JPH1164528A - 放射性廃棄物固体内の核分裂性物質の非破壊測定法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物を処分する当たり、非破壊的測定法に
よって廃棄物毎に内臓される核分裂性物質の量を確認
し、その量を位置依存による感度差を低減すると共に、
中心部の微量核分裂性物質の測定検出を可能にする方法
である。 【解決手段】 アクティブ中性子法で得られた測定デー
タの解析において、中性子発生管より放出された高速中
性子が測定対象物である廃棄物固体中で散乱し減速して
熱中性子化し、その熱中性子が当該廃棄物固体中の核分
裂性物質を核分裂させたときに放出される核分裂中性子
の計数成分を選択的に抽出してその成分の計数値総和を
求め、その計数値総和を測定対象物である廃棄物固体中
に内蔵されている核分裂性物質の総量を示す値とする方
法とそのための測定検出装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プルトニウム等の
核分裂性物質を含有する廃棄物を処分するに当たり、非
破壊的方法によって、廃棄物に内臓される核分裂物質の
含有量を測定する方法である。

【０００２】特に、本発明は、従来アクティブ中性子法
として知られている非破壊測定法において、高速中性子
が廃棄物固体中で散乱し減速して熱中性子化し、その近
傍に存在する核分裂性物質を核分裂させたときに発生す
る核分裂中性子を選択的に弁別測定することを特徴とす
る放射性廃棄物固体内の核分裂性物質の非破壊測定法で
あり、またこの測定の感度を向上させるための測定体系
に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】廃棄物固体内の核分裂性物質の量を非破
壊的測定法によって測定検出する方法として、従来、ア
クティブ中性子法（中性子問い掛け法）が知られてい
る。この方法は、中性子発生用加速器から発生した１４
ＭｅＶの高速中性子を検出体系の中性子減速反射体のグ
ラファイトに衝突させて熱中性子と化するまでに減速
し、その減速した熱中性子を廃棄物に浸透させ、その廃
棄物中の核分裂性核種に対して核分裂反応を誘発させ、
その結果発生する核分裂中性子を測定検出することによ
り、廃棄物中の核種の含有量を測定する方法である。

【０００４】図１に従来のアクティブ中性子法の測定体
系を示す。従来のアクティブ中性子法においては、放射
性廃棄物固体を内蔵するドラム缶１０１の周囲をグラフ
ァイト中性子減速体１０２及びポリエチレン中性子反射
体１０３で取り囲んだ体系内で、中性子発生管１０４か
ら放出される１４ＭｅＶの高速中性子をたとえば経路１
０５を経由させながら前記グラファイト減速体内で減速
して熱中性子にし、この熱中性子を前記ドラム缶内に浸
透させてこのドラム缶内の放射性廃棄物固体内に含まれ
る核分裂性物質の原子核１０６に衝突させ、その結果発
生する核分裂中性子をたとえば経路１０７を通して３Ｈ
ｅ検出器１０８で検出し測定していた。

【０００５】一方、中性子発生管１０４から放出された
中性子の一部はたとえば経路１０９を通って３Ｈｅ検出
器１０８に到達し検出されるので、３Ｈｅ検出器１０８
の出力信号には前記核分裂中性子の検出成分とこの中性
子発生管１０４から来た中性子の検出成分の両方が含ま
れる。そこで、これらの２つの信号成分を分離し、前記
核分裂中性子の検出成分のみを取り出して分離評価でき
るように、測定の時間的制御と検出信号の処理が行われ
る。

【０００６】図１の測定システム制御装置１１０より中
性子発生管電源１１１に高圧パルス電圧発生を指示する
トリガ信号を送り、この中性子発生管電源から約１００
ｋＶｘ１０μｓの高圧パルス電圧を中性子発生管に加え
る。これによって、この１０μｓの時間内で約１００万
個の１４ＭｅＶの高速中性子が中性子発生管から外部に
放出される。この放出された高速中性子は前記の過程を
取ってドラム缶内の核分裂性物質を核分裂させ、この時
に放出せれる核分裂中性子の一部が３Ｈｅ検出器１０８
で検出されると共に、中性子発生管から放出された高速
中性子の一部も前記の核分裂に寄与することなしに３Ｈ
ｅ検出器１０８に到達し、検出される。

