JP2013506122A - 核分裂チャンバに含有される核分裂性物質の同位体比を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、主同位体および少なくとも１つの不純物同位体を有する核分裂性物質の同位体比を決定するための方法に関し、それが、次のステップ、（１）核分裂性物質（Ｂ）のガンマ線ピークの、それぞれのエネルギーＥ_１およびＥ_２での正味表面積Ｓ（Ｅ_１）およびＳ（Ｅ_２）を測定するステップ、（２）エネルギーＥ_１およびＥ_２での全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_１）およびＲ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_２）を測定するステップ、（３）核分裂性物質の全効率移動Ｔ（Ｅ_１）およびＴ（Ｅ_２）を計算するステップ、ならびに（４）方程式（Ａ）を使用して核分裂性物質の同位体比Ｒを計算するステップを含み、ただしＫ１は、主同位体および不純物同位体に依存する周知の量であり、Ｋ２は、エネルギーＥ_１およびＥ_２に依存する周知の量であることを特徴とする。

Description

本発明は、核分裂性物質の同位体比を決定するための方法に関する。

核分裂チャンバによる測定は、原子炉のパワーを識別するまたは炉心のある場所での中性子流の特徴的な核分裂率を所与のエネルギー範囲にわたって得ることを可能にする（例えば、実験用原子炉で反射体での中性子束減衰値を測定するために使用される小型核分裂チャンバの場合）。

核分裂チャンバは、大きな電離能力を持つ不活性ガスで満たされた密封筐体から成る。核分裂性物質は、核分裂チャンバの内部にアノードを形成する要素上に置かれ、密封筐体は、カソードを形成する。測定されることになる中性子束の中性子が、核分裂性物質と接触すると、核分裂が、生じ、２つの核分裂片が、放出されて、互いに対して１８０°の方向に去る。その２つの破片のうちの１つは、アノードで止められ、もう一方のものは、カソードによって止められる前にガスを電離する。ガスの電離は、核分裂チャンバでの電子の生成をもたらす。電離によって生成された電子は次いで、カソードによって収集され、同軸ケーブルを介して電子処理ラインに送られる。生成された電子数は、核分裂を引き起こした中性子束に正比例する。

核分裂チャンバに存在する不純物の知識は、測定結果の正しい解釈に不可欠である。もし核分裂性物質が、例えばウラン^２３８Ｕであるならば、検出信号の数十パーセントは、ウラン^２３５Ｕ不純物に由来する可能性がある。それ故に、検出信号から有用な信号を抽出することができるためには、^２３５Ｕ／^２３８Ｕ同位体比を最高精度で知ることが、必要である。従って、この同位体比の知識と関連する不確実性は、できるだけ低く、理想的にはおよそ数パーセントでなければならない。

この同位体比を決定するためのいくつかの方法が、現在周知である。第１の方法は、関係している物質またはこの物質のサンプルを溶解すること、および溶解物質の化学分析を行うことにある。この方法によって、物質の同位元素性の知識を１パーセント未満の精度で得ることが、可能である。この方法の主な不都合は、それの破壊的性質であり、何故ならそれが、物質を破壊するからである。それの破壊的性質に加えて、この方法の別の不都合は、最終的に処理しなければならない流出物の発生にある。

別の方法は、中性子問いかけ法である。中性子問いかけ法は、それが破壊的でないという利点を有する。しかしながら、中性子問いかけ法の１つの不都合は、それが少量の物質（小型核分裂チャンバの場合には数百マイクログラム）では行えないことである。

例えば基準チャンバに対する較正、または特定の中性子特性を有する異なるスペクトルおよび物質の使用などの、他の方法もまた、周知である。これらの他の方法は、それらを実施するのが困難であるという不都合およびそれらが比較的不正確な結果を提供するという不都合を有する。

本発明は、上で述べた不都合を有さない。実際、本発明は、核分裂性物質を破壊せず、それの不確実性がおよそ数パーセント（典型的には１０％未満）である方法を実施することによって同位体比を測定することを提案する。

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｐｎａｓ．ｕｌｇ．ａｃ．ｂｅ／ｇａｒｎｉｒ／ｐｄｆ／ｇｅｎｉｅ２０００．ｐｄｆ

