JP2016008893A

JP2016008893A - 放射線量測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JP2016008893A
Application number: JP2014129848A
Authority: JP
Inventors: 敬輔伊藤; Keisuke Ito; 高史石川; Takashi Ishikawa; 裕之内藤; Hiroyuki Naito; 主税伊藤; Chikara Ito
Original assignee: Japan Atomic Energy Agency
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-01-18

Abstract

【課題】高放射線量場において実用し得る放射線量測定方法及び装置を実現する。【解決手段】放射線感応部１のシンチレーター発光機構部１ａは、ルビーを使用して放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して放射線量に応じてシンチレーター光１ｂを発生するように構成し、この発光をフッ素ドープ石英コア３ａを使用して構成した光ファイバー３によって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部２に伝送するように構成し、この信号処理部において、光学フィルター２ａを介在させてシンチレーター光以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルターを通過した光を光電変換回路２ｂによって光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線量測定方法及び測定装置に関する。

原子力施設の高放射線量場における放射線量の測定には、耐放射線性に優れた遠隔操作式の測定装置が必要である。

遠隔操作式の放射線量測定装置として、放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量を測定する構成が提案されている。

このような構成の放射線量測定装置は、測定作業者や信号処理部が進入することができないような狭隘な場所や高放射線で危険な場所に位置する放射線量測定対象物に対向するように放射線感応部を挿し入れることにより、放射線量測定対象物から放出される放射線の線量に応じたシンチレーター光を発生させ、このシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れた広範な場所や安全な場所まで伝送し、そこに位置させた信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して計数することにより放射線量測定対象物が放出する放射線量を測定するように使用される。
特開平９−１４０６５８号公報

前述した遠隔操作式の放射線量測定装置は、低線量場に位置する放射線量測定対象物の放射線量を安全に測定することができるが、耐放射線性は１ｋＧｙ程度であり、線量率で１０ｋＧｙ／ｈ以上の高線量場に曝されるとシンチレーター発光機構の発光特性が劣化すると共に光ファイバーの光伝送特性が劣化することから短時間で使用不可能状態になり、
また、高放射線に曝されると光ファイバー自体も発光（チェレンコフ光）してシンチレーター光に混入させることから放射線量測定精度が低下し、
更に、シンチレーター光の発光数（シンチレーター光に感応して発生する電気信号の発生回数）を計数することにより行う放射線量の測定は、高放射線量の測定においては電気信号の発生速度が信号処理部の計数速度限界を超えてしまうことから測定不能状態となる、等の課題がある。

従って、本発明は、放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物が放出する放射線量を測定する構成の放射線量測定において、
発明の目的の１つは、高放射線量に曝されることによるシンチレーター発光機構の発光特性の劣化と光ファイバーの光伝送特性の劣化を共に軽減して実用し得る構成を実現し、
他の目的は、チェレンコフ光が発生しても放射線量測定精度を低下させることがない構成を実現し、
更に他の目的は、高放射線量において発生する発光に対しても応動し得る信号処理を実現することにある。

本発明に係る放射線量測定方法は、放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物から放出される放射線量を測定する構成の放射線量測定において、
前記シンチレーター発光機構部には、感応部材としてルビーを使用して放射線量に対応したシンチレーター光を発生させ、
前記光ファイバーには、フッ素ドープ石英コアを使用して前記シンチレーター光を伝送させ、
前記信号処理部には、光学フィルターを介在させてシンチレーター光以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルターを通過した光を光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成する。

また、本発明に係る放射線量測定方法は、感応部材としてのルビーは、人工ルビーを使用することを特徴とする。

また、本発明に係る放射線量測定方法は、放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物から放出される放射線量を測定する放射線量測定装置において、
前記シンチレーター発光機構部は、感応部材としてルビーを使用して放射線量に対応したシンチレーター光を発生するように構成し、
前記光ファイバーは、フッ素ドープ石英コアを使用して前記シンチレーター光を伝送するように構成し、
前記信号処理部は、光学フィルターを介在させてシンチレーター光以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルターを通過した光を光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る放射線量測定方法は、感応部材としてのルビーは、人工ルビーを使用したことを特徴とする放射線量測定装置。

