JP2002341045A - 中性子検出器ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計数率の点で改善された正確さを伴う中性子検
出器ユニット、中性子を検出する方法、及び中性子を監
視するシステム及び結果としてより正確な材料の評価を
提供する。 【解決手段】中性子検出器の周りに中性子減速材料、熱
中性子遮蔽材料、及び熱中性子吸収材料が異なる構成で
含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検出器、特に排他
的ではないが中性子検出器、及びこのような検出器を用
いるシステムにおける及び関する改良に関係する。

【０００２】

【従来の技術】多くの状況は、放射性材料が監視される
と共に調査されることを要する。中性子検出器は、所望
の情報を得るための多くの可能性のある方法の一又は複
数において生じると共に処理される結果と共に、中性子
放出をそれらの付近で監視する為に、これらの状況のい
くつかで使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】隣接した場所に対する
中性子放出の個別の読み取りが必要とされる場合には、
一つの場所で放出されて別の場所で検出される中性子に
基づくかなりの問題があり得る。このような問題は、処
理施設の全て又は一部分の中における異なる場所での在
庫品の監視のために多くの中性子の検出器が使用される
場合には、特に問題となる。

【０００４】本発明は、その目的に、材料のより正確な
会計を提供するための、このような中性子源の場所を識
別することがより可能である検出器の提供、関心のある
それらの場所に対する中性子のより正確な計数を提供す
る検出器の提供、及びこのような検出器を用いるシステ
ムの提供を有する。

【０００５】本発明は、以下で詳細に議論される三つの
主な形態を通じてこれらの目的を扱うことを探求する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の形態にお
ける第一の態様に従って、発明者は、中性子検出器ユニ
ット（neutron detector unit）を提供し、そのユニッ
トは、中性子検出器（neutron detector）、検出器の周
りの中性子減速材料（neutron moderating materia
l）、検出器の周りの熱中性子遮蔽材料（thermal neutr
on screening material）、及び検出器の周りの中性子
吸収材料（neutron absorbing material）を含む。

【０００７】本発明の第一の形態における第二の態様に
従って、発明者は、中性子検出器ユニットを提供し、そ
のユニットは、検出器の周りに提供される少なくとも二
つの異なる中性子発効材料（neutron effecting materi
al）を伴う中性子検出器を含み、その中性子発効材料
は、中性子検出器ユニットが、エネルギーの高い中性子
に対する高い検出効率及びエネルギーの低い中性子に対
する低い検出効率を有するようなものである。

【０００８】中性子発効材料の一つは、熱中性子遮蔽材
料であってもよい。中性子発効材料の一つは、中性子吸
収材料、例えば中性子吸収材料が取り込まれた重合体材
料（polymeric material）であってもよい。中性子発効
材料の一つは、水素を含有する材料のような、中性子減
速材料であってもよい。好ましくは、少なくとも三つの
異なる中性子発効材料が提供され、最も好ましくは、三
つの種類の材料が、熱中性子遮蔽材料、中性子吸収材
料、及び中性子減速材料である。

【０００９】本発明の第一の形態における第一及び／又
は第二の態様は、次の特徴、選択肢、及び可能性を含ん
でもよい。

【００１０】中性子検出器は、単一の検出器であっても
よいか、又は複数の検出器を検出器ユニット内に提供し
てもよい。検出器を共通の軸上に提供してもよい。検出
器を、異なる、好ましくは平行な軸上に提供してもよ
い。一又は複数の検出器は、三フッ化ホウ素（boron tr
ifluoride）型であってもよい。一又は複数の検出器
は、ヘリウム−３型であってもよい。

【００１１】中性子検出器は、円柱、例えば直円柱の形
態を有してもよい。中性子検出器は、１００ｍｍ乃至３
０００ｍｍの長さであってもよい。

【００１２】好ましくは、中性子減速材料は、原子量１
４又はそれ以下の一又は複数の元素を含有する材料であ
る。中性子減速材料は、水素を含有する材料であっても
よい。中性子減速材料は、水素及び／又は重水素及び／
又は炭素及び／又はベリリウムを含有してもよい。水素
を含有する材料は、水及び／又は水を含有する材料であ
ってもよいが、好ましくは、重合体、例えばポリセン
（polythene）である。

【００１３】中性子減速材料は、好ましくは、少なくと
も部分的に、中性子検出器及び熱中性子遮蔽材料及び／
又は中性子吸収材料の間に提供される。

【００１４】熱中性子遮蔽材料は、カドミウム又はイン
ジウムのような金属、及び／又はホウ素のような半金属
であってもよい。このような材料の混合物を使用しても
よい。好ましくは、熱中性子遮蔽層は、元素の形態で提
供される。

【００１５】熱中性子遮蔽材料は、好ましくは、少なく
とも部分的に、中性子減速材料及び中性子吸収材料の間
に提供される。

【００１６】中性子吸収材料は、好ましくは、中性子吸
収材料が取り込まれた重合体材料である。

【００１７】重合体材料は、天然又は合成のゴムであっ
てもよい。

【００１８】中性子吸収材料は、カドミウム又はインジ
ウムであってもよいが、好ましくはホウ素である。

【００１９】中性子吸収材料は、好ましくは、中性子検
出器、及び熱中性子遮蔽材料又は中性子減速材料の外部
に提供される。より好ましくは、中性子吸収材料は、中
性子検出器、及び熱中性子遮蔽材料又は中性子減速材料
の両方の外部に提供される。

【００２０】中性子検出器及び特に少なくとも熱中性子
遮蔽材料を、アルミニウム又はＰＶＣのような非毒性材
料によって囲んでもよい。

【００２１】一つのエネルギーレベル又はエネルギーバ
ンドにおける中性子の検出効率を、それらのエネルギー
又はバンドに対する中性子検出器との相互作用率（inte
raction rate）を比較することによって、他のレベル又
はバンドにおける効率と比較してもよい。その効率を、
その検出ユニットに関する最大の効率に対して規格化し
てもよい。

【００２２】中性子発効材料は、エネルギーの高い中性
子に対する検出効率が、エネルギーの低い中性子のそれ
の少なくとも二倍であり、好ましくは、エネルギーの低
い中性子のそれの少なくとも二倍半であり、より好まし
くは、エネルギーの低い中性子のそれの少なくとも三倍
であるようなものであってもよい。これらの比は、エネ
ルギーの高い中性子を、検出器ユニットの外側に到達す
るとき、１０ｋｅＶよりも大きい、例えば１０ｋｅＶ及
び４００ｋｅＶの間のエネルギーを有するものと考えて
もよく、エネルギーの低い中性子を、検出器ユニットの
外側に到達するとき、１０ｅＶよりも小さい、例えば
０．４ｅＶ及び１０ｅＶの間のエネルギーを有するもの
と考えてもよい場合に、特に好適である。これらの比
を、エネルギーレベル又はエネルギーレベルのバンドに
対して規格化された検出効率の比較から、導出してもよ
い。

【００２３】中性子発効材料は、エネルギーの高い中性
子に対する検出効率が、エネルギーの低い中性子のそれ
の少なくとも２００倍であり、好ましくはエネルギーの
低い中性子のそれの少なくとも２５０倍であり、より好
ましくはエネルギーの低い中性子のそれの少なくとも３
００倍であるようなものであってもよい。これらの比
は、エネルギーの高い中性子を、検出器ユニットの外側
に到達するとき、４００ｋｅＶよりも大きい、例えば４
００ｋｅＶ及び１０ＭｅＶの間のエネルギーを有するも
のと考えてもよく、エネルギーの低い中性子を、検出器
ユニットの外側に到達するとき、０．４ｅＶよりも小さ
いエネルギーを有するものと考えてもよい場合に、特に
好適である。これらの比を、エネルギーレベル又はエネ
ルギーレベルのバンドに対して規格化された検出効率の
比較から、導出してもよい。

【００２４】検出器を、中性子減速材料、例えばポリセ
ンの一又は複数の層、カドミウムのような熱中性子遮蔽
材料の層、及びホウ素が取り込まれたゴムのような中性
子吸収材料の層内に提供することが好適である。

【００２５】好ましくは、少なくとも一つのポリセンの
層を、検出器、並びにカドミウム層及びホウ素が取り込
まれたゴムの一つ又は両方の間に提供する。好ましく
は、カドミウム層を、ポリセンの層の一つ及びホウ素が
取り込まれたゴムの層の間に提供する。

【００２６】実施例において、検出器は、中性子減速材
料の層、中性子吸収材料の層、中性子減速材料のさらな
る層、及び熱中性子遮蔽材料の層を含む構造内に提供さ
れる。

