特許 7418300 ヨウ素挙動確認装置、ヨウ素挙動確認システムおよびヨウ素挙動確認方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-11

(45)【発行日】2024-01-19

(54)【発明の名称】ヨウ素挙動確認装置、ヨウ素挙動確認システムおよびヨウ素挙動確認方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 17/003 20060101AFI20240112BHJP

【ＦＩ】

G21C17/003

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020121554

(22)【出願日】2020-07-15

(65)【公開番号】P2022018444

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-01-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】望月 貴司

(72)【発明者】

【氏名】吉迫 公一

(72)【発明者】

【氏名】平野 良太

(72)【発明者】

【氏名】山口 理恵

(72)【発明者】

【氏名】甲川 憲隆

【審査官】小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２２０２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】古橋 幸子、滝口 剛司、大森 修一，照射下におけるガス状無機／有機ヨウ素発生挙動のpH依存性評価，日本機械学会論文集，2020年05月19日，Vol.86, No.886, 19-00357，p.1-10

【文献】Kiyofumi MORIYAMA et al.，Experiment on the Gaseous Iodine Release from Irradiated Cesium Iodide Solutions (Contract Research)，JAEA-Research，2011年，2011-016，p.1-11

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １７／００－１７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヨウ素が溶解した溶液を入れる容器と、
前記容器中の前記溶液に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源からの照射により前記溶液から放出されたガス状の前記ヨウ素が流通する連結管と、
前記連結管に接続されて、前記ヨウ素を捕集する捕集部と、
を有し、
前記放射線源は、前記容器、前記連結管、及び前記捕集部を含むガス回収部に対して放射線を照射するヨウ素挙動確認装置。

【請求項2】

ヨウ素が溶解した溶液を入れる容器と、
前記容器中の前記溶液に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源からの照射により前記溶液から放出されたガス状の前記ヨウ素が流通する連結管と、
前記連結管に接続されて、前記ヨウ素を捕集する捕集部と、
を有し、
前記容器と前記放射線源とを相対移動させることにより、前記放射線源から所定の線量の放射線が前記容器中の前記溶液に対して照射される第１の状態と、前記放射線源から第１の状態よりも低い線量の放射線が前記容器中の前記溶液に対して照射される第２の状態とを切り替えが可能であるヨウ素挙動確認装置。

【請求項3】

前記容器と前記放射線源との相対移動の移動速度を調整可能である請求項２に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項4】

前記連結管は、前記捕集部から前記容器への流通を閉止する弁を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項5】

前記弁は、前記容器から前記捕集部への流通に対して所定のクラッキング圧を有する逆止弁である請求項４に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項6】

前記捕集部は、前記連結管と接続されてガス状の前記ヨウ素と共に前記連結管を流通する液体成分を捕集する第１の捕集部と、
前記第１の捕集部に接続されて内部に強塩基性溶液が貯留される第２の捕集部とを備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項7】

前記強塩基性溶液は、水酸化カリウムを含む溶液である請求項６に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項8】

前記放射線源から照射される放射線は、ガンマ線である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項9】

前記連結管は、前記連結管の内部をパージするための不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項10】

前記容器中の前記溶液の温度を調整する温度調整器を備える請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項11】

前記容器中の前記溶液の酸性度を測定するｐＨ測定器を備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項12】

前記容器、前記連結管および前記捕集部の前記ヨウ素と接する部分は、ガラス系材料により構成される請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置。

【請求項13】

請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置と、前記ヨウ素挙動確認装置で捕集された前記ヨウ素を測定する測定装置と、を含むヨウ素挙動確認システム。

【請求項14】

請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のヨウ素挙動確認装置を用いて、前記放射線源から前記容器中の前記溶液に対して放射線を照射して前記容器中の前記容器からガス状の前記ヨウ素を放出させるステップと、
所定の時間、前記容器中の前記溶液への前記放射線の照射を所定の閾値以下とするステップと、
前記溶液から放出された前記ヨウ素を前記捕集部にて捕集するステップと、を有するヨウ素挙動確認方法。

【請求項15】

前記捕集部で捕集された前記ヨウ素を測定する請求項１４に記載のヨウ素挙動確認方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヨウ素が溶解した溶液に対して放射線を照射してヨウ素を回収するヨウ素挙動確認装置、ヨウ素挙動確認システムおよびヨウ素挙動確認方法に関する。

【背景技術】

【0002】

使用済み燃料が安置される使用済み燃料プール（以下ＳＦＰ；Ｓｐｅｎｔ Ｆｕｅｌ Ｐｏｏｌ）中のプール水（以下プール水）は、ヨウ素を含むことがある。プール水にガンマ線が照射されると、プール水中のヨウ素の一部が反応し、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）となって放出される場合がある。

