DE3685891T2

DE3685891T2 - Verfahren und vorrichtung zur messung der verteilung von radioaktivitaet.

Info

Publication number: DE3685891T2
Application number: DE8686102862T
Authority: DE
Inventors: Satoru Kawasaki; Hiroshi Kitaguchi; Masahiro Kondo; Masaharu Sakagami
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2006-03-06
Also published as: US4777367A; JPH0574794B2; EP0193937A2; EP0193937A3; EP0193937B1; DE3685891D1; JPS61204582A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität, wobei das Verfahren und die Vorrichtung zum Messen der Intensitätsverteilung von Radioaktivität von Nukliden geeignet sind, die in einem Meßobjekt vorhanden sind, dessen innere Struktur unbekannt ist.
Konventionelle Verfahren zum Messen von Radioaktivität sind beispielsweise beschrieben in der JP-OS 40978/1974 und EPC-OS 114968 (die der US-Patentanmeldung Serial-Nr. 555 613 entspricht). Das Verfahren nach der japanischen Druckschrift mißt die Radioaktivität eines Körpers, indem ein Paar von Strahlungssensoren auf- und abbewegt wird, wogegen das Verfahren nach der EPC-Druckschrift die Kontaminierung der Körperoberfläche und die innere Kontaminierung von Meßpersonen mißt und die Art von Radionukliden auf der Grundlage des Verhältnisses einer fotoelektrischen Effekt-Komponente zu einer Compton-Streukomponente, die durch die Analyse des Peaks eines Ausgangssignals eines Strahlungssensors erhalten wird, unterscheidet. Wenn festgestellt wird, daß die Kontaminierung eine innere Kontaminierung ist, wird die innere Strahlungsdosisleistung eines Meßobjekts bestimmt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität anzugeben, womit die Verteilung von Radioaktivität eines Meßobjekts gemessen werden kann, dessen innerer Zustand nicht feststellbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität, wobei die von einem Meßobjekt ausgehende Strahlung genau gemessen werden kann.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Radioaktivitäts-Intensität eines Meßobjekts in dem Zustand gemessen wird, in dem Strahlen von außen auf das Radionuklide enthaltende Objekt gerichtet werden, die so gemessene Intensität dann unterschieden wird in eine erste Radioaktivitäts-Intensität, die aus der äußeren Strahlung resultiert, und eine zweite Radioaktivitäts-Intensität, die aus den Radionukliden im Inneren des Meßobjekts resultiert, und daß die Verteilung von Radioaktivität des Meßobjekts auf der Basis der so unterschiedenen ersten und zweiten Radioaktivitäts-Intensität bestimmt wird.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung, die das Prinzip der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Änderung eines Ausgangssignals eines Strahlungssensors zeigt, wenn von einer äußeren radioaktiven Standard-Strahlungsquelle ausgehende Strahlung sinuswellenmoduliert wird;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht einer Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Standard-Strahlungsquelle von Fig. 3;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungseinheit, die in Fig. 3 gezeigt ist;
Fig. 6 ist ein erläuterndes Diagramm der Peak-Verteilung eines γ-Strahlungsenergiespektrums;
Fig. 7 ist eine Tabelle, die die fotoelektrische Peak- Energie von Radionukliden zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Diskriminieren von γ-Strahlen entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt; und
Fig. 9
bis 11 sind Konstruktionsansichten der Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wird zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 1 vor der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip der Erfindung. Dabei bezeichnet 100 ein Meßobjekt; 200 ist ein Strahlungssensor; 300 ist eine Standard-Strahlungsquelle; und 400 und 500 bezeichnen jeweils eine Strahlung.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Bestimmen der Verteilung von Radioaktivität im Inneren des Meßobjekts beschrieben.
Bei dem System des in Fig. 1 gezeigten Objekts wird angenommen, daß die folgende Beziehung besteht, wenn sich der Strahlungssensor 200 in einer i-Position befindet:
mit Cbi: Zählrate der Strahlung an der i-Position, die durch Detektieren der Strahlung 500, die von einem im Inneren des Objekts 100 vorhandenen Radionuklid ausgeht, erhalten ist;
Rij: Responsefunktion, d. h. Zählrate von durch den Strahlungssensor an der i-Position detektierter Strahlung, wenn eine Strahlungsquelle mit einer bestimmten Intensitätseinheit in einem j-Bereich (einem kleinen Bereich, wenn das Innere des Objekts 100 als in sehr kleine Bereiche unterteilt gedacht ist) positioniert ist,
Aj: Intensität von Radioaktivität im j-Bereich.
Rij in der Gleichung (1) ist eine Größe, die bestimmt ist durch die Zähleffektivität ηij und die geometrische Effektivität Gij des Strahlungssensors 200 und durch den Transmissionsfaktor Tij der Strahlung. Mit anderen Worten wird die Responsefunktion Rij durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Rij = ηij Gij Tij (2).
Die Zähleffektivität ηij und die geometrische Effektivität Gij im rechten Term der Gleichung (2) sind Größen, die durch die Lagebeziehung zwischen dem Meßobjekt 100 und dem Strahlungssensor 200 bestimmt sind und vorher durch Berechnung oder experimentell bestimmt werden können.
Nachstehend wird eine Methode zurn Bestimmen des Transmissionsfaktors Tij der Strahlung beschrieben. Da der Transmissionsfaktor Tij der Strahlung eine Funktion eines Strahlungsabsorptionskoeffizienten ist, soll zuerst das Prinzip einer Methode zur Bestimmung der Verteilung des Strahlungsabsorptionskoeffizienten im Inneren des Meßobjekts 100 erläutert werden.
Die folgende Gleichung wird erhalten, wenn die radioaktive Standard-Strahlungsquelle 300, deren Nuklid und Intensität bekannt sind, sich in der Position k außerhalb des Meßobjekts 100 und der Strahlungssensor 200 sich an der Position i befindet:
mit Caki: Zählrate der von der Standard-Strahlungsquelle 300 ausgehenden Strahlung, die durch das Meßobjekt geht und von dem Sensor 200 in der Position i detektiert wird, in bezug auf die Standard-Strahlungsquelle 300,
