Passive gamma spectrometry of low-volatile FPs for accountancy of special nuclear material in molten core material of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant; Evaluation of detector response from various hypothetical fuel canister

低揮発FPパッシブ測定による福島第一原子力発電所溶融燃料内核物質量推定手法の検討; 仮想的な収納缶から漏洩してくる線の検出器応答評価

芝 知宙  ; 相楽 洋*; 富川 裕文

Shiba, Tomooki; Sagara, Hiroshi*; Tomikawa, Hirofumi

福島第一原子力発電所の事故を受けて、溶融炉心燃料中の核物質量推定手法の一つとして、パッシブスペクトロメトリーが研究・開発されている。溶融炉心燃料に随伴する核分裂生成物(FP)のいくつかは、非常に低揮発性であり、かつ高エネルギーの線を放出する。それらを検出することにより、FPの重量を導出し、FPと核物質の重量比を用いることで、最終的に核物質の重量を推定することが可能となると考えられている。この手法は比較的簡単であり、スリーマイル島原子力発電所事故のクリーンアップ処理において、溶融炉心燃料中の核物質量の推定にも適用された。本研究では、収納缶より漏洩してくる線の特性をMCNPにより評価した。また、NaI, LaBr, HPGeそれぞれの検出器応答性も併せて評価した。

In response to the accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, passive gamma spectrometry is being researched and developed as one of the candidates of a mass measurement method for the special nuclear materials in molten core material. Among Fission Products (FPs) accompanied in molten core materials, some of them are very low-volatile and emit high-energy gamma rays, which enable us to derive the mass of those FPs by passive gamma spectrometry. Using the mass ratio of the FPs and nuclear materials, this technique provides the mass estimation of nuclear materials. This technique is relatively simple and was applied to the analysis of nuclear materials in the clean-up process of damaged Three Mile Island unit-2 (TMI-2) reactor. In this paper, we show the characteristics of leakage gamma rays from removed fuel canisters simulated by MCNP. Different detector responses to gamma rays from fuel debris are also evaluated supposing NaI, LaBr and HPGe.