JP2020193925A - 温度測定装置、温度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料における中性子共鳴吸収を利用して試料の温度を非接触かつ高精度で測定する。【解決手段】この温度測定装置１においては、白色スペクトル、パルス状の中性子線Ｎ０を発する中性子源１００が用いられ、中性子線Ｎ０は、温度が測定される対象となる試料Ｓ０に照射される。試料Ｓ０を透過後の中性子線Ｎ１は、材料構成が既知であるインディケータＳ１に照射される。γ線検出器２０によってインディケータＳ１から中性子線Ｎ１の照射に伴って発せられるγ線が検出される。γ線検出器２０によって測定された飛行時間スペクトルには温度依存性が存在し、これを解析することによって、試料Ｓ０の温度を算出することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、中性子の共鳴吸収を用いて非接触で試料の温度を測定する温度測定装置、温度測定方法に関する。

試料の温度を測定する方法として、試料と温度センサとを接触させる接触型の測定方法と、試料と非接触の状態で試料の温度を測定する非接触型の測定方法の２種類がある。試料と温度センサとを接触させることが困難な状況の場合には、特に非接触型の測定方法が好ましい。

非接触型の測定方法としては、例えば試料から発せられる熱赤外線の強度を基にして温度を測定する方法が広く用いられている。一方、例えば放射性廃棄物の温度を測定する場合には、試料と温度センサとを接触させることが困難な上に、更にこの試料が他の物質（キャニスタ等）で覆われている場合もあるが、放射性廃棄物の管理上、その温度を認識することは重要である。この場合には試料が発した熱赤外線を外部で検知することが困難であるため、熱赤外線により試料の温度を検知することが困難である。

このため、このようにキャニスタ等で覆われた内部の試料の温度を非接触で測定する方法として、非特許文献１に記載されたように、キャニスタ及び試料を透過するＸ線を用いる方法が知られている。この測定方法においては、温度の変化に伴う試料の密度の変化が、透過Ｘ線を用いて認識される。プローブとして使用されるＸ線としては、高強度の放射光が特に好ましく用いられる。しかしながら、この方法においては、キャニスタにおけるＸ線の透過率が十分に高い場合にのみ温度測定が可能となるため、キャニスタの厚さや材料に対する制限が大きい。

これに対して、一般的に、中性子（線）の物質に対する透過率はＸ線等と比べて非常に高いため、中性子を上記のＸ線の代わりにプローブとして使用する場合には、上記のようなキャニスタに対する制限は緩くなるため、非常に有効である。例えば非特許文献２、３には、中性子線をプローブとして用いる温度測定方法が記載されている。図８は、この測定装置の構成を模式的に示す図であり、ここでは、中性子源１００からパルス状に制御して生成された幅広いエネルギーをもつ（白色スペクトルの）中性子線Ｎ０が試料Ｓに対して照射され、試料Ｓを透過した中性子線Ｎ１の強度が、中性子検出器９０によって、高い時間分解能で検出される。この場合において試料の温度の算出に使用される中性子検出器９０における測定結果の例である。図９においては、パルス状に発せられた中性子の飛行時間（検出時刻）と検出強度（中性子カウント）との関係が示されており、早く到達した（横軸が大きい側の）中性子がエネルギーの高い中性子に対応し、遅く到達した（横軸が小さい側の）中性子がエネルギーの低い中性子に対応する。このため、図９の特性は中性子線Ｎ１のエネルギースペクトルに対応する。ここで、図８においては、試料Ｓのみが記載されているが、実際には中性子線Ｎ０、Ｎ１に対する透過率が高い他の材料（例えばキャニスタ）が光軸上に存在していても、上記の測定を行うことができる。中性子の物質透過率は他の放射線等と比べて高いため、こうした材料として、多くのものを用いることができる。

中性子線Ｎ０が仮にエネルギーが一定の白色スペクトルであり、試料Ｓが存在せずに中性子線Ｎ０がそのまま中性子検出器９０で検出された場合には、図９の破線で示されたように、白色のエネルギースペクトルを反映した時間的に一定の検出強度が得られる。一方、試料Ｓが存在する場合には、中性子線Ｎ０が試料Ｓを透過する際に、試料Ｓ（試料Ｓ中の核種）における中性子の共鳴吸収に固有のエネルギーをもつ中性子が特に強く吸収される。このため、試料Ｓを透過後の中性子線Ｎ１においては、上記の固有のエネルギーに対応する飛行時間で強い吸収（検出強度の低下：ディップ）が発生する。このエネルギーは、例えば試料ＳがＴａで構成される場合には４．３ｅＶ程度となる。

