JP2018021878A - 原子炉制御棒の検査装置および原子炉制御棒の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉制御棒がある現場にて、原子炉制御棒の内部の中性子吸収材の状態を確認可能な原子炉制御棒の検査技術を提供する。
【解決手段】中性子吸収材を有する原子炉制御棒に対して中性子を照射する中性子源と、原子炉制御棒を透過した中性子が照射されることで放射化されるコンバータ８と、中性子の照射後にコンバータ８の各部分が放射線を放射しているか否かに関する情報を取得する情報取得部１４と、コンバータ８の各部分のそれぞれに対応する各画素から成る画像であって情報に基づく画像を生成する画像生成部１５と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、中性子を照射して放射化させたコンバータを用いる原子炉制御棒の検査技術に関する。

原子炉の出力制御に用いられる制御棒は、粉末状の中性子吸収材が充填された多数の金属管を保持するブレードを有している。制御棒が原子炉の燃料集合体の間に挿入されると、制御棒内の中性子吸収材により中性子が吸収されて核反応が抑制される。

このような制御棒では、金属管に何らかの原因で亀裂などが生じた場合に、中性子吸収材が外部に抜け出てしまい、制御棒の中性子吸収性能が低下するおそれがある。そこで、制御棒内部の中性子吸収材の充填状況を検査するために、中性子ラジオグラフィ法を用いて原子炉制御棒の検査を行うことができる。この検査では、制御棒のブレードの一方の面から中性子を照射し、他方の面に配置したコンバータを放射化させる。その後、放射化したコンバータを写真フィルムに密着させ、写真フィルムを感光させて現像することで、ブレード内の中性子吸収材の様子を写した像を得るようにしている。

特開昭５６−４２１８７号公報

しかしながら、従来技術では、外部の光が写真フィルムに当たらないように暗室で作業を行う必要があるので、写真フィルムの取り扱いに手間がかかる。また、放射化されたコンバータを写真フィルムに密着させてから、写真フィルムが充分に感光されるまで、１日以上の時間を要するので、制御棒がある現場では、中性子吸収材の様子を写した像を得ることができず、適切な分解能や画質が得られているかを直ぐに判断することができない。適切な像を得ることに失敗した場合には、後日、始めから検査の全行程をやり直す必要があるという課題がある。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、原子炉制御棒がある現場にて、原子炉制御棒の内部の中性子吸収材の状態を確認可能な原子炉制御棒の検査技術を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る原子炉制御棒の検査装置は、中性子吸収材を有する原子炉制御棒に対して中性子を照射する中性子源と、前記原子炉制御棒を透過した前記中性子が照射されることで放射化されるコンバータと、前記中性子の照射後に前記コンバータの各部分が放射線を放射しているか否かに関する情報を取得する情報取得部と、前記コンバータの各部分のそれぞれに対応する各画素から成る画像であって前記情報に基づく画像を生成する画像生成部と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態により、原子炉制御棒がある現場にて、原子炉制御棒の内部の中性子吸収材の状態を確認可能な原子炉制御棒の検査技術が提供される。

原子炉制御棒を示す斜視図。 第１実施形態の検査を行っているときの制御棒を示す側面図。 検査を行っているときの制御棒を示す平面図。 支持部材を示す正面図。 シンチレータが取り付けられるときの支持部材を示す側面図。 シンチレータの発光をカメラで撮影している状態を示す図。 制御棒の透過像を示す図。 制御棒検査処理を示すフローチャート。 第２実施形態のシンチレータの発光をカメラで撮影している状態を示す図。 第３実施形態のシンチレータの発光を光検出器で検出している状態を示す図。 第４実施形態のコンバータのベータ線をフラットパネルセンサで検出している状態を示す図。 第５実施形態の検査時の制御棒を示す側面図。 シンチレータの発光をカメラで撮影している状態を示す図。

（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の原子炉制御棒の検査装置について図１から図８を用いて説明する。図１の符号１は、原子炉の出力制御や緊急停止に用いられる制御棒の一例である。この制御棒１が原子炉の燃料集体の間に挿入されると、制御棒１の内部の中性子吸収材により中性子が吸収されて核反応が抑制される。

