JP2013160625A

JP2013160625A - Neutron measurement device

Info

Publication number: JP2013160625A
Application number: JP2012022482A
Authority: JP
Inventors: Masato Ushida; 雅人牛田; Kenichi Watanabe; 渡辺　　賢一; Atsushi Yamazaki; 淳山▲崎▼; Akira Uritani; 章瓜谷; Tetsuo Iguchi; 哲夫井口; Jun Kawarabayashi; 順河原林; Hideo Tomita; 英生富田; Tomohiro Ogata; 智洋尾方; Ichiro Awaya; 伊智郎粟屋; Takashi Muramatsu; 貴史村松
Original assignee: Nagoya University NUC; Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Research Institute Inc
Current assignee: Nagoya University NUC; Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Research Institute Inc
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: JP6004662B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutron measurement device capable of efficiently performing neutron measurement.SOLUTION: A neutron measurement device 1 includes a neutron detector 2 for detecting neutrons. The neutron detector 2 includes scintillation detectors 21A-23A, 21B-23B, 21C-23C, 21D-23D and 21E-23E in which moderators 21A-21E for moderating the neutrons, scintillators 22A-22E for emitting light by receiving the neutrons, and light guides 23A-23E guiding the light from the corresponding scintillators 22A-22E are made one set. Also, the neutron detector 2 includes a multilayer structure formed by laminating five sets of scintillation detectors 21A-23A, 21B-23B, 21C-23C, 21D-23D and 21E-23E.

Description

この発明は、中性子測定装置に関し、さらに詳しくは、中性子測定を効率的に行い得る中性子測定装置に関する。 The present invention relates to a neutron measurement device, and more particularly to a neutron measurement device capable of efficiently performing neutron measurement.

従来の中性子測定装置には、正負電極間にガス体を充填した計数部と減速体とを交互に積層した構成を採用するものがある。かかる構成では、各計測部がエネルギー特性の異なる中性子をそれぞれ検出して計数することにより、中性子測定に要する作業時間を短縮できるので好ましい。かかる従来の中性子測定装置として、特許文献１に記載される技術が知られている。 Some conventional neutron measurement apparatuses employ a configuration in which a counter unit filled with a gas body between positive and negative electrodes and a moderator are alternately stacked. Such a configuration is preferable because each measuring unit detects and counts neutrons having different energy characteristics, thereby reducing the work time required for neutron measurement. As such a conventional neutron measuring apparatus, a technique described in Patent Document 1 is known.

特開昭６１−２６９０８９号公報JP-A-61-269089

この発明は、中性子測定を効率的に行い得る中性子測定装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the neutron measuring apparatus which can perform a neutron measurement efficiently.

上記目的を達成するため、この発明にかかる中性子測定装置は、中性子を検出する中性子検出器を備える中性子測定装置であって、前記中性子検出器が、中性子を減速する減速材と、中性子を受けて発光するシンチレータと、前記シンチレータからの光を導く導光体とを一組とするシンチレーション検出部を備え、且つ、複数組の前記シンチレーション検出部を積層して成る多層構造を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a neutron measurement apparatus according to the present invention is a neutron measurement apparatus including a neutron detector that detects neutrons, the neutron detector receiving a neutron and a moderator that decelerates neutrons. A scintillation detection unit including a set of a scintillator that emits light and a light guide that guides light from the scintillator is provided, and a multi-layer structure is formed by stacking a plurality of sets of the scintillation detection units. .

この発明にかかる中性子測定装置では、中性子検出器に入射した中性子束が、中性子検出器の最外層からコアに向かって各シンチレーション検出部を透過する。このとき、各シンチレータの光を各導光体を介してそれぞれ取得して計数することにより、中性子束の多様なエネルギー特性を１つの中性子検出器を用いて一時に測定できる。これにより、異なるエネルギー特性に対応した複数の中性子検出器を交換しつつ測定する構成と比較して、中性子測定を効率的に行い得る利点がある。 In the neutron measurement apparatus according to the present invention, the neutron flux incident on the neutron detector passes through each scintillation detector from the outermost layer of the neutron detector toward the core. At this time, by obtaining and counting the light of each scintillator through each light guide, various energy characteristics of the neutron flux can be measured at a time using one neutron detector. Accordingly, there is an advantage that neutron measurement can be efficiently performed as compared with a configuration in which measurement is performed while exchanging a plurality of neutron detectors corresponding to different energy characteristics.

