密封容器内の放射線計測方法

【課題】密封容器に密封されているガスの濃度を下げることなく、放射性物質等を高感度で計測できる密封容器内の放射線計測方法を提供する。
【解決手段】密封容器２内の封入ガスを減圧環境にすることで密封容器２から封入ガスを取り込み、封入ガス中に存在するダスト状の放射性物質をフィルタで回収しフィルタの放射線濃度を計測する。フィルタでダスト状の放射性物質を回収した後の封入ガスは再度密封容器２内に戻す。密封容器２から回収した封入ガスを保管中又は検査中に密封容器２から取り出した封入ガスと同量のガスを密封容器２に供給してもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所から発生する使用済燃料や、使用済燃料の再処理で発生するガラス固化体を乾式貯蔵する貯蔵設備における放射性物質の漏洩監視方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で使用された後の使用済燃料集合体は、原子力発電所の燃料貯蔵プール内に保管される。燃料貯蔵プールに所定期間貯蔵された使用済燃料集合体は、ウラン及びプルトニウム等の再使用可能な核燃料物質を回収するために再処理施設で再処理される。この再処理によって高レベル放射性廃棄物のガラス固化体（以下、ガラス固化体という）が発生する。ガラス固化体は、最終的には地下に設けられた処分場にて埋設処分される。しかし、ガラス固化体は、製造直後は発熱量が高いため、数十年間、専用の貯蔵施設にて冷却しながら貯蔵し、処分可能な発熱量まで低下した後に処分される。
【０００３】
また、使用済燃料集合体の一部は、再処理施設で再処理される前に、金属キャスクやボールト等の中間貯蔵施設で数十年間貯蔵する。
【０００４】
ガラス固化体の貯蔵施設の一例が特許文献１に記載されている。この例のガラス固化体貯蔵施設は、ガラス固化体を収納する複数の収納管を貯蔵ピット内に設置し、通風管が収納管の周囲を同心状に取り囲んで、収納管と通風管の間に貯蔵施設外から取り入れた空気を流している。ガラス固化体はこの空気によって冷却される。ガラス固化体を冷却した空気は、暖められて貯蔵施設内に形成される排気通路を通って外部へ排出される。この冷却用の空気は、暖められた空気が上昇する力を利用して、自然循環により貯蔵施設内を流れる。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているように、放射性廃棄物からの発熱を効率的に除去するため、密封容器内部には放射性廃棄物と共に熱伝導性に優れたヘリウムガスを封入することが考えられる。
【０００６】
本方式による放射性廃棄物の貯蔵は数十年以上に及ぶ可能性もあるため、放射性廃棄物中の放射性物質等が密封容器外に漏洩していないことを監視する必要がある。
【０００７】
放射性物質の漏洩監視方法は、特許文献２〜４に記載されている。特許文献２では、収納管内に空気より比重の小さい高熱伝導ガスを収納管の上側から送風し、収納管の下部からガスを吸引する。吸引したガスはフィルタを通し、放射性物質のモニタリング後、問題なければ外気に排出される。高熱伝導ガスとしては、ヘリウムガスが適用される。これにより、収納管内のガスを熱伝導性が高いヘリウムガスを維持しつつ、モニタリングが可能になる。しかし、本法では常にヘリウムガスを供給し続ける必要が生じるため、コストが高くなる。
【０００８】
特許文献３では、収納管内部のガスを定期的にサンプリングし、サンプリング空気中の放射能濃度を測定することを開示している。しかし、本法ではサンプリングしたガスを外気に放出してしまう。密封容器中のガスをヘリウムにした場合、本法においても、サンプリングする度に放出した量のガスを補給する必要が生じるため、コストが高くなる。
【０００９】
特許文献４では、収納管内に放射線検知センサを設けることで、収納管内のガス等をサンプリングすることなく、しかも遠隔で放射性物質の漏洩を監視できる。しかし、本法ではガス中の放射性物質を計測するセンサの近辺に非常に強い放射性廃棄物が存在することから、計測精度を高くすることが難しい。
【００１０】
【特許文献１】実開平３−１２５２９９号公報
【特許文献２】特許第３３１４５３１号公報
【特許文献３】特公平５−１１５９８号公報
【特許文献４】特開平８−１５４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来技術では、サンプリング時における収納管内部のガス濃度の維持、あるいは計測精度向上に関し、必ずしも十分に配慮されていなかった。また、収納管のように長尺容器を対象にした場合、サンプリングする配管とサンプリング後のガスを放射線検出器から収納管へ戻す配管を、両方とも収納管の一方の端側に設置し、サンプリング作業とサンプリング後のガスを収納管に戻す作業を同時に実施してしまうと、二本の配管近傍のガスのみをサンプリングしてしまい、もう一方の端側近傍のガスのサンプリング効率が低下するため、サンプリングの精度を向上させることが難しい。
