Quantitative visualization of a radioactive plume with harmonizing gamma-ray imaging spectrometry and real-time atmospheric dispersion simulation based on 3D wind observation

永井 晴康; 古田 禄大*; 中山 浩成; 佐藤 大樹

Journal of Nuclear Science and Technology, 60(11), p.1345 - 1360, 2023/11

https://doi.org/10.1080/00223131.2023.2197445

放射性プルームの3次元分布を定量的に可視化するとともに放射性核種の放出量を推定する革新的なモニタリング手法を提案し、その実現性を予備的な試験により確認した。提案する手法は、電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)によるガンマ線画像分光測定とドップラーライダーによる3次元風速測定に基づくリアルタイム高分解能大気拡散シミュレーションを組み合わせている。複数箇所に設置したETCCで測定された放射性プルーム中の個々の放射性核種からのラインガンマ線画像とリアルタイム大気拡散計算による大気中濃度分布情報を融合した逆解析により、放射性核種ごとの3次元濃度分布を再構成する。大気拡散シミュレーションと放射線輸送計算で生成した仮想的な実験データを用いた試験により、試作した解析手法が十分な性能を有することを示した。

Estimation of I-131 concentration using time history of pulse height distribution at monitoring post and detector response for radionuclide in plume

平山 英夫*; 川崎 将亜; 松村 宏*; 大倉 毅史; 波戸 芳仁*; 佐波 俊哉*; 滝 光成; 大石 哲也; 吉澤 道夫

Insights Concerning the Fukushima Daiichi Nuclear Accident, Vol.4; Endeavors by Scientists, p.295 - 307, 2021/10

A method of deducing the I-131 concentration in a radioactive plume from the time history of peak count rates determined from pulse height spectra obtained from an NaI(Tl) scintillation detector employed as a detector of a monitoring post was presented. The concentrations of I-131 in the plumes were estimated from the count rates using the calculated response of the NaI(Tl) detector with egs5 for a model of a plume uniformly containing I-131. This method was applied to the data from the monitoring posts at Nuclear Science Research Institutes of Japan Atomic Energy Agency (JAEA). The estimated time history variation of I-131 concentrations in plumes was in fair agreement with those measured directly by an air sampling method. The difference was less than a factor of 4 for plumes that arrived on March 15 and March 21, indicating relatively high I-131 concentrations among the plumes studied in this work.

平成29年度無人飛行機を用いた放射性プルーム測定技術の確立(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康*; 越智 康太郎; 結城 洋一*; 石崎 梓; 長田 直之*

JAEA-Research 2018-009, 48 Pages, 2019/01

JAEA-Research-2018-009.pdf:14.77MB

原子力施設の事故時において、住民の避難計画の決定には放出された放射性プルームの挙動予測が不可欠である。現在は、大気拡散シミュレーションを基本とした予測システムは原子力防災のツールとして実用化されているものの、放射性プルームを実測できるツールは存在しない。本研究では、技術革新の著しい無人飛行機を用いて、大気中の放射性物質濃度を地上からの寄与や機体への汚染と弁別して測定できるシステムの試作機の開発を行った。また、前年度実施した放射性プルームのレスポンス計算に重要なパラメータとなる機体への沈着速度を求めるため、模擬エアロゾルを用いた暴露実験を実施した。さらに、検出システムの開発とともに、プルームの動きをリアルタイムに予測し、最適なフライトプランを導出するアルゴリズムの開発を行った。本レポートは3か年計画の2年目の成果をまとめたものである。

モニタリングポストでの波高分布の時系列変化とプルーム中放射性核種に対する検出器応答を用いたI-131濃度の推定

平山 英夫*; 川崎 将亜; 松村 宏*; 大倉 毅史; 波戸 芳仁*; 佐波 俊哉*; 滝 光成; 大石 哲也; 吉澤 道夫

日本原子力学会和文論文誌, 13(3), p.119 - 126, 2014/09

https://doi.org/10.3327/taesj.J14.006

モニタリングポストの検出器として使用されるNaI(Tl)シンチレーション検出器から得られるパルス波高スペクトルから得られるピーク計数率の時系列変化から放射性プルーム中のI-131濃度を推測する方法が示された。プルーム中のI-131濃度は、I-131を一様に含むプルームのモデルに対して、egs5を用いたNaI(Tl)検出器の応答計算を用いて計数率から推定された。この方法を日本原子力研究開発機構原子力科学研究所のモニタリングポストで得られたデータに適用した。プルーム中のI-131濃度の推定された時系列変化は、空気サンプリング法で直接測定されたものとよく一致した。今回調査した比較的高いI-131濃度を示す3月15日と3月21日に飛来したプルームでは、その差はファクター4以下であった。

