(57)【要約】【課題】使用済燃料貯蔵容器からの放射線量測定における作業員の被爆の可能性を低減する。【解決手段】放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成された検知部４を有する放射線センサ１を貯蔵容器Ｃの表面または近傍に設置し、この放射線センサの検知部における光学的特性の変化を撮像手段２にて遠隔的に観測することにより、貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を測定するようにしている。【選択図】図１
2005164450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済燃料貯蔵容器の放射線量率を測定する方法において、放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成された検知部を有する放射線センサを前記貯蔵容器の表面または近傍に設置し、前記検知部における光学的特性の変化を撮像手段にて遠隔的に観測することにより、前記貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を測定するようにしたことを特徴とする放射線量率測定方法。
【請求項２】
使用済燃料貯蔵容器の放射線量率を測定する方法において、放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成されるとともに、放射線の種類に対して選択的に検知できるようにされた検知部を有する放射線センサを前記貯蔵容器の表面または近傍に設置し、前記検知部における光学的特性の変化を撮像手段にて遠隔的に観測することにより、前記貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を放射線の種類ごとに測定できるようにしたことを特徴とする放射線量率測定方法。
【請求項３】
放射線の種類に対する遮へい性の異なる複数種類の遮へい体で分割的に前記検知部を覆うことで前記検知部に放射線の種類に対する選択的検知性を与えるようにした請求項２に記載の放射線量率測定方法。
【請求項４】
放射線の種類に対する光学的特性変化の応答が異なる材料を複数種類組み合わせることで前記検知部に放射線の種類に対する選択的検知性を与えるようにした請求項２に記載の放射線量率測定方法。
【請求項５】
使用済燃料貯蔵容器の放射線量率を測定するための放射線量率測定システムにおいて、放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成された検知部を有する放射線センサ、前記貯蔵容器の表面または近傍に設置された前記放射線センサを遠隔的に観測する撮像手段、および前記撮像手段からのデータを処理して前記貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を求めるデータ処理装置を備えたことを特徴とする放射線量率測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の線量率の測定に関し、特に使用済燃料の貯蔵容器における放射線の線量率を測定する方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉から取出された使用済燃料（使用済燃料集合体）は、原子力発電所内の冷却プールで一定期間水却して放射線量や発熱量を減衰させた後に燃料再処理工場等の処理施設に輸送される。また、近年、海外では使用済燃料を集中貯蔵施設（乾式貯蔵施設）に輸送して貯蔵することが行われている。使用済燃料を原子力発電所からこれらの施設まで輸送し、またこれらの施設で使用済燃料を貯蔵するのには放射性物質の貯蔵容器が用いられる。その貯蔵容器の代表的なものは金属キャスクである。
【０００３】
金属キャスクを貯蔵する施設においては、貯蔵中の金属キャスクの放射線に対する遮へい性能が維持されていることを随時確認する必要がある。その遮へい性能確認の方法としては、金属キャスク表面や金属キャスク近傍の放射線量、より具体的には放射線の線量率を測定することが考えられる。この場合の線量率測定としては、一般的な放射線測定器により金属キャスク表面や金属キャスク近傍で線量率を測定する方法がある。線量率の測定はガンマ線と中性子のそれぞれについて行う。通常、ガンマ線についてはシンチレーションカウンタが用いられ、中性子についてはＢＦ３検出器が用いられる。また金属キャスクに光ファイバを敷設し、この光ファイバを介して放射線量の測定をなす方法も知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属キャスクの遮へい性能確認のために金属キャスク表面や金属キャスク近傍の放射線量を測定するについては、その測定などに従事する作業員の被爆の問題がある。