JP2010276561A - Neutron dosimeter - Google Patents
Neutron dosimeter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010276561A JP2010276561A JP2009131722A JP2009131722A JP2010276561A JP 2010276561 A JP2010276561 A JP 2010276561A JP 2009131722 A JP2009131722 A JP 2009131722A JP 2009131722 A JP2009131722 A JP 2009131722A JP 2010276561 A JP2010276561 A JP 2010276561A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- neutron
- mixed gas
- counter
- dose
- gas proportional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
本発明は、原子力施設や加速器施設など中性子被ばくの恐れがある様々な漏洩中性子場で中性子エネルギーを検出する混合ガス比例計数管を備え、この混合ガス比例計数管から出力される検出信号を処理して実用量である1cm深部の線量当量を表示する中性子線量計に関する。 The present invention includes a mixed gas proportional counter that detects neutron energy in various leaked neutron fields that may be exposed to neutrons, such as nuclear facilities and accelerator facilities, and processes detection signals output from the mixed gas proportional counter. The present invention relates to a neutron dosimeter that displays a dose equivalent at a depth of 1 cm, which is a practical amount.
中性子による被ばくにより人体が受ける有害な影響の度合いである実行線量当量は、人体が吸収した中性子数のみならず、入射する中性子のエネルギーにも大きく依存する。この中性子の位エネルギーに対する線量当量への寄与率は、国際放射線防護委員会(ICRP)により、中性子エネルギー(MeV)に対する換算係数の勧告値という形で与えられている。すなわち、中性子による被ばくが人体に与える影響の度合いを示す実効線量は直接には測定できない量であるため、その対応として実用量がICRP1990年勧告で導入されている。 The effective dose equivalent, which is the degree of harmful effects on the human body due to neutron exposure, depends not only on the number of neutrons absorbed by the human body but also on the energy of the incident neutrons. The contribution ratio to the dose equivalent to the neutron energy is given by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) in the form of a recommended conversion factor for neutron energy (MeV). In other words, since the effective dose indicating the degree of influence of neutron exposure on the human body is an amount that cannot be directly measured, a practical amount has been introduced in the ICRP 1990 recommendation as a countermeasure.
上記のICRPによる勧告では、1cm深部の線量当量(H*(10))という概念が
用いられている。放射線被曝による確率的影響の評価は、人体の種々の組織(臓器)により影響を及ぼす度合いが異なるため、この荷重を考慮した線量当量が実効線量当量であることが妥当であるとする考え方に基づいている。種々の条件で実効線量当量を絶対的に決定することは困難であるので、放射線の単位と測定に関する国際委員会(ICRU)では、組織等価物質で作られた直径30cmのICRU球ファントムの1cm深部の線量当量を実効線量当量として採用することを定め、その単位にSv(シーベルト)が用いられている。なお、上記のICRU球は、密度1g/cm3の組織等価物質からななる直径30
cmの球状均質ファントムのことをいい、組織等価物質は、酸素76.2%、炭素11.1%、水素10.1%、窒素2.6%の質量組成からなるものである。
In the above-mentioned recommendation by ICRP, the concept of dose equivalent (H * (10)) at a depth of 1 cm is used. The evaluation of the probabilistic effects due to radiation exposure is based on the idea that it is appropriate that the dose equivalent considering this load is an effective dose equivalent because the degree of influence varies depending on the various tissues (organs) of the human body. ing. Since it is difficult to absolutely determine the effective dose equivalent under various conditions, the International Commission on Units and Measurement of Radiation (ICRU) has found that the 1 cm depth of the 30 cm diameter ICRU sphere phantom made of tissue equivalent material. Is adopted as the effective dose equivalent, and Sv (Sievert) is used as the unit. The above-mentioned ICRU sphere has a diameter of 30 made of a tissue equivalent material having a density of 1 g / cm 3.
This is a spherical homogeneous phantom of cm, and the tissue equivalent material is composed of a mass composition of oxygen 76.2%, carbon 11.1%, hydrogen 10.1%, and nitrogen 2.6%.
中性子の検出原理は、入射した熱中性子と比例計数管内の封入気体との核反応によって生じた荷電粒子により封入気体(BF3,3He)が電離してパルス状の検出信号を得る、というものである。このような比例系計数管による中性子の検出については、例えば特許文献1(特開2008−14947号公報)などに開示されている技術がよく知られている。図12はこのような比例系計数管による中性子エネルギーの検出感度特性と、ICRP74勧告による1cm深部の線量当量(H*(10))との関係を示す図である。図に
おいて、点線は比例系計数管などの検出機器における中性子エネルギーの検出感度を示しており、実線はICRP74勧告による1cm深部の線量当量(H*(10))を示して
いる。1cm深部の線量当量(H*(10))の線量指示値を算出するためには、図に示
す検出機器の中性子エネルギーの検出感度に対して、校正定数(線量レスポンス)を乗じ、全エネルギー領域で積分する必要がある。
しかしながら、従来の技術では、1cm深部の線量当量(H*(10))の線量指示値
を算出するためには、検出機器の中性子エネルギーに応じた1cm深部の線量当量(H*
(10))応答特性が、1cm深部の線量当量(H*(10))換算係数と、中性子のエ
ネルギー領域によって大きく異なり、実際の線量と異なる線量を示す可能性が高い、という問題があった。
However, in the conventional technique, in order to calculate the dose indication value of the 1 cm deep dose equivalent (H * (10)), the 1 cm deep dose equivalent (H * ) corresponding to the neutron energy of the detection device .
