Development of a low-cost and disposable virtual impactor for particle-size-dependent radioactivity assessment at Fukushima Daiichi NPS

福島第一原子力発電所における粒径別放射能評価のための、低コストかつ使い捨て可能なバーチャルインパクターの開発

Laffolley, H.; 坪田 陽一   

Laffolley, H.; Tsubota, Yoichi

福島第一原子力発電所の廃炉工程において、空気力学的径に強く依存した健康影響を及ぼす放射性エアロゾルの特性評価を向上させることは極めて重要である。本研究では、粒径別放射能評価に最適化された、低コストかつ使い捨て可能なバーチャルインパクターの開発について述べる。本装置は、新規のフラットな3Dプリンタ造形により、3つの粒径区分(1 m、110 m、10 m)への効率的な分離を実現すると同時に、リアルタイム放射線検出器との直接的な統合を可能にした。今後予定されているデブリ取り出し等の作業に伴う粒子発生を見据え、本システムの使い捨て特性は、汚染リスクを最小化し、除染工程を不要とするものであり、これはFDNPSの現場環境において不可欠な要素である。独自の設計、CFD(数値流体力学)による最適化、および予備的な室内試験の結果から、本手法の実現可能性が実証された。

The decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) requires improved characterization of airborne radioactive particles, whose health impact depends strongly on aerodynamic size. This work presents the development of a low-cost, disposable virtual impactor optimized for size-resolved radioactivity assessment. The device employs a novel flat, 3D-printed geometry enabling efficient separation into three size classes (1 m, 110 m, 10 m) while allowing direct integration with real-time radiation detectors. Anticipating particle generation during upcoming dismantling operations, the system's disposability minimize contamination risks and remove decontamination procedures, which is essential in the FDNPS context. In-house design, CFD optimization, and preliminary laboratory testing collectively demonstrate the feasibility of this approach.