【0003】

特許文献１には、ヨウ素を含む処理流体の流通経路に設けられる主系統活性炭吸着筒と、主系統活性炭吸着筒と並行に設けられるバイパスライン吸着筒と、主系統活性炭吸着筒およびバイパスライン吸着筒の入口側配管に接続された主系統入口サンプリング装置と、主系統活性炭吸着筒の出口側配管に接続された主系統出口サンプリング装置と、バイパスライン吸着筒の出口側配管に接続されたバイパスライン吸着筒の出口側サンプリング装置とを有するヨウ素吸着・除去効率確認試験装置において、処理流量を急激に変化させた場合の活性炭吸着筒のヨウ素吸着・除去効率を、それぞれのサンプリング装置におけるヨウ素の放射能濃度の比によりを求めることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開平２－０１４０９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＳＦＰ内のヨウ素が溶解したプール水から、ガンマ線が照射されて放出されるガス状のヨウ素を適切に評価することが求められる。

【0006】

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ヨウ素を適切に評価するためのヨウ素挙動確認装置、ヨウ素挙動確認システムおよびヨウ素挙動確認方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するためのヨウ素挙動確認装置は、ヨウ素が溶解した溶液を入れる容器と、前記容器中の前記溶液に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源からの照射により前記溶液から放出されたガス状の前記ヨウ素が流通する連結管と、前記連結管に接続されて、前記ヨウ素を捕集する捕集部と、を有する。

【0008】

上記課題を解決するためのヨウ素挙動確認システムは、前記ヨウ素挙動確認装置と、前記ヨウ素挙動確認装置で捕集されたヨウ素を測定する測定装置と、を含む。

【0009】

上記課題を解決するためのヨウ素挙動確認方法は、前記ヨウ素挙動確認装置を用いて、前記放射線源から前記容器中の前記溶液に対して放射線を照射して前記容器中の前記容器からガス状のヨウ素を放出させるステップと、所定の時間、前記容器中の前記溶液への前記放射線の照射を所定の閾値以下とするステップと、前記溶液から放出されたヨウ素を前記捕集部にて捕集するステップと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施例に係るヨウ素挙動確認システムを示した概略図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る測定装置のブロック図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るヨウ素挙動確認方法を示したフローチャートである。

【図4】図４は、本開示に係るＳＦＰにおけるヨウ素の挙動を示した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に本開示に係るヨウ素挙動確認システム１０の実施形態について、図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施例に係るヨウ素挙動確認システムを示した概略図である。図２は、本実施形態に係る測定装置のブロック図である。図３は、本実施形態に係るヨウ素挙動確認方法を示したフローチャートである。なお、本開示で説明するのは、本発明の一実施例であり、これにより本発明が限定されない。

【0012】

＜ヨウ素挙動確認システム＞
本開示に係るヨウ素挙動確認システム１０は、図１に示すように、ヨウ素挙動確認装置２０と測定装置３０とを含む。測定装置３０は、ヨウ素挙動確認装置２０とは異なる空間に設置されてもよい。また、ヨウ素挙動確認装置２０と、測定装置３０とは一体に構成されてもよい。

【0013】

＜ヨウ素挙動確認装置＞
ヨウ素挙動確認装置２０は、放射線源１００から放射線が照射されて容器１５０中の溶液Ｍから放出されるガス状のヨウ素を捕集する。ヨウ素挙動確認装置２０は、図１に示すように、放射線源１００、ガス回収部１１０、駆動部１２０、制御部１３０および不活性ガス供給部１４０を有する。放射線源１００は、駆動部１２０によりガス回収部１１０に対して相対移動が可能となっている。また、ヨウ素挙動確認装置２０は、図示しない表示部および出力部を含んでもよい。

【0014】

＜放射線源＞
放射線源１００は、容器１５０中の溶液Ｍに放射線を照射する。放射線源１００から照射される放射線は、例えば１０ｐｍよりも短い波長を有するガンマ線である。以下の説明では、放射線源１００から照射される放射線はガンマ線として説明する。なお、放射線源１００は、容器１５０、放射線源１００、連結管１６０および捕集部１７０を含むガス回収部１１０に対してガンマ線を照射してもよい。

【0015】

＜ガス回収部＞
ガス回収部１１０は、容器１５０から放出されたヨウ素を回収する。ガス回収部１１０は、図１に示すように、容器１５０、連結管１６０、逆止弁１６２、温度調整部１５２、ｐＨ測定器１５４および捕集部１７０を含む。

【0016】

＜容器＞
容器１５０は、溶液Ｍを貯留する。容器１５０は、所定の容量の溶液Ｍを貯留する。容器１５０は、天面に連結管１６０と接続する接続口を有する。容器１５０は、ガンマ線を透過させる材料で構成されている。また、容器１５０は、耐腐食性材料により構成される。容器１５０は、ヨウ素と接する部分が、ガラス系材料により構成される。容器１５０は、ガラス系材料により構成されてもよい。

【0017】

溶液Ｍは、水（Ｈ_２Ｏ）にヨウ素が溶解する。ヨウ素は、水に対して主にヨウ素イオンＩ^－の状態で溶解する。溶液Ｍにガンマ線が照射されると、一部のヨウ素イオンＩ^－が反応してガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）となる。ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）の一部は、溶液Ｍから放出される。溶液Ｍは、実際のＳＦＰ内のプール水が用いられる。また、溶液Ｍは、プール水のホウ素濃度および酸性度その他を模擬して生成された溶液であってもよい。

