(57)【要約】【課題】本発明は、汚染されたコンクリート体の表面からの放射能量の浸透状態を定量的に推定することを目的とする。【解決手段】コンクリート体と放射性核種が含まれた溶液との分配係数を算出する分配係数算出ステップＳ１１と、カラムに詰められたコンクリート体の理論段数を算出する理論段数算出ステップＳ１２と、理論段数を基に単位段数質量を算出する単位段数質量算出ステップＳ１３と、単位段数質量から単位段数長さを算出する単位段数長さ算出ステップＳ１４と、コンクリート体への水の浸透度を測定して浸透係数を算出する浸透係数算出ステップＳ１５と、コンクリート体の表面から任意の深さにおける放射能量を算出する放射能量算出ステップＳ１６と、放射能量に基づいてコンクリート体における表面から深さごとに放射能量の分布を算出する汚染深度シミュレーションステップＳ１７とを備えることを特徴とする。【選択図】図４
2014219324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め取得した放射性核種が含まれた溶液における放射性核種の濃度と、前記溶液に粉状をなすコンクリート体が混合された混合溶液における放射性核種の濃度とに基づいて、前記混合溶液と前記溶液との分配係数を算出する分配係数算出ステップと、
カラムに詰められた前記粉状をなすコンクリート体と前記溶液とによって予め取得した保持時間とピーク幅とに基づいて、前記コンクリート体の単位長さあたりの理論段数を算出する理論段数算出ステップと、
前記理論段数算出ステップで算出した前記理論段数を基に、前記理論段数が一段あたりの前記コンクリート体の単位段数質量を算出する単位段数質量算出ステップと、
前記単位段数質量算出ステップで算出した前記コンクリート体の前記単位段数質量から前記理論段数が一段あたりの単位段数長さを算出する単位段数長さ算出ステップと、
予め取得した前記コンクリート体への水の浸透度に基づいて、前記単位段数長さにおける浸透度を示す浸透係数を算出する浸透係数算出ステップと、
前記分配係数算出ステップで算出した前記分配係数と、前記単位段数長さ算出ステップで算出した前記単位段数長さと、前記浸透係数算出ステップで算出した前記浸透係数とに基づいて、前記コンクリート体の表面から任意の深さにおける放射能量を算出する放射能量算出ステップと、
前記放射能量算出ステップで算出した前記放射能量に基づいて、前記コンクリート体における表面から深さごとに前記放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する汚染深度シミュレーションステップとを備えることを特徴とする放射能汚染深度シミュレーション方法。
【請求項２】
予め取得した放射性核種が含まれた溶液における放射性核種の濃度と、前記溶液に粉状をなすコンクリート体が混合された混合溶液における放射性核種の濃度とに基づいて、前記混合溶液と前記溶液との分配係数を算出する分配係数算出部と、
カラムに詰められた前記粉状をなすコンクリート体と前記溶液とによって予め取得した保持時間とピーク幅とに基づいて、前記コンクリート体の単位長さあたりの理論段数を算出する理論段数算出部と、
前記理論段数算出部で算出した前記理論段数を基に、前記理論段数が一段あたりの前記コンクリート体の単位段数質量を算出する単位段数質量算出部と、
前記単位段数質量算出部で算出した前記コンクリート体の前記単位段数質量から前記理論段数が一段あたりの単位段数長さを算出する単位段数長さ算出部と、
予め取得した前記コンクリート体への水の浸透度に基づいて、前記単位段数長さにおける浸透度を示す浸透係数を算出する浸透係数算出部と、
前記分配係数算出部で算出した前記分配係数と、前記単位段数長さ算出部で算出した前記単位段数長さと、前記浸透係数算出部で算出した前記浸透係数とに基づいて、前記コンクリート体の表面から任意の深さにおける放射能量を算出する放射能量算出部と、
前記放射能量算出部で算出した前記放射能量に基づいて、前記コンクリート体における表面から深さごとに前記放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する汚染深度シミュレーション部とを備えることを特徴とする放射能汚染深度シミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能汚染水によって汚染された汚染コンクリート体における汚染深度を推定する放射能汚染深度シミュレーション方法及び放射能汚染深度シミュレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の事故現場において、建屋内に溜まった汚染水や放射性物質を含んだ雨（放射能汚染水）によって、建屋のコンクリート構造体や瓦礫が放射能汚染されているという場合がある。特に、放射能汚染水が接触することで汚染されたコンクリート体では、放射能汚染水がコンクリート体内に浸透することにより、コンクリート体の表面だけでなく内部まで汚染されている可能性が高い。
