JP2023059468A - 中性子検出器、中性子モニタおよび中性子検出器の感度校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部の中性子源やヒートバランス計算に拠らずに、自身の校正が可能な中性子検出器および放射線検出器の感度校正方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、中性子検出器１０は、内部ガス１７を内包し中性子の検出用の電離箱である。中性子検出器１０は、２つの電極１２、１３の一方の電極１３に設けられた中性子を受けて内部ガス１７を電離する生成物を生ずる有感物質１４ａと、有感物質１４ａとともに一方の電極１３に設けられて内部ガス１７を電離する放射線の線源となる放射線源同位体１４ｂとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、中性子検出器、中性子モニタおよび中性子検出器の感度校正方法に関する。

たとえば、起動領域中性子モニタ（ＳＲＮＭ：Ｓｔａｒｔ ｕｐ Ｒａｎｇｅ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ）用あるいは局所出力モニタ（ＬＰＲＭ：Ｌｏｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ）用の中性子検出器には、電離箱型放射線検出器が多く用いられる。これらの中性子検出器においては、測定対象である中性子に対する有感物質は、たとえば、中性子により核分裂するウラン２３５（^２３５Ｕ）などの核分裂性物質が用いられている。中性子による核分裂により生じた核分裂生成物（ＦＰ：Ｆｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ）は電離箱中に封入されたＡｒ等のガスを電離する。この電離により生ずる電流を測定することによって中性子が検出される。中性子束レベルを測定するためには、この検出器の中性子束レベルに対する感度を測定する必要がある。

特開平３－２５５３９６号公報

前述のように、中性子検出器では、中性子に対する感度が低下することから、所定の時間間隔ごとに感度校正を行う必要がある。

ＳＲＮＭ用あるいはＬＰＲＭ用の中性子検出器の校正については、たとえば、プラントのヒートバランスから原子炉出力を推定することにより、中性子検出器の出力を校正する方法が知られている。しかしながら、この方法は、中性子検出器自体の感度を直接確認するものではなく、原子炉出力の分布に偏りがある場合などでは、誤差が大きくなるという問題がある。

また、起動領域中性子モニタ用の中性子検出器では、感度校正に、カリフォルニウム２５２（^２５２Ｃｆ）などの中性子源を用いる方法が知られている。^２５２Ｃｆの半減期は２６５年である。たとえば１８．７年経過ごとに線源強度は５％低下する。線源強度が低下すれば、新規の線源を手配する必要がある。

本発明が解決しようとする課題は、外部の中性子源やヒートバランス計算に拠らずに、自身の校正が可能な中性子検出器および放射線検出器の感度校正方法を提供することである。

実施形態によれば、内部ガスを内包し中性子の検出用の電離箱である中性子検出器において、２つの電極の一方の電極に設けられた前記中性子を受けて前記内部ガスを電離する生成物を生ずる有感物質と、前記有感物質とともに前記一方の電極に設けられて前記内部ガスを電離する放射線の線源となる放射線源同位体と、を有することを特徴とする。

第１の実施形態に係る中性子モニタの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る中性子検出器の構成を示す縦断面図である。 第１の実施形態に係る中性子モニタの信号処理部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る中性子モニタの信号処理部の第１波高弁別器の出力例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る中性子モニタの信号処理部の第２波高弁別器の出力例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る中性子モニタの演算装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る中性子検出器の感度校正方法の手順を示すフロー図である。 第２の実施形態に係る中性子モニタの信号処理部の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る中性子モニタの演算装置の構成を示すブロック図である。 核分裂計数管の出力電流のパルス波高分布の例を示すグラフである。 第３の実施形態に係る中性子モニタの演算装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る中性子検出器、中性子モニタおよび中性子検出器の感度校正方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
本実施形態以降においては、電離箱型の起動領域中性子モニタ（ＳＲＮＭ）あるいは局所出力モニタ（ＬＰＲＭ）用の中性子検出器を総称して中性子検出器、これを用いた起動領域中性子モニタ（ＳＲＮＭ）あるいは局所出力モニタ（ＬＰＲＭ）を中性子モニタと総称する。以下では、ＳＲＮＭの場合を例にとって説明するが、中性子検出器の構成は、ＬＰＲＭの場合についても同様である。