【０００７】３Ｈｅ検出器１０８の中性子検出信号は信
号増幅波形整形電子回路１１２に送られ、信号の増幅と
信号波形の整形が行われ、この増幅整形後の信号は時間
計数計測集積部１１３に送られる。時間計数計測集積部
１１３では、測定システム制御装置１１０より中性子発
生管電源１１１に高圧パルス電圧発生を指示するトリガ
信号が送られると同時に計数開始のトリガ信号を受け、
その時刻よりたとえば約２０μｓの時間間隔毎に信号増
幅波形整形電子回路１１２から出力されて送られてきた
中性子検出信号を計数し、この２０μｓの時間間隔毎の
計数値として蓄積する。

【０００８】このような計測を１秒当たり約５０回ほど
の割合で中性子発生管を作動させて繰り返し、これをド
ラム缶内の核分裂性物質の量に応じて１分から１０分ほ
ど継続し、この間、前記の場合の約２０μｓの時間間隔
毎の計数値をすべて加算集積し、それを測定データとす
る。このような測定により、図２に示すように、２０μ
ｓの時間間隔毎の計数値の加算集積値（全計数値）２０
１を２０μｓの時間刻みの時間経過に対するグラフとし
て、２０２に示すような包絡曲線データが得られる。

【０００９】得られたデータからドラム缶内の核分裂性
物質の核分裂で放出された核分裂中性子の成分を分離す
るために、図３(a)に示すように、測定データ２０２
を、中性子発生管から放出されて核分裂に寄与すること
なしに３Ｈｅ検出器１０８に到達して検出された高速中
性子成分３０１と、バックグラウンド成分３０２と、中
性子発生管から放出された高速中性子が前記の中性子減
速反射体系内で熱中性子に減速しドラム缶内に侵入して
ドラム缶内の核分裂性物質の原子核を核分裂させた時に
放出される核分裂中性子が３Ｈｅ検出器１０８に到達し
て検出された高速中性子成分３０３に分解する。

【００１０】この高速中性子成分３０３を取り出すと、
同図(b)に示すようなデータが得られ、このデータより
高速中性子成分３０３の計数値総和３０４を求める。こ
の総和３０４は、中性子発生管から放出された高速中性
子が前記の中性子減速反射体系内で熱中性子に減速し、
ドラム缶内に侵入してドラム缶内の核分裂性物質に衝突
し、核分裂を起こした数に比例している。

【００１１】そこで、図４に示すように、ドラム缶内の
核分裂性物質の量に従って、最終的に求めた計数値の総
和は３０４ａ及び３０４ｂのように変化する。したがっ
て、従来の方法では、これら３０４ａ及び３０４ｂなど
の値から、逆にドラム缶内にどれだけの量の核分裂性物
質が含まれているかを評価している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】プルトニウム等の核分
裂性物質で汚染された金属、焼却灰、廃液スラッジ等を
含む廃棄物は一般にコンクリートで固化され、ドラム缶
内に充填されて貯蔵保管されている。このコンクリート
の充填量は８０％以上となるために、主要な廃棄物内容
物はコンクリートである。また、コンクリートはＳｉ、
Ｃａ、Ｏ、Ｈを主体とする元素で構成されているので、
これらの元素の原子核に熱中性子が衝突すると熱中性子
はさらに減速されたり、これに吸収される。この元素の
中で熱中性子を特に吸収するのはＨであるので、水を１
５％程度含むコンクリートは熱中性子をよく吸収する。

【００１３】従来のアクティブ中性子法では、中性子発
生管から放出した高速中性子を検出体系の中性子減速体
内で熱中性子になるまで減速させ、この熱中性子を廃棄
物に浸透させて核分裂性物質の原子核に衝突させるが、
前述の理由で、廃棄物に浸透した熱中性子は核分裂性物
質に出会う前にコンクリート内の水などの物質に吸収さ
れる現象も生じている。そのため、ドラム缶に浸透した
熱中性子が実際に核分裂を引き起こすかどうかは、核分
裂性物質がドラム缶内のどの位置に存在するかで位置的
な差が生ずる。

【００１４】図５に例として、核分裂性物質であるプル
トニュウム試料のドラム缶内の位置と、前記の従来のア
クティブ中性子法で実際に測定評価して得られた計数値
総和との関係を示す。この測定で用いたドラム缶内には
実際の廃棄物を模擬したコンクリートが充填されてい
る。ドラム缶の中心部と表面部とでは、熱中性子の吸収
効果の差によって核分裂性物質から発生する核分裂中性
子の検出割合は、約１２０倍程度の差が生じていること
を示している。従来方法では、このような核分裂発生割
合の大きな位置依存性により、核分裂性物質の定量精度
及びその信頼性を悪化させるという問題点があった。こ
の問題が本発明が解決しようとする課題である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、アクティブ中
性子法で得られた測定データの解析において、中性子発
生管より放出された高速中性子が測定対象物である廃棄
物固体中で散乱し減速して熱中性子化し、その熱中性子
が当該廃棄物固体中の核分裂性物質を核分裂させたとき
に放出される核分裂中性子の計数成分を選択的に抽出
し、その成分の計数値総和を求め、その計数値総和を測
定対象物である廃棄物固体中に内蔵されている核分裂性
物質の総量を示す値とする、ものである。