Caoki: Zählrate der von der Standard-Strahlungsquelle ausgehenden und von dem Sensor 200 an der Position i detektierten Strahlung, wenn das Objekt 100 nicht existiert, in bezug auf die Standard-Strahlungsquelle 300,
µj(Eo): Strahlungsabsorptionskoeffizient im j-Bereich (einem kleinen Bereich, wenn das Innere des Objekts 100 in sehr kleine Bereiche unterteilt ist) in bezug auf die von der Standard-Strahlungsquelle 300 ausgehende Strahlungsenergie Eo,
Xjki : Durchgang von Strahlung 400 im j-Bereich im Durchgang von (k - i)-Strahlung 400.
Die obige Gleichung (3) ist eine lineare Gleichung. Wenn das Meßobjekt 100 als die Auflösung der n unterteilten Bereiche bestimmt ist, kann die Gleichung (3) gelöst werden, indem die Standard-Strahlungsquelle 300 und der Strahlungssensor 200 derart bewegt werden, daß die Strahlung 400 wenigstens einmal durch die unterteilten kleinen Bereiche geht, und die m(> =n)- Strahlungszählraten bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Verteilung des Strahlungsabsorptionskoeffizienten µj(Eo) im Inneren des Meßobjekts 100 ebenfalls bestimmt werden. Die Verteilung des Strahlungsabsorptionskoeffizienten ist eine Zustandsgröße, die die innere Struktur des Meßobjekts 100 darstellt.
Der Transmissionsfaktor Tij der Strahlung kann nach Maßgabe der folgenden Gleichung berechnet werden, und zwar unter Anwendung des aus der Gleichung (3) erhaltenen Strahlungsabsorptionskoeffizienten µj(Eo):
mit Tij : Transmissionsfaktor an der Position i in bezug auf die Strahlung 500, die von der Radioaktivität im j-Bereich ausgeht,
µe(Eo) : Strahlungsabsorptionskoeffizient in dem sehr kleinen Bereich im Durchgang von (j - i),
Xp : Durchgang von Strahlung in dem sehr kleinen Bereich p.
Die Verteilung der Intensität Aj der Radioaktivität (die Zahl n der sehr kleinen Bereiche n< =m) in der Gleichung (1) kann bestimmt werden, indem die Responsefunktion Rij, die auf der Basis der Gleichungen (2) bis (4) erhalten wird, in die Gleichung (1) eingesetzt wird und die Zählraten von in Strahlung, die durch Bewegen des Strahlungssensors 200 bestimmt sind, in die Gleichung (1) eingefügt werden. Die Strahlungszählrate Cbi kann auf der Basis des Meßwerts des Strahlungssensors 200 bestimmt werden. Das heißt also, daß dieser Sensor 200 die Zahl von Strahlungen, die auf ihn innerhalb einer vorbestimmten Periode trifft, direkt zählt. Die Strahlungszählrate Cbi wird erhalten durch Division des Integrationswerts der Zählung durch die Meßdauer. Die Responsefunktion Rij ist eine Funktion des Transmissionsfaktors Tij der Strahlung, der seinerseits eine Funktion des Strahlungsabsorptionskoeffizienten ist, und kann also als eine Funktion des Strahlungsabsorptionskoeffizienten bezeichnet werden. Die Verteilung der Intensität Aj von Radioaktivität kann aus der Strahlungszählrate Cbi und dem Strahlungsabsorptionskoeffizienten µj(Eoo) erhalten werden.
Aus Fig. 1 ist deutlich ersichtlich, daß, da die Radioaktivität in dein Meßobjekt 100 vorhanden ist (oder da das Objekt 100 ein Radionuklid enthält), der Strahlungssensor 200 gleichzeitig die von der Standard-Strahlungsquelle 300 ausgehende Strahlung 400 und die von dem Radionuklid in dem Meßobjekt 100 ausgehende Strahlung 500 empfängt. Um die Verteilung des Strahlungsabsorptionskoeffizienten im Inneren des Meßobjekts und die Verteilung der Radioaktivität im Inneren des Objekts unabhängig bestimmen zu können, müssen die Strahlung 400 und die Strahlung 500 unterscheidbar sein, was durch die Gleichungen (3) und (1) dargestellt ist. Als Diskriminierungsmethoden sind die folgenden drei Methoden verfügbar: (a) eine Methode, die die von der Standard- Strahlungsquelle 300 ausgehende Strahlung steuert und moduliert; (b) eine Methode, die die Energie der von der Standard-Strahlungsquelle 300 ausgehende Strahlung auf einen Pegel über der Energie der vom Inneren des Meßobjekts 100 ausgehenden Strahlung erhöht; und (c) eine Methode, bei der zuerst die Radioaktivität ohne Anwendung der Standard-Strahlungsquelle gemessen, dieser Meßwert gespeichert, die Radioaktivität erneut unter Anwendung der Standard-Strahlungsquelle gemessen und die Differenz zwischen dem ersten und dem letzteren Meßwert gebildet wird. Da die Energie der von der Standard-Strahlungsquelle ausgehenden Strahlung von der Energie der vom Inneren des Meßobjekts 100 ausgehenden Strahlung verschieden ist, kann der Strahlungsabsorptionskoeffizient, der durch Anwendung der Standard-Strahlungsquelle erhalten ist, als solcher nicht für die Berechnung der Radioaktivitätsverteilung im Fall der Methode (b) der oben beschriebenen drei Methoden verwendet werden, und der Koeffizient muß verwendet werden, nachdem eine gewisse vorbestiminte Umrechnung durchgeführt wurde (die Abhängigkeit des Strahlungsabsorptionskoeffizienten von der Energie). Da die Energieabhängigkeit des Strahlungsabsorptionskoeffizienten sich von einer Substanz zur nächsten nicht stark ändert, kann die oben beschriebene Umrechnung durchgeführt werden. Im folgenden wird die Methode (a) beschrieben.
Fig. 2 zeigt die zeitliche Änderung des Meßergebnisses (der Zählrate) des Strahlungssensors 200, wenn die von der Standard-Strahlungsquelle 300 ausgehende Strahlung 400 einer Sinuswellenmodulation unterworfen wird. Der Teil A bezeichnet die Zählrate der Strahlung 400, während der Teil B die Zählrate der Strahlung 500 bezeichnet. Beide können dadurch unterschieden werden, daß sie durch ein Filter geschickt werden. Es ist möglich, die Zählrate der Strahlung 400 aus der Differenz zwischen den Höchst- und Mindestwerten der Zählrate und die Zählrate der Strahlung 500 aus dem Mindestwert der Änderung der Zählrate zu bestimmen.
Eine Vorrichtung zum Messen der Verteilung der Radioaktivität gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt ein Gestell 1, einen Strahlungssensor 2, eine Datenverarbeitungseinheit 5 und eine Standard-Strahlungsquelle 10.