【００２７】一つの実施例において、中性子検出器は、
６０ｍｍよりも小さい直径を有してもよい。検出器は、
６０ｍｍ及び４０ｍｍの間、例えば５０ｍｍの直径を有
してもよい。

【００２８】代替の実施例において、中性子検出器は、
３０ｍｍよりも小さい直径を有してもよい。検出器は、
３０ｍｍ及び２０ｍｍの間、例えば２５ｍｍの直径を有
してもよい。

【００２９】一つの実施例において、中性子減速材料
は、６０ｍｍよりも小さい内径を有してもよい。その内
径は、６０ｍｍ及び４０ｍｍの間、例えば５０ｍｍの直
径を有してもよい。中性子減速材料は、１８０ｍｍより
も小さい外径を有してもよい。その外径は、１８０ｍｍ
及び１２０ｍｍの間、例えば１５０ｍｍの直径を有して
もよい。

【００３０】代替の実施例において、中性子減速材料
は、３０ｍｍよりも小さい内径を有してもよい。その内
径は、３０ｍｍ及び２０ｍｍの間、例えば２５ｍｍであ
ってもよい。中性子減速材料は、１５０ｍｍよりも小さ
い外径を有してもよい。その外径は、１５０ｍｍ及び１
００ｍｍの間、例えば１２５ｍｍであってもよい。

【００３１】好ましくは、中性子減速材料は、４０ｍｍ
及び６０ｍｍの間、理想的には５０ｍｍの厚さを有す
る。

【００３２】熱中性子遮蔽材料は、５ｍｍよりも小さ
い、例えば、０．１ｍｍ及び２ｍｍ、より好ましくは
０．３ｍｍ及び０．８ｍｍの間の、例えば０．５ｍｍ＋
／−１０％の、理想的には０．５ｍｍの厚さを有しても
よい。

【００３３】中性子吸収材料は、１ｍｍ及び２０ｍｍ、
好ましくは２ｍｍ及び１０ｍｍ、より好ましくは３ｍｍ
及び８ｍｍの間の、例えば５ｍｍ＋／−１０％の、理想
的には５ｍｍの厚さを有してもよい。

【００３４】取り込む中性子吸収材料は、１重量％及び
５０重量％の間であってもよい。

【００３５】第一の特に好適な実施例において、最も好
ましくは全ての寸法に対して＋／−１０％で、検出器
は、５０ｍｍの直径を有し、水素を含有する材料は、５
０ｍｍの内径及び１５０ｍｍの外径を有し、熱中性子遮
蔽材料は、０．５ｍｍの厚さであり、重合体材料は、５
ｍｍの厚さである。

【００３６】第二の特に好適な実施例において、最も好
ましくは全ての寸法に対して＋／−１０％で、検出器
は、２５ｍｍの直径を有し、水素を含有する材料は、２
５ｍｍの内径及び１２５ｍｍの外径を有し、熱中性子遮
蔽材料は、０．５ｍｍの厚さであり、重合体材料は、５
ｍｍの厚さである。

【００３７】それらの材料は、好ましくは隣接する材料
の一つ又は両方と、最も好ましくは両方と接触する。そ
の接触は、好ましくは連続的である。

【００３８】本発明の第一の形態における第三の態様に
従って、発明者は、中性子を検出する方法を提供し、そ
の方法は、一又は複数の中性子検出器ユニットを中性子
に晒すことを含み、その中性子は、中性子減速材料、熱
中性子遮蔽層、及び中性子吸収材料を通過して、中性子
検出器に到達すると共にそれらの検出を示す信号を発生
させる。

【００３９】本発明の第一の形態における第三の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【００４０】本発明の第一の形態における第四の態様に
従って、発明者は、複数の場所に対する中性子を監視す
るシステムを提供し、そのシステムは、複数の中性子検
出器ユニットを含み、少なくとも一つの中性子検出器ユ
ニットは、監視される各々の場所に提供され、中性子検
出器ユニットからの信号は、処理手段に伝達され、処理
手段は、一又は複数の場所における中性子を放出する源
の特性を決定し、一又は複数の検出器ユニットは、本発
明の第一の形態における第一及び／又は第二の態様に従
って提供される。

【００４１】その場所は、同じ又は異なる種類であって
もよい。場所の種類は、処理場所、処理容器、貯蔵場
所、貯蔵容器などを含む。その場所は、処理経路に沿っ
た連続した場所、例えば使用済み燃料再処理施設又はそ
の一部分を含んでもよい。

【００４２】一又は複数の検出器ユニットを、与えられ
た場所に提供してもよい。ある場所における検出器ユニ
ットを、互いに単独に操作してもよく、及び／又は、例
えば検出器の配列として、互いに組み合わせて操作して
もよい。検出器ユニットを、ある場所内の異なる位置に
提供してもよい。

【００４３】処理手段は、コンピューター及び／又はコ
ンピューターソフトウェアであってもよい。処理手段
は、個々に及び／又は一又は複数の他の検出器ユニット
の信号と組み合わせて、中性子検出器ユニットからの信
号を解析してもよい。

【００４４】その特性は、その場所における源の質量、
及び／又は、その場所における源の分布、及び／又は、
複数の場所における源の質量、及び／又は、複数の場所
における源の分布であってもよい。その特性は、その場
所及び／又は施設に入るとき監視される源の量、及び、
その場所及び／又は施設を離れるとき測定される源の量
の間の差であってもよい。

【００４５】本発明の第一の形態における第四の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【００４６】本発明の第一の形態における第五の態様に
従って、発明者は、複数の場所からの中性子の放出を監
視する方法を提供し、その方法は、各々の場所における
少なくとも一つの中性子検出器から信号を得ること、信
号を処理して一又は複数の場所における中性子を放出す
る源の特性を決定すること、を含み、中性子は、本発明
の第一の形態における第五の態様の方法に従って、一又
は複数の検出器によって検出される。

【００４７】本発明の第一の形態における第五の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【００４８】本発明の第二の形態における第一の態様に
従って、発明者は、中性子検出器ユニットを提供し、そ
のユニットは、中性子検出器、検出器の周りの中性子減
速材料の第一の本体（body）、検出器の周りの第一の熱
中性子遮蔽材料、検出器の周りの中性子減速材料の第二
の本体、及び検出器の周りの第二の熱中性子遮蔽材料を
含む。

【００４９】本発明の第二の形態における第二の態様に
従って、発明者は、中性子検出器ユニットを提供し、そ
のユニットは、検出器の周りに提供される少なくとも二
つの異なる中性子発効材料を伴う中性子検出器を含み、
中性子発効材料は、中性子検出器ユニットが、エネルギ
ーの高い中性子に対する高い検出効率及びエネルギーの
低い中性子に対する低い検出効率を有するようなもので
ある。

【００５０】中性子発効材料の一つは、熱中性子遮蔽材
料であってもよい。中性子発効材料の一つは、水素を含
有する材料のような、中性子減速材料であってもよい。
好ましくは、少なくとも二つの異なる中性子発効材料を
提供し、最も好ましくは、二つの種類の材料は、熱中性
子遮蔽材料及び水素を含有する材料のような中性子減速
材料である。

【００５１】本発明の第二の形態における第一及び／又
は第二の態様は、次の特徴、選択肢、又は可能性を含ん
でもよい。

【００５２】中性子検出器は、単一の検出器であっても
よいか、又は複数の検出器を検出器ユニット内に提供し
てもよい。検出器を、共通の軸上に提供してもよい。検
出器を、異なる、好ましくは平行な軸上に提供してもよ
い。一又は複数の検出器は、三フッ化ホウ素型であって
もよい。一又は複数の検出器は、ヘリウム−３型であっ
てもよい。

【００５３】中性子検出器は、円柱、例えば直円柱の形
態を有してもよい。中性子検出器は、１００ｍｍ乃至３
０００ｍｍの長さであってもよい。

【００５４】好ましくは、中性子減速材料は、原子量１
４又はそれ以下の一又は複数の元素を含有する材料であ
る。中性子減速材料は、水素を含有する材料であっても
よい。中性子減速材料は、水素及び／又は重水素及び／
又は炭素及び／又はベリリウムを含有してもよい。水素
を含有する材料は、水及び／又は水を含有する材料であ
ってもよいが、好ましくは、重合体、例えばポリセンで
ある。