本発明は、核分裂チャンバに含有される核分裂性物質の同位体比を決定するための方法に関し、その核分裂性物質は、主同位体Ｘおよび少なくとも１つの不純物同位体Ｙを有し、同位体ＸおよびＹは、次の２つの方程式、
Ｘ → Ｘ’ λ_Ｘ、Ｆ_Ｘによって特徴付けられる、および
Ｙ → Ｙ’ λ_Ｙ、Ｆ_Ｙによって特徴付けられる、
に従う放射性崩壊を有し、ただしＸ’およびＹ’は、同位体ＸおよびＹのそれぞれの「娘」同位体であり、同位体Ｘ（それぞれＹ）の崩壊は、放出確率Ｉ_γ（Ｅ_１）（それぞれＩ_γ（Ｅ_２））を持つエネルギーＥ_１（それぞれＥ_２）での娘同位体Ｘ’（それぞれＹ’）によるガンマ粒子の放出によって特徴付けられ、大きさλ_Ｘおよびλ_Ｙはそれぞれ、主同位体Ｘの放射性崩壊定数および不純物同位体Ｙの放射性崩壊定数であり、Ｆ_ＸおよびＦ_Ｙはそれぞれ、主同位体放射能の測定に使用される同位体崩壊分岐因子および不純物同位体放射能の測定に使用される同位体崩壊分岐因子である。

本方法は、それが次のステップ、
− 所与の測定構成に設置された分光分析ベンチを使用して、第１のエネルギーＥ_１での核分裂性物質の第１のガンマ線ピークの正味面積Ｓ（Ｅ_１）および第２のエネルギーＥ_２での核分裂性物質の第２のガンマ線ピークの正味面積Ｓ（Ｅ_２）の測定、
− 所与の測定構成で基準点源を使用して、第１のエネルギーＥ_１での全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_１）および第２のエネルギーＥ_２での全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_２）の決定、
− 所与の測定構成でコンピュータを使用する、第１のエネルギーＥ_１での核分裂性物質の全効率移動Ｔ（Ｅ_１）および第２のエネルギーＥ_２での核分裂性物質の全効率移動Ｔ（Ｅ_２）の計算、ならびに
− コンピュータを使用して、次の方程式

を使用する核分裂性物質の同位体比Ｒの計算を含むことを特徴とする。

表現「所与の測定構成に設置された分光分析ベンチ」は、分光分析ベンチを構成する異なる要素が、１つの測定から次へと変更されない配列に従って互いに対して置かれることを意味する。

正味面積測定は、核分裂性物質が核分裂チャンバに導入される前か、または核分裂性物質が核分裂チャンバに導入された後に行われる。第１の場合には、測定は、核分裂性物質のブロックのサンプルについてか、または核分裂性物質のブロックについて全体として行われる。第２の場合には、測定は、核分裂チャンバについて全体として行われる。

本発明の方法は有利には、ガンマ放射線の測定結果およびライブラリデータに基づく核分裂性物質の同位体比の容易で効率の良い決定を可能にする。

また有利には、正味面積の測定は、十分長期間にわたって行われ、小さな測定不確実性を得ることも可能にする（正味面積の測定の継続時間は、実際、１時間から数週間の間、例えば１時間から１０週間の間である）。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図を参照して行われる好ましい実施形態を読むことで明らかとなる。

本発明の方法を実施するために使用されるデバイスの機能図を表す図である。 本発明の方法の機能図を表す図である。 本発明の方法の第１のステップの詳細図を表す図である。 本発明の方法の第２のステップの詳細図を表す図である。 本発明の方法の第３のステップの詳細図を表す図である。

以下で述べる本発明の好ましい実施形態によると、核分裂性物質は、ウラン^２３８Ｕであり、不純物は、ウラン^２３５Ｕから成る。しかしながら、本発明は、あらゆる他の核分裂性物質に関係し、またこの他の核分裂性物質と関連するあらゆる不純物にも関係する。核分裂性物質は、例えば^２４０Ｐｕ、^２４２Ｐｕ、^２４３Ａｍ、^２３２Ｔｈであってもよく、関連する不純物は、例えば^２３９Ｐｕ、^２４１Ａｍ、^２３３Ｔｈであってもよい。

