Laboratory experiment on runoff of particles deposited on land surface by rainfall at accidents in the decommissioning stage

廃止措置段階の事故時に地表沈着した放射性粉じんの降雨による地表流による流下の室内試験

島田 太郎 ; 行川 正和*; 三輪 一爾 ; 武田 聖司 

Shimada, Taro; Namekawa, Masakazu*; Miwa, Kazuji; Takeda, Seiji

廃止措置段階に発生する可能性のある事故においては、解体作業中にフィルタ等へ蓄積した粉じんが一挙に環境に放出され地表に沈着した放射性粉じんが降雨に伴う地表流とともに傾斜の下流へ移動し、窪地に蓄積することも想定される。降雨や地形、表面の被覆状態などの条件によって変動する核種の移動量と公衆の被ばく線量を評価するコードの開発を進めている。その評価にあたっては必要な評価パラメータの設定方法を整備する必要がある。そこで、地表面に沈着した粉じんの傾斜面上の流下を模擬した室内降雨試験を実施して、核種移動量評価に必要なパラメータ値を廃止措置段階で想定される劣化状態を含めて取得し、その設定方法を検討した。被覆表面と表面を流れる水との抵抗量を示す等価粗度係数が既知の平滑なアスファルトをもとに得られた劣化アスファルトと平滑なコンクリートの等価粗度係数は文献で得られた値の範囲に収まった。しかし劣化コンクリートの等価粗度係数は、想定と異なり平滑なアスファルトよりもやや低い値となった。これは本試験では地表流による浮遊と雨滴衝撃による浮遊を同時に評価しているため、雨滴衝撃による浮遊のばらつきの影響によるものと考えられる。また、3Dスキャナで各表面の凹凸を点群として取得し表面粗さを評価したところ、等価粗度係数との相関が示唆され、実際の適用の際に利用できる可能性が示された。

It is supposed that radioactive dust deposited at the land surface will be moved downstream and concentrated at the depression by overland flow at heavy rain after the accidental release of radioactive dusts accumulated at the filters in the decommissioning stage of nuclear facilities. The authors are developing a calculation code to evaluate distribution changes of radioactivity on the surface and public dose considering the conditions such as rainfall, topography and types of cover surface. It is necessary to construct methods for setting parameter values used for the calculations based on the actual situation. Therefore, the parameter values were obtained by the experiments where FeO powder spread on the cover surface such as smooth and aged-asphalt, concrete and bare soil, was eroded by overland flow and raindrops and they were collected at the lower end of the slope at a minute interval. The collected weights of overland flow and FeO powder were measured. Based on the Manning's roughness coefficient for smooth asphalt already known as a fixed value, the erosion velocity coefficient was evaluated. Then Manning's roughness coefficients for other cover surfaces were obtained using the erosion velocity coefficient. Manning's roughness coefficients were slightly smaller than the range of literature values. In addition, elevations for the cover surface were measured by 3D scanner as point cloud data, and the surface roughness were evaluated. The values of surface roughness and Manning's roughness coefficients had a correlation. It indicated a possibility to utilize the surface roughness to set the Manning's roughness coefficient for the evaluation of radioactivity distribution change by heavy rainfall.