【００５５】中性子減速材料は、好ましくは、少なくと
も部分的に、中性子検出器、及び第一の熱中性子遮蔽材
料及び／又は第二の熱中性子遮蔽材料の間に提供され
る。好ましくは、中性子減速材料の第一の本体は、検出
器及び第一の熱中性子遮蔽材料の間に提供される。好ま
しくは、中性子減速材料の第二の本体は、第一の熱中性
子遮蔽材料及び第二の熱中性子遮蔽材料の間に提供され
る。

【００５６】第一及び／又は第二の熱中性子遮蔽材料
は、カドミウム又はインジウムのような金属、及び／又
はホウ素のような半金属であってもよい。このような材
料の混合物を使用してもよい。好ましくは、熱中性子遮
蔽層は、元素の形態で提供される。

【００５７】検出器ユニット及び特に少なくとも熱中性
子遮蔽材料を、アルミニウム又はＰＶＣのような非毒性
材料によって囲んでもよい。

【００５８】一つのエネルギーレベル又はエネルギーバ
ンドにおける中性子の検出効率を、それらのエネルギー
又はバンドに対する中性子検出器との相互作用率を比較
することによって、他のレベル又はバンドにおける効率
と比較してもよい。その効率を、その検出ユニットに関
する最大の効率に対して規格化してもよい。

【００５９】中性子発効材料は、エネルギーの高い中性
子に対する検出効率が、エネルギーの低い中性子のそれ
の少なくとも二倍であり、好ましくは、エネルギーの低
い中性子のそれの少なくとも二倍半であり、より好まし
くは、エネルギーの低い中性子のそれの少なくとも三倍
であるようなものであってもよい。本発明の特に好適な
実施例において、エネルギーの高い中性子に対する検出
効率は、エネルギーの低い中性子のそれの少なくとも四
倍、より好ましくは少なくとも五倍、理想的には少なく
とも六倍であってもよい。これらの比は、エネルギーの
高い中性子を、検出器ユニットの外側に到達するとき、
１０ｋｅＶよりも大きい、例えば１０ｋｅＶ及び４００
ｋｅＶの間のエネルギーを有するものと考えてもよく、
エネルギーの低い中性子を、検出器ユニットの外側に到
達するとき、１０ｅＶよりも小さい、例えば０．４ｅＶ
及び１０ｅＶの間のエネルギーを有するものと考えても
よい場合に、特に好適である。これらの比を、エネルギ
ーレベル又はエネルギーバンドに対して規格化された検
出効率の比較から、導出してもよい。

【００６０】中性子発効材料は、エネルギーの高い中性
子に対する検出効率が、エネルギーの低い中性子のそれ
の少なくとも２００倍であり、好ましくはエネルギーの
低い中性子のそれの少なくとも２５０倍であり、より好
ましくはエネルギーの低い中性子のそれの少なくとも３
００倍であるようなものであってもよい。本発明の特に
好適な実施例において、エネルギーの高い中性子の相対
的な検出効率は、０．５よりも大きく、より好ましくは
０．６よりも大きく、理想的には０．６５よりも大きく
てもよい。エネルギーの低い中性子に対する相対的な検
出効率は、０．０１よりも小さくてもよく、好ましくは
０．００５よりも小さく、より好ましくは０．００２よ
りも小さく、理想的には０．０００１よりも小さい。こ
れらの比／値は、エネルギーの高い中性子を、検出器ユ
ニットの外側に到達するとき、４００ｋｅＶよりも大き
い、例えば４００ｋｅＶ及び１０ＭｅＶの間のエネルギ
ーを有するものと考えてもよく、エネルギーの低い中性
子を、検出器ユニットの外側に到達するとき、０．４ｅ
Ｖよりも小さいエネルギーを有するものと考えてもよい
場合に、特に好適である。これらの比を、エネルギーレ
ベル又はエネルギーバンドに対して規格化された検出効
率の比較から、導出してもよい。

【００６１】検出器を、ポリセンのような中性子減速材
料の少なくとも二つの層、及びカドミウムのような熱中
性子遮蔽材料の少なくとも二つの層内に提供することが
好適である。好ましくは、少なくとも一つの中性子減速
層が、熱中性子遮蔽層及び検出器の間に提供される。好
ましくは、熱中性子遮蔽層が、最も外側の中性子減速層
の外側に提供される。

【００６２】一つの実施例において、中性子検出器は、
６０ｍｍよりも小さい直径を有してもよい。検出器は、
６０ｍｍ及び４０ｍｍの間、例えば５０ｍｍの直径を有
してもよい。

【００６３】代替の実施例において、中性子検出器は、
３０ｍｍよりも小さい直径を有してもよい。検出器は、
３０ｍｍ及び２０ｍｍの間、例えば２５ｍｍの直径を有
してもよい。

【００６４】一つの実施例において、中性子減速材料
は、６０ｍｍよりも小さい最も内側の直径を有してもよ
い。最も内側の直径は、６０ｍｍ及び４０ｍｍの間、例
えば５０ｍｍの直径を有してもよい。最も内側の直径
は、好ましくは、中性子減速材料の第一の本体の内径で
ある。中性子減速材料の第一の本体の外径は、１２０ｍ
ｍ及び８０ｍｍの間、例えば１００ｍｍであってもよ
い。中性子減速材料は、１８４ｍｍよりも小さい最も外
側の直径を有してもよい。最も外側の直径は、１８４ｍ
ｍ及び１２０．４ｍｍの間、例えば１５１ｍｍの直径を
有してもよい。最も外側の直径は、好ましくは、中性子
減速材料の第二の本体の外径である。中性子減速材料の
第二の本体の内径は、１２４ｍｍ及び８０．４ｍｍの
間、例えば１０１ｍｍであってもよい。

【００６５】代替の実施例において、中性子減速材料
は、３０ｍｍよりも小さい最も内側の直径を有してもよ
い。最も内側の直径は、３０ｍｍ及び２０ｍｍの間、例
えば２５ｍｍであってもよい。最も内側の直径は、好ま
しくは、中性子減速材料の第一の本体の内径である。中
性子減速材料の第一の本体の外径は、９０ｍｍ及び６０
ｍｍの間、例えば７５ｍｍであってもよい。中性子減速
材料は、１４４ｍｍよりも小さい最も外側の直径を有し
てもよい。最も外側の直径は、１４４ｍｍ及び１００．
４ｍｍの間、例えば１２６ｍｍであってもよい。最も外
側の直径は、好ましくは、中性子減速材料の第二の本体
の外径である。中性子減速材料の第二の本体の内径は、
９４ｍｍよりも小さい、例えば９４ｍｍ及び６０．４ｍ
ｍの間、例えば６１ｍｍであってもよい。

【００６６】好ましくは、中性子減速材料の本体は、４
０ｍｍ及び６０ｍｍの間、理想的には５０ｍｍの組み合
わせた厚さを有する。

【００６７】その厚さを、二又はそれ以上の別々の中性
子減速材料の層で構成してもよい。好ましくは、二又は
それ以上の層は、等価な厚さである。中性子減速材料
を、二つの層に提供してもよく、各々２０ｍｍ及び３５
ｍｍの厚さの間、理想的には、２５ｍｍの厚さの二つの
層を提供する。

【００６８】熱中性子遮蔽材料は、５ｍｍよりも小さ
い、例えば、０．１ｍｍ及び２ｍｍ、より好ましくは
０．５ｍｍ及び１．５ｍｍの間の、例えば１．０ｍｍ＋
／−１０％の、理想的には１．０ｍｍの厚さを有しても
よい。熱中性子遮蔽材料の厚さを、二又はそれ以上の別
々の熱中性子遮蔽材料の層で構成してもよい。好ましく
は、二又はそれ以上の層は、等価な厚さである。熱中性
子遮蔽材料を、二つの層に提供してもよく、各々０．１
ｍｍ及び１．００ｍｍの厚さの間、理想的には、０．５
ｍｍの厚さの二つの層を、好ましくは＋／−１０％で、
提供する。

【００６９】取り込む中性子吸収材料は、１重量％及び
５０重量％の間であってもよい。

【００７０】第一の特に好適な実施例において、最も好
ましくは全ての寸法に対して＋／−１０％で、検出器
は、５０ｍｍの直径を有し、中性子減速材料は、０．５
ｍｍの厚さの熱中性子遮蔽材料の層によって分離される
二つの部分に提供され、中性子減速材料の内側の部分
は、５０ｍｍの内径及び１００ｍｍの外径を有し、中性
子減速材料の外側の部分は、１０１ｍｍの内径及び１５
１ｍｍの外径を有し、熱中性子遮蔽材料の外側の層は、
０．５ｍｍの厚さである。

