Development of direct-type alpha dust monitor for in-situ measurement of airborne concentration during fuel debris retrieval and decommissioning of nuclear fuel cycle facilities

廃炉や廃止措置における空気中放射性物質濃度のその場測定に向けた直接測定型線用ダストモニタの開発

坪田 陽一   ; 本田 文弥; 中川 貴博 ; 川崎 位 ; 池田 篤史  ; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿  

Tsubota, Yoichi; Honda, Fumiya; Nakagawa, Takahiro; Kawasaki, Takashi; Ikeda, Atsushi; Tamakuma, Yuki*; Tokonami, Shinji*; Momose, Takumaro

福島第一原子力発電所における燃料デブリの本格取り出し時や核燃料サイクル施設の廃止措置においては、大量の放射性微粒子、特に粒子の飛散が想定される。従来型の1チャンネルのSi半導体と捕集ろ紙を用いた線用ダストモニタでは計数率上限が高くないことや、ろ紙への捕集であるためその場の空気中濃度の算出が困難である等の課題があった。本件では前述の課題解決を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機のUO線源に対する検出効率は約80.8%であり、約3MBqのAm線源を用いた試験においては20Mcpm以上での測定が可能であった。従来型のSSBDを用いたダストモニタの10倍以上の高計数率でも動作することが確認された。ラドンチャンバーを用いた試験において空気中の核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。

A large number of radioactive aerosols, especially alpha particles, are expected to be generated during fuel debris retrieval on Fukushima - Daiichi (1F) site and decommissioning of nuclear fuel cycle facilities. For conventional alpha dust monitor, 1-channel of silicon surface barrier detector (SSBD) is often used as a detector which has not so high limit of count rates. Moreover, since radioactive aerosol collected on a filter paper are measured by a detector, it is difficult to calculate an airborne concentration at the sampling site because a conventional dust monitor measures an integrated radioactivity on a filter paper. In this work, we developed a prototype of alpha dust monitor aiming at an in-situ measurement of high concentration airborne alpha particles. The efficiency for UO checking source was 80.8%. For high count rate test using 3 MBq of Am checking source, 2.1 10 cpm was achieved which was more than 10 times higher compared to an conventional alpha dust monitor using SSBD. For follow-up test to the airborne concentration of alpha particles using radon chamber, counting rate of prototype alpha dust monitor was smoothly followed with respect to the radon concentration in a radon chamber.