例えば放射線測定器により金属キャスク表面や金属キャスク近傍で線量率を測定する方法の場合には、作業員が金属キャスクに近づくことになるので、その際に作業員が被爆することになるし、また放射線測定器を金属キャスクの表面や近傍に固定的に設置して測定を行うようにするのにも、放射線測定器の設置作業に際して被爆することになる。また金属キャスクに敷設した光ファイバを用いる方法の場合も放射線環境下で光ファイバを敷設したり保守したりする作業が伴い、その作業に従事する作業員が被爆することになる。しかしこのような作業員の被爆は、好ましいものでなく、それを無くせるようにするか、できるだけ少なくできるようにすることが望まれる。
【０００６】
また金属キャスクの遮へい性能確認のための放射線量測定には、ガンマ線と中性子それぞれの線量率の判別についての問題もある。ガンマ線と中性子ではそれぞれの遮へい材が異なる。このため金属キャスクにはガンマ線用の遮へい体（例えば炭素鋼製の内筒と外筒）と中性子用の遮へい体（例えばレジン）がそれぞれ設けられている。したがってガンマ線と中性子それぞれの線量率を判別して遮へい体ごとに遮へい性能を確認できるようにすることができれば、より合理的に金属キャスクの貯蔵管理を行えるようになる。
【０００７】
本発明は、使用済燃料の貯蔵に関する以上のような事情を背景になされたものであり、使用済燃料貯蔵容器からの放射線量測定における作業員の被爆の可能性を大幅に低減することができる放射線量率測定方法の提供を第１の目的とし、また作業員の被爆の可能性を大幅に低減してなお放射線の種類ごとの線量率の測定を可能とする放射線量率測定方法の提供を第２の目的とし、さらにこれらの方法で用いる放射線量率測定システムの提供を第３の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第１の目的のために本発明では、使用済燃料貯蔵容器の放射線量率を測定する方法において、放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成された検知部を有する放射線センサを前記貯蔵容器の表面または近傍に設置し、前記検知部における光学的特性の変化を撮像手段にて遠隔的に観測することにより、前記貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を測定するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また本発明では上記第２の目的のために、使用済燃料貯蔵容器の放射線量率を測定する方法において、放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成されるとともに、放射線の種類に対して選択的に検知できるようにされた検知部を有する放射線センサを前記貯蔵容器の表面または近傍に設置し、前記検知部における光学的特性の変化を撮像手段にて遠隔的に観測することにより、前記貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を放射線の種類ごとに測定できるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
また本発明では上記のような放射線量率測定方法について、放射線の種類に対する遮へい性の異なる複数種類の遮へい体で分割的に前記検知部を覆うことで前記検知部に放射線の種類に対する選択的検知性を与えるようにしている。
【００１１】
また本発明では上記のような放射線量率測定方法について、放射線の種類に対する光学的特性変化の応答が異なる材料を複数種類組み合わせることで前記検知部に放射線の種類に対する選択的検知性を与えるようにしている。
【００１２】
また本発明では上記第３の目的のために、使用済燃料貯蔵容器の放射線量率を測定するための放射線量率測定システムにおいて、放射線の照射により光学的特性が可逆的に変化する材料で形成された検知部を有する放射線センサ、前記貯蔵容器の表面または近傍に設置された前記放射線センサを遠隔的に観測する撮像手段、および前記撮像手段からのデータを処理して前記貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率を求めるデータ処理装置を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、放射線センサの検知部が放射線の照射によりその光学的特性を変化させる状態を撮像手段にて遠隔的に観測することにより貯蔵容器の表面または近傍における放射線量率の測定をなせるようにしている。このため本発明によれば、使用済燃料貯蔵容器の近くでなす必要のある作業としては放射線センサを貯蔵容器の表面ないしは近傍に設置するだけの簡単な作業で済むことになり、測定に従事する作業員の被爆の可能性を大幅に低減することが可能となる。