【００７１】さらに特に好適な実施例において、最も好
ましくは全ての寸法に対して＋／−１０％で、検出器
は、２５ｍｍの直径を有し、中性子減速材料は、０．５
ｍｍの厚さの熱中性子遮蔽材料の層によって分離される
二つの部分に提供され、中性子減速材料の内側の部分
は、２５ｍｍの内径及び７５ｍｍの外径を有し、中性子
減速材料の外側の部分は、７６ｍｍの内径及び１２６ｍ
ｍの外径を有し、熱中性子遮蔽材料の外側の層は、０．
５ｍｍの厚さである。

【００７２】それらの材料は、好ましくは隣接する材料
の一つ又は両方と、最も好ましくは両方と接触する。そ
の接触は、好ましくは連続的である。

【００７３】本発明の第二の形態における第三の態様に
従って、発明者は、中性子を検出する方法を提供し、そ
の方法は、一又は複数の中性子検出器ユニットを中性子
に晒すことを含み、その中性子は、第一の熱中性子遮蔽
材料、第一の中性子減速材料、第二の熱中性子遮蔽材
料、及び第二の中性子減速材料を通過して、中性子検出
器に到達すると共にそれらの検出を示す信号を発生させ
る。

【００７４】本発明の第二の形態における第三の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【００７５】本発明の第二の形態における第四の態様に
従って、発明者は、複数の場所に対する中性子を監視す
るシステムを提供し、そのシステムは、複数の中性子検
出器ユニットを含み、少なくとも一つの中性子検出器ユ
ニットは、監視される各々の場所に提供され、中性子検
出器ユニットからの信号は、処理手段に伝達され、処理
手段は、一又は複数の場所における中性子を放出する源
の特性を決定し、一又は複数の検出器ユニットは、本発
明の第二の形態における第一及び／又は第二の態様に従
って提供される。

【００７６】その場所は、同じ又は異なる種類であって
もよい。場所の種類は、処理場所、処理容器、貯蔵場
所、貯蔵容器などを含む。その場所は、処理経路に沿っ
た連続した場所、例えば使用済み燃料再処理施設又はそ
の一部分を含んでもよい。

【００７７】一又は複数の検出器ユニットを、与えられ
た場所に提供してもよい。ある場所における検出器ユニ
ットを、互いに単独に操作してもよく、及び／又は、例
えば検出器の配列として、互いに組み合わせて操作して
もよい。検出器ユニットを、ある場所内の異なる位置に
提供してもよい。

【００７８】処理手段は、コンピューター及び／又はコ
ンピューターソフトウェアであってもよい。処理手段
は、個々に及び／又は一又は複数の他の検出器ユニット
の信号と組み合わせて、中性子検出器ユニットからの信
号を解析してもよい。

【００７９】その特性は、その場所における源の質量、
及び／又は、その場所における源の分布、及び／又は、
複数の場所における源の質量、及び／又は、複数の場所
における源の分布であってもよい。その特性は、その場
所及び／又は施設に入るとき監視される源の量、及び、
その場所及び／又は施設を離れるとき測定される源の量
の間の差であってもよい。

【００８０】本発明の第二の形態における第四の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【００８１】本発明の第二の形態における第五の態様に
従って、発明者は、複数の場所からの中性子の放出を監
視する方法を提供し、その方法は、各々の場所における
少なくとも一つの中性子検出器から信号を得ること、信
号を処理して一又は複数の場所における中性子を放出す
る源の特性を決定すること、を含み、中性子は、本発明
の第二の形態における第三の態様の方法に従って、一又
は複数の検出器によって検出される。

【００８２】本発明の第二の形態における第五の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【００８３】本発明の第三の形態における第一の態様に
従って、発明者は、中性子検出器ユニットを提供し、そ
のユニットは、中性子検出器、検出器の周りの中性子減
速材料、検出器の周りの熱中性子遮蔽材料、及び検出器
の周りの中性子吸収材料を含む。

【００８４】本発明の第三の形態における第二の態様に
従って、発明者は、中性子検出器ユニットを提供し、そ
のユニットは、検出器のまわりに提供される少なくとも
二つの異なる中性子発効材料を伴う中性子検出器を含
み、その中性子発効材料は、中性子検出器ユニットが、
エネルギーの高い中性子に対する高い検出効率及びエネ
ルギーの低い中性子に対する低い検出効率を有するよう
なものである。

【００８５】中性子発効材料の一つは、熱中性子遮蔽材
料であってもよい。中性子発効材料の一つは、中性子吸
収材料、例えば中性子吸収材料が取り込まれた重合体材
料であってもよい。中性子発効材料の一つは、水素を含
有する材料のような、中性子減速材料であってもよい。
好ましくは、少なくとも三つの異なる中性子発効材料が
提供され、最も好ましくは、三つの種類の材料が、熱中
性子遮蔽材料、中性子吸収材料、及び中性子減速材料で
ある。

【００８６】本発明の第三の形態における第三の態様に
従って、発明者は、中性子検出器ユニットを提供し、そ
のユニットは、中性子検出器、検出器の周りの中性子減
速材料の第一の本体、検出器の周りの第一の熱中性子遮
蔽材料、検出器の周りの中性子減速材料の第二の本体、
及び検出器の周りの第二の熱中性子遮蔽材料を含む。

【００８７】本発明の第三の形態における第一及び／又
は第二及び／又は第三の態様は、次の特徴、選択肢、又
は可能性を含んでもよい。

【００８８】中性子検出器は、単一の検出器であっても
よいか、又は複数の検出器を検出器ユニット内に提供し
てもよい。検出器を、共通の軸上に提供してもよい。検
出器を、異なる、好ましくは平行な軸上に提供してもよ
い。一又は複数の検出器は、三フッ化ホウ素型であって
もよい。一又は複数の検出器は、ヘリウム−３型であっ
てもよい。

【００８９】中性子検出器は、円柱、例えば直円柱の形
態を有してもよい。中性子検出器は、１００ｍｍ乃至３
０００ｍｍの長さであってもよい。

【００９０】好ましくは、中性子減速材料は、原子量１
４又はそれ以下の一又は複数の元素を含有する材料であ
る。中性子減速材料は、水素を含有する材料であっても
よい。中性子減速材料は、水素及び／又は重水素及び／
又は炭素及び／又はベリリウムを含有してもよい。水素
を含有する材料は、水及び／又は水を含有する材料であ
ってもよいが、好ましくは、重合体、例えばポリセンで
ある。

【００９１】中性子減速材料は、好ましくは、少なくと
も部分的に、中性子検出器、及び第一の熱中性子遮蔽材
料及び／又は第二の熱中性子遮蔽材料の間に提供され
る。好ましくは、中性子減速材料の第一の本体は、検出
器及び第一の熱中性子遮蔽材料の間に提供される。好ま
しくは、中性子減速材料の第二の本体は、第一の熱中性
子遮蔽材料及び第二の熱中性子遮蔽材料の間に提供され
る。中性子減速材料は、好ましくは、少なくとも部分的
に、中性子検出器、及び熱中性子遮蔽材料及び／又は中
性子吸収材料の間に提供される。

【００９２】第一及び／又は第二の熱中性子遮蔽材料
は、カドミウム又はインジウムのような金属、及び／又
はホウ素のような半金属であってもよい。このような材
料の混合物を使用してもよい。好ましくは、熱中性子遮
蔽層は、元素の形態で提供される。

【００９３】熱中性子遮蔽材料は、好ましくは、少なく
とも部分的に、中性子減速材料及び中性子吸収材料の間
に提供される。

【００９４】中性子吸収材料は、好ましくは、中性子吸
収材料が取り込まれた重合体材料である。

【００９５】重合体材料は、天然又は合成のゴムであっ
てもよい。

【００９６】中性子吸収材料は、カドミウム又はインジ
ウムであってもよいが、好ましくはホウ素である。

【００９７】中性子吸収材料は、好ましくは、中性子検
出器、及び熱中性子遮蔽材料又は中性子減速材料の外部
に提供される。より好ましくは、中性子吸収材料は、中
性子検出器、及び熱中性子遮蔽材料又は中性子減速材料
の両方の外部に提供される。

【００９８】中性子検出器及び特に少なくとも熱中性子
遮蔽材料を、アルミニウム又はＰＶＣのような非毒性材
料によって囲んでもよい。

【００９９】一つのエネルギーレベル又はエネルギーバ
ンドにおける中性子の検出効率を、それらのエネルギー
又はバンドに対する中性子検出器との相互作用率を比較
することによって、他のレベル又はバンドにおける効率
と比較してもよい。その効率を、その検出ユニットに関
する最大の効率に対して規格化してもよい。

【０１００】中性子発効材料は、エネルギーの高い中性
子に対する検出効率が、エネルギーの低い中性子のそれ
の少なくとも二倍であり、好ましくは、エネルギーの低
い中性子のそれの少なくとも二倍半であり、より好まし
くは、エネルギーの低い中性子のそれの少なくとも三倍
であるようなものであってもよい。本発明の特に好適な
実施例において、エネルギーの高い中性子に対する検出
効率は、エネルギーの低い中性子のそれの少なくとも五
倍、より好ましくは少なくとも七倍、理想的には少なく
とも九倍であってもよい。これらの比は、エネルギーの
高い中性子を、検出器ユニットの外側に到達するとき、
１０ｋｅＶよりも大きい、例えば１０ｋｅＶ及び４００
ｋｅＶの間のエネルギーを有するものと考えてもよく、
エネルギーの低い中性子を、検出器ユニットの外側に到
達するとき、１０ｅＶよりも小さい、例えば０．４ｅＶ
及び１０ｅＶの間のエネルギーを有するものと考えても
よい場合に、特に好適である。これらの比を、エネルギ
ーレベル又はエネルギーバンドに対して規格化された検
出効率の比較から導出してもよい。

【０１０１】中性子発効材料は、エネルギーの高い中性
子に対する検出効率が、エネルギーの低い中性子のそれ
の少なくとも２００倍であり、好ましくはエネルギーの
低い中性子のそれの少なくとも２５０倍であり、より好
ましくはエネルギーの低い中性子のそれの少なくとも３
００倍であるようなものであってもよい。本発明の特に
好適な実施例において、エネルギーの高い中性子の相対
的な検出効率は、０．８よりも大きく、より好ましくは
０．９よりも大きく、理想的には０．９５よりも大きく
てもよい。エネルギーの低い中性子に対する相対的な検
出効率は、０．０１よりも小さくてもよく、好ましくは
０．００５よりも小さく、より好ましくは０．００２よ
りも小さく、理想的には０．０００１よりも小さい。こ
れらの比／値は、エネルギーの高い中性子を、検出器ユ
ニットの外側に到達するとき、４００ｋｅＶよりも大き
い、例えば４００ｋｅＶ及び１０ＭｅＶの間のエネルギ
ーを有するものと考えてもよく、エネルギーの低い中性
子を、検出器ユニットの外側に到達するとき、０．４ｅ
Ｖよりも小さいエネルギーを有するものと考えてもよい
場合に、特に好適である。これらの比を、エネルギーレ
ベル又はエネルギーバンドに対して規格化された検出効
率の比較から導出してもよい。

【０１０２】検出器を、中性子減速材料、例えばポリセ
ンの一又は複数の層、カドミウムのような熱中性子遮蔽
材料の一又は複数の層、及びホウ素が取り込まれたゴム
のような中性子吸収材料の層内に提供することが好適で
ある。好ましくは、少なくとも一つのポリセンの層を、
検出器、並びにカドミウム層及びホウ素が取り込まれた
ゴムの一つ又は両方の間に提供する。好ましくは、カド
ミウム層を、ポリセンの層の一つ、最も好ましくは最も
外側、及びホウ素が取り込まれたゴムの層の間に提供す
る。

【０１０３】実施例において、検出器は、中性子減速材
料の層、中性子吸収材料の層、中性子減速材料のさらな
る層、及び熱中性子遮蔽材料の層を含む構造内に提供さ
れる。

【０１０４】一つの実施例において、中性子検出器は、
６０ｍｍよりも小さい直径を有してもよい。検出器は、
６０ｍｍ及び４０ｍｍの間、例えば５０ｍｍの直径を有
してもよい。

【０１０５】代替の実施例において、中性子検出器は、
３０ｍｍよりも小さい直径を有してもよい。検出器は、
３０ｍｍ及び２０ｍｍの間、例えば２５ｍｍの直径を有
してもよい。

【０１０６】一つの実施例において、中性子減速材料
は、６０ｍｍよりも小さい最も内側の直径を有してもよ
い。最も内側の直径は、６０ｍｍ及び４０ｍｍの間、例
えば５０ｍｍの直径を有してもよい。最も内側の直径
は、好ましくは、中性子減速材料の第一の本体の内径で
ある。中性子減速材料の第一の本体の外径は、１２０ｍ
ｍ及び８０ｍｍの間、例えば１００ｍｍであってもよ
い。中性子減速材料は、１８４ｍｍよりも小さい最も外
側の直径を有してもよい。最も外側の直径は、１８４ｍ
ｍ及び１２０．４ｍｍの間、例えば１５１ｍｍの直径を
有してもよい。最も外側の直径は、好ましくは、中性子
減速材料の第二の本体の外径である。中性子減速材料の
第二の本体の内径は、１２４ｍｍ及び８０．４ｍｍの
間、例えば１０１ｍｍであってもよい。

【０１０７】代替の実施例において、中性子減速材料
は、３０ｍｍよりも小さい最も内側の直径を有してもよ
い。最も内側の直径は、３０ｍｍ及び２０ｍｍの間、例
えば２５ｍｍであってもよい。最も内側の直径は、好ま
しくは、中性子減速材料の第一の本体の内径である。中
性子減速材料の第一の本体の外径は、９０ｍｍ及び６０
ｍｍの間、例えば７５ｍｍであってもよい。中性子減速
材料は、１４４ｍｍよりも小さい最も外側の直径を有し
てもよい。最も外側の直径は、１４４ｍｍ及び１００．
４ｍｍの間、例えば１２６ｍｍであってもよい。最も外
側の直径は、好ましくは、中性子減速材料の第二の本体
の外径である。中性子減速材料の第二の本体の内径は、
９４ｍｍ及び６０．４ｍｍの間、例えば６１ｍｍであっ
てもよい。

【０１０８】好ましくは、中性子減速材料の本体は、４
０ｍｍ及び６０ｍｍの間、理想的には５０ｍｍの組み合
わせた厚さを有する。その厚さを、二又はそれ以上の別
々の中性子減速材料の層で構成してもよい。好ましく
は、二又はそれ以上の層は、等価な厚さである。中性子
減速材料を、二つの層に提供してもよく、各々２０ｍｍ
及び３５ｍｍの厚さの間、理想的には、２５ｍｍの厚さ
の二つの層を提供する。

【０１０９】熱中性子遮蔽材料は、０．２ｍｍ及び２ｍ
ｍ、より好ましくは０．５ｍｍ及び１．５ｍｍの間の、
例えば１．０ｍｍ＋／−１０％の、理想的には１．０ｍ
ｍの厚さを有してもよい。熱中性子遮蔽材料の厚さを、
二又はそれ以上の別々の熱中性子遮蔽材料の層で構成し
てもよい。好ましくは、二又はそれ以上の層は、等価な
厚さである。熱中性子遮蔽材料を、二つの層に提供して
もよく、各々０．２ｍｍ及び１．００ｍｍの厚さの間、
理想的には、０．５ｍｍの厚さの二つの層を、好ましく
は＋／−１０％で、提供する。

【０１１０】重合体材料は、１ｍｍ及び１０ｍｍの、よ
り好ましくは３ｍｍ及び８ｍｍの間の、例えば５ｍｍ＋
／−１０％の、理想的には５ｍｍの厚さを有してもよ
い。

【０１１１】取り込む中性子吸収材料は、１重量％及び
５０重量％の間であってもよい。

【０１１２】第一の特に好適な実施例において、全ての
寸法に対して＋／−１０％で、検出器は、５０ｍｍの直
径を有し、中性子減速材料は、０．５ｍｍの厚さの熱中
性子遮蔽材料の層によって分離される二つの部分に提供
され、中性子減速材料の内側の部分は、５０ｍｍの内径
及び１００ｍｍの外径を有し、中性子減速材料の外側の
部分は、１０１ｍｍの内径及び１５１ｍｍの外径を有
し、熱中性子遮蔽材料の外側の層は、０．５ｍｍの厚さ
であり、中性子吸収材料の層は、５ｍｍの厚さである。

【０１１３】特に好適な実施例において、最も好ましく
は全ての寸法に対して＋／−１０％で、検出器は、２５
ｍｍの直径を有し、中性子減速材料は、０．５ｍｍの厚
さの熱中性子遮蔽材料の層によって分離される二つの部
分に提供され、中性子減速材料の内側の部分は、２５ｍ
ｍの内径及び７５ｍｍの外径を有し、中性子減速材料の
外側の部分は、７６ｍｍの内径及び１２６ｍｍの外径を
有し、熱中性子遮蔽材料の外側の層は、０．５ｍｍの厚
さであり、重合体材料は、５ｍｍの厚さである。