図１は、この発明の実施の形態にかかる中性子測定装置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a neutron measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に記載した中性子測定装置の中性子検出器の構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the neutron detector of the neutron measuring apparatus shown in FIG. 図３は、図２に記載した中性子検出器の導光体の巻き付け構造の変形例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a modification of the light guide winding structure of the neutron detector shown in FIG. 図４は、図２に記載した中性子検出器の導光体の巻き付け構造の変形例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a modification of the light guide winding structure of the neutron detector shown in FIG.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Further, the constituent elements of this embodiment include those that can be replaced while maintaining the identity of the invention and that are obvious for replacement. In addition, a plurality of modifications described in this embodiment can be arbitrarily combined within a range obvious to those skilled in the art.

［中性子測定装置］
図１は、この発明の実施の形態にかかる中性子測定装置を示す構成図である。図２は、図１に記載した中性子測定装置の中性子検出器の構成を示す説明図である。これらの図において、図１は、中性子測定装置の構成を模式的に示している。また、図２は、中性子検出器の導光体の巻き付け構造を簡略に示している。 [Neutron measurement equipment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a neutron measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the neutron detector of the neutron measuring apparatus shown in FIG. In these drawings, FIG. 1 schematically shows the configuration of a neutron measuring apparatus. Moreover, FIG. 2 has shown simply the winding structure of the light guide of a neutron detector.

中性子測定装置（中性子スペクトロメータ）１は、中性子スペクトルを測定する装置である。この中性子測定装置１は、例えば、中性子束の測定、中性子エネルギースペクトルの測定などに用いられ、特に、相互に異なる中性子エネルギーをそれぞれ測定できる。また、中性子測定装置１は、例えば、原子力発電プラントにおける放射化評価技術として採用され得る。 A neutron measuring device (neutron spectrometer) 1 is a device for measuring a neutron spectrum. The neutron measuring apparatus 1 is used for measuring a neutron flux, measuring a neutron energy spectrum, and the like, and in particular, can measure mutually different neutron energies. Moreover, the neutron measurement apparatus 1 can be employed as an activation evaluation technique in a nuclear power plant, for example.

中性子測定装置１は、中性子検出器２と、計測器３とを備える（図１参照）。 The neutron measuring apparatus 1 includes a neutron detector 2 and a measuring instrument 3 (see FIG. 1).

中性子検出器２は、中性子を検出するシンチレーション検出器である。この中性子検出器２は、減速材２１Ａ〜２１Ｅと、シンチレータ２２Ａ〜２２Ｅと、導光体２３Ａ〜２３Ｅとを有する。 The neutron detector 2 is a scintillation detector that detects neutrons. The neutron detector 2 includes moderators 21A to 21E, scintillators 22A to 22E, and light guides 23A to 23E.

減速材２１Ａ〜２１Ｅは、中性子を減速する部材であり、例えば、ポリエチレン、パラフィン、エポキシ樹脂、アクリル、プラスティック、カドミウムなどから構成される。シンチレータ２２Ａ〜２２Ｅは、中性子を受けて蛍光する部材であり、例えば、Ｌｉガラスシンチレータ、ＬｉＩシンチレータ、ＬｉＣａＡｌＦ_６シンチレータ、リチウム化合物あるいはほう素化合物とＺｎＳ（Ａｇ）シンチレータとの混合物などから構成される。導光体２３Ａ〜２３Ｅは、対応するシンチレータ２２Ａ〜２２Ｅからの蛍光を導く部材であり、例えば、波長シフトファイバ、採光機能付与型光ファイバ、中空光ファイバ、ライトガイドなどから構成される。 The moderators 21A to 21E are members that decelerate neutrons, and are made of, for example, polyethylene, paraffin, epoxy resin, acrylic, plastic, cadmium, or the like. The scintillators 22A to 22E are members that receive neutrons and fluoresce, and are composed of, for example, a Li glass scintillator, a LiI scintillator, a LiCaAlF ₆ scintillator, a lithium compound or a mixture of a boron compound and a ZnS (Ag) scintillator. The light guides 23A to 23E are members that guide fluorescence from the corresponding scintillators 22A to 22E, and include, for example, a wavelength shift fiber, a lighting function imparting optical fiber, a hollow optical fiber, a light guide, and the like.

また、中性子検出器２は、対応する減速材、シンチレータおよび導光体を一組とする、複数組のシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを備える。また、中性子検出器２は、これらのシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを積層して成る曲面多層構造を有する。 The neutron detector 2 includes a plurality of sets of scintillation detectors 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E, each of which includes a corresponding moderator, scintillator, and light guide. Prepare. The neutron detector 2 has a curved multilayer structure in which these scintillation detectors 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E are stacked.

