Feasibility study of neutron multiplicity assay for a heterogeneous sludge sample containing Na, Pu and other impurities

Na, Puや他の不純物を含む不均一スラッジ試料に対する中性子マルチプリシティ測定の適用性調査

中村 仁宣 ; Beddingfield, D. H.*; 中道 英男; 向 泰宣 ; 吉元 勝起

Nakamura, Hironobu; Beddingfield, D. H.*; Nakamichi, Hideo; Mukai, Yasunobu; Yoshimoto, Katsunobu

転換施設の中和沈殿プロセスで生成したスラッジ中のPu量の確定に関しては、試料が不均一かつ不純物が多いことから、代表サンプルの採取が難しく計量誤差が大きい。また均一化作業には多大な被ばくを伴う等改善へのハードルが高い。このため、不均一測定に適しているNDAによる直接測定結果に置き換え可能かどうかその適用性を評価した。スラッジ内では軽元素や不純物との(,n)反応によりノイズ成分である中性子が多く発生するため、自発核分裂に起因する中性子を選択的に測定することが困難である。今回は、転換施設にて製作したマルチプリシティ法で測定可能なNDA装置を利用した適用性調査を行った。調査においては、純粋なスラッジを調製し校正を行ったうえで、数種類の実スラッジを測定しその結果を評価した。この結果、測定環境を整備することで、計測のばらつきを十分低減でき、また軽元素によるバイアスがないことをAdd-a-source法で確認する手法を確立する等、適切な測定条件を確立することができた。比較的低コスト,低検出効率の測定機で測定環境や条件が確立できたことは、今後の測定に十分適用可能であり、施設の計量管理改善や、IAEAへの申告の信頼性向上に資することが期待できる。

In order to reduce radioactivity of liquid waste generated at PCDF, a neutralization precipitation processes by sodium hydroxide precipitation is used. We call the precipitate after calcining as Sludge. The Pu amount in the sludge sample is normally determined by sampling and DA. The sludge contains many chemical components. For example, Pu, U, Am, SUS components, halogens, NaNO (main component), residual NaOH, and moisture. They are mixed together as an impure heterogeneous sludge sample. As a result, there is a large uncertainty in the sampling and DA that is currently used at PCDF. In order to improve the material accounting in PCDF, we performed a feasibility study using neutron multiplicity assay for impure sludge samples. We have measured selected sludge samples using a commercial multiplicity counter which is called FCAS (Fast Carton Assay System) which was designed by JAEA and Canberra. For unknown samples, using 14-hour measurements, we could obtain quite low statistical uncertainty on Doublesand Triples count rate although the alpha value is extremely high and FCAS efficiency is relatively low for typical multiplicity counters. Despite the detector efficiency challenges and the material challenges, we have been able to obtain assay results that greatly exceed the accountancy requirements for retained waste materials.