【００１６】即ち、本発明の「課題を解決するための手
段(1)」においては、アクティブ中性子法において得ら
れた測定データより、中性子発生管から放出された高速
中性子が中性子減速反射体系内で減速され熱中性子とな
って測定対象物の廃棄物固体内に侵入して廃棄物固体内
の核分裂性物質を核分裂させて放出された核分裂中性子
の計数成分と、中性子発生管から放出された高速中性子
の計数成分が廃棄物固体内の核分裂に寄与することなく
検出されて計数された計数成分と、バックグラウンド計
数成分とを取り除き、残された計数データを、中性子発
生管より放出された高速中性子が測定対象物である廃棄
物固体中で散乱し減速して熱中性子化しその熱中性子が
当該廃棄物固体中の核分裂性物質を核分裂させたときに
放出される核分裂中性子の計数成分とする。

【００１７】本発明の他の「課題を解決するための手段
(２)」においては、アクティブ中性子法の測定体系の中
性子減速反射体系より、グラファイト中性子減速体を除
去した測定体系を使用する。

【００１８】本発明の他の「課題を解決するための手段
(3)」においては、アクティブ中性子法の測定体系の中
性子減速反射体系より、グラファイト中性子減速体を除
去したあとのポリエチレン中性子反射体を中性子吸収物
質入りポリエチレンとした測定体系を使用する。

【００１９】本発明の他の「課題を解決するための手段
(４)」においては、アクティブ中性子法の測定体系よ
り、中性子減速反射体系を除去し、その代替として中性
子吸収遮蔽体を設置した測定体系を使用する。

【００２０】本発明の他の「課題を解決するための手段
(５)」においては、従来のアクティブ中性子法で使用さ
れていた中性子減速反射体系を除去し、その代替として
中性子吸収遮蔽体である適当な厚さのコンクリートを設
置する。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明においては、図１に示した
中性子の検出に至る経路のほかに、図６に示すように、
アクティブ中性子法の測定体系において、中性子発生管
より放出された高速中性子が測定対象物である放射性廃
棄物固体を内蔵するドラム缶１０１に侵入し、たとえば
経路６０１を通りながら廃棄物固体内で散乱し減速して
熱中性子化し、その熱中性子が当該廃棄物固体中の核分
裂性物質の原子核１０６に衝突して核分裂させたときに
放出される核分裂中性子がたとえば経路６０２を通って
３Ｈｅ検出器１０８に検出されという経路が存在するの
で、このような経路を通って検出された廃棄物固体内で
熱中性子化し廃棄物固体中の核分裂性物質を核分裂させ
たときに放出される核分裂中性子の計数成分を計測デー
タの中から選択的に抽出してその成分の計数値総和を求
める。

【００２２】この値は、従来のアクティブ中性子法で得
られた図５に示した計数値総和に比べて、図７に示され
るとおりトラム缶内半径方向位置における位置依存性が
なく、従来方法における核分裂発生割合の大きな位置依
存性による核分裂性物質の定量精度及びその信頼性を悪
化するという課題を解決する。その理由は、本発明で計
数する中性子は、中性子発生管から放出された高速中性
子が直接に測定対象物の放射性廃棄物固体に侵入して引
き起こした核分裂によるものであり、またこの侵入する
中性子は、従来の放射性廃棄物固体の外側で減速して熱
中性子となってから侵入する中性子に比べて、被測定対
象物である廃棄物固体内のより中心部まで容易に到達し
得る中性子であるので、本発明で評価する計数値総和は
従来のものに比べて、解決すべき課題である位置依存性
は少ない。本発明による計数値総和の位置依存性を図５
で示した実測例と同じ測定体系条件で実測した例を図７
に示す。位置依存性が７５分の１に低減している。