この制御棒１は、板状を成すブレード２が、平面視で十字形状に組み合わせて形成される。それぞれのブレード２の内部には、粉末状の中性子吸収材が充填された多数の金属管３が設けられている。この金属管３は、内部に中性子吸収材を収納する収納空間を有する円柱形状を成している。本実施形態では、ブレード２の左右方向の寸法とほぼ同じ寸法の横長の金属管３が上下方向に多数並設されている。なお、中性子吸収材は、ボロンカーバイト（Ｂ_４Ｃ：炭化ホウ素）などの材料で構成される。本実施形態の原子炉制御棒の検査装置は、金属管３の中性子吸収材の充填状態を、制御棒１を分解したり破壊したりせずに検査することができる非破壊検査装置である。

図２および図３に示すように、第１実施形態の非破壊検査装置は、中性子を放射する中性子源４と、中性子を減速して熱中性子となる領域までエネルギーを低下させるモデレータ５と、中性子の流束を平行にするコリメータ６と、を備える。これらの中性子源４とモデレータ５とコリメータ６とがブレード２の一方の面に近接して配置される。なお、これらの装置は、ロボットアーム（図示略）などを用いて制御棒１の近傍に配置される。また、中性子源４から放射された中性子は、モデレータ５とコリメータ６とを通過した後、ブレード２の一定の範囲に亘って照射される。

さらに、非破壊検査装置は、支持部材７に支持されるコンバータ８を備える。このコンバータ８は、平面状（板状）を成す薄い四角形の金属箔（金属板）となっている。本実施形態では、コンバータ８がディスプロシウム（Ｄｙ）などの材質を用いて形成されている。なお、ディスプロシウムは、放射化されたときの半減期が約２.３時間であり、検査に用い易い半減期で放射化が可能な物質となっている。

このコンバータ８は、ブレード２を挟んで中性子源４と対向する位置に設けられる。つまり、コンバータ８は、中性子源４が設けられた一方の面と反対側の他方の面に近接して配置される。また、支持部材７は、コンバータ８を支持する箱状（枠状）の部材である。この支持部材７は、アルミニウムなどの材質で形成される。この支持部材７には、中性子源４の方向を向くコンバータ８の正面側が露呈するように開口部７ｃが設けられている（図４参照）。なお、支持部材７は、ロボットアーム（図示略）などを用いて制御棒１の近傍に配置される。

制御棒１の検査を行う際には、コンバータ８をブレード２の表面に近接させた状態で、制御棒１にコンバータ８を取り付ける作業を行う。そして、中性子源４から中性子を放射し、この中性子がブレード２を透過してコンバータ８に照射される。この中性子の照射作業を所定時間継続する。

この中性子の照射作業は、使用済み燃料貯蔵プールなどの水中に沈めた状態の制御棒１に対して行っても良いし、通常の室内（空気中）で行っても良い。なお、水中で中性子をブレード２に照射する場合には、水がモデレータ５の替りとなるので、モデレータ５を省略しても良い。

中性子源４から照射された中性子の一部は、ブレード２の内部の中性子吸収材により吸収され、ブレード２を透過した残りの中性子がコンバータ８に照射される。なお、中性子吸収材は、通常、ブレード２のほぼ全面に亘って設けられている。さらに、それぞれの金属管３に充填された中性子吸収材同士の間には、金属管３の厚み寸法の距離がある。この隙間を通って中性子がコンバータ８に照射される。中性子吸収材の充填状態に異常がない場合には、中性子吸収材が存在している部分が影となり、コンバータ８の特定の部分が放射化される。

また、中性子吸収材の充填状態に異常がある場合、例えば、金属管３に何らかの原因で亀裂などが生じた場合には、中性子吸収材が金属管３の外部に抜け出てしまう。そして、この抜け出た部分を通過した中性子がコンバータ８に照射される。つまり、正常な場合にコンバータ８が放射化される部分と、異常がある場合にコンバータ８が放射化される部分とが異なる。