【０００３】
上記した放射能汚染水に含まれる放射性核種としては、ストロンチウム９０、セシウム１３４と１３７、ウラン２３５、プルトニウム２３９、アメリシウム２４１などがある。これらの放射性核種は今後長期にわたり残存し続けるため、これらの放射性核種によって汚染されたコンクリート体を除染する必要がある。
【０００４】
例えば下記特許文献１、２に示すように、放射能汚染されたコンクリート体の除染方法が数多く提案されている。これらの除染方法では、放射能汚染されたコンクリート体をその表面から汚染された厚み分だけ削り取ることで除染している。また、例えば下記特許文献３に示すように、除染時に生じる粉塵に含まれる放射性核種からの放射線を検出することで、コンクリート体の放射能汚染の状態を判定する方法も提案されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０５３６号公報
【特許文献２】特開平７−３５９００号公報
【特許文献３】特開平７−２２９９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記した技術においては、除染作業を開始前の時点では、汚染されたコンクリート体の表面からどの程度の深さまで放射能汚染が浸透しているのかが全く不明である。一方、除染対象のコンクリート体の表面を少し削り取ってはサーベイメータ等の放射線測定機器によって放射線を測定するという作業を繰り返し行うことになり、除染作業に相当の時間を要してしまう。また、確実に除染するために、汚染されていない深さまで余分に削り取ると、廃棄物量が増大してしまう。さらに、ストロンチウムやセシウムについては、ＧＭサーベイメータやＮａＩシンチレーションサーベイメータ等を使用して素早く測定することができるが、ウランやプルトニウムについては、これらの測定機器では測定できないので、手間と時間がかかる分析を行う必要がある。したがって、除染効果を素早く確認することは困難であり、除染作業には長時間を要している。そこで、放射能汚染水によって汚染されたコンクリート体の表面からの深さごとに放射能量を推定する方法が求められており、放射性核種を含む放射能汚染水のコンクリート体への浸透実験を行って基礎データを収集し、収集されたデータを基に推定する方法が用いられている。
【０００７】
しかしながら、浸透実験でコンクリート体の表面から深さごとの放射能量を推定する方法では、実験時のコンクリート体の乾燥状態や浸透する際の水圧等によって、同じ濃度の放射能汚染水であってもコンクリート体への浸透具合が変動してばらついてしまう。そのため、浸透実験では放射能汚染水によって汚染されたコンクリート体の表面からの深さごとの放射能量を定量的に推定することが困難であるという問題を有している。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、汚染されたコンクリート体の表面から深さごとの放射能量の浸透状態を定量的に推定することが可能な放射能汚染深度シミュレーション方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の放射能汚染深度シミュレーション方法は、予め取得した放射性核種が含まれた溶液における放射性核種の濃度と、前記溶液に粉状をなすコンクリート体が混合された混合溶液における放射性核種の濃度とに基づいて、前記混合溶液と前記溶液との分配係数を算出する分配係数算出ステップと、カラムに詰められた前記粉状をなすコンクリート体と前記溶液とによって予め取得した保持時間とピーク幅とに基づいて、前記コンクリート体の単位長さあたりの理論段数を算出する理論段数算出ステップと、前記理論段数算出ステップで算出した前記理論段数を基に、前記理論段数が一段あたりの前記コンクリート体の単位段数質量を算出する単位段数質量算出ステップと、前記単位段数質量算出ステップで算出した前記コンクリート体の前記単位段数質量から前記理論段数が一段あたりの単位段数長さを算出する単位段数長さ算出ステップと、予め取得した前記コンクリート体への水の浸透度に基づいて、前記単位段数長さにおける浸透度を示す浸透係数を算出する浸透係数算出ステップと、前記分配係数算出ステップで算出した前記分配係数と、前記単位段数長さ算出ステップで算出した前記単位段数長さと、前記浸透係数算出ステップで算出した前記浸透係数とに基づいて、前記コンクリート体の表面から任意の深さにおける放射能量を算出する放射能量算出ステップと、前記放射能量算出ステップで算出した前記放射能量に基づいて、前記コンクリート体における表面から深さごとに前記放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する汚染深度シミュレーションステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る放射能汚染深度シミュレーションシステムは、予め取得した放射性核種が含まれた溶液における放射性核種の濃度と、前記溶液に粉状をなすコンクリート体が混合された混合溶液における放射性核種の濃度とに基づいて、前記混合溶液と前記溶液との分配係数を算出する分配係数算出部と、カラムに詰められた前記粉状をなすコンクリート体と前記溶液とによって予め取得した保持時間とピーク幅とに基づいて、前記コンクリート体の単位長さあたりの理論段数を算出する理論段数算出部と、前記理論段数算出部で算出した前記理論段数を基に、前記理論段数が一段あたりの前記コンクリート体の単位段数質量を算出する単位段数質量算出部と、前記単位段数質量算出部で算出した前記コンクリート体の前記単位段数質量から前記理論段数が一段あたりの単位段数長さを算出する単位段数長さ算出部と、予め取得した前記コンクリート体への水の浸透度に基づいて、前記単位段数長さにおける浸透度を示す浸透係数を算出する浸透係数算出部と、前記分配係数算出部で算出した前記分配係数と、前記単位段数長さ算出部で算出した前記単位段数長さと、前記浸透係数算出部で算出した前記浸透係数とに基づいて、前記コンクリート体の表面から任意の深さにおける放射能量を算出する放射能量算出部と、前記放射能量算出部で算出した前記放射能量に基づいて、前記コンクリート体における表面から深さごとに前記放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する汚染深度シミュレーション部とを備えることが好ましい。
【００１１】
これらによれば、分配係数算出ステップ及び理論段数算出ステップによって放射性核種を含む溶液の濃度に依存する係数である分配係数と理論段数とを算出することで、放射性核種を含む溶液の濃度に依存する特性値を求めることができる。そのため、試験時の環境による影響等をほとんど受けることなく、容易に再現性の高い試験を実施することができ、濃度の異なる放射性核種が含まれた溶液ごとの特性を安定して算出することが可能となる。
そして、算出した分配係数や理論段数に基づいて、コンクリート体の表面から求めたい任意の深さにおける放射能量を水のコンクリート体への浸透度である浸透係数を用いて算出することができる。そのため、水の浸透度に対する放射性核種を含んだ溶液の浸透度を一般化することができ、コンクリート体の任意の深さにおいて放射能汚染水によって汚染されて浸透している放射能量を容易に推定することができる。
さらに、汚染深度シミュレーションステップによって、放射性核種が含まれた溶液の濃度ごとに放射能汚染深度分布を取得して、コンクリート体の表面からのある深さにおける放射能量を推定することができる。そのため、任意の濃度の放射能汚染水によって汚染されたコンクリート体の状態を容易にシミュレーションすることができる。したがって、浸透試験等による検討結果のばらつきを抑えて、汚染されたコンクリート体の表面から任意の深さにおける放射能量の浸透状態を定量的に推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の放射能汚染深度シミュレーション方法によれば、理論段数を用いることで試験時の環境による影響等をほとんど受けることがなくなり、浸透試験等による検討結果のばらつきを抑えて、汚染されたコンクリート体の任意の深さにおける放射能量の浸透状態を定量的に推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による放射能汚染深度シミュレーションシステムを説明する模式図である。
【図２】本発明の実施形態理論段数算出ステップを説明する模式図である。
【図３】本発明の実施形態理論段数算出ステップで得られ溶離曲線を説明するグラフである。
【図４】本発明の実施形態による放射能汚染深度シミュレーション方法の工程を模式的に示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態による放射能汚染深度シミュレーションシステム１０は、放射能汚染水によって汚染されたコンクリート体１の任意の深さにおける放射能量を推定するシステムである。
放射能汚染深度シミュレーションシステム１０は、事前に実験によって実施されるコンクリート体１と放射能汚染水を模した放射性核種Ｒが含まれた溶液との分配係数Ｋｄを算出する分配係数算出部１１と、カラム２に詰められた粉状のコンクリート体１の単位長さあたりの理論段数Ｎを算出する理論段数算出部１２とを備えている。そして、放射能汚染深度シミュレーションシステム１０は、理論段数Ｎを基に理論段数Ｎが一段の場合のコンクリート体１の単位段数質量Ｃを算出する単位段数質量算出部１３と、単位段数質量Ｃから理論段数Ｎが一段あたりの単位段数長さＬを算出する単位段数長さ算出部１４と、コンクリート体１への水Ｗの浸透度を測定して浸透係数ａを算出する浸透係数算出部１５とを備えている。さらに、放射能汚染深度シミュレーションシステム１０は、分配係数Ｋｄと、浸透係数ａと、単位段数長さＬとに基づいてコンクリート体１の表面から任意の深さｄにおける放射能量を算出する放射能量算出部１６と、算出した放射能量に基づいてコンクリート体１における表面から深さごとに放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する汚染深度シミュレーション部１７とを備えている。