試料Ｓの温度が変化した場合に、このディップの極小点の位置（エネルギー：飛行時間）は変化しないが、ディップの形状（深さや幅）は、原子核の熱運動によるドップラー効果により定まり、試料Ｓの温度に応じて変動する。例えば、図９において、特性Ａは温度２３℃、特性Ｂは５００℃におけるＴａの共鳴吸収に対応する。このため、試料Ｓに含まれる元素（核種）が特定され、中性子検出器９０の検出結果でこのようなディップの形状の差異を認識することができれば、試料Ｓの温度を認識することができる。この際、試料Ｓに複数種類の元素が含まれる場合においては、各元素（核種）についてこの解析を行うことができるが、試料Ｓが単体の構造物である場合にはどの元素の場合でも原理的には同じ温度が算出される。このため、この元素としては、このうちの一種のみを選択すれば十分であり、このディップが最も顕著となった核種（共鳴吸収のエネルギー）に対してこの解析を行うことにより、試料Ｓの温度を算出することができる。

「物体内部の温度を非破壊で計測可能な３次元Ｘ線サーモグラフィー技術を開発」、日立製作所ＨＰ、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｈｉｔａｃｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｒｄ／ｎｅｗｓ／ｔｏｐｉｃｓ／２０１８／０９２６．ｈｔｍｌ Ｔｅｔｓｕｙａ Ｋａｉ、Ｋｏｓｕｋｅ Ｈｉｒｏｉ、Ｙｕｓｈａ Ｓｕ、Ｔａｋｅｎａｏ Ｓｈｉｎｏｈａｒａ、Ｊｏｓｅｐｈ Ｄ．Ｐａｒｋｅｒ、Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、Ｈｉｒｏｔｏｓｈｉ Ｈａｙａｓｈｉｄａ、 Ｍａｒｉｋｏ Ｓｅｇａｗａ、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｎａｋａｔａｎｉ、Ｋｅｎｉｃｈｉ Ｏｉｋａｗａ、 Ｓｈｕｏｙｕａｎ Ｚｈａｎｇ、 ａｎｄ Ｙｏｓｈｉａｋｉ Ｋｉｙａｎａｇｉ、「Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｔａｎｔａｌｕｍ ａｎｄ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ」、Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｐｒｅｃｅｄｉａ（２０１７年）、Ｖｏｌｕｍｅ．８８、３０６頁 Ａ．Ｓ．Ｔｒｅｍｓｉｎ、Ｗ．Ｋｏｃｋｅｌｍａｎｎ、 Ｄ．Ｅ．Ｐｏｏｌｅｙ、 Ｗ．Ｂ．Ｆｅｌｌｅｒ、「Ｓｐａｔｉａｌｌｙ Ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｙ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ」、Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ａ：Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ（２０１５年１２月）、Ｖｏｌｕｍｅ．１８、１５頁

図９におけるディップの形状（深さ、幅）から温度を算出するに際しては、図９におけるバックグラウンド値であるＩ０からの、ディップにおける検出強度（中性子カウント）の減少分を認識することが必要となる。このため、Ｉ０と共に、ディップの極小点におけるＩ０からの減少値ＩＤ等を正確に認識することが必要となり、上記のようにディップの形状から温度を正確に算出するためには、比率ＩＤ／Ｉ０が大きいことが要求される。しかしながら、Ｉ０は非共鳴領域の（共鳴吸収のエネルギーから十分に離間したエネルギーをもつ）中性子の強度であり、これはプローブとなる中性子線Ｎ０の強度に対応するため、Ｉ０は常に大きな値となるのに対して、試料Ｓにおける共鳴吸収により生じたＩＤは小さい場合がある。このため、比率ＩＤ／Ｉ０を十分に大きくすることは実際には困難であり、温度算出の精度は充分ではなかった。更に、試料Ｓに複数の元素が含まれる場合には、Ｉ０は、対象とするディップを形成する元素以外の他の元素の影響も受けるため、算出において採用すべきＩ０の値自身にも不定性が存在する。このため、実際には、上記の様な中性子を用いた温度測定方法においては、測定される絶対温度Ｔの分解能ΔＴ／Ｔは５％以上（例えば４００Ｋで２０Ｋ程度）となり、温度測定の精度は充分ではなかった。

