JPH01101489A - 放射性核種計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 「産業上の利用分野］ この発明はドラム缶内に収納されている放射性廃棄物中
に含有される放射性核種を、ドラム缶を密閉したままの
状態で短時間、高精度で計測する核種計測方法に関する
ものである。

原子力関連産業において、発生するドラム缶入゛り放射
付廃棄物を処分するに際して、含有放射性核種の濃度上
限値に対して一定の制約条件が与えられる場合があり、
放射性核種濃度を計測する必要が生じる。

［従来の技術］ 従来の計測方法で、比較的短時間である程度の精度の得
られる方法として、ガンマ線検出器−基を計測対宋ドラ
ム缶に向け、ドラム缶を回転上昇しつつ、検出されるγ
線を、エネルギー波高分析器によりエネルギー領域別に
積葬し、その積算値より核種ｃＪｔａを推定する方法が
ある。

第５図及び第６図にその方法による機器配置例を示す。

第５図において１はドラム缶を断面で示す。ドラム缶１
は中心軸を垂直にして回転上背する。γ線検出装置１０
はゲルマニウム検出器２、γ線の遮蔽体３、水、平コリ
メータ４、垂直コリメータ６を備えている。θは水平コ
リメータ４によるコリメーション角度である。第１１図
は］リメータ４゜６をドラム缶１の方向から見た正面図
であり、両コリメータは鉛製である。

ゲルマニウム検出器２は、コリメータ４及び６によりコ
リメートされる立体角より入射するγ線のみを検出する
が、ドラム缶１を回転上背させることにより、ドラム缶
１のすべての側面が、同立体角内を通過し、結束的にド
ラム缶１より放射されるγ線の総和が求められるように
考慮されている。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来の方法は、放射性核種の濃度の分布がド
ラム缶１内で比較的均一の場合には一定の測定精度を保
持し得るが、不均一の度合が増重、と精度が低下する。

その精度低下の主たる原因は、廃棄物の自己遮蔽効果に
よるものである。

一般にゲルニウム検出器をコリメートしなければ、放射
性核種がドラム缶の中心軸上に分布する場合の方が周辺
に分布する場合に比して自己遮蔽の影響を強く受けて、
検出効率（放射性核種によるγ線の一放出当たり、ゲル
マニウム検出器にて検出される割合）が小さくなり、そ
の検出効率の差異から核４４ＦＩＩＪ度の４測部度の８
１測誤差となる。

それに対処してコリメーション角度θを調整して放射性
核種位置による検出効率の差異を小さくし、従って核種
濃度の計ｉｌ！ｌ誤差を小さくすることが可能であるが
、その場合廃棄物の密度が増加するに従ってコリメーシ
ョン角度を狭くする必要がある。

ところがコリメーション角度を狭くすると検出限界（検
出可能な最低の核種濃度）が高くなってしまう。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、放射性核種濃度分布の不均一の度合が高い場合であ
っても、精度高（、かつ低い検出限界が保持され、更に
計測時間の増大がないような計測方式を提供することを
目的とするものである。

（ロ）発明の構成 ［問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の放射性核種計測方法は
、γ線検出器を有するγ線検出装置を使用して前記γ線
検出器に対して相対回転変位または相対直線変位する被
測定物の円柱座標における中心軸方向、半径方向または
角方向に区切られたγ線計測領域範囲別に核種ｌ１度を
計測する放射性核種計測方法であって、前記γ線検出器
は前記中心軸方向のそれぞれの所定位置において前記中
心軸方向に直角な面における異なるγｍｉ１測領域範囲
のそれぞれについてγ線ｍ測をするように構成されたこ
とを特徴としている。

以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。

第１図に、この発明の測定方法において使用する装ど構
成例を示す。

第１図において、１はドラム缶であり、１０はγ線検出
装置である。

γ線検出装置１０は１基のγ線検出器２、γ線遮蔽体３
、水平コリメータ４、垂直コリメータ（図示せず）を備
えている。γ線検出ｒＡ２としては、ここでは半導体検
出器の１種としてゲルマニウム検出器を使用しているの
で、以下の説明ではゲルマニウム検出ＰＳ２と表現する
。

