JP2020094906A - 核物質量計測装置及び核物質量計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施形態に係る核物質量計測装置の構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態に係る核物質量計測装置は、X線CT装置100と、中性子計測装置200と、3次元データ化装置300と、中性子計測シミュレーション装置(シミュレーション装置)400と、核物質量算出装置(算出装置)500と、を備えている。X線CT装置100は、互いにエネルギ域が異なる2種類以上のX線を計測対象物に照射するマルチエネルギ型(デュアルエネルギ型)X線CT装置とされる。
図2に示すように、核物質量計測装置には、ファンビーム型X線照射装置101を備えるX線CT装置100に、昇降装置104を備えることができる。また、核物質量計測装置には、搬送機構(21,22,23)を備えることができる。
次に、本発明の実施形態に係る核物質量計測方法について具体的に説明する。
図3に示すように、本実施形態に係る核物質量計測方法は、X線CT装置100で行うX線計測工程S100と、中性子計測装置200で行う中性子計測工程S200と、3次元データ化装置300で行う3次元データ化工程S300と、中性子計測シミュレーション装置400で行う数値解析工程S400と、核物質量算出装置(算出装置)500で行う計算工程S500と、核物質量計測装置で行う移送工程S600と、を含む。
図4には、中性子線の単パルスを試料に照射したときに、中性子検出器によって検出される中性子数の計数結果を例示している。図において、横軸は、単パルスを発生させた時点から起算される経過時間、縦軸は、時間毎に検出される中性子数(count)を示す。
図5に示すように、X線CT装置100を用いて計測対象物10の計測を行うと、計測対象物10の全体を網羅する多数の2次元CT画像51を生成することができる。このような2次元CT画像51に対応した密度(σ)や元素(原子番号Z)の空間分布の情報を記述するデータとしては、計測対象物10の断層毎の2次元分布データが得られる。計測対象物10が低密度物質52と高密度物質53とを含む場合、密度の違いによってX線の減弱の程度が異なるため、2次元CT画像51には、CT値の相違によるコントラストが現れる。
図6Aは、中性子計測装置200で行う中性子計測工程S200、図6Bは、中性子計測シミュレーション装置400で行う数値解析工程S400、図6Cは、核物質量算出装置500で行う計算工程S500に対応している。
図7に示すように、前記の実施形態に係る核物質量計測装置は、ファンビーム型のX線を照射するX線CT装置100に代えて、コーンビーム型のX線を照射するX線CT装置(変形例に係るX線CT装置)150を備えることもできる。
図8に示すように、前記の実施形態に係る核物質量計測装置は、互いにエネルギ域が異なる2種類以上の中性子線を出射可能な中性子線源を有する中性子計測装置(変形例に係る中性子計測装置)250を備えることもできる。
図9に示すように、前記の実施形態に係る核物質量計測装置は、X線を減弱させるX線アブソーバを用いたX線CT装置(変形例に係るX線CT装置)160を備えることもできる。
図10において、横軸は、X線照射装置101が出射するX線のエネルギ、縦軸は、X線照射装置101が出射するX線の強度を示す。破線は、X線アブソーバ111を透過していないX線のエネルギスペクトルであり、実線は、X線アブソーバ111を透過したX線のエネルギスペクトルである。
図11に示すように、前記の実施形態に係る核物質量計測方法は、計測対象物10がガンマ線を放射してノイズ源となる場合に、ノイズ除去処理を行う方法(変形例に係る核物質量計測方法)とすることもできる。
21 ガイドレール
22 支持構造
23 把持装置
51 2次元CT画像
52 低密度物質
53 高密度物質
61 3次元立体画像
100 X線CT装置
101 X線照射装置(X線源)
102 X線検出器
103 回転テーブル
104 昇降装置
105 ファンビーム
121 X線CT制御装置
122 CTデータ収集装置
123 CT画像化装置
155 コーンビーム
200 中性子計測装置
201 中性子線源
202 中性子検出器
203 回転テーブル
221 中性子計測制御装置
222 中性子計測データ収集装置
291 記憶装置
300 3次元データ化装置
400 中性子計測シミュレーション装置(シミュレーション装置)
500 核物質量算出装置(算出装置)
Claims (10)
- 互いにエネルギ域が異なる2種類以上のX線を計測対象物に照射し、前記エネルギ域毎に前記計測対象物を透過した透過X線を検出して前記エネルギ域毎の投影データを生成し、前記投影データを再構成して逆投影による分布データを取得するX線CT装置と、