例えば、図１の構成では、中性子検出器２が、コア減速材２１Ａおよび第一減速材２１Ｂ〜第四減速材２１Ｅと、コアシンチレータ２２Ａおよび第一シンチレータ２２Ｂ〜第四シンチレータ２２Ｅと、コア導光体２３Ａおよび第一導光体２３Ｂ〜第四導光体２３Ｅとから構成されている。また、コア減速材２１Ａ、コアシンチレータ２２Ａおよびコア導光体２３Ａが一組のシンチレーション検出部を構成し、中性子検出器２の中心部に配置されている。また、第一減速材２１Ｂ〜第四減速材２１Ｅ、第一シンチレータ２２Ｂ〜第四シンチレータ２２Ｅおよび第一導光体２３Ｂ〜第四導光体２３Ｅが、４組のシンチレーション検出部を構成し、これらがコアとなるシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａの外周に積層されて配置されている。これにより、中性子検出器２が、全体として球殻多層構造を有する球体となっている。 For example, in the configuration of FIG. 1, the neutron detector 2 includes the core moderator 21A and the first moderator 21B to the fourth moderator 21E, the core scintillator 22A and the first scintillator 22B to the fourth scintillator 22E, and the core light guide. It is comprised from the body 23A and the 1st light guide 23B-the 4th light guide 23E. In addition, the core moderator 21A, the core scintillator 22A, and the core light guide 23A constitute a set of scintillation detection units, and are arranged at the center of the neutron detector 2. Further, the first moderator 21B to the fourth moderator 21E, the first scintillator 22B to the fourth scintillator 22E, and the first light guide 23B to the fourth light guide 23E constitute four sets of scintillation detection units, and these Are stacked on the outer periphery of the scintillation detectors 21A to 23A serving as the core. Thereby, the neutron detector 2 is a sphere having a spherical shell multilayer structure as a whole.

この中性子検出器２の製造工程では、まず、バルク状のコア導光体２３Ａが、中性子検出器２の芯として配置される。なお、このコア導光体２３Ａに代えて、検出部あるいは減速材が配置されても良い（図示省略）。次に、球殻状のコア減速材２１Ａが、このコア導光体２３Ａを外周から包み込むように配置される。このとき、コア導光体２３Ａの外周面あるいはコア減速材２１Ａの内周面に、コアシンチレータ２２Ａが塗布される。これにより、コア減速材２１Ａ、コアシンチレータ２２Ａおよびコア導光体２３Ａを一組とするシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａが構成される。 In the manufacturing process of the neutron detector 2, first, the bulk-shaped core light guide 23 A is disposed as the core of the neutron detector 2. In addition, it may replace with this core light guide 23A, and a detection part or a moderator may be arrange | positioned (illustration omitted). Next, the spherical shell-shaped core moderator 21A is disposed so as to wrap the core light guide 23A from the outer periphery. At this time, the core scintillator 22A is applied to the outer peripheral surface of the core light guide 23A or the inner peripheral surface of the core moderator 21A. Thereby, scintillation detection parts 21A-23A which make 21 A of core moderators, 22 A of core scintillators, and 23 A of core light guides a set are comprised.