なお、本実施形態では、図示を省略するが、コンバータ８において中性子が照射される面の反対側の面および側面に、カドミウム（Ｃｄ）などで構成された熱中性子を吸収する金属箔を貼り付けても良い。このようにすることで、コンバータ８の周囲から照射されるノイズ成分となる熱中性子を除去することができる。また、制御棒１のブレード２は、ステンレスなどの材質で構成されており、長期間使用されると放射化してガンマ線などを放射するようになる。このような周囲の放射線もノイズとなり得るので、放射線などを遮蔽する遮蔽部材を設けるようにしても良い。

コンバータ８に対して中性子の照射作業を所定時間継続した後、支持部材７とともにコンバータ８を制御棒１から取り外す作業を行う。なお、支持部材７とコンバータ８とは一体化されているため作業が行い易くなっている。

また、コンバータ８は、放射化されたときにベータ線（放射線）を放射する。本実施形態では、コンバータ８の放射化された部分を可視化するために、コンバータ８から放射されるベータ線が当たると発光するシンチレータ９を用いる（図５参照）。なお、シンチレータ９は、コンバータ８とほぼ同一寸法を成し、平面状（板状）を成す薄い四角形のシート部材となっている。また、シンチレータ９を構成する材質としては、高輝度で長時間残光するものが望ましく、酸硫化ガドリニウム・ユウロピウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）や酸硫化ガドリニウム・テルビウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などの蛍光体を用いる。このシンチレータ９は、支持部材７に取り付けられる。

図４に示すように、支持部材７は、コンバータ８を保持する枠部７ａを有する。この枠部７ａの複数箇所には、シンチレータ９に係合される複数の係合爪７ｂが設けられている。また、支持部材７の正面側の開口部７ｃにシンチレータ９を嵌め込むことができる。図５に示すように、シンチレータ９を支持部材７に取り付けると、シンチレータ９がコンバータ８に密着される。このシンチレータ９のコンバータ８に対する密着作業は、作業員が手作業で行うことができる。支持部材７が複数の係合爪７ｂを有することで、中性子の照射作業後に、シンチレータ９をコンバータ８に即座に密着させることができる。

なお、シンチレータ９を支持部材７に固定するものは、係合爪７ｂでなくても良い。例えば、支持部材７の開口部７ｃを覆う蓋部材を設けるようにし、この蓋部材の裏面をシンチレータ９に密着させることで、シンチレータ９を固定するようにしても良い。また、蓋部材は、枠部７ａに係合する係合部を有する。このようにすれば、枠部７ａに係合された蓋部材によって、シンチレータ９の全面をコンバータ８に押し付けて密着させることができる。さらに、蓋部材は、アクリルなどの透光性を有する材質で形成される。このようにすれば、シンチレータ９の発光が透過するようになる。

図６に示すように、シンチレータ９をコンバータ８に密着させた状態で支持部材７を暗箱１０の内部に配置する。そして、シンチレータ９の発光をカメラ１１で撮影する作業を行う。なお、暗箱１０は、支持部材７およびカメラ１１を収納できる小型の箱であり、作業員が持ち運びできる程度の大きさとなっている。そのため、暗箱１０を制御棒１がある現場に持って行くことができる。また、作業員が暗箱１０の持ち運びをし易いように把持部（図示略）を設けても良い。

コンバータ８が放射するベータ線は、微弱であるため、このベータ線に基づくシンチレータ９の発光も微弱である。そのため、外部の光を遮断する暗箱１０内でカメラ１１を用いてシンチレータ９の発光を撮影する。このようにすることで、シンチレータ９の発光が微弱であっても、カメラ１１を用いて撮影が可能となる。なお、カメラ１１は、シンチレータ９の発光を検出する受光素子１２（固体撮像素子：検出部）を備える。本実施形態では、カメラ１１で撮影を行うときに、数十秒から数分程度の長時間露光を行う。