【００１５】
分配係数算出部１１では、事前に実験によって予め取得した放射性核種Ｒが含まれた溶液における放射性核種Ｒの濃度と、溶液に粉状をなすコンクリート体１が混合された混合溶液における放射性核種Ｒの濃度とに基づいて、分配係数Ｋｄとして算出される。即ち、分配係数算出部１１では、コンクリート体１と放射性核種Ｒが含まれた溶液とを混合して混合溶液が作成され、混合溶液における放射性核種Ｒの濃度と溶液における放射性核種Ｒの濃度との比が分配係数Ｋｄとして算出される。分配係数算出部１１では、事前に放射能汚染水を模して放射性核種Ｒが含まれた溶液が作成され、溶液に含まれた放射性核種Ｒの濃度が溶液濃度βとして測定される。さらに、分配係数算出部１１では、溶液に粉状にしたコンクリート体１を混合し攪拌することで混合溶液が作成され、作成された混合溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度が混合濃度αとして測定される。分配係数算出部１１では、これらの測定された溶液濃度βと混合濃度αとから分配係数Ｋｄが算出され、放射能量算出部１６に入力される。
【００１６】
理論段数算出部１２では、事前に実験によってカラムに詰められた粉状をなすコンクリート体１と放射性核種が含まれた溶液とによって予め取得した保持時間ＴＲとピーク幅ＷＰとに基づいて、コンクリート体１の単位長さあたりの理論段数Ｎが算出される。具体的には、図２に示すように、理論段数算出部１２では、鉛直方向下方に向かって縮径して円筒状をなす容器であるカラム２に粉状にしたコンクリート体１が面を水平とするように詰められる。そして、理論段数算出部１２では、カラム２に詰められた粉状のコンクリート体１に対してカラム２の上方から水Ｗが投入される。その後、カラム２の上方から数滴の放射性核種Ｒが滴下された後に、水Ｗが再び投入される。そして、理論段数算出部１２では、この放射性核種Ｒの滴下と水Ｗの投入とが順次繰り返されながら、カラム２に詰められた粉状のコンクリート体１を透過してカラム２の下方から浸み出してくる溶離液Ｅの濃度が測定される。理論段数算出部１２では、溶離液Ｅの濃度が測定され取得される。取得された溶離液Ｅの濃度は、溶離液Ｅ量が増加してある量に達すると濃度が上昇し始める。そして、溶離液Ｅの濃度は溶離液Ｅ量の増加に伴ってピークを迎え、その後、溶離液Ｅ量が増加するにしたがって濃度が低下し始める。そのため、理論段数算出部１２では、この溶離液Ｅの濃度から、放射性核種Ｒを滴下し始めた時からピークを迎えた点におけるまでの時間である保持時間ＴＲと、濃度が上昇し始める点から濃度が低下し終わる点までの時間であるピーク幅ＷＰとが取得される。理論段数算出部１２では、得られた保持時間ＴＲとピーク幅ＷＰとから理論段数Ｎが算出され、単位段数質量算出部１３及び放射能量算出部１６に入力される。
【００１７】
単位段数質量算出部１３では、理論段数算出部１２から入力された理論段数Ｎを基に、理論段数Ｎが一段あたりのコンクリート体１の単位段数質量Ｃが算出される。ここで、単位段数質量Ｃは、理論段数Ｎ一段分のコンクリート体１の質量である。そのため、単位段数質量算出部１３では、理論段数算出部１２においてカラム２に詰められたコンクリート体１の乾燥状態での質量である乾燥重量Ｍ１とカラムの断面積Ａとから、カラム２中のコンクリート体１の面積密度ρ１が算出される。そして、単位段数質量算出部１３では、算出した面積密度ρ１と理論段数Ｎとから単位段数質量Ｃが算出され、単位段数長さ算出部１４及び放射能量算出部１６に入力される。
【００１８】
単位段数長さ算出部１４では、単位段数質量算出部１３で算出したコンクリート体１の単位段数質量Ｃから理論段数Ｎが一段あたりの単位段数長さＬが算出される。ここで、単位段数長さＬは、理論段数Ｎの一段分の深さ方向の長さである。そこで、単位段数長さ算出部１４では、単位段数質量Ｃとコンクリート体の密度ρとから単位段数長さＬが算出され、浸透係数算出部１５及び放射能量算出部１６に入力される。
【００１９】
浸透係数算出部１５では、理論段数Ｎの一段当たりの単位段数長さＬにおけるコンクリート体１への水Ｗの浸透度を示す浸透係数ａが算出される。浸透係数算出部１５では、事前に分配係数算出部１１で使用したコンクリート体１と同じ材料によって直方状をなすコンクリート体１のブロックが作成される。そして、浸透係数算出部１５では、作成されたコンクリート体１のブロックを水Ｗが張られた水槽に浸けた状態で一定時間放置する。その後、水槽からコンクリート体１のブロックを取りだし、一定の厚みごとにブロックが切断される。切断されたブロックの切断面毎に含まれている水分量を測定し、コンクリート体１の表面から深さによる水分量の深度分布が取得される。そして、浸透係数算出部１５では、予め取得された水分量の深度分布に基づいて理論段数Ｎが一段あたりの単位段数長さＬに該当する深さの水分量が浸透係数ａとして算出され、放射能量算出部１６に入力される。
