブル等からなる。スペクトラムアナライザは、放射線検出器3が検出した測定容器1内の測定対象物からのγ線のスペクトルを計測する。演算装置は、計測されたγ線スペクトルから測定対象物中のウランの放射能を得るための各種パラメータ(測定効率や放射能(密度)等)の算出を行う。演算装置は、例えばパーソナルコンピューター(PC)を含む。 The radiation detector 3 is connected to a spectrum analyzer (not shown) and a computing device (not shown) via a communication cable (not shown). A communication cable is, for example, a GP-IB cable, a USB cable, a LAN cable, or the like. The spectrum analyzer measures the spectrum of γ-rays from the measurement object inside the measurement container 1 detected by the radiation detector 3 . The arithmetic unit calculates various parameters (measurement efficiency, radioactivity (density), etc.) for obtaining the radioactivity of uranium in the measurement object from the measured γ-ray spectrum. Computing devices include, for example, personal computers (PCs).

測定容器1内に充填される廃棄物は、核燃料物質等を扱う施設で発生するNR廃棄物の対象となる廃棄物を意味する。廃棄物には、測定容器1に充填可能な、粉体状の廃棄物、裁断された廃棄物、圧縮性の廃棄物、可撓性の廃棄物等が含まれる。粉体状の廃棄物における粉体状とは、砂粒や米粒のような細かさの粉体のみならず、数ミリ程度(<約10mm)のサイズを含み得る。廃棄物には、例えば、塗装や錆びた鉄の剥離片、金属、小石、コンクリート片、木材、紙、プラスチック、ポリシート、ビニール、ゴム等の材質が含まれ得る。 The waste that is filled in the measurement container 1 means the waste that is the target of NR waste generated in facilities that handle nuclear fuel materials and the like. The waste includes powdery waste, shredded waste, compressible waste, flexible waste, etc. that can be filled in the measurement container 1 . The powdery state in the powdery waste can include not only fine powder such as sand grains and rice grains, but also sizes of several millimeters (<about 10 mm). Waste can include, for example, materials such as flakes of paint and rusted iron, metal, pebbles, concrete pieces, wood, paper, plastic, poly sheet, vinyl, rubber, and the like.

核燃料物質等には、α、β、γ線源となるウラン、トリウム、及びそれらの化合物が含まれる。核燃料物質等を扱う施設には、原子力施設の他に原子力とは直接的には関係のない、例えば、精製ウランを取り扱う施設、ウランを触媒として使用する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、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。 Nuclear fuel materials and the like include uranium, thorium, and their compounds, which are α-, β-, and γ-ray sources. In addition to nuclear facilities, facilities that handle nuclear fuel materials include facilities that are not directly related to nuclear power, such as facilities that handle refined uranium, manufacturing facilities such as chemical plants that use uranium as a catalyst, and processing facilities. be Nuclear facilities include, for example, refining facilities, nuclear reactor facilities, and reprocessing facilities described in Non-Patent Document 1. Furthermore, NR waste refers to what is basically judged according to the guidelines in Non-Patent Document 1, but in addition to nuclear facilities, facilities that generate target waste are directly related to nuclear power as described above. Chemical factories, etc., which are not related to each other, are also included.

次に、図1の工程S3~S5におけるγ線スペクトル測定及びその処理フローの詳細を図3~図14及び表1~表4を参照しながら以下に説明する。 Next, details of gamma ray spectrum measurement and its processing flow in steps S3 to S5 of FIG. 1 will be described below with reference to FIGS. 3 to 14 and Tables 1 to 4.

図3は、測定容器1としてドラム缶を用いた場合に、測定対象の収納物の重量、材質の違いによる自己吸収を考慮した測定効率の算出フローを示す図である。工程S10において、測定容器1(ドラム缶)中に異なるKCl水溶液を入れ、単位濃度に対する40Kからの1.461MeVのγ線の全吸収ピーク面積計数率(ηE1.461、単位:cps/(photon/cm))を求め、これを基準効率(密度:1、材質:水、Eγ:1.461MeV)とする。 FIG. 3 is a diagram showing a flow of calculating measurement efficiency in consideration of self-absorption due to differences in the weight and material of the object to be measured when a drum can is used as the measurement container 1 . In step S10, different KCl aqueous solutions are placed in the measurement container 1 (drum) , and the total absorption peak area count rate (η E1.461 , unit: cps/(photon /cm 3 ))), and this is defined as the standard efficiency (density: 1, material: water, E γ : 1.461 MeV).