【００１２】
本発明の目的は、密封容器（収納管）に密封されているガスの濃度を下げることなく、放射性物質等を高感度で計測できる密封容器内の放射線計測方法(放射線濃度の計測方法)を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の特徴は、密封容器（収納管）内の封入ガスをサンプリングし、封入ガス中の放射線計測を実施後、サンプリングしたガスを再度密封容器内に戻すことで達成される。これにより、放射線濃度の計測中でも、密封容器内に密封しているガスの濃度を一定に保つことができる。
【００１４】
ガスのサンプリング方法は、密封容器内を減圧環境にし、一時的に密封容器内のガスを別の容器に保管し、ガス中の放射線濃度を計測後、再度密封容器内にガスを戻す。これにより、密封容器のような長尺容器内の全てのガスをサンプリングできるので、放射線計測精度を向上することができる。
【００１５】
また、密封容器内に封入されているヘリウムとは別に、ヘリウムタンクを設け、減圧環境によるヘリウムガスのサンプリングが終了した後、ただちにサンプリングしたヘリウムガスと同量のヘリウムガスを密封容器内に供給（補充）する。これにより、ヘリウムガスのサンプリングから放射線濃度の計測中も、密封容器内のヘリウム濃度を一定に保つことができ、ガラス固化体の一時的な温度上昇を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、密封容器（収納管）に密封されているガスの濃度を下げることなく、放射性物質等を高感度に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施例を図１と図２を用いて説明する。放射性物質の貯蔵施設の基本的な構成は、例えば特許文献１の図１や図３に示されているので、ここでは本発明に直接関係する部分のみについて説明する。
【００１８】
図１に示すように、ガラス固化体１はヘリウムガスを封入した収納管（密封容器）２に密封されている。収納管２の上部にはガラス固化体１から放出される中性子や放射線を遮蔽する密封プラグ３が設けられ、また収納管２を密封する蓋４により密封されている。収納管２の外部には冷却空気５が流れており、ガラス固化体１から発生する崩壊熱を除去する。配管７と配管８は、密封プラグ３及び蓋４を貫通して、収納管２の内部と放射線計測装置６とを接続している。配管７は収納管２内の封入ガス（ヘリウムガス）をサンプリングするためのもので、配管８は放射線計測後のヘリウムガスを収納管２内に供給する（戻す）ためのものである。
【００１９】
次に、図２を用いて、放射線計測装置６の具体的な構造を説明する。サンプリング用の配管７を介して、収納管２内のヘリウムガスを真空ポンプ９により吸引する。真空ポンプ９と収納管２の間に圧力バルブ１０を設けて圧力境界を構築し、収納管２内のヘリウムガスをサンプリングしない時に、収納管２から真空ポンプ９側へのヘリウムガスの流出や、真空ポンプ９側から収納管２へのガスの流れが生じないようにする。
【００２０】
真空ポンプ９の下流側には、真空ポンプ９で吸引したヘリウムガスを一時的に保管する保管タンク１１を設置する。保管タンク１１の上流側及び下流側の両側に圧力バルブ１２を設け、圧力境界を確保する。真空ポンプ９により収納管２から吸引したヘリウムガスは、保管タンク１１に一時保管された後、放射性物質回収装置１３に送られ、ここでダスト状の放射性物質を回収する。ダストが取り除かれたヘリウムガスは、三方弁１４を介してヘリウムタンク１５に格納される。放射性物質回収装置１３と三方弁１４との間、三方弁１４とヘリウムタンク１５との間にも圧力バルブ１２を設け、圧力境界を確保する。
【００２１】
真空ポンプ９により収納管２内のヘリウムを全て吸引回収し、バルブ１０を閉止した後、ヘリウムタンク１５から収納管２内へ、吸引回収したヘリウムガスと同じ量のヘリウムガスを供給（注入）する。これにより、収納管２内のヘリウムガスがない時間を可能な限り短縮することで、収納管２内のガラス固化体１の温度が上昇しないようにする。
【００２２】
放射性物質回収装置１３はフィルタを備え、フィルタにヘリウムガスを送風することにより、ダスト状の放射性物質をフィルタで集塵する。保管タンク１１内のヘリウムガスの送風終了後、放射性物質回収装置１３内のフィルタを回収し、別途、計測室においてフィルタの放射線計測を実施する。このために、フィルタは着脱可能な機構（構造）にする。
【００２３】
放射線計測の頻度については、ガラス固化体の貯蔵が場合によっては数十年以上の長期にわたること、収納管の腐食などは起こるとしても徐々に進行することを考慮すると、健全性の監視は必ずしも連続的に実施する必要はない。具体的には、１日〜数ヶ月に１回でも十分と考えられる。
【００２４】