【００２０】
放射能量算出部１６では、分配係数算出部１１で算出された分配係数Ｋｄと、単位段数長さ算出部１４で算出された単位段数長さＬと、浸透係数算出部１５で算出された浸透係数ａとに基づいて、コンクリート体１の表面から任意の深さｄにおける放射能量が算出される。放射能量算出部１６では、まず、コンクリート体１が理論段数Ｎの一段毎に区切られて複数段にわたって形成されていると仮定する。これにより、放射能量算出部１６では、理論段数Ｎのｎ段目までのコンクリート体１を含んだ混合溶液量Ｃｎとｎ段目までの混合溶液の放射性核種Ｒの含有量である混合溶液目的放射能量ＡＣｎとの関係式として、混合溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度である混合濃度αが算出される。同様に、ｎ段目までの溶液量Ｓｎとｎ段目までの溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎとの関係式として、ｎ段目における溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度である溶液濃度βが算出される。
【００２１】
そして、放射能量算出部１６では、コンクリート体１における理論段数Ｎがｎ段であると仮定すると、放射能汚染水を模した溶液は徐々にコンクリート体１に浸透することで指数関数的に溶液量が減少する。そのため、放射能量算出部１６では、コンクリート体１に浸透させる前の溶液の量から、ｎ段目までの溶液の溶液量Ｓｎが浸透係数算出部１５で算出された浸透係数ａから求められる。したがって、ｎ段目までの溶液の溶液量Ｓｎと分配係数Ｋｄとによってｎ段目までの溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎが算出される。
【００２２】
さらに、放射能量算出部１６では、ｎ＋１段目までの混合溶液の放射性核種Ｒの含有量を混合溶液目的放射能量ＡＣｎ＋１と、ｎ＋１段目までの溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎ＋１との合計量である合計目的放射能量ｙが、算出されたｎ段目までの溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎによって算出される。
ここで、放射能量算出部１６では、単位段数長さ算出部１４で算出した単位段数長さＬと任意の深さｄとに基づいて、任意の深さｄにおける段数が算出段数Ｎｄとして算出される。算出段数Ｎｄに基づいて、放射能量算出部１６では、算出した算出段数Ｎｄと算出した合計目的放射能量ｙとの関係から、算出段数Ｎｄにおける合計目的放射能量ｙがコンクリート体１の表面から求めたい任意の深さｄにおける放射能量として算出される。
【００２３】
汚染深度シミュレーション部１７では、放射能量算出部１６で算出した放射能量に基づいて、コンクリート体１における表面から深さごとに放射能量の分布が放射能汚染深度分布として算出される。具体的には、放射能量算出部１６では、放射能量算出部１６によって算出される任意の深さｄにおける放射能量からコンクリート体１の表面からの深さごとにおける放射能量の分布が放射能汚染深度分布として求められる。そして、放射能量算出部１６では、溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度である溶液濃度βの値を変えて、分配係数算出部１１や理論段数算出部１２や浸透係数算出部１５に入力される値が変わった状態で放射能量算出部１６を実施することで、濃度の異なる放射能汚染水を模している溶液濃度βの異なる溶液毎に放射能汚染深度分布が算出される。このようにして汚染深度シミュレーション部１７では、取得された溶液濃度βの異なる複数の溶液の放射能汚染深度分布によって任意の濃度の放射能汚染水がコンクリート体１の表面から任意の深さｄにおいてどの程度の放射能量となっているかが推定される。汚染深度シミュレーション部１７では、推定された結果はシミュレーションデータとして液晶ディスプレイ等のモニター部１０１に出力され確認される。
【００２４】
次に、本実施形態による放射能汚染深度シミュレーションシステム１０を用いた放射能汚染深度シミュレーション方法Ｓ１０について図４を参照にして説明する。本実施形態による放射能汚染深度シミュレーション方法Ｓ１０は、放射能汚染水によって汚染されたコンクリート体１の汚染状況を推定するために実施される。
【００２５】
