JP2002541491A - 放射性物質の解析プロセスおよび解析装置 - Google Patents

放射性物質の解析プロセスおよび解析装置

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コミツサリア タ レネルジー アトミーク
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Abstract

(57)【要約】 この発明によれば、物体（２）、特に、核分裂同位元素および／または親同位元素を含む放射性廃棄物パッケージが、一連の最初の高速中性子パルスから生ずる熱中性子、エピサーマル中性子および高速中性子によって物体を照射することにより解析される。各パルス後に物体から発せられる即発および遅発中性子が測定され、これらの信号が蓄積され、熱核分裂から生ずる即発中性子の寄与率Ｓｐおよび熱、エピサーマルおよび高速核分裂から生ずる遅発中性子の寄与率Ｓｒが、全ての信号の合計から決定される。各同位元素の量は、寄与率Ｓｐ，Ｓｒおよび同位元素の量についての追加の情報を使用して決定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、放射性物質の中性子による測定を使用した、放射性物質の解析プ
ロセスおよび解析装置に関するものである。
【０００２】 この発明は、これらの物質に対して放射能測定（言い換えると、外部放射線に
より制御された測定）を行うことにより、非破壊で（言い換えると、物体の物理
的な状態に影響を与えることなく）これらの物質を解析するために使用すること
ができる。
【０００３】 特に、この発明は、放射性物質の処理プロセスの制御、および放射性廃棄物パ
ッケージの内容物の特性描写に適用することができる。これらのパッケージは、
内部に、あるいは、予め基質内に被覆された放射性廃棄物を収容したコンクリー
ト製または鋼製の容器である。
【０００４】 この発明は、特に、これらの放射性廃棄物内に存在する任意の化学物質の量を
非破壊的に決定するために、これらの放射性廃棄物パッケージ内に収容される核
分裂性物質および／または核分裂物質に変換可能な親物質の解析に適用可能であ
る。
【０００５】 この発明は、放射性非破壊解析技術を使用した設備に、直接適用することがで
きる。特に、核分裂性物質および／または親物質の解析は、残留燃料の量を計量
するための手段である。
【０００６】 （技術水準） 放射性廃棄物パッケージ内に含有されているいくつかの核分裂性同位元素の量
を非破壊で決定するために、適当な発生器により生起された１４ＭｅＶの中性子
による中性子検査技術を含む、多くの測定方法が研究されている。
【０００７】 さらに詳細には、廃棄物パッケージ内に存在する核分裂性物質の熱核分裂によ
って生成された即発中性子および遅発中性子の測定が、刊行物、米国特許第４４
８３８１６号明細書（J.T. Caldwell他）に開示されている。
【０００８】 一般に、パルス化された熱中性子束による物体の検査が、この物体内の核分裂
性物質の存在を識別するために使用される。この種の方法は、通常、核分裂性同
位元素、すなわち、ウラニウム２３５、プルトニウム２３９およびプルトニウム
２４１を測定するために使用される。しかしながら、測定の検査には、核分裂性
物質の同位体組成についての事前の知識が必要である。
【０００９】 上述した文献に開示されている技術によれば、このように特徴付けられる主な
核分裂性同位元素は、ウラニウム２３３、ウラニウム２３５およびプルトニウム
２３９である。種々の同位元素が、熱中性子から発せられる即発および遅発信号
を使用して計量される。したがって、２つの一次方程式が得られる。第３の方程
式は、パッシブ中性子（言い換えると、物質により自然に発せられる中性子）に
おける一致を測定することにより得られる。したがって、複数のキャリブレーシ
ョン係数（前もって計算されたもの）が知られていることを条件として、測定す
べき物体内に存在する上述した核分裂性同位元素の種々の質量を計算することが
できる。
【００１０】 それにもかかわらず、この技術は、解析すべき物体内の、ウラニウム２３８の
ような親物質の存在および量について、何ら情報を与えるものではない。
【００１１】 （発明の説明） この発明の目的は、この欠点を解消することである。 ウラニウム２３８の核分裂しきい値が、約１ＭｅＶのエネルギーレベルに配置
