Development of an continuous air monitor for the measurement of highly radioactive alpha-emitting particulates (-aerosols) under high humidity environment

高湿度環境下における高放射性線放出粒子(エアロゾル)測定のためのin-situ連続空気モニターの開発

坪田 陽一   ; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博 ; 池田 篤史  

Tsubota, Yoichi; Honda, Fumiya; Tokonami, Shinji*; Tamakuma, Yuki*; Nakagawa, Takahiro; Ikeda, Atsushi

福島第一原子力発電所(1F)の長期的な廃止措置において、損傷した原子炉に残存する核燃料デブリの取り出しは、技術的に多くの困難を伴う不可避の重要課題である。デブリ取り出しは機械的な切断を伴い、放射性核種を含む微粒子(エアロゾル)が高濃度で発生し、吸入時の健康リスクが大きい。1Fの解体・廃止措置における作業員の放射線被ばくを最小化するためには、粒子の発生場所である原子炉格納容器(PCV)内におけるエアロゾルの濃度を監視することが重要である。このため、エアロゾルのin-situモニタリングシステム(in-situ alpha air monitor: IAAM)を開発し、1Fの実環境で想定される条件下でその技術的性能を検証した。IAAMは次の4つの技術的要求を満たすことが確認された。(1)高湿度下での安定動作、(2)フィルターレス動作、(3)高計数率の線測定能力、(4)高バックグラウンドの/線下でも線が選択的に測定できること。IAAMは、高湿度環境(相対湿度100%)及び/線高バックグラウンド(最大100mSv/hの線)下で、濃度3.3 10 Bq/cm以上のエアロゾルを計数の飽和なしに、選択的に測定することが可能であることが確認された。これらの結果は、IAAMが燃料デブリの解体時及び1Fの長期的な廃止措置全体において、信頼性の高いエアロゾルのモニタリングシステムとして利用できる可能性を示すものである。

In the long-lasting decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F), the dismantling of nuclear fuel debris (NFD) remaining in the damaged reactors is an unavoidable but significant issue with many technical difficulties. The dismantling is presumed to involve mechanical cutting, generating significant concentrations of particulates containing -radionuclides (-aerosols) that pose significant health risk upon inhalation. In order to minimize the radiation exposure of workers with -aerosols during the dismantling/decommissioning process at 1F, it is essential to monitor the concentration of -aerosols at the point of initial generation, i.e. inside the primary containment vessels (PCV) of the damaged reactors. Toward this end, an monitoring system for -aerosols ( alpha air monitor: IAAM) was developed and its technical performance was investigated under the conditions expected for the actual environments at 1F. IAAM was confirmed to fulfill four technical requirements: (1) steady operation under high humidity, (2) operation without using filters, (3) capability of measuring a high counting rate of -radiation, and (4) selective measurement of -radiation even under high radiation background with /-rays. IAAM is capable of selectively measuring -aerosols with a concentration of 3.3 10 Bq/cm or higher without saturation under a high humid environment (100%-relative humidity) and under high background with /-radiation (up to 100 mSv/h of -radiation). These results demonstrate promising potential of IAAM to be utilized as a reliable monitoring system for -aerosols during the dismantling of NFD, as well as the whole long-lasting decommissioning of 1F.