放射能汚染深度シミュレーション方法Ｓ１０は、コンクリート体１と放射能汚染水を模した放射性核種Ｒが含まれた溶液との分配係数Ｋｄを算出する分配係数算出ステップＳ１１と、カラム２に詰められた粉状のコンクリート体１の単位長さあたりの理論段数Ｎを算出する理論段数算出ステップＳ１２とを備えている。そして、放射能汚染深度シミュレーション方法Ｓ１０は、理論段数Ｎを基に理論段数Ｎが一段の場合のコンクリート体１の単位段数質量Ｃを算出する単位段数質量算出ステップＳ１３と、単位段数質量Ｃから理論段数Ｎが一段あたりの単位段数長さＬを算出する単位段数長さ算出ステップＳ１４と、コンクリート体１への水Ｗの浸透度を測定して浸透係数ａを算出する浸透係数算出ステップＳ１５とを備えている。さらに、放射能汚染深度シミュレーション方法Ｓ１０は、分配係数Ｋｄと、浸透係数ａと、単位段数長さＬとに基づいてコンクリート体１の表面から任意の深さｄにおける放射能量を算出する放射能量算出ステップＳ１６と、算出した放射能量に基づいてコンクリート体１における表面から深さごとに放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する汚染深度シミュレーションステップＳ１７とを備えている。
【００２６】
まず、分配係数算出ステップＳ１１を実行する。
分配係数算出ステップＳ１１は、事前に実験によって予め取得した放射性核種Ｒが含まれた溶液における放射性核種Ｒの濃度と、溶液に粉状をなすコンクリート体１が混合された混合溶液における放射性核種Ｒの濃度とに基づいて、分配係数Ｋｄとして算出される。即ち、分配係数算出ステップＳ１１は、コンクリート体１と放射性核種Ｒが含まれた溶液とを混合して混合溶液を作成し、混合溶液における放射性核種Ｒの濃度と溶液における放射性核種Ｒの濃度との比を分配係数Ｋｄとして算出する。具体的には、放射能汚染水を模して放射性核種Ｒが含まれた溶液を作成する。その後、溶液に含まれた放射性核種Ｒの濃度を溶液濃度βとして測定する。そして、溶液に粉状にしたコンクリート体１を混合し攪拌することで混合溶液を作成する。その後、作成された混合溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度を混合濃度αとして測定する。測定した溶液濃度βと混合濃度αとから、以下（１）式に基づいて分配係数算出部１１で分配係数Ｋｄを算出する。
【００２７】
【数１】
2014219324.tif 000003
【００２８】
次に、理論段数算出ステップＳ１２を実施する。
理論段数算出ステップＳ１２は、事前に実験によってカラムに詰められた粉状をなすコンクリート体１と放射性核種が含まれた溶液とによって予め取得した保持時間ＴＲとピーク幅ＷＰとに基づいて、コンクリート体１の単位長さあたりの理論段数Ｎを算出する。具体的には、カラム２に粉状にしたコンクリート体１を面が水平となるように敷き詰める。そして、カラム２に詰めた粉状のコンクリート体１に対してカラム２の上方から水Ｗを投入する。その後、カラム２の上方から数滴の放射性核種Ｒを滴下した後に、水Ｗを再び投入する。そして、この放射性核種Ｒの滴下と水Ｗの透過とを順次繰り返しながら、カラム２に詰めた粉状のコンクリート体１を透過してカラム２の下方から浸み出してくる溶離液Ｅの濃度を測定する。溶離液Ｅの濃度を測定すると、図３に示すような溶離曲線が得られる。理論段数算出ステップＳ１２で得られる溶離曲線は、縦軸を濃度とし、横軸を溶離液量とした場合に、溶離液量が増加してある量に達すると濃度が上昇し始める。そして、濃度は溶離液量の増加に伴ってピークを迎えて溶離液量が増加するにしたがって濃度が低下し始める。このような溶離曲線を取得することで、図３に示すように、放射性核種Ｒを滴下し始めた時からピークを迎えた点におけるまでの時間である保持時間ＴＲと、濃度が上昇し始める点から濃度が低下し終わる点までの時間であるピーク幅ＷＰと取得する。そして、得られた保持時間ＴＲとピーク幅ＷＰとから、理論段数算出部１２で以下（２）式に基づいて理論段数Ｎを算出する。
【００２９】
【数２】
2014219324.tif 000004
【００３０】
次に、単位段数質量算出ステップＳ１３を実施する。
単位段数質量算出ステップＳ１３は、理論段数算出ステップＳ１２で理論段数算出部１２によって算出した理論段数Ｎを基に、理論段数Ｎが一段あたりのコンクリート体１の単位段数質量Ｃを算出する。具体的には、まず、理論段数算出ステップＳ１２において理論段数算出部１２でカラム２に詰めたコンクリート体１の乾燥状態での質量である乾燥重量Ｍ１をカラムの断面積Ａで除することで、以下（３）式に示しように、カラム２中のコンクリート体１の面積密度ρ１を算出する。
【００３１】
【数３】
2014219324.tif 000005
【００３２】
そして、算出した面積密度ρ１で理論段数Ｎを除することで、以下（４）式に表すように単位段数質量Ｃを算出する。
【００３３】
【数４】
2014219324.tif 000006
【００３４】
次に、単位段数長さ算出ステップＳ１４を実施する。