もし核分裂性物質がウラン^２３８Ｕであり、もし不純物がウラン^２３５Ｕから成るならば、同位体比Ｒは、次の方程式（１）、

によって与えられ、ただしＡ_Ｕ２３８およびＡ_Ｕ２３５はそれぞれ、ウラン^２３８Ｕの放射能およびウラン^２３５Ｕの放射能であり、λ_Ｕ２３８およびλ_Ｕ２３５はそれぞれ、ウラン^２３８Ｕの放射性崩壊定数およびウラン^２３５Ｕの放射性崩壊定数である。

ウラン^２３８Ｕおよびウラン^２３５Ｕの崩壊図式は、次の通りに、

と書かれ、ただし記号「α」は、α粒子の放出による崩壊を表し、記号「β」は、β粒子の放出による崩壊を表し、Ｔ_１／２は、関係している同位体の半減期を表し、Ｆ_Ｕは、同位体^２３４ｍＰａの^２３４Ｕへの崩壊分岐因子、すなわちプロトアクチニウム^２３４ｍＰａがウラン^２３４Ｕに崩壊することになるプロトアクチニウム^２３４ｍＰａについての確率を表し、Ｆ_Ｐａは、同位体^２３４ｍＰａの^２３４Ｐａへの崩壊分岐因子、すなわちプロトアクチニウム^２３４ｍＰａがプロトアクチニウム^２３４Ｐａに崩壊することになるプロトアクチニウム^２３４ｍＰａについての確率を表す（Ｆ_Ｕ＋Ｆ_Ｐａ＝１）。

従って、永続平衡（また原子核平衡とも呼ばれる）では、ウラン^２３８Ｕの崩壊図式は、プロトアクチニウム^２３４ｍＰａの放射能Ａ_{Ｐａ２３４ｍ}に関してウラン^２３８Ｕの放射能Ａ_Ｕ２３８を次の通りに、

と表すことにつながる。

それ故に、

ウラン^２３５Ｕおよびプロトアクチニウム^２３４ｍＰａの放射能を定量化するために伝統的に測定される２つのガンマ線は、１８５．７ｋｅＶ（５７．０％の強度）および１００１ｋｅＶ（０．８３９％の強度）でのガンマ線である。本発明の好ましい実施形態に関連して測定されるのは、これらの２つのガンマ線である。

エネルギーＥ_０のそれの放出ガンマ線のうちの１つの測定結果から計算される任意の同位体の放射能Ａは、次の公式、

によって与えられ、ただし、
− Ｓ（Ｅ_０）は、所与の測定構成での、エネルギーＥ_０でのガンマ線ピークの正味面積であり、
− Ｃ_{ｃｏｉｎｃ}（Ｅ_０）は、所与の測定構成での、真の同時計数の補正（所与の放射性崩壊中に放出される放射線の同時検出）であり、
− Ｉ_γ（Ｅ_０）は、問題になっている同位体の娘同位体についてのエネルギーＥ_０のガンマ線の放出確率または強度であり、
− Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_０）は、エネルギーＥ_０での全基準吸収効率であり、それは、所与の測定構成で、基準点源を使用するガンマ線検出器の較正によって得られ、
− Ｔ（Ｅ_０）は、所与の測定構成での立体角およびマトリクス効果を補正することを可能にする全効率移動（点源の不均質性および較正中に使用されるそれとは異なる構成での物体の測定に起因するガンマ線自己吸収）であり、
− Δｔ_ａｃｔは、放射能測定継続時間、すなわち電子不感時間の補正測定継続時間である。