シンチレータ９においてベータ線が当たった部分は発光され、それ以外の部分は発光しない。そのため、このシンチレータ９の発光を撮影することで、コンバータ８の放射化された部分が分かる画像、つまり、コンバータ８の各部分がベータ線を放射しているか否かに関する情報を取得することができる。また、コンバータ８の各部分がベータ線を放射しているか否かに関する情報（放射能情報）とは、ベータ線を全く放射していない、若しくはベータ線を少しでも放射していることのみならず、ベータ線の放射の強弱に関する情報も含まれる。例えば、コンバータ８の１の部分が他の部分よりもベータ線の放射量が多いか否かの情報が含まれる。

なお、本実施形態では、コンバータ８は、その表面が鏡面加工されている。この鏡面加工が施されることで、コンバータ８が光を反射可能になっている。さらに、シンチレータ９は透光性を有している。例えば、ベータ線が当たることによりシンチレータ９が発光したときに、光の一部は、カメラ１１の方向に進行するが、他の一部はコンバータ８の方向に進行する。このコンバータ８の方向に進行した光は、コンバータ８の表面で反射され、シンチレータ９を透過してカメラ１１の方向に進行するようになる。このようにすることで、カメラ１１の受光素子１２がより多くの光を受光することができる。

また、カメラ１１の受光素子１２により取得した検出情報は、撮影信号（デジタル信号）として信号ケーブルを介して画像処理装置１３に転送される。画像処理装置１３は、カメラ１１から転送された情報を取得する情報取得部１４と、取得した情報に基づいて画像を生成する画像生成部１５と、生成した画像を記憶する画像記憶部１６と、生成した画像を表示する画像表示部１７と、を備える。

画像生成部１５では、画像の積算、差分、反転、コントラスト調整などを組み合わせた処理を行う。例えば、画像の積算処理では、カメラ１１で長時間露光により撮影した画像を積算して１の画像を得る処理を行う。なお、カメラ１１で長時間露光の撮影を行うときに、複数の露光時間の撮影を積算しても良い。例えば、ベータ線の発光を撮影するときにＳＮ比が高くなる露光時間が５分である場合に、この５分の露光時間を１２回繰り返して１２枚の画像を取得し、これら１２枚の画像を合成（積算）して１の画像を取得しても良い。このようにすることで、ノイズの影響を受けていないクリアな画像を得ることができる。また、撮影状況に応じてＩＳＯ感度や絞りなどの各種撮影パラメータを調整しても良い。

さらに、画像の差分処理では、ノイズとなるバックグラウンドの画像を差し引くことで、ノイズの影響をなくすことができる。また、画像の反転処理では、生成された画像の各部分とブレード２の各部分の位置関係を明確にするために、画像の左右を反転させる処理を行う。また、画像のコントラスト調整では、クリアな画像を得られるように明暗の調整を行う。そして、生成された画像が画像記憶部１６に記憶される。また、生成された画像が画像表示部１７に表示される。

図７は、画像生成部１５で生成された画像１８である。この画像１８は、制御棒１の透過像となっている。例えば、画像１８における暗い部分１９は、制御棒１の内部の中性子吸収材により中性子が吸収され、コンバータ８が放射化しなかった部分を示す。また、画像１８における明るい部分２０は、制御棒１の内部の中性子吸収材により中性子が吸収なかった部分であって、コンバータ８が放射化された部分を示す。正常な制御棒１では、金属管３の配置に応じて中性子吸収材が設けられるため、画像１８における暗い部分１９が規則的に並んでいる。一方、異常がある制御棒１では、中性子吸収材が抜け出た部分が、画像１８における明るい部分２０として表示される。つまり、中性子吸収材の状態（存在状況）が可視化された画像として表示される。この画像１８を検査員がチェックすることで、制御棒１の検査を行うことができる。また、適切な画像処理を行うことで、中性子吸収材の状態を明確に確認することができる。なお、この画像１８は、制御棒１がある現場で取得できるので、適切な分解能や画質が得られていない場合には、直ぐに作業をやり直すことができる。