(10)) There is a problem that the response characteristics vary greatly depending on the dose equivalent (H * (10)) conversion coefficient in the 1 cm depth and the energy region of neutrons, and there is a high possibility that the dose will differ from the actual dose .
上記のような問題点を解決するために、請求項1に係る発明は、3HeとCH4とが所定の混合比で混合され封入される混合ガス比例計数管と、前記混合ガス比例計数管からの検出信号を波高レベル毎に分別する分別器と、前記分別器で分別された波高レベル毎の検出信号をカウントするカウンタと、前記カウンタでカウントされたカウント値に対して所定の係数を乗ずる倍率器と、を有する中性子線量計において、前記倍率器で乗ずる係数は、3Heの中性子検出感度特性と、CH4の中性子検出感度特性と、1cm深部の線量当量との相関に基づいて決定されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の中性子線量計において、前記混合ガス比例計数管にはArが封入されることを特徴とする。
The invention according to
本発明の中性子線量計によれば、従来のように単一の検出機器の中性子検出感度に対する校正定数が用いられるのではなく、3Heの中性子検出感度特性、CH4の中性子検出感度特性などの複数の検出ガスからの中性子検出感度特性に基づいて係数が決められているので、実際の線量と表示線量との相違を抑制することが可能となる。 According to the neutron dosimeter of the present invention, a calibration constant for neutron detection sensitivity of a single detection device is not used as in the prior art, but neutron detection sensitivity characteristics of 3 He, neutron detection sensitivity characteristics of CH 4 , etc. Since the coefficient is determined based on the neutron detection sensitivity characteristics from a plurality of detection gases, it is possible to suppress the difference between the actual dose and the displayed dose.
また、本発明の中性子線量計によれば、混合ガス比例計数管に封入する中性子検出用のガスの組み合わせとして、3HeとCH4の混合を選択することによって、線量計をコンパクトに構成することが可能となる。 In addition, according to the neutron dosimeter of the present invention, the dosimeter can be made compact by selecting a mixture of 3 He and CH 4 as the combination of neutron detection gas sealed in the mixed gas proportional counter. Is possible.
また、本発明の中性子線量計によれば、混合ガス比例計数管における3HeとCH4の混合ガスにArを添加したので、二次反応粒子の飛程を抑制することができ、より正確な検出信号を得ることが可能となる。 Further, according to the neutron dosimeter of the present invention, since Ar is added to the mixed gas of 3 He and CH 4 in the mixed gas proportional counter, the range of secondary reaction particles can be suppressed, and more accurate A detection signal can be obtained.
以下、本発明の中性子線量計の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る中性子線量計における混合ガス比例計数管の模式的断面を示す図
であり、図2は本発明の実施形態に係る中性子線量計のブロック構成の概要を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the neutron dosimeter of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of a mixed gas proportional counter in a neutron dosimeter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an outline of a block configuration of the neutron dosimeter according to an embodiment of the present invention. It is.
図1及び図2において、100は混合ガス比例計数管、110は減速材、111は円筒状金属体、114は端板、115は絶縁体、116は芯線、117は充填ガス、200は処理回路部、221は電源、222はプリアンプ、223は波形成形アンプ、224は多段式波形分別器、225はカウンタ、226は倍率器、227は演算器、228は表示器をそれぞれ示している。 1 and 2, 100 is a mixed gas proportional counter, 110 is a moderator, 111 is a cylindrical metal body, 114 is an end plate, 115 is an insulator, 116 is a core wire, 117 is a filling gas, and 200 is a processing circuit. 221 is a power supply, 222 is a preamplifier, 223 is a waveform shaping amplifier, 224 is a multistage waveform separator, 225 is a counter, 226 is a multiplier, 227 is a calculator, and 228 is a display.