次に、ファイバ状（波長シフトファイバ）の第一導光体２３Ｂが、コア減速材２１Ａの外周面に巻き付けられて配置される（図２参照）。このとき、コア減速材２１Ａの外周面に溝（図示省略）が形成され、この溝に沿って第一導光体２３Ｂが巻き付けられる。これにより、ファイバ状の第一導光体２３Ｂを球殻状のコア減速材２１Ａに巻き付ける作業が容易となる。次に、球殻状の第一減速材２１Ｂが、第一導光体２３Ｂおよびコア減速材２１Ａを外周から包み込むように配置される。また、第一減速材２１Ｂとコア減速材２１Ａとの間に、第一シンチレータ２２Ｂの層が形成される。このとき、（ａ）第一シンチレータ２２Ｂがコア減速材２１Ａの外周面に塗布された後に、第一導光体２３Ｂがコア減速材２１Ａに巻き付けられる構成、（ｂ）第一導光体２３Ｂがコア減速材２１Ａに巻き付けられた後に、第一導光体２３Ｂおよびコア減速材２１Ａの外周面に第一シンチレータ２２Ｂが塗布される構成、ならびに、（ｃ）第一減速材２１Ｂの内周面に第一シンチレータ２２Ｂが塗布される構成のいずれかの構成が採用され得る。これにより、第一減速材２１Ｂ、第一シンチレータ２２Ｂおよび第一導光体２３Ｂを一組とする層状のシンチレーション検出部２１Ｂ〜２３Ｂが構成される。 Next, a fiber-shaped (wavelength shift fiber) first light guide 23B is wound around the outer peripheral surface of the core moderator 21A (see FIG. 2). At this time, a groove (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the core moderator 21A, and the first light guide 23B is wound along the groove. Thereby, the operation | work which winds the fiber-shaped 1st light guide 23B around the spherical shell-shaped core moderator 21A becomes easy. Next, the spherical shell-shaped first moderator 21B is arranged so as to wrap the first light guide 23B and the core moderator 21A from the outer periphery. Further, a layer of the first scintillator 22B is formed between the first moderator 21B and the core moderator 21A. At this time, (a) a configuration in which the first light guide 23B is wound around the core moderator 21A after the first scintillator 22B is applied to the outer peripheral surface of the core moderator 21A, and (b) the first light guide 23B. The structure in which the first scintillator 22B is applied to the outer peripheral surfaces of the first light guide 23B and the core moderator 21A after being wound around the core moderator 21A, and (c) the inner surface of the first moderator 21B. Any of the configurations in which the first scintillator 22B is applied may be employed. Thereby, the layered scintillation detection parts 21B-23B which comprise the 1st moderator 21B, the 1st scintillator 22B, and the 1st light guide 23B are comprised.

以下、同様に、第二減速材２１Ｃ、第二シンチレータ２２Ｃおよび第二導光体２３Ｃが第一減速材２１Ｂの外周に配置され、第三減速材２１Ｄ、第三シンチレータ２２Ｄおよび第三導光体２３Ｄが第二減速材２１Ｃの外周に配置され、第四減速材２１Ｅ、第四シンチレータ２２Ｅおよび第四導光体２３Ｅが第三減速材２１Ｄの外周に配置される（図１参照）。これにより、コアとなるシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａの外周に、４層のシンチレーション検出部２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅが積層されて、球殻多層構造を有する中性子検出器２が構成される。なお、各導光体２３Ａ〜２３Ｅの出力側端部は、中性子検出器２の下方から引き出されて、計測器３側に接続される。 Hereinafter, similarly, the second moderator 21C, the second scintillator 22C, and the second light guide 23C are arranged on the outer periphery of the first moderator 21B, and the third moderator 21D, the third scintillator 22D, and the third light guide. 23D is disposed on the outer periphery of the second moderator 21C, and the fourth moderator 21E, the fourth scintillator 22E, and the fourth light guide 23E are disposed on the outer periphery of the third moderator 21D (see FIG. 1). Thereby, four layers of scintillation detectors 21B-23B, 21C-23C, 21D-23D, 21E-23E are stacked on the outer periphery of the core scintillation detectors 21A-23A, and a neutron detector having a spherical shell multilayer structure A container 2 is configured. In addition, the output side edge part of each light guide 23A-23E is pulled out from the downward direction of the neutron detector 2, and is connected to the measuring device 3 side.

計測器３は、中性子検出器２の出力信号に基づいて所定のデータを取得するための機器である。この計測器３は、高感度な光電変換素子（例えば、ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）、Ｓｉ−ＰＭ（シリコン・Photomultiplier））３１Ａ〜３１Ｅと、波形整形回路３２Ａ〜３２Ｅと、計数回路３３Ａ〜３３Ｅと、データ処理系３４とを有する。 The measuring device 3 is a device for acquiring predetermined data based on the output signal of the neutron detector 2. This measuring instrument 3 includes highly sensitive photoelectric conversion elements (for example, PMT (Photomultiplier Tube), APD (avalanche photodiode), Si-PM (silicon Photomultiplier)) 31A to 31E, and waveform shaping circuits 32A to 32E. Counting circuits 33A to 33E and a data processing system 34.

