JPS62223685A

JPS62223685A - 配管内部放射能測定法

Info

Publication number: JPS62223685A
Application number: JP6689886A
Authority: JP
Inventors: Masaki Katagiri; 政樹片桐
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1987-10-01
Also published as: JPH0513591B2

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
出器によってスキャン二ッグ測定し、配管内部の沈着状
放射能及び水溶液状放射能あるいはガス状放射能をそれ
ぞれ分離し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う問題点があった。

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（１１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、水溶液状またはガス状の状態で存在し
た場合には、これを分離して測定することができないと
いう問題点があった。

（問題点を解決するためめ手段）本発明は、原子炉１次冷却系の汚染配管内部の沈着状、
水溶液状あるい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案された方法であ
る。

本発明の測定方法を示す原理図を第２図に示す。

長方形の窓の縦方向の長さを変えることができるコリメ
ータ窓（５）を持った遮蔽体（６）で検出器（力の周囲
を覆った構造のガンマ線検出システム（８）を測定する
配管（９）の中心軸００）に向けて設置し、コリメータ
窓の縦方向の長さを変えて、放射能で内部が汚染した配
管から放出されるガンマ線を測定する。

次いで、コリメータ窓の縦方向の長さが長い場合の測定
結果から１つ短い場合の測定結果を順次差し引いてガン
マ線の計数分布を求める。

一方、コリメータ窓１２３の縦方向の長さを変えた場合
に検出器に到達するガンマ線の数は、配管内部の沈着状
放射能（１υ、水溶液状放射能（１２１またはガス状放
射能ａ■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離α４、配管の内側
の半径（１５１、配管の外側の半径（１阻配管の放射線
吸収係数、水の放射線吸収係数、ガスの放射線吸収係数
、コリメータの網中（を力と厚さく１８１を用いて計算
し求めることができる。次いで上記測定と同様に、コリ
メータ窓の縦方向の長さが長い場合の計算結果から１つ
短い場合の計算結果を順次差し引いて各状態の計数を求
める。各コリメータの網中における測定結果は、沈着状
、水溶液状またはガス状の放射能から放出されガンマ線
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、上記測定方法で得ら
れた沈着状及び水溶液状あるいはガス状の放射能−のガ
ンマ線の計数の比がコリメータの縦方向の長さによって
異なることから、コリメータの縦方向の長さをかえて測
定し順次差をとって得た測定値の数をｎとすると、ｎ−
元連立−次方程式が独立に成シ立つことにある。

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、水溶液状放射能（２１Ｊまたはガス状放射能
濃度（２υがそれぞれ一様に分布し単位放射能があると
仮定し、コリメータ窓の縦方向の長さを変えた場合にガ
ンマ線検出システム（ハ）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ＣＩ！４）：　　　　　　　Ｒ１ｃＩｒ
Ｌ配管外側の半径（２５）：　　　　　　　Ｒ２ｃｒＩ
Ｌ検出器から配管軸までの距離＠：ＬｃｒｒＬコリメー
タの網中＠：　　　　　　ＷＣｒｒＬコリメータの厚さ
＠：ＨｃｒＩＬ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：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：　　４ｇとする。座標の原点器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（７）
と配管との交点の座標を第３図に示すように、（Ｘｉ　
、　ｙｌ　）Ｃ３Ｂ、（ｘ２．ｙ２）Ｃ３３及び（ｘ３
　、　ｙ３　）（とする・三角形の相似の関係から、ｘ
ｉと７１の関係を求めると、７１　：　Ｗ／２＝Ｘ１　：　Ｈが成り立ち、７１：ＷＸＸＩ／（２ＸＨ）となる。一方、ピタゴラスの定理から、Ｒ１−（Ｌ−ｘ
ｉ　）　　＋　ｙｌ２が成立する。上記２つの式よ多座標（ＸＩ、７１）を解
くと、Ｈｈ　　　　　　４Ｍ　　　　　　−に　　　　　ｈφ
ハ著　ゞト ’−ＩＪ　　呟　９となる。

これらの座標を用いて、コリメータの網中がＷからＷ＋
ａに広げた場合にコリメータを通してガンマ線検出器に
到達する各状態のガンマ線の数を求める。

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（ｘ４．ｙ４）には
さまれた沈着放射能の面積０１を５１ｃｒｒＬ２とし、
座標（ｘ２．ｙ２）及び座標（Ｘ５．７５）にはさまれ
た沈着放射能の面積（４０１を５２ｃｒＩＬ”とすれば
、として求まる。Ｓｌの放射能及びＳ２の放射症がガン
マ線検出器まで到達するまでの距離をそれぞれＱｌ及び
Ｑ２とすれば、となる。

また、これらの放射能が配管を通過する際、配管によっ
て放射線吸収をうけるため、座標（ｘｌ。

ｙｌ）から座標（Ｘ３，７３）までの長さをＴ１、座標
（Ｘ４．７４）から座標（ｘ６．ｙ６）までの長さをＴ
２とし計算すると、となる。ガンマ線が通過する長さＴを平均して求めると
、Ｔ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２となる。