本発明は、放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物が放出する放射線量を測定する構成の放射線量測定において、
シンチレーター発光機構部における感応部材としてルビーを使用したことにより、高放射線量に曝されることによる発光特性の劣化を軽減し、フッ素ドープ石英コアを使用して光ファイバーを構成したことにより、高放射線量に曝されることによる光伝送特性の劣化を軽減して実用し得る耐放射線性を実現することができ、
シンチレーター発光機構部における感応部材として使用したルビーにより放射線量に応じて発生するシンチレーター光と高放射線量に曝されることにより発生して光ファイバーに混入するチェレンコフ光は波長帯が異なることから、光学フィルターによりシンチレーター光と区別して遮断することにより放射線量測定精度の低下を防止することができ、
信号処理部は光学フィルターを通過した光を光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成したことにより、高放射線量に応じて発生するシンチレーター光に対しても応動し得る信号処理を実現することができる。

本発明の実施例である遠隔操作式の放射線量測定装置を模式的に示す側面図である。

本発明の遠隔操作式の放射線量測定は、放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物から放出される放射線量を測定するように構成する。

そして、前記シンチレーター発光機構部には、感応部材としてルビーを使用して放射線量に対応したシンチレーター光を発生させる。前記ルビーは、Ｃｒ₂Ｏ₃を僅かに（例えば約０．４％）含むＡｌ₂Ｏ₃の人工ルビーで、放射線に感応して約６９３ｎｍの波長で発光する構成とするのが実用的である。ルビーは、シンチレーター発光（波長６９３ｎｍ）特性に関しては、積算線量で１．２ＭＧｙの高い放射線を照射した後でも照射前と同等の発光特性を維持することができる。

また、前記光ファイバーは、フッ素ドープ石英コアを使用した構成とする。フッ素ドープ石英コアを使用して構成した光ファイバーは、伝送目的のシンチレーター光（波長６９３ｎｍ）の伝送損失に関しては、積算線量で１．２ＭＧｙの高い放射線を照射した後でも照射前と同等の光伝送特性を維持することができる。

また、前記信号処理部には、光学フィルターを介在させてシンチレーター光以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルターを通過した光を光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成する。フッ素ドープ石英コアを使用して構成された光ファイバーが高放射線に曝されて発光するチェレンコフ光は、その波長が３００ｎｍ〜５００ｎｍであることから、光ファイバーに進入してシンチレーター光に混入して伝送されるチェレンコフ光は、光電変換される前に光学フィルターによってシンチレーター光（波長６９３ｎｍ）と分別して遮断することができる。そして、放射線量の測定（計量）は、シンチレーター光の発光量に応じて発生する電気信号の量の積分値で行うようにすることにより、高放射線量での発光であっても処理不能になることがない。

この実施例の放射線量測定装置は、破損した原子炉の格納容器や圧力容器内に残留する高放射線量の燃料屑の放射線量測定に適するように構成される。具体的には、１Ｇｙ／ｈ〜１０ｋＧｙ／ｈの測定能力を持ち、１０ｋＧｙ／ｈの環境下で１日以上の使用に耐える構成とする。

この実施例の遠隔操作式の放射線量測定装置は、図１に示すように、放射線に感応して発光（シンチレーター光）するシンチレーター発光機構を使用した放射線感応部１と、先端に前記放射線感応部１を取り付けて該放射線感応部１を放射線量測定対象物に対抗するように挿し入れ、放射線感応部１で発生したシンチレーター光を後端部に接続した信号処理部２まで伝送する光ファイバー３により構成される。