表1に試験に用いたKCl水溶液の濃度に関する情報を示す。試験では0~1.419の4つの異なる放射能濃度(Bq/cm)濃度のKCl水溶液を準備して測定を行った。

Figure 0007266342000002
Table 1 shows information on the concentrations of the KCl aqueous solutions used in the tests. In the test, KCl aqueous solutions with four different radioactivity concentrations (Bq/cm 3 ) from 0 to 1.419 were prepared and measured.
Figure 0007266342000002

表2に求められた基準効率、すなわち1.461MeVのγ線の全吸収ピーク面積計数率(ηE1.461、単位:cps/(photon/cm)))を示す。

Figure 0007266342000003
Table 2 shows the calculated reference efficiency, that is, the total absorption peak area count rate (η E1.461 , unit: cps/(photon/cm 3 )) of γ-ray of 1.461 MeV.
Figure 0007266342000003

工程S11において、使用したNaI(Tl)シンチレーション放射線検出器での1.461MeVのγ線を基準とするエネルギー相対効率(Rη)を求める。表3に求められたエネルギー相対効率(Rη)を示す。

Figure 0007266342000004
In step S11, the relative energy efficiency (R η ) with respect to 1.461 MeV γ-rays at the NaI(Tl) scintillation radiation detector used is determined. Table 3 shows the relative energy efficiencies (R η ) obtained.
Figure 0007266342000004

工程S12において、円柱体積線源モデルを用いて、水、コンクリートについて、密度が変化した時の基準効率に対する密度補正係数(D・D)を計算により求める。計算は、例えば1968 Engineering Compendium on Radiation Shielding IAEA にある円柱線源計算方法に基づいて行う。図4に、密度1、γ線のエネルギー1.461MeV、収納物材質を水とした場合を標準とした材質、密度補正係数の計算結果を示す。計算結果は、エネルギー毎に重量を変数とした3次関数近似式で表している。ドラム缶の総重量は178kgである。 In step S12, the cylindrical volume radiation source model is used to calculate the density correction coefficients (D W ·D C ) with respect to the standard efficiency when the densities of water and concrete change. Calculations are based on, for example, the cylindrical radiation source calculation method in the 1968 Engineering Compendium on Radiation Shielding IAEA. FIG. 4 shows the calculation results of the material and the density correction coefficient with a density of 1, a γ-ray energy of 1.461 MeV, and a case where water is used as the material of the contained object as a standard. The calculation results are represented by a cubic function approximation formula with weight as a variable for each energy. The total weight of the drum is 178 kg.

工程S13において、測定容器(ドラム缶)での測定効率ηE(cps/(photon/cm))を、基準効率(ηE1.461)、エネルギー相対効率(Rη)、及び密度補正係数D・Dを用いて、次式

ηEx=ηE1.461×Rη×D・D

から求める。図5に、測定効率ηEx(cps/(photon/cm))の計算結果を示す。
In step S13, the measured efficiency ηE x (cps/(photons/cm 3 )) in the measurement container (drum) is calculated using the standard efficiency (η E1.461 ), the relative energy efficiency (R η ), and the density correction factor D W・Using D C , the following formula

η Ex = η E1.461 × Rη × DW・D C

Ask from FIG. 5 shows the calculation results of the measurement efficiency η Ex (cps/(photons/cm 3 )).