ＰＭＴ３１Ａ〜３１Ｅは、中性子検出器２の出力信号（導光体２３Ａ〜２３Ｅからの蛍光）を電気信号に変換して増幅する光電子増倍管であり、対応する中性子検出器２の導光体２３Ａ〜２３Ｅにそれぞれ接続される。波形整形回路３２Ａ〜３２Ｅは、ＰＭＴ３１Ａ〜３１Ｅの出力信号の波形を整形する回路であり、対応するＰＭＴ３１Ａ〜３１Ｅにそれぞれ接続される。計数回路３３Ａ〜３３Ｅは、波形整形回路３２Ａ〜３２Ｅの出力信号を計数する回路であり、対応する波形整形回路３２Ａ〜３２Ｅにそれぞれ接続される。データ処理系３４は、計数回路３３Ａ〜３３Ｅの出力信号に基づいて所定のデータ（例えば、中性子束の測定データ、中性子エネルギースペクトルの測定データなど）を生成する装置であり、各計数回路３３Ａ〜３３Ｅに接続される。 The PMTs 31 A to 31 E are photomultiplier tubes that convert the output signals of the neutron detector 2 (fluorescence from the light guides 23 A to 23 E) into electric signals and amplify the light signals. To 23E, respectively. The waveform shaping circuits 32A to 32E are circuits that shape the waveforms of the output signals of the PMTs 31A to 31E, and are connected to the corresponding PMTs 31A to 31E, respectively. The counting circuits 33A to 33E are circuits that count the output signals of the waveform shaping circuits 32A to 32E, and are connected to the corresponding waveform shaping circuits 32A to 32E, respectively. The data processing system 34 is a device that generates predetermined data (for example, neutron flux measurement data, neutron energy spectrum measurement data, etc.) based on the output signals of the counting circuits 33A to 33E, and each of the counting circuits 33A to 33E. Connected to.

例えば、図１の構成では、中性子検出器２が５組のシンチレーション検出部を有するため、これに対応して、計測器３が５組の計測部（ＰＭＴ３１Ａ〜３１Ｅ、波形整形回路３２Ａ〜３２Ｅおよび計数回路３３Ａ〜３３Ｅ）を有している。そして、これらの計測部が、対応するシンチレーション検出部に接続されている。 For example, in the configuration of FIG. 1, since the neutron detector 2 has five sets of scintillation detection units, the measurement unit 3 has five sets of measurement units (PMTs 31A to 31E, waveform shaping circuits 32A to 32E, and Counting circuits 33A to 33E). These measurement units are connected to the corresponding scintillation detection units.

この中性子測定装置１では、中性子検出器２に入射した中性子束が、中性子検出器２の最外層からコアに向かって各シンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを透過する。このとき、中性子が減速材２１Ａ〜２１Ｅで減速するため、より大きなエネルギーを有する中性子ほどコア側に到達し、小さなエネルギーを有する中性子は、途中の減速材２１Ａ〜２１Ｅで減速して消滅する。また、中性子がシンチレータ２２Ａ〜２２Ｅを透過すると、そのシンチレータが蛍光する。また、これらの蛍光が、各シンチレータ２２Ａ〜２２Ｅに対応する導光体２３Ａ〜２３Ｅにより集光されて計測器３に取得される。したがって、計測器３が、各シンチレータ２２Ａ〜２２Ｅの蛍光を計数してデータ処理することにより、中性子検出器２に入射した中性子束の特性を測定できる。 In this neutron measurement apparatus 1, the neutron flux incident on the neutron detector 2 is moved from the outermost layer of the neutron detector 2 toward the core, and the scintillation detectors 21A-23A, 21B-23B, 21C-23C, 21D-23D, It passes through 21E-23E. At this time, since the neutrons are decelerated by the moderators 21A to 21E, the neutrons having larger energy reach the core side, and the neutrons having small energy are decelerated by the moderators 21A to 21E and disappear. Further, when neutrons pass through the scintillators 22A to 22E, the scintillators fluoresce. Further, these fluorescences are collected by the light guides 23A to 23E corresponding to the scintillators 22A to 22E and acquired by the measuring instrument 3. Therefore, the measurement device 3 can measure the characteristics of the neutron flux incident on the neutron detector 2 by counting the fluorescence of each of the scintillators 22A to 22E and processing the data.

［変形例］
図３および図４は、図２に記載した中性子検出器の導光体の巻き付け構造の変形例を示す説明図である。 [Modification]
3 and 4 are explanatory views showing a modification of the light guide winding structure of the neutron detector shown in FIG.

図２の構成では、導光体２３Ｂ（２３Ｃ〜２３Ｅ）が波長シフトファイバであり、複数の導光体２３Ｂが減速材２１Ａ（２１Ｂ〜２１Ｅ）の外周面に鞠巻き状に巻き付けられている。かかる構成では、導光体２３Ｂを球状の減速材２１Ａに均一かつ安定的に巻き付け得る点で好ましい。 In the configuration of FIG. 2, the light guide 23B (23C to 23E) is a wavelength shift fiber, and a plurality of light guides 23B are wound around the outer peripheral surface of the moderator 21A (21B to 21E). Such a configuration is preferable in that the light guide 23B can be uniformly and stably wound around the spherical moderator 21A.

