JPS62223683A - 配管内部放射能測定法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、配管内部の汚染した放射能から放出されるガ
ンマ線を配管外部からコリメータ窓を持ったガンマ線検
出システムによってスキャンニング測定し、配管内部の
沈着状放射能と水溶液状放射能、または沈着状放射能と
ガス状放射能をそれぞれ非破壊的に定量する測定法に関
するものである。

（従来の技術） 従来、配管内部の放射能を測定するには、測定箇所の一
部の配管を切り出したり、内部の水溶液やガスを抜き取
って測定試料とし、この試料を分析室等で測定して各状
態の放射能濃度を求める測定法が主に使用されてきた。

この方法は、測定試料の切り出し作業や放射能の非密封
作業を伴うため、測定箇所が限られかつ測定結果を得る
までに時間がかかるといつ問題があった。

また、非破壊的方法としては第１図に示すように、ガン
マ線検出システム（１）のコリメータ窓（２）から配管
全体（３）を望み、配管内面の沈着状放射能（４）を求
める方法が用いられてきた。この方法では、配管内部の
放射能が沈着状と水溶液状又はガス状の状態で混在して
いる場合には、これを分離して測定することができない
という問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、原子炉１次冷却系の汚染配管内部の沈潜状、
水溶液状またはガス状の放射能をそれぞれの状態ごとに
非破壊的に定量することを目的に考業された方法である
。

本発明の測定方法を示す原理図を第２図に示す。

内部を放射能汚染した配管（５）から放出されるガンマ
線を、長方形のコリメータ窓（６）を持つ遮蔽体（７）
で検出器（８）の周囲を覆った構造のガンマ線検出シス
テム（９）を配管の軸と鉛直方向と平行な線上（１０）
の２箇所、または２箇所以上に置いて、検出システムの
コリメータ窓から望む配管内部の放射能から放出される
ガンマ線を測定する。

一方、各測定位置において、検出器に到達する各状態の
ガンマ線の数は、配管内部の沈着状放射能（１１）と水
溶液状放射能（１２）またはガス状放射能（１３）がそ
れぞれ一様に分布し単位放射能存在するとして、配管の
軸から検出器までの距Ｍ　（１４）、配管の内側の半径
（１５）、配管の外側の半径（１６）、配管の放射線吸
収係数、水の放射線吸収係数、ガスの放射線吸収係数、
コリメータの窓の網中（１７）と厚さく１８）を用いて
計算し求めることができる。各測定位置におけるガンマ
線の計数結果は、沈着状と水溶液状またはガス状の放射
能から放出されるガンマ線が検出器に計数された数の和
であることから、各状態の放射能が単位放射能あった場
合について計算し求めた計数値と未知数となる各状態の
放射能との積を足し合わせた数に一致する。

本発明の着眼点は、ガンマ線検出システムを用いて、配
管内部の放射能を配管の軸と鉛直方向に平行な直線上で
測定した場合に、沈着状と水溶液状、またはガス状の放
射能によるガンマ線の計数の比が、各測定位置ごとに異
なるため、測定点の数をｎとすると、０元連立−次方程
式が独立に成り立つことにある。この連立方程式を解く
ことによって、配管内部の沈着状放射能と水溶液状放射
能、または沈着状放射能とガス状放射能をそれぞれ状態
ごとに定量することができる。

（実施例） 本発明の実施例を第３図に示す。配管内部の沈着状放射
能（１９）と水溶液状放射能（２０）あるいはガス状放
射能（２１）がそれぞれ一様に分布しているものとして
、ガンマ線検出システム（２２）を配管の軸と鉛直方向
に平行な直線上（２３）で動かした場合ガンマ線検出器
に到達する各状態のガンマ線の数を求める。

