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さいぞういなくら
5 years ago
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1 低レベル放射性廃棄物の放射能濃度評価方法の開発成果報告会開発成果の内容平成 24 年 3 月 16 日財団法人原子力研究バックエンド推進センター室井正行 1

2 説明内容 1. 開発の背景 ( 大学民間の廃棄物の視点から ) 2. 開発目標課題 3. 開発の進め方 4. 開発成果 2

3 1. 開発の背景 ( 大学民間の廃棄物の視点から ) 1.1 物流システム事業 1.2 大学民間のウラン廃棄物 3

4 1.1 物流システム事業大学民間の研究施設等集荷保管放射能濃度分布データ最大放射能濃度処理事業 ( 及び埋設事業 ) の事業許可申請 4

5 1.2 大学民間のウラン廃棄物物流システム事業対象廃棄物は約 6 万 7 千本と予想 (H60 年度まで 200L ドラム缶換算 ) ウラン廃棄物はそのうちの 7 割程度 200L ドラム缶で保管されている廃棄物が多い昨年度アンケート調査でも容器毎にウラン量を評価している発生者は少なく濃度分布データの整備を早急に行うことが必要 5

6 2. 開発目標課題トレンチ処分の受入濃度 (10 Bq/g を想定 ) を満足するかを判断できるもので以下の要件を満たす評価手法の開発を目標としたただしハードは開発対象とせず市販品の使用方法を工夫 1 容器 ( 200L ドラム缶優先 ) に収納された状態で測定可能 2 幅広い種類の廃棄物 ( 内容物 ) に適用可能 3 装置が簡易測定が簡便測定時間はドラム缶 1 本あたり数時間程度パッシブ γ のバルク測定法を選定課題 : 収納物の密度不均一性ウランの偏在に起因する評価誤差の低減原子力機構人形峠環境技術センター考案の等価モデルに着目 6

7 3. 開発の進め方 3.1 体制 3.2 開発計画 7

8 3.1 体制文部科学省研究開発局原子力課放射性廃棄物企画室低レベル放射性廃棄物の放射能濃度評価方法の開発検討委員会原子力機構人形峠環境技術センター 8

9 3.2 開発計画 H21~H23 H24~ 評価フローの検討適用可能条件の明確化誤差評価検出限界濃度の評価装置設計学会標準化等実廃棄物でのデータ収集実運用密度分布線源分布によらない評価手法 ( 等価モデル ) について H21~H23 の 3 ヵ年でさまざまな廃棄物性状に対する適用妥当性を確認し適用可能条件の明確化誤差評価及び検出下限濃度の評価を行った年度密度分布対象廃棄物の分類線源分布検討に用いた模擬廃棄物 H21 均一均一計算体系に合わせた廃棄物形状均一不均一 H22 不均一不均一 H23 均一 / 不均一均一 / 不均一実廃棄物に近い廃棄物形状 9

10 4. 開発成果 4.1 等価モデルの概念 4.2 等価モデルの定式化 4.3 測定装置 4.4 評価手順 4.5 検量線の作成 4.6 模擬廃棄物の測定 4.7 誤差評価 4.8 検出限界濃度 4.9 適用できる廃棄物条件 4.10 まとめ 10

11 4.1 等価モデルの概念従来の手法計数率の算術平均のばらつきがそのまま評価に反映される n1001kev n1001kev 対数 (n1001kev) 等価モデル計数率の幾何平均を遮蔽効果を考慮した軸 (X geometry ) に展開して得られる一義的関係を利用するため直線のまわりのばらつきが評価誤差になる Xgeometry 計数率と遮蔽効果との間に相関関係があることを利用して計数率のみを考慮する従来の評価に比べばらつきを低減する計数率 :U 238 と平衡の Pa 234m からの 1001KeV 遮蔽効果 :Pa 234m の 1001KeV と 766KeV の計数率比の関数 (Xgeometry と呼ぶ ) 11

12 4.2 等価モデルの定式化 γ 線強度の関係 n n a 1 a 2 = I = I a 0 a 0 εexp 4π x εexp 4π x ( a :1001keV, b : 766keV) ピーク比の関係 a n ( μ x ) εexp( μ x ) a 2 1,n ( μ x ) εexp( μ x ) a b 1,n b 2 = I b 0 = I () = 1 = 0 exp( ( μ μ ) x ) R 1 b n1 a n 2 b n2 a I b I0 a I b 0 ( ) = = 0 exp( ( μ μ ) x ) R 2 b I0 a a b b 1 2 4π x b 2 1 4π x a I0 b I0 b = k = = n 1 x 1 n x 2 2 I 0 検出器 (1) 検出器 (2) 線源位置とガンマ線強度の関係 ( 均一密度対向測定の場合 ) 横軸 (Xgeometry) ln 1 k R(1) R(2) 2 = ( μ 4 ) 2 a μb ( x1 + 規格化したピーク比で表した遮蔽に関する指標 x 2 ) 2 縦軸 a a n1 n2 計数率の平均値 ( ウラン量に比例 ) 12