しかし、これに限らず、図３に示すように、複数の導光体２３Ｂが、球状の減速材２１Ａに対して緯線方向および経線方向に巻き付けられても良い。図４に示すように、複数の導光体２３Ｂが、球状の減速材２１Ａに対して経線方向にのみ巻き付けられても良い。このとき、隣り合う導光体２３Ｂ、２３Ｂが、等間隔（図３では、等しい緯度差および経度差。図４では、等しい経度差）に配置されることが好ましい。また、導光体２３Ｂ、２３Ｂの間隔は、必要な集光感度に応じて適宜設定され得る。また、中性子検出器２の全体では、各導光体２３Ａ〜２３Ｅの出力側端部は、緯度あるいは経度をずらしつつ中性子検出器２の下方から引き出されて計測器３側に接続される（図示省略）。 However, the present invention is not limited thereto, and as shown in FIG. 3, a plurality of light guides 23B may be wound around the spherical moderator 21A in the latitude direction and the meridian direction. As shown in FIG. 4, a plurality of light guides 23B may be wound only in the meridian direction around the spherical moderator 21A. At this time, it is preferable that the adjacent light guides 23B and 23B are arranged at equal intervals (equal latitude difference and longitude difference in FIG. 3; equal longitude difference in FIG. 4). Moreover, the space | interval of the light guides 23B and 23B can be suitably set according to required condensing sensitivity. In the neutron detector 2 as a whole, the output side end portions of the light guides 23A to 23E are drawn from below the neutron detector 2 while shifting the latitude or longitude, and are connected to the measuring device 3 side (illustrated). (Omitted).

また、図１および図２の構成では、中性子検出器２の各減速材２１Ａ〜２１Ｅが相互に異なる径を有する中空の球体から成り、中性子検出器２が全体として球殻多層構造を有する球体となっている。かかる構成では、後述するように、中性子検出の方向依存性を緩和できる点で好ましい。 1 and 2, the moderators 21A to 21E of the neutron detector 2 are formed of hollow spheres having different diameters, and the neutron detector 2 as a whole has a spherical shell multilayer structure. It has become. Such a configuration is preferable in that the direction dependency of neutron detection can be relaxed, as will be described later.

しかし、これに限らず、各減速材２１Ａ〜２１Ｅが、中空の楕円球であっても良いし、あるいは、中空の半球ないしは球殻であっても良い（図示省略）。したがって、中性子検出器２が、全体として球殻多層構造を有する楕円球、半球あるいは球殻となっても良い。また、各減速材２１Ａ〜２１Ｅが任意の曲面形状を有する板状体から成ることにより、中性子検出器２が、任意の形状の曲面多層構造を有し得る（図示省略）。 However, the present invention is not limited to this, and the moderators 21A to 21E may be hollow elliptical spheres, or may be hollow hemispheres or spherical shells (not shown). Therefore, the neutron detector 2 may be an elliptical sphere, a hemisphere, or a spherical shell having a spherical shell multilayer structure as a whole. Moreover, each moderator 21A-21E consists of the plate-shaped body which has arbitrary curved-surface shapes, Therefore The neutron detector 2 can have a curved multilayer structure of arbitrary shapes (illustration omitted).

また、図１の構成では、中性子検出器２が、その中心部に、コア減速材２１Ａ、コアシンチレータ２２Ａおよびコア導光体２３Ａを一組としたシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａを有している。このため、中性子検出器２が、全体として中実構造を有している。 In the configuration of FIG. 1, the neutron detector 2 has scintillation detectors 21A to 23A each including a core moderator 21A, a core scintillator 22A, and a core light guide 23A at the center. For this reason, the neutron detector 2 has a solid structure as a whole.

しかし、これに限らず、中性子検出器２が、中心部のシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａを省略した中空構造を有して良い（図示省略）。あるいは、中心部のコアシンチレータ２２Ａおよびコア導光体２３Ａに代えて、減速材や低速中性子を検出できる計数管（例えば、Ｈｅ３計数管）が配置されても良い（図示省略）。 However, the present invention is not limited to this, and the neutron detector 2 may have a hollow structure in which the central scintillation detectors 21A to 23A are omitted (not shown). Alternatively, instead of the core scintillator 22A and the core light guide 23A in the center, a counter (for example, a He3 counter) capable of detecting a moderator and a slow neutron may be arranged (not shown).