上記のＡの表式から、ウラン^２３８Ｕについての同位体比は、

と書かれることになり、ただし、
− λ_Ｕ２３５は、国際データベースでの周知のデータ（λ_Ｕ２３５＝ｌｎ（２）／（２．２２１０２×１０^１６）ｓ^−１）であり、
− λ_Ｕ２３８は、国際データベースでの周知のデータ（λ_Ｕ２３８＝ｌｎ（２）／（１．４０９９６×１０^１７）ｓ^−１）であり、
− Ｓ（１８５．７ｋｅＶ）は、測定される大きさであり、
− Ｓ（１００１ｋｅＶ）は、測定される大きさであり、
− Ｉ_γ（１００１ｋｅＶ）は、国際データベースでの周知のデータ（Ｉ_γ（１００１ｋｅＶ）＝０．００８３９）であり、
− Ｉ_γ（１８５．７ｋｅＶ）は、国際データベースでの周知のデータ（Ｉ_γ（１８５．７ｋｅＶ）＝０．５７０）であり、
− Ｒ_Ｏ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）は、較正によって測定される大きさであり、
− Ｒ_Ｏ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）は、較正によって測定される大きさであり、
− Ｔ（１００１ｋｅＶ）は、モデル化によって計算される大きさであり、
− Ｔ（１８５．７ｋｅＶ）は、モデル化によって計算される大きさであり、
− Ｆ_Ｕは、国際データベースでの周知のデータである。

上記の方程式（５）は、核分裂性物質がウラン^２３８Ｕ（主同位体）であり、不純物がウラン^２３５Ｕ（関連する不純物同位体）である場合に関係し、主同位体および不純物同位体の放射能を定量化するために使用されるガンマ線はそれぞれ、１００１ｋｅＶおよび１８５．７ｋｅＶでのガンマ線である。

主同位体および不純物同位体の放射能を定量化するために使用されるガンマ線がそれぞれ、エネルギーＥ_１のガンマ線およびエネルギーＥ_２のガンマ線であるところの、核分裂性物質Ｘ（主同位体）および関連する不純物Ｙ（不純物同位体）の一般的な場合には、同位体比Ｒは、

と書かれ、ただし、
− λ_Ｘは、核分裂性チャンバに導入することになる核分裂性物質の主同位体の放射性崩壊定数であり、
− λ_Ｙは、主同位体と関連する不純物同位体の放射性崩壊定数であり、
− Ｓ（Ｅ_１）は、エネルギーＥ_１での核分裂性物質の第１のガンマ線ピークの正味面積であり、Ｓ（Ｅ_２）は、エネルギーＥ_２での核分裂性物質の第２のガンマ線ピークの正味面積であり、
− Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_１）は、エネルギーＥ_１での全基準吸収効率であり、Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_２）は、エネルギーＥ_２での全基準吸収効率であり、
− Ｔ（Ｅ_１）は、エネルギーＥ_１での核分裂性物質の全効率であり、Ｔ（Ｅ_２）は、エネルギーＥ_２での核分裂性物質の全効率であり、
− Ｉ_γ（Ｅ_１）およびＩ_γ（Ｅ_２）はそれぞれ、エネルギーＥ_１での主同位体の「娘」のガンマ線の放出確率およびエネルギーＥ_２での不純物同位体の「娘」のガンマ線の放出確率であり、
− Ｆ_Ｘは、主同位体の放射能を測定するために使用される同位体の分岐崩壊因子であり、
− Ｆ_Ｙは、不純物同位体の放射能を測定するために使用される同位体の分岐崩壊因子である。

上で述べたように、ウラン^２３８Ｕおよびウラン^２３５Ｕの例に関して、崩壊分岐因子は、同位体の崩壊モードに関係する周知の確率である。もし放射能を測定するために使用される同位体が、明確に崩壊するならば、崩壊分岐因子は、１に等しく、もし崩壊が、明確でないならば、分岐因子は、選択される崩壊と関連する確率に等しい。