図2にその概要が示されている中性子線量計は例えば発電用原子炉などにて中性子を検出するものである。このような中性子線量計は、中性子の検出部である混合ガス比例計数管100を備えている。この混合ガス比例計数管100は円筒状の筒状体であり、その外周部は減速材110に覆われた円筒状金属体111から構成されている。
A neutron dosimeter whose outline is shown in FIG. 2 detects neutrons in a power generation reactor, for example. Such a neutron dosimeter includes a mixed gas
この円筒状金属体111の両端部に端板114、114が設けられ、これら端板114のそれぞれの中央部にセラミックなどの絶縁体115が設けられ、これら絶縁体115、115間にて円筒状金属体110の中心軸に沿って電極である芯線16が設けられ、円筒状金属体110と端板114、114とで区画された空間S内に充填ガス117が封入されている。
混合ガス比例計数管100の筒状金属体111は、例えばステンレスなどの導電性材料により筒状に形成されて、陰極と機能する。
The
筒状金属体111の外面には、減速材110が設けられている。そして、中性子線量計は、放射線に含まれる中性子の減速材110内部で適切な減速を受けた後、充填ガス117を構成する物質と反応し、反応生成物が充填ガス117を電離させてイオン対を生成し、筒状金属体110(陰極)と芯線116との間の電界により加速され、芯線116近傍の強い電界で電子増倍されて電気信号を発生することで、中性子を検出可能となる。
A
本実施形態では、混合ガス比例計数管100の形状として円筒形状を採用したが、この理由について以下に説明する。混合ガス比例計数管100の形状が、円筒形である場合には、適切な出力スペクトルが得られるが、中性子の入射方向による感度差がある。一方、混合ガス比例計数管を球形の計数管とした場合では、全方位で感度を均一にできるが、内部の電界分布により出力スペクトルが歪む。球形計数管出力の電界効果による歪みを、実機で確認した。その結果、必要な感度を持たせた球形計数管ではスペクトルの歪みと分解能劣化の相乗効果で反応の弁別が困難であった。そこで本実施形態に係る混合ガス比例計数管100では、前述したように円筒形を選択した。また、混合ガス比例計数管100の円筒の直径は2.5inchに設定した。管の長さは7inchにして、中性子入射方向に応じた感度の差を抑制した。
In this embodiment, a cylindrical shape is adopted as the shape of the mixed gas
次に、混合ガス比例計数管100の空間S内に封入される充填ガス117について説明する。本実施形態では、混合ガス比例計数管100の空間S内に封止される混合ガスとして、3HeとCH4(メタン)と、が所定混合比で混合され、封入されている。
Next, the filling
3Heガスは、中性子吸収核反応を示し、熱中性子に高い感度を示し、また中性子のエ
ネルギーが低いほど検出感度が大きい傾向を示す。
3 He gas exhibits a neutron absorption nuclear reaction, shows high sensitivity to thermal neutrons, and shows a tendency that detection sensitivity increases as the energy of neutron decreases.
一方、メタンガスに含まれる水素は、中性子と反跳反応をおこし、比較的高い中性子エネルギーに対する反応が検出しやすい。なお、メタンガスに代えて、エタン、または、プロパンの何れかを封入したもの、あるいは、メタン、エタン、または、プロパンの任意に
組み合わせて封入したものとすることも可能である。
On the other hand, hydrogen contained in methane gas undergoes a recoil reaction with neutrons, and a reaction to relatively high neutron energy is easy to detect. Instead of methane gas, it is possible to enclose either ethane or propane, or any combination of methane, ethane, or propane.
本実施形態では、混合ガス比例計数管100に封入する中性子検出用のガスの組み合わせについて検討した結果、3HeとCH4の混合を選択したが、以下にこの理由を説明する。3Heの熱中性子吸収反応は、反応断面積が大きくピーク状の出力スペクトルを形成す
る。CH4はそれに含まれる水素の反跳反応で比較的早い中性子を検出する。反跳反応の
出力は連続スペクトルを形成し、熱中性子吸収反応と弁別できる。本実施形態では、混合ガス比例計数管100に封入する3HeとCH4の混合ガスに、二次反応粒子の飛程を抑えるためのArを添加している。また、3HeとCH4の混合ガスの混合比は、Am−Be中性子に対して両反応から同程度の係数を得ることができるように設定した。また、その他の反応の抑制にも考慮し、その結果、3HeとCH4の構成比はガス分圧で1:30から1:60程度に設定した。また、混合ガス比例計数管100に封入するガスの全圧については、混合ガス比例計数管100のサイズと合わせて調整し、線量感度や二次粒子の飛程を考慮し6気圧とした。
In the present embodiment, the result of investigation of combinations of gases for neutron detection encapsulated in mixed gas
次に、本実施形態で用いる減速材111に係る条件設定について説明する。3HeとC
H4の両反応の線量評価への寄与のバランスを取るように、薄い減速材を混合ガス比例計
数管100に設け、計算によって最適地評価を行った。その結果、5mmから1cm程度の減速材で、両反応の線量への寄与が良いバランスになることが示された。
Next, setting of conditions related to the
A thin moderator was provided in the mixed gas
本実施形態に係る混合ガス比例計数管100の仕様を表1に示す。
Table 1 shows the specifications of the mixed gas
約100keVから約10MeVまでのエネルギーの中性子は、主にCH4分子との衝
突でH(n,n)p弾性散乱が起こって反跳陽子pという荷電粒子を生成する。
Neutrons with energies of about 100 keV to about 10 MeV mainly generate H (n, n) p elastic scattering due to collision with CH 4 molecules to generate charged particles called recoil protons p.
10MeVを上回る高エネルギー中性子の場合はCH4分子との衝突でのH(n,n)
p弾性散乱による反跳陽子pに加えて、C(n,p),C(n,α),N(n,α)などの核反応による陽子pやα粒子という荷電粒子も生成する。
In the case of high-energy neutrons exceeding 10 MeV, H (n, n) in collision with CH 4 molecules
In addition to recoil protons p by p elastic scattering, charged particles such as protons p and α particles by nuclear reactions such as C (n, p), C (n, α), and N (n, α) are also generated.