【0018】

＜連結管＞
連結管１６０は、容器１５０と捕集部１７０とを接続する。具体的には、連結管１６０は、図１に示すように、一端が容器１５０と接続し、他端が捕集部１７０と接続する。連結管１６０は、気体および液体が流通可能である。連結管１６０は、逆止弁１６２を有する。連結管１６０は、例えば一端と他端とが同じ方向を向くよう湾曲した形状を有する。また、連結管１６０は、耐腐食性材料により構成される。連結管１６０は、ヨウ素と接する部分が、ガラス系材料により構成される。連結管１６０は、ガラス系材料により構成されてもよい。

【0019】

＜逆止弁＞
逆止弁１６２は、連結管１６０内を、捕集部１７０から容器１５０の方向へ流通する流体を閉止する。また、逆止弁１６２は、さらに所定の圧力（クラッキング圧）以上の流体を容器１５０から捕集部１７０の方向へ流通させる。ここで、逆止弁１６２のクラッキング圧は、溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素の圧力よりも十分大きい。逆止弁１６２は、図１に示すように、連結管１６０の、容器１５０と捕集部１７０との間に設置される。逆止弁１６２は、より望ましくは容器１５０と連結管１６０とが接続する部分に設置される。逆止弁１６２は、ヨウ素と接する部分は、例えばガラス系材料により構成される。なお、逆止弁１６２は、通常の開閉弁により構成されてもよい。この場合において、弁（１６２）を操作することにより連結管１６０の内部を流体が流通可能の開状態と、連結管１６０の内部を流体が流通を閉止する閉状態との切り替えを行う。

【0020】

＜捕集部＞
捕集部１７０は、容器１５０中の溶液Ｍから放出されたヨウ素を捕集する。捕集部１７０は、連結管１６０の他端に接続される。捕集部１７０は、耐腐食性を有する材料により構成される。捕集部１７０は、ヨウ素と接する部分が、ガラス系材料により構成される。捕集部１７０は、ガラス系材料により構成されてもよい。

【0021】

捕集部１７０は、連結管１６０の他端から排出されたガス状のヨウ素を捕集する。ガス状のヨウ素は、捕集液体Ｗと反応させる、いわゆる液体捕集法により捕集される。捕集液体Ｗは、強塩基性溶液である。捕集液体Ｗは、望ましくは水酸化カリウム溶液ＫＯＨ（ａｑ）である。捕集液体Ｗは、その他、ヨウ素を捕集できガンマ線が照射される環境でも捕集したヨウ素の気相放出を抑えることができる溶液を用いることができる。なお、捕集部１７０によるヨウ素の捕集方法は、液体捕集法に限られない。捕集部１７０によるヨウ素の捕集方法は、例えば固体捕集法であってもよい。

【0022】

捕集部１７０は、例えば図１に示すような構成をとることができる。図１によると捕集部１７０は、第１の捕集部１７０Ａと、第２の捕集部１７０Ｂと、通気管１７０Ｃ、排気管１７０Ｄとを備える。第１の捕集部１７０Ａは、ガス状のヨウ素と共に連結管１６０を流通する液体成分を捕集する。第２の捕集部１７０Ｂは、ガス状のヨウ素を捕集する。第２の捕集部１７０Ｂの内部には、捕集液体Ｗである水酸化カリウム溶液ＫＯＨ（ａｑ）が貯留される。第１の捕集部１７０Ａおよび第２の捕集部１７０Ｂは、例えば天面に開口を有するビーカであり、開口はキャップで閉塞される。また、通気管１７０Ｃおよび排気管１７０Ｄは、ガラス管である。第１の捕集部１７０Ａは、連結管１６０と接続される。具体的には、連結管１６０は、第１の捕集部１７０Ａのキャップを挿通し、連結管１６０の他端が第１の捕集部１７０Ａ内に配置される。通気管１７０Ｃは、第１の捕集部１７０Ａと第２の捕集部１７０Ｂとを接続する。具体的には、通気管１７０Ｃの一端が第１の捕集部１７０Ａ内に配置され、第１の捕集部１７０Ａのキャップを挿通して外に出た後、第２の捕集部１７０Ｂのキャップを挿通し、通気管１７０Ｃの他端が第２の捕集部１７０Ｂ内の捕集液体Ｗの水面の近くに配置される。排気管１７０Ｄは、第２の捕集部１７０Ｂ内の不活性ガス等を第２の捕集部１７０Ｂの外へ流通させる。

【0023】

＜温度調整部＞
温度調整部１５２は、容器１５０中の溶液Ｍを所定の温度に調整する。温度調整部１５２は、図１に示すように、溶液Ｍの温度を測定する温度計１５２Ａと、溶液Ｍを加熱するヒータ１５２Ｂとを含む。ヒータ１５２Ｂは温度計１５２Ａの測定結果に応じて、溶液Ｍを加熱する。ヒータ１５２Ｂは、例えばマントルヒータにより構成され、容器１５０の外周に巻き付けて使用される。

