(57)【要約】【課題】１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射性核種の放射線（γ線）を測定する溶解炉副生成物の品質管理方法の提供。【解決手段】据え置き型サーベイメータによる測定では放射線が検出されなかったスクラップを溶解炉で溶解し、得られた溶融生成物から金属と分離して得たスラグ中の放射線を、例えば簡易型放射線測定装置で測定する溶解炉副生成物の品質管理方法。放射線の測定をシンチレーションプローブ内のシンチレータの側面および下部に鉛板が巻き付けられた簡易型放射線測定装置で行い、シンチレーションプローブ上にマスターサンプルを載せた状態で放射線を測定し、その測定データの標準偏差の大きさ、および／または測定データの中央値と平均値との差からバックグラウンド値の使用可否を決定すればよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
据え置き型サーベイメータによる測定では放射線が検出されなかったスクラップを溶解炉で溶解し、得られた溶融生成物から金属と分離して得たスラグ中の放射線を測定することを特徴とする溶解炉副生成物の品質管理方法。
【請求項２】
放射線の測定を簡易型放射線測定装置で行うことを特徴とする請求項１に記載の溶解炉副生成物の品質管理方法。
【請求項３】
放射線の測定をシンチレーションプローブ内のシンチレータの側面および下部に鉛板が巻き付けられた簡易型放射線測定装置で行う溶解炉副生成物の品質管理方法であって、シンチレーションプローブ上にマスターサンプルを載せた状態で放射線を測定し、その測定データの標準偏差の大きさ、および／または測定データの中央値と平均値との差からバックグラウンド値の使用可否を決定することを特徴とする請求項１に記載の溶解炉副生成物の品質管理方法。
【請求項４】
測定データの標準偏差の大きさが２ｓ−１以下で、且つ測定データの中央値と平均値との差が１ｓ−１以下の場合に、測定データの中央値または平均値をバックグラウンド値とすることを特徴とする請求項３に記載の溶解炉副生成物の品質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶解炉副生成物の放射線を測定する方法に係り、特に、据え付け型サーベイメータなどによるスクラップの測定では検出が困難な１３７Ｃｓ（γ線エネルギー：０．６６２ＭｅＶ）、８５Ｓｒ（γ線エネルギー：０．５１４ＭｅＶ）、２２６Ｒａ（γ線エネルギー：０．１８６ＭｅＶ）、２３２Ｔｌ（γ線エネルギー：０．１４１または０．０６３８ＭｅＶ）等の低エネルギーレベルの放射性核種の放射線（γ線）を測定することができる溶解炉副生成物の品質管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気炉等での製鋼原料として購入したスクラップ（廃材）の中には、放射性核種を含むものがある。このため、スクラップの段階での全数検査や製鋼段階で抜き取り検査など、原料中に含まれる放射線の測定が多く行われている。
【０００３】
スクラップ段階において行われる放射線測定は、例えば、放射線の電離作用を利用する電離箱、蛍光作用を利用するシンチレーション検出器、ＧＭ計数管等のサーベイメータ（携帯型の小型放射線測定器）を用い、これらの放射線検出器を門型のフレームに設置し（以下、このように設置した放射線検出器を「据え置き型サーベイメータ」と呼ぶ）、荷台に積まれたスクラップを通過させるなどの方法が採用されている。
【０００４】
しかし、この方法は、高エネルギーレベルの放射性核種６０Ｃｏ（γ線エネルギー：１．１７３ＭｅＶまたは１．３３２ＭｅＶ）を含むスクラップの非接触での排除には適しているが、低エネルギーレベルの放射性核種の放射線検知ではスクラップと検出器との距離が長くなることでの検出感度低下およびスクラップ自体の遮蔽効果により、低量においては測定できないことがある。
【０００５】
特許文献１には、リフティングマグネットに放射線検出器が搭載された放射線測定装置が提案されており、この装置では上記の据え置き型サーベイメータよりも至近距離でスクラップの放射線測定ができるとされている。しかし、リフティングマグネットは、屋外で使用され、スクラップ上に落とされる等の激しい衝撃を受けるので、狭圧、雨の侵入等により故障しやすい。また、放射線検出器をリフティングマグネットに搭載するためには、検出器自体の寸法を小さくする必要があり、検出精度を低下させざるを得ない。
【０００６】
特許文献２には、金属溶融過程から採取されたサンプルを搬送コンベア上で測定する放射線測定装置が提案されている。この装置でも据え置き型サーベイメータ等と比較してサンプルとの距離を短くできるので、測定精度を向上させることができるとされている。しかし、金属溶鋼過程から採取されたサンプル（溶融生成物）からは、金属である６０Ｃｏの放射線は検出されるものの、副生成物である１３７Ｃｓ等はサンプルへ移行しないので、その放射線は検出されない。
【０００７】