Das ringartige Gestell 1 ist über vier Stützen 16 auf einer Basis 17 fest montiert. N (N > 0) Strahlungssensoren 2, von denen jeder ein NaI(Tp)-Szintillator ist, sind im Inneren des Gestells 1 angeordnet. Das Strahlungseintrittsfenster jedes Strahlungssensors 2 steht dem Mittelpunkt des Gestells 1 gegenüber. Die Strahlung als das Meßobjekt des Strahlungssensors 2 ist ein γ -Strahl. Ein bewegbarer Tisch 7 ist auf dem Oberende einer Stange 7A angeordnet. Ein Hubdrehantrieb 8 ist auf der Basis 17 unter dem Gestell 1 angeordnet. Der Hubdrehantrieb 8 steht mit der Stange 7A in Eingriff (nicht gezeigt), bewegt sich auf- und abwärts und dreht außerdem die Stange 7A, wie durch die Pfeile 18 bzw. 19 angedeutet ist. Lagedetektoren (Codeumsetzer) 24 und 25 sind im Inneren des Hubdrehantriebs 8 angeordnet. Die Standard-Strahlungsquelleneinrichtung 3 ist auf dem Gestell 1 angeordnet. Ein Fixiertisch 20 für diese Strahlungsquelleneinrichtung 3 (die noch beschrieben wird) ist an dem Gestell 1 befestigt.
Die Standard-Strahlungsquelleneinrichtung 3 weist eine Standard-Strahlungsquelle 10 auf, die auf einer festen Basis 20 montiert ist, wie Fig. 4 zeigt. Die Standard-Strahlungsquelle 10 sendet einen γ-Strahl als die Strahlung aus. Diese Strahlungsquelle 10 ist von einem Abschirmteil 11 mit einer Öffnung 12 umgeben. Der Abschirmteil 11 ist auf der festen Basis 20 derart montiert, daß die Öffnung 12 der Mitte des Gestells 1 zugewandt ist. Vor der Öffnung 12 ist ein Kollimator 13 angeordnet und mit einer Kollimatorantriebseinrichtung 14 verbunden. Diese Antriebseinrichtung 14 ist auf der ortsfesten Basis 20 montiert und bewegt den Kollimator 13 in einem vorbestimmten Zeitintervall in der durch einen Pfeil 15 bezeichneten Richtung. Daher öffnet und schließt der Kollimator 13 die Öffnung 12 wiederholt in dem vorbestimmten Zeitintervall. Die Intensität des γ-Strahls, der auf einen Behälter 9 mit radioaktiven Abfällen gerichtet ist, der das Meßobjekt darstellt und auf dem beweglichen Tisch 7 angeordnet ist, wird einer Sinuswellenmodulation entsprechend Fig. 2 durch den Betrieb des Kollimators 13 in der oben beschriebenen Weise unterworfen. Einer der Strahlungssensoren 2 und die Öffnung 12 der Standard-Strahlungsquelleneinrichtung 3 sind an den Positionen angeordnet, die, von oben gesehen, in bezug auf die Achse des beweglichen Tischs 7, d. h. die Achse des Behälters 9 mit radioaktiven Abfällen, punktsymmetrisch sind. Der von der Standard-Strahlungsquelle 10 ausgehende Strahl geht durch die Öffnung 12, dann durch die Achse des Gestells 1 und trifft auf den Strahlungssensor 2 auf der gegenüberliegenden Seite auf.
In Fig. 3 sind mit Ausnahme der Datenverarbeitungseinheit 5 die übrigen Teile, also das Gestell 1, die Standard-Strahlungsquelleneinrichtung 3, der bewegliche Tisch 7, die Hubdrehantriebseinrichtung 8, die Stützen 16 und die Basis 17, mit einer Strahlungsabschirmung abgedeckt, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Diese Abschirmung schirmt die Strahlung von außen zum Strahlungssensor 2 ab (oder verringert Untergrundstrahlung).
Die Datenverarbeitungseinheit 5 ist gemäß Fig. 5 aufgebaut. Die Datenverarbeitungseinheit 5 besteht aus einem Mehrfachpeakanalysator 31, einer Radionuklidbestimmungseinheit 32, einem γ-Strahldiskriminator 34, einer Strahlungszählratenverteilungs-Meßeinrichtung 36 für eine äußere Strahlungsquelle (Standard-Strahlungsquelle), einer Strahlungszählratenverteilungs-Meßeinrichtung 36 für eine innere Strahlungsquelle, einer Strahlungsabsorptionskoeffizient-Recheneinheit 39, einer Radioaktivitätsverteilungs-Recheneinheit 40 und einer Meßlage-Recheneinheit 39. Eine Leitung 27 verbindet den Strahlungssensor 2 mit dein Mehrfachpeakanalysator 31. Eine mit dem Lagedetektor 24 verbundene Leitung und eine mit dem Lagedetektor 25 verbundene Leitung sind mit der Meßlage- Recheneinheit 43 verbunden.
Radioaktiver Flüssigabfall wird erhitzt und in einem Verdampfer eingeengt und dann in einem Fliehkraft-Dünnschichttrockner pulverisiert. Eine große Zahl von Tabletten als der radioaktive Abfall werden gemeinsam mit einem Verfestiger (z. B. Kunststoff) in eine Trommel gepackt. Nach Aufsetzen eines Deckels wird die Trommel dicht verschlossen. Die Packungsdichte des radioaktiven Abfalls in der Trommel, d. h. die Packungsdichte und die Art von Radionukliden, sind mit den Betriebsbedingungen jeder Anlage veränderlich, so daß der Zustand im Inneren der Trommel nicht vorher bekannt sein kann.
Nachdem der radioaktive Abfall gepackt und versiegelt ist, wird die Trommel, d. h. der Behälter 9 mit radioaktivem Abfall, abnehmbar auf dem beweglichen Tisch 7 befestigt, wobei die Achsen jeweils einander entsprechen. Die Hubdrehantriebseinrichtung 8 wird dann betätigt, so daß der bewegliche Tisch 7 und damit der Behälter 9 mit radioaktivem Abfall in die Richtungen entsprechend den Pfeilen 18 bzw. 19 bewegt werden. Der bewegliche Tisch 7 dreht sich in der obersten Stellung der Stange 7A, so daß die Strahlungsmessung in Umfangsrichtung im Bereich des Unterendes des Behälters 9 mit radioaktivem Abfall stattfindet. Danach wird der bewegliche Tisch 7 etwas nach unten bewegt und gedreht, so daß die Strahlungsmessung an dem Teil durchgeführt wird, der etwas über dem ersten Meßteil liegt. Nach Beendigung dieser Messung wird der bewegliche Tisch wiederholt und abwechselnd gedreht und gesenkt, bis er seine unterste Stellung erreicht. Auf diese Weise wird die Strahlungsintensität, d. h. die Intensität des γ-Strahls, über sämtliche Bereiche der Trommel 9 sowohl in Axial- als auch in Umfangsrichtung gemessen. Der Strahlungssensor 2 mißt die resultierende Intensität der Strahlung (γ-Strahl) 400 von der Standard-Strahlungsquelle 10 und der Strahlung (γ-Strahl), die von dem radioaktiven Abfall in dein Behälter 9 ausgeht. Die Bewegung des beweglichen Tischs 7 in Richtung der Pfeile 18 und 19 erfolgt intermittierend in dem vorbestimmten Zeitintervall, so daß die Strahlungsmessung durchgeführt werden kann.
Das Ausgangssignal des Strahlungssensors 2 wird dem Mehrfachpeakanalysator 31 auf der Leitung 27 zugeführt. Der Analysator 31 analysiert die Peakwerte der Eingangssignale und liefert die Peakwertverteilung der γ -Strahl-Energiespektren. Die Peakwertverteilung des γ -Strahlenergiespektrums hat im wesentlichen zwei Gruppen einer fotoelektrischen Peakkomponente P und einer Compton-Komponente C, die wenigstens zwei Arten von Radionukliden entsprechen (von denen eines die Standard-Strahlungsquelle ist). Wenn eine Mehrzahl von Radionukliden im Inneren des Behälters 9 mit radioaktivem Abfall vorhanden ist, treten die fotoelektrischen Peakkomponenten und die Compton-Komponenten in der Anzahl auf, die der Zahl der vorhandenen Radionuklide entspricht.