【０１１４】それらの材料は、好ましくは隣接する材料
の一つ又は両方と、最も好ましくは両方と接触する。そ
の接触は、好ましくは連続的である。

【０１１５】本発明の第三の形態における第四の態様に
従って、発明者は、中性子を検出する方法を提供し、そ
の方法は、一又は複数の中性子検出器ユニットを中性子
に晒すことを含み、その中性子は、中性子減速材料の二
つの層、二つの熱中性子遮蔽層、及び中性子吸収材料を
通過して、中性子検出器に到達すると共にそれらの検出
を示す信号を発生させる。

【０１１６】本発明の第三の形態における第五の態様に
従って、発明者は、中性子を検出する方法を提供し、そ
の方法は、一又は複数の中性子検出器ユニットを中性子
に晒すことを含み、その中性子は、第一の熱中性子遮蔽
材料、第一の水素を含有する材料、第二の熱中性子遮蔽
材料、及び第二の水素を含有する材料を通過して、中性
子検出器に到達すると共にそれらの検出を示す信号を発
生させる。

【０１１７】本発明の第三の形態における第四及び／又
は第五の態様は、この文書における他の場所で述べる選
択肢、可能性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【０１１８】本発明の第三の形態における第六の態様に
従って、発明者は、複数の場所に対する中性子を監視す
るシステムを提供し、そのシステムは、複数の中性子検
出器ユニットを含み、少なくとも一つの中性子検出器ユ
ニットは、監視される各々の場所に提供され、中性子検
出器ユニットからの信号は、処理手段に伝達され、処理
手段は、一又は複数の場所における中性子を放出する源
の特性を決定し、一又は複数の検出器ユニットは、本発
明の第三の形態における第一及び／又は第二及び／又は
第三の態様に従って提供される。

【０１１９】その場所は、同じ又は異なる種類であって
もよい。場所の種類は、処理場所、処理容器、貯蔵場
所、貯蔵容器などを含む。その場所は、処理経路に沿っ
た連続した場所、例えば使用済み燃料再処理施設又はそ
の一部分を含んでもよい。

【０１２０】一又は複数の検出器ユニットを、与えられ
た場所に提供してもよい。ある場所における検出器ユニ
ットを、互いに単独に操作してもよく、及び／又は、例
えば検出器の配列として、互いに組み合わせて操作して
もよい。検出器ユニットを、ある場所内の異なる位置に
提供してもよい。

【０１２１】処理手段は、コンピューター及び／又はコ
ンピューターソフトウェアであってもよい。処理手段
は、個々に及び／又は一又は複数の他の検出器ユニット
の信号と組み合わせて、中性子検出器ユニットからの信
号を解析してもよい。

【０１２２】その特性は、その場所における源の質量、
及び／又は、その場所における源の分布、及び／又は、
複数の場所における源の質量、及び／又は、複数の場所
における源の分布であってもよい。その特性は、その場
所及び／又は施設に入るとき監視される源の量、及び、
その場所及び／又は施設を離れるとき測定される源の量
の間の差であってもよい。

【０１２３】本発明の第三の形態における第六の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【０１２４】本発明の第三の形態における第七の態様に
従って、発明者は、複数の場所からの中性子の放出を監
視する方法を提供し、その方法は、各々の場所における
少なくとも一つの中性子検出器から信号を得ること、信
号を処理して一又は複数の場所における中性子を放出す
る源の特性を決定すること、を含み、中性子は、本発明
の第三の形態における第四及び／又は第五の態様の方法
に従って、一又は複数の検出器によって検出される。

【０１２５】本発明の第三の形態における第七の態様
は、この文書における他の場所で述べる選択肢、可能
性、又は特徴のどれも含んでもよい。

【０１２６】

【発明の実施の形態】ここで本発明の様々な実施例を、
単に例として、添付する図面を参照して記載することに
する。

【０１２７】多種多様な状況は、放射性材料の監視を要
する。それらの材料／源から生じる中性子は、検出より
先の源の周囲による減衰に打ち勝つ、それらの貫通性の
ために、しばしば考慮される。このような検出器の要求
は、状況によってかなり変動する。

【０１２８】出願人は、処理施設におけるプルトニウム
に対する在庫品の監視を提供することにおける中性子検
出器に対する特定の応用可能性を発見してきた。問題の
施設中の様々な場所における中性子レベルの同時測定
は、処理材料の質量及び分布を調査することを可能にす
る。中性子レベルは、個々の検出器又は検出器の群にお
いて計数率を取ると共にそれらを処理することによっ
て、測定される。合計の中性子の計数率が、この処理で
使用される。検出器の応答の数学的な畳み込みが、処理
施設の領域からの、調査するシステムの設計において指
定されるような容器又は他の領域からの、中性子の放出
を決定するために使用される。システムは、非侵入的で
あり、非破壊的であり、実時間における操作が可能であ
ることにおいて好都合である。

【０１２９】様々な隣接する領域の監視と併せて領域を
監視する、特に上述したもののようなシステムに伴う課
題は、他の領域から生じるよりもむしろ考慮中の領域か
らの放出を区別する能力である。

【０１３０】このような場合において中性子の監視に一
般的に使用される検出器が、低いエネルギーレベル（例
えば０．５ｅＶ乃至１０ｅＶ）においてそれらの最も高
い効率を有するように、実際に発見されてきた。このよ
うな検出器は、典型的に、（以下に先行技術１として比
較例で参照される）２５ｍｍのポリセン及び０．５ｍｍ
の厚さのカドミウムの外皮内における５０ｍｍの直径の
検出器によって表される。

【０１３１】出願人は、その領域における読み取りに対
する誤った寄与を与える、それら中性子が検出される一
つの領域から別の領域への中性子のクロスオーバーに関
連する問題を、本発明に従ってかなり減少させることが
できることを決定してきた。

【０１３２】使用する検出器の慎重な設計は、検出から
エネルギーの低い中性子の排除及びエネルギーの高い中
性子の効率的な検出に帰着し得る。このことの全体的な
効果は、よりエネルギーの低い中性子の計数を回避し、
エネルギーの高い中性子のみを計数することである。こ
のことは、厳格に制限された情況においてさえ、容易に
配置することにおいて十分小さく、更に構造において単
純であり、よって生産することにおいて相対的に費用的
に有効である、検出器をなお提供すると同時に、本発明
において達成される。

【０１３３】エネルギーの低い中性子が、散乱される中
性子に対応することになると、その効果は、散乱を通じ
て隣接する領域から通過してきた中性子を無視すること
になる。散乱は、結果として起こる放出のエネルギーか
らのエネルギーの減少と共に、壁、容器などと中性子の
衝突で起こる。検出器は、もし（１ＭｅＶ乃至２ＭｅＶ
のような）十分に高いエネルギーであればその領域から
のみ生じ得る、エネルギーの高い中性子を首尾よく検出
する。隣接する領域における中性子は、その検出器に到
達する前に、必然的に散乱されることになる。

【０１３４】このシステムの結果は、ある領域に対する
より正確な中性子の計数率を得ると共に、結果として、
その領域における材料に対するより正確な評価をするこ
とができることである。この正確さは、たとえ検出器に
到達する中性子の実際の数を、先行技術の検出器と比較
するとき、本発明の技術によって著しく減少させるとし
ても、達成される。

【０１３５】（本発明の第一の形態の説明）図１及び２
に示す本発明の実施例、例１は、長い円柱の中性子検出
器ユニットである。

【０１３６】図１における断面において、中性子検出器
ユニットは、中心に提供されると共に検出器ユニットの
軸に沿って延びる中性子検出器２によって形成される。
その検出器は、ＢＦ_３検出器である。検出器２が同心円
状に提供されるのは、ポリセン４、水素を含有する材料
の５０ｍｍの厚さの層である。検出器２及びポリセン４
が同心円状に提供されるのは、０．５ｍｍの厚さである
カドミウム６の遮蔽層である。検出器２、ポリセン４及
びカドミウム６が同心円状に提供されるのは、５ｍｍの
厚さであると共にホウ素が取り込まれた重合体８の層で
ある。