前記放射線感応部１は、シンチレーター発光機構部１ａの感応部材としてルビーを使用して放射線量に対応したシンチレーター光１ｂを発生させる。前記ルビーは、Ｃｒ₂Ｏ₃を僅かに（例えば約０．４％）含むＡｌ₂Ｏ₃の人工ルビーで、放射線に感応して約６９３ｎｍの波長で発光する構成とし、光ファイバー３の先端面に取り付け、その周囲をステンレ
ス鋼板製の遮光カバー１ｃで包囲する。しかも、このルビーは、シンチレーター発光（波長６９３ｎｍ）特性に関しては、積算線量で１．２ＭＧｙの高い放射線を照射した後でも照射前と同等の発光特性を維持することができる。

前記光ファイバー３は、フッ素ドープ石英コア３ａを使用した構成とする。フッ素ドープ石英コア３ａは、伝送目的のシンチレーター光（波長６９３ｎｍ）１ｂの伝送損失に関しては、積算線量で１．２ＭＧｙの高い放射線を照射した後でも照射前と同等の光伝送特性を維持することができ、１０ｋＧｙ／ｈの高放射線量場での測定においても１日以上の測定作業に供することができる。そして、フッ素ドープ石英コア３ａの外周は、ステンレス鋼板製又はＰＥＥＫ製の保護管３ｂで包囲する。

前記信号処理部２には、光学フィルター２ａを介在させてシンチレーター光１ｂの波長帯以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルター２ａを通過した光を光電変換回路２ｂによって光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成する。フッ素ドープ石英コア３ａを使用して構成された光ファイバー３が高放射線に曝されて発光するチェレンコフ光３ｃは、その波長が３００ｎｍ〜５００ｎｍであることから、光ファイバー３に進入してシンチレーター光１ｂに混入して伝送されるチェレンコフ光３ｃは、光電変換される前に光学フィルター２ａによってシンチレーター光（波長６９３ｎｍ）１ｂと分別して遮断することができる。そして、放射線量の測定（計量）は、シンチレーター光１ｂの発光量に応じて発生する電気信号の量を積分した値で行うように構成することにより、高放射線量での発光であっても処理不能になることがない。

１…放射線感応部１ａ…シンチレーター発光機構部１ｂ…シンチレーター光１ｃ…遮光カバー２…信号処理部２ａ…光学フィルター２ｂ…光電変換回路３…光ファイバー３ａ…フッ素ドープ石英コア３ｂ…保護管

Claims

放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物から放出される放射線量を測定する放射線量測定方法において、
前記シンチレーター発光機構部には、感応部材としてルビーを使用して放射線量に対応したシンチレーター光を発生させ、
前記光ファイバーには、フッ素ドープ石英コアを使用して前記シンチレーター光を伝送させ、
前記信号処理部には、光学フィルターを介在させてシンチレーター光以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルターを通過した光を光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得ることを特徴とする放射線量測定方法。
請求項１において、感応部材としてのルビーは、人工ルビーを使用することを特徴とする放射線量測定方法。
放射線感応部にシンチレーター発光機構を使用し、放射線量測定対象物から放出される放射線に感応して該放射線の線量に応じて発光するシンチレーター光を光ファイバーによって放射線量測定対象物から離れて位置する信号処理部に伝送し、この信号処理部においてシンチレーター光を電気信号に変換して放射線量測定対象物から放出される放射線量を測定する放射線量測定装置において、
前記シンチレーター発光機構部は、感応部材としてルビーを使用して放射線量に対応したシンチレーター光を発生するように構成し、
前記光ファイバーは、フッ素ドープ石英コアを使用して前記シンチレーター光を伝送するように構成し、
前記信号処理部は、光学フィルターを介在させてシンチレーター光以外の波長の光を遮断し、前記光学フィルターを通過した光を光電変換して放射線量に対応する電力量の電気信号を得るように構成したことを特徴とする放射線量測定装置。
請求項３おいて、感応部材としてのルビーは、人工ルビーを使用したことを特徴とする放射線量測定装置。