【００２３】本発明においては、図８(a)に示すよう
に、アクティブ中性子法において得られた測定データ２
０２より、中性子発生管から放出された高速中性子の計
数成分が廃棄物固体内の核分裂に寄与することなく検出
されて計数された計数成分３０１と、バックグラウンド
計数成分３０２と、中性子発生管から放出された高速中
性子が中性子減速反射体系内で減速され熱中性子となっ
て測定対象物の廃棄物固体内に侵入して廃棄物固体内の
核分裂性物質を核分裂させて放出された核分裂中性子の
計数成分３０３とを取り除き、同図(b)に示す残された
成分８０１を得て、この計数データ８０１を中性子発生
管より放出された高速中性子が測定対象物である廃棄物
固体中で散乱し減速して熱中性子化しその熱中性子が当
該廃棄物固体中の核分裂性物質を核分裂させたときに放
出される核分裂中性子の計数成分とする。

【００２４】本発明における他の発明として、図９に示
されるように、グラファイト減速体を使用せずにポリエ
チレン中性子反射体１０３のみで内装された検出体系内
に測定対象の放射性廃棄物固体を内蔵したドラム缶１０
１を設置する。このドラム缶に中性子発生管１０４から
放出される１４ＭｅＶの高速中性子を照射し侵入させ、
ドラム缶内の放射性廃棄物固体内で散乱減速させて熱中
性子にし、この熱中性子を当該廃棄物固体内の核分裂性
物質の原子核に衝突させ、その結果発生する核分裂中性
子を３Ｈｅ検出器で検出する。グラファイト減速体がな
いので、本発明で不要なものとして除去するところの当
該廃棄物固体の外部から熱中性子となって侵入して核分
裂を起こすことによる中性子計数成分が非常に少ない。
その結果、本発明で必要とする放射性廃棄物固体内で散
乱減速して熱中性子となって測定対象の廃棄物固体内の
核分裂性物質を核分裂させたときの核分裂中性子計数成
分が測定データの中の主要成分となって精度良く測定で
きる。

【００２５】また、本発明における他の発明として、図
１０に示されるように、グラファイト減速体を使用せず
に中性子吸収物質入りポリエチレン中性子吸収体１００
１のみで内装された検出体系内に測定対象の放射性廃棄
物固体を内蔵したドラム缶１０１を設置する。このドラ
ム缶に中性子発生管１０４から放出される１４ＭｅＶの
高速中性子を照射し侵入させ、ドラム缶内の放射性廃棄
物固体内で散乱減速させて熱中性子にし、この熱中性子
を当該廃棄物固体内の核分裂性物質の原子核に衝突さ
せ、その結果発生する核分裂中性子を３Ｈｅ検出器で検
出する。グラファイト減速体がないので、本発明で不要
なものとして除去するところの当該廃棄物固体の外部か
ら熱中性子となって侵入して核分裂を起こすことによる
中性子計数成分が非常に少ない。また、中性子吸収物質
入りポリエチレン中性子吸収体に侵入した中性子発生管
からの高速中性子はその中で散乱減速する過程で中性子
吸収物質に捕獲されるので、熱中性子となってドラム缶
１０１内に侵入することが少なくなり、故に、本発明で
不要なものとして除去するところの当該廃棄物固体の外
部から熱中性子となって侵入して核分裂を起こすことに
よる中性子計数成分が非常に少ない。

【００２６】更にまた、本発明における他の発明とし
て、図１１に示されるように、従来のアクティブ中性子
法で使用されていた中性子減速反射体系を除去し、その
代替として中性子吸収遮蔽体１１０１を設置する。中性
子減速反射体系を除去したので、この中で中性子発生管
からの中性子が減速して熱中性子となってドラム缶１０
１に侵入することはなく、本発明で不要なものとして除
去するところの当該廃棄物固体の外部から熱中性子とな
って侵入して核分裂を起こすことによる中性子計数成分
がない。また、中性子吸収遮蔽体１１０１に侵入した中
性子はその中の中性子吸収物質により吸収されるので、
再びその中から熱中性子となって外へ漏れ出ることはな
い。したがって、中性子吸収遮蔽体１１０１を設置する
ことにより、中性子減速反射体系を除去したことによる
中性子の測定体系外への漏れの心配がなくなると共に、
本発明で不要なものとして除去するところの当該廃棄物
固体の外部から熱中性子となって侵入して核分裂を起こ
すことによる中性子計数成分が発生しない。