単位段数長さ算出ステップＳ１４は、単位段数質量算出ステップＳ１３における単位段数質量算出部１３で算出したコンクリート体１の単位段数質量Ｃから理論段数Ｎが一段あたりの単位段数長さＬを算出する。具体的には、単位段数長さＬは、単位段数質量Ｃをコンクリート体の密度ρで除することで、以下（５）式に表すように算出される。
【００３５】
【数５】
2014219324.tif 000007
【００３６】
次に、浸透係数算出ステップＳ１５を実施する。
浸透係数算出ステップＳ１５は、理論段数Ｎの一段当たりの単位段数長さＬにおけるコンクリート体１への水Ｗの浸透度を示す浸透係数ａを算出する。具体的には、浸透係数算出部１５において分配係数算出ステップＳ１１でカラム２に敷き詰めたコンクリート体１と同じ材料によって直方状をなすコンクリート体１のブロックを作成する。そして、コンクリート体１のブロックを水Ｗが張られた水槽に浸けた状態で一定時間放置する。その後、水槽からコンクリート体１のブロックを取りだし、一定の厚みごとにブロックを切断する。そして、切断されたブロックの切断面毎に含まれている水分量を測定し、コンクリート体１の表面から深さごとの水分量の深度分布を取得する。予め取得した水分量の深度分布に基づいて、理論段数Ｎが一段あたりの単位段数長さＬに該当する深さにおける水分量を浸透係数ａとして算出する。
【００３７】
次に、放射能量算出ステップＳ１６を実施する。
放射能量算出ステップＳ１６は、分配係数算出ステップＳ１１で算出した分配係数Ｋｄと、単位段数長さ算出ステップＳ１４で算出した単位段数長さＬと、浸透係数算出ステップＳ１５で算出した浸透係数ａとに基づいて、放射能量算出部１６でコンクリート体１の表面から任意の深さｄにおける放射能量を算出する。
【００３８】
具体的には、コンクリート体１が理論段数Ｎの一段毎に区切られて複数段にわたって形成されていると仮定する。そして、理論段数Ｎがｎ段目までのコンクリート体１を含んだ混合溶液量Ｃｎとｎ段目までの混合溶液の放射性核種Ｒの含有量を混合溶液目的放射能量ＡＣｎとの関係から、混合溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度である混合濃度αは、以下（６）式のように表される。
【００３９】
【数６】
2014219324.tif 000008
【００４０】
同様に、ｎ段目までの溶液量Ｓｎとｎ段目までの溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎとの関係から、溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度である溶液濃度βは、以下（７）式のように表される。
【００４１】
【数７】
2014219324.tif 000009
【００４２】
そのため、（１）式で表した分配係数Ｋｄは、以下（８）式のように変換して表される。
【００４３】
【数８】
2014219324.tif 000010
【００４４】
そして、コンクリート体１における理論段数Ｎがｎ段からなると仮定すると、放射能汚染水を模した溶液は徐々にコンクリート体１に浸透することで指数関数的に溶液量が減少する。そのため、コンクリート体１に浸透させる前の溶液の量を初期溶液量Ｓ０とすると、ｎ段目までの溶液の溶液量Ｓｎは浸透係数算出ステップＳ１５で算出した浸透係数ａを用いて、以下（９）式のように表される。
【００４５】
【数９】
2014219324.tif 000011
【００４６】
そのため、ｎ段目までの溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎは、（８）式を（９）式によって変換することで、以下（１０）式のように表される。
【００４７】
【数１０】
2014219324.tif 000012
【００４８】
また、ｎ＋１段目における混合溶液の放射性核種Ｒの含有量を混合溶液目的放射能量ＡＣｎ＋１と、ｎ＋１段目における溶液の溶液目的放射能量ＡＳｎ＋１の合計量である合計目的放射能量ｙは、以下（１１）式のように表される。
【００４９】
【数１１】
2014219324.tif 000013
【００５０】
そして、（１１）式は、（１０）式によって以下（１２）式のように表される。
【００５１】
【数１２】
2014219324.tif 000014
【００５２】
（１２）式を計算によって求めることで、ｎ＋１段目における合計目的放射能量ｙを算出する。そして、単位段数長さ算出ステップＳ１４で算出した単位段数長さＬと任意の深さｄとに基づいて任意の深さｄにおける段数を算出段数Ｎｄとして、以下（１３）式のように算出する。
【００５３】
【数１３】
2014219324.tif 000015
【００５４】
さらに、（１３）式で算出した算出段数Ｎｄを（１３）式に当てはめることで、算出段数Ｎｄにおける合計目的放射能量ｙを算出する。即ち、算出段数Ｎｄにおける合計目的放射能量ｙをコンクリート体１の表面から求めたい任意の深さｄにおける放射能量として算出する。