次に、NaI(Tl)シンチレーション放射線検出器での重なり合うガンマ線スペクトル中の評価対象エネルギーでの全吸収ピーク弁別方法について説明する。ウラン及びトリウム系列の放射性物質が混在する場合、測定によって得られたγ線スペクトルは幾重にもブロードなピークが重なり合ってしまう。解析する際は、それらの影響を除去し、評価対象エネルギーのγ線を単独ピークに分離して面積を算定する必要がある。そのため、図6の本発明の一実施形態のγ線スペクトルの処理フローに従って評価する必要がある。また、単一系列放射性物質であってもいくつかのエネルギーのピークが干渉する場合は、後述する図9に示す本発明の一実施形態のγ線スペクトルの処理フローでデータ処理を行い、単一エネルギーピークとして扱えるようにする必要がある。 A method for discriminating total absorption peaks at evaluated energies in overlapping gamma-ray spectra in a NaI(Tl) scintillation radiation detector is now described. When uranium- and thorium-series radioactive materials coexist, the gamma-ray spectrum obtained by measurement has overlapping broad peaks. When analyzing, it is necessary to remove these influences, separate the γ-rays of the energy to be evaluated into individual peaks, and calculate the areas. Therefore, it is necessary to evaluate according to the γ-ray spectrum processing flow of one embodiment of the present invention shown in FIG. In addition, when some energy peaks interfere even in a single series radioactive substance, data processing is performed according to the γ-ray spectrum processing flow of one embodiment of the present invention shown in FIG. 9 described later, and a single It is necessary to treat it as an energy peak.

図6の本発明の一実施形態のγ線スペクトルの処理フローの工程S21において、自己吸収を無視できるウラン及びトリウム系列の線源を用いて、それぞれ放射平衡状態にあるγ線スペクトルを測定し、バックグランドを差し引いて、ウラン及びトリウムの標準スペクトルを得る。図7に得られたトリウム系列標準スペクトルを示す。図8に得られたウラン系列標準スペクトルを示す。工程S21において、トリウムの標準スペクトルを廃棄物のγ線スペクトルの208Tlの2.615MeVのピークに合わせ、同時に密度補正係数を加味したトリウム系列標準スペクトルを算定する。 In step S21 of the γ-ray spectrum processing flow of one embodiment of the present invention in FIG. 6, γ-ray spectra in radiation equilibrium are measured using uranium and thorium series radiation sources that can ignore self-absorption, Background subtraction provides standard spectra for uranium and thorium. FIG. 7 shows the thorium series standard spectrum obtained. FIG. 8 shows the obtained uranium series standard spectrum. In step S21, the standard spectrum of thorium is matched to the 2.615 MeV peak of 208 Tl in the γ-ray spectrum of the waste, and a thorium-series standard spectrum is calculated with a density correction factor added at the same time.

工程S22において、図1の工程S3において得られた測定容器中の廃棄物のγ線スペクトルから工程S21で算定したトリウム系列標準スペクトルを差し引き、トリウム系列のピークを除去する。工程S23において、工程S22でトリウム系列またはウラン系列のピークを除去した廃棄物のγ線スペクトルをそれぞれ補正γ線スペクトルとする。 In step S22, the thorium series standard spectrum calculated in step S21 is subtracted from the γ-ray spectrum of the waste in the measurement container obtained in step S3 of FIG. 1 to remove thorium series peaks. In step S23, the γ-ray spectrum of the waste from which the thorium-series or uranium-series peaks have been removed in step S22 is used as a corrected γ-ray spectrum.

次に、ウラン系列中に精製されたウランが混入した場合の精製ウラン濃度の評価方法を説明する。NORMとして扱われる放射性物質の中でもウラン系列は、ウランを親として永続平衡状態にあるもの、また「精製されたウランがスタート核種であるもの」、及び「226Raがスタートの親核種として以下永続平衡状態にあるもの」などが想定される。精製された238Uの放射能を評価するためには、トリウム系列のピークを除去して得られた補正γ線スペクトルから隣接し干渉する214Biの0.934MeV(3.03%)及び1.120MeV(15.1%)のピークを差し引いて、238Uの崩壊過程で発生する234mPaが放出する1.001MeV(0.84%)のピークを弁別する必要がある。なお、他のエネルギーでのピークにも同様の処理を行うことが可能である。このような処理フローを図9に示す。 Next, a method for evaluating the concentration of refined uranium when refined uranium is mixed in the uranium series will be described. Among the radioactive materials treated as NORM, the uranium series includes those in permanent equilibrium with uranium as the parent, those with purified uranium as the starting nuclide, and those with 226 Ra as the starting parent nuclide. "Things in a state" etc. are assumed. To estimate the radioactivity of the purified 238 U, 0.934 MeV (3.03%) of adjacent and interfering 214 Bi and 1.934 MeV (3.03%) of 214 Bi were extracted from the corrected gamma-ray spectra obtained by removing the thorium series peaks. The 120 MeV (15.1%) peak must be subtracted to discriminate the 1.001 MeV (0.84%) peak emitted by 234 mPa generated during the decay process of 238 U. It should be noted that similar processing can be performed for peaks at other energies. FIG. 9 shows such a processing flow.