特許文献３および４には、簡易型の放射線測定装置が提案されているが、いずれの装置も、スクラップと検出器との距離を短くすること、装置を小型化することを目的とされたものである。また、これらの装置は６０Ｃｏ等の高エネルギーレベルの放射線の検出を意識したものである。
【０００８】
ここで、放射線測定装置では、その測定精度を上げるためには地面からの放射線、宇宙線等のバックグラウンドの影響を極力小さくすることが重要である。しかし、特許文献４では、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いた支持部材にサンプルを載せて放射線を測定することとされており、地面からの放射線を効果的に減衰させているとはいえず、また宇宙線については、ほとんど遮蔽できない。従って、バックグラウンド値は大きく変動することになる。
【０００９】
特許文献５および６には、放射性廃棄物を溶解し、造塊することにより、二次廃棄物（例えば、放射性核種を含むスクラップを誘導溶解炉で溶解する場合に、耐火物が放射能により汚染され、この耐火物が定期的な交換時に二次廃棄物となる）の発生を低減する方法が提案されている。しかし、これらの方法は、放射性核種が含まれていることが判明しているスクラップを溶解、造塊する方法であり、１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射線を測定することについては記載されていない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１７４８５５号公報
【特許文献２】
特開平７−１７４７５５号公報
【特許文献３】
特開平８−３３８８７５号公報
【特許文献４】
特開平１１−４４７７０号公報
【特許文献５】
特開平１１−２４２０９８号公報
【特許文献６】
特開２０００−２９２５９４号公報
【特許文献７】
特開平１０−３１８６８５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来のスクラップの放射線測定方法や放射線測定装置は、スクラップの搬入段階や製鋼段階での作業者の被爆を防止すること、および金属製品中の放射性核種による一般人の被爆を防止することを主眼として、放射線を測定することを目的としているものである。また、後述するように、これらの方法や装置を用いても、１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射性核種の放射線を測定できないことがある。
【００１２】
本発明者は、密封された１３７Ｃｓ（３．７ＭＢｇ）を挿入したパイプ型ホルダーを用意し、これをトラックの荷台中央部に置き、更にその上に嵩密度の異なるスクラップ（鉄屑、ステンレスシート屑およびステンレスダライコ屑）を載せた状態で、据え置き型サーベイメータで放射線を測定する実験を行った。その結果、比較的嵩密度が低い鉄屑およびステンレスシート屑を載せた状態では測定できたが、嵩密度の高いステンレスダライコ屑を載せた状態では放射線が検出されなかった。
【００１３】
本発明は、据え置き型サーベイメータなどによるスクラップの測定では検出が困難な１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射性核種の放射線（γ線）を測定する溶解炉副生成物の品質管理方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、「据え置き型サーベイメータによる測定では放射線が検出されなかったスクラップを溶解炉で溶解し、得られた溶融生成物から金属と分離して得たスラグ中の放射線を測定することを特徴とする溶解炉副生成物の品質管理方法」を要旨とする。
【００１５】
上記の放射線の測定は、簡易型放射線測定装置で行うことが望ましい。また、放射線の測定をシンチレーションプローブ内のシンチレータの側面および下部に鉛板が巻き付けられた簡易型放射線測定装置で行う溶解炉副生成物の品質管理方法であって、シンチレーションプローブ上にマスターサンプルを載せた状態で放射線を測定し、その測定データの標準偏差の大きさ、および／または測定データの中央値と平均値との差からバックグラウンド値の使用可否を決定するのがよい。具体的には、測定データの標準偏差の大きさが２ｓ−１以下で、且つ測定データの中央値と平均値との差が１ｓ−１以下の場合に、測定データの中央値または平均値をバックグラウンド値とすればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、据え置き型サーベイメータによる測定では放射線が検出されなかったスクラップを溶解炉で溶解し、得られた溶融生成物から金属と分離して得たスラグ中の放射線を測定することを特徴とする溶解炉副生成物の品質管理方法である。
【００１７】
図１は、本発明方法の一例を示すフローチャート図である。図１に示すように、例えば、本発明の溶解炉副生成物の品質管理方法においては、まず、入荷したスクラップが据え置き型サーベイメータを通過してその放射線が測定され、高エネルギーレベルの放射性核種または低エネルギーレベルの放射性核種で数量が多いものを含むスクラップについては除去される。なお、スクラップ段階の放射線は、上記の据え置き型サーベイメータによる測定だけでなく、他の方法で測定してもよい。