【0024】

＜ｐＨ測定器＞
ｐＨ測定器１５４は、容器１５０中の溶液Ｍの酸性度を測定する。ｐＨ測定器１５４は、容器１５０中の溶液Ｍの酸性度を測定することにより、溶液Ｍに含まれるヨウ素イオン濃度を測定する。

【0025】

＜駆動部＞
駆動部１２０は、放射線源１００を容器１５０に対して相対移動させる。駆動部１２０が放射線源１００を相対移動させる方向は、図１に示すように、水平方向であるが、これに限られず垂直方向でもよい。駆動部１２０は、放射線源１００と容器１５０との離間距離Ｄを任意にとることができる。また、駆動部１２０は、相対移動の移動速度を調整可能である。駆動部１２０は、制御部１３０からの指示に基づき駆動する。駆動部１２０は、例えばモータ駆動により構成される。なお、駆動部１２０は、ガス回収部１１０が放射線源１００に対して相対移動するよう構成されてもよい。

【0026】

駆動部１２０は、放射線源１００を、容器１５０に対して相対移動させることにより、放射線源１００から容器１５０に対して所定の線量のガンマ線が照射される第１の状態と、第１の状態より低い線量が照射される第２の状態とを切り替える。第１の状態は、離間距離Ｄ１において放射線源１００から所定の線量γ１のガンマ線が容器１５０中の溶液Ｍに対して照射される。第１の状態における所定の線量は、任意に設定されてよく、例えば、模擬対象である実際のＳＦＰ内に安置される使用済み燃料から照射される線量などに基づき決定されてよい。第２の状態は、離間距離Ｄ２において放射線源１００から第１の状態よりも低い線量γ２のガンマ線が容器１５０中の溶液Ｍに対して照射される。例えば、第２の状態における溶液Ｍが照射されるガンマ線の線量γ２は、γ２＝（離間距離Ｄ１／離間距離Ｄ２）^２・γ１以下となる。ここで、放射線源１００と容器１５０との離間距離は、離間距離Ｄ１＜離間距離Ｄ２であり、第２の状態における溶液Ｍが照射されるガンマ線の線量γ２は、第１の状態における溶液Ｍが照射されるガンマ線の線量γ１よりも低い。第２の状態における所定の線量γ２は、任意に設定されてよく、例えば、模擬対象である実際のＳＦＰ内に安置される使用済み燃料から照射される線量と、プール水の水位とにより決定されてよい。

【0027】

＜制御部＞
制御部１３０は、駆動部１２０を制御する。制御部１３０は、所定の離間距離Ｄおよび移動速度となるよう駆動部１２０を制御する。制御部１３０は、予め設定される移動パターンに従って、駆動部１２０を制御してもよい。

【0028】

＜不活性ガス供給部＞
不活性ガス供給部１４０は、連結管１６０の内部をパージする不活性ガスを供給する。不活性ガス供給部１４０は、連結管１６０の容器１５０側に接続される。具体的には、不活性ガス供給部１４０は、連結管１６０の容器１５０に接続する一端と、逆止弁１６２との間に接続される。不活性ガス供給部１４０は、逆止弁等を介して連結管１６０と接続してもよい。不活性ガス供給部１４０は、元栓１４２を有しており、元栓１４２の操作を行うことにより不活性ガスを供給する。また、不活性ガス供給部１４０は、図示しない減圧弁を有し、減圧弁により所定の圧力に調整された不活性ガスが供給される。不活性ガス供給部１４０からの不活性ガスの供給圧は、逆止弁１６２のクラッキング圧よりも高い圧力とすることが望ましい。不活性ガス供給部１４０で使用される不活性ガスは、例えば窒素ガスである。なお、不活性ガスは、窒素ガスに限られない。

【0029】

＜測定装置＞
測定装置３０は、ヨウ素挙動確認装置２０で捕集されたヨウ素を測定する。測定装置３０は、図２に示すように、測定部１８０、制御部１８２、表示部１８４、出力部１８６および記録部１８８を有する。なお、測定装置３０は、ヨウ素挙動確認装置２０の一部として構成されてもよい。

【0030】

測定部１８０は、捕集液体Ｗに含まれるヨウ素を測定する。測定部１８０は、捕集部１７０で捕集されたヨウ素を含む捕集液体Ｗについて、電極法により濃度を測定する。捕集液体Ｗは、溶液Ｍ中に含まれるヨウ素を捕集可能である。この場合において、測定部１８０は、捕集部１７０で捕集された捕集液体Ｗに含まれるヨウ素について、例えばヨウ化物イオン電極により電位差を測定し、濃度を算出する。なお、測定部１８０におけるヨウ素の測定は、電極法に限られず任意であってよい。測定部１８０での測定結果は、制御部１８２により、記録部１８８に記録される。また、測定装置３０は、測定結果について、表示部１８４により表示または出力部１８６に出力してもよい。

【0031】

制御部１８２は、測定装置３０全体を制御する。制御部１８２は、測定部１８０、表示部１８４、出力部１８６および記録部１８８と接続される。制御部１８２は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