図9の工程S30において、標準線源により得られた線スペクトルの各エネルギーの全吸収ピークを正規確率分布にフィッティングした時の標準偏差(σ)を求める。137Cs(661keV)、60Co(1173keV、1333keV)の標準点線源を用いて得られたがγ線スペクトルの全吸収ピークを、バックグランを台形近似で切り取り、最小二乗法で正規確率分布とフィッティングした時に得られた標準偏差(σ、ピークの広がりを表す)を図10に示す。 In step S30 of FIG. 9, the standard deviation (σ) is obtained when all absorption peaks of each energy of the line spectrum obtained by the standard radiation source are fitted to the normal probability distribution. All absorption peaks of the γ-ray spectrum obtained using a standard point source of 137 Cs (661 keV) and 60 Co (1173 keV, 1333 keV) were clipped by trapezoidal approximation of the background and fitted with a normal probability distribution by the least squares method. FIG. 10 shows the standard deviation (.sigma., representing the broadening of the peak) obtained when

工程S31において、測定容器内の廃棄物の重量、材質から対象となるγ線(1.765MeV、0.934MeV、1.120MeV)の相対効率を求める。工程S32において、214Biの1.765MeV(15.4%)から求めた正味計数から、干渉している0.934MeV(3.03%)、1.120MeV(15.1%)の実際のピークを模擬した正規確率分布(各ピークでの標準偏差(σ))を算出する。 In step S31, relative efficiencies of target γ-rays (1.765 MeV, 0.934 MeV, 1.120 MeV) are obtained from the weight and material of the waste in the measurement container. In step S32, the interfering actual peaks at 0.934 MeV (3.03%), 1.120 MeV (15.1%), from the net counts determined from 1.765 MeV (15.4%) of 214 Bi Calculate the normal probability distribution (standard deviation (σ) at each peak) simulating

具体的には、例えば以下のように正規確率分布を算出する。
(1)214Biの1.765MeVのピーク面積(カウント数)Cに対して、214Biのγ線放出率比による補正を行う。すなわち、1.765MeVのピーク面積(カウント数)Cに、(0.934MeV放出率/1.765MeV放出率)=3.03%/15.4%と(1.120MeV放出率/1.765MeV放出率)=15.1%/15.4%を掛けて、CとCを得る。
(2)NaI放射線検出器によるγ線検出効率比による補正を行う。γ線検出効率比は、校正用線源測定結果から事前に算定する。具体的には、1.461MeVを1としたγ線検出効率比(1.48(0.934MeV)/0.86(1.765MeV)、1.39(1.120MeV)/0.86(1.765MeV))を(1)で得られたCとCに掛けてC11、C22を得る。
(3)測定対象である測定容器内の廃棄物の密度によるγ線自己吸収率比による補正を行う。γ線自己吸収率比は円柱線源モデル計算により事前に算定する。具体的には、例えば、密度が1.27g/cmのケースの場合、γ線自己吸収率比(0.682(0.934MeV)/0.897(1.765MeV)と0.744(1.120MeV)/0.897(1.765MeV))を(2)で得られたC11、C22に掛けてC111、C222を得る。C111、C222は模擬的に算出された0.935MeV、1.120MeVのピーク面積(カウント数)に相当する。
Specifically, for example, a normal probability distribution is calculated as follows.
(1) The peak area (number of counts) C of 1.765 MeV of 214 Bi is corrected by the γ-ray emission rate ratio of 214 Bi. That is, in the peak area (number of counts) C of 1.765 MeV, (0.934 MeV emission rate/1.765 MeV emission rate) = 3.03%/15.4% and (1.120 MeV emission rate/1.765 MeV emission ratio) = 15.1%/15.4% to get C1 and C2 .
(2) Perform correction based on the γ-ray detection efficiency ratio of the NaI radiation detector. The gamma-ray detection efficiency ratio is calculated in advance from the calibration radiation source measurement results. Specifically, the γ-ray detection efficiency ratio (1.48 (0.934 MeV) /0.86 (1.765 MeV) , 1.39 (1.120 MeV) /0.86 (1 .765 MeV) ) is multiplied by C 1 and C 2 obtained in (1) to obtain C 11 and C 22 .
(3) Perform correction based on the γ-ray self-absorption rate ratio according to the density of the waste in the measurement container, which is the object of measurement. The γ-ray self-absorption rate ratio is calculated in advance by cylindrical radiation source model calculation. Specifically, for example, in the case of a density of 1.27 g/cm 3 , the γ-ray self-absorption rate ratio (0.682 (0.934 MeV) /0.897 (1.765 MeV) and 0.744 (1 .120 MeV) /0.897 (1.765 MeV) ) are multiplied by C 11 and C 22 obtained in (2) to obtain C 111 and C 222 . C 111 and C 222 correspond to simulated peak areas (number of counts) of 0.935 MeV and 1.120 MeV.