計算に当たり、使用する各パラメータを以下のように定
義する。

配管内側の半径（２４）：Ｒ１ｃＩＩＴ配管外側の半径
（２５）：Ｒ２ｃ１ｎ 検出器から配管軸までの長さく２６）：Ｌ　　　ｃｍコ
リメータの網中（２７）：　　　　Ｗ　　ｃｒｎコリメ
ータの厚さく２８）：　　　　Ｈｃｒｎ検出器のｙ軸の
位置（２９）：　　　ｙ　　　ｃｍ配管の放射線吸収係
数：Ａｐ 水の放射線吸収係数：Ａｗ ガスの放射線吸収係数二Ａｇ 沈着状態の単位放射能：　　　σｐ 水溶液状態の単位放射能：　　ρＷ ガス状態の単位放射能＝　　　ρｇ とする。座標の原点（３０）をガンマ線検出器の前面の
中心とし、コリメータが配管を望む範囲の最も上側の線
（３１）と配管との交点の座襟を第３図に示すように、
（Ｘｉ、　　ｙｌ　）（３２）及び（ｘ２＋ｙ２）（３
３）とする。三角形の相似の関係から、（ｙ　１−ｙ　
）　：Ｗ／２＝ｘ　１　：Ｈが成り立ちｘｌとｙｌの関
係を求めると、ｙｌ＝ｙ＋Ｗｘｘｉ／（２ｘＨ） となる。一方、ピタゴラスの定理から、ｆｌ　＝（Ｌ−
ｘ　１　）Ｌ＋（ｙ＋Ｗｘｘ　１／　（２ｘＨ）　）が
成立する。上記２つの式より座標（ｘ　Ｌ　ｙ　１　）
を解くと、 ｙｌ　＝ｙ＋（（Ｗ／２　）／Ｈ）Ｘｘｉとなる。同様
に、座標（ｘ２．ｙ２）について求めると、 ｙ２＝ｙ＋（（Ｗ／２）／Ｈ）Ｘｘ２ となる。次に、コリメータが配管を望む範囲の最も下側
の線（３４）と配管との交点の座標を第３図に示すよ°
うＫ、（ｘ３．　ｙ３）（３５）及び（ｘ４．　ｙ４）
（３６）とすると、上記と同様にして ２Ｘ（１＋（（Ｗ／２）／Ｈ）”　） Ｙ３”ｙ＋（（Ｗ／２）／Ｈ）ＸＸ３ ｙ４＝ｙ＋（（Ｗ／２／Ｈ）ｘｘ４ と求まる。また、コリメータの中心ｌｉ！（３７）と配
管との交点の座標を第３図に示すように、座標（ｘ５゜
ｙ５　）（３８）、座標（ｘ６．　ｙ６）　（３９）及
び座標（Ｘ７゜ｙ７）（４０）とすると、 Ｘ５：Ｌ−ｖ’Ｔｉ”−７ ｙ５＝ｙ ｘ６＝Ｌ十罰汀［；ア ｙ５＝ｙ ｘ７＝Ｌ−ｆｌ７；７ ｙ７＝ｙ と求まる。

これらの座標を用いて、配管内部の沈着状放射能（μＣ
ｉ　／ｃｒｔｌ　）、水溶液状放射能（μｃｉ／ｆｆ１
）あるいはガス状放射能（μＣｉ／ｄ）が以下のように
計算できる。

まず、配管内部の沈着状放射能について求める。

座標（ｘｉ、　ｙｌ　）及び座標（ｘ３．　ｙ３　）に
はさまれた沈着放射能の面積（４１）をｓｉ＝とじ、座
標（Ｘ２゜ｙ２；び座標（ｘ４．　ｙ４　）にはさまれ
た沈着放射能の面積（４２）を８２−とすれば、 ３１　＝ＲＩＸ（ｓ　ｉ　ｎ−’　（ｖｌ／Ｒ１）−ｓ
　ｉ　ｎ−’（ｙ３ハ１））Ｓ２　＝　ｒｔｌｘ（ｓ　
ｉｎ−’　（ｙ２／Ｒ１）−ｓ　ｉｎ−”　（ｙ４／Ｒ
１））として求まる。

また、これらの放射能がコリメータの中心線を通って検
出器に到着すると近似すると、配管によって放射線吸収
をうける距離（４３’）ＴはＴ＝ｘ５−ｘ７ によって求まる。

従って、配管内にガスが入っていた場合に測定の計数を
Ｎｐｌ及びＳ２の沈着放射能によるガンマ線検出器の計
数をＮｐ２とすると、上記によって求めた値を用いて、 Ｎｐ”　Ｎ　Ｉ）１　＋Ｎ　Ｄ　２　＝（Ｊ　ｏ　Ｘ　
Ｓ　Ｉ　Ｘ　ｅ　−Ａ　Ｉ）　Ｘ　Ｘ　４　ＸｒＸ−Ｔ
５”　）＋７７ｐＸＳ２Ｘｓ−ＡＩ）ＸＴＸｇ−Ａｇ（
Ｘ６−ヅ（４×πＸｘ６２　） として沈ａｍを求めることができる。

