ガンマ線画像スペクトル分光法による高放射線場環境の画像化による定量的放射能分布解析法(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 京都大学*

JAEA-Review 2022-027, 85 Pages, 2022/11

JAEA-Review-2022-027.pdf:5.72MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(1F)の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「ガンマ線画像スペクトル分光法による高放射線場環境の画像化による定量的放射能分布解析法」の平成30年度から令和3年度の研究成果について取りまとめたものである(令和3年度まで契約延長)。本課題は令和3年度が最終年度となるため4年度分の成果を取りまとめた。本研究では、ガンマ線イメージング装置であるETCCを1F廃炉事業での使用可能な可搬型装置でかつ高線量環境下で動作可能なように改良し、廃炉の現場に導入できるようにした。ETCCは世界初の光学カメラと同じ全単射撮像が可能なガンマ線カメラである。そのためETCCは一般的な定量的画像解析法を放射線にも適用可能とすることが可能で、1Fの廃炉に係る解決すべき6つの重点課題に革新的進展をもたらす。例えば廃炉工事で発生する汚染の飛散を3次元ガンマ線イメージングによりオンラインで検知、さらに拡散の動的な検知から精度の高い拡散予想を可能にする。それを実証するため令和元年に、1F敷地内1㎞四方を一度に画像モニタリングし、同時に100か所以上のスペクトル観測を実現し、今まで不明だったスカイシャインガンマ線スペクトル及び分布の計測に成功した。さらに京都大学複合原子力科学研究所原子炉建屋内の3次元線量計測を実施、微量なAr41の大気拡散を3次元の動画撮像に成功。廃炉を超え一般の原子炉での高精度な放射線3次元画像モニタリング及び放射能拡散予想システムが実現できることを示す画期的な成果が得られた。

放射性物質の大気拡散予測モデルの開発と応用

寺田 宏明

no journal, , 

原子力機構では、緊急時大気拡散予測システムとしてSPEEDIおよびWSPEEDIを開発し、対象スケール拡張に向けて研究を進めている。WSPEEDIを福島第一原子力発電所事故に応用し、大気拡散計算と環境測定値の比較により放射性物質の大気放出量の推定と大気拡散過程の解析を実施してきた。予測システム高度化のため、任意条件の大気拡散計算結果を即座に取得可能な新たな計算手法を開発し、原子力防災計画の事前検討等への活用を進めている。全球域に対しては物理・化学過程を詳細に考慮したGEARN-FDMを開発している。I-129の全球大気拡散シミュレーションを実施し、六ヶ所村での観測値を用いたモデルの妥当性検証と、北半球I-129循環に対する欧州再処理施設起源I-129の寄与解析を実施した。局所域に対しては、建物や地形の影響を受けた気流場における拡散状況を高分解能で詳細に解析可能なLOHDIM-LESを開発している。風洞実験データによる基本性能の検証の後、さらに現実気象条件下の計算を可能とするため気象モデルとの結合による高度化を行い、都市域での野外拡散実験データによりその計算性能を実証した。