JP7283717B2

JP7283717B2 - 放射能濃度評価装置

Info

Publication number: JP7283717B2
Application number: JP2020170546A
Authority: JP
Inventors: 崇桐山; 弘和田; 祐一大部; 龍二郎鈴木; 盾夫和田
Original assignee: Japan Atomic Power Co Ltd; Alpha Technical Research Co Ltd
Current assignee: Japan Atomic Power Co Ltd; Alpha Technical Research Co Ltd
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2040-10-08
Also published as: JP2022062498A

Description

本発明は、原子力施設で発生した資機材および廃棄物の放射能濃度評価装置に関する。

従来、原子力施設で発生した資機材および廃棄物（以下、これらを総称して「放射性廃棄物」という）は、廃棄処理される前に放射能濃度が既定値以下か否かを確認する必要がある。そして、放射能濃度が規定値以下の低レベル放射性廃棄物は所定の方法によって廃棄処分されている。放射性廃棄物の廃棄処分に関し、クリアランス制度という制度がある。クリアランス制度は、放射性廃棄物のうち、放射性物質の放射能濃度が低く、人の健康への影響を考慮する必要がないものについて、放射能濃度の測定・評価方法及び測定・評価結果それぞれに国の認可及び確認を得て、一般の廃棄物として処分または再利用できる制度である。クリアランス制度を適用して放射性廃棄物を処分するためには、放射性廃棄物の放射能濃度が、一般の廃棄物と同じように処分や再利用ができるクリアランスレベル以下であることを確認する必要がある。クリアランスレベルは、自然界の放射線レベルと比較して十分小さく、安全上放射性物質として扱う必要のない放射線の量である。クリアランスレベルは、放射能濃度すなわち単位重量当たりの放射能（ベクレル／グラム：Bq/g）で表されており、放射能濃度の測定・評価方法として国の認可を得たクリアランス測定装置を用いて、測定した放射線から放射能を評価し、測定した重量で除して放射能濃度（Bq/g）を評価する。

放射性廃棄物の放射能濃度を評価する場合、容器内に放射性廃棄物を収納し、容器の外から放射性廃棄物が発する放射線を測定する方法がある。例えば、この種の先行技術として、外部照射用放射線源から放射性物質を含む被測定物が充填された容器にガンマ線を照射する放射性物質の密度測定方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、外部照射用放射線源に起因するガンマ線と被測定物に起因するガンマ線との和を測定した第１検出値と、被測定物自身から発するガンマ線のみを測定した第２検出値とから、被測定物の放射性物質の密度を測定している。

また、他の先行技術として、放射性廃棄物を容器に入れ、容器内の放射性廃棄物の重量または密度を測定し、容器内の放射性廃棄物から発せられるガンマ線および中性子の少なくとも一方を計測するようにした放射性廃棄物の放射能測定装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６２－９１８７９号公報特開２００３－７５５４０号公報

ところで、国の審査基準では、放射性廃棄物をクリアランス可能とするためには、測定・評価した放射能濃度（Bq/g）とその結果がもつ不確かさを含めて、核種毎に定められたクリアランスレベルを下回ることを求めている。測定結果の不確かさが大きい場合は、クリアランス可能と想定した物量のうち、一部がクリアランスできなくなり、低レベル放射性廃棄物として処分することとなり、管理コストの増加をもたらす。

このため、原子力施設で発生した放射性廃棄物のクリアランスレベルの放射能濃度評価では、放射性廃棄物を所定の鉄箱等の容器に均一になるように収納、または金属メッシュのトレイの上に高さ制限を守りつつ、重なり合わないように並べて不確かさを小さく抑え、容器全体で測定した放射線計数を放射能に換算する係数の設定を安全側にして放射能濃度を大きく評価するようにしている。

しかし、放射性廃棄物を所定の鉄箱等の容器に均一に収納するためには、放射性廃棄物を板状や細かく切断するなど多くの前処理作業が必要となり、この前処理作業に多くの時間と労力を必要とする。

仮に、前処理作業に要する時間と労力を削減するために、容器内に放射性廃棄物を無作為（無作為とは、放射性廃棄物を均一に並べるような前処理作業をしないことをいう）に収納した場合、例えば一部の放射性廃棄物に偏って放射性物質が付着している場合など、測定結果の不確かさが大きくなる。

なお、上記特許文献１および特許文献２は、いずれも容器内に充填された被測定物全体のガンマ線を検出するため、放射性廃棄物を容器内に充填する作業に時間と労力を必要とする。

そこで、本発明は、容器内に無作為に収納した放射性廃棄物の放射能濃度を測定・評価できる放射能濃度評価装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る放射能濃度評価装置は、放射性廃棄物の放射能濃度評価装置であって、前記放射性廃棄物を収納する容器と、前記容器を仮想的に分割した複数の分割領域ごとに放射線を照射し、該放射線の透過量から内部の前記放射性廃棄物の重量または密度を測定する重量分布計測ユニットと、前記分割領域ごとに前記放射性廃棄物から発せられる放射線量の計数と放射線放出核種を測定する放射線測定ユニットと、前記容器を、前記複数の分割領域が前記放射線の照射位置となるように順次配置変更する配置変更装置と、前記分割領域ごとに前記放射性廃棄物の前記重量または密度と前記放射線量と核種組成とから該分割領域ごとにおける前記放射性廃棄物の放射能濃度を評価するデータ処理部と、を備えている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「放射線」は、Ｘ線、放射光またはガンマ線などを含む。