【００５５】
次に、汚染深度シミュレーションステップＳ１７を実施する。
汚染深度シミュレーションステップＳ１７は、放射能量算出ステップＳ１６で算出した放射能量に基づいて、コンクリート体１における表面から深さごとに放射能量の分布を放射能汚染深度分布として算出する。具体的には、放射能量算出ステップＳ１６によって算出される任意の深さｄにおける放射能量からコンクリート体１の表面からの深さごとにおける放射能量の分布を放射能汚染深度分布として求める。そして、溶液に含まれる放射性核種Ｒの濃度である溶液濃度βの値を変えて、分配係数算出ステップＳ１１から放射能量算出ステップＳ１６までを繰り返し行うことで、濃度の異なる放射能汚染水を模している溶液濃度βの異なる溶液毎に放射能汚染深度分布を算出することができる。そして、算出した溶液濃度βの異なる複数の溶液の放射能汚染深度分布によって任意の濃度の放射能汚染水がコンクリート体１の表面から任意の深さｄにおいてどの程度の放射能量となっているかを推定する。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、分配係数算出ステップＳ１１及び理論段数算出ステップＳ１２によって放射能汚染水を模した放射性核種Ｒを含む溶液の溶液濃度βに依存する係数である分配係数Ｋｄと理論段数Ｎとを算出することで、放射能汚染水の濃度に依存する特性値を求めることができる。即ち、粉状のコンクリート体１と放射性核種Ｒが含まれた溶液との濃度に依存する特性値として、分配係数Ｋｄ及び理論段数Ｎを求めることで、大規模な試験設備等を必要とせずにカラム２等の小規模な試験設備によって濃度に依存する特性値を取得することができる。そのため、試験時の環境による影響等をほとんど受けることなく、容易に再現性の高い試験を実施することができ、濃度の異なる放射能汚染水を模した放射性核種Ｒが含まれた溶液ごとの特性を安定して算出することが可能となる。
【００５７】
そして、算出した分配係数Ｋｄや理論段数Ｎに基づいて、コンクリート体１の表面から求めたい任意の深さｄに対応する算出段数Ｎｄにおける放射能量を水Ｗのコンクリート体１への浸透度である浸透係数ａを用いて合計目的放射能量ｙとして演算によって算出することができる。そのため、水Ｗの浸透度に対する放射性核種Ｒを含んだ溶液の浸透度を一般化することができ、放射能汚染水によって汚染されてコンクリート体１の任意の深さｄにおいて浸透している放射能量を容易に推定することができる。
【００５８】
さらに、汚染深度シミュレーションステップＳ１７によって、放射性核種Ｒが含まれた溶液の濃度ごとに放射能汚染深度分布を算出して、コンクリート体１の表面からのある深さにおける放射能量を推定することができる。そのため、任意の濃度の放射能汚染水によって汚染されたコンクリート体１の状態を容易にシミュレーションすることができる。したがって、浸透試験等による検討結果のばらつきを抑えて、汚染されたコンクリート体１の表面から任意の深さｄにおける放射能量の浸透状態を定量的に推定することが可能となる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
【００６０】
なお、本実施形態で使用される放射性核種Ｒは特に限定されるものではなく、ストロンチウム、セシウム、ウラン、プルトニウム等に使用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
Ｓ１０…放射能汚染深度シミュレーション方法  Ｓ１１…分配係数算出ステップ  Ｓ１２…理論段数算出ステップ  Ｓ１３…単位段数質量算出ステップ  Ｓ１４…単位段数長さ算出ステップ  Ｓ１５…浸透係数算出ステップ  Ｓ１６…放射能量算出ステップ  Ｓ１７…汚染深度シミュレーションステップ  １０…放射能汚染深度シミュレーションシステム  １１…分配係数算出部  １２…理論段数算出部  １３…単位段数質量算出部  １４…単位段数長さ算出部  １５…浸透係数算出部  １６…放射能量算出部  １７…汚染深度シミュレーション部  １…コンクリート体  ２…カラム  Ｒ…放射性核種  Ｗ…水  Ｅ…溶離液  Ｋｄ…分配係数  α…混合濃度  β…溶液濃度  ａ…浸透係数  Ｎ…理論段数  ＴＲ…保持時間  ＷＰ…ピーク幅  ρ１…面積密度  Ｍ１…乾燥重量  Ａ…カラムの断面積  Ｃ…単位段数質量  Ｌ…単位段数長さ  ρ…コンクリート体の密度  Ｃｎ…ｎ段目までの混合溶液量  Ｓｎ…ｎ段目までの溶液量  ＡＣｎ…混合溶液目的放射能量  ＡＳｎ…溶液目的放射能量  Ｓ０…初期溶液量  ｙ…合計目的放射能量  ｄ…任意の深さ  Ｎｄ…算出段数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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