上記の条件で、配管内に水が入っていた場合には、Ｎｐ
はＳ２について水の吸収を考慮すれば良いので Ｎｐ＝Ｎｐｌ　＋Ｎｐ２＋Ｎｐ２＝＋ｙｐＸＳ１ｘｇ’
″Ａｐｘｙ／（４×π×ｘ５２）＋σｐｘＳ２×Ｃ−Ａ
ｐｘＴｘＣ−Ａｗ（Ｘ６−Ｘ　５　／（４ｘπＸｘ６”
　） として求めることができる。

次に、配管内部の水溶液状放射能及びガス状放射能を第
４図にもとすいて求める。求める放射能は、コリメータ
が配管を望む上側の線と下側の線に囲まれた部分、即ち
座標（ｘＬ　ｙｌ）　（４４）、座標（ｘ　２？　Ｙ　
２　）　（４５）、座標（ｘ３．　ｙ３）（４６）及び
である。計算を行うため積分範囲を第３図のように台形
（４８）に近似し、積分する範囲を座標（ｘ５゜ｙ５）
（４９）から座標Ｃｘ６．　ｙ６　’）　（５０）まで
として計算する。

第４図において、任意の点の座標を（ｘ＋ｙ）（５１）
とし、その時のコリメータが望むｙ方向の長さく５２）
をＵとすると、三角形の相似の関係から、 ｕ：ｄ＝ｘ：Ｈ が成り立ち、Ｕは、 ｕ＝　（ｄ　Ｘ　ｘ　）　／　Ｈ となる。

従って、微小体積（５３）ｄｖは、 ｄ　ｖ　＝　ｕ　Ｘ　ＨＸ　ｄ　ｘ　／　ｘとなり、水
溶液状放射能Ｎｗは、水による放射線の自己吸収を考慮
しこの微小体積ｄｖをＸ５からｘ６まで積分し、 によって求めることができる。

また、ガス状放射能Ｎｇは、上記と同様にガスによる自
己吸収を考慮しこの微小体積ｄｖをＸ５からｘ６まで積
分、 （４×π×Ｈｘｘ）〕ｄｘ によって求めることができる。

以上の計算式の計算例として、配管外径２０ｃｒｎ、厚
さ１ｍの配管内部に放射能核種としてＣｏ−６０が、沈
着状と水溶液状、または沈着状とガス状で存在し、本測
定法にもとすいてエネルギーが１．３３ＭｅＶのガンマ
線を測定した場合について行った。

各パラメータを 配管内側の半径：　　　　　　　Ｒ１＝　　９　　ｃｍ
配管外側の半径：　　　　　　　Ｒ２＝１０　　ｃｍ検
出器から配管軸までの長さ：Ｌ＝２０ｃｒｎコリメータ
の厚さ：　　　　　　Ｈ＝　　５　　ｃｍコリメータの
網中：　　　　　Ｗ　＝０．５　ｃｍ配管の放射線吸収
係数：　　　Ａｐ　＝０．４１４（ｃＩｎ−Ｊ水の放射
線吸収係数：　　　　Ａｗ＝０．０２０４　（ｃｍ−’
　）（１μＣｉ／ｆｆ１） 水溶液状態の単位放射能：　ρｗ＝３７０００（１μＣ
ｉ肩） とし、上記式に代入し、ガンマ線検出システムを配管軸
の鉛直方向に平行な直線上の０，５ｃｒｎから９傭まで
の間に０．５　ｃｍ間隔で置いた場合について計算を行
った。配管内部に沈着状放射能と水溶液状放射能がある
場合についての計算結果（５４）（５５）を第５図に示
す。配管内部に沈着状放射能とガス状放射能がある場合
についての計算結果（５６）。

