JP2003066146A - 放射性核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置 - Google Patents
放射性核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置Info
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- JP2003066146A JP2003066146A JP2001254225A JP2001254225A JP2003066146A JP 2003066146 A JP2003066146 A JP 2003066146A JP 2001254225 A JP2001254225 A JP 2001254225A JP 2001254225 A JP2001254225 A JP 2001254225A JP 2003066146 A JP2003066146 A JP 2003066146A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放射性廃棄物などから放出される強度が極め
て弱いガンマ線の測定技術の改良に関するものであり、
放射性核種分析機能の付加及びその分析性能の向上を図
った高い検出効率のガンマ線測定装置。 【解決手段】 体積が大きい試料の放射能測定におい
て、高効率なガンマ線検出器に放射性核種分析用検出器
を貫通挿入すると同時に補助検出器を用いることによ
り、コンプトン抑制機能を与えたことからなる、放射性
核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高
効率ガンマ線測定装置。
て弱いガンマ線の測定技術の改良に関するものであり、
放射性核種分析機能の付加及びその分析性能の向上を図
った高い検出効率のガンマ線測定装置。 【解決手段】 体積が大きい試料の放射能測定におい
て、高効率なガンマ線検出器に放射性核種分析用検出器
を貫通挿入すると同時に補助検出器を用いることによ
り、コンプトン抑制機能を与えたことからなる、放射性
核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高
効率ガンマ線測定装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射性廃棄物など
から放出される強度が極めて弱いガンマ線の測定技術の
改良に関するものであり、放射性核種分析機能の付加及
びその分析性能の向上を図った高い検出効率のガンマ線
測定装置を得んとするものである。 【０００２】 【従来の技術】放射性廃棄物などを対象とした従来の放
射能測定では、計数効率の高いガンマ線の測定と核種分
析のための測定とは、別々の検出システムで行われてい
た。又、核種分析の性能向上を図るための既存のコンプ
トン抑制型ガンマ線測定装置は、体積が小さい試料に対
してのみ用いられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、核種
分析と高効率測定のための検出器が別々に使用され、検
出部の空間利用率が悪い。又、核種分析と高効率測定の
ための検出器が同時に使われていながら、お互いに独立
し有効に活用されておらず、核種分析用のゲルマニウム
検出器において核種分析の性能を向上させる工夫がなさ
れていない。これらの課題を解決するために、本発明の
装置が開発された。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、高効率検出器
を、核種分析用検出器のコンプトン抑制のための検出器
としても使用することにより、核種分析機能を付加する
とともにその分析性能を向上させるものである。 【０００５】このために、高効率検出器は、中央部をく
り抜いた構造とし、くり抜いた部分に核種分析用検出器
の有効検出部を配置する。このようにして高効率検出器
と核種分析用検出器の一体化を図ることにより、空間利
用効率をあげる。又、高効率検出器の後部に、核種分析
用検出器を覆うように補助検出器を配置することによ
り、コンプトン抑制効果の一層の向上を図る。更に又、
補助検出器と高効率検出器からの両方の信号を、核種分
析用検出器のコンプトン抑制用信号として利用すること
により、核種分析の性能を向上させる。 【０００６】 【発明の実施の形態】核種分析用検出器であるゲルマニ
ウム検出器の周囲を、図１に示すように、高効率検出器
及び補助検出器で取り囲む。高効率検出器の検出部であ
るシンチレータ１には、大面積のＮａＩ（Ｔｌ）シンチ
レータ、プラスチックシンチレータ等を用いて効率の高
いガンマ線測定を行う。補助検出器の検出部であるシン
チレータ２としては、核種分析用検出器においてコンプ
トン散乱したガンマ線に対し、十分に反応できる材質及
び大きさのシンチレータを用いる。シンチレータ１及び
シンチレータ２の種類及び大きさは、測定対象とするガ
ンマ線のエネルギー、試料の大きさ、バックグランド計
数等の観点から最適化を図る。高効率検出器の前面、高
効率検出器及び補助検出器の中央貫通部の内面は、ガン
マ線の吸収が小さい材質及び厚さを選定する。 【０００７】ゲルマニウム検出器からの信号Ａと、高効
率検出器及び補助検出器からの信号Ｂ、Ｃが同時事象の