図１は、第１の実施形態に係る中性子モニタ６０の構成を示すブロック図である。

中性子モニタ６０は、中性子検出器１０、中性子検出器１０に直流電圧を印加し電流信号を取り出す検出器回路２０、電流信号を増幅する前置増幅器３０、信号処理部４０、および演算装置５０を有する。

検出器回路２０は、中性子検出器１０に直流電圧を印加する直流電源２１、中性子検出器１０に流れる電流を検出し出力する電流計２２を有する。電流計２２の出力は、微弱であることから同軸ケーブル２４で取り出され前置増幅器３０に出力される。また、中性子検出器１０から引き出される電流計２２を含む回路のケーブルにも同軸ケーブル１８が用いられる。

図２は、第１の実施形態に係る中性子検出器１０の構成を示す縦断面図である。

中性子検出器１０は、陽極１２、陰極１３、陰極側物質１４、およびこれらを収納する筐体１１を有する。

筐体１１は、中心軸方向に延びた円筒状で両側の端部が、閉止部１１ｂおよび閉止部１１ｃにより閉止された容器である。筐体１１の閉止部１１ｃの外側には、金属・セラミックス部１６が設けられている。金属・セラミックス部１６も、閉止空間を構成する要素の一部である。この結果、筐体１１内に密閉部分が形成されている。筐体１１内の密閉部分には、内部ガス１７が封入されている。

陽極１２は、筐体１１の中心軸に沿って延びた円柱状である。陽極１２の両端は、径が細く一方の端部１２ａは絶縁体１５ａにより，また、他方の端部１２ｂは絶縁体１５ｂによりそれぞれ支持されている。絶縁体１５ａおよび絶縁体１５ｂは、筐体１１内の密閉部分に配されている。なお、陽極１２の両端が細くない場合であってもよい。

陰極１３は、絶縁体１５ａと絶縁体１５ｂとの間にあって径が均一な陽極１２の領域から所定の間隙をあけた径方向外側に設けられている。具体的には、陰極１３は、筐体１１の側部１１ａの内面の周方向に亘って取り付けられている。

陽極１２の絶縁体１５ｂに支持されている側の端部１２ｂには、外部に引き出される内部導体１８ａが接続されている。内部導体１８ａは、たとえばハーメチックシールなどの図示しないシール構造により金属・セラミックス部１６を貫通している。金属・セラミックス部１６の外側には、内部導体１８ａと同芯で円管状の外部導体１８ｂが取り付けられ、端部１２ｂを貫通している。内部導体１８ａは外部導体１８ｂとともに同軸ケーブル１８を形成している。

次に、陰極１３側に設けられている陰極側物質１４について説明する。陰極側物質１４は、陰極１３の径方向内側すなわち陰極１３の内面を覆うように設けられている。陰極側物質１４は、有感物質１４aと放射線源同位体１４ｂとを有する。陰極側物質１４が陰極１３の内面に存在する、すなわち設けられる形態は、たとえば、陰極１３の内面に塗布される、あるいは、陰極１３の内面に蒸着等されることでもよい。あるいは、陰極１３の内面に含浸されることでもよい。あるいは、金属箔状に形成されて陰極１３の内面に取り付けられていてもよい。また、その形態は、陰極側物質１４と陰極１３の性状に応じて選択されることでよい。

有感物質１４ａは、中性子検出器１０の外部からの中性子を受けて、核反応により内部ガス１７を電離する物質を発生するものである。有感物質１４ａとしては、ウラン２３５（^２３５Ｕ）、プルトニウム２３９（^２３９Ｐｕ）などの核分裂性核種、あるいは、ホウ素１０（^１０Ｂ）などが利用できる。核分裂性核種の場合は、内部ガス１７を電離する物質は核分裂生成物（ＦＰ：Ｆｉｉｓｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ）である。また、^１０Ｂの場合は、内部ガス１７を電離する物質はアルファ粒子である。