【００２７】

【実施例】図１２は「課題を解決するための手段(1)お
よび(2)」を実行し、その有効性を示すための測定実験
体系例であり、図１に示したアクティブ中性子法の測定
体系の縦中心部の横断面図に相当する図面である。ただ
し、本実施例では中性発生管を２本採用し、また２８本
の³Ｈｅ検出器１０８ａ、１０８ｂを１４本づつの２組
に分け、それらを異なる２箇所に配置している。測定実
験では、測定対象の放射性廃棄物に含まれる核分裂性物
質を模擬したプルトニウム線源１２０１をコンクリート
の充填されたドラム缶１０１の中を、その中心１２０３
から表面部まで２．５ｃｍ間隔で移動した。その各位置
において、中性子発生管１０４ａ及び１０４ｂから高速
中性子を発生させ、全³Ｈｅ検出器に検出される中性子
総数を２０ｍｓの時間経過毎に測定し、この測定を１秒
に１００回繰り返しながら１００秒間測定を継続し、図
２で説明した全計数値の時間経過による変化の測定デー
タを取得した。

【００２８】得られた測定データの実例として、プルト
ニウム線源１２０１をコンクリートの充填されたドラム
缶１０１の中心１２０３に置いたときの測定データを図
１３(a)の１３００に示す。この測定データ１３００
を、図３(a)で説明したごとく、中性子発生管から放出
された高速中性子の計数成分が廃棄物固体内の核分裂に
寄与することなく検出されて計数された計数成分１３０
１と、バックグラウンド計数成分１３０２と、中性子発
生管から放出された高速中性子が中性子減速反射体系内
で減速され熱中性子となって測定対象物の廃棄物固体内
に侵入して廃棄物固体内の核分裂性物質を核分裂させて
放出された核分裂中性子の計数成分１３０３の、３つの
成分に分解し、計数成分１３０３のみを抽出するとデー
タ１３０３’が得られる。これより従来のアクティブ中
性子法で得ていた計数値総和１３０４が得られる。

【００２９】一方、図８で説明したごとく、測定データ
１３００より、中性子発生管から放出された高速中性子
の計数成分が廃棄物固体内の核分裂に寄与することなく
検出されて計数された計数成分１３０１と、バックグラ
ウンド計数成分１３０２と、中性子発生管から放出され
た高速中性子が中性子減速反射体系内で減速され熱中性
子となって測定対象物の廃棄物固体内に侵入して廃棄物
固体内の核分裂性物質を核分裂させて放出された核分裂
中性子の計数成分１３０３とを取り除くと、同図(c)に
示す残された成分１３０５が得られる。

【００３０】この計数データ１３０５は、本発明で計測
しようとしたところの、中性子発生管より放出された高
速中性子が測定対象物である廃棄物固体中で散乱し減速
して熱中性子化し、その熱中性子が当該廃棄物固体中の
核分裂性物質を核分裂させたときに放出される核分裂中
性子の計数成分である。この成分の計数値総和として１
３０６が得られる。

【００３１】これを従来法の測定値である図１３(b)で
得られた１３０４と比較して示すと、図１４の１３０４
及び１３０６のようになる。これより、本発明で得られ
た値が約１００倍ほど大きく、従って、本発明はドラム
缶内の放射性廃棄物の中心部にある核分裂性物質の検出
測定において、従来法に比べ検出測定感度が２桁ほど大
きく、従って測定における統計誤差も小さく、高い精度
の測定ができることが確認できた。

【００３２】本実験において得られたプルトニュウム試
料の位置に対する測定値の依存性を図１４の１４０１及
び１４０２に示す。１４０１は従来法の結果で、１４０
２は本発明による結果である。すべての位置に対して、
本発明による測定結果は従来法に比べて大きな検出測定
感度を有すると共に、中心部と表面部との位置依存性が
７５分の１に低減することを実証している。

【００３３】図１５は「課題を解決するための手段
(３)」の実施例である。アクティブ中性子法の測定体系
の中性子減速反射体系よりグラファイト中性子減速体１
０２を除去し、ポリエチレン中性子反射体のみで被測定
ドラム缶１０１及び中性子発生管１０４，及び３Ｈｅ検
出器１０８を囲んでいる。グラファイト減速体がないの
で、本発明で不要なものとして除去するところの当該廃
棄物固体の外部から熱中性子となって侵入して核分裂を
起こすことによる中性子計数成分が非常に少ない。その
結果、本発明で必要とする放射性廃棄物固体内で散乱減
速して熱中性子となって測定対象の廃棄物固体内の核分
裂性物質を核分裂させたときの核分裂中性子計数成分が
測定データの中の主要成分となって精度良く測定でき
る。