【００１８】
その後、スクラップを溶解炉で溶解し、生成した溶融生成物の残渣（少量の金属、スラグ）を金属回収装置に送る。金属回収装置としては、例えば、特許文献７に記載されるように、所定の傾斜角度を有する水樋に溶融生成物を投入し、溶融生成物を水樋の上端部から流した水とともに水樋の下端部に置かれた水槽に投入し、水槽に堆積した滞留物を搬出して金属とスラグとを分離する装置が望ましいが、金属とスラグとを分離できる装置であれば特に限定はない。
【００１９】
このとき、１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射線核種は、回収金属中には移行せず、スラグ中にのみ移行する。このスラグの体積はスクラップの体積の１／１０程度であるので、１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射線核種はスラグ中に濃縮される。また、スクラップ金属による遮蔽の影響がなくなるため、簡易型の放射線測定装置でも測定できる。この溶解炉副生成物であるスラグは、道路の舗装材料などとして使用される物であり、その放射線を測定・評価すれば、放射性核種が含まれるスラグを出荷する前に除去することができるので、スラグ製品に放射性核種が混入することを未然に防止することができる。従って、本発明の溶解炉副生成物の品質管理方法においては、金属回収装置により分離されたスラグ中の放射線を測定することとした。
【００２０】
上記のように、スクラップ中に含まれる放射性核種が１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルのものであっても、金属回収装置で分離されたスラグ中にはこの放射性核種が濃縮されているため、その放射線の測定を簡易型放射線測定装置で行うことができる。ここで、簡易型放射線測定装置としては、シンチレーション検出器等のサーベイメータを用いることができる。
【００２１】
特に、シンチレーション検出器を用いて放射線を測定する場合には、シンチレーションプローブの下部に鉛板が巻き付けられた簡易型放射線測定装置で行い、シンチレーションプローブ上にマスターサンプル（放射性核種を含まないことが確認されているスラグ）を載せた状態で放射線を測定し、その測定データの標準偏差の大きさ、および／または測定データの中央値および平均値の差からバックグラウンド値の使用可否を決定するのがよい。例えば、０．１秒毎にマスターサンプルの放射線を測定し、１０回平均値（１秒毎）を算出し、この測定を３０秒以上繰り返すことにより得た３０以上の測定データの標準偏差の大きさ、および／または測定データの中央値および平均値の差からバックグラウンド値の使用可否を決定するのが好ましい。これにより宇宙線による影響が大きい場合の誤ったバックグラウンド値を用いないで済む。
【００２２】
図２は、本発明の溶解炉副生成物の品質管理方法に使用できる簡易型放射線測定装置の概略を示す斜視図であり、図３は、その断面図である。図２および３に示すように、この簡易型放射線装置１では、スラグのサンプル２がシンチレーションプローブ３上に置かれた状態でその放射線の測定が行われる。シンチレーションプローブ３で検出された放射線は、サーベイメータ６で解析され、その解析データがＰＣ７に送信される。
【００２３】
ここで、シンチレーションプローブ３は、鉛、鉄等の外部からの放射線の侵入を防止する遮断板４で囲まれた空間内に設置され、更に、シンチレーションプローブ３内のシンチレータの側面および下部には、鉛板５が巻き付けられている。ここで、シンチレーションプローブ３内のシンチレータの側面および下部に鉛板５を巻き付けるのは、主として、地面、コンクリート床からの放射線（２２２Ｒｎ等）を効果的に遮断することによりバックグラウンド値を効果的に低減させて、簡易型放射線測定装置１の測定精度を向上させるためである。なお、図３に示すように、シンチレーションプローブ３内のシンチレータの側面および下部に鉛板５を巻き付けるとともに遮蔽板４ａを設置してもよい。
【００２４】
この効果を確認するべく、発明者は下記の実験を行った。即ち、溶解金属中に天然の放射性核種である２３２Ｔｌを含むチタン鉱石を投入、溶解し、得られた溶融生成物を上述した金属回収装置で金属とスラグを分離し、得られたスラグの一部を採取し、乾燥させた後、１００ｇのサンプル（以下、「スラグサンプル」という。
）を採取した。このスラグサンプルの放射線の測定を図３に示す簡易型放射線測定装置（以下、「本発明装置」という。）と、この装置から遮蔽板４ａおよび鉛板５を取り除いた簡易型放射線測定装置（以下、「比較装置」という。）を用いて行った。なお、本発明装置では、シンチレーションプローブ内のシンチレータの側面および下部に幅４０ｍｍの鉛板を巻いたものを使用した。
【００２５】