すなわち、試料における中性子共鳴吸収を利用して試料の温度を非接触かつ高精度で測定することが望まれた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の温度測定装置は、試料における中性子の共鳴吸収を用いて前記試料の温度を非接触で測定する温度測定装置であって、前記試料における前記共鳴吸収が発生するエネルギーを含むエネルギー範囲のスペクトルをもつ中性子で構成されたパルス状の中性子線を発生させる中性子源と、前記試料において前記共鳴吸収が発生するエネルギー領域で前記共鳴吸収をおこす核種を含んで構成され、前記試料を透過後の前記中性子線が照射されるインディケータと、前記インディケータからの前記共鳴吸収に伴う即発γ線、又は前記中性子線の光軸から外れた散乱中性子線の強度の経時変化である飛行時間スペクトルを検出する検出部と、前記飛行時間スペクトルから前記試料の温度を算出する解析部と、を具備することを特徴とする。
本発明の温度測定装置において、前記インディケータは、前記試料と共通の核種を含んで構成されることを特徴とする。
本発明の温度測定装置において、前記解析部は、前記飛行時間スペクトルと、予め記憶された参照スペクトルからの差分の積分値を算出し、当該積分値に基づいて前記温度を算出することを特徴とする。
本発明の温度測定方法は、前記温度測定装置において、異なる共鳴吸収エネルギーを有する複数の核種を含有する前記試料に対して、前記複数の核種を含有する前記インディケータを用い、前記複数の核種の各々に対して前記温度を算出することを特徴とする。
本発明の温度測定方法において、前記複数の核種は、前記試料における別体とされた複数の部分にそれぞれ別に含有され、当該部分毎に前記温度を算出することを特徴とする。

本発明は以上のように構成されているので、試料における中性子共鳴吸収を利用して試料の温度を非接触かつ高精度で測定することができる。

本発明の実施の形態に係る温度測定装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る温度測定装置における検出部で測定される飛行時間スペクトルを説明する図である。 本発明の実施例となる温度測定装置で得られた飛行時間スペクトルの例である。 本発明の実施例となる温度測定装置で得られた飛行時間スペクトルにおける、Ｔａの共鳴吸収エネルギー近傍を拡大した例である。 本発明の実施例となる温度測定装置で得られた飛行時間スペクトルにおけるＴａの共鳴吸収エネルギー近傍の２種類の温度における形状の例を示す図である。 本発明の実施例における飛行時間スペクトルから算出された評価値の温度依存性を示す。 別体とされた２つの試料に対する測定を本発明の実施の形態に係る温度測定装置で行う場合の構成を示す図である。 中性子の共鳴吸収を用いた従来の温度測定装置の構成を示す図である。 従来の温度測定装置によって試料の温度を算出するための測定結果を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る温度測定装置について説明する。図１は、この温度測定装置１の構成を示す図である。この温度測定装置１においては、白色スペクトル、パルス状の中性子線Ｎ０を発する中性子源１００が用いられ、中性子線Ｎ０は、温度が測定される対象となる試料Ｓ０に照射される。この点については、図８の構成と同様である。ただし、試料Ｓ０を透過後の中性子線Ｎ１は、材料構成が既知であるインディケータＳ１に照射される。インディケータＳ１の周囲における中性子線Ｎ０、Ｎ１の光軸から外れた箇所には、γ線検出器（検出部）２０が設けられており、これによってインディケータＳ１から中性子線Ｎ１の照射に伴って発せられるγ線が検出される。

ここで検出されるγ線は、中性子線Ｎ１がインディケータＳ１中で共鳴吸収された直後に発せられる即発γ線Ｇである。このため、前記の中性子検出器９０と同様に、このγ線を高い時間分解能で検出してその経時変化を検出すれば、この特性には、図９と同様に、インディケータＳ１中における中性子の共鳴吸収の影響が反映される。一方、中性子線Ｎ１には、図９に示された通りに、試料Ｓ０中における中性子の共鳴吸収の影響も現れる。データ解析部（解析部）３０は、例えばパーソナルコンピュータであり、γ線検出器２０の出力から後述するような計算を行うことにより、試料Ｓ０の温度を算出する。

