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continuous air monitor for the measurement of highly radioactive alpha-emitting particulates (
-aerosols) under high humidity environment坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1030, p.166475_1 - 166475_7, 2022/05
被引用回数：1 パーセンタイル：33.4(Instruments & Instrumentation)福島第一原子力発電所(1F)の長期的な廃止措置において、損傷した原子炉に残存する核燃料デブリの取り出しは、技術的に多くの困難を伴う不可避の重要課題である。デブリ取り出しは機械的な切断を伴い、放射性核種を含む微粒子(エアロゾル)が高濃度で発生し、吸入時の健康リスクが大きい。1Fの解体・廃止措置における作業員の放射線被ばくを最小化するためには、粒子の発生場所である原子炉格納容器(PCV)内におけるエアロゾルの濃度を監視することが重要である。このため、エアロゾルのin-situモニタリングシステム(in-situ alpha air monitor: IAAM)を開発し、1Fの実環境で想定される条件下でその技術的性能を検証した。IAAMは次の4つの技術的要求を満たすことが確認された。(1)高湿度下での安定動作、(2)フィルターレス動作、(3)高計数率の線測定能力、(4)高バックグラウンドの
/
線下でも線が選択的に測定できること。IAAMは、高湿度環境(相対湿度100%)及び/線高バックグラウンド(最大100mSv/hの線)下で、濃度3.3 
10
Bq/cm
以上のエアロゾルを計数の飽和なしに、選択的に測定することが可能であることが確認された。これらの結果は、IAAMが燃料デブリの解体時及び1Fの長期的な廃止措置全体において、信頼性の高いエアロゾルのモニタリングシステムとして利用できる可能性を示すものである。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
To obtain reliable estimates of external dose in the early phase of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, a prediction map of ambient dose equivalent rates was developed using a prediction model. The prediction model is described using a double exponential form with ecological half-lives. It was found that the high ambient dose equivalent rate distribution stretches northwest from the F1NPP. The maximum ambient dose equivalent rate of the first month following the accident was found to be about 300 
Sv/h. Main contributing radionuclides were I-131, Cs-134 and Cs-137. Radiation emitted from I-131 contributes about 50% of the ambient dose equivalent rate.
木名瀬 栄; 本田 文弥*
no journal, ,
本研究では、平成24年度から平成26年度までに原子力機構が開発した空間線量率の分布状況変化モデルを応用し、空間線量率の初期分布推定手法を開発した。福島事故3ヶ月後の福島第一原子力発電所から80km圏内の空間線量率分布の推定結果は、実測結果(平成23年6月に実施した走行サーベイ結果)と係数2程度で一致した。本初期分布推定手法において炉内インベントリ計算や実測による核種組成比を適切に用いることにより、簡便に事故初期(事故3ヶ月後まで)の空間線量率分布を推定することが可能である。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島第一原子力発電所事故初期時の外部被ばく(グランドシャインによる)線量再構築に資するため、地表面に沈着した放射性核種の組成を仮定し、原子力機構が開発したウェザリング効果を反映する分布状況変化モデルを用いて、福島第一原子力発電所から半径80km圏内における事故3ヶ月後までの空間線量率分布を推定した。本手法による推定結果は、空間線量率の実測結果と係数3程度で一致し、事故初期時の外部被ばく線量の推計評価に有用と考える。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島原子力発電所事故初期の外部被ばく線量再構築に資するため、地表面に沈着した放射性核種の組成を仮定し、ウェザリング効果を反映する分布状況変化モデルを応用して、福島第一発電所から半径80km圏内における事故初期の空間線量率分布を推定した。福島原子力発電所事故1ケ月後は、放射性セシウム以外の核種の寄与は約16%程度であることを明らかにするとともに、本研究の成果である空間線量率の推定結果は実測結果と係数3程度で一致することを確認した。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島事故後の生涯線量算定や事故初期時の外部被ばく(グランドシャインによる)線量再構築に資するため、地表面に沈着した放射性核種組成を仮定し、空間線量率の分布状況変化モデルの応用により、福島第一原子力発電所から半径80km圏内における事故3ヶ月後までの空間線量率分布を推定した。その結果、福島原子力発電所事故2週後程度までは、短半減期核種の空間線量率への寄与が支配的であったことが示唆された。本手法による推定結果は、空間線量率の実測結果と係数3程度で一致した。したがって、本手法による事故初期の空間線量率の推定は、外部被ばく線量の推計評価に有用と考える。
木名瀬 栄; 本田 文弥*
no journal, ,
At the Japan Atomic Energy Agency, the long-term prediction models have been developed to assess how ambient dose equivalent rates might change during the intermediate and late phases and to analyze radiological situations within the 80 km radius of the F1NPP. In the present study, new prediction models for the early phase of the F1NPP accident were developed on the basis of the long-term prediction model. It was confirmed that the high ambient dose equivalent rate distribution stretches northwest from the F1NPP. The maximum ambient dose equivalent rate near the F1NPP as of the first month following the accident was found to be about 300 Sv h
. The major parts of the dose contribution were from 
I, 
Cs, 
Cs and 
Cs. Radiation emitted from I contributed about 10% of the ambient dose equivalent rate.