されているので、核分裂性物質および親物質の特性描写には、検査用熱中性子束
、エピサーマル中性子束および高速中性子束の使用が必要である。さらに、測定
された中性子信号に対するウラニウム２３８の寄与率は、ウラニウム２３８の核
分裂片によって発せられた遅発中性子に対してのみ使用することができる。した
がって、測定された即発信号は、熱核分裂（核分裂性物質）により生成された中
性子に相当し、遅発信号は、熱核分裂および高速核分裂（核分裂性物質および親
物質）によって生成された中性子に相当している。
【００１２】 この発明は、測定すべき物体内に存在する核分裂性物質および／または親物質
を特性描写するために、即発中性子および遅発中性子の検出により、熱、エピサ
ーマルおよび高速検査を組み合わせたものである。
【００１３】 さらに詳細には、この発明は、物体、特に、核分裂性物質または親物質または
その両方を含有する放射性廃棄物パッケージを解析するためのプロセスに関する
ものである。核分裂性物質は、Ｍ個の核分裂性同位元素を含み、親物質は、Ｎ個
の親物質同位元素を含み、Ｍ，Ｎは、少なくとも１に等しい整数である。このプ
ロセスは、 − 物体に、熱中性子、エピサーマル中性子および高速中性子から構成される
中性子束を照射することにより、高速中性子の最初のパルス列から、核分裂性物
質における核分裂を生ずる熱中性子と、核分裂性物質および親物質における核分
裂を生ずるエピサーマル中性子および高速中性子を生じ、 − 各パルスの後に物体によって発せられる即発中性子信号および遅発中性子
信号が測定されて、これらの信号が、最後のパルス後に全ての信号の合計を得る
ために累積され、 − この合計が、熱核分裂により生成される即発中性子の寄与率Ｓｐおよび熱
核分裂、エピサーマル核分裂および高速核分裂により生成される遅発中性子の寄
与率Ｓｒを決定するために使用され、 − これら寄与率Ｓｐ，Ｓｒが、Ｍ＋Ｎ個の同位元素の量の一次結合として表
現され、これら一次結合の係数がキャリブレーションによって事前に決定され、 − Ｍ＋Ｎ個の同位元素の各々の量が、このように表現された寄与率Ｓｐ，Ｓ ｒ およびＭ＋Ｎ個の同位元素の量についての少なくともＭ＋Ｎ−２個の追加の情
報項目から決定されることを特徴としている。 例えば、この追加の情報は、Ｍ＋Ｎ個の同位元素の量の間の相互関係からなっ
ていてもよい。
【００１４】 この発明に係るプロセスの一実施形態によれば、核分裂物質および親物質は、
ウラニウム２３５、ウラニウム２３８、プルトニウム２３９およびプルトニウム
２４１を含んでいる。
【００１５】 また、この発明は、物体、特に、核分裂性物質または親物質またはこれらの両
方を含む放射性廃棄物パッケージを解析するための装置にも関連している。核分
裂性物質は、Ｍ個の核分裂性同位元素を含み、親物質は、Ｎ個の親物質同位元素
を含み、Ｍ，Ｎは少なくとも１に等しい整数である。この装置は、 − 熱中性子、エピサーマル中性子および高速中性子からなる中性子束によっ
て物体を照射し、最初の高速中性子パルス列から、核分裂性物質において核分裂
を生じさせる熱中性子と、核分裂性物質および親物質において核分裂を生じさせ
るエピサーマル中性子および高速中性子とを生じさせる手段と、 − 各パルス後に物体により発せられる即発および遅発中性子を測定するよう
に設計された、中性子計数手段と、 − そのように測定された信号を蓄積し、最終パルス後に、全ての信号の合計
を計算し、熱核分裂により生成された即発中性子の寄与率Ｓｐと、熱、エピサー
マルおよび高速核分裂により生成された遅発中性子の寄与率Ｓｒとを決定するた
めに前記合計を使用し、Ｍ＋Ｎ個の同位元素の各々の量およびＭ＋Ｎ個の同位元
素の量に関連する少なくともＭ＋Ｎ−２個の追加の情報項目を決定するために前
記寄与率Ｓｐ，Ｓｒを使用し、寄与率Ｓｐ，Ｓｒをこれらの量の一次結合として
表現し、該一次結合の係数をキャリブレーションによって予め決定する信号処理
手段とを具備することを特徴としている。
【００１６】 この発明に係る装置の好ましい態様によれば、前記照射手段は、 − パルス化モードで作動する少なくとも１つの高速中性子源と、 − これらの高速中性子を熱中性子化させる手段と を具備している。
【００１７】 熱中性子化手段が、内部に物体が配置され、その少なくとも３つの側面が減速
材層によって囲われた中央領域を含む容器を具備し、前記中性子源が、この容器