この構成により、容器内に収納した放射性廃棄物を、仮想的に分割した複数の分割領域ごとに重量または密度の測定と放射線量の計数と放射線放出核種の測定とを行い、それらのデータから放射性廃棄物の放射能濃度を評価するので、容器内に放射性廃棄物が無作為に収納されていても、その放射性廃棄物の放射能濃度を適切に評価することができる。よって、放射性廃棄物を容器に入れるための時間と労力を削減できる。

また、前記重量分布計測ユニットは、前記容器内の前記放射性廃棄物の重量または密度の測定を行う密度測定器を備え、前記密度測定器は、前記容器の前記分割領域ごとに放射線を照射する放射線照射部を有し、該放射線照射部から照射した放射線の透過量から該分割領域ごとに前記放射性廃棄物の重量または密度を測定するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、密度測定器の放射線照射部から照射した放射線の透過量に基づいて、分割領域ごとに放射性廃棄物の重量または密度を適切に測定することができる。

また、前記放射線測定ユニットは、前記容器内の前記放射性廃棄物の前記放射線量を測定する放射線量測定器と、放射線放出核種分析器と、を備え、前記放射線量測定器と前記放射線放出核種分析器は、前記容器の分割領域ごとに前記放射線量と前記放射線放出核種を測定するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、放射線測定器で分割領域ごとに放射線量と放射線放出核種を適切に測定することができる。

また、前記容器を、前記複数の分割領域が前記放射線量測定器と前記放射線放出核種分析器の位置となるように順次配置変更する配置変更装置を備えていてもよい。

このように構成すれば、配置変更装置によって放射線量測定器と放射線放出核種分析器の位置に容器の分割領域を配置変更することで、放射線量測定器と放射線放出核種分析器を定位置に配置した状態で複数の分割領域における放射線量と放射線放出核種を適切に測定することができる。

本発明によれば、容器内に無作為に収納した放射性廃棄物の放射能濃度を測定・評価することができる放射能濃度評価装置を提供することが可能となる。よって、放射性廃棄物を容器に収納する時間と労力を大幅に削減することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る放射能濃度評価装置で評価する放射性廃棄物を容器に収納する状態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す容器を仮想的に分割した分割領域の一例を示す平面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る放射能濃度評価装置を示す側面図である。図４は、図３に示す放射能濃度評価装置を示す平面図である。図５は、図３に示す放射能濃度評価装置における制御ブロック図である。図６は、図３に示す重量分布計測ユニットにおけるＸ線の透過量から放射性廃棄物の重量・密度を評価するデータを示す図であり、（ａ）は濃度データを示す一例のグラフであり、（ｂ）は透過画像の濃度を模式的に示す一例である。図７は、図３に示す放射線検出器と放射線放出核種分析器の配置例を模式的に示す斜視図である。図８（ａ）～（ｄ）は、図２に示す容器の分割領域ごとに放射線量を測定する例を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、容器１０（例えば、鉄箱）を一方から他方へ直線的に送る放射能濃度評価装置１を例に説明する。また、以下の実施形態の容器１０は、内部空間を平面視で仮想的に４分割した複数の分割領域Ａ～Ｄを有する構成を例に説明する。また、放射線としてＸ線を例に説明する。この明細書および特許請求の範囲の書類中における上下左右方向の概念は、図１に示す放射能濃度評価装置１における容器１０の移動方向を左右方向とする上下左右方向の概念と一致するものとする。

（容器１０）
図１は、一実施形態に係る放射能濃度評価装置１で評価する放射性廃棄物１００を容器１０に収納する状態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す容器１０を仮想的に分割した分割領域Ａ～Ｄの一例を示す平面図である。

図１に示すように、容器１０は、例えば、平面視における縦横の寸法が１００ｃｍ～１５０ｃｍで、高さが５０ｃｍ程度の大きさの鉄箱を用いることができる。このような容器１０の本体１１内に放射性廃棄物１００を無作為に収納し、蓋１２で閉じる。容器１０に放射性廃棄物１００を無作為に収納した場合、例えば、容器１０の全体容積に対して２５％～３０％程度の収容率で収容することができる。

図２に示すように、この実施形態では、容器１０の内部を平面視で仮想的に４等分した４つの分割領域Ａ～Ｄに分けている。分割領域Ａ～Ｄは、容器１０を平面視した状態で、中心点を通る９０°の仮想線１５で区切られ、周方向に分割された領域となっている。例えば、容器１０の縦横の寸法が１００ｃｍの場合、各分割領域Ａ～Ｄは、平面視において縦横の寸法が５０ｃｍとなる。この分割例は、一例である。

このような容器１０の各分割領域Ａ～Ｄに対して、後述するように、重量分布計測ユニット３０により外部からＸ線を透過させて、得られたＸ線の透過量から各分割領域Ａ～Ｄにおける内部の放射性廃棄物１００の重量・密度を測定する。Ｘ線の透過量から放射性廃棄物１００の重量・密度を測定する方法については、後述する。

この重量分布計測ユニット３０による放射性廃棄物１００の重量・密度の測定により、容器１０の内部に放射性廃棄物１００が無作為に収納されることで生じる、各分割領域Ａ～Ｄにおける充填密度の違いを測定することができる。