Fig 6 zeigt die Peakwertverteilung des γ -Strahlenergiespektrums mit einer Gruppe einer fotoelektrischen Peakkomponente P und einer Compton-Komponente C.
Das von dem Vielfachpeakanalysator 31 gelieferte -Strahlenergiespektrum wird der Radionuklidbestimmungseinheit 32 zugeführt. Diese Einheit 32 bestimmt die Zahl der Radionuklide entsprechend der Anzahl von fotoelektrischen Peaks, die in dem γ-Strahlenergiespektrum enthalten sind, auf die gleiche Weise wie in den Bestimmungsschritten für Radionuklide, die auf S. 11, Zeile 9, bis S. 12, Zeile 15 der Beschreibung und in Fig. 7 der EP-OS 114968 angegeben ist. Dabei wird das Radionuklid mit der fotoelektrischen Peakenergie E, die gleich der fotoelektrischen Peakenergie Eo der fotoelektrischen Peakkomponente C ist, aus der Radionuklidtabelle 33 ausgewählte, wodurch das Radionuklid, das jedem fotoelektrischen Peak entspricht, bestimmt wird. Die Radionuklid- Tabelle 33 enthält die fotoelektrische Peakenergie E jedes Radionuklids, das in Fig. 7 gezeigt ist.
Der γ-Strahldiskriminator 34 empfängt als Eingangssignal die Peakwertverteilung, die das Ausgangssignal des Vielfachpeakanalysators 31 ist. Der γ-Strahldiskriminator 34 diskriminiert die Peakwertverteilung des vom Vielfachpeakanalysator 31 gelieferten γ-Strahlenergiespektrums in die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums aufgrund der Strahlung 400 (γ-Strahl) von der Standard-Strahlungsquelle 10 und die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums aufgrund der Strahlung 500 (γ-Strahl) des Radionuklids in dem Behälter 9 mit radioaktivein Abfall. Da die Intensität des von der Standard-Strahlungsquelle 10 auf den Behälter 9 für radioaktiven Abfall abgestrahlten γ-Strahls einer Sinuswellenmodulation unterzogen wird, kann die Peakwertverteilung des Energiespektrums ohne weiteres in diejenige der Strahlung 400 (Teil B in Fig. 2) und der Strahlung 500 (Teil A in Fig. 2) diskriminiert werden, wie bereits beschrieben wurde.
Die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums der auf diese Weise von dem γ-Strahldiskriminator 34 diskriminierten Strahlung 400 wird der fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheit 37A der Strahlungszählratenverteilungs-Meßeinrichtung 35 zugeführt. Die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums der von dem γ-Strahldiskriminator 34 diskriminierten Strahlung 500 wird der fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheit 37B der Strahlungszählratenverteilungs-Meßeinrichtung 36 zugeführt. Die Daten der Radionuklide, die von der Radionuklid-Bestimmungseinheit 32 bestimmt wurden, werden ebenfalls den fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheiten 37A bzw. 37B zugeführt.
Im Inneren des Gestells 1 sind N Strahlungssensoren 2, d. h. D&sub1; - Dn Strahlungssensoren, angeordnet. Der Vielfachpeakanalysator 31, die Radionuklidbestimmungseinheit 32 und der γ-Strahldiskriminator 34 haben die Funktion, die Ausgangssignale des Strahlungssensors 2 von D&sub1; zu verarbeiten. Die Datenverarbeitungseinheit 5 umfaßt die Vielfachpeakanalysatoren 31, die Radionuklidbestimmungseinheiten 32 und die γ-Strahldiskriminatoren 34 zur Verarbeitung der Ausgangssignale der übrigen, d. h. D&sub2; - Dn, Strahlungssensoren. Somit sind also jeweils N Vielfachpeakanalysatoren 31, Radionuklidbestimmungseinheiten 32 und γ-Strahldiskriminatoren 34 vorgesehen.
Jede Radionuklidbestimmungseinheit 32 von D&sub2; - Dn und jeder γ-Strahlendiskriminator 34 von D&sub2; - Dn legen die gleichen Ausgangssignale wie die Radionuklidbestimmungseinheit 32 und der γ-Strahlendiskriminator 34, die die Ausgangssignale des Strahlungssensors 2 von D&sub1; empfangen, an die fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheiten 37A bzw. 37B an.
Der γ-Strahl, der von der Standard-Strahlungsquelle 10 ausgeht und durch die Öffnung 12 geht, breitet sich allmählich zu Fächerform aus und erreicht den Strahlungssensor 2. Daher trifft der γ-Strahl 400 von der Standard-Strahlungsquelle 10 nicht auf den D&sub1;-Strahlungssensor 2 auf, der mit der Öffnung 12 in bezug auf die Achse des beweglichen Tischs 7 punktsymmetrisch ist - von oben gesehen -, sondern trifft auch auf mehrere Strahlungssensoren 2 rechts und links von dem den Mittelpunkt bildenden D&sub1;-Strahlungssensor 2 auf. Der -Strahl von der Standard-Strahlungsquelle 10 trifft nicht auf die übrigen Strahlungssensoren 2 auf, sondern auf sie trifft nur der γ-Strahl 500 auf, der von dem auf dem beweglichen Tisch 7 angeordneten Behälter 9 für radioaktiven Abfall ausgeht. Daher liefern die γ-Strahldiskriminatoren 34, die sämtlichen Strahlungssensoren 2 entsprechen, auf die der γ-Strahl 400 von der Standard-Strahlungsquelle 10 auftrifft, die Peakverteilung des γ-Strahlenergiespektrums des γ-Strahls 400 an die fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheiten 37A bzw. die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums des γ-Strahls 500 an die Peakflächen-Recheneinheiten 37B. Diejenigen γ-Strahldiskriminatoren 34, die die Ausgangssignale aller dieser Strahlungssensoren 2 empfangen, auf die nur der γ-Strahl 500 auftrifft, liefern die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums für den γ-Strahl 500 (die die gleiche wie die Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums ist, die von den entsprechenden Mehrfachpeakwertanalysatoren 31 ausgegeben wird) an die fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheiten 37B.
Der Ausbreitungswinkel des γ-Strahls 400 von der Standard-Strahlungsquelle 10 kann nahezu erwartet werden. Es ist daher möglich, all diejenigen γ-Strahldiskriminatoren 34 wegzulassen, die die Ausgangssignale sämtlicher Strahlungssensoren 2 an den Positionen empfangen, an denen der γ-Strahl 400 nicht auftrifft, und die Ausgangssignale der Mehrfachpeakanalysatoren 31, die die Ausgangssignale dieser Diskriminatoren 34 empfangen, an die fotoelektrischen Peakflächen- Recheneinheiten 37B anzulegen.