これらの生成された荷電粒子が混合ガス比例計数管100中で電離作用により、イオン対を作り、それがガス増幅されることによって、電流パルスとして出力される。
These generated charged particles form ion pairs by ionization in the mixed gas
続いて中性子線量計の回路構成の概要について説明する。図2は本発明の実施形態に係る中性子線量計のブロック構成図である。中性子線量計には、図2のブロック構成図に示
すように、混合ガス比例計数管100に対して処理回路部200が接続される。処理回路部200は電源221、プリアンプ222、波形成形アンプ223、多段式波高弁別器224、カウンタ225、倍率器226、演算器227、表示器228を備えている。
Next, an outline of the circuit configuration of the neutron dosimeter will be described. FIG. 2 is a block configuration diagram of the neutron dosimeter according to the embodiment of the present invention. A
高圧電源221は、検出器の電極に対して1000V〜4000Vの高電圧を供給する。
中性子線量計の混合ガス比例計数管100の電極から取り出された電流出力による検出信号は、プリアンプ222へ入力される。
The high
A detection signal based on a current output extracted from the electrode of the mixed gas
プリアンプ222は、検出信号を波形成形アンプ223で利用できる波高とするまで増幅する。
The
波形成形アンプ223は、検出信号を波高弁別器224で分別できる波高の波形となるように増幅した検出信号を出力する。これらプリアンプ222および波形成形アンプ223は本発明のアンプを構成するものである。
The
波高弁別器224は、3段のディスクリレベルを有しており、入力された検出信号に対
して所定のディスクリレベル(下側の波高レベルから上側の波高レベルまで)のみの検出信号を出力する。これら第1波高弁別器224−1は3He(n,p)核反応のエネルギ
ー領域未満、第2波高弁別器224−2は3He(n,p)核反応に相当するエネルギー
領域、第3波高弁別器224−3は3He(n,p)核反応のエネルギー領域以上・の所
定範囲のディスクリレベルのみ出力するようになされている。
The wave height discriminator 224 has three stages of discrete levels, and outputs a detection signal of only a predetermined discrete level (from the lower wave height level to the upper wave height level) with respect to the input detection signal. To do. The first wave height discriminator 224-1 is less than the energy region of 3 He (n, p) nuclear reaction, the second wave height discriminator 224-2 is the energy region corresponding to 3 He (n, p) nuclear reaction, the third The wave height discriminator 224-3 is configured to output only a discretion level within a predetermined range above the energy region of 3 He (n, p) nuclear reaction.
この多段式波高弁別器224によりあるレベル以下の不要成分(ノイズ信号やγ線による信号)を取り除いて、中性子による所望の検出信号だけを取り出すことができる。波高レベル別に分別された複数の検出信号が出力される。 With this multistage wave height discriminator 224, unnecessary components below a certain level (noise signals and signals by γ rays) can be removed, and only desired detection signals by neutrons can be extracted. A plurality of detection signals classified according to wave height levels are output.
カウンタ225は、波高レベル別に分別された複数の検出信号を入力して波高レベル別のカウント値を出力する。検出信号はパルス状であるためパルスを計数してカウント値を出力する。カウンタ225は、第1カウンタ225−1、第2カウンタ225−2、、第3カウンタ225−3という3段のカウンタを備える。これら第1カウンタ225−1、第2カウンタ225−2、第3カウンタ225−3はそれぞれ所定範囲のディスクリレベルのみカウントするようになされている。
The
演算器227は、カウンタ225から出力されたカウント値から周辺線量当量(1cm線量当量)を出力する。最初に、第1カウンタ225−1と第3カウンタ225−3のカウント値を合計し、それの第2カウンタ225−2のカウント値に対する比を求める。次に
、周辺線量当量(1cm線量当量)測定のための閉凸空間にこれをあてはめ、周辺線量当量(1cm線量当量)と第2カウンタ225−2のカウント値との換算係数の範囲を求め
る。これに第2カウンタ225−2のカウント値を掛け合わせて、周辺線量当量の範囲を
出力する。
The
表示器228は、演算器227からの出力を周辺線量当量(深さ1cm線量当量)の範囲として直読可能に表示される。以上説明した構成は、可搬型のケース内に収納される。このような表示器227は周辺線量当量(深さ1cm線量当量)の取り得る値の範囲を精度よく直読できるようにするものである。
以上のような本発明の中性子線量計によれば、従来のように単一の検出機器の中性子検出感度に対する校正定数が用いられるのではなく、3Heの中性子検出感度特性、CH4の中性子検出感度特性などの複数の検出ガスからの中性子検出感度特性に基づいて係数が決
められているので、実際の線量と表示線量との相違を抑制することが可能となる。
The
According to the neutron dosimeter of the present invention as described above, the calibration constant for the neutron detection sensitivity of a single detection device is not used as in the prior art, but the neutron detection sensitivity characteristic of 3 He, the neutron detection of CH 4 Since the coefficient is determined based on neutron detection sensitivity characteristics from a plurality of detection gases such as sensitivity characteristics, it is possible to suppress the difference between the actual dose and the displayed dose.
また、本発明の中性子線量計によれば、混合ガス比例計数管100に封入する中性子検出用のガスの組み合わせとして、3HeとCH4の混合を選択することによって、線量計をコンパクトに構成することが可能となる。
In addition, according to the neutron dosimeter of the present invention, the dosimeter can be made compact by selecting a mixture of 3 He and CH 4 as a combination of neutron detection gas sealed in the mixed gas
また、本発明の中性子線量計によれば、混合ガス比例計数管100における3HeとC
H4の混合ガスにArを添加したので、二次反応粒子の飛程を抑制することができ、より
正確な検出信号を得ることが可能となる。
Further, according to the neutron dosimeter of the present invention, 3 He and C in the mixed gas
Since Ar is added to the mixed gas of H 4, the range of secondary reaction particles can be suppressed, and a more accurate detection signal can be obtained.