13 多点測定でのピーク比の性質廃棄物容器を中心から等しい距離の全方位位置で測定した1001keVと766keVのγ 線計数率の比率の幾何平均 ( R ) を計算する R はδ() i 1 と見なせる場合に廃棄物の平均的な減弱係数で与えられる 1 N a N N n () i ε = = a 1 R k exp μ b() ε n i b N i= 1 i= 1 δ () i μa μb () i Δμ () i Δμ = a b μa μb ( i) = μ + Δμ () i a a ( i) = μ + Δμ () i b b μ μ = μa μ b ( 1+ δ() i ) xi μ a, μ b : 線源から i 番目の測定点までの平均的な減弱係数 [cm -1 ] Δμ a (i), Δμ b (i) : 線源から i 番目の測定点までの平均的な減弱係数からの変位 [cm -1 ] 測定データの幾何平均をとることで密度不均一の放射性廃棄物から密度均一の状態を近似的に作り出せるドラム缶検出器多点測定での評価座標 1 横軸 2 k ln R (Xgeometry) = ln k 1 N i= 1 a n b n () i () i 1 N 2 1 N a () N 縦軸 n i i= 1 ( 計数率の幾何平均 ) 横山薫, 杉杖典岳, 放射性廃棄物収納容器中のウラン放射能簡易定量評価のための γ 線計測方法, RADIOISOTOPES, 60, よりドラム缶断面 n i 検出器 13

14 4.3 測定装置 14

15 4.4 評価手順 15

16 4.5 検量線の作成校正用ドラム缶ラシヒリングを充填して線源を同心円状に配置したドラム缶を準備 A01 A02 A03 A04 16

17 検量線 2.0 n 1001keV y = ln(x) n1001kev 対数 (n1001kev) ラシヒリングを充填し線源を同心円状に配置したドラム缶を測定して検量線を求めた各模擬廃棄物について測定を実施して検量線との位置関係 (= 検量線による定量可能性 ) について評価する Xgeometry 17

18 4.6 模擬廃棄物の測定模擬廃棄物でのパラメータ密度不均一性 : ラシヒリング小口径配管大口径配管それぞれをドラム缶に収納材料 : 上記鉄系に加えコンクリートブロック線源分布 : 上記媒体中で種々の線源配置ウラン線源検量線作成と同様 192g U (2g/ 容器 12 容器 / 本 8 本 ) 測定点数 12 点測定 ( 30 ピッチ ) 18

19 小口径配管設置状況 19

20 大口径配管設置状況 20

21 コンクリートブロック設置状況 21

22 ラシヒリング A05 A06 A y = ln(x) n 1001keV A01~04 A05~07 対数 (A01~04) Xgeometry 試験パターン A05~A07 については JAEA 人形峠環境技術センターが独自に行った試験のデータをご提供いただいた 22

23 小口径配管 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B y = ln(x) n 1001keV A01~04 B01~10 対数 (A01~04) 試験パターン B04~B10 については JAEA 人形峠環境技術センターが独自に行った試験のデータをご提供いただいた Xgeometry 23

24 大口径配管 C01 C02 C y = ln(x) n 1001keV A01~04 C01~03 対数 (A01~04) Xgeometry 24

25 コンクリートブロック D01 D02 D y = ln(x) n 1001keV A01~04 C01~03 対数 (A01~04) Xgeometry 25

26 全パターンの評価座標プロットラシヒリング小口径配管大口径配管コンクリートブロックに線源を配置した場合の全パターンのプロット n 1001keV(cps) y = ln(x) A01~04 A05~07 B01~10 C01~03 D01~03 対数 (A01~04) Xgeometry 相対誤差相対誤差の評価 A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 C01 C02 C03 D01 D02 D03 ウラン 192g(32Bq/g) での検量線による定量は相対誤差 20% 以内となった 26

27 4.7 誤差評価放射能濃度が 10Bq/g 5Bq/g のときの σ を評価 1192g ウランの場合の 1001keV の計数率と σ の関係 (12 点測定の個々のデータ ) を多項式で近似 ( 下図 ) 2 ウラン量を変えたときの 12 点測定の個々のデータ推定値 ( 比例計算 ) から 1001KeV 計数率の幾何平均の σ を誤差伝搬で計算 σ P σ1001kev y = x x σ1001kev 多項式 (σ1001kev) n P 27

28 実測データ ( 放射能濃度 32Bq/g) での相対誤差評価結果ウラン量 (g) 放射能濃度 (Bq/g) γ 線計数率 (cps) A01~A04 A05~D03 A05~D03(+σ) A05~D03( σ) 回帰直線 Xgeometry 相対誤差 A05 A06 A07 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 C01 C02 C03 D01 D02 D03 相対誤差相対誤差 (+σ) 相対誤差 ( σ)