図11に、算出された0.934MeV(3.03%)、1.120MeV(15.1%)の実際のピークを模擬した正規確率分布を示す。図10において、下側のスペクトルAが算出した正規確率分布C111、C222であり、上側のスペクトルBは実際にGe半導体検出器で測定されたウラン系列のスペクトルである。算出したスペクトルA(C111、C222)は実際のスペクトルBに良く近似していることがわかる。
FIG. 11 shows normal probability distributions simulating the calculated actual peaks of 0.934 MeV (3.03%) and 1.120 MeV (15.1%). In FIG. 10, the spectrum A on the lower side is the calculated normal probability distributions C 111 and C 222 , and the spectrum B on the upper side is the uranium series spectrum actually measured by the Ge semiconductor detector. It can be seen that the calculated spectrum A (C 111 , C 222 ) approximates the actual spectrum B well.

工程S33において、図6の工程S24で得られた補正γ線スペクトル中の1.001MeVでのピークから、工程S32で算出された0.934MeV(3.03%)、1.120MeV(15.1%)の実際のピークを模擬した正規確率分布を差し引いて、1.001MeV(0.84%)のピークを得る。 In step S33, 0.934 MeV (3.03%), 1.120 MeV (15.1 %) is subtracted to obtain a peak at 1.001 MeV (0.84%).

事前のGe半導体検出器により226Ra以降の核種が放射平衡をなしており、238Uが含まれていないことをわかっている石膏ボードと、238Uが含まれている天然ウラン鉱石の測定スペクトルから、工程S32で算出された0.934MeV、1.120MeVの実際のピークを模擬した正規確率分布を差し引いて、1.001MeVのピークを得る実験を行った。 From the measured spectra of natural uranium ore containing 238 U and gypsum board, in which nuclides above 226 Ra are in radial equilibrium with prior Ge semiconductor detectors and which are known to contain no 238 U, An experiment was conducted to obtain a peak of 1.001 MeV by subtracting a normal probability distribution simulating the actual peaks of 0.934 MeV and 1.120 MeV calculated in step S32.

図12は、本発明の一実施形態の238U含まない石膏ボードのγ線測定での234mPaが放出する1.001MeVのピークの弁別結果を示す図である。生データのスペクトルに対して、算出された0.934MeV、1.120MeVの実際のピークを模擬した正規確率分布を差し引いて得られる補正後のデータのスペクトルでは1.001MeVのピークはほとんど認識されず、238Uが存在しないことが確認できる。 FIG. 12 is a diagram showing the discrimination result of the peak of 1.001 MeV emitted by 234 m 2 in γ-ray measurement of gypsum board not containing 238 U according to one embodiment of the present invention. The 1.001 MeV peak is hardly recognized in the corrected data spectrum obtained by subtracting the calculated normal probability distribution that simulates the actual peaks at 0.934 MeV and 1.120 MeV from the raw data spectrum. , 238 U does not exist.