木名瀬 栄; 本田 文弥*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故後の外部被ばく線量再構築は、被災住民のための継続的なフォローアップを行ううえで極めて重要である。本報告では、統計帰納法によって構成した、空間線量率推定手法であるコンパートメントモデルの特徴とその応用である事故初期の空間線量率推定手法および事故後3ヶ月までの空間線量率推定マップを紹介する。事故初期の空間線量率推定手法の開発では、空間線量率の線源として、福島第一原子力発電所2号機の炉内インベントリ計算結果および環境中で検出された放射性核種を仮定するなどの独自の工夫を行い、実測結果との比較により係数2-3程度の相違で空間線量率の推定が可能であることを確認した。
本田 文弥*; 木名瀬 栄
no journal, ,
本研究では、福島第一原子力発電所事故初期に地表面に沈着した放射性核種の組成を仮定し、ウェザリング効果を反映する2-コンパートメントモデルを応用して、福島第一原子力発電所から半径80km圏内における事故初期の空間線量率分布(グランドシャイン)を推定するとともに、被災住民の避難行動パターンから外部被ばく線量評価を行った。福島第一原子力発電所から北西方向の避難指示区域内に居住していた被災住民の行動パターンにおける外部被ばく線量は、空間線量率の経時変化を保守的に推定した先行研究結果に較べ、最大で約40%低くなることを明らかにした。なお、避難等による移動中の外部被ばく線量は、先行研究結果に対して係数4程度で一致した。
坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 池田 篤史; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿
no journal, ,
福島第一原子力発電所における燃料デブリの本格取り出し時や核燃料サイクル施設の廃止措置においては、大量の放射性微粒子、特に粒子の飛散が想定される。従来型の1チャンネルのSi半導体と捕集ろ紙を用いた線用ダストモニタでは計数率上限が高くないことや、ろ紙への捕集であるためその場の空気中濃度の算出が困難である等の課題があった。本件では前述の課題解決を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機のU
O
線源に対する検出効率は約80.8%であり、約3MBqの
Am線源を用いた試験においては20Mcpm以上での測定が可能であった。従来型のSSBDを用いたダストモニタの10倍以上の高計数率でも動作することが確認された。ラドンチャンバーを用いた試験において空気中の核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。
線用ダストモニタの要素技術開発坪田 陽一; 本田 文弥; 中川 貴博; 川崎 位; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 百瀬 琢麿
no journal, ,
燃料デブリの本格取り出し時のデブリ切断や核燃料施設の廃止措置における核燃料付着物の解体においては、大量の放射性微粒子の飛散が想定される。従来型のSi半導体を用いたダストモニタでは耐湿性や耐ノイズ性、ろ紙の目詰まり等の課題があった。本件では捕集ろ紙を使わず、扁平型流路を流れるエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、試作した。同試作機は20Mcpm以上の高計数率での測定が可能であり、空気中の核種の濃度変化にスムーズに追従することを確認した。
本田 文弥; 磯崎 航平; 生天目 聖
no journal, ,
管理区域内での作業において空気汚染が発生し、複数人の身体汚染が発生した場合、内部被ばく防止の観点から迅速な除染が必要である。本研究では、従来よりも迅速な新しい除染方法および汚染拡大防止方法として吸引除染等を検討した。
ダストモニタの要素技術開発坪田 陽一; 吉田 将冬; 本田 文弥; 床次 眞司*; 中川 貴博; 川崎 位
no journal, ,
「その場」における空気中放射性物質濃度のリアルタイム測定を目指し、捕集ろ紙を使わず、扁平流路内の粒子濃度を直接計測するダストモニタを試作し、性能評価を実施した。試作機は高湿度環境で動作し、従来のSSBDを用いた機器の10倍以上の計数率を測定可能であった。
ダストデータの取得及び解析吉田 将冬; 川崎 浩平; 會田 貴洋; 坪田 陽一; 菊池 遼*; 本田 文弥
no journal, ,
核燃料物質を取扱ったGBの解体は、密閉したテント内で囲い、内部でエアラインスーツを着用した作業者が切断等の作業を行う。エアラインスーツの使用は、作業環境の空気中濃度限度が定められることから、テント内の空気中放射性物質濃度を常時モニタする管理が求められる。今後、同種作業の安全遂行を図るため、作業の実データに基づき、ダストの発生・挙動について整理・解析する。「常陽」MOX燃料製造に供した乾式GBの解体撤去作業を記録した映像に、ダストモニタの指示値データを同期し、ダスト評価・解析のインプットデータとした。作業内容は約20項目に細分し、作業開始・終了時刻、その際のダストモニタの指示値をデータベース化した。解析の結果、短時間でダストが上昇する傾向が強く、高リスクの作業、ダストの上昇に時間を要することから中リスクの作業,時間に依存せずダストの上昇が見られない低リスクの作業の三つに分類することができた。飛散量の解析では、ダストが最も飛散した作業は、GB缶体の切断・細断で約15kBqであり、総作業時間も約10.6時間と全作業中で2番目に多い。飛散量は工具の種類・特性に関連することも解析より判明している。解析の結果は今後のGB解体撤去作業において、エアラインスーツ作業の放射線安全、および効率的な作業計画立案等に有効な資料となる。今後もGB解体撤去作業からデータを取得し、ダストの発生・挙動の解明、飛散量の抑制、工具特性による影響等、同種作業の安全に資する解析を行う。
