Improvement of INVS measurement uncertainty for Pu and U-Pu nitrate solution

硝酸プルトニウム溶液に対するINVS測定不確かさの改善

Swinhoe, M. T.*; Menlove, H. O.*; Marlow, J. B.*; 牧野 理沙; 中村 仁宣 

Swinhoe, M. T.*; Menlove, H. O.*; Marlow, J. B.*; Makino, Risa; Nakamura, Hironobu

在庫サンプル測定システム(INVS)は、プルトニウム転換技術開発施設においてMOX粉末及びPu溶液試料の査察に用いられる非破壊測定装置である。現在の測定不確かさは3-5%程度であるが、1%以下まで改善できれば、計量管理に用いる破壊分析の低減、迅速測定等の効果が期待できる。本研究ではINVSの高精度化を目的とし、実際の硝酸Pu溶液及びU-Pu硝酸溶液を用いて、3つの手法(パッシブ校正曲線法、known-法及びマルチプリシティ法)を検討した。まず検出器のパラメータの最適化及び特性試験を行った後、パッシブ校正曲線法及びknown-法のための校正曲線を得た。3つの手法の測定結果より、現実的なサンプル濃度の範囲で、ダブルスカウントとPu effective massとの間に良い相関があることを全手法について確認できた。特にパッシブ校正曲線法が最も相関がよく、known-とともに目標精度である1%を達成した(22時間測定)。バックグラウンドシングルスの変化がこれらの校正の精度に影響すると考えられることから、精度を向上させるため、追加の遮蔽体をINVSに導入した。その結果、特にknown-法の測定精度が向上した。また遮蔽体を用いた結果、パッシブ校正曲線法及びknown-法で目標精度の1%以内を達成し、そのために必要な測定時間は1時間以内となることを確認できた。

The Inventory Verification Sample system (INVS) has been used for IAEA verification measurement at the Plutonium Conversion Development Facility for MOX powder and Pu solution samples (measurement uncertainty: about 3-5%). If the measurement uncertainty can be improved (to 1%), it is expected that the range of usage can be extended and it could reduce the number of destructive analyses. In order to improve the measurement uncertainty for solution samples, we conducted three different types of calibration method that are passive calibration curve method, known- method and multiplicity method after optimization of detector parameter and sample position. In the range of concentration of typical solution samples, a good correlation was found between measured doubles and Pu effective mass in the three methods. Especially, the result of the conventional calibration curve method and known- method met our target uncertainty within 1% (22 hours measurement). Since it is thought that background singles change may affect measurement uncertainty, an additional shielding was installed around the INVS to reduce those effects. This shielding improved measurement uncertainty in known- method. The results with this shielding suggests passive calibration method and known- method could achieve the target uncertainty within 1% less than 1 hour measurement time.