【０１３７】２ｍｍの厚さのアルミニウム外皮（示して
ない）は、重合体材料８の外側を覆って、及び検出器ユ
ニットの端に提供される。

【０１３８】図２における断面の観点から見るとき、ポ
リセン４、カドミウム６、重合体材料８、アルミニウム
外皮１０、及びアルミニウム保持板１２内における検出
器２の中心の位置を見ることができる。また側面は、標
準化源（standardisation source）を較正の目的のため
に導入することができるアクセス管１４（access tub
e）も示す。

【０１３９】ホウ素が取り込まれた重合体材料８は、エ
ネルギーのより低い中性子に対して遮蔽し、また、検出
器に入るいくつかのよりエネルギーの高い中性子を熱中
性子化することに役立つ。

【０１４０】カドミウム６は、周囲の環境における熱中
性子及び重合体８の層によって熱中性子化された中性子
に対する遮蔽物として作用する。

【０１４１】ポリセン４は、最も高い入射エネルギーの
中性子の場合に、それら中性子が容易に検出され得るエ
ネルギーレベルまで外側の層を貫通する中性子を減速す
るように作用すると共に、また、外側の層を貫通するた
めの十分なエネルギーを有するが、検出が望まれない、
それら中性子の一部分を検出から排除することにも役立
つ。

【０１４２】これらの層の慎重な構成は、個々に及び組
み合わせで、スペクトルの重要な部分において大いに改
善された検出効率を与える。図３にプロットした結果に
示すように、相対的な検出効率は、検出器ユニットに到
達する１００ｋｅＶよりも大きいエネルギーを有する中
性子に対しては、１００ｅＶよりも小さいエネルギーを
有する中性子（熱外中性子）及び０．０５ｅＶよりも小
さいエネルギーを有するもの（熱中性子）に対するより
も非常に高い。源を発してきて中性子検出器に直接到達
するそれら中性子（関心のある中性子）のこのように改
善された検出が、もしかすると他の場所からの、その環
境で飛び回っていたそれら中性子（もし仮に検出される
とすれば偽の情報を与えるであろう中性子）の減少した
検出と共に、得られる。

【０１４３】図４に示す検出器ユニット、例２は、第一
の実施例に対して、等価な厚さのポリセン２２、カドミ
ウム２４及びホウ素が取り込まれたゴム２６内に提供さ
れる２５ｍｍの直径の検出器２０を特色にする。検出器
の減少した全体的な大きさ及び重量は、このような因子
が重要であるが、第一の実施例と比較するとき、わずか
に減少した検出性能を提供する場合に、有用である。図
５におけるその性能は、まだ良好であるけれども、先行
技術の検出器ユニットを超えて著しい改善を表す。

【０１４４】これらの検出器が表す改善を、熱外中性子
（０．４ｅＶ乃至１０ｅＶ）の検出に対する高速中性子
（１０ｋｅＶ乃至４００ｋｅＶ）の検出効率の比として
計算された、利点の計算によって説明することができ
る。

【０１４５】

【表１】 最大の検出効率に対して規格化された効率の間で比較を
なす。一つの検出ユニットの種類の別のものに対する絶
対的な検出効率は、特に在庫品の監視の応用において
は、最大の検出効率よりも重要でない判断基準である。

【０１４６】（本発明の第二の形態の説明）図６に示す
本発明の実施例、例Ａは、長い円柱の中性子検出器ユニ
ットである。

【０１４７】図６における断面において、中性子検出器
ユニットは、中心に提供されると共に検出器ユニットの
軸に沿って延びる中性子検出器１０２によって形成され
る。その検出器は、ＢＦ_３検出器である。検出器１０２
が同心円状に提供されるのは、ポリセン１０４、水素を
含有する材料の２５ｍｍの厚さの層である。検出器１０
２及びポリセン１０４が同心円状に提供されるのは、
０．５ｍｍの厚さであるカドミウム１０６の遮蔽層であ
る。検出器１０２、ポリセン１０４及びカドミウム１０
６が同心円状に提供されるのは、ポリセン１０８の２５
ｍｍの厚さの層である。これらの層のまわりに同心円状
に提供されるのは、中性子遮蔽材料としてのカドミウム
１１０の０．５ｍｍの厚さの層である。

【０１４８】２ｍｍの厚さのアルミニウム外皮（示して
ない）は、カドミウム１１０の外側を覆って、及び検出
器ユニットの端に提供される。

【０１４９】カドミウムの層１０６及び１１０は、周囲
の環境における熱中性子及びポリセンの層１０８によっ
て熱中性子化された中性子に対する遮蔽物として作用す
る。

【０１５０】ポリセン１０４及び１０８は、最も高い入
射エネルギーの中性子の場合にそれら中性子が容易に検
出され得るエネルギーレベルまで外側の層を貫通する中
性子を減速するように作用すると共に、また、外側の層
を貫通するために十分なエネルギーを有するが、検出が
望まれない、それら中性子の一部分を検出から排除する
ことにも役立つ。

【０１５１】これらの層の慎重な構成は、個々に及び組
み合わせで、スペクトルの重要な部分において大いに改
善された検出効率を与える。図７にプロットした結果に
示すように、相対的な検出効率は、検出器ユニットに到
達する１００ｋｅＶよりも大きいエネルギーを有する中
性子に対しては、１００ｅＶよりも小さいエネルギーを
有する中性子（熱外中性子）及び０．０５ｅＶよりも小
さいエネルギーを有するもの（熱中性子）に対するより
も非常に高い。源を発してきて中性子検出器に直接到達
するそれら中性子（関心のある中性子）のこのように改
善された検出が、もしかすると他の場所からの、その環
境で飛び回っていたそれら中性子（もし仮に検出される
とすれば偽の情報を与えるであろう中性子）の減少した
検出と共に、得られる。

【０１５２】上述の先行技術を超えるこの検出器の改善
を、熱外中性子（０．４ｅＶ乃至１０ｅＶ）の検出に対
する高速中性子（１０ｋｅＶ乃至４００ｋｅＶ）の検出
効率の比として計算された、利点の計算によって説明す
ることができる。

【０１５３】

【表２】 最大の検出効率に対して規格化された効率の間で比較を
なす。一つの検出ユニットの種類の別のものに対する絶
対的な検出効率は、特に在庫品の監視の応用において
は、最大の検出効率よりも重要でない判断基準である。

【０１５４】（本発明の第三の形態の説明）図８に示す
本発明の実施例、例Ｘは、長い円柱の中性子検出器ユニ
ットである。

【０１５５】図８における断面において、中性子検出器
ユニットは、中心に提供されると共に検出器ユニットの
軸に沿って延びる中性子検出器２０２によって形成され
る。その検出器は、ＢＦ_３検出器である。検出器２０２
が同心円状に提供されるのは、ポリセン２０４、水素を
含有する材料の２５ｍｍの厚さの層である。検出器２０
２及びポリセン２０４が同心円状に提供されるのは、
０．５ｍｍの厚さであるカドミウム２０６の遮蔽層であ
る。検出器２０２、ポリセン２０４及びカドミウム２０
６が同心円状に提供されるのは、ポリセン２０８の２５
ｍｍの厚さの層である。これらの層のまわりに同心円状
に提供されるのは、中性子遮蔽材料としてのカドミウム
２１０の０．５ｍｍの厚さの層であり、その層２１０の
まわりに同心円状に提供されるのは、５ｍｍの厚さであ
ると共にホウ素が取り込まれた重合体材料２１２であ
る。

【０１５６】２ｍｍの厚さのアルミニウム外皮（示して
ない）は、重合体材料２１２の外側を覆って、及び検出
器ユニットの端に提供される。

【０１５７】ホウ素が取り込まれた重合体材料２１２
は、エネルギーのより低い中性子に対して遮蔽し、ま
た、検出器に入るいくつかのよりエネルギーの高い中性
子を熱中性子化することに役立つ。

【０１５８】カドミウムの層２０６及び２１０は、周囲
の環境における熱中性子、並びに重合体の層２１２及び
ポリセンの層２０８によって熱中性子化された中性子に
対する遮蔽物として作用する。

【０１５９】ポリセン２０４及び２０８は、最も高い入
射エネルギーの中性子の場合にそれら中性子が容易に検
出され得るエネルギーレベルまで外側の層を貫通する中
性子を減速するように作用すると共に、また、外側の層
を貫通するために十分なエネルギーを有するが、検出が
望まれない、それら中性子の一部分を検出から排除する
ことにも役立つ。