なお、画像生成部１５で生成された画像１８は、コンバータ８の各部分のそれぞれに対応する各画素から成る画像である。つまり、コンバータ８においてベータ線を放射している部分が明るい部分２０として明色の画素で構成され、コンバータ８においてベータ線を放射していない部分が暗い部分１９として暗色の画素で構成される。また、この画像１８において各画素の明暗の度合によってベータ線の放射量が示される。さらに、画像１８の各画素を所定の閾値で２値化した画像を生成しても良い。

次に、本実施形態の検査手順について図８を用いて説明する。なお、フローチャートの各ステップの説明にて、例えば「ステップＳ１１」と記載する箇所を「Ｓ１１」と略記する。

制御棒１の検査を行う際には、まず、制御棒１にコンバータ８を取り付ける作業を行う（Ｓ１１：取り付けステップ）。次に、中性子源４から中性子を放射し、この中性子をブレード２に照射する（Ｓ１２：照射ステップ）。次に、ブレード２を透過した中性子がコンバータ８に照射されることで、コンバータ８を放射化させる（Ｓ１３：放射化ステップ）。コンバータ８に対して中性子の照射作業を所定時間継続した後、コンバータ８を制御棒１から取り外す作業を行う（Ｓ１４：取り外しステップ）。次に、シンチレータ９をコンバータ８に密着させる（Ｓ１５：密着ステップ）。

シンチレータ９は、コンバータ８から放射されるベータ線により発光される（Ｓ１６：発光ステップ）。次に、シンチレータ９をコンバータ８に密着させた状態で暗箱１０の内部に配置し、シンチレータ９の発光をカメラ１１で撮影する作業を行う。つまり、カメラ１１の受光素子１２でシンチレータ９の発光を検出する（Ｓ１７：光検出ステップ）。次に、カメラ１１の受光素子１２により取得した撮影信号が画像処理装置１３に転送され、画像処理装置１３の情報取得部１４が撮影信号を取得する（Ｓ１８：情報取得ステップ）。次に、画像生成部１５で画像１８の生成が行われる（Ｓ１９：画像生成ステップ）。次に、画像生成部１５で生成された画像１８が画像記憶部１６に記憶される（Ｓ２０：画像記憶ステップ）。次に、画像生成部１５で画像１８が画像表示部１７に表示される（Ｓ２１：画像表示ステップ）。本実施形態では、この検査手順を繰り返して制御棒１（ブレード２）の全体の検査を行う。

なお、コンバータ８は、放射化されたときの半減期が３０分以上で１０時間以下となる材質により形成されることが好ましい。本実施形態では、放射化されたときの半減期が約２.３時間のディスプロシウム（Ｄｙ）を用いてコンバータ８を形成している。また、放射化されたときの半減期が約５４分のインジウム（Ｉｎ）を用いてコンバータ８を形成しても良い。このようにすれば、中性子吸収材の状態を確認する画像を生成するために充分な作業時間が確保されるとともに、１度検査に使用して放射化されたコンバータ８であっても、翌日には放射化が解除されるので、コンバータ８を再使用できる。また、放射化されたときの半減期が１日以上となる材質を用いても良く、例えば、放射化されたときの半減期が約２.７日の金（Ａｕ）を用いてコンバータ８を形成しても良い。この場合は、１度検査に使用して放射化されたコンバータ８であっても、次回の定期検査時には放射化が解除されるので、コンバータ８を再使用できる。また、シンチレータ９も再使用することができる。このように、各部材の再使用ができるので、消耗品の発生を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の原子炉制御棒の検査装置について図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示すように、第２実施形態では、２枚（複数）のシンチレータ９を用いる。これらのシンチレータ９は、コンバータ８の表と裏の両面にそれぞれ密着される。なお、第２実施形態の支持部材７は、正面側と背面側の両面に、シンチレータ９を嵌め込む開口部が設けられている。また、それぞれの開口部に対応して設けられた係合爪にシンチレータ９が係合される。