ここで、例えば、試料Ｓ０を構成する元素（正確には核種）と、インディケータＳ１を構成する元素（正確には核種）とが同一である場合には、中性子線Ｎ０中では試料Ｓ０において、中性子線Ｎ１中ではインディケータＳ１において、同じエネルギーで共鳴吸収が発生する。この場合におけるγ線検出器２０で検出されるγ線強度、あるいはインディケータＳ１と透過する中性子強度の経時変化等を模式的に図２に示す。ここで、検出されるγ線が即発γ線Ｇであるため、図２における横軸の時間経過は図９における中性子線Ｎ１の中性子の飛行時間（エネルギー）に対応し、この結果は即発γ線Ｇの飛行時間スペクトルとなる。中性子線Ｎ０がパルス状に制御されて発せられるため、即発γ線Ｇに対するこうした測定を行うことができる。

図２において、仮に試料Ｓ０が存在しない場合（試料Ｓ０における共鳴吸収が全く存在しない場合）には、インディケータＳ１には中性子線Ｎ０が直接照射される。この状況は、図８における試料ＳがインディケータＳ１となった場合と等価であるため、インディケータＳ１を透過した中性子のエネルギースペクトルは、インディケータＳ１における共鳴吸収に対応したディップを具備する図９の特性Ａ、Ｂと同様の特性Ｃとなる。γ線検出器２０によって検出されるγ線がこの共鳴吸収による即発γ線Ｇのみであれば、このγ線の検出結果は、図２において、ディップの代わりに共鳴吸収のエネルギーに対応したピークをもつように、特性Ｃが反転した特性Ｄとなる。

ただし、図１の構成でインディケータＳ１に照射されるのは、試料Ｓを透過後の中性子線Ｎ１であり、この中性子線Ｎ１においては、インディケータＳ１における共鳴吸収と同一のエネルギーにおける共鳴吸収が存在する。このため、図１の構成においては、上記の特性Ｄにおけるピーク付近を構成する中性子の数は図９の特性Ａ、Ｂにおけるディップのように減少し、試料Ｓ０とインディケータＳ１が同一材料で構成されれば、このディップの極小点のエネルギーは特性Ｄのピークのエネルギーと等しい。このため、図１に構成においてγ線検出器２０で検出される特性は、図２において、共鳴吸収のエネルギーでディップが存在し、その両側にピークが存在し、かつこのエネルギーから離間したエネルギーでは強度が零となるような、極小点（共鳴吸収のエネルギー）の両側で略対称な特性Ｅとなる。

図９の特性においては、検出結果において、共鳴吸収に関わらない領域（バックグラウンド値Ｉ０の部分）が大部分となり、その中で共鳴吸収に関わる部分（Ｉ０からの減少値がＩＤとなるディップの部分）が存在し、一般的には比率ＩＤ／Ｉ０は小さかった。これに対して、図２の特性Ｅにおいて認識されるのは、共鳴吸収によるディップに対応した部分の近傍のみとなり、共鳴吸収に関わらないバックグラウンド成分は存在しない。一方、図９の結果より、特性Ｅで強度が認識されたディップに対応した部分には、試料Ｓ０の温度に依存する成分が存在する。このため、γ線検出器２０によって測定された飛行時間スペクトル（図２の特性Ｅの形状）には温度依存性が存在し、これを解析することによって、試料Ｓ０の温度を算出することができる。

実際に図１の構成で測定を行った結果について説明する。中性子源１００として、Ｊ−ＰＡＲＣ（国立研究開発法人日本原子力研究開発機構）の中性子核反応測定装置（ＢＬ０４：ＡＮＮＲＩ）を用い、試料Ｓ０を４０μｍ、インディケータＳ１を１００μｍの厚さのＴａとし、中性子源１００からの距離をそれぞれ２４．５ｍ、２７．９ｍとした。γ線検出器２０としては、シンチレータ（ＮａＩ）と光電子増倍管とを組み合わせたものが用いられた。より正確には、この組み合わせのγ線検出器が中性子線Ｎ０、Ｎ１の光軸と９０°、１２５°の角度に２つ設置され、それぞれが即発γ線を検出する計測が行われた。