【0032】

表示部１８４は、情報を画面上に表示する。表示部１８４は、制御部１８２が取得した各種情報について、例えば時系列のグラフで表示する。表示部１８４は、例えばモニタである。

【0033】

出力部１８６は、制御部１８２が取得した情報を出力する。出力部１８６は、例えばプリンタである。

【0034】

記録部１８８は、データおよびプログラムを記録する。記録部１８８は、制御部１８２が取得した情報を、例えば時系列ごとのデータとして記録する。記録部１８８は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等である。また、記録部１８８は、持ち運び可能の記録媒体であってもよい。

【0035】

＜ヨウ素挙動確認方法＞
以下に、本実施形態に係るヨウ素挙動確認方法について、図１から図３を参照して説明する。ヨウ素挙動確認方法は、ヨウ素挙動確認システム１０を用いて行う。なお、ヨウ素挙動確認方法は、Ｓ１０からＳ１６までが、ヨウ素挙動確認装置２０を用いて行われるヨウ素挙動確認方法であり、Ｓ１８は、測定装置３０を用いて行われるヨウ素挙動確認方法である。以下に説明するヨウ素挙動確認方法は、便宜的に連続したヨウ素挙動確認方法として説明するが、Ｓ１０からＳ１６までに係るヨウ素挙動確認方法と、Ｓ１８に係るヨウ素挙動確認方法とは、それぞれ独立したヨウ素挙動確認方法として実施することができる。以下ステップごとに説明する。

【0036】

Ｓ１０において、制御部１３０は、容器１５０中のヨウ素が溶解する溶液Ｍに対して、所定の時間、放射線源１００からガンマ線を照射させる。Ｓ１０は、第１の状態である。Ｓ１０では、溶液Ｍは、放射線源１００に対して所定の離間距離Ｄ１に配置されている。溶液Ｍは、温度調整部１５２により所定の温度に調整されている。溶液Ｍの酸性度は、ｐＨ測定器１５４により取得される。また、不活性ガス供給部１４０からの不活性ガスの供給は行われておらず、連結管１６０の逆止弁１６２は閉じた状態となっている。ガンマ線が照射されることにより、容器１５０内における溶液Ｍのヨウ素イオンＩ^－は、一部が反応し、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）となって溶液Ｍから放出される。ここで、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）とともに、水蒸気等の液体成分もまた溶液Ｍから放出される。液体成分は、不活性ガスをパージした際に容器１５０から飛散する溶液Ｍの飛沫を含んでもよい。

【0037】

放射線源１００からのガンマ線の照射により溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）は、所定の線量のガンマ線が照射される第１の状態下において、容器１５０と連結管１６０の逆止弁１６２との間（１６０Ａ）に存在する。

【0038】

Ｓ１２において、溶液Ｍに照射されるガンマ線の線量が所定の閾値以下の状態（上述の「第２の状態」）で、所定の時間、養生させる。具体的には、放射線源１００を容器１５０から遠ざかる方向に相対移動させて離間距離Ｄ２とすることにより、第１の状態から、第２の状態とし、所定の時間、第２の状態を保つ。ここで、放射線源１００の相対移動は、駆動部１２０により行われる。また、容器１５０の水面と連結管１６０の逆止弁１６２は閉じた状態である。すなわち、溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素は、容器１５０内の溶液Ｍの水面と逆止弁１６２との間（１６０Ａ）に存在する。容器１５０と連結管１６０の逆止弁１６２との間（１６０Ａ）に存在するガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）は、第２の状態下において、平衡状態となる。すなわち、第２の状態において、溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）の一部が、再び溶液Ｍに溶存または溶液Ｍに再溶解してヨウ素イオンＩ^－となる。

【0039】

なお、本実施形態では離間距離Ｄを変えることで容器１５０中の溶液Ｍに照射されるガンマ線の線量を変化させたが、それに限られず、放射線源１００側で照射するガンマ線の線量を変えてもよい。また、放射線源１００から溶液Ｍへ照射されるガンマ線の線量を所定の閾値以下とするのは、例えば鉛板を放射線源１００と容器１５０との間に設置して、ガンマ線を遮蔽することにより行われてもよい。Ｓ１２以降は、すべて第２の状態で行われる。

【0040】

Ｓ１４において、制御部１３０は、不活性ガス供給部１４０の元栓１４２を開いた状態とすることにより、連結管１６０内部に所定のクラッキング圧より高い圧力の不活性ガスを流通させ、逆止弁１６２を開いた状態にする。これにより、ガス状のヨウ素は、溶液Ｍの水面と連結管１６０の逆止弁１６２との間（１６０Ａ）から連結管１６０の逆止弁１６２から捕集部１７０の間（１６０Ｂ）に向かって流通し、捕集部１７０に送られる。ここで、ガス状のヨウ素とともに溶液Ｍから放出された液体成分についても、捕集部１７０に送られる。なお、逆止弁１６２ではなく通常の開閉弁により構成される場合には、不活性ガス供給部１４０の元栓１４２を開いた後、弁（１６２）を開いた状態としてもよい。

