JPH02222857A

JPH02222857A - 放射能測定方法および装置

Info

Publication number: JPH02222857A
Application number: JP4168089A
Authority: JP
Inventors: Akira Sano; 明佐野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1990-09-05

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】「産業上の利用分野」本発明は、核燃料サイクル施設で取り扱われる放射性物
質の測定方法および測定装置に係わり、特にα汚染廃棄
物の測定に有効な測定方法および測定装置に関する。

「従来の技術」 α汚染廃棄物の放射能を測定する技術の例として、次の
２つの方法が従来から使用されている。

（ｉ）廃棄物中に含まれる自発核分裂核種から自然に放
出される中性子や、α崩壊核種が放出するα線が軽元素
と反応して放出する中性子を測定する方法。

（ｉｉ）廃棄物中に熱中性子を照射して、その中に含ま
れる核分裂性物質が核分裂反応を起こした結果放出され
る中性子を測定する方法。

「発明が解決しようとする課題」ところで、廃棄物はその種類が多く、紙やポリエチレン
等の可燃物や、塩化ビニール等の難燃物の他に、鉄のよ
うな不燃物も含まれている。そこで、廃棄物に熱中性子
を照射する前記した後者の方法では測定がうまく行かな
い場合がある。例えば中性子減速効果の高く、かつ中性
子の吸収が多い塩化ビニールが多量に含まれる廃棄物に
対しては、照射する熱中性子がその内部にまで浸透しな
い。従って、このような廃棄物については測定精度が劣
化し、場合によっては測定が困難になってしまう。

一方、廃棄物中の自発核分裂核種の放出する中性子や（
α、ｎ）反応による中性子については、これらが高速中
性子であるため前記した照射する熱中性子はどには廃棄
物中で減少しない。しかしながら、これらの中性子はも
ともと発生強度がそれほど強くない。そこで、これに頼
っても廃棄物中の放射能測定の精度を十分向上させるこ
とはできない。

そこで本発明の目的は、熱中性子の透過性が悪い廃棄物
に対しても測定精度を確保することのできる放射能測定
方法と放射能測定装置を提供することにある。

「課題を解決するための手段」本発明では、照射する熱中性子の透過性が悪い廃棄物、
例えば多量のポリエチレンや塩化ビニールを含んだ廃棄
物に対しても放射能の測定ができるように、光子を照射
して核分裂反応をおこし、その結果放出する中性子を測
定する技術を従来の測定方法および測定装置に付加した
。

光子源は、光子発生装置と、駆動機構によって出し入れ
される（Ｔ、ｎ）反応断面積の大きな物質で作られたタ
ーゲットで構成される。そして、ターゲットを挿入する
ことにより中性子発生源として使用することもできるよ
うになっている。

本発明の放射能測定方法では廃棄物中の中性子や光子の
吸収による測定精度の低下を防止するために、中性子透
過率および光子透過率の測定を行い、これらで核分裂反
応による中性子強度を補正することにした。

「作用」第２図（Ａ）、（Ｂ）は、２３８　ｐ　ｕ、　２３３　
Ｕ１２３’ｌＮｐ、２鴫’Ａｒｎ、””Ｕ、””Ｔｈお
よび２ｆｆＳ　（Ｊに対する光子の核分裂反応断面積を
表わしたものである。縦軸に核分裂反応断面積（ｍｂ）
を、また横軸に光子エネルギ（ＭｅＶ）を示す。

これらの図から、光子エネルギが１３〜１５ＭｅＶでほ
ぼ核分裂反応断面積が最大値を示すことがわかる。そこ
で、ここでは断面積が最大値の範囲における上限側の１
５ＭｅＶの光子を照射源として使用する。

この選択された光子は、エネルギが高いので透過性がよ
い。例えば、ポリエチレンがその平均密度で０．５ｇ／
ｃｃ充填された廃棄物に対してこの光子を照射すると、
５Ｑｃｍ透過後の光子強度は約６０％にしか減衰しない
。ドラム罐に詰めた廃棄物はその厚さがこれと同程度な
ので、減衰の度合が大きくない。従って、熱中性子の透
過性の悪いポリエチレン等の廃棄物に対しても、光子に
よる照射を行えばあまり減衰することなく廃棄物の内部
まで照射を行なえることになる。