放射性物質回収装置１３としては、フィルタの近傍に放射線計測装置を設置し、フィルタの放射線を連続的に計測する構成にしても良い。この場合、フィルタの着脱が不要になると共に、連続計測が可能であることから、モニタリングとしても利用できる。更に、この場合、放射性物質の計測対象は、ダスト状の放射性物質だけではなく、気体状や液体状の放射性物質の計測も可能である。
【００２５】
次に、図３を用いて、本発明の第２実施例を説明する。第１実施例では１本の収納管を監視するのに１台の放射線計測装置を用いたが、本実施例では複数の収納管を１台の放射線計測装置で監視する。図３は、２本の収納管２を１台の放射線計測装置６で監視する例を示す。具体的には、収納管２と放射線計測装置６を接続する配管７と配管８を、２本の収納管２で共有し、収納管２からのヘリウムガスのサンプリングや、収納管２へのヘリウムガスの供給を一括して実施する。
【００２６】
放射線計測装置６と２本の収納管２ａ及び２ｂとを接続する２系統の配管７ａ及び７ｂに、三方弁１６ａ及び１６ｂを設置する。放射線計測装置６と２本の収納管２ａ及び２ｂとを接続する２系統の配管８ａ及び８ｂにも、三方弁１６ａ及び１６ｂを設置する。三方弁１６ａ及び１６ｂは、２本の収納管２ａ及び２ｂについて一括して実施した放射線計測で放射線が検出された場合、放射線がヘリウムガスに漏洩している収納管を特定するために用いる。具体的には、フレキシブルに着脱可能なホース１７を三方弁１６ａ又は１６ｂに接続して、第１実施例で説明したように、収納管１本ずつ放射線計測を実施して、漏洩している収納管を特定する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、原子力発電所から発生する使用済燃料や、使用済燃料の再処理で発生するガラス固化体を乾式貯蔵する貯蔵設備における放射性物質の漏洩監視に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例の放射線計測方法を実現する概略装置構成図。
【図２】第１実施例の放射線計測装置の詳細図。
【図３】本発明の第２実施例の放射線計測方法を実現する概略装置構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１ガラス固化体
２，２ａ，２ｂ収納管
３密封プラグ
４蓋
５冷却空気
６放射線計測装置
７，７ａ，７ｂ，８，８ａ，８ｂ配管
９真空ポンプ
１０圧力バルブ
１１保管タンク
１２圧力バルブ
１３放射性物質回収装置
１４，１６ａ，１６ｂ三方弁
１５ヘリウムタンク
１７ホース

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス固化体もしくは使用済燃料を封入ガスと共に密封容器に格納し、前記密封容器の外部を冷却する貯蔵設備において、減圧装置により前記密封容器内を減圧環境にすることで、前記密封容器から前記封入ガスを取りこみ、取り込んだ前記封入ガス中に存在するダスト状の放射性物質をフィルタで回収し、放射性物質を回収したフィルタの放射線濃度を計測することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項２】
請求項１において、フィルタでダスト状の放射性物質を回収した後の前記封入ガスを前記密封容器に供給することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項３】
請求項１において、前記密封容器から回収した封入ガスを保管中または検査中に、前記密封容器から取り出した封入ガスと同じ量のガスを前記密封容器に供給することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項４】
請求項１において、ダスト状の放射性物質を回収したフィルタの放射線濃度をその場で計測することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項５】
ガラス固化体もしくは使用済燃料を封入ガスと共に密封容器に格納し、前記密封容器の外部を冷却する貯蔵設備において、減圧装置により前記密封容器内を減圧環境にすることで、前記密封容器から前記封入ガスを取りこみ、取り込んだ前記封入ガス中に存在する気体状もしくは液体状の放射性物質をフィルタの吸着作用などにより回収し、フィルタの放射線濃度を計測することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、複数の前記密封容器から封入ガスを取り込むことで、複数の前記密封容器内の封入ガス中の放射性物質の計測を一括して実施することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項７】
請求項４において、ダスト状の放射性物質を回収したフィルタの放射線濃度をその場で連続計測することを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記封入ガスがヘリウムであることを特徴とする密封容器内の放射線計測方法。

【図１】