【００３４】図１６は「課題を解決するための手段
(４)」の実施例である。被測定ドラム缶１０１、中性子
発生管１０４，及び３Ｈｅ検出器１０８を、中性子吸収
物質であるボロンを含有するボロン入りポリエチレン中
性子吸収体１６０１で囲んでいる。ボロン入りポリエチ
レン中性子吸収体１６０１に侵入した中性子発生管から
の高速中性子はその中で散乱減速する過程でボロンに捕
獲されるので、当該中性子吸収体１６０１より熱中性子
となってドラム缶１０１内に侵入する中性子が少なくな
り、故に、本発明で不要なものとして除去するところの
当該廃棄物固体の外部から熱中性子となって侵入して核
分裂を起こすことによる中性子計数成分が少なく、故
に、本発明で必要とする放射性廃棄物固体内で散乱減速
して熱中性子となって測定対象の廃棄物固体内の核分裂
性物質を核分裂させたときの核分裂中性子計数成分が測
定データの中の主要成分となって更に精度良く測定でき
る。

【００３５】図１７は「課題を解決するための手段
(５)」の実施例である。従来のアクティブ中性子法で使
用されていた中性子減速反射体系を除去し、その代替と
して中性子吸収遮蔽体である適当な厚さのコンクリート
１７０１を設置している。中性子減速反射体系を除去し
たので、この中で中性子発生管からの中性子が減速して
熱中性子となってドラム缶１０１に侵入することはな
く、本発明で不要なものとして除去するところの当該廃
棄物固体の外部から熱中性子となって侵入して核分裂を
起こすことによる中性子計数成分がない。また、コンク
リート１７０１に侵入した中性子はその中で吸収される
ので、再びその中から熱中性子となって外へ漏れ出るこ
とはない。

【００３６】したがって、中性子吸収遮蔽体としてコン
クリート１７０１を設置することにより、中性子減速反
射体系を除去したことによる中性子の測定体系外への漏
れの心配がなくなると共に、本発明で不要なものとして
除去するところの当該廃棄物固体の外部から熱中性子と
なって侵入して核分裂を起こすことによる中性子計数成
分が発生しない。コンクリート１７０１として、その効
果を高めるために、ボロン入りコンクリートを用いても
良い。

【００３７】

【発明の効果】従来のアクティブ中性子法では、中性子
発生管から放出した高速中性子を検出体系の中性子減速
体内で熱中性子になるまで減速させ、この熱中性子を測
定対象の廃棄物固体に浸透させて核分裂性物質の原子核
に衝突させるが、廃棄物固体に浸透した熱中性子は核分
裂性物質に出会う前に廃棄物固体中の水分などの物質に
吸収され測定感度を低下させると共に核分裂性物質がド
ラム缶内のどの位置に存在するかで測定感度の位置依存
性が大きい。従来方法では、このような核分裂発生割合
の大きな位置依存性により、核分裂性物質の定量精度及
びその信頼性を悪化させるという問題点があると共に、
中心部に存在する微量核分裂性物質の測定検出が不可能
になると言う問題点があった。

【００３８】本発明により、これらの問題が解決し、目
的とする放射性廃棄物の非破壊測定の定量精度及び信頼
性が大幅に向上すると共に、中心部に存在する微量核分
裂性物質の高感度測定が可能となるという効果を有す
る。又、本発明においては、直接又は間接的に廃棄物固
体に侵入した中性子発生管からの高速中性子は、廃棄体
固体中での散乱により、熱中性子領域にまで減速して近
傍に存在する核分裂核種との反応機会を増大するので、
核分裂発生確率が高まり、核分裂応答性が飛躍的に向上
するという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来法のアクティブ中性子法の検出体系を示す
図である。

【図２】２０μｓの時間間隔毎の計数値の加算集積値
（全計数値）の時間経過による変化を示す図である。

【図３】得られた測定データからドラム缶の核分裂性物
質の核分裂で放出された核分裂中性子の成分を分離する
方法を示す図である。

【図４】分離した核分裂中性子の成分は廃棄物中の核分
裂性物質の量によって変化することを示す図である。

【図５】コンクリートの充填されたドラム缶の中心部か
ら表面部へプルトニウムを移動させて測定したときの位
置による測定値の変化を示す図である。

【図６】本発明の廃棄物固体内で熱中性子化し廃棄物固
体中の核分裂性物質に核分裂をおこさせその核分裂中性
子を検出する過程を示した図である。

【図７】本発明によるコンクリートの充填されたドラム
缶の中心部から表面部へプルトニウムを移動させて測定
したときの位置による測定値の変化を示す図である。

【図８】本発明の得られた測定データからドラム缶の核
分裂性物質の核分裂で放出された核分裂中性子の成分を
分離する方法を示す図である。

【図９】本発明のグラファイト減速体を使用せずにポリ
エチレン中性子反射体のみで内装されたアクティブ中性
子法の検出体系を示す図である。

【図１０】本発明のグラファイト減速体を使用せずに中
性子吸収物質入りポリエチレン中性子吸収体のみで内装
されたアクティブ中性子法の検出体系を示す図である。

【図１１】従来のアクティブ中性子法で使用されていた
中性子減速反射体系を除去し、その代替として中性子吸
収遮蔽体を設置したアクティブ中性子法の検出体系を示
す図である。

