Applications of plastic scintillator fibers for the decommissioning of nuclear facilities

原子力施設の廃止措置におけるプラスチックシンチレーターファイバーの応用

森下 祐樹   ; 阿部 智久 ; 佐々木 美雪 ; 山田 勉*; 中曽根 孝政*; 眞田 幸尚   

Morishita, Yuki; Abe, Tomohisa; Sasaki, Miyuki; Yamada, Tsutomu*; Nakasone, Takamasa*; Sanada, Yukihisa

原子力施設の廃止措置においては、ベータ線による表面汚染を正確かつ迅速に測定することが不可欠である。しかし、従来のガイガー・ミュラー(GM)式サーベイメーターは検出範囲が限られており、配管内部の汚染を測定できないため、多大な労力と測定効率の低下を招いている。本研究では、広範囲の表面モニタリング、配管内部の汚染測定、および排水路のモニタリングを目的とした、プラスチックシンチレーションファイバー(PSF)を用いた検出器を数種類開発した。PSFは全長にわたって放射線を検出できるため、広範囲の走査や狭い空間への挿入が可能となる。表面測定については、ジグザグ状に配置した10mのPSFを台車の下に搭載し、福島におけるアスファルト床面のベータ線汚染の効率的なマッピングを実現した(5m5エリアでの実証)。配管用途向けには、薄型で柔軟なPSFプローブが開発され、内径8mmの配管への直接挿入が可能となり、1分以内に規制基準値である4Bq/cm;を下回る検出限界を達成した。さらに、排水路の放射能汚染を監視するための防水型PSFシステムが開発され、降雨による放射能の増加を含む時間的な変動の検出に成功した。開発したPSFシステムは、原子力施設の廃止措置環境における汚染モニタリングにおいて、従来のサーベイメーターに代わる実用的かつ汎用性が高く、高効率な代替手段を提供する。

Accurate and rapid measurement of beta surface contamination is essential during the decommissioning of nuclear facilities. However, conventional Geiger Muller (GM) survey meters have limited detection areas and cannot measure contamination inside piping, resulting in significant labor and measurement inefficiency. In this study, we developed several plastic scintillation fiber (PSF) based detectors designed for wide-area surface monitoring, in-pipe contamination measurement, and drainage-channel monitoring. The PSF enables radiation detection along its entire length, allowing large-area scanning and insertion into narrow spaces. For surface measurements, a 10-m PSF arranged in a zigzag configuration was mounted under a cart, enabling efficient mapping of beta contamination over asphalt floor surfaces in Fukushima (demonstration up to 5 m 5 m). For piping applications, thin and flexible PSF probes were developed, enabling direct insertion into pipes with an inner diameter of 8 mm and achieving detection limits below the regulatory threshold of 4 Bq/cm; within one minute. Additionally, a waterproof PSF system was developed for monitoring radioactive contamination in drainage channels and successfully detected temporal fluctuations, including rainfall-induced increases in radioactivity. Overall, the developed PSF systems provide practical, versatile, and highly efficient alternatives to conventional survey meters for contamination monitoring in nuclear decommissioning environments.