高速中性子直接問いかけ法による実廃棄物ドラム缶のウラン量非破壊測定システムの実用化研究

Development of non-destructive assay system using fast neutron direct interrogation method for actual uranium waste drums

大図 章  ; 米田 政夫   ; 呉田 昌俊   ; 在間 直樹; 中塚 嘉明; 中島 伸一 

Ozu, Akira; Komeda, Masao; Kureta, Masatoshi; Zaima, Naoki; Nakatsuka, Yoshiaki; Nakashima, Shinichi

実廃棄物ドラム缶に含まれるウラン量を少ない誤差で非破壊測定する技術の実用化を目的に、高速中性子直接問いかけ法による測定装置を設計、開発した。本法は、ドラム缶に照射した14MeVの高速中性子に起因する熱中性子とドラム缶内のウランとの核反応により発生する核分裂中性子を測定して、ドラム缶に含まれるウラン(U)量を位置感度差を低く抑えて測定可能とするものである。ウランサンプルを用いた基本特性試験では、約10g以上の天然ウランを20%以内の誤差で測定できること、及びウラン量の増加に対して発生する核分裂中性子数が比例して増加することを実証した。また、実廃棄物ドラム缶を用いた試験では、新しく開発した核物質量の導出法による補正値を用いることによりウラン量を迅速に推定することができた。本報では、本法の測定原理と核物質量の導出法、開発した装置、及び試験とシミュレーション結果に関して報告する。

A non-destructive assay system using the fast neutron direct interrogation method has been developed to put its method into practical use for the determination of uranium (U) mass contained in actual uranium-contaminated waste drums. The method is capable of measuring the fissile mass in a drum by counting the number of fission neutrons resulting from nuclear fission reactions between the fissile materials contained in a drum and thermal neutrons generated by 14 MeV fast neutrons irradiated from outside the drum. The performance test employing simulated metal waste drums demonstrated that a natural uranium mass of as low as 10 g could be detected within an error of 20% regardless of the distribution of uranium samples in the drum. A demonstration test employing actual waste drums could determine the uranium mass by using a newly developed correction method for deriving the fissile mass in a drum. It has been proved by the experimental validation tests that the assay system equipped with the correction method is very useful for the accountancy of the waste drums.