29 放射能濃度 10Bq/g での相対誤差推定結果ウラン量 (g) 60.0 放射能濃度 (Bq/g) γ 線計数率 (cps) A01~A04 A05~D03 A05~D03(+σ) A05~D03( σ) 回帰直線 Xgeometry 相対誤差 A05 A06 A07 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 C01 C02 C03 D01 D02 D03 相対誤差相対誤差 (+σ) 相対誤差 ( σ)

30 放射能濃度 5Bq/g での相対誤差推定結果ウラン量 (g) 30.0 放射能濃度 (Bq/g) γ 線計数率 (cps) A01~A04 A05~D03 A05~D03(+σ) A05~D03( σ) 回帰直線ウラン量が変化しても放射能濃度 5Bq/g 程度までは相対誤差にあまり変化がない (1 点 1200 秒測定 ) 相対誤差 Xgeometry A05 A06 A07 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 C01 C02 C03 D01 D02 D03 相対誤差相対誤差 (+σ) 相対誤差 ( σ)

31 4.8 検出限界濃度 Currie 法を適用し放射能がないときのバックグラウンドの計数率分布と検出限界の放射能の場合の計数率分布の裾の重なり (5%) から検出限界濃度を判断バックグラウンドと検出限界の計数率の平均値標準偏差をそれぞれ n 0,σ 0,n D,σ D としたときに n D =n 0 +k 1 α σ 0 +k 1 β σ D となるここで k 1 α はバックグラウンドを差し引いた計数率が有意となる限界の係数 k 1 β は検出限界の測定計数率が有意となる限界の係数 ( ここでは α=β=0.05(95% 信頼度 ) で 1.645) である ( 日本原子力学会標準より ) n 0 n C n D σ 0 σ D k 1 α σ 0 β α k 1 β σ D 計数率 31

32 n D の評価 1 ブランク ( 線源を配置しない場合 ) での n 0 σ 0 は B.G. の γ 線測定データから計算する 2 検出限界計数率の σ D は 4.7 と同じ方法 ( 模擬廃棄物の 12 点測定の個々の計数率と σ の関係式と誤差伝搬 ) でウラン量を変化させ α=β=0.05 となる σ D を求める 3 n 0 σ 0 σ D から次式で n D を求める n D =n 0 +k 1-α σ 0 +k 1-β σ D (k 1-α =k 1-β =1.645) 32

33 バックグランドの測定線源を配置しない模擬廃棄物ドラム缶について12点位相を変えて測定した γ線スペクトル keVのピーク位置 γ線計数率 cps DBG01 DBG02 DBG03 DBG DBG DBG DBG DBG DBG09 DBG DBG DBG12 Energy kev 33

34 n P (cps) 点の測定結果から平均 (n 0 ) と σ 0 を評価したヒストグラム平均 (n 0 ) σ cps cps 頻度データ区間 (γ 線計数率 :cps) 34

35 n D の評価結果 Currie 法により推定した結果検出限界ウラン量は 7.26gU となったドラム缶のかさ密度を 0.75g/cm 3 ウランの比放射能を 25000Bq/g とすると検出下限の放射能濃度は 1.2Bq/g 程度となった 35

36 4.9 適用できる廃棄物条件今回の模擬廃棄物による試験結果から以下の条件で等価モデルが適用可能であることが示された 1 かさ密度が 1g/cm 3 程度 2X geometry が 20~120 程度この条件 1 2 を満たしていれば以下の誤差範囲で測定可能である評価座標のばらつきの相対誤差 ( 系統誤差 ) は 20% 程度典型的な実廃棄物を元に実廃棄物に近い条件での模擬廃棄物を用いたため多くの実際の廃棄物がこの条件を満たしていると考えられる 36

37 4.10 まとめ密度分布線源分布によらず等価モデルにより精度よくウラン量の評価が可能であることが分かった実際のウラン廃棄物について数時間程度で 10Bq/g の放射能濃度を誤差 20% 程度で評価ができる見通しがついた今後の取組事項装置設計評価手法の学会標準化に必要なデータ収集及び検討 37

38 ご清聴ありがとうございました 38

14 化学実験法 II( 吉村 ( 洋 mmol/l の半分だったからさんの測定値はくんの測定値の 4 倍の重みがあり推定値としては 0.68 mmol/l その標準偏差は mmol/l 程度ということになる測定値を特徴づけるパラメータ t を推定するこの手

14 化学実験法 II( 吉村 ( 洋 mmol/l の半分だったからさんの測定値はくんの測定値の 4 倍の重みがあり推定値としては 0.68 mmol/l その標準偏差は mmol/l 程度ということになる測定値を特徴づけるパラメータ t を推定するこの手 14 化学実験法 II( 吉村 ( 洋 014.6.1. 最小乗法のはなし 014.6.1. 内容最小乗法のはなし...1 最小乗法の考え方...1 最小乗法によるパラメータの決定... パラメータの信頼区間...3 重みの異なるデータの取扱い...4 相関係数決定係数 ( 最小乗法を語るもう一つの立場...5 実験条件の誤差の影響...5 問題...6 最小乗法の考え方飲料水中のカルシウム濃度を