の第４の側面に配置され、中性子計数手段が、前記中央領域と前記減速材層との
間において、前記３つの側面に配置され、増倍材料層が、前記中央領域と前記中
性子源との間、および、前記中央領域と中性子計数手段との間に設けられている
ことが好ましい。
【００１８】 また、各中性子計数手段は中性子毒材料層によって取り囲まれていてもよい。 また、各中性子計数手段は減速材層によって取り囲まれていてもよい。
【００１９】 また、この発明に係る装置は、容器の第４の側面を覆う中性子毒および減速材
からなる壁面を具備していてもよく、増倍材料に相当する層が、これらの壁面と
中央領域との間に配されていてもよい。
【００２０】 また、この発明に係る装置は、容器の中央領域内部において物体を回転させる
手段を具備していてもよい。
【００２１】 （図面の簡単な説明） この発明は、添付図面を参照して、限定しない方法で、指標としてのみ与えら
れる、以下の実施形態の説明を読むことにより、より良好に理解される。 ・図１は、この発明に係るプロセスにおけるステップを概略的に示している。 ・図２は、この発明に係る装置の一実施形態の内部を、一部を破断して概略的
に示す斜視図である。 ・図３は、図２の装置を概略的に示す横断面図である。 ・図４は、この発明の他の実施形態に係る装置の内部を、一部を破断して概略
的に示す斜視図である。 ・図５は、図４の装置を概略的に示す横断面図である。
【００２２】 （発明の実施形態の詳細な説明） この発明に係るプロセスは、核分裂性物質または親物質またはその両方を含有
する物体内において、核分裂反応を誘起するために、熱、エピサーマルおよび高
速の検査中性子束を使用する。この中性子束は、パルスモードで作動し、例えば
、Ｄ−Ｔ核融合反応を用いて、例えば、約１４ＭｅＶのエネルギを有する高速中
性子を発生させる少なくとも１つの中性子発生源を使用して得ることができる。
適合される熱中性子化セルは、熱中性子束、エピサーマル中性子束および高速中
性子束を得るために使用される。第１に、熱中性子が、核分裂性材料内に核分裂
反応を誘起し、第２に、エピサーマル中性子および高速中性子が、核分裂性物質
および親物質内において核分裂反応を生じさせる。
【００２３】 さらに、各中性子パルス後に信号が累積される測定方法の使用は、熱核分裂に
より生成される即発中性子の寄与率と、同じ信号において、熱、エピサーマルお
よび高速核分裂により生成される遅発中性子の寄与率とを区別する手段である。
エピサーマルおよび高速核分裂反応は瞬間的なので、熱核分裂のみが即発信号に
寄与し、したがって、それらの寄与率は、検査中性子に相当する信号部分に埋没
する。
【００２４】 中性子束を増加させ、それによって、測定感度を増加させるために、２以上の
パルス化された中性子源を使用してもよいことを一言しておく。 高速中性子パルスの数は、非常に多く、例えば、数百万にも及ぶ。このことは
、必要な精度および検出限界に依存している。
【００２５】 パルス化された高速中性子源および連続測定を使用する、この発明に係るプロ
セスの原理は、図１に概略的に示されている。 したがって、解析される物体、例えば、放射性廃棄物パッケージは、中性子源
からのパルスによって生起された（そして、図２〜図５の説明において以下に見
られるように得られる）熱、エピサーマルおよび高速中性子の照射を受ける。
【００２６】 図１は、横軸を時間ｔ、縦軸（対数目盛）を１秒当たりのカウント数Ｃ（ｓ− １ ）として示している。
【００２７】 中性子パルスＩ１（第１パルス），Ｉ２，Ｉ３，…，Ｉｎ−１ およびＩｎ （
最終パルス）が、図示されている。発生器の周期は符号Ｔで示されている。最終
パルスの終端は、符号Ｔｉとして示される瞬間に生ずる。符号Ｓ１で示される信
号パルスは、２つのパルス（Ｓ２），３つのパルス（Ｓ３），…，ｎ−１個のパ
ルス（Ｓｎ−１）およびｎ個のパルス（Ｓｎ）による積分された信号とともに示
されている。
【００２８】 したがって、各ソースパルス後に発せられるｓｐのような即発中性子信号、お
よび、ｓｒのような遅発中性子信号が測定され、これらの信号が累積される。熱
核分裂により生成される即発中性子の寄与率Ｓｐおよび熱、エピサーマルおよび
高速核分裂により生成される遅発中性子の寄与率Ｓｒが、積分された信号Ｓｎか
ら決定される。 これにより、パッケージ内に配されている残留燃料についての情報Ｓｐ，Ｓｒ の２つの項目が、単一の測定において決定される。