また、図１の構成では、中性子検出器２が、５層のシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを備えている。このように、中性子検出器２が、５層以上（好ましくは、６層以上）のシンチレーション検出部を有することが好ましい。したがって、中性子検出器２が、より多層のシンチレーション検出部を有しても良い。 In the configuration of FIG. 1, the neutron detector 2 includes five layers of scintillation detection units 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E. Thus, it is preferable that the neutron detector 2 has a scintillation detector having five or more layers (preferably six or more layers). Therefore, the neutron detector 2 may have a multilayer scintillation detection unit.

また、図１の構成では、中性子検出器２が、最外層に光遮断層２４を有している。この光遮断層２４は、例えば、遮光膜などから成り、第四減速材２１Ｅの外周面を覆って配置される。かかる構成では、光遮断層２４が外部からの光を遮断するため、外部からの光とシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａの蛍光との混同による誤検出が低減されて、中性子の検出精度が向上する。 Further, in the configuration of FIG. 1, the neutron detector 2 has a light blocking layer 24 in the outermost layer. The light blocking layer 24 is made of, for example, a light shielding film and is disposed so as to cover the outer peripheral surface of the fourth moderator 21E. In such a configuration, since the light blocking layer 24 blocks light from the outside, erroneous detection due to confusion between the light from the outside and the fluorescence of the scintillation detection units 21A to 23A is reduced, and the detection accuracy of neutrons is improved.

［効果］
以上説明したように、この中性子測定装置１は、中性子を検出する中性子検出器２を備える（図１参照）。また、中性子検出器２が、中性子を減速する減速材２１Ａ〜２１Ｅと、中性子を受けて発光するシンチレータ２２Ａ〜２２Ｅと、対応するシンチレータ２２Ａ〜２２Ｅからの光を導く導光体２３Ａ〜２３Ｅとを一組とするシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを備える。また、中性子検出器２が、複数組（図１では５組）のシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを積層して成る多層構造を有する。 [effect]
As described above, the neutron measurement apparatus 1 includes the neutron detector 2 that detects neutrons (see FIG. 1). Further, the neutron detector 2 includes moderators 21A to 21E that decelerate neutrons, scintillators 22A to 22E that receive neutrons to emit light, and light guides 23A to 23E that guide light from the corresponding scintillators 22A to 22E. A set of scintillation detection units 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E are provided. Further, the neutron detector 2 has a multilayer structure in which a plurality of sets (five sets in FIG. 1) of scintillation detection units 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E are stacked.

かかる構成では、中性子検出器２に入射した中性子束が、中性子検出器２の最外層からコアに向かって各シンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを透過する。このとき、各シンチレータ２２Ａ〜２２Ｅの光を各導光体２３Ａ〜２３Ｅを介してそれぞれ取得して計数することにより、中性子束の多様なエネルギー特性を１つの中性子検出器２を用いて一時に測定できる。これにより、異なるエネルギー特性に対応した複数の中性子検出器を交換しつつ測定する構成（図示省略）と比較して、中性子測定を効率的に行い得る利点がある。具体的には、中性子測定に要する作業時間を短縮でき、また、中性子検出器２の搬送を容易化できる利点がある。 In such a configuration, the neutron flux incident on the neutron detector 2 is moved from the outermost layer of the neutron detector 2 toward the core to each of the scintillation detectors 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E. Transparent. At this time, the various energy characteristics of the neutron flux are measured at a time using one neutron detector 2 by acquiring and counting the light of each scintillator 22A-22E via each light guide 23A-23E. it can. Accordingly, there is an advantage that neutron measurement can be performed more efficiently than a configuration (not shown) in which measurement is performed while exchanging a plurality of neutron detectors corresponding to different energy characteristics. Specifically, there are advantages that the working time required for neutron measurement can be shortened and that the transport of the neutron detector 2 can be facilitated.

特に、上記の構成では、各シンチレータ２２Ａ〜２２Ｅの光を各導光体２３Ａ〜２３Ｅを介してそれぞれ取得して計数できるので、正負電極間にガス体を充填した計測部と減速体とを交互に積層した構成（例えば、特許文献１参照）と比較して、信号処理時間が短く、また、中性子検出器２を小型化できる利点がある。例えば、正負電極間にガス体を充填した計数部は、中性子の検出感度を向上させるためにガス容量を十分に確保する必要がある。このため、中性子検出時の信号処理時間が長く高計数率場での測定が困難になる、あるいは、中性子検出器が大型化するため好ましくない。 In particular, in the above configuration, the light from each of the scintillators 22A to 22E can be obtained and counted via the respective light guides 23A to 23E. Compared with the structure laminated on (for example, refer to Patent Document 1), the signal processing time is short, and the neutron detector 2 can be reduced in size. For example, a counting unit in which a gas body is filled between positive and negative electrodes needs to ensure a sufficient gas capacity in order to improve the detection sensitivity of neutrons. For this reason, the signal processing time at the time of neutron detection is long, and measurement in a high count rate field becomes difficult, or the neutron detector becomes large, which is not preferable.