また、このような容器１０の各分割領域Ａ～Ｄに対して、後述するように、放射線測定ユニット５０のプラスチックシンチレータ５５による放射線量の測定と、Ｇｅ半導体検出器５６による核種組成の測定とが行われる。そして、それらの測定データから、各分割領域Ａ～Ｄにおける内部の放射性廃棄物１００の放射線量と核種組成とを推定する。放射性廃棄物１００の放射線量と核種組成とを推定する方法については、後述する。

（放射能濃度評価装置１）
図３は、一実施形態に係る放射能濃度評価装置１を示す側面図である。図４は、図３に示す放射能濃度評価装置１を示す平面図である。なお、これらの図では、容器１０が左方向から右方向に送られるため、左方向を上流方向、右方向を下流方向ともいう。また、これらの図では複数の容器１０が同時に流れている例を示しているが、放射能濃度評価装置１内で同時に流れる容器１０の数はこの例に限定されない。

図示するように、この実施形態の放射能濃度評価装置１は、重量計測ユニット２０と、重量分布計測ユニット３０と、容器回転ユニット４０と、放射線測定ユニット５０と、を備えている。容器１０は、重量計測ユニット２０に載せられ、重量分布計測ユニット３０、容器回転ユニット４０、放射線測定ユニット５０へと送られる。この実施形態では、容器１０の内部空間を仮想的に４分割し（図２）、その各分割領域Ａ～Ｄごとに重量分布の測定と放射線の測定を行うようになっている。すなわち、上記重量分布計測ユニット３０および放射線測定ユニット５０は、後述するように、この実施形態では、容器回転ユニット４０にて容器１０を９０°ずつ回転させ、容器１０の１／４の各分割領域Ａ～Ｄごとに測定するようになっている。このため、１つの容器１０に対してそれぞれ４回の測定が行われるので、容器１０は、重量分布計測ユニット３０と容器回転ユニット４０との間と、放射線測定ユニット５０と容器回転ユニット４０との間で、複数回往復移送される。容器１０を９０°ずつ回転させる流れは、後述する図８に示す。

これらの重量計測ユニット２０、重量分布計測ユニット３０、容器回転ユニット４０および放射線測定ユニット５０の各動作は、制御装置６０によってそれぞれ制御される。

以下、各ユニット２０，３０，４０，５０について説明する。

［重量計測ユニット２０］
重量計測ユニット２０は、架台２１の上部に容器搬送部２２が設けられている。この実施形態の容器搬送部２２は、複数のローラが送り方向に設けられたローラチェーン搬送部２３となっている。容器１０は、ローラチェーン搬送部２３によって下流方向（右方向）へ送られる。ローラチェーン搬送部２３は、駆動機構を備えていても、備えていなくてもよい。この実施形態では、重量計測ユニット２０が容器受入ユニットを兼ねている。

この実施形態の重量計測ユニット２０には、容器搬送部２２に載せられた容器１０の重量を測定する重量計測器２５が設けられている。重量計測器２５は、架台２１に設けられたダンパ２６で支持されている。重量計測器２５は、例えば、ロードセル方式を用いることができ、最大計測容量として１５００ｋｇｆ～２５００ｋｇｆを計測できるものを用いることができる。容器１０の重量を計測する機能は、容器回転ユニット４０に備えさせることもできる。

［重量分布計測ユニット３０］
重量分布計測ユニット３０は、架台３１の上部に容器搬送部３２が設けられている。この容器搬送部３２も、複数のローラが送り方向に設けられたローラチェーン搬送部３３となっている。この実施形態の重量分布計測ユニット３０は、容器１０を下流方向の容器回転ユニット４０に送り、また容器回転ユニット４０から戻すように往復移送させるため、ローラチェーン搬送部３３は正転反転駆動が可能となっている。

重量分布計測ユニット３０には、容器１０を仮想的に４分割した各分割領域Ａ～Ｄごとに重量または密度（以下、「重量・密度」ともいう）を測定するための密度測定器を有している。密度測定器として、この実施形態ではＸ線測定器が用いられている。Ｘ線測定器のＸ線照射部３５は、容器１０の上方から分割領域Ａ～Ｄの１つに向けてＸ線を照射するように配置されている。Ｘ線照射部３５が配置された位置の容器１０の下方には、容器１０を透過したＸ線の透過量画像を得るＸ線検出部３６が設けられている。Ｘ線検出部３６で得られたＸ線の透過量から、制御装置６０において容器１０内の放射性廃棄物１００の重量・密度が測定（把握）される。放射性廃棄物１００の重量・密度の測定方法についての詳細は、後述する。

Ｘ線照射部３５としては、例えば、最大１００ｍｍ厚までの鉄系金属を評価できるものを用いることができる。Ｘ線照射部３５の管電圧、管電流の定格値等については、容器１０の厚み、放射性廃棄物１００の材質などに応じて設定すればよい。

重量分布計測ユニット３０は、放射線（Ｘ線）を用いるため、外部から遮蔽する遮蔽壁３７によって覆われている。

［容器回転ユニット４０］
容器回転ユニット４０は、架台４１の上部に容器搬送部４２が設けられている。この容器搬送部４２も、複数のローラが送り方向に設けられたローラチェーン搬送部４３となっている。この実施形態の容器回転ユニット４０は、容器１０を重量分布計測ユニット３０との間と、放射線測定ユニット５０との間で往復移送させる。このため、ローラチェーン搬送部４３は正転反転駆動が可能となっている。

