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Characterization study of four candidate technologies for nuclear material quantification in fuel debris at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, 3; Numerical simulation of passive gamma technique

福島第一原子力発電所における燃料デブリ中の核燃料物質定量に関する4つの候補技術の特性研究,3; パッシブ$$gamma$$法シミュレーション

芝 知宙; 相樂 洋*; 富川 裕文

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

福島第一原子力発電所の溶融燃料(デブリ)取出しの始まりは2021年に予定されている。そのため、デブリ内に含まれる核燃料物質の定量技術の確立が、核物質管理の観点から必要になると推測される。本論文では、候補技術の一つであるパッシブ$$gamma$$法の概要を紹介し、長谷らが開発した共通モデルを用いたシミュレーションのフェーズ1および2の結果を述べる。また、本研究には、新たに開発されたカップリング法と呼ばれるシミュレーション用$$gamma$$線源作成手法が適用された。フェーズ1の結果として、デブリの組成の変動は、収納缶からの漏えい$$gamma$$線に影響を与えないことが明らかとなった。フェーズ2の結果として、デブリが収納缶内に極端に内側に偏在した場合でも、Eu-154の主要なピークである1.27MeVの$$gamma$$線は、明確に観測されることが明らかとなった。加えて、デブリが収納缶内で非均質に配置された場合であっても、収納缶を回転させて測定することで、その影響を補正できることが明らかとなった。

Since the removal of fuel debris from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant is planned to commence in 2021, measurement technologies for quantification of the nuclear material in fuel debris will be required for appropriate nuclear material management. In this paper, an outline of a passive gamma technique as one of the measurement technologies is briefly described, and the results of phase 1 and 2 of the so-called common set of simulation models for fuel debris and canisters are reported. The newly developed coupling method is applied to produce a gamma ray source for simulation. As the result of phase 1, it is revealed that the variation in the composition of fuel debris does not affect the gamma ray leakage behavior from canisters. According to the result of phase 2, the primary peak of Eu-154 at 1.27 MeV is clearly observable, although the debris is centrally located in canister. In addition, rotational scanning is effective for correcting the deviation in detection efficiency due to debris located off-center in canisters.

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