放射線源同位体１４ｂとしては、自然崩壊により内部ガス１７を電離する物質としてアルファ線あるいはベータ線を放出する放射線同位体である。放射線源同位体１４ｂの要件としては、その半減期が原子力発電所の耐用年数に対して十分に長い同位体であることが好ましい。このような要件を満たすものとしては、たとえばアルファ線源としては、ラジウム２２６（^２２６Ｒａ：半減期１６００年）、^２３９Ｐｕ（半減期２．４×１０^４年）、ウラン２３４（^２３４Ｕ：半減期２．４８×１０^５年）などがある。

なお、有感物質としてＵ^２３５が使用されている場合に、Ｕ^２３５の低減を緩和するためにＵ^２３４がＵ^２３５への転換源として使用されている場合がある。このように、従来、中性子検出器１０の陰極側物質１４として、多くはウラン同位体が用いられている。すなわち、従来の陰極側物質は、有感物質としてのウラン同位体であり、本実施形態で設けられているような放射線源同位体は設けられていない。

一方、本実施形態においては、陰極側物質１４としてウラン同位体を使用することができる。この場合、従来例はＵ^２３５への転換物質として使用されているＵ^２３４を、本実施形態における放射線源同位体１４ｂとして用いることができる。すなわち、有感物質１４ａとして^２３５Ｕを、放射線源同位体１４ｂとしてＵ^２３４を用いることができる。前述のように、Ｕ^２３４はアルファ線源であり、その半減期は２．４８×１０^５年である。以下では、有感物質１４ａとして^２３５Ｕを、放射線源同位体１４ｂとしてＵ^２３４をそれぞれ用いる場合を例にとって説明する場合がある。

図３は、第１の実施形態に係る中性子モニタ６０の信号処理部４０の構成を示すブロック図である。

信号処理部４０は、前置増幅器３０によって増幅された電流信号を受け入れて、処理した信号を演算装置５０に出力する。

信号処理部４０は、第１波高弁別器４１、第１計数器４２、第２波高弁別器４３、および第２計数器４４を有する。

図４は、第１の実施形態に係る中性子モニタ６０の信号処理部４０の第１波高弁別器４１の出力例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は波高値を示す。破線領域Ａは、有感物質１４ａに中性子が入射した際の電流信号Ｉｓのグループを示す。また、破線領域Ｂは、放射線源同位体１４ｂからのアルファ線などによる電流信号Ｉｒのグループを示す。

第１波高弁別器４１は、電流信号Ｉｓおよび電流信号Ｉｒを電気的ノイズから区別するために設けられている。したがって、第１波高弁別器４１の弁別レベルである第１波高弁別器設定値Ｃｔｈ１は、ノイズレベルより高い値に設定されている。

第１計数器４２は、有感物質１４ａに中性子が入射した際の電流信号Ｉｓおよび放射線源同位体１４ｂからのアルファ線などによる電流信号Ｉｒを受け入れて、これらをカウントする。すなわち、破線領域Ａで示す電流信号Ｉｓのグループの計数率Ｃｓ（ｃｐｓ）と、破線領域Ｂで示す電流信号Ｉｒのグループの計数率Ｃｒ（ｃｐｓ）との合計値を出力する。

図５は、第１の実施形態に係る中性子モニタ６０の信号処理部４０の第２波高弁別器４３の出力例を示すグラフである。

第２波高弁別器４３は、有感物質１４ａに中性子が入射した際の電流信号Ｉｓを、放射線源同位体１４ｂからのアルファ線などによる電流信号Ｉｒから区別するために設けられている。したがって、第２波高弁別器４３の弁別レベルである第２波高弁別器設定値Ｃｔｈ２は、破線領域Ｂで示す電流信号Ｉｒのグループのレベルよりは高く、かつ破線領域Ａで示す電流信号Ｉｓのグループのレベルよりは低い値に設定されている。