【図１２】本発明における実施例を示す図で、測定体系
の断面図およびコンクリートの充填されたドラム缶の中
心部からプルトニウム線源を移動させて測定した状態を
示す図である。

【図１３】プルトニウム線源をコンクリートの充填され
たドラム缶の中心に置いたときの実測定データの解析法
を示す図である。

【図１４】本発明による方法と従来法において得られた
プルトニュウム試料の位置に対する測定値と依存性の比
較を示す図である。

【図１５】従来のアクティブ中性子法で使用されていた
グラファイト中性子減速体を除去したアクティブ中性子
法の検出体系を示す図である。

【図１６】本発明に係るボロン入りポリエチレン中性子
吸収体で囲んだアクティブ中性子法の検出体系を示す図
である。

【図１７】本発明に係る測定検出体系として中性子吸収
遮蔽体である適当な厚さのコンクリートを設置したアク
ティブ中性子法の検出体系を示す図である。

【符号の説明】

１０１ ：廃棄物個体内蔵ドラム缶 １０２ ：グラファイト中性子減速体 １０３ ：ポリエチレン中性子遮蔽体 １０４ ：中性子発生管 １０４ａ：中性子発生管 １０４ｂ：中性子発生管 １０５ ：１４ＭｅＶ中性子がグラファイトで減速して
核分裂を起こす経路 １０６ ：核分裂性物質の原子核 １０７ ：核分裂中性子が検出される経路 １０８ ：中性子検出器 １０８ａ：中性子検出器 １０８ｂ：中性子検出器 １０９ ：中性子発生管から放出される中性子が検出さ
れる経路 １１０ ：測定システム制御装置 １１１ ：中性子発生管電源 １１２ ：中性子信号増幅波形整形電子回路 １１３ ：時間計数計測集積部 ２０１ ：２０μｓの時間間隔毎の計数値の加算集積値 ２０２ ：包絡曲線データ ３０１ ：中性子発生管からの高速中性子計数成分 ３０２ ：バックグラウンド計数成分 ３０３ ：熱中性子による核分裂中性子計数成分 ３０３ａ：熱中性子による核分裂中性計数子成分 ３０３ｂ：熱中性子による核分裂中性計数子成分 ３０４ ：熱中性子による核分裂中性子計数値の総和 ３０４ａ：熱中性子による核分裂中性子計数値の総和 ３０４ｂ：熱中性子による核分裂中性子計数値の総和 ６０１ ：発生管からの中性子が廃棄物固体で減速して
核分裂を起こす経路 ６０２ ：核分裂中性子が検出される経路 ８０１ ：廃棄物固体で減速した中性子による核分裂中
性子の計数成分 １００１：中性子吸収物質入りポリエチレン中性子吸収
体 １１０１：１００１以外の中性子吸収遮蔽体 １２０１：プルトニウム線源 １２０２：プルトニウム線源の移動位置 １２０３：ドラム缶の中心 １３００：プルトニウム線源をコンクリートの充填され
たドラム缶の中心に置いたときの測定データ（包絡曲線
データ） １３０１：中性子発生管からの高速中性子計数成分 １３０２：バックグラウンド計数成分 １３０３：グラファイトで減速した中性子より発生した
核分裂中性子の計数成分 １３０３’：グラファイトで減速した中性子より発生し
た核分裂中性子の計数成分のみを抽出したデータ １３０４：従来のアクティブ中性子法で得ていた廃棄物
固体中心部における計数値総和 １３０５：本発明に係る核分裂中性子の計数成分 １３０６：本発明に係る廃棄物固体中心部における核分
裂中性子計数成分の計数値総和 １４０１：従来法によるプルトニュウム試料の位置に対
する測定値の依存性 １４０２：本発明によるプルトニュウム試料の位置に対
する測定値の依存性 １６０１：ボロン入りポリエチレン中性子吸収体 １７０１：コンクリート，ボロン入りコンクリート