次に、以上のように構成される本発明の実施形態に係る中性子線量計の理論的なバックグラウンドについて説明する。本発明の実施形態に係る中性子線量計は位相ベクトル空間を用いた線量評価法に基づいている。 Next, a theoretical background of the neutron dosimeter according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described. The neutron dosimeter according to the embodiment of the present invention is based on a dose evaluation method using a phase vector space.
一般に線量Qは、次式(1)の線形汎関数で表現される。 In general, the dose Q is expressed by a linear functional of the following equation (1).
いま、放射線の強度aの影響を相殺するために、QとNjの比である一次分数汎関数Kと
、NiとNjの比である一次分数汎関数Riを導入する。
Now, in order to offset the effect of the intensity a of the radiation, the linear fractional functionals K is the ratio of Q and N j, introducing N i and N is the ratio of the j linear fractional functionals R i.
元空間Ωを導入する。Ωは任意の放射線スペクトルφ(E)に対応する点ν(E)の集合で位相空間になる。また、Ωは閉集合であり、ベクトルν(E)について加法の可換則と結合則、分配則、スカラー乗法の結合則を満足しているため、Ωはベクトル空間でもある。すなわち、Ωは位相ベクトル空間である。
ここで、式(3)、(4)で係数aが相殺されていることから、放射線スペクトルaφ(E)に対応するベクトルν(aφ)は、放射線スペクトルφ(E)に対応するν(E)に等しい。さらに、合成スペクトルc1φ1(E)+c2φ2(E)に対応するベクトルv(φ1+2)は以下の式(5)、(6)ように示される。 Here, since the coefficient a is canceled in the equations (3) and (4), the vector ν (aφ) corresponding to the radiation spectrum aφ (E) is represented by ν (E) corresponding to the radiation spectrum φ (E). )be equivalent to. Further, the vector v (φ 1 + 2 ) corresponding to the combined spectrum c 1 φ 1 (E) + c 2 φ 2 (E) is expressed as the following equations (5) and (6).
にこれを敷衍すると、あらゆるφ(E)が要素スペクトルφe(E)の線形合成で表せる
ならば、点v(φ)の全ては要素スペクトルφe(E)に対応する点v(φe)の集合で構成される閉凸空間ωに含まれることになる。φe(E)には単色エネルギースペクトルが
適用できるが、その他にも、線形合成で特定の中性子場を表現できる一連のスペクトルは要素スペクトルとなり得る。
この閉凸空間ωにおいて、特定のjRiの集合が(i−1)次の条件を確定できるため
、ωにK軸方向の弦を特定する。この弦の範囲がjKの取り得る範囲である。これはすな
わち、各検出器出力の比によって、検出器jの出力Njから線量Qを導く換算値の範囲が、引いてはQの範囲が決まる。これが、多検出器法である。
In this closed convex space ω, since a specific set of j Ri can determine the (i−1) th condition, a chord in the K-axis direction is specified for ω. The range of this string is the range that jK can take. In other words, the range of the conversion value for deriving the dose Q from the output N j of the detector j and the range of Q are determined by the ratio of the detector outputs. This is the multi-detector method.
なお、今後の議論のために、位相ベクトル空間Ωは、複数検出器の目的線量に対する線量応答特性で構成されていることから、以下においては「レスポンス空間」とよぶ。また、特定のスペクトルに対して形成される閉凸空間ωは「閉凸空間」とよぶことにする。この方法は線量測定一般に適用できるが、本明細書では、中性子線量の評価への適用を実施形態としている。 For future discussion, the phase vector space Ω is composed of dose response characteristics with respect to the target dose of multiple detectors, and will be referred to as “response space” below. In addition, the closed convex space ω formed for a specific spectrum is referred to as a “closed convex space”. This method can be applied to general dosimetry, but in this specification, application to evaluation of neutron dose is an embodiment.
次に、本実施形態における混合ガス比例計数管100の応答試験について説明する。前述した混合ガス比例計数管100を実際に作成して、その応答を確認した。この混合ガス比例計数管100について、いくつかの中性子場で応答特性試験を行ったので、その結果を示す。
Next, a response test of the mixed gas
熱中性子に対する応答は、東大の黒鉛パイルで確認した。図3にその結果を示す。3H
eの熱中性子吸収反応の全エネルギーピークが確認できた。エネルギー分解能が悪い点については、その後の試験では印加電圧の調整などで改善した。
The response to thermal neutrons was confirmed with a graphite pile at the University of Tokyo. The result is shown in FIG. 3 H
The total energy peak of the thermal neutron absorption reaction of e was confirmed. Regarding the poor energy resolution, it was improved by adjusting the applied voltage in subsequent tests.
また、加速器中性子(JAEA原科研FRS)を用いて速中性子に対する応答と、2種類の反応の弁別性能の確認を行った。結果の例を図4に示す。 Moreover, the response to fast neutrons and the discrimination performance of two types of reactions were confirmed using accelerator neutrons (JAEA JAERI FRS). An example of the result is shown in FIG.