第２計数器４４は、有感物質１４ａに中性子が入射した際の電流信号を受け入れて、これをカウントする。すなわち、破線領域Ａで示す電流信号Ｉｓのグループの計数率Ｃｓ（ｃｐｓ）を出力する。

図６は、第１の実施形態に係る中性子モニタ６０の演算装置５０の構成を示すブロック図である。

演算装置５０は、信号処理部４０からの出力を受け入れて、中性子検出器１０の感度を算出し、出力する。演算装置５０は、入力部５１、記憶部５２、演算部５３、および出力部５４を有する。演算装置５０は、たとえば計算機システムである。あるいは、それぞれの機能を有する個別の装置の集合であってもよい。

入力部５１は、中性子検出器１０に関する情報を外部から受け入れる。中性子検出器１０に関する主要情報としては、たとえば、陽極１２と陰極１３間のギャップ寸法を含めた主要寸法、陰極側物質１４における有感物質１４aおよび放射線源同位体１４bの重量、内部ガス１７の核種、ガス圧等の仕様、および、有感物質１４a、放射線源同位体１４b、内部ガス１７等に関する核定数である。入力部５１はその他、必要に応じて、外部入力を受け入れる。

記憶部５２は、入力部５１で受け入れた中性子検出器１０に関する情報を収納、記憶する検出器等情報記憶部５２ａ、信号処理部４０により得られた計数率Ｃｒと計数率Ｃｓの合計値を記憶する第１計数記憶部５２ｂ、信号処理部４０により得られた計数率Ｃｓ（ｃｐｓ）を記憶する第２計数記憶部５２ｃ、演算部５３の演算結果を記憶する演算結果記憶部５２ｄ、および感度係数記憶部５２ｆを有する。

演算部５３は、存在比算出部５３ａ、感度係数算出部５３ｂ、および感度算出部５３ｃを有する。

存在比算出部５３ａは、検出器等情報記憶部５２ａに記憶されている有感物質１４ａおよび放射線源同位体１４ｂのそれぞれの重量から、有感物質１４ａの原子の個数Ｎｎおよび放射線源同位体１４ｂの原子の個数Ｎｒを算出し、さらに、ＮｎをＮｒで除してこれらの比ＮＮＲを算出する。

感度係数算出部５３ｂは、検出器等情報記憶部５２ａおよび感度係数記憶部５２ｆに収納されたデータに基づいて、感度係数ＳＣＦを算出する。以下に、感度係数ＳＣＦの算出の過程を示す。

まず、有感物質１４ａの中性子による核反応の核反応断面積をσｎ（核分裂ならσｆ）、放射線源同位体１４ｂにおけるアルファ線などの注目放射線による崩壊定数をλｒとする。

ゼロ出力（Φｎ＝０）の場合の放射線源同位体１４ｂによるカウント数Ｃｒ_０（ｃｐｓ）は、次の式（１）を用いて得られる。
Ｃｒ_０＝λｒ・Ｎｒ・Ｅｒ・Ｆｒ ・・・（１）
ただし、Ｅｒは、核反応による生成物のガスの電離効率、Ｆｒは検出器の効率である。

所定の出力（中性子束レベルΦｎ）における感度Ｃｎ_０（ｃｐｓ／ｎｖ）は、次の式（２）を用いて得られる。
Ｃｎ_０＝（σｎ・Ｎｎ・Φｎ・Ｅｎ・Ｆｎ）／Φｎ
＝σｎ・Ｎｎ・Ｅｎ・Ｆｎ ・・・（２）
ただし、Ｅｎは、放射線によるガスの電離効率、Ｆｎは検出器の効率である。

