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トレーサー

放射線発生装置の金属放射化物の有効利用の成立性に関する調査検討古川修

Furukawa Osamu

林健一

Hayashi Kenichi

木村昇

投稿
大越Kimura Noboru

実

Okoshi Minoru

1．はじめに

2．対象物の調査結果

医療分野，素粒子研究分野等において多数の放射国内にある放射線発生装置のうち，構成機器が放線発生装置が使用されている。これらの放射線発生射化する放射線発生装置を対象に，放射化金属の発装置では，加速する粒子のエネルギーが大きくなる

生物量，金属の種類，寸法等の性状について主要なと，加速した粒子がビームパイプ，ターゲット等の関係機関に聞取り調査を実施した。その結果を表 1

放射線発生装置の構成機器に衝突することにより，に示す。なお，サイクロトロン施設については，それらの構成機器が放射化する。また，加速粒子を2017 年末時点で国内で稼働している 154 台の設計ターゲットに衝突させた際に発生する中性子線等の仕様等を基に物量等の推定を行った。

二次粒子が加速器の構成機器を放射化させる。その結果，放射線発生装置の部品交換や廃止措置に伴い，放射化した金属（放射化物）が発生する。これらの3．再利用方法の検討結果

放射化物については，放射線障害防止法とその関連放射化金属の管理区域内での再利用用途として規則に従って適正に管理を行う必要がある。具体的は，諸外国の事例等を参考にすると，①放射性汚染な管理方策としては，その放射能レベル，性状等に物を収納するための容器，②放射線発生装置の遮蔽応じて決定されることになるが，それらの放射化金物が想定される。本検討においては，金属を大量に属の放射能レベルが十分低く，使用用途がある場合使用する可能性があり，かつ，製品製造が比較的簡には，放射線障害防止法に規定された濃度確認を受単に行える大型放射線発生装置の遮蔽物を放射化金け，有価物として再利用することが考えられる（い属の再利用用途として選定した。

わゆるクリアランス）。一方，放射能レベルが比較

本調査検討で想定をした遮蔽物の仕様について的高くてクリアランス対象とはならないが，利用価1は，米国での製造例（図 1 参照），国内の大型放射値のある金属については，管理区域内で利用する物線発生装置施設での使用実績等を参考にして設定し品に加工し，再利用することが考えられる。

た。設定した仕様を表 2 に示す。

このため，本調査検討においては，放射線発生装置の廃止措置等で発生すると考えられる放射化金属の物量，性状等を調査すると共に，これらの放射化4．溶融・鋳造設備の技術的・経済的検討結果

金属を管理区域内で使用する物品に加工するための炭素鋼とステンレス鋼を溶融し，遮蔽物に加工す設備の基本的仕様等について検討を行った。また，るための処理フローの検討とフローに基づく処理設

再利用品に加工する事業の成立性についても経済的備の概念設計を実施した。概念設計に当たっては，観点から検討を行った。
1

Waste Processing Capabilities, WM-13 Symposium, http://www.wmsym.org/archives/2013/panels/041-537.pdf（2018 年
9 月 12 日閲覧）

Isotope News2019 年 2 月号

No.76125表1

放射化金属の発生量の推定結果（単位：t）
施設名炭素鋼

ステンレス

合計 *

A 施設

3,010

750

3,760

B 施設

199376575

サイクロトロン施設

2,410162,425

各金属合計 *

5,618

1,1426,760*：四捨五入により合計が合わない場合がある。

図2
図1

米国 Energy Solutions が製造した遮蔽ブロック

表2

想定をした遮蔽物の仕様

金属放射化物の溶融・鋳造処理フロー

5．事業の成立性に関する検討結果

項目

値，内容

寸法

500 mmW × 1,000 mmL × 500 mmH

重量1.75 t

表面仕上げ

表面防錆・防水加工（機械加工仕上げなし）

4. で述べた検討結果を基に，事業の成立性について検討を行った。検討方法としては，再利用製品に加工するための単位重量当たりの処理単価と放射化金属を放射性汚染物として日本アイソトープ協会が引取るとした場合の引取り費用（以下「指標単価」

非密封の放射性同位元素の使用施設に対して放射線という）とを比較することで，事業の成立性を判断障害防止法及びその関連規則で求められている基準することとした。
まず，ケース 1 から 3 について，処理を行う金属を念頭に行った。
処理フローの検討結果を図 2 に，また，主要な機の単位重量当たりの処理単価を機器設備費と建屋費の概算費用，人件費，電気代等のユーティリティ費器の仕様を表 3 に，それぞれ示す。
上記の処理フロー及び概念設計結果に基づき，機等を評価することにより求めた。次に，指標単価に器設備費と建屋費の概算費用を見積もった。その結ついては，非圧縮性不燃物の集荷量金（116.5 千円

果，機器設備の購入及び設置費用が約 22 億円，建/50 L）と廃棄物の容器への収納可能重量等から求屋の建設費が約 17 億円，合計で約 39 億円となった。

めた。その結果，指標単価は 932 千円 /t となった。

なお，本費用には，土地（約 1 ha）の整地費は含ま得られた結果について，横軸に処理を行う金属の物れるが，取得費用は含まれていない。

量（t），縦軸に処理単価（千円 / t）をプロットした。

次に，2. で述べた放射化金属の発生量に基づく処

図 3 に示すように，いずれのケースについても，単理量とその処理量に応じた運転パターンとを 3 つに

位重量の処理単価が指標単価を下回ることはなかっケース分けして，運営に必要な人員を検討した。ケーた。図 3 に示した曲線の累乗近似外挿を行うと，処ス検討に当たって考慮した点を表 4 に示す。また，