さらに、暗箱１０内には、各シンチレータ９の発光をそれぞれ撮影する２台（複数）のカメラ１１が設けられる。一方のカメラ１１は、コンバータ８の表面に密着されたシンチレータ９の発光を撮影し、他方のカメラ１１は、コンバータ８の裏面に密着されたシンチレータ９の発光を撮影する。各カメラ１１の受光素子１２（検出部）により取得した検出情報（画像）は、画像処理装置１３に転送される。そして、各カメラ１１の画像は、画像生成部１５にて合成される。なお、他方のカメラ１１で撮影された画像は、一方のカメラ１１で撮影された画像の鏡像にあたるので、他方のカメラ１１で撮影された画像の左右を反転させた後、一方のカメラ１１で撮影された画像と合成する。

コンバータ８は、その表面と裏面の両方からベータ線を放射している。これらのベータ線をコンバータ８の表裏のそれぞれの面に設けられたシンチレータ９が受けることで、より多くのベータ線に基づく発光をカメラ１１が撮影することができる。そのため、コンバータ８から放射されるベータ線が微弱であっても、制御棒１の検査に適した画像を取得できる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の原子炉制御棒の検査装置について図１０を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１０に示すように、第３実施形態では、シンチレータ９に密着される平面状の光検出器２１を用いてシンチレータ９の発光を検出する。まず、コンバータ８を保持する支持部材７にシンチレータ９を嵌め込む。そして、この支持部材７にさらに光検出器２１を嵌め込む。光検出器２１は、内部に複数の有機フォトダイオード２２（受光素子：検出部）を有している。これら有機フォトダイオード２２は、縦方向および横方向に規則的に並んで配置されている。これら有機フォトダイオード２２が、シンチレータ９の各部分の発光を受光する。

なお、第３実施形態の支持部材７は、外部の光を遮光する材質で形成されており、シンチレータ９の発光以外の光が有機フォトダイオード２２に受光されないようにしている。このように、暗箱を用いずに、シンチレータ９の各部分の発光を検出することができる。

１の有機フォトダイオード２２で検出した発光の有無（発光の強弱）に関する光情報を１の画素とし、これらの画素を合成して１の画像を取得できる。これらの有機フォトダイオード２２により取得した画像（検出情報）は、画像処理装置１３に転送される。それぞれの有機フォトダイオード２２が、シンチレータ９に密着されるので、シンチレータ９の発光が微弱であっても、制御棒１の検査に適した画像を取得できる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の原子炉制御棒の検査装置について図１１を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１１に示すように、第４実施形態では、コンバータ８に密着されるフラットパネルセンサ２３を用いてコンバータ８が放射するベータ線を検出する。まず、コンバータ８を保持する支持部材７にフラットパネルセンサ２３を嵌め込む。フラットパネルセンサ２３は、ベータ線を検出する検出素子（図示略）を有している。なお、フラットパネルセンサ２３の検出素子が、ベータ線に基づいて発光するシンチレータ部を有する構成であっても良い。

なお、第４実施形態の支持部材７は、外部の放射線を遮断する材質で形成されており、フラットパネルセンサ２３がコンバータ８のベータ線以外の放射線を検出しないようにしている。また、フラットパネルセンサ２３により検出されたベータ線の放射の有無（ベータ線の強弱）に関する情報が、コンバータ８の各部分に対応付けて画像処理装置１３に転送される。このように、コンバータ８の各部分がベータ線を放射しているか否かに関する情報をコンバータ８から直接的に取得することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の原子炉制御棒の検査装置について図１２から図１３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１２に示すように、第５実施形態では、複数枚のコンバータ８を用いる。例えば、３枚のコンバータ８を積層させた状態で支持部材７に保持される。なお、コンバータ８の枚数は３枚以上であっても良い。例えば、１枚のコンバータ８の厚みが０.１ｍｍ程度である場合には、数十枚のコンバータ８を積層させた状態で支持部材７に保持しても良い。