【００２９】 この発明によれば、これらの結果は、例えば、必要な同位元素質量に関連し、
燃料再生プラントにおける運転経験に関連する計算プログラムにより得られる相
関のような、少なくとも２つの他の情報項目と組み合わせられる。
【００３０】 例えば、パッケージは、残留ウラニウム２３５，ウラニウム２３８、プルトニ
ウム２３９およびプルトニウム２４１を含んでいるものと仮定する。この情報全
ては、例えば、以下の連立方程式の形態で記述することができる。 Ｓｐ＝ａ１ｍ（２３５Ｕ）＋ａ２ｍ（２３８Ｕ）＋ａ３ｍ（２３９Ｐｕ）＋ａ ４ ｍ（２４１Ｐｕ） Ｓｒ＝ｂ１ｍ（２３５Ｕ）＋ｂ２ｍ（２３８Ｕ）＋ｂ３ｍ（２３９Ｐｕ）＋ｂ ４ ｍ（２４１Ｐｕ） Ｒ１＝ｍ（２３５Ｕ）／ｍ（２３８Ｕ） Ｒ２＝ｍ（２４１Ｐｕ）／ｍ（２３９Ｐｕ） ここで、 Ｓｐ＝熱核分裂により生成される即発中性子により生ずる信号（個／秒）、 Ｓｒ＝熱、エピサーマルおよび高速核分裂により生起される遅発中性子により
生ずる信号（個／秒）、 Ｒ１＝ウラニウム２３５同位元素の質量ｍ（２３５Ｕ）とウラニウム２３８同
位元素の質量ｍ（２３８Ｕ）との間の相関、 Ｒ２＝プルトニウム２３９同位元素の質量ｍ（２３９Ｐｕ）とプルトニウム２
４１同位元素の質量ｍ（２４１Ｐｕ）との間の相関、 ａｉ，ｂｉ（ここで、ｉ＝１〜４）：既知の物体（その質量がグラムで表現さ
れている）を用いて得られるキャリブレーション係数（個・ｓ−１・ｇ−１） である。
【００３１】 キャリブレーション係数ａ２は、事象２３８Ｕにおいて、親物質が、即発中性
子により生ずる測定信号に関与しないので、ゼロである。 これらの方程式の解により、求める質量が与えられる。
【００３２】 この発明に係るプロセスの利点は、測定すべき物体内に存在する核分裂性物質
および親物質が、１つまたは複数のパルス化された高速中性子源、例えば、１以
上のパルス化された１４ＭｅＶの中性子の発生器を使用して同時に「検査される
」という事実によるものである。
【００３３】 この着想（詳細は後述）によれば、このプロセスを実行するために使用される
装置は、高速成分を増幅しながら、熱、エピサーマルおよび高速中性子束を生成
することができる。 これにより、核分裂性物質と親物質との間の対比が改善される。
【００３４】 さらに、関連する連続獲得方法の使用により、遅発信号の測定感度を大幅に改
良することができ、それによって、遅発核分裂中性子の貧弱な統計を克服するこ
とができる。さらに、例えば、検索された異なる同位元素の、質量、量、原子ま
たは他の比率を含む相関のような追加の情報の結合は、廃棄物内に存在する核分
裂性同位元素および親物質同位元素の各々を別々に計量する手段である。したが
って、この各同位元素の計量は、解析物体に対する単一かつ唯一の中性子測定に
従って得られる。
【００３５】 図２に一部を破断して斜視的に示され、図３に横断面として示される、この発
明に係る装置は、物体、例えば、放射性廃棄物容器２の特性を与えるように設計
されている。
【００３６】 この装置は、 − 熱、エピサーマルおよび高速中性子束により容器２を照射する手段と、 − 各パルス後に容器によって発せられた即発および遅発中性子信号を測定す
る中性子計数手段４と、 − これらの信号を蓄積するために測定された信号を処理し、かつ、これらの
信号の合計を、熱核分裂により生起された即発中性子の寄与率Ｓｐおよび熱、エ
ピサーマルおよび高速核分裂により生起された遅発中性子の寄与率Ｓｒを決定し
、上述した廃棄物の核分裂性同位元素および親物質同位元素の各々の質量を決定
するために使用する信号処理手段６と を具備している。
【００３７】 前記照射手段は、パルスモードにおいて作動する高速中性子発生器８と、熱、
エピサーマルおよび高速中性子束を得るための、これら高速中性子の熱中性子化
格納部１０とを具備している。
【００３８】 この格納部は、前記容器２が固定される中央領域１２を具備している。この中
央領域の横断面形状は、ほぼ正方形であり、減速材、例えば、グラファイトから
なる壁体１４によって囲われている。
【００３９】 この壁体の部分１６は、前記容器を前記中央領域内に挿入することができるよ
うに、例えば、図２に示されているレール上に据え付けられることによって移動
可能である。
【００４０】 図２は、開かれた状態の格納部を示し、図３は、（容器が中性子によって照射
される）閉じられた状態の格納部を示している。前記移動部分１６に対面する壁