理物量が 10,000 t を超えると指標単価を下回り，事各ケースで必要な人員数の評価結果を表 5 に示す。

業として成立する可能性があると考えられる。

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Isotope News2019 年 2 月号

No.761

表3

主要機器の仕様
工程名

機器名称

受入・前処理工程

溶融工程

鋳造・脱塊工程
後処理，塗装工程
排気設備

表4員数仕様切断能力（大型）：1,300 W × 1,300 H
バンドソー（大型・小型） 各 1切断能力（小型）：300 × 300
エアープラズマ切断機
1
最大切断厚さ：60 mm
塗膜剥離用加熱装置
1
高周波誘導加熱方式
ブラスト装置1ショットブラスト
高周波誘導炉 傾動出湯方式
溶融炉
1
処理量：2 t 電力：1,500 kW
溶融・鋳造チャンバ
1
換気回数：5 回 /h
取鍋
1
耐火ルツボ方式 受湯量：2 t
金型，タンディシュ，冷金
鋳型設備
6
鋳型：5 分割方式（下底板 +4 面分割）
塗装装置
1
錆止め塗装 処理量：2 個 / 日
排気ブロワ
2
送風量：18,000 Nm3/h
高性能フィルタユニット

処理能力：18,000 m3/h
捕集効率：99.97％

2

ケース検討の概要
対象物量 (t)

ケース 1

処理作業の考え方
前処理作業員と溶融作業員を兼任し，炉の稼働率を約 50％とする方法
前処理作業員と溶融作業員を専任し，炉の稼働率を 100％とする方法

6,760 t の金属を処理

ケース 2同上

ケース 3（参考）

9,260 t の金属を処理（B 施設から発生する 2,699 t の超大型機器も処理対象とする場合）

表5同上各ケースにおける必要人員

職種
管理職
職長

作業員

担当
総合管理
製造
設備 / 放射線管理
品質管理
受入・前処理
溶融・鋳造
後処理
検査・分析
ユーティリティ保全
放射線管理

事務員
合計

6．おわりに

ケース 1
11113111111

ケース 211114

ケース 31111433111115111115とすることは，資源の有効利用の観点からは合理的とはいえない。このため，放射化金属を大型の放射国内の主要な放射線発生装置の廃止措置等に伴っ線発生装置の遮蔽物に再利用することを想定し，技て発生する放射化金属の物量は，約 7,000 t と推定術面と経済面からの評価を実施した。また，放射化された。これらの放射化金属をすべて放射性汚染物金属の加工作業を事業として行う場合の成立性につIsotope News2019 年 2 月号

No.76127指標単価については、非圧縮性不燃物の集荷量金（116.5 千円/50L）と廃棄物の容器への収納可能重量等から求めた。その結果、指標単価は 932 千円/t となった。
得られた結果について、横軸に処理を行う金属の物量（t）、縦軸に処理単価(千円／t)をプロットした。図 3 に示すように、いずれのケースについても、単位重量の処理単価が指標単価を下回ることはなかった。図 3 に示した曲線の累乗近似外挿を行うと、処理物量が 10,000 t を超えると指標単価を下回り、事業として成立する可能性があると考えられる。

しての成立が困難との結論となった。
今回調査対象とした放射線発生装置の一部には，既に運転を停止している装置等もあることから，放射化金属の合理的な管理の在り方の検討は喫緊の課題である。引き続き，クリアランス制度の活用も含め，放射化金属の管理の在り方について関係者間での議論を深めていく必要がある。
謝辞
本調査にご協力をいただいた関係機関の皆様に感図
図3㻌3 放射化金属の重量当たりの処理単価と指標単価の比較結果
放射化金属の重量当たりの処理単価と指標単価の比較結果
6. おわりに謝の意を表する。また，調査及び検討を行っていただいた三菱マテリアル（株）の諸氏に感謝の意を表する。

いても，処理量をベースにケース分けして検討を加国 内 の主 要 な放 射 線 発 生 装 置 の廃 止 措 置 等 に伴 って発 生 する放 射 化 金 属 の物 量 は、約えた。その結果，対象金属の物量が少なく，事業と7,000t と推定された。これらの放射化金属を全て放射性汚染物とすることは、資源の有効利用の観点からは合理的とはいえない。このため、放射化金属を大型の放射線発生装置の遮蔽物に再利用することを想定し、技術面と経済面からの評価を実施した。また、放射化金属の加工作業を事業として行う場合の成立性についても、処理量をベースにケース分けして検討を加えた。その結果、対象金属の物量が少なく、事業としての成立が困難との結論となった。
今回調査対象とした放射線発生装置の一部には、既に運転を停止している装置等もあることか
ら、放射化金属の合理的な管理の在り方の検 討は喫緊の課題である。引き続き、クリアランス制度の活用も含め、放射化金属の管理の在り方について関係者間での議論を深めていく必要がある。
謝辞
本調査にご協力をいただいた関係機関の皆様 に感謝の意を表する。また、調査及び検討を行っていただいた三菱マテリアル（株）の諸氏に感謝の意を表する。
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No.761（（公社）日本アイソトープ協会）