場合には、ゲルマニウム検出器からの信号Ａを排除して
核種分析のためには用いない。このための信号処理は、
図１に示される逆同時回路によって行われる。かかる回
路においては、図６に示されるように、信号Ａの入力に
対し、信号Ｂ、Ｃが同時に入力された場合には信号を出
力せずに、信号Ｂ、Ｃの入力が存在しない場合に信号Ａ
を出力する回路である。これにより、ゲルマニウム検出
器で得られるガンマ線のエネルギースペクトルにおける
コンプトン散乱成分の低減を図ることができる。一方、
高効率検出器からの信号Ｂとゲルマニウム検出器からの
信号Ａを足し合わせることにより、高効率なガンマ線測
定ができる。 【０００８】本発明の放射性核種の分析機能の付加及び
その分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置の特
徴に関しては、次のものがあげられる。 （１） 高効率なガンマ線検出器と放射性核種分析用検
出器を一体化することにより、測定試料に対する両検出
器の適切な配置を確保し空間的な利用効率を向上させる
ことを特徴とするものである。 【０００９】（２） 高効率なガンマ線検出器に放射性
核種分析用検出器を付加して使用することにより、放射
性核種分析用検出器にコンプトン抑制効果を与えるとと
もに、ガンマ線検出用の補助検出器を配置することによ
り前記コンプトン抑制効果を更に一層向上させることを
特徴とするものである。 【００１０】（３） 高効率なガンマ線検出器からの検
出信号に、放射性核種分析用検出器からの検出信号を加
えることにより、より高効率なガンマ線測定を可能にし
たことを特徴とするものである。 【００１１】なお、上記コンプトン抑制とは、以下に示
す発生過程により生じるコンプトン連続部を低減させる
ことをいう。 （ａ） 検出器の有感部において、ガンマ線がコンプト
ン散乱を生じ、ガンマ線のエネルギーの一部が有感部以
外に与えられた場合。 【００１２】（ｂ） 検出器の有感部以外において、ガ
ンマ線がコンプトン散乱を生じ、ガンマ線のエネルギー
の一部が有感部に与えられた場合。 コンプトン連続部の発生過程を、上記（ａ）、（ｂ）の
それぞれについて図５（１）に示す。又、コンプトン抑
制の結果を図５（２）に示す。 【００１３】 【実施例】本発明の一実施例を以下に説明する。ガンマ
線の計数効率の高い大きなＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーシ
ョン検出器の中央部を貫通して、核種分析用のゲルマニ
ウム検出器を配置した実施例を図２に示す。 【００１４】ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ検出器は、対
角長２０ｃｍ、長さ２０ｃｍの８角柱の形状であり、核
種分析用の検出器を挿入するために、中央部を直径８ｃ
ｍの円筒でくり抜いた構造である。ＮａＩ（Ｔｌ）シン
チレーション検出器は、内部が前後に独立した構造であ
り、前部が高効率検出器（シンチレータの厚さ７．５ｃ
ｍ）、後部がスペクトル改善用補助検出器（シンチレー
タの厚さ１２．５ｃｍ）に相当する。ガンマ線の吸収を
小さくするため、前面及び中央貫通部とも厚さ０．８ｃ
ｍの薄いアルミニウム板を用いている。この図２の実施
例では、高効率検出器の入射面と補助検出器の径とは同
じであるが、通常の実施においては、図１に示すように
高効率検出器の入射面の方が大きくなる。 【００１５】又、核種分析用のゲルマニウム検出器に
は、相対効率２５％、結晶寸法５．２８ｃｍ（直径）×
５．６５ｃｍ（長さ）の円筒形ゲルマニウム結晶を有す
る標準の製品を用いた。 【００１６】上記組合せ構造の検出装置を用いて以下の
性能評価を行った。 （検出効率の評価）放射性物質で均一に汚染しているコ
ンクリートを測定対象試料（直径６０ｃｍ、高さ８０ｃ
ｍ、コンクリート密度０．８ｇ／ｃｍ3）とした場合に
ついて、ガンマ線の全計数効率をモンテカルロ計算シミ
ュレーションで評価した。試料中央と装置前面の距離を
４０ｃｍとした。この結果を表１に示す。 【００１７】 【表１】（本発明の高効率検出器の計数効率と挿入穴を
持たない同形状の検出器 【００１８】の計数効率の比較） 表１から分かるように、核種分析用ゲルマニウム検出器
を挿入したＮａＩ（Ｔｌ）高効率検出器の計数効率は、
挿入穴を持たない同一形状のＮａＩ（Ｔｌ）高効率検出
器と比べて大きく異ならない。すなわち、核種分析用ゲ
ルマニウム検出器の付加による計数効率の低下は小さ
い。なお、核種分析用ゲルマニウム検出器の計数効率を
足し合わせることにより、計数効率の低下は更に小さく
なる。 【００１９】（コンプトン抑制の効果）前方４０ｃｍに
おいた137Ｃｓと60Ｃｏの点線源に対するコンプトン抑
制の効果を実測により評価した結果を、それぞれ図３に
示す。核種分析用ゲルマニウム検出器を単独に用いた場
合に比べて、図２の構成にすると137Ｃｓの場合では
（図３左）、コンプトン散乱に起因した部分（図３中の
Ｃ）の計数率を約３分の１に下げることができる。同様
に、60Ｃｏの場合では（図３右）でも約３分の１に下げ
ることができる。 【００２０】なお、図４は、上記表１で使用された挿入
穴無し検出器と挿入穴有り検出器の外観を示す図であ
る。 【００２１】 【発明の効果】従来の測定では、計数効率の高いガンマ