容器回転ユニット４０には、容器１０をローラチェーン搬送部４３から持上げて回転させる配置変更装置４５が設けられている。配置変更装置４５は、容器１０の下面に接する当接部４６と、当接部４６を昇降させるジャッキ部４７を有している。ジャッキ部４７は、当接部４６を９０°ごとの角度で回転させる機能を有している。ジャッキ部４７は、回転の都度、当接部４６の位置をロックする機能を有している。この実施形態では、容器１０を周方向に４分割した各分割領域Ａ～Ｄの位置を順次変更するため、９０°で回転させる構成であるが、容器１０が２分割の分割領域となっている場合は、１８０°で回転させる構成とすればよい。配置変更装置４５は、容器１０の内部空間を仮想的に分割した数に応じた角度で容器１０を回転させればよい。

［放射線測定ユニット５０］
放射線測定ユニット５０は、架台５１の上部に容器搬送部５２が設けられている。この容器搬送部５２も、複数のローラが送り方向に設けられたローラチェーン搬送部５３となっている。放射線測定ユニット５０も、容器１０を容器回転ユニット４０との間と、下流方向への移送ができるように、ローラチェーン搬送部５３は正転反転駆動が可能となっている。

放射線測定ユニット５０には、容器１０内の放射性廃棄物１００の放射線量を測定するプラスチックシンチレータ５５と、放射性廃棄物１００の放射線放出核種の組成（以下、単に「核種組成」ともいう）を測定するＧｅ半導体検出器５６と、が備えられている。プラスチックシンチレータ５５は放射線量測定器であり、Ｇｅ半導体検出器５６は放射線放出核種分析器である。

プラスチックシンチレータ５５は、この実施形態では、容器１０を仮想的に４分割した各分割領域Ａ～Ｄごとに放射線量を測定するようになっている。プラスチックシンチレータ５５は、容器１０の上方と下方に設けられた一対の構成となっている。プラスチックシンチレータ５５は、公知の技術を採用することができる。

Ｇｅ半導体検出器５６は、この実施形態では、プラスチックシンチレータ５５が配置された分割領域Ａ～Ｄとは異なる分割領域Ａ～Ｄごとに、放射線放出核種を測定するように配置されている。この実施形態では、プラスチックシンチレータ５５と対角位置の分割領域の位置にＧｅ半導体検出器５６が配置されている。Ｇｅ半導体検出器５６は、公知の技術を採用することができる。このように、プラスチックシンチレータ５５とＧｅ半導体検出器５６は、各分割領域ごとに測定するようになっている。

放射線測定ユニット５０は、放射線が外部に漏れないように、外部から遮断する遮蔽壁５７によって覆われている。なお、放射線測定ユニット５０の下流方向に容器払出ユニット（図示省略）を備えさせてもよい。

（放射能濃度評価装置１の制御）
図５は、図３に示す放射能濃度評価装置１における制御ブロック図である。この図では、制御装置６０とデータ処理部６１とを別ブロックで示しているが、これらは一体的な構成とすることができる。制御装置６０（データ処理部６１）は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリおよびＩ／Ｏインターフェース等を有する。データ処理部６１は、不揮発性メモリに保存されたプログラムに基づいてプロセッサが揮発性メモリを用いて演算処理することで実現される。

上記放射能濃度評価装置１によれば、各ユニット２０、３０、４０、５０と制御装置６０（データ処理部６１を含む）との間で、以下のような送受信が行われる。図３～４に示す構成を参照し、その動作などを含めて説明する。

重量計測ユニット２０は、制御装置６０との間で容器１０が定位置に配置されたか否かの送受信が行われる。容器１０の定位置配置は、容器１０の位置をセンサで検知するようにすればよい。容器１０が定位置に配置されると、制御装置６０からの信号で重量計測が開始される。重量計測が完了すると、容器１０がローラチェーン搬送部２３によって重量分布計測ユニット３０の方向に送られる。重量計測ユニット２０における重量計測のデータは、データ処理部６１に送られ、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）に記憶される。データがデータ処理部６１に記憶されると、データ処理部６１から制御装置６０に信号が送られ、制御装置６０から容器１０を重量分布計測ユニット３０へ送る信号が出される。

重量分布計測ユニット３０は、制御装置６０との間で容器１０が定位置に配置されたか否かの送受信が行われる。容器１０の定位置配置は、容器１０の位置をセンサで検知するようにすればよい。容器１０が定位置に配置されると、Ｘ線照射部３５の位置に配置された分割領域Ａ～Ｄの測定面（仮想的に区切られた面）が認識される。この例では、分割領域Ａから順に認識される。分割領域Ａが認識されると、制御装置６０からの信号で計測が開始される。これにより、分割領域ＡにＸ線照射部３５からＸ線が照射され、Ｘ線検出部３６で透過量が得られる。Ｘ線検出部３６で得られた透過量は、データ処理部６１に送られる。データがデータ処理部６１に記憶されると、データ処理部６１から制御装置６０に信号が送られる。このように、重量分布計測ユニット３０で容器１０の分割領域Ａの計測が完了すると、制御装置６０からローラチェーン搬送部３３に正転指示が出され、容器１０が容器回転ユニット４０へと送られる。