Die Strahlungszählratenverteilungs-Meßeinrichtungen 35 und 36 haben jeweils eine Strahlungszählratenverteilungs-Recheneinheit 38A bzw. 38B.
Die fotoelektrische Peakflächen-Recheneinheit 37A berechnet die Fläche des fotoelektrischen Peaks in der Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums für den Strahl 400 (d. h. den fotoelektrischen Peak für jedes Radionuklid der Standard-Strahlungsquelle 10) für jedes Radionuklid (die Standard-Strahlungsguelle 10 enthält im allgemeinen eine Art von Radionuklid). Die Methode der Bestimmung der Fläche des fotoelektrischen Peaks wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Diese Fläche entspricht der Fläche des Teils, der oberhalb einer Linie pm liegt, die einen Randpunkt p des fotoelektrischen Peaks auf der energieschwachen Seite mit einem Randpunkt m auf der energiereichen Seite verbindet. Mit anderen Worten entspricht die Fläche des fotoelektrischen Peaks der Fläche des von den Punkten p, m und n in der Zeichnung umrahmten Schräglinienteils.
Die Ausgangssignale der Lagesensoren 24 und 25 werden auf den Leitungen 28 bzw. 29 an die Meßlagerecheneinheiten 43 geführt. Die Meßlagerecheneinheit 43 bestimmt die Lage der Erfassung von Radioaktivität des Behälters 9 für radioaktiven Abfall. Die von den Lagesensoren 24 und 25 aufgenommenen Lagen sind diejenigen Positionen an der Oberfläche des Behälters 9 für radioaktiven Abfall, die auf der Achse von D&sub1; liegen und dem Strahlungssensor 2 in der punktsymmetrischen Position mit der Standard-Strahlungsquelle relativ zu der Achse des beweglichen Tischs - von oben gesehen - zugewandt sind. Auf diese Weise wird die Strahlungsmeßposition durch den D&sub1;-Strahlungssensor 2 bestimmt, und die Strahlungsmeßpositionen durch die übrigen D&sub2;- Dn Strahlungssensoren 2 können in gleicher Weise bestimmt werden. Da die gegenseitigen Abstände zwischen den D&sub1;- Dn Strahlungssensoren 2 jeweils gleich sind, können die Strahlungsmeßpositionen durch die D&sub2; - Dn Strahlungssensoren 2 ohne weiteres unter Anwendung der Strahlungsmeßposition des D&sub1;-Strahlungssensors 2 als Referenz bestimmt werden.
Die Meßzeitdetektiereinheit 42 mißt die Zeitdauer, in der die Bewegung des beweglichen Tischs 7 angehalten ist und die Strahlungsmessung durchgeführt wird, indem sie Taktimpulse vom Taktgeber 41 empfängt. Dagegen kann die Hubdrehantriebseinrichtung 8 durch das von der Meßzeitdetektiereinheit 42 gemessene Zeitintervall gesteuert werden, um den beweglichen Tisch 7 zu drehen und aufwärts und abwärts zu bewegen.
Die von der Meßlagerecheneinheit 43 bestimmte Strahlungsmeßlage und die von der Meßzeitdetektiereinheit 42 erhaltene Meßzeit an einer Strahlungsineßposition werden den Strahlungszählratenverteilungs-Recheneinheiten 38A und 38B zugeführt. Die Strahlungszählratenverteilungs-Recheneinheit 38A berechnet die Caki-Verteilung der Strahlungszählrate (im Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall) für den von der Standard-Strahlungsquelle 10 ausgehenden γ-Strahl 400 für jedes Radionuklid der Standard-Strahlungsquelle 10 auf der Grundlage der fotoelektrischen Peakfläche, die von der fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheit geliefert wird, der Strahlungsmeßposition und der Meßzeit. Die Caki-Verteilung dieser Strahlungszählrate bezeichnet die Verteilung in Axialund Umfangsrichtung des Behälters 9 für radioaktiven Abfall. Die fotoelektrische Peakflächen-Recheneinheit 37B bestimmt die fotoelektrische Peakfläche in der Peakwertverteilung des γ-Strahlenergiespektrums für den eingegebenen γ-Strahl 500 für jedes Radionuklid. Die Strahlungszählratenverteilungs- Recheneinheit 38B bestimmt die Cki-Verteilung der Strahlungszählrate für den γ-Strahl 500 im Behälter 9 für radioaktiven Abfall auf der Basis der fotoelektrischen Peakfläche für jedes von der fotoelektrischen Peakflächen-Recheneinheit 37B ausgegebene Radionuklid, der Strahlungsmeßposition und der Meßzeit. Diese Cki-Verteilung der Strahlungszählrate repräsentiert auch die Verteilung in Axial- und Umfangsrichtung des Behälters 9 für radioaktiven Abfall.
Die Strahlungszählratenverteilung ΣCaki für den γ-Strahl 400, die von der Strahlungszählratenverteilungs-Recheneinheit 38A erhalten wird, wird der Strahlungsabsorptionskoeffizient- Recheneinheit 39 zugeführt. Die Strahlungszählratenverteilung ΣCak für den Strahl 500 für jedes Radionuklid, die von der Strahlungszählratenverteilungs-Recheneinheit 38B erhalten wird, wird der Radiöaktivitätsverteilungs-Recheneinheit 40 zugeführt.
Die Strahlungsabsorptionskoeffizient-Recheneinheit 39 berechnet die Responsefunktion Rij, die eine Funktion des Strahlungsabsorptionskoeffizienten ist, auf der Grundlage der Gleichungen (2), (3) und (4). Sie bestimmt also den Strahlungsabsorptionskoeffizienten µj(Eo), indem sie die einzelne Strahlungszählrate Caki der Strahlungszählratenverteilung, die von der Strahlungszählratenverteilungs-Recheneinheit 38A geliefert wird, in die Gleichung (3) einsetzt. Die Strahlungszählrate Caoki wird vorher unter der Bedingung bestimmt, daß der Behälter 9 mit radioaktivem Abfall nicht auf dem beweglichen Tisch 7 vorhanden ist. Wie bereits beschrieben, kann die Responsefunktion Rij dadurch erhalten werden, daß der resultierende Strahlungsabsorptionskoeffizient µj(Eo) in Gleichung (4) und der resultierende Transmissionsfaktor Tij der Strahlung in die Gleichung (2) eingesetzt wird. Die Responsefunktion Rij wird für jedes in der Standard-Strahlungsquelle 10 enthaltene Radionuklid bestimmt. Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Radionuklid nur von einer Art ist, wird eine Art von Responsefunktion Rij erhalten.