図１は、本発明の方法を実施するために使用されるデバイスの機能図を表す。

デバイスは、ガンマ線分光分析ベンチＳｐおよびコンピュータＫを含む。

ガンマ線分光分析ベンチＳｐは、コンピュータＫに送られる測定信号Ｓｍを送達する。分光分析ベンチＳｐは、筐体Ｅから成り、その中に検出器Ｄが、置かれる。好ましくは高純度のゲルマニウムダイオードである検出器Ｄは、広いエネルギー範囲、例えば５０ｋｅＶから２ＭｅＶに及ぶエネルギーにわたって十分に効率の良いガンマ線検出器である。検出器Ｄはまた、好ましくはコンプトン効果を制限することもできる。核分裂性物質は、筐体Ｅの中に置かれる。図１での参照記号Ｂは、この核分裂性物質を表し、これは、核分裂チャンバに導入する予定の核分裂性物質のブロックのサンプルか、または核分裂性物質のブロックそれ自体、または全体として核分裂性物質のブロックがその中に導入された状態の核分裂チャンバである。核分裂性物質Ｂから放出されるガンマ線の検出器Ｄとの相互作用は、検出器媒質の原子の電離をもたらす。このようにして生成された電荷は、高電圧ＤＣ電力供給部、例えば数千ボルトの電力供給部（図１では表示されず）によって収集される。筐体Ｅは好ましくは、非常に低い背景雑音を得ることを可能にする物質、例えば低放射能鉛の積層体、超低放射能鉛、スズおよび銅の積層体から成る円形筐体である。検出器は、電気的／液体窒素ハイブリッド冷却を可能にする冷凍サイクルシステムによって冷却される。このシステムは、液体窒素の追加に関係するどんな外乱もなく数週間の取得期間を可能にする。

ガンマ放射線から決定された測定信号Ｓｍは、処理のためにコンピュータＫに送られる。コンピュータＫは、所望の大きさを送達できる処理方法を使用する。

本発明の方法は、今から図２〜５を参照して述べられることになる。

本発明の方法は、（図２を参照して）核分裂性物質の正味面積Ｓ（１８５．７ｋｅＶ）およびＳ（１００１ｋｅＶ）の決定のステップ１と、１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶのエネルギーでの全基準吸収効率、Ｒ_Ｏ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）およびＲ_Ｏ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）の決定のステップ２と、エネルギー１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶでの全効率移動、Ｔ（１８５．７ｋｅＶ）およびＴ（１００１ｋｅＶ）の決定のステップ３と、ステップ１、２および３の結果からのならびにデータライブラリから選び取られる周知のデータＤからの同位体比Ｒの計算のステップ４とを含む。データＤは、先に定義されたデータλ_Ｕ２３８、λ_Ｕ２３５、Ｉ_γ（１８５．７ｋｅＶ）、Ｉ_γ（１００１ｋｅＶ）およびＦ_Ｕである。

正味面積Ｓ（１８５．７ｋｅＶ）およびＳ（１００１ｋｅＶ）の決定のステップ１は、核分裂性物質Ｂのガンマ線スペクトルの測定のステップ１ａを含む。ガンマ線スペクトルの測定は、測定ベンチＳｐを使用して、１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶでの有用なガンマ線を含むエネルギー帯にわたって行われる。ステップ１ａ（図３）はその後に、コンピュータＫを使用する、１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶでのガンマ線の正味面積の抽出のステップ１ｂが続く。ガンマ線背景雑音の測定もまた、測定ベンチＳｐを使用して、ステップ１ａの測定で決定されるピークに重ね合わされるエネルギーＥ_１およびＥ_２での背景雑音の任意のガンマ線ピークを測定するために、ステップ１Ｎで同じエネルギー帯にわてって行われる。ステップ１ｂおよび１Ｎの結論に基づいて得られる結果を使用して、コンピュータＫは、ステップ１ｃで、正味面積Ｓ（１８５．７ｋｅＶ）およびＳ（１００１ｋｅＶ）を計算する。正味面積を計算するために使用される計算アプリケーションは、例えばアプリケーションＧＥＮＩＥ２０００であり、それのユーザーマニュアルは、インターネット網上で次のウェブアドレス、
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で利用可能である。

所望の結果を生み出すことができる当業者に周知のあらゆる他の種類のアプリケーションもまた、使用できる。

図４は、エネルギー１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶでの全基準吸収効率、Ｒ_Ｏ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）およびＲ_Ｏ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）の決定のステップ２を含む異なる基本ステップを例示する。

全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）およびＲ_Ｏ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）の決定のステップ２は、当技術分野で周知のステップである。ステップ２は、点源の選択のステップ２ａから始まり、その点源の放射能は、十分周知である。各点源ｊは、周知のエネルギー範囲、例えば範囲５０ｋｅＶ〜２ＭｅＶから選択されるエネルギーＥｊでのガンマ粒子の放出の特徴を示している。

