Study on public exposure risk assessment for dismantling of radioactive components in decommissioning phase of nuclear reactor facilities

島田 太郎; 椛田 和彦*; 高井 静霞; 武田 聖司

Proceedings of Probabilistic Safety Assessment and Management & Asian Symposium on Risk Assessment and Management (PSAM17 & ASRAM2024) (Internet), 10 Pages, 2024/10

原子力発電所の廃止措置段階における原子力規制検査は、リスク情報に基づいて実施される必要があるが、このリスクを定量的に評価する手法は開発されていない。そこで本研究では、廃止措置段階で発生する可能性のある事故事象のイベントツリーを作成し、解体対象機器ごとに事故シーケンスに応じた被ばく線量と発生確率の積で表される被ばくリスクを評価するコードDecAssess-Rを開発した。特に、事故時にHEPAフィルターに蓄積し、一気に放出される可能性のある移動放射能量は、解体作業の進捗に伴い時間的・空間的に変化することを考慮した。イベントツリーは、廃止措置段階及び類似の解体・交換作業における国内外のトラブル情報の調査結果をもとに構築した。事象頻度は一般産業界の情報に基づいており、事象進展確率は運転段階における機器故障確率に基づいている。また、廃止措置の進捗に伴い低減する安全機能については、解体作業のスケジュールに基づき考慮した。我が国におけるBWR及びPWRの解体作業の被ばくリスク評価の結果、火災事象の被ばくリスクが最も大きかった。特に、原子炉建屋内機器の気中切断による解体作業では、水中解体作業で最も放射能が大きい炉内構造物の解体作業よりも被ばくリスクが大きかった。

Joint clarification of contaminant plume and hydraulic transmissivity via a geostatistical approach using hydraulic head and contaminant concentration data

高井 静霞; 島田 太郎; 武田 聖司; 小池 克明*

Mathematical Geosciences, 56(2), p.333 - 360, 2024/02

https://doi.org/10.1007/s11004-023-10084-8

事故に伴って生じた地下汚染を適切に除染するためには、汚染分布を精度良く推定することが必要である。汚染分布の推定には、汚染源と水理地質構造の両者の不確かさが伴い、特に汚染の放出時刻歴と透水量係数の不確かさの考慮が重要である。汚染の放出時刻歴は地球統計学的な手法によって推定できるが、従来の評価は水理地質構造を既知とするものであった。また地球統計学的手法では、異なるデータを組み合わせることで(地下水位およびトレーサー試験など)、不均質な透水量係数分布を推定することも可能である。しかし、汚染が生じている地盤での広範囲でのトレーサー試験の実施は、場を擾乱させてしまう。一方汚染濃度の経時データであれば、場を乱さずに広範囲に測定することが可能である。そこで本研究では、地下水位と汚染濃度の両者を用いた、地球統計学的な汚染分布と透水量係数分布の同時推定手法を開発した。本手法の適用可能性を、不均質な帯水層中の汚染(2次元)を想定した、2つの数値実験により確かめた。その結果、透水量係数分布の正確な推定には、汚染濃度を組み合わせることが重要であることが示された。汚染分布の将来予測の精度(真値と推定値の相関係数)は、地下水位のみから推定した場合には0.67程度だったが、汚染濃度を組み合わせた場合には両ケースとも0.97と高い再現性を示した。さらに、初期汚染分布と透水量係数分布の両者の不確かさを考慮することで(条件付き実現値)、汚染分布の将来予測の不確かさを定量的に評価できることを示した。

Study on borehole sealing corresponding to hydrogeological structures by groundwater flow analysis

澤口 拓磨; 高井 静霞; 笹川 剛; 打越 絵美子*; 嶋 洋佑*; 武田 聖司

MRS Advances (Internet), 8(6), p.243 - 249, 2023/06

https://doi.org/10.1557/s43580-023-00528-y

放射性廃棄物の中深度処分では、モニタリング用のボーリング孔内が適切に閉塞されているかを確認するための手法を事前に整備しておく必要がある。そこで本研究では、堆積岩地域を想定し、どのような埋戻し設計条件であればボーリング孔内が有意な移行経路とならないかを把握し、ボーリング孔閉塞に係る確認ポイントを明らかにするため、埋戻されたボーリング孔を有する水理地質構造に対する地下水流動解析を実施した。その結果、ボーリング孔や掘削損傷領域(BDZ)が移行経路とならないための条件として、ベントナイト系材料の透水係数を母岩と同等以下にすること、BDZにグラウトを充填することなどが示された。

Experimental study on the localization and estimation of radioactivity in concrete rubble using image reconstruction algorithms