容器回転ユニット４０では、容器１０が定位置まで送られると、制御装置６０から９０°回転の指示が出され、配置変更装置４５によって容器１０が持上げられた後、９０°回転させられる。容器回転ユニット４０で容器１０が９０°回転させられると、制御装置６０からローラチェーン搬送部４３に反転指示が出され、容器１０は上流方向の重量分布計測ユニット３０へと戻される。重量分布計測ユニット３０に戻された容器１０は、分割領域ＢがＸ線照射部３５の位置に配置されたことが認識され、分割領域ＢにＸ線照射部３５からＸ線が照射される。そして、Ｘ線検出部３６で得られた透過量がデータ処理部６１に送られる。

このように、重量分布計測ユニット３０で容器１０の分割領域Ｂの計測が完了すると、制御装置６０からローラチェーン搬送部３３に正転指示が出され、容器１０が容器回転ユニット４０へと送られる。その後、容器回転ユニット４０で容器１０が９０°回転させられた後、上記分割領域Ｂにおける測定と同様に、分割領域Ｃ、分割領域Ｄについて重量分布計測ユニット３０で重量・密度の測定が順に行われる。なお、各分割領域Ａ～Ｄにおける重量・密度の測定は、後述する図８（ａ）～（ｄ）と同様であるため、詳しい説明は省略する。

そして、全ての分割領域Ａ～Ｄについて重量・密度の測定が終了すると、制御装置からの信号でローラチェーン搬送部３３が正転駆動されて容器１０は容器回転ユニット４０に送られる。この実施形態では、容器回転ユニット４０に送られた容器１０は、９０°回転させられて分割領域Ａが最初の位置に戻された後、容器回転ユニット４０から下流方向の放射線測定ユニット５０へと送られる。

放射線測定ユニット５０に送られた容器１０は、制御装置６０との間で容器１０が定位置に配置されたか否かの送受信が行われる。容器１０の定位置配置は、容器１０の位置をセンサで検知するようにすればよい。容器１０が定位置に配置されると、仮想的に４分割された分割領域Ａがプラスチックシンチレータ５５の位置に配置されていることが認識される。分割領域Ａが認識されると、プラスチックシンチレータ５５によって分割領域Ａにおける放射線量の測定が開始される。また、この状態では、分割領域ＣがＧｅ半導体検出器５６の位置に配置されており、Ｇｅ半導体検出器５６によって分割領域Ｃにおける放射線放出核種が検出される。分割領域Ａにおいて測定された放射線量の測定値と、分割領域Ｃにおいて検出された放射線放出核種の検出値は、データ処理部６１に送られて記録される。

そして、この実施形態では分割領域Ａにおける放射線量の測定と、分割領域Ｃにおける放射線放出核種の検出とが終了すると、制御装置６０からローラチェーン搬送部５３に反転指示が出され、容器１０が容器回転ユニット４０へと送られる。容器回転ユニット４０に送られた容器１０は、配置変更装置４５によって９０°回転させられる。容器１０が容器回転ユニット４０で９０°回転させられると、制御装置６０からローラチェーン搬送部４３に正転指示が出され、容器１０は放射線測定ユニット５０へと送られる。

その後、容器１０の分割領域Ｂがプラスチックシンチレータ５５の位置に配置されていることが認識されると、プラスチックシンチレータ５５によって分割領域Ｂにおける放射線量の測定が開始される。また、この状態では、分割領域ＤがＧｅ半導体検出器５６の位置に配置されており、Ｇｅ半導体検出器５６によって分割領域Ｄにおける放射線放出核種の検出も行われる。分割領域Ｂにおいて測定された放射線量の測定値と、分割領域Ｄにおいて検出された放射線放出核種の検出値は、データ処理部６１に送られて記録される。

そして、分割領域Ｂにおける放射線量の測定と、分割領域Ｄにおける核種組成の検出とが終了すると、容器１０は制御装置６０からの信号によって容器回転ユニット４０へと送られて、容器回転ユニット４０の配置変更装置４５によって９０°回転させられる。容器回転ユニット４０で９０°回転させられた容器１０は、放射線測定ユニット５０へと送られて、次の分割領域Ｃにおける放射線量の測定と、分割領域Ａにおける放射線放出核種の検出とが同様に行われる。その後、分割領域Ｄについての放射線量と、分割領域Ｂについての放射線放出核種の検出とが同様に行われる。

この放射能濃度評価装置１によれば、放射性廃棄物１００の放射能を評価するために、分割領域ごとにガンマ線のエネルギースペクトルを測定できる放射線放出核種分析器であるＧｅ半導体検出器５６による測定を付加することにより、測定・評価対象核種の存在比を求め、全ガンマ線測定で得られた計数値を核種毎に配分することができる。

（重量分布計測ユニット３０による重量分布の評価）
図６は、図３に示す重量分布計測ユニット３０におけるＸ線の透過量から放射性廃棄物１００の重量・密度を評価するデータを示す図であり、（ａ）は濃度データを示す一例のグラフであり、（ｂ）は透過画像の濃度（グレースケール）を模式的に示す一例である。図６（ａ）は、放射性廃棄物１００の板厚の変化と、グレースケールの濃度の変化を示している。

重量分布計測ユニット３０では、Ｘ線照射部３５から容器１０に向けてＸ線を照射し、Ｘ線検出部３６で得られたＸ線の透過量から、容器１０内の放射性廃棄物１００の重量・密度の分布を測定（把握）している。図６では、Ｘ線照射部３５からＸ線を照射したときの管電圧と、容器１０に収納した放射性廃棄物１００の密度（板厚）に応じて変化する透過量によって生じるグレースケールの濃度の関係を示している。