Die Radioaktivitätsverteilungs-Recheneinheit 40 berechnet die Radioaktivitätsverteilung auf der Grundlage der Gleichung (1). Dabei kann also die Stärke Aj der Radioaktivität für jedes Radionuklid des Behälters 9 für radioaktiven Abfall erhalten werden, indem die von der Strahlungsabsorptionskoeffizient-Recheneinheit 39 erhaltene Responsefunktion Rij und die einzelne Strahlungszählrate Cbi der Cbi-Verteilung der Strahlungszählraten, die von der Strahlungszählratenverteilungs-Zähleinheit 38B erhalten sind, in die Gleichung (1) eingesetzt werden. Die Verteilung der Intensität Aj der Radioaktivität für jedes Radionuklid kann erhalten werden, indem die Intensität Aj der Radioaktivität an jeder Position des Behälters 9 für radioaktiven Abfall bestimmt wird. Die Responsefunktion Rij jedoch, die von der Strahlungsabsorptionskoeffizient-Recheneinheit 39 geliefert wird, betrifft das Radionuklid der Standard-Strahlungsquelle l0, aber nicht sämtliche Radionuklide, die von der Radionuklid-Bestimmungseinheit 32 bestimmt wurden. Daher berechnet die Radioaktivitätsverteilungs-Recheneinheit 30 die Responsefunktion R'ji für andere Radionuklide aus dem Verhältnis der fotoelektrischen Peakenergie E eines Radionuklids der Standard-Strahlungsquelle zu der fotoelektrischen Peakenergie E der anderen Radionuklide, die in dem Behälter 9 für radioaktiven Abfall enthalten sind. Die Responsefunktion R'ij, die jedem der verschiedenen Radionuklide entspricht, wird in Gleichung (1) eingesetzt.
Die von der Radioaktivitätsverteilungs-Recheneinheit 40 erhaltene Verteilung der Radioaktivitätsintensität Aj für jedes Radionuklid wird an die Anzeigeeinheit 30 geliefert und dort angezeigt.
Da das oben beschriebene Ausführungsbeispiel die äußere Strahlungsquelle (die Standard-Strahlungsquelle 10) verwendete, ist der Packungszustand des in den Behälter 9 für radioaktiven Abfall gepackten Guts zwar nicht bekannt, aber die Arten der Radionuklide im Inneren des Behälters 9 und die Stärke der Radioaktivität können bestimmt werden, während gleichzeitig der Behälter dicht verschlossen bleibt, also nicht geöffnet zu werden braucht. Wenn das Meßobjekt ein menschlicher Körper ist, sind die Lagen der inneren Organe vorher bekannt, und gleichzeitig kann die Intensitätsverteilung der Radioaktivität dreidimensional erhalten werden. Insbesondere können diese Informationen durch automatische Messungen gewonnen werden, so daß Arbeitszeit eingespart wird. Dies resultiert auch darin, daß Bediener der Radioaktivität vermindert ausgesetzt sind. Da die Intensitätsverteilung für jedes Radionuklid erhalten werden kann, kann die Verteilung von Radionukliden im Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall bekannt sein.
Da bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine große Zahl von Strahlungssensoren 2 für eine Standard-Strahlungsquelle 10 vorgesehen ist, kann die Strahlungszählrate Cbi für den γ-Strahl 500 des Behälters 9 für radioaktiven Abfall exakt gemessen werden. Denn der Strahlungssensor 2 bzw. die Strahlungssensoren 2, auf die der γ-Strahl 400 von der Standard-Strahlungsquelle 10 nicht auftrifft, können nur den γ-Strahl 500 vom Behälter 9 für radioaktive Abfälle messen, ohne daß eine Beeinflussung durch den γ-Strahl 400 stattfindet.
Dieses Ausführungsbeispiel mißt zwar entweder beide γ-Strahlen 400 und 500 oder nur den γ-Strahl 500, aber die Messung kann relativ schnell abgeschlossen werden.
Das obige Ausführungsbeispiel verwendet die Gleichungen (1) und (3). Da jedoch dieses Verfahren die Radioaktivitätsverteilung des Behälters 9 für radioaktiven Abfall mit einem extrem hohen Niveau räumlicher Auflösung bestimmt, ist es nicht wirksam, wenn die Messung mit einer praktisch groben Auflösung durchzuführen ist. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet daher die folgenden Gleichungen (5) und (6):
Dabei werden Yi, Bij und Wi zu Caoki/Caki, xjki und µj(Eo), wenn der Strahlungsabsorptionskoeffizient µj(Eo) erhalten werden soll, und werden zu Cbi, Rij und Aj, wenn die Intensität Aj der Radioaktivität bestimmt werden soll. Der Wert Wi ist eine Größe, die der Dispersion des Fehlers des Meßwerts Yi umgekehrt proportional ist.
Die Gleichungen (5) und (6) zeigen eine tatsächliche Methode zur Lösung der linearen Gleichung, wie durch die Gleichungen (1) und (3) gezeigt ist. Die Gleichungen (1) und (3) können wie folgt geschrieben werden:
Dabei ist Bij ein bekannter Wert, während Yi ein Meßwert und damit ein bekannter Wert ist. Bei m> =n kann daher die Gleichung (7) nach Xj aufgelöst werden. Dies ist ein Problem der Methode der kleinsten Quadrate und kann als Xj gelöst werden, wodurch die Gleichung (5) minimal wird. Die Gleichung (6) drückt einen physikalischen Grenzzustand aus. Die Gleichung (5) kann unter Berücksichtigung dieses physikalischen Grenzzustands präziser berechnet werden.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Diskriminieren der γ-Strahlen. Nur der aus dem Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall austretende -Strahl wird von dem Strahlungssensor 2 gemessen, bevor die beabsichtigte Messung durchgeführt wird. Das in dem Behälter 9 für radioaktiven Abfall vorhandene Radionuklid wird aus der Peakwertverteilung der Ausgangssignale der Strahlungssensoren 2 bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt bezeichnet E&sub1; die maximale Energie des γ-Strahls, der aus dem Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall abgestrahlt wird. Die Standard-Strahlungsquelle für das -Strahl-CT verwendet ein Radionuklid, das eine monochromatische Energie E&sub2; (> E&sub1;) aussendet, die höher als die Energie E&sub1; ist. Der γ-Strahl für das γ-Strahl-CT wird detektiert, ohne daß er einer Modulation unterworfen wird. Zu diesem Zeitpunkt basiert der Bereich 44 von Fig. 6 auf der Strahlung aus dem Inneren des Behälters für radioaktiven Abfall, während der Bereich 21 auf der Strahlung von der Standard-Strahlungsquelle 10 basiert. Das heißt also, daß beide diskriminiert werden können. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Kollimator 13 zur Modulation der Standard-Strahlungsquelle und der γ -Strahldiskriminator 34 nicht notwendig, und somit kann die Konstruktion wesentlich vereinfacht werden.