【0041】

Ｓ１６において、捕集部１７０は、ヨウ素を捕集する。具体的には、捕集部１７０は、第１の捕集部１７０Ａにおいて、連結管１６０から排出されたガス状のヨウ素とともに送られる液体成分を捕集した後、第２の捕集部１７０Ｂにおいて、第１の捕集部１７０Ａから送られたヨウ素を捕集する。第２の捕集部１７０Ｂは、ガス状のヨウ素を液体捕集法により捕集する。すなわち、第２の捕集部１７０Ｂに送られたガス状のヨウ素は、捕集液体Ｗである水酸化カリウム溶液と反応し、捕集される。不活性ガス供給部１４０から供給された不活性ガスは、捕集液体Ｗと反応せず、排気管１７０Ｄから排気される。

【0042】

ガス状のヨウ素と水酸化カリウム溶液との反応式を以下式１、２に示す。
Ｉ_２（ｇａｓ）＋ＫＯＨ（ａｑ）→ＫＩＯ_３＋ＫＩ＋Ｈ_２Ｏ・・・（式１）
ＫＩ（ａｑ）＋Ｉ_２（ｇａｓ）→Ｉ_３ ^－＋Ｋ^＋・・・（式２）
式１は、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）が水酸カリウム溶液ＫＯＨ（ａｑ）との反応によりヨウ素酸カリウムＫＩＯ_３およびヨウ化カリウムＫＩとなることを示す。また、式２は、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）が、ヨウ化カリウム溶液ＫＩ（ａｑ）との反応により三ヨウ化物イオンＩ_３ ^－となることを示す。

【0043】

Ｓ１８において、測定装置３０は、捕集部１７０で捕集された捕集液体Ｗ中のヨウ素を測定する。ヨウ素の測定は、測定部１８０により、例えば電極法により捕集液体Ｗ中のヨウ化物イオン（Ｉ_３ ^－）の電位差を測定し、濃度を算出して行われる。測定結果は、例えば記録部１８８に記録される。

【0044】

＜ＳＦＰ内におけるヨウ素の状態＞
以下に、ＳＦＰ（容器１５０に相当）内におけるヨウ素の状態の変化について、図４を参照して説明する。図４に示すように、使用済み燃料（放射線源１００に相当）が底部に安置されるＳＦＰ１５０内に、ヨウ素が溶解したプール水（溶液Ｍに相当）が貯留されている。ここで、使用済み燃料が安置されるＳＦＰ底部の領域１５０Ａでは、使用済み燃料１００から高い線量のガンマ線γ１が照射される。また、ＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂでは、使用済み燃料１００からの距離の二乗に反比例して低下した線量のガンマ線γ２が照射される。

【0045】

前述のとおり、プール水Ｍ中のヨウ素は、ヨウ素イオンＩ^－、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）およびプール水に溶解したヨウ素分子Ｉ_２（ａｑ）が平衡状態で存在する。ヨウ素の平衡状態は、使用済み燃料１００から照射されるガンマ線の線量、プール水の温度、圧力および酸性度等により決定される。すなわち、ＳＦＰ底部の領域１５０Ａのプール水Ｍ１におけるヨウ素の平衡状態と、ＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂのプール水Ｍ２におけるヨウ素の平衡状態は異なる。ＳＦＰ底部の領域１５０Ａのプール水Ｍ１中に溶解するヨウ素イオンＩ^－は、使用済み燃料からの高い線量のガンマ線が照射されることにより一部が反応し、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）となる。

【0046】

ＳＦＰ底部の領域１５０Ａは、使用済み燃料１００から近く、照射されるガンマ線の線量が高い領域である。ここで、ＳＦＰ底部の領域１５０Ａに存在するプール水Ｍ１は、温度Ｔ１、圧力Ｐ１を有し、使用済み燃料１００からガンマ線γ１が照射される。ＳＦＰ底部の領域１５０Ａに存在するプール水Ｍ１中のヨウ素イオンＩ^－は、高い線量のガンマ線γ１が照射されることにより一部が反応してガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）となり、浮力を生じてプール水中を上昇する。

【0047】

プール水中を上昇したガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）は、ＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂに到達する。ＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂのプール水Ｍ２は、温度Ｔ２、圧力Ｐ２を有し、ガンマ線γ２が照射される。ここで、温度Ｔ２＜Ｔ１であり、圧力Ｐ２＜Ｐ１である。また、ガンマ線γ２の線量はガンマ線γ１の線量より十分低くなっている。プール水Ｍ２中のガス状のヨウ素は、プール水Ｍから放出されるほか、一部はそのままプール水Ｍ２にヨウ素分子Ｉ_２（ａｑ）として溶存またはプール水に再溶解してヨウ素イオンＩ^－となり平衡状態を形成する。

【0048】

このように、ＳＦＰ１５０内のヨウ素が溶解したプール水Ｍ中のヨウ素は、ＳＦＰ底部の領域１５０Ａの使用済み燃料に近い領域１５０Ａ下で平衡状態を形成しており、高い線量のガンマ線γ１を照射されて一部がガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）となった後、ＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂに移動して、使用済み燃料１００から比較的遠い環境下で再び平衡状態を形成し、そのうちの一部がガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）としてプール水Ｍから放出される。

