光ファイバ検出器を用いた放射性腐食生成物挙動の高精度測定法の開発

Development of accurate CP distribution measurement FBR plant using a plastic scintillation fiber detector

住野 公造 ; 青山 卓史 ; 江本 武彦

Sumino, Kozo; Aoyama, Takafumi; Emoto, Takehiko

高速炉プラントにおける放射性腐食生成物(CP)の1次冷却系内の移行挙動を精度よく把握することは,プラントの保守・点検や補修作業時の放射線被ばくを低減させる上で極めて重要である。このため,高速実験炉「常陽」では,定期検査ごとに主要な被ばく源である^60Co,^54Mn等のCP核種の機器・配管への付着密度とそれによる線量率分布の測定を実施している。本測定に,近年実用化が進んでいるプラスチック・シンチレーション光ファイバ(PSF)検出器を適用し,その特性を活かすことにより高精度で迅速に測定できる手法を開発した。本開発では,検出感度に関しては,「常陽」実機の放射線場でも有効にPSFを使用できるように,ファイバ素子の太さや本数を変えて検出感度を調整した数種類のファイバを製作し,約0.0110mSv/hまでのワイドアレンジで測定できるように改良した。また,ポジション・センシティブな検出器としてのPSFの特徴を最大限に活用できるようにするため,応答関数を用いた逐次近似法によるアンフォールディング技術を適用し,高速炉の1次冷却系の線量率分布のような微細な空間分布測定にも適用可能な感度範囲と高い位置分解能を得るようにした。本測定手法を用いて,「常陽」1次冷却系の線量率の測定を行い,従来の熱蛍光線量計(TLD)による測定との比較を行った。この結果,測定値取得までの所要時間をTLDの約2日から数分間に短縮すると同時に,高分解能の連続的な空間線量率分布として測定することができ,高速炉プラントのCP挙動測定の高精度化と迅速化を実現した。

It is important to accurately evaluate Corrosion Products (CPs) behavior in a FBR plant to reduce the personnel exposure due to CP deposition. A series of measurements of the gamma-ray dose rate distribution has been carried out in the Experimental Fast Reactor JOYO to characterize the CP behavior in the primary coolant system. The Plastic Scintillation Fiber (PSF), which is a position sensitive radiation detector that can detect the radiation dose rate at the relevant position in the fiber, was introduced to upgrade the gamma-ray distribution measurement in JOYO. In order to apply the PSF for the JOYO environment, the specification of the fiber was modified to obtain a wide range of sensitivity from about 0.01mSv/h up to 10mSv/h. This range covers the gamma-ray dose rate in the JOYO primary coolant system. In higher gradients of dose rate distribution than that of the PSF's position resolution, the measured data were unfolded by using the response matrix with a successive approximation method to reproduce the narrow distribution. As a result of the study on PSF, the continuous gamma-ray dose rate distribution was able to be measured by PSF in a few minutes, whereas point data at 1 m intervals were laboriously obtained by a set of Thermo-luminescence Dosimeters (TLDs). It was confirmed that the measurement of CP behavior upgraded significantly by using a detailed gamma-ray dose rate distribution.