特に重要なこととして、ゲルマニウム検出器２は、ドラ
ム缶１内の各領域を円筒座標で表現した場合に、中心軸
１１の方向の所定の位置において２つの計測領域を計測
対像としている。すなわち、２つの副側領域は中心軸１
１の方向では同じ位置をにあるが、中心軸１１に直角な
面内の位置は異なっており、これに対応してゲルマニウ
ム検出器２はコリメータ角度を０２として、これによっ
て破線で示す仮想の境界部７よりも内側の中心領域１２
を計測領域範囲としており、また、コリメータ角度をθ
１として、これによって中心領域１２及び周辺領域１３
の両方を含むドラム缶１の全領域を計測領域範囲として
いる。

第２図は装置構成の他の例を示すもので、第１図に示し
たものと同一の装″ｆＩＪ構成であるが、ドラム缶１内
の廃棄物の中心領域１２と周辺領域１３とを初めから別
々に５１測して、それぞれの核種濃度を分離測定するこ
とを意図して構成されたものであって、コリメータ４の
角度を調節して、コリメータ角度０１で中心領域を４測
し、コリメータ角度θ２で周辺領域１３を計測するもの
である。。

［作用］ 次にこの発明の測定方法の原理を第１・図に示す装置構
成例を使用した場合について説明する。

第１図はドラム缶１内をドラム缶１と中心軸を共有する
円柱の内部の中心領域１２と、その外部の周辺領域１３
の２領域に区分し、それぞれの領域の放射性核種濃度を
分離測定することを意図した計測方法である。

第１図においてコリメーション角度を０１に固定してド
ラム缶１を回転して、ゲルマニウム検出器２にＪ：す、
ドラム缶１より放射されるγ線を計数し、１回転での計
数値を積算する。その積算計数値をＮ１とする。

次にコリメーション角度を０２に固定して、同様の８１
数を行なう。その積算計数値をＮ２とする。

Ｎ、とＮ２の差は、ドラム缶１の周辺領１４１３の放躬
性核秤淵庶Ｑ２に比例する値となり、予めぞの比例係数
を求めておくことにＪ：す、周辺領域１３の核種８２１
度Ｑ　が推算される。Ｎ１は、中心領域１２の核ＭＡ濃
麿Ｑ１及び周辺領域１３の核種濃度Ｑ２にそれぞれ特定
の比例計数を掛は合ヒで加粋したものとなる。すなわち
、Ｎ１はＮ１″”　Ｉ　Ｑ　ｉ　＋　Ｃ２Ｑ　２という
式で表現される。

上述のようにＮ２どＮ１の差から０１が求められていれ
ば、Ｑｌは次式で求められる。

Ｑ、＝　（Ｎ１−Ｃ２Ｑ２）／Ｃ。

このようにして、ドラム缶内の核種濃度が中心領域と周
辺領域に分＃を測定される。

この発明による核種計測方法を採用した別の例を第２図
（ａ）、第２図（ｂ）に示す。

両図は同一の装置の２通りのＨｔ８１１状態を示すもの
である。すなわち、第２図（ａ）はコリメーションの方
向をドラム缶の中心方向に向けて計測している状態であ
り、第２図（ｂ）は周辺方向に向けて計測している状態
である。図中のＭ号の示す対象は第１図と全く同様であ
る。

第２図（ａ）に示す４測と第２図（ｂ）に示す計測を順
次行なってその計数ｖ４算値を上記第１図について述べ
たとほぼ同様の手法で処理することにより、ドラム缶１
内の核種濃度が中心領域と周辺領域に分離測定される。

次にこの発明の測定方法による測定例を具体的に説明す
る。第３図に示す装置構成を使用して例えば２００Ωド
ラム缶（外形約６００綱φ×９００ｍ＋）中に収納され
た放射性廃棄物中のＣＯ−６０及びＣｓ−１３７の聞を
測定する場合を例にとって説明する。計測にあたっては
第３図及び第４図に水型ように仮想の円筒状境界面７．
８及び平面状境界面９でドラム缶１を複数のγ線計測領
域に分割する。９はドラム缶１内を１下方向に領域区分
する境界面を示す。ドラム缶１内は、水平面内で円筒状
境界面７．８で３領域に分割され、平面状境界面９で上
下方向で５分割され、全体では１５領域に分割される。