すなわち、Ｘ線照射部３５から所定の管電圧でＸ線を照射し、そのときの放射性廃棄物１００の板厚と透過量（透過画像の濃度変化で表すことができる）の関係性を予め試験により求め、これらの関係性から、Ｘ線の透過量における板厚のマップを作成する。なお、Ｘ線の透過量によって変化する透過画像は、（ａ）のグラフから、放射性廃棄物１００の板厚が薄い場合は濃度が淡く、板厚が厚い場合は濃度が濃くなることがわかる。つまり、透過画像は、（ｂ）に模式的に示すように、板厚が薄い場合の透過画像は図の左側に示すように淡く、板厚が厚い場合の透過画像は図の右側に示すように濃くなる。図示するグラフは、管電圧２２０ｋＶで鉄系金属の放射性廃棄物１００を測定した場合の例を示すものである。このような関係性から作成するマップは、管電圧を変化させた場合の複数のマップや、ある特定の板厚の範囲（例えば、３０ｍｍ－５０ｍｍ、５０ｍｍ－１００ｍｍ）について精度よく試験を行って作成することもできる。例えば、この試験結果の関係性を基に、管電圧とＸ線の透過量のデータをインプット側として、金属厚分布（＝重量密度分布）の評価としてアウトプットとしてマップを作成することができる。

そして、これらの試験結果に基づいて、Ｘ線を照射した際の管電圧と透過量から作成したマップに基づいて、重量密度分布に変換できる計算システム（プログラム）を作成することができる。この計算システムにより、重量分布計測ユニット３０のＸ線検出部３６で検出されたＸ線の透過量から得られたデータを基に重量密度分布に変換し、重量・密度を測定（把握）することができる。

また、この計算システムを含む計測装置に、Ｘ線照射部３５から照射するＸ線と、放射性廃棄物１００によるＸ線の吸収とから、分割領域Ａ～Ｄごとの重量分布を測定（推定）する機能を備えさせてもよい。すなわち、放射性廃棄物１００の分割領域Ａ～Ｄごとの重量測定結果を基に、放射性廃棄物１００から放出される放射線の自己吸収による減衰を評価し、この減衰を放射線の計数における検出効率の算定に反映してもよい。

なお、先に重量計測ユニット２０で計測した容器１０の総重量に基づいて、重量分布計測ユニット３０で得られた重量・密度のデータを各分割領域Ａ～Ｄの重量を割り振るようにしてもよい。また、放射性廃棄物１００の充填密度の違いにより一定線量では透過線量が飽和、または計測不可となるため、各分割領域Ａ～Ｄごとに数パターン管電圧を変化させて、適正な透過線量を得ることで正確な重量・密度を算出するようにしてもよい。

また、Ｘ線の透過量によって放射性廃棄物１００の重量・密度を推定する方法は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すような関係性を求め、この関係性から以下のような数式を導き出すようにしてもよい。
Ｇ＝ｆ（Ｖ）×ｇ（ｄ）
但し、Ｇはグレースケール、ｆ（Ｖ）は管電圧についての関数、ｇ（ｄ）は密度についての関数である。

このような重量分布計測ユニット３０によれば、容器１０を仮想的に４分割した各分割領域Ａ～Ｄに対してＸ線を照射することで得られたＸ線の透過量により、各分割領域Ａ～Ｄの内部の重量・密度を把握することができる。よって、放射性廃棄物１００を前処理せず、無作為に容器１０へ収納した場合には容器１０の各分割領域Ａ～Ｄにて充填密度の違いが発生するが、放射性廃棄物１００にＸ線を照射してＸ線検出部３６で得られた透過量に基づく重量分布測定によって、４つの分割領域Ａ～Ｄにおける重量・密度を適切に把握することができる。

（放射線測定ユニット５０による測定）
図７は、図３に示す放射線検出器（プラスチックシンチレータ５５）と放射線放出核種分析器（Ｇｅ半導体検出器５６）の配置例を模式的に示す斜視図である。図８（ａ）～（ｄ）は、図２に示す容器１０の分割領域Ａ～Ｄごとに放射線量を測定する例を示す平面図である。

図７に示すように、この実施形態における放射線測定ユニット５０は、容器１０の分割領域Ａ～Ｄの１つに対してプラスチックシンチレータ５５で放射線量を測定（放射線の計数）し、分割領域Ａ～Ｄの他の１つに対してＧｅ半導体検出器５６で放射線放出核種を検出するようになっている。これにより、プラスチックシンチレータ５５による放射線量測定と、Ｇｅ半導体検出器５６による放射線放出核種の測定とを効率良く行えるようにしている。

以下、図８（ａ）～（ｄ）に基づいて、放射線測定ユニット５０による放射線量の測定と放射線放出核種の計測について説明する。

図８（ａ）に示すように、放射線測定ユニット５０の所定位置に配置された容器１０に対し、分割領域Ａでは、容器１０の上下方向に配置されたプラスチックシンチレータ５５によって分割領域Ａにおける放射線量が測定される。また、分割領域Ｃでは、容器１０の上方に配置されたＧｅ半導体検出器５６によって分割領域Ｃにおける放射線放出核種の検出が行われる。分割領域Ａにおける放射線量の測定と、分割領域Ｃにおける放射線放出核種の検出とが行われると、容器１０は容器回転ユニット４０に送られて９０°回転させられた後、放射線測定ユニット５０に戻される。