岡田 豊史; 柴沼 智博; 本田 文弥; 米野 憲; 菊野 浩
no journal, ,
MOX中のプルトニウムは、分離精製からの時間経過に伴いPuの崩壊によりAmが生成するため、その取扱いにおいてはAmが放出する約60keVの低エネルギーのガンマ線に対する遮蔽対策が重要となる。また、Amを含むMOXの線量率の測定データは貴重なデータとなる。本研究ではAmを含有するMOXを線源とし、遮蔽材の厚さと測定距離を変化させてガンマ線の線量率を測定した。また解析コードを用いて解析・検証を行い、遮蔽材の遮蔽性能を解析コードで評価できることを確認した。
本田 文弥; 坪田 陽一; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 池田 篤史; 中川 貴博
no journal, ,
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2.110
cpm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80
C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。
線用ダストモニタの高度化坪田 陽一; 本田 文弥; 吉田 将冬; 中川 貴博; 玉熊 佑紀*; 床次 眞司*; 池田 篤史
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)における燃料デブリの本格取り出し時のデブリ切断や核燃料施設の廃止措置における核燃料付着物の解体においては、大量の放射性微粒子の飛散が想定される。特に核種を含む粒子(エアロゾル)は吸入時の実効線量係数が非常に高いため、適切な管理測定が必要となる。従来型のSi半導体を用いたダストモニタでは耐湿性や耐ノイズ性、ろ紙の目詰まり等の課題があった。我々は、高濃度のエアロゾルの発生箇所近傍でのモニタリングを実現するために、捕集ろ紙を使わず、扁平型流路入口を加熱し、エアロゾルを乾燥させたうえでエアロゾルからの線をシンチレータと多チャンネル光電子増倍管にて直接計測するダストモニタを設計し、構成部品類の改良を実施している。本件においては、種々の基礎試験の結果とともに、空気乾燥による粒径変化や1Fへの現場実装を目指した検出部の給電方法の改善等に関して報告する。
本田 文弥; 磯崎 航平; 生天目 聖
no journal, ,
管理区域内での作業において、粉末状の放射性物質により複数人の身体汚染が発生した場合、従来のテープ固定や水を染みこませた紙製ウエス等での拭き取りによる除染では多大な時間を要するため、内部被ばくのリスクが高まる。特に凹凸がある顔周辺の狭隘部(マスク面体顔部,耳介等)や頭髪は、拭き取りしづらく、放射性物質の付着時間が長いと内部被ばくのリスクが高まるため迅速に除染することが必要である。本研究では、従来よりも迅速かつ効果的な除染のためクリーンルーム用掃除機を用いて吸引除染を試みた。吸引除染では、効果的な除染のために吸引部(ノズル)を除染対象の部位ごとに使い分けた。試験の結果、吸引除染は拭き取り除染よりも効果的であり、除染効果(除去率)は70%以上あることが分かった。
線用ダストモニタの開発坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所(1F)の廃炉作業における燃料デブリ(Nuclear Fuel Debris: NFD)の本格取り出しにおいては、格納容器(PCV)内に放射性エアロゾルの飛散が想定される。NFDの生成履歴や加工法により、エアロゾル挙動も大きく違う。特に内部被ばく影響が大きい線放出核種を含むエアロゾル(エアロゾル)についてはその閉じ込めとモニタリングが重要であるため、原子力機構ではエアロゾルを1F-PCV内で測定するための機器開発を進めている。過酷環境である1F-PCV内の「その場」でエアロゾルを測定するために設計・開発されたIn-situ Alpha Air Monitor (IAAM)は高湿度,高線環境で動作し、1F-PCV内で想定される濃度の30倍以上のエアロゾル測定性能が立証された。
エアロゾルモニタリング装置の設計と開発坪田 陽一; 本田 文弥; 床次 眞司*; 玉熊 佑紀*; 中川 貴博; 池田 篤史
no journal, ,
燃料デブリの切断で発生するエアロゾルは吸入したときの内部被ばく影響が大きいため、作業状況の把握や周辺への迅速な情報提供の観点から、作業場所近傍の「その場」での濃度モニタリングが重要である。しかし、1F-PCV内の過酷(高湿度、高線量)環境で高濃度のエアロゾル測定について、従来型線用ダストモニタ(ろ紙集塵・半導体検出器による測定)では、高湿度の影響による検出器誤作動、ろ紙使用に伴う技術的課題(目詰まり・ろ紙交換の困難さ)、濃度測定レンジ(上限)の制限、/線による誤計数等の課題があり、その適用は難しい。本発表では、上述1F過酷環境下におけるエアロゾルの「その場」モニタリングを目的として開発中のIn-situ Alpha Air Monitor (IAAM)の設計と開発について報告する。