【0049】

本実施形態に係るヨウ素挙動確認装置２０は、上述のＳＦＰを模擬した環境を構成することができる。すなわち、ヨウ素挙動確認装置２０の容器１５０および連結管１６０はＳＦＰを、溶液Ｍはプール水を、放射線源１００は使用済み燃料を、それぞれ模擬する。また、放射線源１００を容器１５０に対して相対移動させることにより、照射されるガンマ線の線量を所定の閾値以下とし、線量の高いＳＦＰ底部の領域１５０Ａと、ＳＦＰ水面側の低い線量の領域１５０Ｂとを模擬する。ここで、ＳＦＰ底部の領域１５０Ａは第１の状態として模擬され、ＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂは第２の状態として模擬される。これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、溶液Ｍに対して放射線源１００から放射線を照射して溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素を、捕集することできる。これにより、実際のＳＦＰプール水にガンマ線が照射されてから、ガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）がプール水から放出されるまでのヨウ素の挙動の模擬を経て放出されるガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）を捕集することができるため、ＳＦＰプール水から放出されるガス状のヨウ素分子Ｉ_２（ｇａｓ）を適切に評価することが可能となる。また、ＳＰＦ内におけるヨウ素の挙動を解析することが可能となる。

【0050】

＜態様ごとの効果＞
以下に本開示の効果について態様ごとに説明する。本開示の第１の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、ヨウ素が溶解した溶液Ｍを入れる容器１５０と、容器１５０中の溶液Ｍにガンマ線を照射する放射線源１００と、放射線源１００からの照射により溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素が流通する連結管１６０と、連結管１６０に接続されて、ヨウ素を捕集する捕集部１７０とを有する。

【0051】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０中のヨウ素が溶解した溶液Ｍに対して放射線源１００から放射線を照射して溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素を、連結管１６０を流通させた捕集部１７０で捕集することができ、溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素の量を適切に評価できる。

【0052】

本開示の第２の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、連結管１６０は、捕集部１７０から容器１５０への流通を閉止する弁１６２を有する。

【0053】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、連結管１６０の捕集部１７０側から容器１５０側への流通が弁１６２により閉止されるので、連結管１６０の捕集部１７０側から容器１５０側へ流通することがない。また、弁１６２により連結管１６０を閉止した閉じた状態と、開いた状態とを容易に切り替えることが可能となる。

【0054】

本開示の第３の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第２の態様に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、弁１６２は、容器１５０から捕集部１７０への流通に対して所定のクラッキング圧を有する逆止弁１６２である。

【0055】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、連結管１６０の内部に不活性ガス供給部１４０から不活性ガスが供給された場合に、クラッキング圧以上の不活性ガスにより逆止弁１６２を開放させ、連結管１６０内を容器１５０から捕集部１７０への方向へ流通させることができる。

【0056】

本開示の第４の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第３の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、捕集部１７０は、連結管１６０と接続されてガス状のヨウ素と共に連結管１６０を流通する液体成分を捕集する第１の捕集部１７０Ａと、第１の捕集部１７０Ａに接続されて内部に捕集液体である強塩基性溶液が貯留される第２の捕集部１７０Ｂとを備える。

【0057】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０中の溶液Ｍから放出された液体成分が、第２の捕集部１７０Ｂに貯留される捕集液体Ｗである強塩基性溶液中に混入することがないため、ヨウ素挙動確認装置２０は、ヨウ素の測定を適切に行うことができる。

【0058】

本開示の第５の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第４の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、強塩基性溶液は水酸化カリウムを含む溶液である。

【0059】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、捕集液体Ｗである強塩基性溶液が水酸化カリウムを含む溶液であるため、ガス状のヨウ素を水酸化カリウムによく溶解させて捕集することができる。これにより、捕集液体Ｗを測定することで、溶液Ｍから放出されるガス状のヨウ素の測定を適切に行うことが可能となる。

【0060】

本開示の第６の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第５の態様のいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０おいて、放射線源１００は、容器１５０、連結管１６０、及び捕集部１７０を含むガス回収部１１０に対して放射線を照射する。

【0061】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、ガス回収部１１０を構成する容器１５０、連結管１６０、及び捕集部１７０に存在するヨウ素に対して、放射線源１００から放射線を照射させることができる。これにより、連結管１６０内のヨウ素が容器１５０中の溶液Ｍに再溶解するのを防ぐことができる。

【0062】

本開示の第７の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第６の態様のいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０おいて、放射線源１００から照射される放射線は、ガンマ線である。

【0063】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０中のヨウ素が溶解した溶液Ｍに対して放射線源１００からガンマ線を照射させることができる。

【0064】

本開示の第８の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第７の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、容器１５０と放射線源１００とを相対移動させることにより、放射線源１００から所定の線量の放射線が容器１５０中の溶液Ｍに対して照射される第１の状態と、放射線源１００から第１の状態よりも低い線量の放射線が容器１５０中の溶液Ｍに対して照射される第２の状態とを切り替えが可能である。