体１４は、その一部に、前記中性子発生器８が収容される空間２０を具備してい
る。
【００４１】 前記中性子計数手段は、壁体１４の移動部分１６、および、この移動部分１６
に隣接し、相互に対面する壁面の２つの部分に備えられた中性子検出ブロック４
である。
【００４２】 増倍材料、例えば、鉛からなる部材２２は、発生器と中央領域１２との間に挿
入されている。同時に、この増倍材料からなる他の部材２４は、各検出ブロック
のグループとこの中央領域との間に挿入されている。
【００４３】 さらに、各検出ブロック４は、中性子毒材料、例えば、カドミウムのような材
料からなり、他の減速材２８、例えば、ポリエチレンによって取り囲まれた、例
えば、３Ｈｅ検出器等の中性子カウンタを収容する層２６によって取り囲まれて
いる。
【００４４】 前記格納部は、その上部をグラファイトカバー３０によって閉じられている。
また、該格納部の下部は、これもグラファイトからなる底部３２によって閉じら
れている。この格納部も、例えば、鋼製のベース３４上に支持されている。
【００４５】 図２に示された装置は、前記発生器８が配置された壁体１４の部分に向かって
、または、該壁体１４から離れる方向に移動することができるように、ベース３
４に固定されたレール３８上を自由に移動する壁体３６をも具備している。この
移動壁体３６は、図２に示される場合には、前記壁体１４から離間しており、図
３に示される場合には、この壁体１４と接触している。
【００４６】 この移動壁体３６は、中性子毒および減速材からなり、例えば、前記発生器が
配置されている壁体１４部分に対面する表面を炭化ホウ素層４２によって被覆し
たグラファイトからなる部材４０から構成されていてもよい。
【００４７】 発生器８によって、前記移動壁３６に向かって発せられた高速中性子は、グラ
ファイト部材４０によって熱中性子化され、炭化ホウ素層４２によって吸収され
るので、容器２に戻ることはない。この移動壁体３６は、中性子束を調節するた
めに使用することができる。
【００４８】 容器２を中性子によって均一に照射するために、この容器２を、格納部の中央
領域内で回転させる手段が設けられていてもよい（図２）。この回転手段は、容
器を載置するプレート（図示略）と、該プレートを回転させる手段とを具備して
いる。前記プレート回転手段は、例えば、該プレートにしっかりと固定された、
前記格納部１０の底部３２を貫通するシャフト４４と、図示しないモータによっ
て回転させられ、ギヤボックス４８内に収容されたギヤによって前記シャフト４
４を回転させる他のシャフト４６とを具備している。
【００４９】 即発信号および遅発核分裂信号をカウントするために用いられる前記ブロック
検出器４は、所定のエネルギにおいて感度を最適化するための公知の方法で最適
化されていることが好ましい。 これらの装置が、その作動に必要な電源（図示略）に接続され、格納部１０の
外部に配置されている信号処理手段６にも接続されていることは明らかである。
【００５０】 検出ブロック４の前方に配置された鉛部材２４は、放射線遮蔽機能を有してい
る。測定される容器は、非常に高い放射能を有し、特に、高いγ線を発すること
がある。したがって、カウンタを、最適な条件下で使用するために、保護する必
要がある。
【００５１】 発生器８からの中性子出力は、鉛部材２２，２４に入り、（ｎ，２ｎ）型の反
応がそれらに適用される。これにより、検査中性子束の強度を約６０％増大させ
ることができる。
【００５２】 したがって、各検査中性子は、次の２つのとり得る方法で相互作用することが
できる。 １） 中性子は、減速材、構造物内の材料および測定される物体自体によって
十分に、熱エネルギに達するまで減速される。したがって、測定すべき物体内の
核分裂性物質（例えば、２３５Ｕ，２３９Ｐｕ，２４１Ｐｕ）における核分裂反
応を誘起する。 ２） 中性子は減速されるが、そのエネルギは、約１ＭｅＶより高い。したが
って、測定すべき物体内においては、核分裂性物質（例えば、２３５Ｕ，２３９ Ｐｕ，２４１Ｐｕ）のみならず、親物質（例えば、２３８Ｕ）においても核分裂
反応を誘起する。
【００５３】 熱核分裂によれば、２ＭｅＶの平均エネルギを有するいくつかの高速中性子（
各核分裂ごとに平均２〜３個）が瞬間的に発せられ、これらは、即発中性子であ
る。それらは、中性子を吸収し高速中性子に対してのみ感度を高める中性子毒材