また、本発明の放射能測定装置では、光子発生源に（Ｔ
、ｎ）反応のターゲットを付加した１台の発生装置で、
中性子と光子の２種類の放射線を得ることができる。そ
して、中性子と光子の透過率の測定によって測定精度を
十分向上させることが可能になる。

「実施例」以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本実施例の放射能測定装置を表わしたものであ
る。この装置には、ポリエチレン等の中性子減速材から
なる壁１１が断面口字状に設けられており、その内部空
間に放射性廃棄物１２が収容されている。壁１１には開
口部１３が設けられており、光子発生器１４がこの開口
部１３に面するように配置されている。光子発生器１４
は、制動Ｘ線発生用のターゲットをもったライナック（
線型加速器）を使用している。光子発生器１４の周囲に
は、コリメータ１５が配置されており、発生した光子が
開口部１３を経て放射性廃棄物１２に照射されるように
なっている。例えばＢｅのような（ｒ、ｎ）反応断面積
の大きな材料で構成された（γ、ｎ）反応ターゲラ）１
６は、駆動機構１７の働きによって、光子発生器１４と
開口部１３の間に挿入されたり、ここから退避するよう
になっている。

中性子減速材からなる壁１１の内部には、第１の中性子
検出器１８と第２の中性子検出器１９がそれぞれ複数個
ずつ配置されている。第１の中性子検出器１８は例えば
３Ｈｅ比例計数管によって構成されており、熱中性子の
検出を行うようになっている。また、第２の中性子検出
器１９は例えばその周囲をＣｄで覆った３Ｈｅ比例計数
管によって構成されている。Ｃｄは熱中性子の吸収体な
ので、高速中性子のみがこれを透過する。従って、第２
の中性子検出器１９は高速中性子の検出を行うことにな
る。

放射性廃棄物１２を挟んで光子発生器１４と反対側で、
かつ放射性廃棄物１２の配置された空間内には壁１１の
近傍に第１の透過率測定用中性子検出器２１と、第１の
透過率測定用光子検出器２２とがそれぞれ配置されてい
る。また、開口部１３の近傍には、第２の透過率測定用
中性子検出器２３と、第２の透過率測定用光子検出器２
４がそれぞれ配置されている。前者２１．２２は放射性
廃棄物１２透過後の測定用であり、後者２３．２４は透
過前の状態を測定するためのものである。

この第１図には示していないが、この装置にはこれら種
々の検出器１８．１９．２１．２２．２３．２４の出力
する信号を分析するための放射線測定回路や、データ解
析や駆動機構１７の制御を行うための計算機が配置され
ている。

以上のような構成の放射能測定装置による測定の様子を
次に説明する。

まず、光子発生器１４から光子が発生されていない状態
で、放射性廃棄物１２から放出される中性子の強度を測
定する。この測定には、第１の中性子検出器１８が用い
られる。

次に駆動機構１７を制御して、（ｒ、ｎ）反応のターゲ
ット１６を光子の照射ライン上に挿入する。この状態で
光子発生器１４から光子をパルス状に発生させる。する
と、発生した光子はターゲット１６に当たり、（γ、ｎ
）反応により°中性子を発生させる。この中性子は、中
性子減速材からなる壁１１によって減速されて熱中性子
となる。

この熱中性子は放射性廃棄物１２を照射する。すると、
放射性廃棄物１２の内部に存在する核分裂性物質が核分
裂反応を起こし、高速中性子を発生させる。この高速中
性子は、第２の中性子検出器１９で検出される。またこ
れと共に、第１および第２の透過率測定用中性子検出器
２１，２３を用いて中性子の透過率が測定される。

この測定の後、駆動機構１７が再び制御されて（ｒ、ｎ
）反応のターゲット１６が照射ライン上から退避される
。この状態で、光子発生器１４０発生する光子が放射性
廃棄物１２に直接照射される。このとき、第１および第
２の透過率測定用光子検出器２２．２４を用いて、光子
の透過率の測定も行われる。