Fig. 9 zeigt die Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die Vorrichtung nach Fig. 3. Der Unterschied zwischen beiden liegt darin, daß das Gestell 1 drehbar auf einer Schiene 48 angeordnet ist. Eine ringförmige Zahnstange 49 ist an der Seitenfläche des Gestells 1 angeordnet. Ein Motor 46 ist an der Seite der Schiene 48 montiert. Ein Ritzel ist an den Motor 46 angesetzt und kämmt mit der Zahnstange 49. Bei Antrieb durch den Motor dreht sich das Gestell 1 auf der Schiene in der durch einen Pfeil 19 bezeichneten Richtung. Der Lagesensor 25 (Codeumsetzer) ist mit der Welle des Motors 46 gekoppelt. Die Hubantriebseinrichtung 8A, die auf der Basis 17 angeordnet ist, bewegt den beweglichen Tisch 7 auf- und abwärts. Dieser bewegliche Tisch 7 dreht sich nicht. Durch dieses Ausführungsbeispiel wird die gleiche Auswirkung wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erzielt.
Fig. 10 zeigt die Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivität gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 sind ein Strahlungssensor 2 und die Standard-Strahlungsquelleneinrich tung 3 an dem drehbaren Gestell 1 angeordnet. Der Strahlungssensor 2 ist nicht im Inneren des Gestells 1 angeordnet. Der Strahlungssensor 2 ist - von oben gesehen - mit der Öffnung 12 der Standard-Strahlungsquelleneinrichtung 3 in bezug auf die Achse des beweglichen Tischs 7 punktsymmetrisch. Der Strahlungssensor 2 ist mit dem Kollimator 22 an der Vorderseite des Strahlungseintrittsfensters ausgerüstet, wobei der Kollimator den Durchgang nur der Strahlung zuläßt, die senkrecht auf den Strahlungssensor 2 trifft. Der Kollimator 50 ist an dem Gestell 1 festgelegt. Das Gestell 1, das einen Satz von Strahlungssensoren 2 und eine Standard-Strahlungsquelleneinrichtung 3 aufweist, wird in Richtung eines Pfeils 51 gedreht, wenn der Motor 46 in Betrieb ist.
Da die Standard-Strahlungsquelle 10 und der Strahlungssensor 2 einander bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüberstehen, gibt es den Strahlungssensor 2, der nur den γ-Strahl 500 detektiert, nicht. Daher ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Meßgenauigkeit der Strahlungszählrate Cbi hier etwas geringer. Mit Ausnahme dieses Aspekts erzielt dieses Ausführungsbeispiel die gleiche Auswirkung wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3.
Da dieses Ausführungsbeispiel nur den γ-Strahl mißt, der senkrecht auf den Strahlungssensor 2 auftrifft, wird die Datenverarbeitung in der Datenverarbeitungseinheit 5 vereinfacht. Da die Zahl von mechanischen Bauelementen und die Zahl der Strahlungssensoren 2 verringert werden kann, wird eine für den praktischen Gebrauch besser geeignete Vorrichtung erhalten. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet zwar einen Satz aus Standard-Strahlungsquelle und Strahlungssensor, die einander gegenüberstehen, aber die Meßdauer kann drastisch verkürzt werden, wenn eine Vielzahl von Sätzen von Standard-Strahlungsquellen und ihnen gegenüberstehenden Strahlungssensoren verwendet wird. Wenn also N Sätze verwendet werden, wird die Meßdauer zu 1/N des Ausführungsbeispiels, das nur einen Satz verwendet.
Fig. 11 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei sind zwei Standard-Strahlungsquelleneinrichtungen 3A und 3B sowie ein Strahlungssensor 2 an dem Gestell 1 des Ausführungsbeispiels von Fig. 9 angeordnet. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 9 weist dieses Ausführungsbeispiel keine große Zahl von Strahlungssensoren 2 im Inneren des Gestells 1 auf. Die übrige Konstruktion entspricht derjenigen des Ausführungsbeispiels von Fig. 9. Die beiden Strahlungsquelleneinrichtungen 3A und 3B sind zueinander symmetrisch relativ zu einer Geraden, die den Strahlungssensor 2 mit der Achse des beweglichen Tischs 7 verbindet. Die Energie des γ-Strahls, der von den Standard-Strahlungsquellen ausgeht, die an den Standard-Strahlungsquelleneinrichtungen 3A und 3B angeordnet sind, ist verschieden, und diese Quellen verwenden eine Substanz mit höherer Energie als die Energie der Strahlung, die von dem Radionuklid im Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall ausgeht.
Die Datenverarbeitungseinheit 5 kann ohne weiteres diskriminieren, daß die Strahlungen 500 und 501 von den Standard- Strahlungsquelleneinrichtungen 3A bzw. 3B ausgehen. Daher kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Verteilung jedes Radionuklids im Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall erhalten werden. Da die Zahl der Standard-Strahlungsquellen groß ist, kann die Meßdauer drastisch verringert werden. Dieses Ausführungsbeispiel kann die gleiche Auswirkung wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 9 liefern. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet zwar zwei äußere Standard- Strahlungsquellen und einen Strahlungssensor, aber es kann eine Vielzahl von äußeren Standard-Strahlungsquellen und Strahlungssensoren verwendet werden. In diesem Fall kann die Meßdauer noch weiter verkürzt werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zwar eine Vielzahl von Standard-Strahlungsquellen mit verschiedener γ-Strahlenergie verwendet, aber die von den Standard-Strahlungsquellen ausgehenden γ-Strahlen können mit verschiedenen Frequenzen moduliert werden, um die Diskriminierung zu ermöglichen.
Bei den oben angegebenen Ausführungsbeispielen werden die Strahlung von den Standard-Strahlungsquellen und die Strahlung aus dem Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall gleichzeitig diskriminiert und gesammelt. Es ist aber auch möglich, die Strahlung von der Standard-Strahlungsquelle zu diskriminieren, indem zuerst nur die Strahlung aus dem Inneren des Behälters 9 für radioaktiven Abfall gemessen wird, ohne daß die Standard-Strahlungsquellen verwendet werden, wonach dann die Strahlung unter Anwendung der Standard-Strahlungsquellen gemessen und anschließend der erstere Wert aus dem letzteren Wert abgeleitet wird.
Die oben angegebenen Ausführungsbeispiele sind zwar auf die Messung der Strahlung des Behälters für radioaktiven Abfall gerichtet, aber die Erfindung kann auch die Strahlung von menschlichen Meßobjekten messen. In diesem Fall kann die dreidimensionale Form (γ-CT) und Funktion (Emissions-CT) gleichzeitig gemessen werden, und es sind noch wertvollere Daten zu erwarten.
Da die vorliegende Erfindung die äußere(n) Strahlungsquelle(n) verwendet, kann die Erfindung die Verteilung von Radioaktivität des Meßobjekts auch dann bestimmen, wenn der innere Zustand des Objekts nicht zu erkennen ist (wie etwa bei einem Objekt, dessen innere Struktur nicht erkennbar ist).