コリメータの横巾Ｗをｄだけ広げた場合に測定されるＳ
ｌの沈着放射能によるガンマ線検出器の計数をＮｐｌ及
びＳ２の沈着放射能によるガンマ線検出器の計数をＮｐ
２とすると、上記によって求めたイ直を用いて、として求めることができる。

従って、配管内にガスが入っていた場合に、コリメータ
の横巾をＷからＷ＋ａまで広げて配管を望む部分の沈着
状放射能による計数Ｎｐは、Ｓ２についてガスの放射線
吸収補正を行うと。

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
の網中をＷからＷ＋ａまで広げて配管を望む部分につい
て求めることし、座標（ｘｉ、ｙＬ）（４υ、（ｘ２．
ｙ２）（４２１、（ｘ４　、　ｙ４　）（４３）及び（
ｘ５　、　ｙ５　）（４４）に囲まれた部分を求める。

計算のため第３図のように積分範囲（４５１を近似する
。積分するＸ軸の範囲を座標（ｘ７．ｙ７）（４６１か
ら（ｘ８．ｙ８）（４ηとし、これを上記４つの座標の
平均として求めるとｘ７＝（ｘｌ＋ｘ４）／２ｙ７＝（ｙｌ＋ｙ４）／２ｘ８＝（ｘ２＋ｘ５）／２ｙ８＝（ｙ２＋ｙ５）／２となる。

第３図において、任意の点の座標囮を（ｘ、ｙ）とし、
その時のコリメータが望むｙ方向の長さく傭を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＝（ａｘｘ）／Ｈとなる。

一方、ｙは三角形の相似の関係から、Ｗ＋ｄ／　２　：　ｙ＝Ｈ：　ｘが成り立ち、ｙは、ｙ＝（ｗ＋（ａ／２））Ｘｘ／Ｈとなる。

従って、微小体積はｄｖ（りＱ）は、ａｖ　＝　ｕ　Ｘ　ＨＸ　ｄｘ／ｘとなる。

以上の計算式の計算例として、配管外径２０ｃｒＩｔ、
厚さ１ｃｒｒＬの配管内部に放射能核種としてＣｏ−６
０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・ξラメータを配管内側の半径：　　　　　　Ｒ１＝９Ｌ：１ｒＬ配管
外側の半径：　　　　　　Ｒ２＝１０ｃｍ検出器から配
管軸までの長さ：　　Ｌ　　＃Ｏｃｍコリメータの厚さ
：　　　　　　　Ｈ＝５Ｃｒｎ配管の放射線吸収係数：
　　　　　Ａｐ＝０．４１４（ｃｍ　　）水の放射線吸
収係数：　　　　　　ＡＷ＝０．０２０４　（ｃｍ−１
）ガスの放射線吸収係数：　　　　　Ａｇ＝Ｏ，０ＯＯ
０２４２（ｃｍ−’）沈着状態の単位放射能：　　　　
　ａ　ｐ＝３７０００（１μｃｉ／ｃｒｒＬ２）水溶液
状態の単位放射能：　　　ρｗ＝３７０００（１μＣ１
Δ兼）ガス状態の単位放射能＝ρｇ＝３７０００（１μ
Ｃ１／ｃＩｒＬ３）とし、上記式に代入し、コリメータ
の網中Ｗを０．５儂間隔でＯｃｍから６ｃ１ｒＬまで開
けていっ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存在する場合ついての計算
結果５１）　、　（５２を第５図に示す。また、配管内
部に沈着状放射能とガス状放射能が存在する場合につい
ての計算結果１５３）　、　５４）を第６図に示す。以
上の計算の結果は、沈着状と水溶液状、または沈着状放
射能とガス状放射能の計数分布がコリメータの網中の長
さによって異な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（μ
Ｃ１／ｃｒＩＬ２）、　水溶液状放射能をＣｗ　ＣａＣ
ｉｚ＆３）として以下のように求める。コリメータの網
中の長さを変えて測定したｎ個の各測定点についての測
定したガンマ線計数率をＭ（１１〜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Ｎ
ｐ（１１〜Ｎ　ｐ　（ｎ）、水溶液状放射能による計数
をＮＷ（１１〜Ｎ　ｗ　（ｎｌ　とすると、各測定点に
ついて、ＣｐＸＮｐ（ｌｌ＋ＣｗＸＮｗ（１１＝Ｍ（１
）ＣｐＸＮｐ（２！＋ＣｗＸＮｗ（２）＝Ｍ（２）Ｃｐ
ＸＮｐ（ｎｌ＋ＣｗＸＮｗ（ｎ）＝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異な
ることから、独立に成シ立つ。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つ以上成立すれ
ば解くことができ、沈着状放射能及び水溶液状放射能を
それぞれ分離し定量できる。