次に、図８（ｂ）に示すように、分割領域Ｂでは、容器１０の上下方向に配置されたプラスチックシンチレータ５５によって分割領域Ｂにおける放射線量が測定される。また、分割領域Ｄでは、容器１０の上方に配置されたＧｅ半導体検出器５６によって分割領域Ｄにおける放射線放出核種の検出が行われる。分割領域Ｂにおける放射線量の測定と、分割領域Ｄにおける放射線放出核種の検出とが行われると、容器１０は容器回転ユニット４０に送られて９０°回転させられた後、放射線測定ユニット５０に戻される。

この実施形態では、容器１０を仮想的に４つの分割領域Ａ～Ｄに分割しているため、次に、図８（ｃ）に示すように、分割領域Ｃにおける放射線量の測定と、分割領域Ａにおける放射線放出核種の検出とが行われる。その後、上記したように９０°回転させられ、次に図８（ｄ）に示すように、分割領域Ｄにおける放射線量の測定と、分割領域Ｂにおける放射線放出核種の検出とが行われる。

このように、各分割領域Ａ～Ｄの全てに対して、それぞれ放射線量の測定と放射線放出核種の検出とが行われる。

（評価方法の一例）
［放射能濃度換算係数の作成］
分割した各分割領域Ａ～Ｄに対して、放射線量の測定結果（cps）から放射性廃棄物１００の放射能濃度（Bq/g）を評価（推定）するための放射能濃度換算係数を作成する。放射能濃度換算係数は、模擬試験実機スケールを想定したモデルに対するＱＡＤ（点減衰核積分法解析コード）等の理論計算に基づく詳細評価を基に設定する。

放射能濃度換算係数は、各分割領域Ａ～Ｄごとに測定した放射線量の計数値と重量・密度の測定結果に基づいて推定した透過厚さを主要パラメータとして、これらの関数として求める。放射能濃度換算係数は、放射性廃棄物１００に付着した放射性物質の位置、分布および放射能の推定と、自己吸収による減衰を放射線の計数における検出効率の算定に反映し、分割領域Ａ～Ｄごとに求めることができる。この放射能濃度換算係数は、実際の放射能濃度よりも評価結果が下回る確率が十分低くなるようにしながら、過度な保守性をできるだけ排除したものであることが望ましい。

放射線量の計数値（絶対値）は、プラスチックシンチレータ５５の値を用い、評価システムに組み込んだ放射能濃度換算係数により、各分割領域Ａ～Ｄの内部における放射能濃度を評価することができる。

設定した放射能濃度換算係数については、模擬試験やＭＣＮＰ（Monte Carlo N-Particle Transport Code）等によるシミュレーション試験で妥当性を確認することができる。

また、プラスチックシンチレータ５５で得られた放射線計数値と、Ｇｅ半導体検出器５６の放射線放出核種分析結果とから放射性核種ごとの計数を求め、放射性核種の存在比を基に、放射線計数値を割りつけて放射能濃度を評価することもできる。

［評価モデル式の作成］
ＭＣＮＰ等の詳細評価によって、合理的な範囲で保守性を有した評価モデル式およびクリアランス判定基準値に対する安全率を作成することができる。合理的な範囲とは、実際の放射能濃度よりも評価結果が下回る確率が十分低くなるようにしながら、過度な保守性を排除した範囲をいう。

評価モデル式は、放射線放出核種分析器（Ｇｅ半導体検出器５６）からの入力値（測定位置のcps、g/cm²）を入力とする式として、制御装置６０に組み込まれる。

放射性廃棄物１００の放射能濃度レベルは、クリアランス判定基準値（クリアランスレベル）の１／１０程度を見込み、検出限界濃度上限値として、例えば、評価対象核種のうち寄与が大きいと推定されるCo-60について、クリアランスレベルの１／１０となる0.01Bq/gとすることができる。

［放射能濃度の評価］
上記した放射能濃度評価装置１によれば、容器１０の内部空間を平面視で仮想的に４分割にした分割領域Ａ～Ｄごとに、放射線の計数値と放射線放出核種の分析結果とから放射性廃棄物に含まれる評価対象核種の放射能濃度を適切に評価することが可能となる。このような放射能濃度評価装置１によれば、容器１０に放射性廃棄物１００を無作為に収納したとしても、複数の分割領域Ａ～Ｄごとに放射性廃棄物１００の放射能濃度を精度よく測定することができる。よって、容器１０内に放射性廃棄物１００を無作為に収納することで、放射性廃棄物１００を容器１０に収納する時間と労力を大幅に削減することが可能となる。

また、放射能濃度の評価は、放射性核種の存在比を基に、放射線計数値を割りつけて放射能濃度を評価することもできる。さらに、放射性廃棄物１００に含まれる評価対象核種の放射能濃度の評価を、分割領域Ａ～Ｄごとに行うこともできる。

そして、放射性廃棄物１００の放射能濃度を適切に評価することで、全ての分割領域Ａ～Ｄにおける放射性廃棄物１００の放射能濃度がクリアランスレベル以下である場合には、その容器１０内の放射性廃棄物１００を一般の廃棄物と同じように処分や再利用することができる。よって、管理コストの削減が可能となる。

また、分割領域Ａ～Ｄの一部において放射能濃度がクリアランスレベルを越えている場合、クリアランスレベルを越えている分割領域Ａ～Ｄの放射性廃棄物１００を個別に低レベル放射性廃棄物１００として処分するか、その容器１０内の放射性廃棄物１００全体の評価を基に適切に処分するなどの対処ができる。