インディケータＳ１の温度は室温（２３℃：非加熱）とされ、試料Ｓ０の温度は室温、１００、２００、３００、４００、５００℃の６種類とされた。図３は、γ線検出器２０による上記の測定結果を示す。ここでは、Ｔａ原子核の複数の共鳴吸収のエネルギー（飛行時間：ＴＯＦ）に対応して多数のディップあるいはピークが存在する。図４は、このうち、Ｔａ原子核の共鳴吸収エネルギーである４．３ｅＶに対応する部分を拡大した図である。この測定結果は図２における特性Ｅの形状をもち、かつ、この特性は試料Ｓ０の温度に応じて変動している。特に、この測定結果においては、温度の上昇に伴い、中央の極小点が浅く、その両側のピークの高さが低くなるように変化している。このため、この測定結果から試料Ｓの温度を算出することができる。

この特性から試料Ｓ０の温度を算出するための手法は、適宜設定が可能である。例えば、図４の結果において、温度が２３℃の場合の特性を既知の標準データ（参照スペクトル）として、この特性からの変動を数値化して評価値として算出し、この評価値を温度に換算するという手法が可能である。図５は、この手法を温度が５００℃の場合において適用した例を説明する図である。このような両者の特性の差は、図７の場合と比べて図５ではより顕著になっていることが確認できる。図５において、５００℃の場合の特性は、中央のディップの部分では標準データよりも大きく、両側のピークの部分では標準データよりも小さくなっている。このため、図５における斜線部の積分値をこの評価値とすることができる。

図６は、５００℃以外の温度についても同様にこの評価値（積分値）を算出し、試料Ｓ０の温度との関係を示した結果である。この評価値と温度との間には良好な線形性が見られるため、この数値から高精度で温度を算出することができる。具体的には、ここで示された温度範囲ではこの温度分解能ΔＴ／Ｔは１〜２％であり、５００℃においてはΔＴ＝５℃程度となる。

このため、図１におけるデータ解析部３０は、上記のようにγ線検出器２０の測定結果を数値化し、これを基にして試料Ｓ０の温度を算出する。なお、上記のような温度の算出方法は一例であり、図５の特性における温度依存性を利用して温度を算出（推定）するための手法として、上記の方法以外のものを用いることもできる。例えば、複数の温度における上記の測定結果を予め記憶し、この結果と実際の測定結果とを比較することによって、温度を算出してもよい。

上記の測定においては、試料Ｓ０、インディケータＳ１は共に同一の元素（Ｔａ）で構成されるために、図２における特性Ｅのように、共鳴吸収のエネルギーの前後で対称な形状のピークをもつ測定結果が得られた。しかしながら、異なる元素であっても、共鳴吸収のエネルギーが近接している場合がある。この場合には、インディケータＳ１を構成する元素として、このように試料Ｓ０には含まれないが共鳴吸収のエネルギーが近接しているものを代わりに用いてもよい。

一方、例えば、試料Ｓ０が、異なる共鳴吸収エネルギーをもつ２種類の元素（核種）の化合物や混合物で構成され、インディケータＳ１を同様にこの２種類の元素の化合物や混合物で構成した場合には、この２種類の元素による異なる２つの共鳴吸収エネルギーの付近で上記のような解析をそれぞれ行い、温度を算出することができる。ただし、この場合には、どちらの結果においても、原理的には試料Ｓ０の温度として共通の温度が算出される。このため、インディケータＳ１を構成する元素としては、少なくとも試料Ｓ０に含まれる元素１種を用いれば十分である。試料Ｓの起源が予め判明している場合には、この設定は容易である。あるいは、試料Ｓが未知である場合には、γ線検出器２０で得られた飛行時間スペクトルにおいて、図２の特性Ｅのような部分が存在した場合には、これを用いて試料Ｓ０に含まれる元素（核種）として可能性があるものを推定することができる。

また、例えば、図７にその構成が記載されるように、別体とされた２つの試料Ｓ０１、Ｓ０２が同時に設けられる場合もある。ここで、試料Ｓ０１には元素（核種）Ｘ１が含まれ、試料Ｓ０２には元素（核種）Ｘ２が含まれ、かつ試料Ｓ０１には元素Ｘ２は含まれず、試料Ｓ０２には元素Ｘ１は含まれないものとする。プローブとなる中性子線Ｎ０は試料Ｓ０１、Ｓ０２の双方を透過する必要があるために、これらは中性子線Ｎ０に対して直列に配置されている。この構成により、中性子線Ｎ０は試料Ｓ０１で元素Ｘ１によってその一部が共鳴吸収されて中性子線Ｎ０１となり、この中性子線Ｎ０１が試料Ｓ０２で元素Ｘ２によってその一部が共鳴吸収されて中性子線Ｎ１となる。ここで、例えば、試料Ｓ０２は放射性廃棄物、試料Ｓ０１をキャニスタと想定することができる。

