自己放出ガンマ線を用いたNa透視手法に関する研究; 解析的評価による基本原理の検証

Study on sodium viewing technique applying sodium gamma-rays emission tomography; Verification of basic principle by analytical investigation

平林 勝; 大高 雅彦; 林田 均 ; 荒 邦章 

Hirabayashi, Masaru; Otaka, Masahiko; Hayashida, Hitoshi; Ara, Kuniaki

液体金属Na冷却炉の一次系ききシステム、炉内構造物および冷却材バウンダリの健全性を確認するために、放射化されたNaから放出されるガンマ線を利用した監視・検査技術を提案した。計測手法は、特定方向から放出される複数の光子数に関する情報を基に、コンピュータトモグラフィによってガンマ線源の画像を再構成するものである。 この計測手法について、適用性および開発課題を検討した。以下に、得られた主要な結果を示す。 (1)代表的な一次系主配管の冷却材から放出されるガンマ線の減衰をシミュレーションし、計測手法の適用性を解析的に検討した結果、ガンマ線源の画像が再構成できることを確認した。 (2)検出器の効率を20%とし、1mm程度の分解能を得るための計測時間を検討した。一次系主配管では、検出器一千個を用いて約4分/断面、代表的な蒸気発生器では、検出器一万個を用いて約2日/断面の計測時間である。 (3)本システムを実現するためには、試験研究による計測原理の検証および検出器システムの構築が考えられる。検出器システムの主要な構成要素としては、入射するガンマ線の方向を制限するコリメータ、ガンマ線検出器、スキャナ、信号処理装置および画像処理装置が上げられる。コリメータは、分解能を決定する重要な要素であるため、試験研究と解析的評価を組み合わせて最適な設計を行う必要がある。

To confirm structural integrity of a primary cooling system and in-vessel components in a sodium-cooled fast breeder reactor, monitoring and inspection technique applying Gamma-rays emitted from sodium are proposed. The basic principle is as follows. As radioisotope Na decays, photons are emitted and a fraction of these photons penetrate materials. If the number of these photons is counted by radiation detectors, an image of gamma-rays source is reconstructed by a computed tomography technique. In this report, Applicability and problems concerned with the technique are investigated. Main results are as follows: (1)To verify applicability, the technique was analytically investigated based on gamma-rays emitted from sodium coolant in a typical pipe of a primary cooling system. As a result, it was confirmed that the image of gamma-rays source could be reconstructed. (2)A required time to measure in a spatial resolution of about 1mm was investigated in the detection efficiency of 20%. The time was about 4 minutes per section by a thousand detectors in the typical pipe of a primary cooling system. And in a typical steam generator, the time was about 2 days per section by ten thousand detectors. (3)To realize a fluoroscopic inspection system, it is necessary that the principle should be verified by experimental researches. Main equipments of the system are a collimator, radiation detector, scanner, signal processing device and image processing device. As a spatial resolution is decide by the collimator, the shape must be evaluated by experimental researches and analytical investigation.