線の測定と核種分析のための測定とは、別々の検出シス
テムで行われていた。本発明の装置を用いれば、一つの
システムで高効率ガンマ線測定と核種分析の両者が可能
となるのみならず、この組合せにより核種の分析性能を
一層向上することができ、例えば、微量の放射性物質を
含有する廃棄物試料に対して効果的な測定が可能とな
る。
から放出される強度が極めて弱いガンマ線の測定技術の
改良に関するものであり、放射性核種分析機能の付加及
びその分析性能の向上を図った高い検出効率のガンマ線
測定装置を得んとするものである。 【０００２】 【従来の技術】放射性廃棄物などを対象とした従来の放
射能測定では、計数効率の高いガンマ線の測定と核種分
析のための測定とは、別々の検出システムで行われてい
た。又、核種分析の性能向上を図るための既存のコンプ
トン抑制型ガンマ線測定装置は、体積が小さい試料に対
してのみ用いられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、核種
分析と高効率測定のための検出器が別々に使用され、検
出部の空間利用率が悪い。又、核種分析と高効率測定の
ための検出器が同時に使われていながら、お互いに独立
し有効に活用されておらず、核種分析用のゲルマニウム
検出器において核種分析の性能を向上させる工夫がなさ
れていない。これらの課題を解決するために、本発明の
装置が開発された。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、高効率検出器
を、核種分析用検出器のコンプトン抑制のための検出器
としても使用することにより、核種分析機能を付加する
とともにその分析性能を向上させるものである。 【０００５】このために、高効率検出器は、中央部をく
り抜いた構造とし、くり抜いた部分に核種分析用検出器
の有効検出部を配置する。このようにして高効率検出器
と核種分析用検出器の一体化を図ることにより、空間利
用効率をあげる。又、高効率検出器の後部に、核種分析
用検出器を覆うように補助検出器を配置することによ
り、コンプトン抑制効果の一層の向上を図る。更に又、
補助検出器と高効率検出器からの両方の信号を、核種分
析用検出器のコンプトン抑制用信号として利用すること
により、核種分析の性能を向上させる。 【０００６】 【発明の実施の形態】核種分析用検出器であるゲルマニ
ウム検出器の周囲を、図１に示すように、高効率検出器
及び補助検出器で取り囲む。高効率検出器の検出部であ
るシンチレータ１には、大面積のＮａＩ（Ｔｌ）シンチ
レータ、プラスチックシンチレータ等を用いて効率の高
いガンマ線測定を行う。補助検出器の検出部であるシン
チレータ２としては、核種分析用検出器においてコンプ
トン散乱したガンマ線に対し、十分に反応できる材質及
び大きさのシンチレータを用いる。シンチレータ１及び
シンチレータ２の種類及び大きさは、測定対象とするガ
ンマ線のエネルギー、試料の大きさ、バックグランド計
数等の観点から最適化を図る。高効率検出器の前面、高
効率検出器及び補助検出器の中央貫通部の内面は、ガン
マ線の吸収が小さい材質及び厚さを選定する。 【０００７】ゲルマニウム検出器からの信号Ａと、高効
率検出器及び補助検出器からの信号Ｂ、Ｃが同時事象の
場合には、ゲルマニウム検出器からの信号Ａを排除して
核種分析のためには用いない。このための信号処理は、
図１に示される逆同時回路によって行われる。かかる回
路においては、図６に示されるように、信号Ａの入力に
対し、信号Ｂ、Ｃが同時に入力された場合には信号を出
力せずに、信号Ｂ、Ｃの入力が存在しない場合に信号Ａ
を出力する回路である。これにより、ゲルマニウム検出
器で得られるガンマ線のエネルギースペクトルにおける
コンプトン散乱成分の低減を図ることができる。一方、
高効率検出器からの信号Ｂとゲルマニウム検出器からの
信号Ａを足し合わせることにより、高効率なガンマ線測
定ができる。 【０００８】本発明の放射性核種の分析機能の付加及び
その分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置の特
徴に関しては、次のものがあげられる。 （１） 高効率なガンマ線検出器と放射性核種分析用検
出器を一体化することにより、測定試料に対する両検出
器の適切な配置を確保し空間的な利用効率を向上させる
ことを特徴とするものである。 【０００９】（２） 高効率なガンマ線検出器に放射性
核種分析用検出器を付加して使用することにより、放射
性核種分析用検出器にコンプトン抑制効果を与えるとと
もに、ガンマ線検出用の補助検出器を配置することによ
り前記コンプトン抑制効果を更に一層向上させることを
特徴とするものである。 【００１０】（３） 高効率なガンマ線検出器からの検
出信号に、放射性核種分析用検出器からの検出信号を加
えることにより、より高効率なガンマ線測定を可能にし
たことを特徴とするものである。 【００１１】なお、上記コンプトン抑制とは、以下に示
す発生過程により生じるコンプトン連続部を低減させる
ことをいう。 （ａ） 検出器の有感部において、ガンマ線がコンプト
ン散乱を生じ、ガンマ線のエネルギーの一部が有感部以
外に与えられた場合。 【００１２】（ｂ） 検出器の有感部以外において、ガ
ンマ線がコンプトン散乱を生じ、ガンマ線のエネルギー