高井 静霞; 行川 正和*; 島田 太郎; 武田 聖司

IEEE Transactions on Nuclear Science, 69(7), p.1789 - 1798, 2022/07

https://doi.org/10.1109/TNS.2022.3181241

福島第一原子力発電所内に保管されている大量の汚染コンクリートがれきの量を減らすためには、サイト内で低い放射能のがれきを再利用することが有用である。事故によるがれきの汚染の詳細は明らかでなくホットスポットを含む可能性がある。そのため、安全性を確保しながら再利用を進めるためには、コンクリートがれきの平均放射能だけでなく放射能濃度分布を効率的に評価する必要がある。しかし、厚いまたは密な物質の不均質な汚染の評価は、クリアランスモニタ等の従来の測定システムでは困難であった。本研究では、容器内に収納されたコンクリートの放射能濃度分布の評価に対する、画像再構成アルゴリズムの適用可能性を実験的に確認した。放射線は容器(505040cm)の周囲に設置したプラスチックシンチレーションファイバーにより測定した。局所的なホットスポットは、汚染瓦礫の主要核種の一つである、Csの標準線源により模擬した。放射能濃度分布は容器内の100または50のボクセル(ボクセルのサイズ: (10cm)または101020cm)に対して評価した。ボクセル数が100の場合容器内部のホットスポットは検知できなかったが、ボクセル数が50の場合容器内部・表面の両者のホットスポットを再現できた。画像再構成アルゴリズムのうち、ML-EM法により評価された濃度分布が最も精度が良く、全7つの実験ケースに対し70%の精度で平均濃度を評価できた。

地下水流動解析コードMIG2DF第2版の開発

高井 静霞; 木村 英雄*; 打越 絵美子*; 宗像 雅広; 武田 聖司

JAEA-Data/Code 2020-007, 174 Pages, 2020/09

JAEA-Data-Code-2020-007.pdf:4.23MB

計算コードMIG2DFは、放射性廃棄物地中処分の安全評価を目的とした多孔質媒体中における地下水流・核種移行解析コードとして、平成4年に第1版が開発された。MIG2DF第1版では、2次元(鉛直断面・水平面および軸対称3次元)の有限要素法によるモデルに対し、密度を考慮した飽和-不飽和地下水流解析及び核種移行解析を行うことが可能である。一方放射性廃棄物地中処分では、長期的な地質・気候関連事象として、サイトに応じた隆起・侵食による地形変化や、沿岸域においては海水準変動に伴う塩淡境界の変化による地下水流動への影響を合わせて考慮する必要がある。こうした事象に対する評価手法を整備するために、本グループではMIG2DF第1版に対する改良、および、非定常な地形変化に対応したMIG2DFによる解析を可能とするための外部プログラムの整備を行っている。これらの開発のうち、本報告書ではMIG2DF第1版を改良した第2版について、その構成・解法・使用方法・検証計算を示す。また本報告書では、整備したMIG2DFの複数の外部プログラムのうち、地下水流路解析コード(PASS-TRAC)、解析用データセット作成コード(PASS-PRE)、および、ポスト表示コード(PASS-POST)についても構成・解法・使用方法を示す。

Dose estimation for contaminated soil storage in living environment

高井 静霞; 島田 亜佐子; 澤口 拓磨; 武田 聖司; 木村 英雄

Radiation Protection Dosimetry, 188(1), p.1 - 7, 2020/01

https://doi.org/10.1093/rpd/ncz250

福島第一原子力発電所事故後の除染活動によって発生した除去土壌は、福島県外ではそのほとんどが、学校・公園または宅地等の除染が行われた現場において除染ガイドラインに従って保管されている。実際の現場保管において、バックグラウンドを含まない除去土壌からの追加被ばく線量や、原則制限されている保管場所への立入に対し、その立入の被ばく線量の程度を把握しておくことは、継続的な現場保管および現場保管の有効性の確認のために重要である。本研究では、現在の福島県外における様々なタイプの現場保管の情報に基づき、居住者および利用者の被ばく線量を評価した。その結果、居住による線量は10-10mSv/y、立入による線量は10mSv/yオーダーであった。よって、福島県外における現在の現場保管による被ばくは1mSv/yに比べ十分小さいことが確認された。

Dose estimation in recycling of decontamination soil due to Fukushima NPS accident as coastal levees

高井 静霞; 澤口 拓磨; 武田 聖司

Proceedings of International Waste Management Symposia 2018 (WM2018) (Internet), 14 Pages, 2018/03

福島原子力発電所後の除染活動に伴い、放射性セシウムで汚染された大量の土壌が福島県内で保管されている。環境省は除去土壌の最終処分の実現のために、低レベルの除去土壌を再生資材として再生利用することで処分量を低減させる方針を示している。再生利用は土木構造物(防潮堤や道路盛土等)に限定され、管理主体や責任体制が明確な公共事業等に限定して実施される。しかしながら、これまで除去土壌の再生利用が実際に行われた事例や安全評価はなかった。そこで本研究では、環境省による再生利用に係るガイドライン作成に貢献するため、除去土壌の防潮堤への再生利用に係る安全評価を実施した。はじめに、建設時・供用時に作業者・公衆に生じる追加被ばく線量を評価した。評価の結果、追加被ばく線量が1mSv/y以下となる再生利用可能な再生資材の放射性セシウム濃度は6,800Bq/kgと算出された。このとき、国内の一般的な建設条件に対して、供用時の公衆に対する追加被ばく線量は10Sv/y以下を下回った。さらに再生利用可能な放射性セシウム濃度に対し、自然災害により防潮堤が破壊した場合でも追加被ばく線量が1mSv/yを下回ることを確認した。