また、この中性子測定装置１では、中性子検出器２が、複数組のシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂ、２１Ｃ〜２３Ｃ、２１Ｄ〜２３Ｄ、２１Ｅ〜２３Ｅを積層して成る球殻多層構造を有する（図１参照）。かかる構成では、中性子検出にかかる方向依存性が緩和されて、中性子検出器２の検出精度が向上する利点がある。特に、室内での中性子測定では、中性子が壁面に反射して散乱し易い。このため、上記の構成は、かかる室内での中性子測定においても中性子検出の方向依存性を緩和できる点で、特に有益である。 Moreover, in this neutron measuring apparatus 1, the neutron detector 2 has a spherical shell multilayer structure in which a plurality of sets of scintillation detectors 21A to 23A, 21B to 23B, 21C to 23C, 21D to 23D, and 21E to 23E are stacked. (See FIG. 1). Such a configuration has an advantage that the direction dependency on neutron detection is relaxed and the detection accuracy of the neutron detector 2 is improved. In particular, in indoor neutron measurement, neutrons are easily reflected and scattered by the wall surface. For this reason, the above configuration is particularly advantageous in that the direction dependence of neutron detection can be reduced even in such indoor neutron measurement.

また、この中性子測定装置１では、導光体２３Ｂ（２３Ｃ〜２３Ｅ）が、波長シフトファイバであり、減速材２１Ａ（２１Ｂ〜２１Ｅ）に巻き付けられて配置される（図２参照）。かかる構成では、導光体２３Ｂを球状の減速材２１Ａに均一かつ安定的に巻き付け得る利点がある。 Moreover, in this neutron measuring apparatus 1, the light guide 23B (23C-23E) is a wavelength shift fiber, and is wound around the moderator 21A (21B-21E) (see FIG. 2). Such a configuration has an advantage that the light guide 23B can be uniformly and stably wound around the spherical moderator 21A.

また、この中性子測定装置１では、中性子検出器２が、最外層に光遮断層２４を有する（図１参照）。かかる構成では、光遮断層２４が外部からの光を遮断するため、外部からの光とシンチレーション検出部２１Ａ〜２３Ａの蛍光との混同による誤検出が低減されて、中性子の検出精度が向上する利点がある。 Moreover, in this neutron measuring apparatus 1, the neutron detector 2 has the light shielding layer 24 in the outermost layer (see FIG. 1). In such a configuration, since the light blocking layer 24 blocks light from the outside, the misdetection due to the confusion between the light from the outside and the fluorescence of the scintillation detection units 21A to 23A is reduced, and the neutron detection accuracy is improved. There is.

１中性子測定装置、２中性子検出器、３計測器、２１Ａ〜２１Ｅ減速材、２２Ａ〜２２Ｅシンチレータ、２３Ａ〜２３Ｅ導光体、２４光遮断層、３１Ａ〜３１ＥＰＭＴ、３２Ａ〜３２Ｅ波形整形回路、３３Ａ〜３３Ｅ計数回路、３４データ処理系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Neutron measuring device, 2 Neutron detector, 3 Measuring instrument, 21A-21E Moderator, 22A-22E scintillator, 23A-23E Light guide, 24 Light shielding layer, 31A-31E PMT, 32A-32E Waveform shaping circuit, 33A ~ 33E Counting circuit, 34 Data processing system

Claims

A neutron measuring device including a neutron detector for detecting neutrons,
The neutron detector includes a scintillation detector that includes a moderator for decelerating neutrons, a scintillator that emits light upon receiving neutrons, and a light guide that guides light from the scintillator, and a plurality of sets. A neutron measurement apparatus having a multilayer structure in which the scintillation detection units are stacked.

The neutron measurement apparatus according to claim 1, wherein the neutron detector has a spherical shell multilayer structure in which a plurality of sets of the scintillation detection units are stacked.

The neutron measurement device according to claim 1, wherein the light guide is a wavelength shift fiber and is wound around the moderator.

The neutron measurement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the neutron detector has a light blocking layer as an outermost layer.