複数枚のコンバータ８を積層させた状態で、制御棒１のブレード２を挟んで中性子源４と対向する位置に設ける。そして、中性子源４から中性子を放射し、この中性子がブレード２を透過してコンバータ８に照射される。コンバータ８に対して中性子の照射作業を所定時間継続した後、支持部材７とともにコンバータ８を制御棒１から取り外す。また、支持部材７からコンバータ８を取り出す。

図１３に示すように、第５実施形態では、複数の支持部材７と複数の暗箱１０と複数のカメラ１１とが設けられる。そして、支持部材７のそれぞれに１枚ずつコンバータ８を支持させる。さらに、シンチレータ９をコンバータ８に密着させた状態とし、これら支持部材７を暗箱１０の内部にそれぞれ配置する。この状態で、各シンチレータ９の発光を各カメラ１１で撮影する作業を行う。各カメラ１１の受光素子１２（検出部）により取得した検出情報（画像）は、画像処理装置１３に転送される。

なお、情報取得部１４は、検出情報をカメラ１１毎、つまりコンバータ８毎に取得し、画像生成部１５は、コンバータ８毎の検出情報に基づいて１の画像を生成する。すなわち、各カメラ１１で撮影された画像は、画像生成部１５にて合成されて１の画像が生成される。

複数枚のコンバータ８を積層することで、擬似的に厚みのあるコンバータ８とすることができる。また、複数枚のコンバータ８に中性子が照射されることで、コンバータ８が多くの中性子を受けることができる。また、シンチレータ９と密着させるときには、それぞれのコンバータ８を分けて、薄いコンバータ８をシンチレータ９に密着させることができる。そのため、コンバータ８の内部からベータ線が外部に放射されるときに、コンバータ８自身の自己遮蔽効果によりベータ線がコンバータ８の内部で遮蔽されてしまって、ベータ線がコンバータ８の外部に放射され難くなることを防ぐことができる。このような薄いコンバータ８のそれぞれにシンチレータ９が密着されることで、シンチレータ９がより多くのベータ線を受けて発光するようになる。そのため、制御棒１の検査に適した画像を取得できる。

本実施形態に係る原子炉制御棒の検査装置を第１実施形態から第５実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。例えば、第２実施形態のように、２枚（複数）のシンチレータ９をコンバータ８の表と裏の両面にそれぞれ密着させ、これらシンチレータ９に、第３実施形態の光検出器２１をそれぞれ密着させて光検出を行っても良い。

なお、本実施形態では、制御棒１の１のブレード２の内部に、横長の金属管３が上下方向に多数並設されているが、制御棒１の構成は、その他の態様であっても良い。例えば、ブレード２の上下方向の寸法とほぼ同じ寸法の縦長の金属管が左右方向に多数並設される構成であっても良い。

なお、本実施形態では、ボロンカーバイトで構成される中性子吸収材を例示しているが、その他の中性子吸収材を用いた制御棒１の検査に本発明を適用しても良い。例えば、ハフニウムで形成される中性子吸収用の棒部材や板部材の状態を確認するために本発明を適用しても良い。

なお、本実施形態では、カメラ１１を用いてシンチレータ９の撮影を行うときに、数十秒から数分程度の長時間露光を行っているが、数時間程度の長時間露光を行って撮影しても良い。

なお、画像処理装置１３の画像記憶部１６に、コンバータ８に対する中性子の照射作業を行った位置情報であって、制御棒１のブレード２の検査対象部位を示す位置情報を、それぞれの画像１８に対応付けて記憶する位置情報記憶テーブルを設けるようにしても良い。

なお、シンチレータ９の替わりに平板状のイメージングプレートを用いても良い。このイメージングプレートは、ベータ線（放射線）のエネルギーを吸収させた後でレーザー光を照射すると蛍光を発する物質を、プラスチック板などに塗布したものである。例えば、コンバータ８にイメージングプレートを密着させて、コンバータ８から放射されるベータ線をイメージングプレートに当てる。そして、コンバータ８の放射化された部分をイメージングプレートに転写する。その後、イメージングプレートを読取装置（情報取得部）でスキャニングし、コンバータ８の放射化された部分の転写画像を取得する。このイメージングプレートは、通常のＸ線フィルムの１０００倍近い感度を有し、ダイナミックレンジも高く、繰り返し使用できるので、原子炉制御棒の検査を効率的に行うことができる。