地層処分の工学技術の適用に関連したシナリオ設定手法の整備; 処分場の建設・操業・閉鎖段階における地震の発生による閉鎖後の安全機能への影響についての整理(受託研究)

高井 静霞; 高山 秀樹*; 武田 聖司

JAEA-Data/Code 2016-020, 40 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2016-020.pdf:2.42MB

本研究では、地質・気候関連事象のうち処分場の建設から閉鎖段階における地震の発生が長期安全性に与える影響をシナリオとして設定するための検討を行った。まず、地震による地下施設の被害事例を収集し、被害をもたらす条件について分析した。その調査結果に加え、既往のバリア材の熱・水・応力・化学に関する特性への影響に関するFEP(Feature、Event、Process)の情報を踏まえて、地震による影響要因を特定した。さらに、工学技術適用上の事故・人的要因の検討結果を参考にして、地震発生により起こりうる人工バリア・天然バリアの設計上想定される状態から逸脱した状態(逸脱事象)を特定した。そして、逸脱事象により起こりうるバリア特性の変化および安全機能の喪失・低下につながる影響の連鎖をシナリオとして提示し、一連の結果を地層処分工学技術の適用に関連したシナリオ構築のためのデータベースとして整備した。

地層処分の工学技術の適用に関連したシナリオ設定手法の整備; 事故及び人的要因に対する工学的対策の整理(受託研究)

高井 静霞; 高山 秀樹*; 武田 聖司

JAEA-Data/Code 2015-018, 96 Pages, 2015/11

JAEA-Data-Code-2015-018.pdf:4.24MB

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価では、処分場のサイト調査・建設・操業・閉鎖段階で用いられる工学技術の適用上の事故・人的要因により生じるバリア特性への影響を考慮したシナリオを構築する必要がある。安全規制の観点から工学技術の適用に関連した評価シナリオを構築するために、JAEA-Data/Code 2014-026では工学技術に起因して生じえる人工バリア・天然バリアの設計上想定される状態から逸脱した状態(以下、逸脱事象)を特定し、逸脱事象が顕在化した場合のバリア特性の変化、および、安全機能の喪失・低下につながる影響の連鎖をシナリオとして提示した。本研究では、特定した事故・人的要因および逸脱事象に対し、発生防止対策や検知の手段、および、逸脱事象が発生した場合の影響低減対策に対する現在の工学的技術の有無、適用実績および開発状況の情報を収集した。それらの情報から、工学的対策に関して課題が残っていると考えられる逸脱事象を規制側が着目すべき逸脱事象として分類し、一連の整理の結果を地層工学技術の適用に関連したシナリオ構築のためのデータベースとして整備した。

放射性セシウムの影響を受けた廃棄物由来再生製品の利用に対する線量評価

高井 静霞; 武田 聖司; 木村 英雄

JAEA-Research 2014-028, 13 Pages, 2015/02

JAEA-Research-2014-028.pdf:1.92MB

福島第一原子力発電所事故に伴い大気中に放出された放射性Csによって汚染された可能性のある廃棄物は、物量低減及び資源の有効活用のために可能な範囲で再資源化され再生製品として利用されている。環境省では、流通している廃棄物由来の再生製品に含まれる放射能濃度等の実状を把握するため、再生製品に関する調査を行った。その結果、大部分の再生製品中の放射性セシウム濃度は現行の再生製品中の放射性Cs濃度の基準値100Bq/kgを下回ったものの、一部の再生製品から100Bq/kgを超える濃度が検出された。本研究では、環境省の調査で高い放射性Cs濃度が検出された再生製品を対象に、それらを利用した場合の作業者および公衆に対する線量を評価した。まず、環境省の調査結果に基づき再生製品の利用に伴う被ばく経路およびパラメータを設定し、測定された再生製品中の放射性Cs濃度に基づき各被ばく経路での線量を求めた。導出した線量を線量のめやす値(10Sv/y)と比較した結果、1検体を除く全ての再生製品で被ばく線量は10Sv/y以下を下回り、調査された再生製品の利用に対する安全性が確認された。また、再生アスファルト混合物の1検体に対しては被ばく線量が26Sv/yと10Sv/yを上回ったが、その値はICRP Pub.104が示す些細な線量レベルの範囲内に収まっており、安全性は担保できていると考えられる。