（５７）を第６図に示す。以上の計算結果は、沈着状と
水溶液状またはガス状の放射能のガンマ線の計数の比が
測定位置によってそれぞれ異なっていることを示してい
る。

このため、求めるべき配管内の沈着状放射能をＣｐ　（
ｐｃ　ｉ　／ｆｆ１）、水溶液状放射能をＣｗ（μＣｉ
〆耐）として以下のように求める。ガンマ線検出システ
ムのｙ軸の位置を変えてｎ個の測定を行った場合、ｎ個
の各測定位置についての測定したガンマ線の計数をＭ（
１）〜Ｍ（ｎｌとし、また上記計算によって求めた沈着
状放射能による計数をＮｐ（１１〜Ｎｐ（ｎｌ、水溶液
状放射能による計数をＮｗ（１１〜Ｎｗ　（ｎ）とする
と、各測定位置について、 ＣｐｘＮｐ（１）＋ＣｗｘＮｗ（１）＝Ｍ（１）ＣｐＸ
　Ｎｐ　（２１＋　Ｃｗ　Ｘ　Ｎｗ（２１＝Ｍ（２１Ｃ
ｐ　ｘ　Ｎｐ　（ｎｌ　　＋　Ｃｗ　Ｘ　Ｎｗ（ｎｌ　
　＝＝Ｍ（ｎｌの０元連立−次方程式が成立する。この
ｎ個の式は上記計算により示したように各状態の放射能
による計数の比が測定位置によって異なることから、独
立に成り立つ。従って、この連立方程式は未知数がＣｐ
とＣｗの２つなので、２箇所、または２箇所以上で測定
すれば解くことができ、沈着状放射能と水溶液状放射能
をそれぞれ定量できる。

また、求めるべき配管内の沈着状放射能をｃｐ（μＣｉ
／ｃｎｌ）及びガス状放射能をＣｇ（μＣｉ／ｃｎｔ）
とした場合についても上記と同様に求めることができる
。

なお、本発明の測定方法は、第７図に示すように、配管
内部の放射能の状態が沈着状（５８）、水溶液状（５９
）及びガス状（６０）の３つの状態が混在していても、
水面レベル（６１）の上部にガス状放射能があるものと
して、下部に水溶液状放射能があるものとして連立方程
式を解くことによってそれぞれの状態ごと定量すること
ができる。