各点源ｊは、それの放射能を測定するために筐体中に置かれる（ステップ２ｂ）。エネルギーＥｊでの各点源ｊの放射能Ａ_ｍ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）は次いで、測定ベンチＳｐおよびコンピュータＫを使用して測定される。エネルギーＥｊでの各点源の全基準吸収効率Ｒ’_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）は次いで、ステップ２ｃで、測定された放射能Ａ_ｍ ^Ｐ（Ｅ_ｉ）からおよび所与である点源知識の放射能Ａ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_ｉ）から計算される。これは、次式、
Ｒ’_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）＝Ａ_ｍ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）／Ａ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）
を与える。

異なるエネルギーＥ_ｊについての全基準吸収効率Ｒ’_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）の曲線が、次いで得られる。その効率Ｒ’_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_ｊ）の曲線は次いで、解析関数Ｆａを使用して、コンピュータＫによって調整される（ステップ２ｄ）。解析関数Ｆａは、例えば自然対数Ｒ’_Ｏ ^Ｐをエネルギーの自然対数の多項式の関数として表現することにある。ステップ２ｄで送達される調整された曲線から、１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶの所望のエネルギーでの全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）およびＲ_Ｏ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）の値が、推定される。

図５は、全効率移動の決定のステップ３を含む異なる基本ステップを例示する。

全効率移動の決定のステップ３は、初めに、検出器Ｄを備える測定ベンチのモデル化のステップ３ａ、正味面積の決定のステップ１で測定される要素（核分裂チャンバＣＨまたは核分裂性物質のブロックのサンプル）のモデル化のステップ３ｂおよびステップ３ｂでと同じガンマ線ベンチの測定構成での吸収効率の測定で使用される点源の使用条件のモデル化のステップ３ｃを含む。ステップ３ａおよび３ｂの結論に基づいて送達されるモデル化データから、計算のステップ３ｄは、例えば光子透過方程式を解くためのモンテカルロ法を使用して、１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶのそれぞれのエネルギーでの計算でモデル化される検出器Ｄによって決定されるモデル化要素の相対放射能、すなわち大きさＡ_Ｃ ^ＣＨ（１８５．７ｋｅＶ）およびＡ_Ｃ ^ＣＨ（１００１ｋｅＶ）を計算する。同様に、ステップ３ａおよび３ｃの結論に基づいて送達されるモデル化データから、計算のステップ３ｄは、例えばモンテカルロ法を使用して、１８５．７ｋｅＶおよび１００１ｋｅＶのそれぞれのエネルギーでの計算でモデル化される検出器Ｄによって決定される点源の相対放射能、すなわち大きさＡ_Ｃ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）およびＡ_Ｃ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）を計算する。

ステップ３ｄの結論に基づいて、計算のステップ３ｅは、計算された放射能から大きさＴ（１８５．７ｋｅＶ）およびＴ（１００１ｋｅＶ）、すなわち
Ｔ（１８５．７ｋｅＶ）＝Ａ_Ｃ ^ＣＨ（１８５．７ｋｅＶ）／Ａ_Ｃ ^Ｐ（１８５．７ｋｅＶ）
Ｔ（１００１ｋｅＶ）＝Ａ_Ｃ ^ＣＨ（１００１ｋｅＶ）／Ａ_Ｃ ^Ｐ（１００１ｋｅＶ）
を計算する。