Claims

1. Verfahren zum Messen der Verteilung von Radioaktivität mit folgenden Schritten:

Bestrahlen eines zu messenden Objekts, das radioaktive Nuclide enthält und Messen der sich bei diesem Objekt ergebenden Strahlungsintensität;

Unterteilung der so gemessenen Strahlungsintensität in eine erste Strahlungsintensität, die auf der äußeren Strahlung basiert und in eine zweite Strahlungsintensität, die ihren Ursprung in den radioaktiven Nucliden hat

und

Bestimmen des Strahlungsabsorptionskoeffizienten des Objekts auf der Grundlage der ersten Strahlungsintensität und Bestimmen der Verteilung der Radioaktivität des Objekts auf der Grundlage des Strahlungsabsorptionskoeffizienten und der zweiten Strablungsintensität.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt der Bestimmung des γ-Strahlenenergiespektrums der Strahlungsintensität des gemessenen Objekts und Bestimmung der radioaktiven Nuclide auf der Grundlage der photoelektrischen Spitzenenergie des γ-Strahlenenergiespektrums und Bestimmung der Radioaktivitätsverteilung des Objekts für jedes radioaktive Nuclid.

3. Vorrichtung zum Messen der Verteilung von Radioaktivitäte mit

einer äußeren Strahlungsquelle (3; 10), die außerhalb eines zu messenden Objekts (100; 9) angeordnet ist, das radioaktive Nuclide enthält;

Strahlungssensoren (2, 200) , die außerhalb des Objekts (100; 9) so angeordnet sind, daß das Objekt zwischen den Sensoren (2; 200) und der äußeren Strahlungsquelle (3; 10) angeordnet ist;

Mittel (34, 35, 36) zum Verteilen des Ausgangssignals des Strahlungssensors (2) in eine erste Strahlungsintensität, die von der externen Strahlungsquelle (30; 10) emittiert wird und einer zweiten Strahlungsintensität, die von dem radioaktiven Nuclid innerhalb des Objekts (100; 9) emittiert wird;

Mitteln (39) zur Bestimmung des Strahlungsabsorptionskoeffizienten des Objekts der ersten Strahlungsintensität

und

Mittel zur Berechnung der Radioaktivitätsverteilung (40) zur Bestimmung der Verteilung der Radioaktivität des Objekts auf der Grundlage des Strahlungsabsorptionskoeffizienten und der zweiten Strahlungsintensität.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, mit Mitteln (7, 7A, 8) zum Auf- und Abbewegen und zum Drehen des Neßobjekts.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel (7, 7A) zum Auf- und Abbewegen des Meßobjekts und Mittel (46, 47, 48, 49) zum Drehen der äußeren Strahlungsquelle (3, 10) und des Strahlungsdetektors (2, 200) um das Meßobjekt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, ferner gekennzeichnet durch Mittel (13) zum Beaufschlagen der Strahlungsintensität, die von der äußeren Strahlungsquelle (3; 10) emittiert wird, mit einer Sinuswellenmodulation.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein radioaktives Nuclid mit höherer Strahlungsenergie als die Strahlungsenergie des radioaktiven Nuclids, das innerhalb des Meßobjekts vorliegt und die größte Strahlungsenergie hat, als radioaktives Nuclid verwendet wird, das die äußere Strahlungsquelle darstellt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein radioaktives Nuclid mit höherer Strahlungsenergie als die Energie des radioaktiven Nuclids mit der höchsten Strahlungsenergie und das im Inneren des Meßoojekts vorhanden ist, als äußerer Strahlungsquelle verwendet wird.

9. Vorrichtung zum Messen der Radioaktivitätsverteilung nach Anspruch 1, ferner mit Mitteln (34, 35, 36) zur Bestimmung des γ-Strahlenenergiespektrums der Strahlungsintensität des zu messenden Objekts sowie Mitteln zum Bestimmen der radioaktiven Nuclide auf der Grundlage des γ-Strahlenenergiespektrums, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Berechnung der Radioaktivitätsverteilung zur Bestimmung der Radioaktivitätsverteilung jedes der erhaltenen radioaktiven Nuclide ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit Mitteln (7, 7A) zum Auf- und Abbewegen und zum Drehen des zu messenden Objekts (9; 100).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner mit Mitteln (7, 7A) zum Auf- und Abbewegen des Meßobjekts und Mitteln (46, 47, 48, 49) zum Drehen der äußeren Strahlungsquelle (3; 10) und des Strahlungssensors (2) um das Meßobjekt (9).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit Mitteln (13) zur sinusförmigen Modulation der Strahlungsintensität, die von der äußeren Strahlungsquelle (3; 10) emittiert wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein radioaktives Nuclid mit einer höheren Strahlungsenergie als der Energie des radioaktiven Nuclids mit der größten Strahlungsenergie, das sich im Inneren des Meßobjekts befindet, als ein radioaktives Nuclid, das die äußere Strahlungsquelle bildet, verwendet wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein radioaktives Nuclid mit einer höheren Strahlungsenergie als die des radioaktiven Nuclids, das die größte Strahlungsenergie hat und sich im Inneren des Meßobjekts befindet, als radioaktives Nuclid verwendet wird, das die äußere Strahlungsquelle bildet.