図13は、本発明の一実施形態の238U含む天然ウラン鉱石のγ線測定での234mPaが放出する1.001MeVのピークの弁別結果を示す図である。生データのスペクトルに対して、算出された0.934MeV、1.120MeVの実際のピークを模擬した正規確率分布を差し引いて得られる補正後のデータのスペクトルでは1.001MeVのピークが認識され、238Uが存在することが確認できる。その1.001MeVのピーク(計数率)から238Uの放射能濃度を算出し、その値が検出限界値(0.05~0.1Bq/g程度)以下であるか否かを評価することができる。これにより、「精製ウラン」濃度を測定対象毎の「NORM」であるウラン及びトリウムを差し引いたスペクトルを解析することで算出することができる。 FIG. 13 is a diagram showing the discrimination result of the 1.001 MeV peak emitted by 234 m 2 in γ-ray measurement of natural uranium ore containing 238 U according to one embodiment of the present invention. In the spectrum of the corrected data obtained by subtracting the calculated normal probability distributions simulating the actual peaks of 0.934 MeV and 1.120 MeV from the raw data spectrum, a peak of 1.001 MeV is recognized. It can be confirmed that U exists. It is possible to calculate the radioactivity concentration of 238 U from the 1.001 MeV peak (count rate) and evaluate whether the value is below the detection limit value (about 0.05 to 0.1 Bq / g). can. As a result, the "refined uranium" concentration can be calculated by analyzing the spectrum from which uranium and thorium, which are "NORM" for each measurement object, are subtracted.

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。例えば、本発明の実施形態では、核燃料物質等としてウランを想定しているが、測定方法、演算方法は、他の核燃料物質等に対しても適用可能なものであって、それらを発明の適用対象から除外するものではない。 Embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the invention is not limited to these embodiments. The present invention can be implemented with various improvements, modifications, and variations based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. For example, in the embodiments of the present invention, uranium is assumed as a nuclear fuel material, etc., but the measurement method and calculation method are applicable to other nuclear fuel materials, etc., and they are applicable to the invention. It is not excluded from the target.

1 測定容器
2 放射線遮蔽体
3 放射線検出器
4 検出部
5 重機
6 ハンドル
1 Measurement Container 2 Radiation Shield 3 Radiation Detector 4 Detector 5 Heavy Equipment 6 Handle

Claims (4)