（その他の変形例）
上記した実施形態の放射能濃度評価装置１は、容器１０の内部空間を平面視で仮想的に４分割にした例を説明したが、容器１０の内部空間を仮想的に分割する数は４つに限定されない。容器１０の内部空間を仮想的に分割する数は、容器１０の大きさ、密度測定器で測定できる大きさなどに応じて設定すればよい。

また、上記した実施形態の放射能濃度評価装置１は、各ユニット２０，３０，４０，５０を直線状に配置した例としているが、各ユニット２０，３０，４０，５０の配置は直線状に限られず、この実施形態に限定されない。例えば、重量分布計測ユニット３０と放射線測定ユニット５０とを並設し、それらの間に容器回転ユニット４０を配置することもできる。

また、上記した実施形態における各構成の組み合わせは一例であり、一部の構成が２つの構成を兼ねるようにしてもよい。例えば、容器回転ユニット４０に重量計測ユニット２０の機能を備えさせて、これらのユニットを１つで構成することもできる。また、この実施形態の放射能濃度評価装置１は、重量計測ユニット２０を有する構成で説明したが、容器１０の重量計測は、放射能濃度評価装置１の外部で行うこともできる。例えば、公知のロードセル重量計を使用して重量計測を行うことができる。このように、各構成の組み合わせは上記した実施形態に限定されるものではない。

また、上記した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能である。例えば、重量分布計測ユニット３０の上流方向に容器受入ユニット（図示省略）を設け、放射線測定ユニット５０の下流方向に容器排出ユニット（図示省略）を設けた構成でもよく、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。

（総括）
上記した放射能濃度評価装置１によれば、容器１０の内部空間を仮想的に分割した分割領域Ａ～Ｄごとに重量または密度の分布を測定できる重量分布計測ユニット３０を備えさせることで、容器１０内に無作為に収納した放射性廃棄物１００の重量・密度を適切に把握して放射能濃度を適切に評価することが可能となる。すなわち、単位重量当たりの放射能（ベクレル／グラム：Bq/g）で表されており、放射能濃度の測定・評価方法として国の認可を得たクリアランス測定装置を用いて、測定した放射線から放射能を評価し、測定した重量で除して放射能濃度（Bq/g）を評価することが可能となる。
よって、容器１０に放射性廃棄物１００を無作為に収納することで、放射性廃棄物１００の切断や均一に敷き詰めるなどの前処理作業を大幅に削減でき、放射性廃棄物１００を容器１０に収納する作業に要する時間と労力を大幅に削減することが可能となる。

そして、放射線測定ユニット５０で測定した各分割領域Ａ～Ｄにおける放射線量と核種組成から、容器１０の内部に無作為に収納された放射性廃棄物１００の放射能濃度（Bq/g）が、クリアランスレベルに対する所定の設定値（例えば、クリアランスレベルの１／１０程度）を越えるか否かを適切に評価することが可能となる。この評価の結果、放射性廃棄物１００が安全上放射性物質として扱う必要のないクリアランスレベル以下であれば、一般の廃棄物として適切に処分することができ、管理コストなどを削減することが可能となる。

１放射能濃度評価装置
１０容器
１５仮想線
２０重量計測ユニット
２５重量計測器
３０重量分布計測ユニット
３５Ｘ線照射部（密度測定器）
３６Ｘ線検出部（密度測定器）
３７遮蔽壁
４０容器回転ユニット
４５配置変更装置
５０放射線測定ユニット
５５プラスチックシンチレータ（放射線量測定器）
５６Ｇｅ半導体検出器（放射線放出核種分析器）
５７遮蔽壁
６０制御装置
６１データ処理部
１００放射性廃棄物
Ａ～Ｄ分割領域

Claims

放射性廃棄物の放射能濃度評価装置であって、
前記放射性廃棄物を収納する容器と、
前記容器を仮想的に分割した複数の分割領域ごとに放射線を照射し、該放射線の透過量から内部の前記放射性廃棄物の密度を測定する重量分布計測ユニットと、
前記分割領域ごとに前記放射性廃棄物から発せられる放射線量の計数を行う放射線量測定器と放射線放出核種を分析する放射線放出核種分析器とを有する放射線測定ユニットと、
前記容器を、前記複数の分割領域が前記放射線の照射位置となるように順次配置変更する配置変更装置と、
前記分割領域ごとに前記放射性廃棄物の前記密度と前記放射線量と核種組成とから該分割領域ごとにおける前記放射性廃棄物の放射能濃度を評価するデータ処理部と、を備えている、
ことを特徴とする放射能濃度評価装置。
前記重量分布計測ユニットは、前記容器内の前記放射性廃棄物の密度の測定を行う密度測定器を備え、
前記密度測定器は、前記容器の前記分割領域ごとに放射線を照射する放射線照射部を有し、該放射線照射部から照射した放射線の透過量から該分割領域ごとに前記放射性廃棄物の密度を測定するように構成されている、
請求項１に記載の放射能濃度評価装置。
前記放射線量測定器と前記放射線放出核種分析器は、前記容器の分割領域ごとに前記放射線量と前記放射線放出核種を測定するように構成されている、
請求項１に記載の放射能濃度評価装置。
前記容器を、前記複数の分割領域が前記放射線量測定器と前記放射線放出核種分析器の位置となるように順次配置変更する配置変更装置を備えている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の放射能濃度評価装置。