０７．θ２．θ３は水平方向のコリメータ４の角度であ
り、外部からの信号により、この３梗類のいずれかに設
定される。

θ４は垂直方向のコリメータ６０開度であり、−定の開
度に固定されている。

２２は密度分布測定のためにゲルマニウム検出と同一水
平面内に設けられた外部線源である。外部線源２２とし
ては測定対像のＣＯ−・６０．Ｃ９−１３７の標準線源
を使用する場合と、放出γ線１．３３ＭｅＶ、　　０．
５１ＭｅＶのエネルギーが測定対象核種と干渉しないＢ
ａ−１３３（０，３８１ＭｅＶ）、Ｙ−８８ （１，８３６ＭｅＶ）等の標準線源を使用する場合があ
る。ここではＧｏ−６０，０ｓ−１３５を外部線源とし
て使用した場合について説明する。

なお２３は、外部線源用シャッタである。

２４は、ドラム缶１を回転、上背するためのターンテー
ブルである。なお図中でドラムｆｃ１及びターンデープ
ル２４以外の部分は固定されている。

全体の測定手順は次の通りである。

ステップ１．外部線［２２のシャッタ２５を開放し、コ
リメーション角度を０１に設定する。ドラム缶１は、最
初上端をゲルマニウム検出ｖＳ２の検出方向中心軸に合
致させ、外部線源２２の放射線間を計数しつつ上方向に
移動する。放射性廃棄物が位置２５まで充填されると、
ゲルマニウム検出器２の検出方向中心軸が位置２５に達
した時、外部線源２２のπ１数率が、急激に低下するこ
とから、放射性廃棄物の充填高さを検出する。

ステップ２０次にドラム缶１をゲルマニウム検出器２の
検出方向中心軸を、ドラム缶１の上下方向分割の最上段
の中心に合致するように移動させた後一定時間に一定回
数回転（実施例では３０秒問に３回転の例あり）ξせ、
その間のＣ８−１３７のエネルギー０．６６２ＭｅＶ（
７）γ線及びｃｏ−ｅｏの１．３３ＭｅＶのγ線をゲル
マニウム検出器にて計数、積睦しその槓ｎ値をデータと
しメモリする。

次に検出方向に中心軸をドラム缶上下方向分割領域の２
段目の中心位置に合致させて回転し、上述と同様の測定
を行なう。このようにして、ドラム缶の回転と上背を繰
り返して上下方向の各分割領域（１〜５段目まで）の測
定を行なう。

ステップ３．外部線源２２のシャッタ２３を封鎖し、ス
テップ２と同様の計測を行なう。

ステップ４．コリメーション角度をＣ２に変え、ステッ
プ３と同様の計測を行なう。

ステップ５．コリメーション角度をＣ３に変え、ステッ
プ３と同様の開側を行なう。

以上でステップ１の計測により、廃棄物の充填高さが１
５られ、ステップ３〜ステツプ５でＣｓ−１３７の０．
６６２ＭｅＶ７ｍ！計数ｆＡ算値、Ｃ０−６０の１．３
３Ｍｅｖのγ線計数積算値のそれぞれについて２０個の
データが得られる。

以下は、Ｇｏ−６０に高さ限定して説明するがＣｓ−１
３７についても同様である。

各分野領域毎に、Ｇｏ−６０が均一に存在すると仮定す
ると、この２０個のデータと核種ａとの間に次式が成立
する。

Ｎ”）　、　　（１）、　＝ＫｅｘＤ　（−１１７Ｌ）
−Ｎ　　１ 式（１） ％式％ ｉ　　　　　　　　ニドラム缶上下方向の分割したγ線
計測領域範囲の番号 （ｉ−・を最上段　ｉ　−５を 最下段とする） ｊ　　　　　　　　　：ｆｆ１ａＮステツプを示すサフ
ィックス Ｋ　（ＣＯＩＩＮＩ　）　　　　：外部線源のＣｏ−６
０１，３３Ｍｅｖｙ線に対す るゲルマニウム検出器の検 出動率に係わる係数 μ、（１／ｃＩＩ）二分餉したγ３．１測領域範囲ｉ暮 でのＣｏ−６０の１．３３ ＭｅＶｒ線に対する線吸収 係数 Ｌ（α）　　　　　；外部線源より発生したγ線が検出
器に到達するまでの ドラム缶通過距離であり、 第３図の例ではドラム缶の 直径である１゜ Ｑ（Ｉｌ）　（Ｃｉ）　　：各領域のＣｏ−６０ｆｆ１
ｍ　　　　　　　ニドラム缶上下方向の分割したγ線８
１測領域範囲の？ｆ１号 ｌ記ｉと同様にｍ−１を 最上段、ｍ・、５を最後下 段とする。） Ω　　　　　　　；ドラム缶内の円筒面による分割した
γ線計測領域範囲 の番号であり、下記の部分 とする。