以上のようにして得た中性子透過率および光子透過率の
データを用いて、放射性廃棄物１２中の中性子強度の減
衰および光子強度の減衰を補正する。

第３図は、この実施例の放射能測定装置でα放射能強度
を測定する作業を更に詳細に表わしたものである。

この放射能測定装置は、３種類の異なった測定が可能で
ある。これらの測定としては、（ｉ）中性子放出核種に
対するα放射能強度の測定、（ｉ）中性子照射の核分裂
反応によるα放射能強度の測定、ふよび（ｉｉｉ　）光
子照射の核分裂反応によるα放射能強度の測定である。

（ｉ）中性子放出核種に対する放射能強度の測定まず中
性子放出核種に対するα放射能強度の測定では、放射性
物質から放出される中性子強度の測定が行われ、これに
より中性子強度データが得られる（第３図ステップ■）
。次に放射性物質中の中性子遮蔽効果を補正するために
、中性子透過率の測定も行われ（ステップ■）、補正デ
ータ測定値が求められる（ステップ■）。この補正デー
タ測定値によって中性子透過率の補正が行われる〈ステ
ップ■）。この結果、補正済みの放出中性子強度が求め
られる（ステップ■）。次に、代表的中性子放出核種と
しての２３１１［Ｊ、　　２４°Ｐｕ。

””Ｐｕ、　　２４”Ｃｍ、”’Ｃｍについてそれら全
体のα放射能強度が、中性子放出核種の場合分けを行い
つつ（ステップ■）、演算される（ステップ■）。すな
わち、Ｃｍが核種として含まれていないことが明らかと
されていた場合には、Ｕのみの場合では２３１１　Ｕｌ
またＰｕとＵが含まれる場合はステップ■で求めたα放
射能強度が２４０ｐ　ｕおよび２４２　ｐ　ｕによるも
のと特定される（ステップ■）。

これに対してＣｍが核種として含まれている場合にはく
ステップ■）、２４０ｐｕ、２４２ｐｕの中性子強度よ
りも２４２Ｃｍ、”’（：ｍの中性子強度が圧倒的に強
いので、この場合にはステップ■で求めたα放射能強度
が２４２Ｃｍ、”’Ｃｍによるものとされる（ステップ
■）。

（１１）中性子照射の核分裂反応によるα放射能強度の
測定次に中性子照射の核分裂反応によるα放射能強度の測定
では、中性子を照射した核分裂反応による中性子強度の
測定が行われ、これにより中性子強度データが得られる
（ステップ■）。次に中性子透過率の測定も行われ（ス
テップ０）、補正データ測定値が求められる（ステップ
０）。この補正データ測定値によって中性子透過率の補
正が行われる（ステップ０）。この結果、補正済みの中
性子照射の核分裂反応による中性子強度が求められる（
ステップ０）。次に核分裂性物質としての２３ＳＵＳ　
２３９ｐｕ、２４１ｐｕについてそれら全体のα放射能
強度が、核分裂性物質の場合分けを行いつつくステップ
＠）、演算される（ステップ■）。すなわち、Ｕのみが
含まれていたことが明らかとされていた場合には、ステ
ップ＠で求めたα放射能強度を２３５Ｕによるものと特
定する（ステップ０）。

これに対してＰｕのみ含まれていたことが明らかとされ
ていた場合には、ステップ■で求めたα放射能強度をこ
れら２３１ｐｕＳ　２４１ｐｕによるものと特定する（
ステップ■）。

更に、Ｐｕ、Ｕ混合である場合には、２！９ｐｕ１２４
１　ｐ　ｕの強度に対して２３５　ｌＪの強度を無視す
ることができるので、この場合にはステップ■で求めた
α放射能強度を２３１ｐ　ｕ、　　２４１　ｐ　ｕによ
るものとする（ステップ■）。