分解能がやや悪いが、熱中性子の吸収ピークと適切な最大エネルギーの反跳陽子の連続スペクトルを確認することができた。また、ベースライン法により熱中性子吸収反応のスペクトルと反跳反応のスペクトルを弁別することができた。両反応の弁別の状況を図5に示す。 Although the resolution was somewhat poor, we were able to confirm the absorption spectrum of thermal neutrons and the continuous spectrum of recoiled protons with an appropriate maximum energy. Moreover, the spectrum of thermal neutron absorption reaction and the spectrum of recoil reaction could be distinguished by the baseline method. FIG. 5 shows the state of discrimination between both reactions.
次に、単色中性子に対する応答による閉凸空間について説明する。前述した混合ガス比例計数管100の応答特性をNRESP−ANTを用いた計算で詳細に評価し、レスポンス空間中に閉凸空間を描いた。最初に、単色スペクトル中性子を要素スペクトルとした。エネルギー範囲は1×10-3〜6.3×108eVとし、60群に分割した。計算結果か
ら各反応の出力スペクトルを抽出し、レスポンス空間に混合ガス比例計数管の閉凸空間を描き出した。それぞれ、3Heの吸収反応の計数を検出器出力(CT)、水素の弾性散乱の計数を別の検出器出力(CF)とした。また、評価対象値は周辺線量当量(H*(10))とした。CTを共通の分母として、レスポンス空間を形成した。図6にそのレスポンス空
間と閉凸空間を示す。単色スペクトル中性子に対する応答により、レスポンス空間中に閉凸空間を形成できた。
Next, the closed convex space by the response to the monochromatic neutron will be described. The response characteristics of the mixed gas
図6(a)は混合ガス比例計数管100のレスポンス空間に形成した、単色エネルギー中性子に対する応答による閉凸空間であり、各プロットは、各入射中性子に対する応答で求まる点(CF/CT,H/CT)で、点線は閉凸空間の境界を表す。また、図6(b)は
図6(a)の拡大図である。
FIG. 6A is a closed convex space formed by the response to monochromatic energy neutrons formed in the response space of the mixed gas
図6(b)において、CF/CT=10の場合にH*(10)/CTの取り得る範囲は、0.002〜5となる。この条件では線量換算係のとして取り得る値の可能性が2桁の幅を有することを意味し、線量評価として好ましくない。これは、閉凸空間を数学的に求めたためであり、物理的に不適切な中性子エネルギースペクトルを評価の範囲に入れているためであると考えられる。 In FIG. 6B, when C F / C T = 10, the possible range of H * (10) / C T is 0.002 to 5. This condition means that the possibility of values that can be taken as a dose conversion means has a two-digit range, which is not preferable for dose evaluation. This is because the closed convex space is obtained mathematically, and a physically inappropriate neutron energy spectrum is included in the evaluation range.
次に、中性子源の特定による閉凸区間の改善について説明する。前項では汎用的な閉凸空間を描き出したが、ここでは、核分裂中性子を線源とする中性子場に評価対象を絞り込んだ。核分裂中性子が減速や増幅の作用を受けて変形していく過程を要素スペクトルとして適用してみた。
核分裂中性子のエネルギースペクトルの変形の例として、原子炉内中性子スペクトルF(u)の遷移を採用した。F(u)について小佐古が示した以下の下記(7)に示す一般式を採用した。
Next, the improvement of the closed convex section by specifying the neutron source will be described. In the previous section, a general closed convex space was drawn, but here, the evaluation target was narrowed down to a neutron field using fission neutrons as a radiation source. We applied the process of fission neutron deformation under the action of deceleration and amplification as an element spectrum.
As an example of the modification of the energy spectrum of fission neutrons, the transition of the in-reactor neutron spectrum F (u) was adopted. For F (u), the following general formula (7) shown by Kosako was adopted.
式(7)で与えられたエネルギースペクトルに対応する点は、すべて単色中性子に対する応答で形成された閉凸空間の内側に位置した。さらに、式(7)に対応するプロット群が構成する閉凸空間は大幅に縮約されていることが確認できる。例えば、CF/CT=10の場合に、H*(10)/CTの取り得る範囲は、0.02〜0.16になった。 The points corresponding to the energy spectrum given by Equation (7) were all located inside the closed convex space formed by the response to monochromatic neutrons. Furthermore, it can be confirmed that the closed convex space formed by the plot group corresponding to Expression (7) is greatly reduced. For example, when C F / C T = 10, the possible range of H * (10) / C T is 0.02 to 0.16.
核分裂中性子エネルギースペクトルの変形について、別の手法でも評価した。MCNP−5を用いて、鉄とコンクリートにより核分裂中性子スペクトルが軟化していく過程の34ケースの中性子エネルギースペクトルを求めた。それらに対する計数管の応答の評価結果を同様にレスポンス空間中に配置したものを図9に示す。図9(a)はMCNPで計算された減速された核分裂中性子スペクトルに対する応答の配置である。点線は図6で示した閉凸空間の境界、また実線は図7で示した縮約された閉凸空間の境界を示す。図9(b)は図9(a)の拡大図である。すべてのケースは縮約された閉凸空間中にあることが示された。また、MCNP−5で計算した中性子スペクトルによる出力集合もまた閉凸区間を作り、さらに縮約が進んでいる。 The deformation of the fission neutron energy spectrum was also evaluated by another method. Using MCNP-5, 34 cases of neutron energy spectra in the process of softening fission neutron spectra by iron and concrete were obtained. FIG. 9 shows the result of evaluating the response of the counters to them similarly arranged in the response space. FIG. 9 (a) is the arrangement of the response to the slowed fission neutron spectrum calculated by MCNP. The dotted line indicates the boundary of the closed convex space shown in FIG. 6, and the solid line indicates the boundary of the reduced closed convex space shown in FIG. FIG. 9B is an enlarged view of FIG. All cases were shown to be in a reduced closed convex space. Moreover, the output set by the neutron spectrum calculated by MCNP-5 also forms a closed convex section, and the contraction is further advanced.