料、例えば、カドミウムによって取り囲まれたブロック４において検出される。
【００５４】 これは、発生器８によって生成され、測定時には熱中性子になる中性子による
暗騒音のほとんどを消滅させる手段である。しかしながら、即発中性子信号は、
別の暗騒音、主として、「アクティブ暗騒音」（汚染物質のないアクティブ信号
）および汚染物質から発せられるパッシブ中性子による暗騒音に重ね合わせられ
る。
【００５５】 発生器のパルス後の数百マイクロ秒間に誘起される信号が非常に大きいので、
即発中性子の測定は、発生器内の中性子が十分に熱中性子化されるまで開始する
ことはできない。その結果、この最初の測定段階の間に生成される全ての即発中
性子、および、特に、発生器からの高速中性子により誘起される核分裂反応によ
り生起される中性子は、暗騒音の中に埋没するので検知することができない。
【００５６】 遅発核分裂中性子による信号は、別の暗騒音に重ねられる。その最も重要なも
のは、汚染物質からの受動的中性子放射である。遅発中性子からの信号は、その
放射時間が、この期間と比較して非常に長いので、測定サイクル中、約１０ｍｓ
間は、一定のものとして現れる。これらは、いくつかの核分裂性物質のβ崩壊に
続いて開始する核分裂反応後の数百ミリ秒から数十秒後に開始する。したがって
、検出した遅発中性子は、前の測定サイクルから開始しているものである。
【００５７】 高速中性子によって誘起された核分裂反応により生起される遅発中性子は、遅
発中性子信号に寄与する。遅発中性子の放射は、それを生起する核分裂反応後に
遅れるので、高速またはエピサーマル中性子により、または熱中性子により誘起
された核分裂反応によって生起される遅発中性子を検出することが可能である。
【００５８】 高速またはエピサーマル核分裂反応から発せられる即発中性子を検出すること
はできないので、重要なことは、親物質（例えば、２３８Ｕ）が遅発中性子信号
に寄与するが、即発中性子信号には寄与しないということである。熱エネルギに
おけるこの同位元素の有効な核分裂断面積は、核分裂同位元素の断面積と比較し
て非常に小さく、即発中性子の測定中における検査中性子のエネルギスペクトル
は純粋に熱的であるので、即発中性子信号に対するその寄与度が、完全に無視し
得るものとなる。
【００５９】 しかしながら、ウラニウム２３８の有効核分裂断面積は、１ＭｅＶを超える核
分裂同位元素の核分裂断面積と同程度の大きさのものである。さらに、この同位
元素は、しばしば、汚染物質内に大きな比率で存在するので、核分裂同位元素に
よる信号と比較して無視することができない遅発信号を誘起する。
【００６０】 信号の取得中には、連続計数方法が使用される。したがって、高速および遅発
中性子の全信号に対する寄与率に起因する情報、例えば、ウラニウム同位元素２ ３５ Ｕ，２３８Ｕ、プルトニウム同位元素２３９Ｐｕ，２４１Ｐｕの質量比率の
ような相関に関連した情報が上述した各同位元素を計量するために用いられる。
【００６１】 この発明に係る他の装置は、図４および図５に概略的に示されている。図４は
、この装置の縦断面を示す斜視図であり、図５は、横断面を示す平面図である。 図４および図５に示された装置も、例えば、放射性廃棄物容器２を収容する中
央領域１２を具備し、例えば、鉛のような増倍材からなる４枚の壁体５０によっ
て囲まれた格納部を具備している。
【００６２】 中性子カウンタ５２は、これらの壁体の内の３つの外側に配置され、これらの
壁体に隣接し、減速材、例えば、ポリエチレンによって取り囲まれている。２つ
のパルス化された高速中性子発生器８が、第４の壁体５０の外側に、該壁体に隣
接して配置されている。 図５に示されているように、減速材、例えば、グラファイトからなる壁体５４
が、中性子カウンタに接触状態に配置されている。
【００６３】 吸収材、例えば、ホウ酸ポリエチレンからなる部材５８が、中性子発生器が配
置されている表面を除き、このようにして組み立てられた組立体の表面を覆って
いる。さらに、減速材、例えば、ポリエチレンからなる部材６０が、吸収材から
なる部材５８を被覆している。
【００６４】 図５は、中性子カウンタ５２により出力された信号を処理する信号処理手段を
も示している。中性子毒材料、例えば、カドミウム層（図示略）が、中性子検出
器を被覆している。
【００６５】 例えば、プラスチック材料からなる密封層６２が壁体５０を取り囲んでいる。 図４は、例えば、鋼製の汚染物質のベース６４を示している。また、装置を取