ここで、この場合の中性子線Ｎ１には、元素Ｘ１と元素Ｘ２の共鳴吸収の影響が共に反映されている。このため、元素Ｘ１と元素Ｘ２とが異なる共鳴吸収エネルギーをもてば、上記の解析をそれぞれの共鳴吸収エネルギー付近の飛行時間スペクトルに対して行うことができ、これによって元素Ｘ１（試料Ｓ０１）と元素Ｘ２（試料Ｓ０２）の温度を個別に算出することができる。この際、上記のように得られた飛行時間スペクトルにおいては、図９における破線で示されたようなバックグラウンド成分は存在しないため、一方の飛行時間スペクトルに対する他方の共鳴吸収の影響は小さく、試料Ｓ０１と試料Ｓ０２の温度を高精度で算出することができる。図７では試料が２つとされたが、３つ以上の場合においても、同様である。すなわち、上記の温度測定装置を用いた温度測定方法においては、試料に含まれる複数の元素（核種）毎に温度を測定することができる。このため、試料が別体とされた複数の部分で構成される場合には、この部分毎の温度を１回の測定で算出することもできる。

なお、上記の例では、γ線検出器（検出部）２０が中性子の共鳴吸収直後の即発γ線Ｇを検出し、その検出強度の経時変化が飛行時間スペクトルとして得られた。しかしながら、インディケータＳ１を透過した中性子の強度以外で、同様にインディケータＳ１中における中性子の共鳴吸収の状況を検出できれば、即発γ線Ｇ以外のものを検出してもよい。例えば、検出部として中性子検出器を用い、インディケータＳ１における散乱中性子の強度を検出してもよい。この場合においては、特に試料を透過した中性子が検出されないようにすることが必要であり、図１、７におけるγ線検出器２０と同様に、中性子線Ｎ０等の光軸から外れた中性子を中性子検出器が検出する構成とすることが好ましい。

また、上記の例において飛行時間スペクトルを取得するために検出部として用いられるγ線検出器、中性子検出器としては、例えば図４に示されたような特性が温度毎に分離して認識されるような時間分解能を有するものを適宜用いることができる。また、インディケータの形状、構成は、上記のような即発γ線や散乱中性子を検出可能なように適宜設定される。

１ 温度測定装置
２０ γ線検出器（検出部）
３０ データ解析部（解析部）
９０ 中性子検出器
１００ 中性子源
Ｇ 即発γ線
Ｎ０、Ｎ０１、Ｎ１中性子線
Ｓ、Ｓ０、Ｓ０１、Ｓ０２ 試料
Ｓ１ インディケータ

Claims (5)

1. 試料における中性子の共鳴吸収を用いて前記試料の温度を非接触で測定する温度測定装置であって、
   前記試料における前記共鳴吸収が発生するエネルギーを含むエネルギー範囲のスペクトルをもつ中性子で構成されたパルス状の中性子線を発生させる中性子源と、
   前記試料において前記共鳴吸収が発生するエネルギー領域で前記共鳴吸収をおこす核種を含んで構成され、前記試料を透過後の前記中性子線が照射されるインディケータと、
   前記インディケータからの前記共鳴吸収に伴う即発γ線、又は前記中性子線の光軸から外れた散乱中性子線の強度の経時変化である飛行時間スペクトルを検出する検出部と、
   前記飛行時間スペクトルから前記試料の温度を算出する解析部と、
   を具備することを特徴とする温度測定装置。
2. 前記インディケータは、前記試料と共通の核種を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
3. 前記解析部は、前記飛行時間スペクトルと、予め記憶された参照スペクトルからの差分の積分値を算出し、当該積分値に基づいて前記温度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の温度測定装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の温度測定装置において、異なる共鳴吸収エネルギーを有する複数の核種を含有する前記試料に対して、前記複数の核種を含有する前記インディケータを用い、
   前記複数の核種の各々に対して前記温度を算出することを特徴とする温度測定方法。
5. 前記複数の核種は、前記試料における別体とされた複数の部分にそれぞれ別に含有され、当該部分毎に前記温度を算出することを特徴とする請求項４に記載の温度測定方法。