上で述べたように決定されるすべての大きさからおよび先に述べたライブラリデータから、次いで同位体比Ｒを

のように、または一般的な場合には、

のように決定することが可能である。

１ 核分裂性物質の正味面積の決定のステップ
１ａ 核分裂性物質のガンマ線スペクトルの測定のステップ
１ｂ ガンマ線の正味面積の抽出のステップ
１ｃ 正味面積を計算するステップ
１Ｎ ガンマ線背景雑音の測定のステップ
２ 全基準吸収効率の決定のステップ
２ａ 点源の選択のステップ
２ｂ 各点源を筐体中に置いてそれの放射能を測定するステップ
２ｃ 各点源の全基準吸収効率を計算するステップ
２ｄ 解析関数を使用して効率の曲線を調整するステップ
３ 全効率移動の決定のステップ
３ａ 検出器を備える測定ベンチのモデル化のステップ
３ｂ 測定される要素のモデル化のステップ
３ｃ 点源の使用条件のモデル化のステップ
３ｄ モデル化された要素および点源の相対放射能を計算するステップ
３ｅ 全効率移動の大きさを計算するステップ
４ 同位体比の計算のステップ
Ｂ 核分裂性物質
ＣＨ 核分裂チャンバ
Ｄ 検出器
Ｅ 筐体
Ｆａ 解析関数
Ｋ コンピュータ
Ｒ 同位体比
Ｓｍ 測定信号
Ｓｐ ガンマ線分光分析ベンチ

Claims (6)

1. 核分裂チャンバに含有される核分裂性物質の同位体比を決定するための方法であって、前記核分裂性物質は、主同位体Ｘおよび少なくとも１つの不純物同位体Ｙを有し、同位体ＸおよびＹは、次の２つの方程式、
   Ｘ → Ｘ’ λ_Ｘ、Ｆ_Ｘによって特徴付けられる、および
   Ｙ → Ｙ’ λ_Ｙ、Ｆ_Ｙによって特徴付けられる、
   に従う放射性崩壊を有し、ただしＸ’およびＹ’は、同位体ＸおよびＹのそれぞれの「娘」同位体であり、同位体Ｘ（それぞれＹ）の前記崩壊は、放出率Ｉ_γ（Ｅ_１）（それぞれＩ_γ（Ｅ_２））を持つエネルギーＥ_１（それぞれＥ_２）での娘同位体Ｘ’（それぞれＹ’）によるガンマ粒子の放出によって特徴付けられ、大きさλ_Ｘおよびλ_Ｙはそれぞれ、主同位体Ｘの放射性崩壊定数および不純物同位体Ｙの放射性崩壊定数であり、Ｆ_ＸおよびＦ_Ｙはそれぞれ、主同位体放射能の測定に使用される同位体崩壊分岐因子および不純物同位体放射能の測定に使用される同位体崩壊分岐因子であり、それが、次のステップ、
   − 所与の測定構成に設置された分光分析ベンチを使用して、第１のエネルギーＥ_１での前記核分裂性物質の第１のガンマ線ピークの正味面積Ｓ（Ｅ_１）および第２のエネルギーＥ_２での前記核分裂性物質の第２のガンマ線ピークの正味面積Ｓ（Ｅ_２）の測定、
   − 前記所与の測定構成で基準点源を使用して、第１のエネルギーＥ_１での全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_１）および第２のエネルギーＥ_２での全基準吸収効率Ｒ_Ｏ ^Ｐ（Ｅ_２）の決定、
   − 前記所与の測定構成でコンピュータを使用して、第１のエネルギーＥ_１での前記核分裂性物質の全効率移動Ｔ（Ｅ_１）および第２のエネルギーＥ_２での前記核分裂性物質の全効率移動Ｔ（Ｅ_２）の計算、ならびに
   − コンピュータを使用して、次の方程式、
   を使用する核分裂性物質の前記同位体比Ｒの計算、を含むことを特徴とする方法。
2. 前記核分裂性物質の正味面積の前記測定は、前記核分裂性物質が前記核分裂チャンバに導入される前に、前記核分裂チャンバに導入する予定の核分裂性物質のブロックのサンプルについて行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記核分裂性物質の正味面積の前記測定は、前記核分裂性物質が前記核分裂チャンバに導入される前に、前記核分裂チャンバに導入する予定の核分裂性物質のブロックについて行われる、請求項１に記載の方法。
4. 前記核分裂性物質の正味面積の前記測定は、前記核分裂性物質が前記核分裂チャンバに導入された後に、前記核分裂性チャンバについて全体として行われる、請求項１に記載の方法。
5. 前記主同位体は、ウラン^２３８Ｕであり、前記不純物同位体は、ウラン^２３５Ｕである、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 正味面積の測定の前記ステップの継続時間は、１時間から１０週間の間である、請求項１から５のいずれかに記載の方法。