等温水平管内の非定常複合対流特性

坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*

第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.633 - 634, 1995/05

水を作動流体とした水平正方形流路の複合対流熱伝達について、物性値の温度依存性を考慮した3次元楕円形非定常数値解析を行い、温度助走域における伝熱流動特性について検討した。壁面は等温加熱条件で、上壁のみ断熱とした。計算手法にSIMPLE法を用い、対流項にQUICKを用いた。水は物性値や無次元数が基準温度レベルに大きく依存するため、熱伝導率、動粘度、体膨張率の温度依存性を考慮した。時間変化に伴う不安定成層からのサーマルプリューム成長過程を捉え、それによる熱輸送機構を定性的に明らかにした。また、プリューム下流に形成される低温領域が熱伝達に及ぼす影響を示し、作動流体が空気の場合とヌセルト数を比較検討した。

Application of the SPEEDI System to the Chernobyl Reactor Aaccident

茅野 政道; 石川 裕彦; 山澤 弘実; 森内 茂

JAERI-M 86-142, 65 Pages, 1986/10

JAERI-M-86-142.pdf:1.49MB

SPEEDIシステムは、日本において原子炉事故が発生し、放射性プル-ムが環境中に放出された場合、それによる被爆線量を計算予測するシステムである。本報告では、このシステムをチェルノブイル原子炉事故に適用し、放出されたプル-ムの拡散・移行経過の推定および放出放射能量の評価を行なった結果を示した。プル-ムの拡散・移行に関する予測結果は、ヨ-ロッパ国内でのモニタリング結果とほぼ一致した。また、モニタリング結果との比較により推定した放出率から、事故後、24時間以内に希ガスインベントリの3%が環境中に放出されたと考えられる。

Estimation of embryonic and fetal doses from accidentally released radioactive plumes

甲斐 倫明

Radiat.Prot.Dosim., 11(2), p.91 - 94, 1985/00

原子力施設の事故時に放出される放射性雲からの胎児の体外被曝線量評価を行った。胎児は、遺伝性の異常の誘発および小児期あるいは成人期に現れるであろうがんに加えて発生異常を放射線防護の対象としなければならない。発生異常の型や頻度は被曝したときの妊娠の時期によって左右される。本研究では妊娠の時期、光子エネルギー、光子の入射角度による効果を調べた。その結果、放射性希ガス核種の放出する平均光子エネルギーの範囲では、妊娠時期による違いは小さく、およそ0.5rem/Rとみてよいことがわかった。本研究で得られた知見は、緊急時の防災対策および原子炉立地の安全審査等に役立つものである。

レーザー分光分析技術の原子力分野への応用; アブレーションプルームのレーザー集光条件の効果

大場 正規; 宮部 昌文; 赤岡 克昭; 若井田 育夫

no journal, , 

高放射性MOX燃料や炉心溶融事故で生成された燃料デブリ中のウランやプルトニウムの同位体組成比を非接触・遠隔で直接分析するため、レーザーアブレーション共鳴吸収分光法の開発を進めている。本手法を最適化するためには、アブレーションプルーム中の原子やイオンの分布などを調べることが重要であるが、アブレーションレーザーの焦点位置によるプルームの挙動はほとんど調べられていなかった。そこでレーザー誘起蛍光法により、アブレーションパルスの焦点位置を変化させたときのアブレーションプルームの蛍光画像を酸化Gdを試料として観測した。その結果、プルームは外側に密度が高い殻構造を有しており、また、原子の分布では、殻構造の内部にも構造が認められた。プルームの広がりは、アブレーション光のデフォーカスが大きい場合は縦長であり、焦点が試料表面に近づくにつれて半円形に近づくことが分かった。

Hypothetical scenarios resulting in radioactive material dispersion from Zaporizhzhia NPP (ZNPP) using four different weather patterns

El-Asaad, H.; Chirayath, S.*; Hecker, S.*; Fuhrmann, M.*

no journal, , 

Evaluating the consequences of nuclear security threats - like the intentional sabotage of a nuclear power plant - is the main focus of this research. This study utilizes the simulations of radioactive material release and dispersion due to potential sabotage events or nuclear accidents using state-of-the-art computer code called WSPEEDI-DB developed by the JAEA. This study runs a "what-if" scenario by conducting a preliminary evaluation on the consequences due to a potential sabotage event at the ZNPP by performing simulations of radioactive material release. Plume patterns from simulations made for four selected days for the potential sabotage event were the days selected corresponding to the two seasonal solstices and two equinoxes. The release period for all the simulations was 48 hours. The radiation dose rates on the ground due to the plume dispersion and deposition ranged from 1 to 1000 micro-Gray per hour. The highly radioactive plumes would likely cause public panic, health risks, and mass evacuations in the affected countries.