【0065】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０と放射線源１００とが相対移動して離間距離Ｄを変化させることにより、放射線源１００から所定の線量の放射線が容器１５０中の溶液Ｍに対して照射される第１の状態と、放射線源１００から第１の状態よりも低い線量の放射線が容器１５０中の溶液Ｍに対して照射される第２の状態とを切り替えができるので、容器１５０中の溶液Ｍに照射される放射線の線量を変化させるこができる。これにより、実際のＳＦＰ内の、使用済み燃料から高い線量のガンマ線が照射されるＳＦＰ底部の領域１５０Ａの状態と、低い線量のガンマ線が照射されるＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂの状態とを再現することが可能となる。

【0066】

本開示の第９の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第８の態様に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、駆動部１２０は、容器１５０と放射線源１００との相対移動の移動速度を調整可能である。

【0067】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０と放射線源１００とが相対移動する場合の移動速度を変化させることができる。これにより、実際のＳＦＰ内の、使用済み燃料が安置されるＳＦＰ底部の領域１５０Ａでガンマ線を照射されてガス状となったヨウ素がプール水Ｍ中を上昇してＳＦＰ水面側の領域１５０Ｂに移動する状況を再現することが可能となる。

【0068】

本開示の第１０の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第９の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、容器１５０内の溶液Ｍの温度を調整する温度調整部１５２を備える。

【0069】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０内の溶液Ｍの温度を調整することができる。

【0070】

本開示の第１１の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第１０の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、容器１５０中の溶液Ｍの酸性度を測定するｐＨ測定器１５４を備える。

【0071】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、容器１５０内の溶液Ｍの酸性度を取得することができる。

【0072】

本開示の第１２の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第１１の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０において、連結管１６０は、連結管１６０の内部をパージするための不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１４０を有する。

【0073】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０は、不活性ガス供給部１４０から供給された不活性ガスにより連結管１６０の内部をパージして、連結管１６０の内部ガス状のヨウ素を捕集部１７０に捕集させることができるため、ヨウ素の捕集を適切に行うことができる。

【0074】

本開示の第１３の態様に係るヨウ素挙動確認装置２０は、第１の態様から第１２の態様のうちいずれか一に記載のヨウ素挙動確認装置２０おいて、容器１５０、連結管１６０および捕集部１７０のヨウ素と接する部分は、ガラス系材料である。

【0075】

これにより、ヨウ素挙動確認装置２０の各部が、ヨウ素により腐食することがないため、溶液Ｍから放出されたガス状のヨウ素を適切に捕集することができる。

【0076】

本開示の第１４の態様に係るヨウ素挙動確認システム１０は、第１の態様から第１３の態様のいずれか一の態様に記載のヨウ素挙動確認装置２０と、ヨウ素挙動確認装置２０で捕集されたヨウ素を測定する測定装置３０と、を含む。

【0077】

これにより、ヨウ素挙動確認システム１０は、ヨウ素挙動確認装置２０で捕集されたヨウ素を、測定装置３０で測定することができる。

【0078】

本開示の第１５の態様に係るヨウ素挙動確認方法は、第１の態様から第１３の態様のうちいずれか一の態様に記載のヨウ素挙動確認装置２０を用いて、放射線源１００から容器１５０中の溶液Ｍに対して放射線を照射して容器１５０中の容器１５０からガス状のヨウ素を放出させるステップ（Ｓ１０）と、所定の時間、容器１５０中の溶液Ｍへの放射線の照射の線量を所定の閾値以下とするステップ（Ｓ１２）と、溶液Ｍから放出されたヨウ素を捕集部１７０にて捕集するステップ（Ｓ１６）と、を有する。

【0079】

これにより、ヨウ素挙動確認方法は、第１の態様と同様の効果を奏することができる。

【0080】

本開示の第１６の態様に係るヨウ素挙動確認方法は、第１５の態様に記載のヨウ素挙動確認方法において、捕集部１７０で捕集されたヨウ素を測定する（Ｓ１８）。

【0081】

これにより、ヨウ素挙動確認方法は、第１４の態様と同様の効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0082】

１０ ヨウ素挙動確認システム
２０ ヨウ素挙動確認装置
３０ 測定装置
１００ 放射線源
１１０ ガス回収部
１２０ 駆動部
１３０、１８２ 制御部
１４０ 不活性ガス供給部
１５０ 容器
１５２ 温度調整部
１５２Ａ 温度計
１５２Ｂ ヒータ
１５４ ｐＨ測定器
１６０ 連結管
１６０Ａ 溶液の水面から連結管の逆止弁までの間
１６０Ｂ 連結管の逆止弁から捕集部内の他端までの間
１６２ 逆止弁、弁
１７０ 捕集部
１７０Ａ 第１の捕集部
１７０Ｂ 第２の捕集部
１７０Ｃ 通気管
１７０Ｄ 排気管
１８０ 測定部
１８４ 表示部
１８６ 出力部
Ｄ 離間距離
Ｍ 溶液
Ｐ１、Ｐ２ プール水の圧力
Ｔ１、Ｔ２ プール水の温度
Ｗ 捕集液体
γ１、γ２ ガンマ線の線量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】