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【手続補正書】

【提出日】平成９年９月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【課題を解決するための手段】 課題を解決するための手段（１） 本発明の方法は、アクティブ中性子法で得られた測定デ
ータの解析において、中性子発生管より放出された高速
中性子が測定対象物である廃棄物固体中で散乱し減速し
て熱中性子化し、その熱中性子が当該廃棄物固体中の核
分裂性物質を核分裂させたときに放出される核分裂中性
子の計数成分を選択的に抽出し、その成分の計数値総和
を求め、その計数値総和を測定対象物である廃棄物固体
中に内蔵されている核分裂性物質の総量を示す値とする
放射性廃棄物固体内の核分裂性物質の非破壊的測定法で
ある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】課題を解決するための手段（２） 本発明の他の方法は、課題を解決するための手段(1)に
おいて、アクティブ中性子法において得られた測定デー
タより、中性子発生管から放出された高速中性子が中性
子減速反射体系内で減速され熱中性子となって測定対象
物の廃棄物固体内に侵入して廃棄物固体内の核分裂性物
質を核分裂させて放出された核分裂中性子の計数成分
と、中性子発生管から放出された高速中性子の計数成分
が廃棄物固体内の核分裂に寄与することなく検出されて
計数された計数成分と、バックグラウンド計数成分とを
取り除き、残された計数データを、中性子発生管より放
出された高速中性子が測定対象物である廃棄物固体中で
散乱し減速して熱中性子化しその熱中性子が当該廃棄物
固体中の核分裂性物質を核分裂させたときに放出される
核分裂中性子の計数成分とする方法である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】課題を解決するための手段（３） 本発明の装置は、アクティブ中性子法の測定体系の中性
子減速反射体系よりグラファイト中性子減速体を除去し
たものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】課題を解決するための手段（４） また、本発明の他の装置は、課題を解決するための手段
(3)において、アクティブ中性子法の測定体系の中性子
減速反射体系より、グラファイト中性子減速体を除去し
たあとのポリエチレン中性子反射体を中性子吸収物質入
りポリエチレンとしたものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】課題を解決するための手段（５） 更にまた、本願の他の装置は、アクティブ中性子法の測
定体系より中性子減速反射体体系を除去し、その代替と
して中性子吸収遮蔽体（例えば、適当な厚さのコンクリ
ート）を設置したものである。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】削除

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブ中性子法で得られた測定デー
   タの解析において、中性子発生管より放出された高速中
   性子が測定対象物である廃棄物固体中で散乱し減速して
   熱中性子化し、その熱中性子が当該廃棄物固体中の核分
   裂性物質を核分裂させたときに放出される核分裂中性子
   の計数成分を選択的に抽出し、その成分の計数値総和を
   求め、その計数値総和を測定対象物である廃棄物固体中
   に内蔵されている核分裂性物質の総量を示す値とする放
   射性廃棄物固体内の核分裂性物質の非破壊測定法。
2. 【請求項２】 アクティブ中性子法において得られた測
   定データより、中性子発生管から放出された高速中性子
   が中性子減速反射体系内で減速され熱中性子となって測
   定対象物の廃棄物固体内に侵入して廃棄物固体内の核分
   裂性物質を核分裂させて放出された核分裂中性子の計数
   成分と、中性子発生管から放出された高速中性子の計数
   成分が廃棄物固体内の核分裂に寄与することなく検出さ
   れて計数された計数成分と、バックグラウンド計数成分
   を取り除き、残された計数データを、中性子発生管より
   放出された高速中性子が測定対象物である廃棄物固体中
   で散乱し減速して熱中性子化しその熱中性子が当該廃棄
   物固体中の核分裂性物質を核分裂させたときに放出され
   る核分裂中性子の計数成分とする請求項１に記載の放射
   性廃棄物固体内の核分裂性物質の非破壊測定法。
3. 【請求項３】 アクティブ中性子法の測定体系の中性子
   減速反射体系よりグラファイト中性子減速体を除去した
   放射性廃棄物固体内の核分裂性物質の非破壊測定法の装
   置。
4. 【請求項４】 アクティブ中性子法の測定体系の中性子
   減速反射体系よりグラファイト中性子減速体を除去した
   あとのポリエチレン中性子反射体を中性子吸収物質入り
   ポリエチレンとした放射性廃棄物固体内の核分裂性物質
   の非破壊測定法の装置。
5. 【請求項５】 アクティブ中性子法の測定体系より中性
   子減速反射体系を除去し、その代替として中性子吸収遮
   蔽体を設置した放射性廃棄物固体内の核分裂性物質の非
   破壊測定法の装置。