福島第一原子力発電所2号機原子炉格納容器貫通部X-6内の堆積物の分析

Analysis of deposits inside "X-6 penetration" for the Unit 2 primary containment vessel at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

米山 海; 二田 郁子; 田中 康之 ; 小高 典康; 菊池 里玖; 坂野 琢真; 古瀬 貴広; 佐藤 宗一 ; 三本木 満; 田中 康介  

Yoneyama, Kai; Nitta, Ayako; Tanaka, Yasuyuki; Kodaka, Noriyasu; Kikuchi, Riku; Sakano, Takuma; Furuse, Takahiro; Sato, Soichi; Sambongi, Mitsuru; Tanaka, Kosuke

東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉に向け、原子炉建屋格納容器内部の調査が行われている。燃料デブリの取出しや建屋解体の作業を安全に進めるためには、汚染状況を把握し、作業の計画や作業者の被ばくを管理する必要がある。本件は、2号機原子炉格納容器貫通部X-6(X-6ペネ)内の堆積物について、含まれる元素、放射性核種濃度、核種組成を把握することを目的に分析を実施した。本分析の対象試料は、スミヤろ紙に付着したX-6ペネ内部の堆積物である。堆積物に含まれる核種の把握、また、元素や元素の共存の様子を把握するため、非破壊分析として線スペクトル分析、蛍光X線(XRF)分析、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線(SEM-EDX)分析を実施した。さらに、堆積物に含まれる放射性核種やその組成を詳細に明らかにするために、堆積物を硝酸及びフッ化水素酸で溶解し、溶解液中の核種、Sr-90及び核種の放射能分析を実施した。得られた結果を、2020年にX-6ペネ内の異なる場所で採取された堆積物の分析結果と比較した。非破壊での線スペクトル分析では、Co-60、Sb-125、Cs-134、Cs-137、Eu-154、Eu-155及びAm-241が検出された。XRF分析では、格納容器内の構造物由来と考えられるFeが主要な元素として検出され、そのほか燃料や燃料被覆管に由来すると考えられる微量のU及びZrが検出された。SEMEDX分析の結果では、堆積物の主要な元素としてOとFeが検出されたことに加え、Uを含む粒子が観察され、UとともにFe、Si、Cr、Ni、Zrが検出された。これらの結果は2020年採取試料と同様の傾向であった。放射能分析では、非破壊測定で検出された核種(Co-60、Sb-125、Cs-134、Cs-137、Eu-154、Eu-155)に加えて、Sr-90、Pu-238、Pu-239+240、Am-241、Cm-244、U-235、U-238の定量値を得た。これらの結果をもとに、1F事故に由来する汚染の主要な線放出核種であるCs-137を基準とした放射能比を算出した。さらに、U-238に対する放射能比についても算出し、ORIGENによる2号機の燃料組成の計算値と比較した。

At the TEPCO's Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F), an investigation inside the reactors has been carried out. In order to safely carry out the decommissioning work such as fuel debris retrieval and building demolition, it is important to estimate the contamination in primary containment vessel for control the decommissioning planning and the worker radiation exposure levels. Therefore, the analysis of the deposit inside the penetration for the 1F Unit 2 primary containment vessel ("X-6 penetration") was performed to clarify the components and activity. The smears from the deposit were used for the analysis. Non-destructive analysis such as gamma-ray spectrometry, X-ray Fluorescence (XRF) and Scanning Electron Microscope-Energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) for the smear-samples were performed to determine the gamma-nuclides and the morphology of elements in the deposit. Furthermore, in order to evaluate the nuclides and nuclide composition of the deposit in detail, the smear-samples were dissolved and the quantitative analysis of gamma-nuclides, Sr-90, alpha-nuclides in the dissolved solution were conducted. The results (non-destructive analysis and quantitative analysis) were compared with the results of samples collected at different locations in the X-6 penetration in 2020. In the gamma-ray spectrometry as non-destructive analysis where the smears were analyzed directly, Co-60, Sb-125, Cs-134, Cs-137, Eu-154, Eu-155 and Am-241 were detected. In XRF results, Fe originating from construction material was detected as a major element and small amount of U and Zr originating from the fuel and fuel cladding were also detected. In SEM-EDX results, O and Fe were found as a major element of the deposit and U particles coexisting with Fe, Si, Cr, Ni and Zr were also found. These results were consistent with the SEM-EDX results of the samples collected in 2020. In radioactivity analysis, quantitative values for gamma-nuclides (Co-60, Sb-125, Cs-134, Cs-137, Eu-154, Eu-155), Sr-90, Pu-238, Pu-239+240, Am-241, Cm-244, U-235 and U-238 were obtained. Using the results, the ratios of radioactivity based on Cs-137 and U-238 were calculated. Both sets of the ratios were compared to the calculated value of the Unit 2 fuel composition from ORIGEN.