【０１６０】これらの層の慎重な構成は、個々に及び組
み合わせで、スペクトルの重要な部分において大いに改
善された検出効率を与える。図９にプロットした結果に
示すように、相対的な検出効率は、検出器ユニットに到
達する１００ｋｅＶよりも大きいエネルギーを有する中
性子に対しては、１００ｅＶよりも小さいエネルギーを
有する中性子（熱外中性子）及び０．０５ｅＶよりも小
さいエネルギーを有するもの（熱中性子）に対するより
も非常に高い。源を発してきて中性子検出器に直接到達
するそれら中性子（関心のある中性子）のこのように改
善された検出が、もしかすると他の場所からの、その環
境で飛び回っていたそれら中性子（もし仮に検出される
とすれば偽の情報を与えるであろう中性子）の減少した
検出と共に、得られる。

【０１６１】上述の先行技術を超えるこの検出器の改善
を、熱外中性子（０．４ｅＶ乃至１０ｅＶ）の検出に対
する高速中性子（１０ｋｅＶ乃至４００ｋｅＶ）の検出
効率の比として計算された、利点の計算によって説明す
ることができる。

【０１６２】

【表３】 最大の検出効率に対して規格化された効率の間で比較を
なす。一つの検出ユニットの種類の別のものに対する絶
対的な検出効率は、特に在庫品の監視の応用において
は、最大の検出効率よりも重要でない判断基準である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の形態に従う検出器の実施例の横
断面図を示す。

【図２】図１の実施例の縦断面図を示す。

【図３】図１の実施例に関する入射中性子のエネルギー
に対する応答の相対的な効率を示す。

【図４】本発明の第一の形態に従う検出器の第二の実施
例の断面図を示す。

【図５】図４の実施例に関する入射中性子のエネルギー
に対する応答の相対的な効率を示す。

【図６】本発明の第二の形態に従う検出器の実施例の横
断面図を示す。

【図７】図６の実施例に関する入射中性子のエネルギー
に対する応答の相対的な効率を示す。

【図８】本発明の第三の形態に従う検出器の実施例の横
断面図を示す。

【図９】図８の実施例に関する入射中性子のエネルギー
に対する応答の相対的な効率を示す。

【符号の説明】

２，２０，１０２，２０２ 検出器 ４，２２，１０４，１０８，２０４，２０８ ポリセ
ン ６，２４，１０６，１１０，２０６，２１０ カドミ
ウム ８，２１２ 重合体 １２ アルミニウム保持板 ２６ ホウ素が取り込まれたゴム

【手続補正書】

【提出日】平成１４年６月１２日（２００２．６．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

フロントページの続き (72)発明者 ケヴィン ロイ ホワイトハウス イギリス国，シーエイ20 １ピージー，カ ンブリア，シースケール，セラフィール ド，ブリティッシュ・ニュークリア・フュ エルズ・ピーエルシー内（番地なし) (72)発明者 オリヴァー ポール ニコルズ イギリス国，シーエイ20 １ピージー，カ ンブリア，シースケール，セラフィール ド，ブリティッシュ・ニュークリア・フュ エルズ・ピーエルシー内（番地なし) (72)発明者 アラン ピーター シンプソン イギリス国，シーエイ20 １ピージー，カ ンブリア，シースケール，セラフィール ド，ブリティッシュ・ニュークリア・フュ エルズ・ピーエルシー内（番地なし) Ｆターム(参考） 2G088 EE25 FF09 GG05 JJ09

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中性子検出器、前記検出器の周りの中性
   子減速材料、前記検出器の周りの熱中性子遮蔽材料、及
   び前記検出器の周りの中性子吸収材料を含む中性子検出
   器ユニット。
2. 【請求項２】 前記中性子減速材料は、前記中性子検出
   器及び前記熱中性子遮蔽材料の間に提供される請求項１
   記載の中性子検出器ユニット。
3. 【請求項３】 前記熱中性子遮蔽材料は、前記中性子減
   速材料及び前記中性子吸収材料の間に提供される請求項
   １又は２記載の中性子検出器ユニット。
4. 【請求項４】 前記検出器は、５０ｍｍの直径を有し、 前記中性子減速材料は、ポリセンであって５０ｍｍの厚
   さを有し、 前記熱中性子遮蔽材料は、カドミウムであって０．５ｍ
   ｍの厚さを有し、 前記中性子吸収材料は、重合体材料に取り込まれたホウ
   素であり、 前記重合体材料は、５ｍｍの厚さであり、 前記全ての値は、＋／−１０％である請求項１乃至３い
   ずれか１項記載の中性子検出器ユニット。
5. 【請求項５】 前記検出器は、２５ｍｍの直径を有し、 前記中性子減速材料は、ポリセンであって５０ｍｍの厚
   さを有し、 前記熱中性子遮蔽材料は、カドミウムであって０．５ｍ
   ｍの厚さを有し、 前記中性子吸収材料は、重合体材料に取り込まれたホウ
   素であり、 前記重合体材料は、５ｍｍの厚さであり、 前記全ての値は、＋／−１０％である請求項１乃至３い
   ずれか１項記載の中性子検出器ユニット。
6. 【請求項６】 中性子検出器、中性子減速材料の第一の
   本体、前記検出器の周りの熱中性子遮蔽材料の第一の本
   体、前記検出器の周りの中性子減速材料の第二の本体、
   及び前記検出器の周りの第二の熱中性子遮蔽材料を含む
   中性子検出器ユニット。
7. 【請求項７】 前記中性子減速材料の第一の本体は、前
   記検出器及び前記熱中性子遮蔽材料の第一の本体の間に
   提供され、 前記中性子減速材料の第二の本体は、前記熱中性子遮蔽
   材料の第一及び第二の本体の間に提供される請求項６記
   載のユニット。
8. 【請求項８】 前記検出器は、５０ｍｍの直径を有し、 前記中性子減速材料の第一の本体は、ポリセンであって
   ５０ｍｍの厚さであり、 前記熱中性子遮蔽材料の第一の本体は、カドミウムであ
   って０．５ｍｍの厚さであり、 前記中性子減速材料の第二の本体は、ポリセンであって
   ５０ｍｍの厚さであり、 前記熱中性子遮蔽材料の第二の本体は、カドミウムであ
   って０．５ｍｍの厚さであり、 前記全ての値は、＋／−１０％である請求項６又は７記
   載のユニット。
9. 【請求項９】 前記検出器は、２５ｍｍの直径を有し、 前記中性子減速材料の第一の本体は、ポリセンであって
   ５０ｍｍの厚さであり、 前記熱中性子遮蔽材料の第一の本体は、カドミウムであ
   って０．５ｍｍの厚さであり、 前記中性子減速材料の第二の本体は、ポリセンであって
   ５０ｍｍの厚さであり、 前記熱中性子遮蔽材料の第二の本体は、カドミウムであ
   って０．５ｍｍの厚さであり、 前記全ての値は、＋／−１０％である請求項６又は７記
   載のユニット。
10. 【請求項１０】 検出器、前記検出器の周りの中性子減
    速材料の第一の本体、前記検出器の周りの熱中性子遮蔽
    材料の第一の本体、前記検出器の周りの中性子減速材料
    の第二の本体、前記検出器の周りの熱中性子遮蔽材料の
    第二の本体、及び前記検出器の周りの中性子吸収材料の
    本体を含む中性子検出器ユニット。
11. 【請求項１１】 前記中性子減速材料の本体は、ポリセ
    ンであり、 前記熱中性子遮蔽体は、カドミウムであり、 前記中性子吸収体は、重合体材料に取り込まれたホウ素
    である請求項１０記載のユニット。
12. 【請求項１２】 前記検出器は、５０ｍｍの直径を有
    し、 前記中性子減速材料の第一の本体は、２５ｍｍの厚さで
    あり、 前記熱中性子遮蔽材料の第一の本体は、０．５ｍｍの厚
    さであり、 前記中性子減速材料の第二の本体は、２５ｍｍの厚さで
    あり、 前記熱中性子遮蔽材料の第二の本体は、０．５ｍｍの厚
    さであり、 前記中性子吸収材料は、５ｍｍの厚さであり、 前記全ての値は、＋／−１０％である請求項１０又は１
    １記載のユニット。
13. 【請求項１３】 前記検出器は、２５ｍｍの直径を有
    し、 前記中性子減速材料の第一の本体は、２５ｍｍの厚さで
    あり、 前記熱中性子遮蔽材料の第一の本体は、０．５ｍｍの厚
    さであり、 前記中性子減速材料の第二の本体は、２５ｍｍの厚さで
    あり、 前記熱中性子遮蔽材料の第二の本体は、０．５ｍｍの厚
    さであり、 前記中性子吸収材料は、５ｍｍの厚さであり、 前記全ての値は、＋／−１０％である請求項１０又は１
    １記載のユニット。