また、核分裂中性子を起因とする中性子スペクトルの85のデータを参照し、それぞれにおける応答を求め、結果をレスポンス空間にプロットした(図10参照)。一部を除いて、ほとんどのケースは縮約した閉凸空間の内側にあることが示された。縮約閉凸空間に入らなかったケースはいずれも(7)式の想定から外れていることが確認された。 Moreover, 85 data of the neutron spectrum caused by fission neutrons were referred to, responses in each were obtained, and the results were plotted in the response space (see FIG. 10). Most of the cases were shown to be inside the reduced closed convex space, with some exceptions. It was confirmed that any case that did not enter the contracted closed convex space deviated from the assumption of equation (7).
図10(a)核分裂中性子場のスペクトル例に対する応答の配置を示す図である。点線は図6で示した閉凸空間の境界を示し、また実線は図8で示した縮約された閉凸空間の境界を示す。図10(b)は図10(a)の拡大図である。 FIG. 10 (a) is a diagram showing an arrangement of responses to a spectrum example of a fission neutron field. A dotted line shows the boundary of the closed convex space shown in FIG. 6, and a solid line shows the boundary of the reduced closed convex space shown in FIG. FIG. 10B is an enlarged view of FIG.
以上より、CF/CTの値に基づいてH*(10)/CTが限定され、したがってH*(1
0)の取り得る範囲を決めることができた。
From the above, H * (10) / C T is limited based on the value of C F / C T , and therefore H * (1
The range that 0) can take was determined.
次に、線量評価の検討を行う。閉凸空間を用いた線量評価では、取り得る線量値の幅が提供できたが、実用的には、一つの線量値を決めることが求められると考えられる。この測定における閉凸空間は弓状の形状をしており、測定結果はこの内部に分布すると考えられる。代表値としては、閉凸空間の上側を形成する弦の部分を使うことが適切である。 Next, the dose evaluation will be examined. Dose evaluation using a closed convex space has provided a range of possible dose values, but it is considered that it is required to determine one dose value practically. The closed convex space in this measurement has an arcuate shape, and it is considered that the measurement results are distributed in the interior. As a representative value, it is appropriate to use the portion of the string that forms the upper side of the closed convex space.
まず、核分裂中性子を用いた応答試験について説明する。実際にいくつかの核分裂中性子場で混合ガス比例計数管の応答試験を行った。京大炉での実験結果を図11に示す。測定地点の中性子スペクトル測定結果に基づきその場に固有の線量換算係数を評価して、H/CT、CF/CTの値の関係を表2に示す。線量換算係数とH/CT値は相関を示しているように見える First, a response test using fission neutrons will be described. Actually, the response test of the mixed gas proportional counter was conducted in several fission neutron fields. FIG. 11 shows the experimental results at the Kyoto University furnace. Based on the neutron spectrum measurement result at the measurement point, the dose conversion coefficient specific to the site is evaluated, and the relationship between the values of H / C T and C F / C T is shown in Table 2. Dose conversion coefficient and H / C T value seem to show correlation
100・・・混合ガス比例計数管、110・・・減速材、111・・・円筒状金属体、114・・・端板、115・・・絶縁体、116・・・芯線、117・・・充填ガス、200・・・処理回路部、221・・・電源、222・・・プリアンプ、223・・・波形成形アンプ、224・・・多段式波形分別器、225・・・カウンタ、226・・・倍率器、227・・・演算器、228・・・表示器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記混合ガス比例計数管からの検出信号を波高レベル毎に分別する分別器と、
前記分別器で分別された波高レベル毎の検出信号をカウントするカウンタと、
前記カウンタでカウントされたカウント値を用いて線量を求める演算器、を有する中性子線量計において、
前記演算器で用いる係数は、3Heの中性子検出感度特性と、CH4の中性子検出感度特性と、1cm深部の線量当量との相関に基づいて決定されることを特徴とする中性子線量計。 A mixed gas proportional counter in which 3 He and CH 4 are mixed and sealed at a predetermined mixing ratio;
A separator for separating the detection signal from the mixed gas proportional counter for each wave height level;
A counter that counts a detection signal for each wave height level sorted by the classifier;
In a neutron dosimeter having a calculator that calculates a dose using the count value counted by the counter,
The coefficient used in the computing unit is determined based on a correlation between a neutron detection sensitivity characteristic of 3 He, a neutron detection sensitivity characteristic of CH 4 , and a dose equivalent at a depth of 1 cm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009131722A JP2010276561A (en) | 2009-06-01 | 2009-06-01 | Neutron dosimeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009131722A JP2010276561A (en) | 2009-06-01 | 2009-06-01 | Neutron dosimeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010276561A true JP2010276561A (en) | 2010-12-09 |
Family
ID=43423647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009131722A Pending JP2010276561A (en) | 2009-06-01 | 2009-06-01 | Neutron dosimeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010276561A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101672488B1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-04 | 한밭대학교 산학협력단 | High-speed high-precision neutron measurement system |
JP6228340B1 (en) * | 2017-05-15 | 2017-11-08 | 東芝電子管デバイス株式会社 | Neutron position detector |
JP2019190848A (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | Radiation position detector |
CN113877080A (en) * | 2020-07-03 | 2022-01-04 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | Neutron dose detection device and neutron capture treatment equipment |