領域ｍ、ＩｌにＩＣｉのＣ０ −６０の線源が均一に分布 する時、十１ζ方向に分割し たγ線計測領域範囲１１ス テップｊにゲルマニウム検 出器にて語数されるＫＩ数積 算値であり上記のμ、（１゛ 〜５、ドラム缶の分割した γ線計測領域範囲、コリン ータの材質及び幾何学的形 状、ゲルマニウム検出器の 検出効率等より解析的に求 める。

上記の式（１）より次式に・てμｉが求められる。

μ・　−−（１／Ｌ）ｘ １ｎ　［（Ｎ”）　、　Ｎ（１）、　）　／Ｋ）式（３
） これよりＲ（ｊ）・　　が粋定される。

１、ＩＩ、Ｊ 式（２）は、 Ｑ”（ｓ＝１〜５、β＝１〜３）の１５個の未知数をも
つ、１５個の線形１次方程式であるからＱ（１）　　に
ついて解くことができる。

傷 ドラム缶内のＣｏ−６０の全♀は次のようにＱ（イ）を
加え合せて求めることができる。

間 以上によりドラム缶内の（：、ｏ−６０の存在量が計測
される。なお、以上Ｍ１測に要する時間は約１０分であ
る。

（ハ）発明の効果 このようにこの発明による方法を用いることにより、ド
ラム缶内に収納されている放射性廃棄物中の放射性核種
濃度を、ドラム缶の中心軸付近と周辺付近に２分割計測
或いは更に細かい領域に分割して轟１測することが可能
となり、核種濃度が不均一な場合にもおいても精度が高
い核種濃度計測が可能どなる。

しか−ｂ、検出限界は従来の方法より低くなりかつ計測
時間は状来の方法の計測時間（ドラム缶１本当り１０分
程度の例あり）と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の測定方法において使用する測定装ｒ
＜の−例を示す断面説明図、第２図はこの発明の測定方
法において使用する測定装置の他の例を示す断面説明図
、第３図はこの発明の測定方法の実ＦＭ態様を示す平面
説明図、第４図はこの発明の測定方向の実ｍ態様を示す
側面説明図、第５図は従来の測定方法において使用する
測定装置を示す断面説明図、及び第６図は第５図に示す
測定装置の正面図である。 １・・・ドラム缶　　２・・・ゲルマニウム検出器　　
３・・・遮蔽体　　４・・・水平コリメータ　　６・・
・垂直コリメータ　　７・・・境界面　　８・・・境界
面　　９・・・境界面　１０・・・γ線検出装置　　０
１・・・コリメータ角度　　θ２・・・コリメータ角度
　　１１・・・中心軸　　１２・・・中心領域　　１３
・・・周辺領域２２・・・外部線源　　２４・・・ター
ンテーブル２５・・・放射性廃棄物の位置 第２日 （ａ） 第２図 第３図 第４図 第５図 ・　　第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）γ線検出器を有するγ線検出装置を使用して前記
   γ線検出器に対して相対回転変位または相対直線変位す
   る被測定物の円柱座標における中心軸方向、半径方向ま
   たは角方向に区切られたγ線計測領域範囲別に核種濃度
   を計測する放射性核種計測方法であつて、前記γ線検出
   器は前記中心軸方向のそれぞれの所定位置において前記
   中心軸方向に直角な面における異なるγ線計測領域範囲
   のそれぞれについてγ線計測をするように構成されたこ
   とを特徴とする放射性核種計測方法
2. （２）前記γ線検出器はゲルマニウム検出器であって、
   前記γ線計測領域範囲は前記ゲルマニウム検出器に取り
   付けたコリメータの開度を調節することによって行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射性核
   種計測方法