宇宙線ミュー粒子による原子炉内部構造可視化試験

Visualization experiment for internal structure estimation of reactor using cosmic ray muons

鈴木 敬一*; 大沼 寛*; 竹上 弘彰 ; 高松 邦吉  ; 日野 竜太郎; 奥村 忠彦*

Suzuki, Keiichi*; Onuma, Hiroshi*; Takegami, Hiroaki; Takamatsu, Kuniyoshi; Hino, Ryutaro; Okumura, Tadahiko*

福島第一原子力発電所では、事故により核燃料が冷却できず溶融したため、燃料デブリが原子炉格納容器の下部に溜まっていると推定される。廃炉のためには、この燃料デブリを取り出す必要があるが、現時点でその大きさや場所は不明である。しかし、燃料デブリに含まれるウランやプルトニウムは密度が大きく、宇宙線ミュー粒子の吸収が大きくなることから、高密度の物質を容易に透過する宇宙線ミュー粒子を用いることで、非接触かつ非破壊状態で原子炉内部の可視化ができると考えられる。そこで、高温工学試験研究炉(HTTR)の原子炉格納容器の外側に5つの測定点を設け、1測定点あたり5方向の扇形測線を設定し、HTTRを透過した宇宙線ミュー粒子を計測した。その結果、原子炉格納容器内にある原子炉圧力容器に相当する位置で高密度領域が確認され、宇宙線ミュー粒子による非破壊検査技術の可能性を示すことができた。今後も、福島第一原子力発電所での実用化に向けて研究開発を進める予定である。

In the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident, the nuclear fuel had melted down due to loss of coolant and had already become debris. The debris would fall to the bottom of the CV. To remove the debris for future decommission is necessary; however the area and the size are unclear. On the other hand, cosmic ray muons are absorbed extremely in the debris because of the high density of uranium and plutonium. The inner structure of the nuclear reactor may be visualized with muons penetrating easily throught such the high-density material, as a non-contact or -destructive inspection. In this study, the muons through the HTTR were measured and visualizing the internal structure was attempted. As a result, high density areas were recognized at the same position as that of the reactor pressure vessel (RPV); therefore, the technical possibility with muons could be demonstrated. In the near future, new R&Ds will be promoted toward the practical use.