り囲む種々の厚さのコンクリート６６をも示している。
【００６６】 容器を回転させる手段も設けられている。この手段は、ベース６４を貫通する
シャフト７２を通過する適当な機構７０によって回転させられる、回転プレート
６８を具備している。
【００６７】 図４および図５の装置の上部は、鋼製のプレート７４によって覆われている。
このプレートには、格納部の中央領域に面する開口部が設けられている。この開
口部は、この領域内に容器２を配置するとともに、測定後に容器２を装置外に取
り出すために使用される。さらに、この開口部は、把持システム７８によって固
定される、例えば、鋼製のカバー７６によって閉鎖されている。このカバーは、
減速材、例えば、ポリエチレンからなる部材８０によって、下方に延長されてい
る。
【００６８】 図４は、中性子発生器８に対面し、かつ、間隔を開けて離れて配置されている
コンクリート製の固定壁８２をも示している。前記発生器に対面するこの壁体８
２の表面には、２つの中性子発生器８によって発せられた中性子の数を決定する
ように構成された中性子束モニタ８４が固定されている。
【００６９】 コンクリート壁８２の他の面には、図４および図５に示された装置の保守のた
めの開口（図示略）を通してこの装置内に貫通することができる適当な手段（図
示略）が設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るプロセスのステップを概略的に示している。
【図２】 この発明に係る装置の一実施形態の内部を、一部を破断して概略
的に示す斜視図である。
【図３】 図２の装置を概略的に示す横断面図である。
【図４】 この発明の他の実施形態に係る装置の内部を、一部を破断して概
略的示す斜視図である。
【図５】 図４の装置を概略的に示す横断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リュシ， アブダラ フランス国 エフ−04100 マノスク， レジダンス フジェール ニュメロ３， カルティエ ドゥ ラ ”ネグレス”（番 地なし) (72)発明者 パスカリ−バルテルミ， レイモン フランス国 エフ−04100 マノスク， プラス ダンゴーシュ ５ (72)発明者 ペヤン， エマニュエル フランス国 エフ−04100 マノスク， モンテ デ シガル， バ ２， レジダ ンス ドゥ ラ プティット ネグレス （番地なし) (72)発明者 ラウ， アン−セシル フランス国 エフ−83560 ヴィノン−ス ール−ヴェルドン， シュマン デ ジャ ルダン ７ Ｆターム(参考） 2G075 AA01 AA18 CA38 CA48 DA07 DA08 FA05 FA19 FC06 GA36 2G088 EE23 EE25 FF09 HH08 JJ29

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＭおよびＮを、少なくとも１に等しい整数として、Ｍ個の核
    分裂同位元素を含む核分裂性物質、または、Ｎ個の親同位元素を含む親物質、ま
    たは、その両方を含む放射性廃棄物パッケージのような物体（２）を解析するた
    めのプロセスであって、 − 前記物体が、熱中性子、エピサーマル中性子および高速中性子から構成さ
    れる中性子束によって照射され、最初の一連の高速中性子のパルスから、核分裂
    性物質において核分裂を生じさせる熱中性子と、核分裂性物質および親物質にお
    いて核分裂を生じさせるエピサーマル中性子および高速中性子とを生じ、 − 各パルス後に物体により発せられる即発および遅発中性子信号が測定され
    、かつ、これらの信号が、最後のパルス後に全ての信号の合計を得るために蓄積
    され、 − この合計が、熱核分裂反応により生じた即発中性子の寄与率Ｓｐおよび熱
    、エピサーマルおよび高速核分裂反応により生じた遅発中性子の寄与率Ｓｒを決
    定するために使用され、 − 前記寄与率Ｓｐ，Ｓｒが、キャリブレーションによって予め決定された係
    数を用いて、Ｍ＋Ｎ個の同位元素の量の一次結合として表現され、 − 前記Ｍ＋Ｎ個の各同位元素の量が、このように表現された寄与率Ｓｐ，Ｓ ｒ およびＭ＋Ｎ個の同位元素の量についての情報の少なくともＭ＋Ｎ−２個の追
    加の項目から決定されることを特徴とするプロセス。