また、求めるべき配管内の沈着状放射能をｃｐ（μＣｉ
ＡＭＬ２）　　及びガス状放射能をＣｗ（μＣη−３）
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、配管内部の放射能から放出
されるガンマ線のスキャンユング測定を、検出器の前方
にあるコリメータの長方形の窓の縦方向の長さを変える
だけで行うことができるため、配管全体を測定する必要
のあるスキャンユング装置の機構を簡単でかつ小型にす
ることができる。

また、コリメータの網中の長さが長い場合の測定結果か
ら１つ短い場合の測定結果を順次差し引いてガンマ線の
計数率を求めているため、ガンマ線検出器を覆っている
遮蔽体を通過してくる測定対象部以外からのパックグラ
ウンドガンマ線を自動的に差し引くこととなり、バック
グラウンドの影響なく測定ができる。

（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った。

【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
法で行う図である。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だめの説明図である
。第５図は、本発明の測定法によって、配管内部の沈着状
放射能と水溶液状放射能とを測定計算した結果の分布図
である。（配管内部の沈着状放射能（１μＣ１／ｃｒｒＬ２）と
水溶液状放射能（１μＣｉ／ｃＩｒＬ）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、ガンマ線検出システム
のコリメータの網中Ｗをｏ、５ｃｍ間隔で０１から６ａ
″！！で開けていった場合について計算を行った）第６
図は、本発明の測定法によって配管内部の沈着状放射能
とガス状放射能とを測定計算した結果の分布図である。（配管内部の沈着状放射能（１μＣｉ　７ｃｍ２）とガ
ス状放射能（１μＣｉ／ｃｍ）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１．３３Ｍｅ
Ｖのガンマ線について、ガンマ線検出システムのコリメ
ータの網中Ｗを０．５ＣＩｒＬ間隔で０ＣＩｒＬから６
（ｍまで開けていった場合について計算を行った）（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）・・・長方形のコリメータ窓、（６）
・・・遮蔽体、（力・・・ガンマ線検出器、（８）・・
・ガンマ線検出システム、（９）・・・内部が放射能汚
染した配管、α＠・・・配管の中心軸、旧）・・・配管
内部の沈着状放射能、（１２１・・・水溶液状放射能、
（＋３）・・・ガス状放射能、αａ・・・配悟の軸から
検出器までの距離、Ｇ９・・・配管内側の半径、（１６
１・・・配、管外側の半径、（１７）・・・コリメータ
の網中、αＢ・・・コリメータの厚さ、（１優・・・配
管内部の沈着状放射能、（イ）・・・水溶液状放射能、
（２１）・・・ガス状放射能、■・・・コリメータ窓、
０３）・・・ガンマ線検出システム、（２４）・・・配
管内側の半径、（ハ）・・・配管外側の半径、（至）・
・・検出器から配管軸までの距離、額・・・コリメータ
の網中、弼・・・コリメータの厚さ、（イ）・・・座標
の原点、（力・・・コリメータが配管を望む範囲の最も
上側の線、Ｃ３１＋・・・座標（ｘｔ　、　ｙｌ　）、
０２−・・座標（Ｘ２，７２）、Ｇ３１・・・座標（Ｘ
３．７３）、Ｃ３４１−・・コリメータの網中Ｗ＋ｄ（
ｍ、Ｃ３５＋・・・（財）の場合コリノー４μ配管を望
む最も外側の線、（ト）・・・座標、（Ｘ４１ｙ４）、
（３７）・・・座標（ｘ５．ｙ５）、（至）・・・座標
（ｘ６　、　ｙ６　）、Ｃ３９・・・沈着状放射能の面
積（近地点）、（４０１・・・沈着状放射能の面積（遠
地点）、（４１１・・・座標（ＸＩ、７１）、（４２・
・・座標（ｘ２．ｙ２）、（４３・・・座標（Ｘ３．７
３）、（４４）・・・座標（ｘ４．ｙ４）、卿・・・台
形に近似した積分範囲、（４Ｇ）・・・座標（ｘ５．ｙ
５）、（４η・・・座標（ｘ７．ｙ７＞、（４帽・・任
意の点の座標、（４９・・・コリメータが望むｙ方向の
長さ、■・・・微小体積、５Ｄ・・・配管内に水がある
場合の沈着状放射能の計算結果、■・・・配管内の水溶
液状放射能の計算結果、（ト）・・・配管内にガスがあ
る場合の沈着状放射能の計算結果、５４）・・・配管内
のガス状放射能の計算結果特許出願人　　日本原子力研究所（外５名）第１図第２図ど口第３図４ク

Claims

【特許請求の範囲】

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、長方形の
窓の縦方向の長さを可変できるコリメータを持つ遮蔽体
でガンマ線検出器の周囲を覆つ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、配管の横の中央に置き配管の中心
軸に向けた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３種
類、または３種類以上のコリメータ窓の縦方向の長さで
測定し、コリメータ窓の縦方向の長さによつて沈着状放
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
つて、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。