まず、サンプル無しの状態で、それぞれの装置で計数率〔ｓ−１〕を測定した結果、本発明装置では６〜８ｓ−１程度であり、比較装置では１５〜２３ｓ−１程度であった。その後、それぞれの装置で上記のサンプルの計数率を測定したところ、本発明装置では１４〜１７ｓ−１であり、比較装置では２１〜２９ｓ−１であった。従って、比較装置では実際の測定値がサンプル無しの状態での測定値のばらつきの範囲であるため、測定精度が低いが、本発明装置では、品質評価が可能な程度の測定精度が得られた。
【００２６】
このようにシンチレーションプローブ内のシンチレータの側面および下部に鉛板を巻けば、地面、コンクリート床からの放射線を効果的に遮断することができるが、宇宙線の影響を排除することまではできない。但し、宇宙線は、定常的にシンチレーションプローブ３で検出されるものではないため、シンチレーションプローブ３上にマスターサンプル（放射性核種を含まないことが確認されているスラグ）を載せた状態で、例えば０．１秒毎に放射線を測定し、その１０回平均値（１秒毎）を算出し、この測定を３０秒以上繰り返すことにより得た３０以上の測定データの標準偏差の大きさ、および／または測定データの中央値と平均値との差からバックグラウンド値の使用可否を決定するのがよい。
【００２７】
これにより、宇宙線の影響を低減することができるので、放射線の測定精度を向上させることができる。具体的には、上記の測定データの標準偏差の大きさが２ｓ−１以下で、且つ測定データの中央値と平均値との差が１ｓ−１以下の場合に、測定データの中央値をバックグラウンド値とすればよい。これは、上記の標準偏差が２ｓ−１を超える場合、または中央値と平均値との差が１ｓ−１を超える場合には、宇宙線の影響でバックグラウンド値のばらつきが大きくなるため、正確に放射線を測定することができなくなるからである。
【００２８】
従って、宇宙線の影響を極力小さくするためには、標準偏差および中央値と平均値との差が上記の条件を満足するときの中央値をバックグラウンド値として用いるのがよい。また、この場合、中央値と平均値との差が小さいため、バックグラウンド値として平均値を用いてもよい。なお、バックグラウンド値のばらつきが大きい場合には、計測値の信頼性が低いため、再度計測することが推奨される。
【００２９】
具体的には、下記のようにして、溶解副生成物の放射線の測定を行えばよい。
まず、上記の本発明装置の検出効率を測定するべく、サンプルの代わりに１３７Ｃｓの基準線源（５００Ｂｇ）をアクリル製容器に入れた状態でシンチレーションプローブの上部に載せ、計数率を測定したところ２５ｓ−１であり、検出効率は５％であった。
【００３０】
次に、マスターサンプルとして放射性核種が含まれないことが確認されているスラグ（１００ｇ）を用意し、これをアクリル製容器に入れた状態で０．１秒毎に放射線を測定し、その１０回平均値（１秒毎）を算出し、この測定を３０秒以上繰り返すことにより得た測定データの標準偏差は１．１５ｓ−１、中央値は７．２４ｓ−１、平均値は７．０９ｓ−１であった。測定データの標準偏差の大きさが２ｓ−１以下で、且つ測定データの中央値と平均値との差も１ｓ−１以下であるので、バックグラウンド値としては中央値７．２４ｓ−１を採用する。
【００３１】
続いて、上記のスラグサンプルをアクリル製容器に入れた状態で本発明装置のシンチレーションプローブの上部に載せ、計数率の測定を行ったところ、中央値は１５．８３ｓ−１、平均値は１５．４７ｓ−１、標準偏差は１．４５ｓ−１であった。この測定値としては、中央値の１５．８３ｓ−１を採用する。
【００３２】
ここで、放射能（Ｂｇ）Ｉ１は、
Ｉ１＝（測定値−バックグラウンド値）×１００％／検出効率
で得られるので、このスラグサンプル１００ｇの放射能は１７１．８Ｂｇである。さらに、単位質量当たりの放射能濃度（放射濃度）は、１．７１８Ｂｇ／ｇである。
【００３３】
なお、上記の実験では１００ｇのスラグサンプルについての放射線測定を行ったが、３００〜４００ｇのスラグサンプルを用いれば、少量の低エネルギレベルの放射性核種の放射線検出をより確実に行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の品質管理方法によれば、据え付け型サーベイメータなどによるスクラップの測定では検出できない１３７Ｃｓ等の低エネルギーレベルの放射性核種の放射線（γ線）を測定し、このような放射性核種を含む溶解炉副生成物の出荷を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一例を示すフローチャート図である。
【図２】本発明の溶解炉副生成物の品質管理方法に使用できる簡易型放射線測定装置の概略を示す斜視図である。
【図３】本発明の溶解炉副生成物の品質管理方法に使用できる簡易型放射線測定装置の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１．簡易型放射線測定装置、２．サンプル、３シンチレーションプローブ、４、４ａ．遮蔽板、５．鉛板、６．サーベイメータ、７．ＰＣ、８．比例計数管
【図１】
2004317338.tif 000002
【図２】
2004317338.tif 000003
【図３】
2004317338.tif 000004