Design of the GAGG scintillator for high active liquid waste

高レベル放射性溶液用GAGGシンチレータの設計

関根 恵 ; 松木 拓也 ; 鈴木 敏*; 安田 猛; 蔦木 浩一 ; 中村 仁宣 ; 富川 裕文

Sekine, Megumi; Matsuki, Takuya; Suzuki, Satoshi*; Yasuda, Takeshi; Tsutagi, Koichi; Nakamura, Hironobu; Tomikawa, Hirofumi

国際原子力機関(IAEA)は、再処理施設の保障措置をより効果的・効率的に実施するための手法として、核物質の動きを監視するため、リアルタイム測定技術開発の必要性を長期課題として掲げている。この課題を解決するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)では、核分裂性物質(FP)を含まない精製後のPuを含む溶液中のPu量を監視するシステム(中性子同時計数法)を設計・開発した。FP存在下においてもPu量の測定が可能な検出器の技術開発を日米共同研究として、2015年から3年間の計画で東海再処理施設の高放射性廃液貯蔵場(HALWS)にて実施している。これまでの研究から、再処理施設における高放射性溶液中から直接線スペクトルを取得したとの報告は無い。本研究においてPuモニタリングに適用できる信号を調査するため、原子力機構(JAEA)は、Ce GdAlGaO (Ce GAGG)小型検出器を開発した。この検出器は、高放射性溶液タンクを遮蔽しているコンクリートセル内において直接測定でき、遅発線を狙うため12MeV程度の高エネルギー領域まで測定可能で、直径6cmの貫通口内を通すことができる。本発表においては、線源ソースの作成計算、GAGG検出器の設計及び、コンクリートセル内における線測定結果を報告する。

The IAEA has proposed in its long-term R&D plan, the development of technology to enable real time flow measurement of nuclear material as a part of an advanced approach to effective and efficient safeguards for reprocessing facilities. To address this, JAEA has designed and developed a neutron coincidence based nondestructive assay system to monitor Pu directly in solutions which is after purification process. A new detector to enable monitoring of Pu in solutions with numerous FPs has been developed as a joint research program with U.S. DOE at the High Active Liquid Waste (HALW) Storage Facility in Tokai Reprocessing Plant. In a previous study, there is no report about direct ray measurement from high radioactive liquid waste (HALW) tank. In this study, in order to investigate the signal applicable to Pu monitoring, JAEA developed a small ray detector which uses Ce GdAlGaO (Ce GAGG) scintillator. The new detector is directory usable inside of the concrete cell shielding HAWL tank, measureable till 12 MeV energy range to detect delayed rays, and available to insert through 6 cm diameter penetration pipe. This paper presents the development of radiation source file, design of GAGG scintillator, and results of ray measurement at the inside of the concrete cell.