また本発明では、貯蔵容器からの放射線の種類ごとに放射線量率を測定できるようにしている。このため本発明によれば、貯蔵容器における遮へい体ごとに遮へい性能を確認できるようになり、より合理的に貯蔵容器の貯蔵管理を行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施する上で好ましい形態について説明する。図１に第１の実施形態における放射線量率測定方法で用いるシステムの構成を模式化して示す。この放射線量率測定システムは、放射線センサ１、撮像手段であるビデオカメラ２、およびデータ処理装置３を含んでいる。
【００１５】
放射線センサ１は、検知部４に放射線種類判別のための遮へい部５を放射線の照射方向に直列に組み合わせた構造とされる。検知部４は、放射線照射で光学的特性が変化する材料、具体的には放射線の照射を受けて異性体（励起状態）に遷移することにより吸光特性が変化するラジオクロミック材料を用いて板状に形成されている。そのラジオクロミック材料としては、例えばアリルエテン類を例えばアクリル樹脂やシリコーン樹脂などが用いられる樹脂マトリックスに配合したものを好ましいものとして用いることができる。検知部４の厚さや樹脂マトリックスへのアリルエテン類の配合比は、検知部４における吸光特性変化の感度に影響する。したがって検知部４の厚さや樹脂マトリックスへのアリルエテン類の配合比は、この吸光特性変化感度や検知部４に入射する放射線がラジオクロミック材料にエネルギーを付与する割合を考慮して決定する。
【００１６】
遮へい部５は、放射線の種類に対する遮へい性がそれぞれ異なる複数種類の遮へい体を並列に組み合わせて形成されている。図１の例では、鉛材で板状に形成した中性子線遮へい用の遮へい体６とポリエチレン樹脂材で板状に形成したガンマ線遮へい用の遮へい体７の２種類が組み合わせされている。したがって検知部４には、中性子線だけが到達してそれを検知する中性子線検知部８とガンマ線だけが到達してそれを検知するガンマ線検知部９が分割的に形成されることになり、このことで放射線の種類を判別した検知が可能となる。
【００１７】
このような放射線量率測定システムを用いることで使用済燃料貯蔵容器の表面ないしその近傍における放射線量率の測定を遠隔的に行うことができる。その測定における具体的な手順は以下の通りである。まず使用済燃料貯蔵容器である金属キャスクＣの表面ないしその近傍に放射線センサ１を設置する。このように設置された放射線センサ１には、金属キャスクＣから放射線が放射されていれば、その放射線Ｒが照射される。金属キャスクＣから放射線は主に中性子線とガンマ線である。中性子線は、遮へい体７で遮へいされている中性子線検知部８には到達するものの、遮へい体６で遮へいされているガンマ線検知部９には到達せず、逆にガンマ線は、遮へい体６で遮へいされているガンマ線検知部９には到達するものの遮へい体７で遮へいされている中性子線検知部８には到達しない。中性子線の照射を受けた中性子線検知部８とガンマ線の照射を受けたガンマ線検知部９は、それぞれの照射放射線の線量率（単位時間当たりの線量）に応じて光学的特性を変化させる。
【００１８】
この検知部４における光学的特性変化は、検知部４を遠隔的に観測しているビデオカメラ３で捉えられる。そしてビデオカメラ３からの画像データをデータ処理装置３で処理することにより、金属キャスクＣの表面または近傍における中性子線とガンマ線それぞれの放射線量率を求めることができる。データ処理装置３での処理には、予め作成してデータ処理装置３に格納してあるレファレンスデータが用いられる。すなわち、ビデオカメラ３からの画像が捉えている検知部４の光学的特性変化と線量率の関係をレファレンスデータから導いて線量率を求める。
【００１９】
以下ではデータ処理装置３に格納すべきレファレンスデータの作成について説明する。本実施形態の場合には吸光特性が変化するラジオクロミック材料を用いて検知部４を形成しているので、検知部４における光学的特性の変化は吸光特性の変化による色状態（色とその濃度）の変化として生じる。この変化は、上記のように放射線の照射を受けて異性体に遷移することにより生じ、一定時間内にもとの基底状態に戻る。そして基底状態に戻る速度は放射線センサ１の温度状態に依存している。つまり放射線の照射による検知部４の吸光特性は放射線センサ１が置かれている温度雰囲気に相関している。放射線センサ１が置かれている温度雰囲気に関するデータは、金属キャスクＣに通常的に設置されている温度モニタリング装置（図示を省略）で得ることができる。
【００２０】
以上のような関係を前提に、放射線センサ１に対して既知の線量率でガンマ線と中性子を個別に照射してそれぞれの場合の吸光特性変化を測定することにより、ガンマ線と中性子それぞれについて線量率と吸光特性変化（線量率と色状態変化）の関係を温度に相関させて求め、これからレファレンスデータを作成する。