また、水面レベルについても、スキャンニング測定を細
か（行いガンマ線の計数の変化する位置を求めることに
よって得ることが可能である。

（発明の効果） 以上のように、本発明の測定法を用いることによって、
従来技術ではできなかった配管内部の沈着状と水溶液状
、またはガス状の各放射能ごとの定量が非破壊的に可能
となるため、原子炉−次系配管の切断作業時などにあら
かじめ存在状態をふくめた配管内部の放射能の測定が容
易にできるようになる。また、原子炉運転時における配
管内の放射能の監視作業やメインテナンス作業等を容易
に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は配管内部の沈着状放射能を従来の非破壊測定法
で測定する場合の概略図である。 第２図は本発明の測定法の原理図である。 第３図は本発明の測定法によって配管内部の沈着状放射
能を測定するだめの説明図である。 第４図は本発明の測定法によって配管内部の水溶液状放
射能及びガス状放射能を測定するための説明図である。 第５図は、ガンマ線検出システムを配管軸の鉛直方向に
平行に移動した場合に沈着状放射能と水溶液状放射能と
が本発明の測定法によって測定計算された結果を示す図
である。 （配管内部の沈着状放射能（１μＣｉ　／ｃｒｌ　）　
　と水溶液状放射能（１μＣｉ　／ｃｒｄ　）がそれぞ
れ一様に分布しているという条件をもとに、エネルギー
が１．３３ＭｅＶのガンマ線について、配管の軸の鉛直
方向に平行な線上（ｙ軸）で上方向に０．５　ｃｍ間隔
でＯ（ｍから９ｃＩｎまで測定位置を変えた場合につい
て計算を行った） 第６図はガンマ線検出システムを配管軸の鉛直方向に平
行に移動した場合に配管内部の沈着状放射能とガス状放
射能とが本発明の測定法によって測定計算された結果を
示す図である。 （配管内部の沈着状放射能（１μＣｉ　／ｃ／Ｌ）　　
とガス状放射能（１μＣｉ　／ｃｒ＆　）がそれぞれ一
様に分布しているという条件のもとに、エネルギーが１
．３３ＭｅＶのガンマ線について、配管の軸の鉛直方向
に平行な線上（ｙ軸）で上方向に０．５　ｃｍ間隔で０
ｃＩｎから９ｃＩｎまで、測定位置を変えた場合につい
て計算を行った） 第７図は、配管内部の放射能が沈着状、水溶液状及びガ
ス状の３つの状態において温石している場合を示す図で
ある。 （１）ガンマ線測定システム、（２）コリメータ窓、（
３）配管、（４）配管内面の沈着状放射能、（５）内部
が放射能汚染した配管、（６）長方形のコリメータ窓、
（７）遮蔽体、（８）ガンマ線検出器、（９）ガンマ線
検出システム、（１ｏ）配管の軸と鉛直方向、（１１）
配管内部の沈着状放射能、（１２）水溶液状放射能、（
１３）ガス状放射能、（１４）配管の軸から検出器まで
の距離、（１５）配管内側の半径、（１６）配管外側の
半径、（１７）コリメータの網中、（１８）コリメータ
の庫さ、（１９）配管内部の沈着状放射能、（２０）水
溶液状放射能、（２１）ガス状放射能、（２２）ガンマ
線検出システム、（２３）配管の軸と鉛直方向、（２４
）配管内側の半径、（２５）配管外側の半径、（２６）
検出器から配管軸までの距離、（２７）コリメータの網
中、（２８）コリメータの岸さ、（２９）検出器の位置
（ｙ軸）、（３０）座標の原点、（３１）コリメータが
配管を望む範囲の最も上側の線、（３２）座標（ｘＬｙ
ｌ）、（３３）座標（ｘ２．ｙ２）、（３４）コリメー
タが配管を望む範囲の最も下側の線、（３５）座標（ｘ
　３ｙ　Ｙ　３　）、（３６）座標（Ｘ４？Ｙ４）、（
３７）コリメータの中心線、（３８）座標（ｘ５．　ｙ
５）、（３９）座標（ｘ６．ｙ６）、（４０）座標（ｘ
７．ｙ７）、（４１）沈着放射能の面積（近地点）、（
４２）沈着放射能の面積（遠地点）、（４３）配管によ
って放射線吸収をうける距離、（４４）座標（ｘＬｙｌ
）、（４５）座標（ｘ２．ｙ２）、（４６）座標（ｘ３
．ｙ３）、（４７）ｉ標（ｘ　４　＋　ｙ　４　）、（
４８）台形に近似した積分範囲、（４９）座穐（Ｘ５．
ｙ５）、（５０）座標（ｘ６．ｙ６）、（５１）任意の
点の座標、（５２）コリメータが望むｙ方向の長さ、（
５３）微少体積、（５４）配管内に水がある場合の沈着
状放射能の計算結果、（５５）配管内の水溶液状放射能
の計算結果、（５６）配管内にガスがある場合の沈着状
放射能の計算結果、（５７）配管内のガス状放射能の計
算結果、（５８）沈着状放射能、（５９）水溶液状放射
能、（６０）ガス状放射能、（６１）水面レベル特許出
願人　　日本原子力研究所 第１図 第３図 第４図 浬１定、イ鉦置　（ｃｍ） 第５図 凌１定４ｆｒｌＬ　　（ａｍ） 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 配管内面にほぼ一様に沈着した放射能と配管内部にほぼ
   一様に分布した水溶液状放射能、または配管内面にほぼ
   一様に沈着した放射能と配管内部にほぼ一様に分布した
   ガス状放射能で内部を汚染した配管の放射能核種から放
   出される特定のエネルギーをもつガンマ線を、配管の横
   から長方形のコリメータ窓を持つ遮蔽体で検出器の周囲
   を覆った構造のガンマ線検出システムを用いてスペクト
   ル測定し、配管内部の放射能を求める方法において、配
   管の軸と鉛直方向に平行な線上の２箇所、または２箇所
   以上で、当該ガンマ線検出システムのコリメータ窓から
   望む配管内部の放射能核種から放出されるガンマ線を測
   定し、測定位置によって沈着状放射能と水溶液状放射能
   、または沈着状放射能とガス状放射能から放出されるガ
   ンマ線の計数値の比がそれぞれ異なることを利用して、
   測定したガンマ線の計数値、配管の内側の半径と外側の
   半径、配管の軸から検出器までの距離、配管の放射線吸
   収係数、水の放射線吸収係数、ガスの放射線吸収係数、
   コリメータの窓の寸法と厚さを使って、配管内部の沈着
   状放射能と水溶液状放射能、または沈着状放射能とガス
   状放射能をそれぞれ定量することを特徴とした配管内部
   放射能測定法。