以上説明した実施形態によれば、コンバータ８の各部分のそれぞれに対応する各画素から成る画像１８を生成する画像生成部１５を持つことにより、原子炉制御棒がある現場にて、原子炉制御棒の内部の中性子吸収材の状態を確認することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…制御棒、２…ブレード、３…金属管、４…中性子源、５…モデレータ、６…コリメータ、７…支持部材、７ａ…枠部、７ｂ…係合爪、７ｃ…開口部、８…コンバータ、９…シンチレータ、１０…暗箱、１１…カメラ、１２…受光素子、１３…画像処理装置、１４…情報取得部、１５…画像生成部、１６…画像記憶部、１７…画像表示部、１８…画像、１９…暗い部分、２０…明るい部分、２１…光検出器、２２…有機フォトダイオード、２３…フラットパネルセンサ。

Claims (14)

1. 中性子吸収材を有する原子炉制御棒に対して中性子を照射する中性子源と、
   前記原子炉制御棒を透過した前記中性子が照射されることで放射化されるコンバータと、
   前記中性子の照射後に前記コンバータの各部分が放射線を放射しているか否かに関する情報を取得する情報取得部と、
   前記コンバータの各部分のそれぞれに対応する各画素から成る画像であって前記情報に基づく画像を生成する画像生成部と、
   を備えることを特徴とする原子炉制御棒の検査装置。
2. 前記中性子の照射後に前記コンバータに密着させることで前記放射線により発光されるシンチレータと、
   前記シンチレータの発光を検出する検出部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の原子炉制御棒の検査装置。
3. 前記中性子の照射後に複数の前記シンチレータを前記コンバータの両面に密着させ、前記シンチレータの発光を前記検出部でそれぞれ検出することを特徴とする請求項２に記載の原子炉制御棒の検査装置。
4. 前記検出部は、暗箱内で前記シンチレータを撮影するカメラに設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の原子炉制御棒の検査装置。
5. 前記検出部は、前記シンチレータに密着される光検出器に設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の原子炉制御棒の検査装置。
6. 前記コンバータは、その表面が鏡面加工されることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の原子炉制御棒の検査装置。
7. 前記中性子が照射されるときに前記コンバータを支持する支持部材を備え、
   前記支持部材は、前記中性子の照射後であって前記シンチレータを前記コンバータに密着させるときに、前記シンチレータに係合される係合爪を有することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の原子炉制御棒の検査装置。
8. 前記コンバータに密着させることで前記放射線を検出するフラットパネルセンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の原子炉制御棒の検査装置。
9. 前記中性子の照射後に前記コンバータに密着させることで前記放射線を検出するイメージングプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載の原子炉制御棒の検査装置。
10. 複数枚の前記コンバータが積層された状態で前記原子炉制御棒を透過した前記中性子が照射され、前記情報取得部は、前記情報を前記コンバータ毎に取得し、前記画像生成部は、前記コンバータ毎の前記情報に基づいて１の画像を生成することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の原子炉制御棒の検査装置。
11. 前記コンバータは、平面状であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の原子炉制御棒の検査装置。
12. 前記放射線は、ベータ線であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の原子炉制御棒の検査装置。
13. 前記検出部は、受光素子であることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の原子炉制御棒の検査装置。
14. 中性子吸収材を有する原子炉制御棒に対して中性子源から中性子を照射する照射ステップと、
    前記原子炉制御棒を透過した前記中性子が照射されることでコンバータを放射化させる放射化ステップと、
    前記中性子の照射後に前記コンバータの各部分が放射線を放射しているか否かに関する情報を取得する情報取得ステップと、
    前記コンバータの各部分のそれぞれに対応する各画素から成る画像であって前記情報に基づく画像を生成する画像生成ステップと、
    を含むことを特徴とする原子炉制御棒の検査方法。

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