（ｉｉｉ　）光子照射の核分裂反応によるα放射能強度
の測定最後に光子照射の核分裂反応によるα放射能強度の測定
では、光子を照射した核分裂反応による中性子強度の測
定が行われ、これにより中性子強度データが得られる（
ステップ０）。次に中性子透過率および光子透過率の測
定も行われ（ステップ■）、補正データ測定値が求めら
れる（ステップ＠）。この補正データ測定値によって中
性子透過率および光子透過率の補正が行われる（ステッ
プ■）。この結果、補正済みの光子反応による中性子強
度が求められる（ステップ■）。次に核種２３’Ｕ、　
　””Ｕ、　　２３”Ｐ　ｕＳ２４’Ａｍにライてそれ
ら全体のα放射能強度が、核種の場合分けを行いつつく
ステップ［相］）、演算される（ステップ■）。すなわ
ち、Ｕのみが含まれていたことが明らかとされていた場
合には、ステップ＠で求めたα放射能強度をこれら２３
ＳＵ、　　２３＠Ｕによるものと特定する（ステップ■
）。

これに対して２３！ｐｕのみの場合には、ステップ■で
求めたα放射能強度をこの２３９ｐｕ、”’Ａｍによる
ものと特定する。

更に、ＰｕとＵの混合である場合には、ｆｆ３９ｐｕｊ
、−よび”’Ａｍの強度が”’　Ｕ　％　　””　Ｕに
対して圧倒的に強いので、この場合にはステップ■で求
めたα放射能強度を２３９　ｐ　ｕおよび”’Ａｍによ
るものとする（ステップ■）。

以上の３種類の測定が終了したら、重複した核種の放射
能は補正されつつ、それぞれの放射能強度が積算され、
測定対象となった放射性物質のα放射能強度が求められ
る（ステップ■）。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によればポリエチレン、塩
化ビニール等のような熱中性子の遮蔽効果が大きな物質
を多量に含む放射性廃棄物に対しても、測定を精度よく
行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における放射能測定装置を示
す概略構成図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は２３９　ｐ　ｕ
、　　２３３　Ｕミ　２３’Ｎｐ、”’Ａｍ、′３＠Ｕ
、２２２Ｔｈおよび２３５Ｕについての（ｒ、　　ｎ）
反応断面積を示す特性図、竿３図はα放射能強度を測定
する作業の流れを表わした流れ図である。１２・・・・・・放射性廃棄物、１４・・・・・・光子
発生器、Ｉ６・・・・・・ターゲット、１７・・・・・
・駆動機構、１８・・・・・・第１の中性子検出器、１
９・・・・・・第２の中性子検出器、２１．２３・・・
・・・透過率測定用中性子検出器、２２．２４・・・・
・・透過率測定用光子検出器。出　　願　　人日本原子力事業株式会社代　　理　　人

Claims

【特許請求の範囲】１、放射性物質から放出される中性子の強度と、この放
射性物質に中性子を照射して核分裂の結果放出される中
性子の強度と、この放射性物質に光子を照射して核分裂
の結果放出される中性子の強度とをそれぞれ測定し、測
定した第１の中性子強度からは中性子放出核種によるα
放射能強度を、また第２の中性子強度からは核分裂性物
質によるα放射能強度を、更に第３の中性子強度からは
＾２＾３＾５Ｕ、＾２＾３＾８Ｕ、＾２＾３＾９Ｕ、＾
２＾４＾１Ａｍに主として起因するα放射能強度を求め
、これらの３種類の放射能を積算することにより前記放
射性物質のα放射能強度を求めることを特徴とする放射
能測定方法。２、測定対象の放射性物質の周囲に配置される中性子減
速材と、この中性子減速材で囲まれた空間内に配置された中性子
検出器と、前記中性子減速材で囲まれた空間に光子を照射する光子
発生器と、この光子発生器と放射性物質の間に挿脱自在に挿入され
る（γ、ｎ）反応断面積の大きなターゲットと、前記放射性物質に対して光子発生器の反対側に配置され
た透過率測定用の中性子検出器と、透過率測定用のγ線
検出器と、これら中性子検出器およびγ線検出器の出力を分析する
放射線測定回路と、この放射線測定回路によって得られたデータの解析を行
うデータ解析手段とを具備することを特徴とする放射能測定装置。