計測対象物に中性子線を照射して核反応を誘起し、前記計測対象物から出射する中性子数を計数する中性子計測装置と、
前記中性子計測装置における計測系で核物質量が既知の計測対象物について実測された中性子数と、実測された前記計測対象物に含まれる核物質量と、の相関関係を表す校正用データを記憶する記憶装置と、
前記分布データに基づいて生成された前記計測対象物の密度及び元素の空間分布を表す3次元データに基づいて、前記中性子計測装置における計測系で計測される中性子数を数値解析によって模擬するシミュレーション装置と、
前記数値解析で求められた中性子数と前記校正用データとを比較し、前記中性子計測装置における計測系で核物質量が未知の計測対象物について実測された中性子数を補正して、前記計測対象物に含まれる核物質量を求める算出装置と、を備える核物質量計測装置。 - 請求項1に記載の核物質量計測装置であって、
前記中性子計測装置は、互いにエネルギ域が異なる2種類以上の中性子線を出射可能な中性子線源を有する核物質量計測装置。 - 請求項1に記載の核物質量計測装置であって、
前記X線CT装置は、電子線形加速器を電子線源として有する高エネルギ型X線CT装置である核物質量計測装置。 - 請求項1に記載の核物質量計測装置であって、
前記X線CT装置は、ライン状に配列したX線検出器を有するシングルスライス型X線CT装置である核物質量計測装置。 - 請求項1に記載の核物質量計測装置であって、
前記X線CT装置は、X線を円錐状に出射するX線源と、面状に配列したX線検出器と、を有するコーンビーム型X線CT装置である核物質量計測装置。 - 請求項1に記載の核物質量計測装置であって、
前記X線CT装置は、前記計測対象物が設置される試料台と前記X線を検出するX線検出器との間、又は、前記計測対象物が設置される試料台と前記X線を出射するX線源との間に、X線を減弱させる着脱自在なX線アブソーバを有するマルチエネルギ型X線CT装置である核物質量計測装置。 - 請求項1に記載の核物質量計測装置であって、
前記X線CT装置は、X線を減弱させるX線アブソーバを移動させる可動装置を有するマルチエネルギ型X線CT装置であり、
前記可動装置は、前記X線の行路内に、前記X線アブソーバを進退可能である核物質量計測装置。 - 互いにエネルギ域が異なる2種類以上のX線を計測対象物に照射し、前記エネルギ域毎に前記計測対象物を透過した透過X線を検出して前記エネルギ域毎の投影データを生成し、前記投影データを再構成して逆投影による分布データを取得するX線CT装置と、
計測対象物に中性子線を照射して核反応を誘起し、前記計測対象物から出射する中性子数を計数する中性子計測装置と、
を備える核物質量計測装置を用いた核物質量計測方法であって、
互いにエネルギ域が異なる2種類以上のX線を計測対象物に照射し、前記エネルギ域毎に前記計測対象物を透過した透過X線を検出して前記エネルギ域毎の投影データを生成し、前記投影データを再構成して逆投影による分布データを取得する工程と、
前記中性子計測装置における計測系で核物質量が既知の計測対象物に中性子線を照射して核反応を誘起し、前記計測対象物から出射する中性子を計数する工程と、
前記中性子計測装置における計測系で核物質量が既知の計測対象物について実測された中性子数と、実測された前記計測対象物に含まれる核物質量と、の相関関係を求める工程と、
前記分布データに基づいて前記計測対象物の密度及び元素の空間分布を表す3次元データを生成する工程と、
前記3次元データに基づいて、前記中性子計測装置における計測系で計測される中性子数を数値解析によって模擬する工程と、
前記数値解析で求められた中性子数と前記相関関係とを比較し、前記中性子計測装置における計測系で核物質量が未知の計測対象物について実測された中性子数を補正して、前記計測対象物に含まれる核物質量を求める工程と、を含む核物質量計測方法。 - 請求項8に記載の核物質量計測方法であって、
前記数値解析で求められた中性子数と前記相関関係とを比較して、前記計測対象物の中性子数の減衰率を求め、前記中性子計測装置における計測系で核物質量が未知の計測対象物について実測された中性子数を前記減衰率を用いた逆算で補正して、前記計測対象物に含まれる核物質量を求める核物質量計測方法。 - 請求項8に記載の核物質量計測方法であって、
前記X線CT装置における計測系で前記計測対象物にX線を照射することなく前記計測対象物から放射されるX線を検出して計測データを取得する工程を含み、
取得した前記投影データを前記計測データでフィルタ処理してから前記3次元データを生成する核物質量計測方法。
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