CN118068393A (en) * | 2024-01-30 | 2024-05-24 | 兰州大学 | Neutron detector for wide energy intervals |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0434829A (en) * | 1990-05-30 | 1992-02-05 | Aloka Co Ltd | Detector for neutron in wide energy range |
JP2002062360A (en) * | 2000-08-24 | 2002-02-28 | Japan Atom Energy Res Inst | High-speed/high-position resolution type gas counter measurement system for detecting neutron |
JP2007218657A (en) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Neutron detector and neutron dosimeter |
JP2008281568A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | General Electric Co <Ge> | Radiation detector employing amorphous material |
-
2009
- 2009-06-01 JP JP2009131722A patent/JP2010276561A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0434829A (en) * | 1990-05-30 | 1992-02-05 | Aloka Co Ltd | Detector for neutron in wide energy range |
JP2002062360A (en) * | 2000-08-24 | 2002-02-28 | Japan Atom Energy Res Inst | High-speed/high-position resolution type gas counter measurement system for detecting neutron |
JP2007218657A (en) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Neutron detector and neutron dosimeter |
JP2008281568A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | General Electric Co <Ge> | Radiation detector employing amorphous material |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101672488B1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-11-04 | 한밭대학교 산학협력단 | High-speed high-precision neutron measurement system |
JP6228340B1 (en) * | 2017-05-15 | 2017-11-08 | 東芝電子管デバイス株式会社 | Neutron position detector |
JP2018194345A (en) * | 2017-05-15 | 2018-12-06 | 東芝電子管デバイス株式会社 | Neutron position detector |
JP2019190848A (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | Radiation position detector |
CN113877080A (en) * | 2020-07-03 | 2022-01-04 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | Neutron dose detection device and neutron capture treatment equipment |
CN113877080B (en) * | 2020-07-03 | 2023-06-02 | 中硼(厦门)医疗器械有限公司 | Neutron dose detection device and neutron capture treatment equipment |
CN118068393A (en) * | 2024-01-30 | 2024-05-24 | 兰州大学 | Neutron detector for wide energy intervals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4583480B2 (en) | Neutron dosimeter | |
JP4548732B2 (en) | Neutron detector and neutron dosimeter | |
JP2010276561A (en) | Neutron dosimeter | |
CN111257922A (en) | BF with wide energy spectrum3Long neutron counter measuring system | |
Duval et al. | Position-sensitive x-ray detector | |
Verbinski et al. | Proportional counter characteristics, and applications to reactor neutron spectrometry | |
Fares et al. | 3He proportional counter development for thermal neutron detection | |
Hurst et al. | Principles and Techniques of Mixed Radiation Dosimetry: Application to Acute Lethality Studies of Mice with the Cyclotron | |
Pan et al. | Characterization of a novel large area microdosimeter system for low dose rate radiation environments | |
Penn et al. | A low-noise 3He ionization chamber for measuring the energy spectrum of a cold neutron beam | |
Manolopoulou et al. | Studies on the response of 3He and 4He proportional counters to monoenergetic fast neutrons | |
Distenfeld et al. | Determination of the quality factor through the utilization of a balanced, tissue equivalent, ionization chamber | |
JP2010223632A (en) | Neutron-energy measuring apparatus | |
Cesareo et al. | The 205TI level scheme as investigated by nuclear resonant scattering of 7646 keV γ-rays | |
RU2497157C1 (en) | Method of determining energy spectrum of gamma quanta | |
KR101522103B1 (en) | An emitted neutron measuring instrument at external-core of nuclear reactor vessel for whole reacting range and measuring method thereof | |
Mazed et al. | A new active method for continuous radon measurements based on a multiple cell proportional counter | |
JP2742214B2 (en) | Neutron measurement device | |
Kohno et al. | Response of multiwire proportional counter for energy loss measurement | |
Bäck | Prestudy: Detectors for variance measurements in the nanometer range | |
JPH0247581A (en) | Neutron detector | |
Starostov et al. | Prompt neutron spectra from fission of 233 U, 235 U and 239 Pu by thermal neutrons and from spontaneous fission of 252 Cf in the 0.01-12 MeV energy range | |
Nunomiya et al. | Development of Two Types of Lightweight Portable Neutron Survey Meter | |
WANG | Design of Ionization Chamber for CLAPA Ⅱ | |
Rongpuit et al. | Initial Results of Hard X-Ray Spectroscopy by Labr3 (Ce) Detector for Runaway Electron Study in Thailand Tokamak-1 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110520 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120724 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120815 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121205 |