の一部が有感部に与えられた場合。 コンプトン連続部の発生過程を、上記（ａ）、（ｂ）の
それぞれについて図５（１）に示す。又、コンプトン抑
制の結果を図５（２）に示す。 【００１３】 【実施例】本発明の一実施例を以下に説明する。ガンマ
線の計数効率の高い大きなＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーシ
ョン検出器の中央部を貫通して、核種分析用のゲルマニ
ウム検出器を配置した実施例を図２に示す。 【００１４】ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ検出器は、対
角長２０ｃｍ、長さ２０ｃｍの８角柱の形状であり、核
種分析用の検出器を挿入するために、中央部を直径８ｃ
ｍの円筒でくり抜いた構造である。ＮａＩ（Ｔｌ）シン
チレーション検出器は、内部が前後に独立した構造であ
り、前部が高効率検出器（シンチレータの厚さ７．５ｃ
ｍ）、後部がスペクトル改善用補助検出器（シンチレー
タの厚さ１２．５ｃｍ）に相当する。ガンマ線の吸収を
小さくするため、前面及び中央貫通部とも厚さ０．８ｃ
ｍの薄いアルミニウム板を用いている。この図２の実施
例では、高効率検出器の入射面と補助検出器の径とは同
じであるが、通常の実施においては、図１に示すように
高効率検出器の入射面の方が大きくなる。 【００１５】又、核種分析用のゲルマニウム検出器に
は、相対効率２５％、結晶寸法５．２８ｃｍ（直径）×
５．６５ｃｍ（長さ）の円筒形ゲルマニウム結晶を有す
る標準の製品を用いた。 【００１６】上記組合せ構造の検出装置を用いて以下の
性能評価を行った。 （検出効率の評価）放射性物質で均一に汚染しているコ
ンクリートを測定対象試料（直径６０ｃｍ、高さ８０ｃ
ｍ、コンクリート密度０．８ｇ／ｃｍ3）とした場合に
ついて、ガンマ線の全計数効率をモンテカルロ計算シミ
ュレーションで評価した。試料中央と装置前面の距離を
４０ｃｍとした。この結果を表１に示す。 【００１７】 【表１】（本発明の高効率検出器の計数効率と挿入穴を
持たない同形状の検出器 【００１８】の計数効率の比較） 表１から分かるように、核種分析用ゲルマニウム検出器
を挿入したＮａＩ（Ｔｌ）高効率検出器の計数効率は、
挿入穴を持たない同一形状のＮａＩ（Ｔｌ）高効率検出
器と比べて大きく異ならない。すなわち、核種分析用ゲ
ルマニウム検出器の付加による計数効率の低下は小さ
い。なお、核種分析用ゲルマニウム検出器の計数効率を
足し合わせることにより、計数効率の低下は更に小さく
なる。 【００１９】（コンプトン抑制の効果）前方４０ｃｍに
おいた137Ｃｓと60Ｃｏの点線源に対するコンプトン抑
制の効果を実測により評価した結果を、それぞれ図３に
示す。核種分析用ゲルマニウム検出器を単独に用いた場
合に比べて、図２の構成にすると137Ｃｓの場合では
（図３左）、コンプトン散乱に起因した部分（図３中の
Ｃ）の計数率を約３分の１に下げることができる。同様
に、60Ｃｏの場合では（図３右）でも約３分の１に下げ
ることができる。 【００２０】なお、図４は、上記表１で使用された挿入
穴無し検出器と挿入穴有り検出器の外観を示す図であ
る。 【００２１】 【発明の効果】従来の測定では、計数効率の高いガンマ
線の測定と核種分析のための測定とは、別々の検出シス
テムで行われていた。本発明の装置を用いれば、一つの
システムで高効率ガンマ線測定と核種分析の両者が可能
となるのみならず、この組合せにより核種の分析性能を
一層向上することができ、例えば、微量の放射性物質を
含有する廃棄物試料に対して効果的な測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のガンマ線測定装置を示す図である。
【図２】 本発明における、高効率検出器に補助検出器
又は核種分析用検出器を組合せた構造を示す図である。 【図３】 137Ｃｓ及び60Ｃｏ点線源に対するコンプト
ン抑制の効果を示す図である。 【図４】 高効率検出器において、核種分析用検出器を
挿入するための挿入穴無しの場合と挿入穴有りの場合と
を示す図である。 【図５】 コンプトン抑制原理におけるコンプトン連続
部の発生過程及びコンプトン抑制の結果を示す図であ
る。 【図６】 逆同時回路のタイミングチャートである。
又は核種分析用検出器を組合せた構造を示す図である。 【図３】 137Ｃｓ及び60Ｃｏ点線源に対するコンプト
ン抑制の効果を示す図である。 【図４】 高効率検出器において、核種分析用検出器を
挿入するための挿入穴無しの場合と挿入穴有りの場合と
を示す図である。 【図５】 コンプトン抑制原理におけるコンプトン連続
部の発生過程及びコンプトン抑制の結果を示す図であ
る。 【図６】 逆同時回路のタイミングチャートである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 吉田 真
茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４
日本原子力研究所東海研究所内
(72)発明者 木内 伸幸
茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４
日本原子力研究所東海研究所内
(72)発明者 坂本 隆一
茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４
日本原子力研究所東海研究所内
Ｆターム(参考） 2G088 EE07 EE21 EE25 FF04 FF15
GG18 GG21 JJ01 KK01 KK06
KK15 KK29 LL02 LL09
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 体積が大きい試料の放射能測定におい
て、高効率なガンマ線検出器に放射性核種分析用検出器
を貫通挿入すると同時に補助検出器を用いることによ
り、コンプトン抑制機能を与えたことからなる、放射性
核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高
効率ガンマ線測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001254225A JP2003066146A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 放射性核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001254225A JP2003066146A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 放射性核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003066146A true JP2003066146A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19082417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001254225A Pending JP2003066146A (ja) | 2001-08-24 | 2001-08-24 | 放射性核種の分析機能の付加及びその分析性能を向上させた高効率ガンマ線測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003066146A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106873021A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-06-20 | 北京中智核安科技有限公司 | 核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法及装置 |
| KR20230000736A (ko) * | 2021-06-25 | 2023-01-03 | 한국원자력연구원 | 저준위 방사능 측정 장치 및 그 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58176568A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Hitachi Ltd | 放射能測定方法 |
| JPH07301610A (ja) * | 1992-10-08 | 1995-11-14 | Westinghouse Electric Corp <We> | 土壌中の有毒元素の濃度の深さプロフィールを求める方法及び装置 |
-
2001
- 2001-08-24 JP JP2001254225A patent/JP2003066146A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| JPH07301610A (ja) * | 1992-10-08 | 1995-11-14 | Westinghouse Electric Corp <We> | 土壌中の有毒元素の濃度の深さプロフィールを求める方法及び装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JPN6010037838, 東條隆夫、近藤眞, "コンプトン・シールドＮａＩ（Ｔｌ）検出器を用いたアンチコンプトン型Ｇｅ（Ｌｉ）γ線スペクトロメータの", ＪＡＥＲＩ−Ｍ レポート, 197605, ＪＡＥＲＩ−Ｍ ６５５５, JP, 日本原子力研究所 * |
Cited By (3)
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| CN106873021A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-06-20 | 北京中智核安科技有限公司 | 核反应堆回路水中放射性同位素含量的测量方法及装置 |
| KR20230000736A (ko) * | 2021-06-25 | 2023-01-03 | 한국원자력연구원 | 저준위 방사능 측정 장치 및 그 방법 |
| KR102596529B1 (ko) | 2021-06-25 | 2023-10-31 | 한국원자력연구원 | 저준위 방사능 측정 장치 및 그 방법 |
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