An In-situ alpha air monitor for the retrieval of fuel debris at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

福島第一原子力発電所での燃料デブリ回収のためのin-situ空気モニタ

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

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

福島第一原子力発電所の燃料デブリ回収時には、粒子を中心とした大量の放射性エアロゾルが発生することが予想される。周辺環境や人が立ち入るエリア周辺の汚染防止の観点から、一次格納容器(PCV)内の空気中の放射性物質の放射能濃度を測定することが重要である。特に、吸入時の実効線量係数が高い核種を含む微粒子(エアロゾル)の濃度を監視する必要がある。本発表では、フラット型フローパス(FFP),エアヒーター,ZnSシンチレータ,マルチアノード光電子増倍管を組み合わせて、エアロゾルを直接測定するin-situ空気モニター(IAAM)を開発した。このモニターは、高湿度下で動作し、最大計数速度が約2.110cpmであることが求められている。この2つの要求を達成するために、モニターは検出器を過熱させずに空気を十分に乾燥させ、粗い粒子の検出を抑えるように設計した。また、本研究では、開発したIAAMにFFPを改良したものを用いて、基本的な性能試験を行った。その結果、FFPの入口を80Cに加熱することで、空気の湿度を30%RH以下に保つことができた。また、FFPを縦置きにし、吸気口に曲げ物を設けることで、粗い粒子を約1/2-1/3に低減することができた。これらの成果により、内部被ばく評価の観点から、エアロゾルをより正確に測定可能となった。

A large number of radioactive aerosols, especially alpha particles, are expected to be generated during the fuel debris retrieval on the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. From the viewpoint of preventing contamination of the surrounding environment and the vicinity of the human-access area, it is important to measure the activity concentration of airborne radioactive substances inside the primary containment vessels (PCVs). In particular, it is necessary to monitor the concentration of particulates containing -nuclides (-aerosols), which have high effective dose coefficients upon inhalation. This presentation reports the development of an in-situ alpha air monitor (IAAM) for direct measurement of -aerosols by combining a flat-type flow path (FFP), an air heater, a ZnS scintillator, and a multi anode photomultiplier tube. The monitor should operate under high humidity with the maximum counting rate of approx. 2.110 cpm. To achieve the two requirements, the monitor was designed to keep the air sufficiently dry without overheating the detector, and to reduce the detection of coarse particles. This study also conducted a basic performance test using the developed IAAM with a modified FFP. As a result, we could keep the humidity of the air less than 30%RH by heating the inlet of the FFP to 80 C. In addition, by placing the FFP in a vertical position and installing a bend at the air intake port, coarse particles were reduced approx. 1/2-1/3. These achievements enable the monitor to measure -aerosols more precisely in the viewpoint of internal exposure assessment.