核燃料物質又は核原料物質を扱う施設から出る廃棄物において、精製ウランと自然界由来のウランの共存下での精製ウランの放射能を求めるための測定方法であって、
(A)開口部と、底部と、所定の深さの側部とを備える測定容器を準備する工程と、
(B)前記測定容器の側部の外側にNaI(Tl)シンチレーション放射線検出器を配置する工程と、
(C)前記放射線検出器で前記測定容器中に収納された前記廃棄物からのγ線スペクトルを測定する工程と、
(D)前記γ線スペクトルからバックグランドを差し引いた後の1.001MeVでのピークから、隣接し干渉する214Biの0.934MeV及び1.120MeVのピークを差し引いて、238Uの崩壊過程で発生する234mPaが放出する1.001MeVのピークを弁別する工程と、
(E)弁別した前記1.001MeVのピークから前記精製ウランの放射能を算出する工程と、を含み、
前記1.001MeVのピークを弁別する工程(D)は、
(D1)前記γ線スペクトルから、前記測定容器でのγ線測定に合わせて補正されたトリウム系列標準スペクトルを差し引いて、補正γ線スペクトルを得る工程と、
(D2)前記補正γ線スペクトル中の1.001MeVでのピークから、前記0.934MeV及び1.120MeVのピークを差し引いて、 238 Uの崩壊過程で発生する 234m Paが放出する1.001MeVのピークを弁別する工程と、を含む測定方法。
A measurement method for determining the radioactivity of purified uranium in the presence of purified uranium and naturally occurring uranium in waste from facilities that handle nuclear fuel material or nuclear source material, comprising:
(A) providing a measurement vessel with an opening, a bottom and sides of a predetermined depth;
(B) placing a NaI(Tl) scintillation radiation detector outside the sides of the measurement container;
(C) measuring a γ-ray spectrum from the waste contained in the measurement container with the radiation detector;
(D) The peak at 1.001 MeV after background subtraction from the gamma-ray spectrum, minus the adjacent and interfering 214 Bi peaks at 0.934 MeV and 1.120 MeV, generated during the decay process of 238 U. discriminating the 1.001 MeV peak emitted by the 234 mPa that
(E) calculating the radioactivity of the purified uranium from the discriminated 1.001 MeV peak ;
The step (D) of discriminating the 1.001 MeV peak is
(D1) obtaining a corrected γ-ray spectrum by subtracting a thorium series standard spectrum corrected in accordance with the γ-ray measurement in the measurement vessel from the γ-ray spectrum;
(D2) A 1.001 MeV peak emitted by 234 m Pa generated in the decay process of 238 U by subtracting the 0.934 MeV and 1.120 MeV peaks from the 1.001 MeV peak in the corrected gamma-ray spectrum. A method of measurement comprising the step of discriminating between
前記補正γ線スペクトルを得る工程(D1)は、
(D10)トリウム系列の所定のγ線源からのγ線を測定し、バックグランドを差し引いてトリウム系列スペクトルを得る工程と、
(D20)得られたトリウム系列スペクトルに前記測定容器での密度補正を行ってトリウム系列標準スペクトルを得る工程と、を含む請求項の測定方法。
The step (D1) of obtaining the corrected γ-ray spectrum is
(D10) measuring gamma rays from a predetermined gamma-ray source of the thorium series and subtracting the background to obtain a thorium series spectrum;
(D20) The measurement method according to claim 1 , comprising the step of performing density correction in the measurement container on the obtained thorium series spectrum to obtain a thorium series standard spectrum.
前記1.001MeVのピークを弁別する工程(D)は、
(D3)γ線標準線源のγ線測定により得られたスペクトルデータの各エネルギーの全吸収ピークを正規確率分布にフィッティングした時の標準偏差(σ)を求める工程と、
(D4)214Biの1.765MeVから求めた正味計数から、干渉している0.934MeV、1.120MeVの実際のピークを模擬した正規確率分布(各ピークでの標準偏差(σ))を算出する工程と、
(D5)前記補正γ線スペクトル中の1.001MeVでのピークから、算出された0.934MeV、1.120MeVの実際のピークを模擬した正規確率分布を差し引いて、前記1.001MeVのピークを得る工程と、を含む請求項の測定方法。
The step (D) of discriminating the 1.001 MeV peak is
(D3) A step of obtaining the standard deviation (σ) when all absorption peaks of each energy of spectral data obtained by gamma-ray measurement of a gamma-ray standard radiation source are fitted to a normal probability distribution;
(D4) Calculate the normal probability distribution (standard deviation (σ) at each peak) simulating the actual interfering peaks of 0.934 MeV and 1.120 MeV from the net counts obtained from 1.765 MeV of 214 Bi. and
(D5) Subtract the calculated normal probability distribution simulating the actual peaks at 0.934 MeV and 1.120 MeV from the peak at 1.001 MeV in the corrected γ-ray spectrum to obtain the peak at 1.001 MeV. The method of claim 1 , comprising the steps of:
前記廃棄物からのγ線スペクトルを測定する工程(C)は、
(C1)前記測定容器中に異なるKCl水溶液を入れ、単位濃度に対する40Kからの1.461MeVのγ線の全吸収ピークの面積から基準効率(ηE1.461、単位:cps/(photon/cm))を求める工程と、
(C2)前記NaI(Tl)シンチレーション放射線検出器のγ線に対するエネルギー相対効率(Rη)を求める工程と、
(C3)円柱体積線源モデルを用いて、水、コンクリートについて、密度が変化した時の基準効率に対する密度補正係数(D・D)を求める工程と、
(C4)前記測定容器での測定効率ηE(cps/(photon/cm))を、基準効率(ηE1.461)、エネルギー相対効率(Rη)、及び密度補正係数D・Dを用いて、次式
ηEx=ηE1.461×Rη×D・D
から求める工程と、を含む請求項の測定方法。
The step (C) of measuring a γ-ray spectrum from the waste is
(C1) Different KCl aqueous solutions are placed in the measurement container, and the standard efficiency (η E1.461 , unit: cps/(photon/cm 3 )), and
(C2) determining the relative energy efficiency (Rη) of the NaI(Tl) scintillation radiation detector for gamma rays;
(C3) Using a cylindrical volume radiation source model, for water and concrete, a step of obtaining a density correction coefficient (D W · D C ) with respect to the standard efficiency when the density changes;
(C4) The measurement efficiency ηE x (cps/(photons/cm 3 )) in the measurement container, the reference efficiency (η E1.461 ), the energy relative efficiency (Rη), and the density correction factor D W · D C using the following formula η Ex = η E1.461 × Rη × D W · D C
The method of claim 1 , comprising the step of determining from
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