  2. 【請求項２】 前記追加の情報が、Ｍ＋Ｎ個の同位元素の量の間の相互関係
    からなることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
  3. 【請求項３】 前記核分裂性物質および親物質が、ウラニウム２３５、ウラ
    ニウム２３８、プルトニウム２３９およびプルトニウム２４１を含むことを特徴
    とする請求項１または請求項２記載のプロセス。
  4. 【請求項４】 ＭおよびＮを、少なくとも１に等しい整数として、Ｍ個の核
    分裂同位元素を含む核分裂性物質、または、Ｎ個の親同位元素を含む親物質、ま
    たは、その両方を含む放射性廃棄物パッケージのような物体（２）を解析するた
    めの装置であって、 − 熱中性子、エピサーマル中性子および高速中性子からなる中性子束により
    物体を照射し、最初の一連の高速中性子のパルスから、核分裂性物質内で核分裂
    を生じさせる熱中性子と、核分裂性物質および親物質内で核分裂を生じさせるエ
    ピサーマル中性子および高速中性子とを生じさせる照射手段（８，１０）と、 − 各パルス後に、物体によって発せられた即発および遅発中性子信号を測定
    するように構成された中性子計数手段（４，５２）と、 − このように測定された信号を処理する処理手段（６）であって、これらの
    信号を蓄積し、最後のパルス後に、全ての信号の合計を獲得し、熱核分裂により
    生じた即発中性子の寄与率Ｓｐおよび熱、エピサーマルおよび高速核分裂反応に
    よって生じた遅発中性子の寄与率Ｓｒを決定するために前記合計を使用し、Ｍ＋
    Ｎ個の各同位元素の量およびＭ＋Ｎ個の同位元素の量に関連する情報の少なくと
    もＭ＋Ｎ−２個の追加の項目を決定するために、キャリブレーションによって予
    め決定された係数を用いて、Ｍ＋Ｎ個の同位元素の量の一次結合として表現され
    た前記寄与率Ｓｐ，Ｓｒを使用するように構成された処理手段（６）と を具備することを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 前記照射手段が、 − パルスモードで作動する少なくとも１つの高速中性子源（８）と、 − これらの高速中性子を熱中性子化する熱中性子化手段（１０）と を具備することを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記熱中性子化手段が、前記物体（２）を内部に配置し、減
    速材からなる壁体（１４，６０）によって少なくとも３つの側面を覆われた中央
    領域（１２）を含む格納部（１０）を具備し、 前記中性子源（８）が、この格納部の第４の側面に配置され、 前記中性子計数手段（４，５２）が、前記中央領域と前記減速材からなる壁体
    との間に、前記３つの側面に配置され、 前記中央領域と前記中性子源との間、および、前記中央領域と前記中性子計数
    手段との間に、増倍材料からなる壁体（２２，２４，５０）が設けられているこ
    とを特徴とする請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記各中性子計数手段が、中性子毒物質からなる壁体（２６
    ）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記各中性子計数手段が、減速材からなる部材（２８）によ
    っても取り囲まれていることを特徴とする請求項６または請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記格納部の第４の側面を覆う中性子毒物質および減速材か
    らなる壁体（３６）を具備し、前記増倍材に相当する壁体（２２）が、この壁体
    （３６）と前記中央領域（１２）との間に配されていることを特徴とする請求項
    ６から請求項８のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記格納部の前記中央領域内で、前記物体（２）を回転さ
    せる回転手段（４６，４８；６８，７０，７２）を具備することを特徴とする請
    求項６から請求項９のいずれかに記載の装置。
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