【００２１】
ここで、使用済燃料の貯蔵施設では多数の金属キャスクが貯蔵される。そのような使用済燃料貯蔵施設においては、多数の金属キャスクごとに設置された多数の放射線センサを遠隔撮影することになる。その場合にはビデオカメラを複数台設置するか、あるいは施設内にビデオカメラ用の移動機構を設けることで死角を生じないようにするのが好ましい。
【００２２】
以上のような放射線量率測定システムないし放射線量率測定方法によれば、金属キャスクの表面や近傍における放射線の線量率を放射線の種類ごとに判別して求めることができ、その結果から貯蔵期間中における金属キャスクの遮へい性能を確認することができる。例えば、ガンマ線の線量率が金属キャスクに収納の使用済燃料における放射性核種の半減期から考えて妥当な減衰をしているのに対して、中性子の線量率は増加傾向を示すといった分析から中性子を遮へいするレジンの経年劣化が起きているなどの情報を得ることができる。
【００２３】
またこのような金属キャスクからの放射線量率測定にあって、測定に従事する作業員の被爆の可能性を大幅に低減することができる。すなわち本発明による放射線量率測定システムないし放射線量率測定方法では、金属キャスクの近くでなす必要のある作業としては放射線センサを金属キャスクの表面ないしは近傍に設置するだけの作業で済み、しかもその設置作業は、例えば放射線センサを適当な台に載せて設置したり、あるいは放射線センサを金属キャスクに止めて設置したりする簡単な作業で済む。このことは、例えば一般的な放射線測定器を金属キャスク近傍に設置するには電源ケーブルや信号ケーブルの配線といった煩雑な作業が伴うのに比べて、金属キャスク近傍での作業の量を大幅に減らすことができることを意味し、作業員の被爆の可能性を大幅に低減することにつながる。
【００２４】
また本発明による放射線量率測定システムないし放射線量率測定方法は、使用済燃料貯蔵施設についてそこにおける空間放射線量分布データを求めることも可能とし、このデータに基づいて作業員の被爆管理をより適切に行うのにも活用することができる。
【００２５】
図２に第２の実施形態における放射線量率測定方法で用いるシステムの構成を模式化して示す。この放射線量率測定システムは、放射線センサ１１の構成において図１の放射線量率測定システムと相違している。その他の構成は図１の放射線量率測定システムと同様であるので、共通する部分には同一の符号を付し、それについての説明は上での説明を援用することで適宜省略する。
【００２６】
本実施形態における放射線センサ１１は、放射線の種類、具体的には中性子線とガンマ線を判別できるようにするために、中性子線とガンマ線それぞれに対する感受性（応答性）が異なる２種類のラジオクロミック材料を組み合わせてその検知部１２が形成されている。すなわち検知部１２は、中性子線に対して感受性が大きいラジオクロミック材料で形成した中性子線検知部１３とガンマ線に対して感受性が大きいラジオクロミック材料で形成したガンマ線検知部１４を並列に組み合わせた構造とされている。このような放射線センサ１１は、複数の金属キャスクで囲まれた空間の線量率を精度良く求めるのに特に有効である。
【００２７】
以上の各実施形態では、放射線照射で光学的特性が変化する材料としてラジオクロミック材料を用いていたが、これに代えて例えば放射線の照射による励起状態からの脱励起の際に蛍光を発するシンチレーション材料などを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、使用済燃料の貯蔵容器からの放射線量測定における作業員の被爆の可能性を大幅に低減し、また貯蔵容器からの放射線の種類ごとに線量率を測定することで貯蔵容器における遮へい体ごとに遮へい性能を確認できるようにし、より合理的に貯蔵容器の貯蔵管理を可能とする。このような本発明は、原子力発電分野のさらなる安全性向上に大きく寄与するものとして有用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態による放射線量率測定システムの構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態による放射線量率測定システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    放射線センサ
２    ビデオカメラ（撮像手段）
３    データ処理装置
４    検知部
６    中性子線用の遮へい体
７    ガンマ線用の遮へい体
Ｃ    金属キャスク（貯蔵容器）
Ｒ    放射線
【図１】
2005164450.tif 000003
【図２】
2005164450.tif 000004