感度係数ＳＣＦは、式（１）と式（２）とから、次の式（３）を用いて得られる。
ＳＣＦ＝Ｃｎ_０／Ｃｒ_０
＝（σｎ・Ｎｎ・Ｅｎ・Ｆｎ）／（λｒ・Ｎｒ・Ｅｒ・Ｆｒ）
＝（σｎ・Ｅｎ・Ｆｎ）／（λｒ・Ｅｒ・Ｆｒ）・（Ｎｎ／Ｎｒ）
＝Ａ・ＮＮＲ ・・・（３）
ここで、
A＝（σｎ・Ｎｎ・Ｅｎ・Ｆｎ）／（λｒ・Ｎｒ・Ｅｒ・Ｆｒ）
であり、Ａは、核定数、検出器の効率等による定数である。
また、ＮＮＲは、演算結果記憶部５２ｄに収納された存在比算出部５３ａでの算出結果である。

感度係数算出部５３ｂにより算出された感度係数ＳＣＦは、感度係数記憶部５２ｆに記憶、保存される。

感度算出部５３ｃは、感度係数ＳＣＦに基づいて、中性子検出器１０の中性子検出の感度を算出する。なお、感度算出部５３ｃは、まず、中性子検出器１０の校正を実施する際に得られて第１計数記憶部５２ｂに収納された値から第２計数記憶部５２ｃに収納された値を減じて、計数率Ｃｒを算出する。次に、感度算出部５３ｃは、中性子検出器１０の校正を実施する際に得られた計数率Ｃｒ（ｃｐｓ）と、感度係数記憶部５２ｆに保存されている感度係数ＳＣＦとを用いて、次の式（４）を用いて、当該校正の際の感度ＳＣを算出する。
ＳＣ＝ＳＣＦ・Ｃｒ ・・・（４）

図７は、第１の実施形態に係る中性子検出器の感度校正方法の手順を示すフロー図である。中性子検出器の感度校正方法は、感度係数ＳＣＦを予め算出し収納、記憶する校正準備ステップＳ１０と、その後に、校正が必要な時点で行う校正ステップＳ２０を有する。

校正準備ステップＳ１０としては、まず、原子炉のゼロ出力状態における中性子検出器１０の出力の測定を行う（ステップＳ１１）。具体的には、第１計数の値を入力部５１が受け入れ、第１計数記憶部５２ｂに収納される。この段階では、外部から中性子検出器１０に流入する中性子の量はほぼ無視できる。したがって、中性子検出器１０においては、自身の放射線源同位体１４ｂからのアルファ線等の放射線による内部ガス１７の電離によるパルス電流のカウント数Ｃｒ_０（ｃｐｓ）が測定される。

次に、原子炉の出力状態における中性子検出器１０の出力の測定を行う（ステップＳ１２）。具体的には、第２計数の値を入力部５１が受け入れ、第２計数記憶部５２ｃに収納される。すなわち、有感物質１４aの中性子との核反応の生成物による内部ガス１７の電離による感度Ｃｎ_０（ｃｐｓ／ｎｖ）が得られる。

次に、感度係数ＳＣＦの算出を行う（ステップＳ１３）。具体的には、感度係数算出部５３ｂが、ステップＳ１１で得られたカウント数Ｃｒ_０（ｃｐｓ）で、ステップＳ１２で得られた感度Ｃｎ_０（ｃｐｓ／ｎｖ）を除することにより、感度係数ＳＣＦを算出する。算出された感度係数ＳＣＦは、感度係数記憶部５２ｆに収納、記憶される。

次に、校正ステップＳ２０としては、まず、原子炉のゼロ出力状態における中性子検出器１０の出力の測定を行う（ステップＳ２１）。具体的な内容は、ステップＳ１１と同様であり、放射線源同位体１４ｂからのアルファ線等の放射線による内部ガス１７の電離によるパルス電流のカウント数Ｃｒ（ｃｐｓ）が測定される。

次に、原子炉の出力状態における中性子検出器１０の出力の測定を行う（ステップＳ２２）。具体的な内容は、ステップＳ１１と同様であり、有感物質１４aの中性子との核反応の生成物による内部ガス１７の電離による感度Ｃｎ（ｃｐｓ／ｎｖ）が得られる。

次に、感度算出部５３ｃが、中性子検出器１０の中性子検出の感度を算出する（ステップＳ２３）。すなわち、感度算出部５３ｃが、まず、中性子検出器１０の校正を実施する際に得られて第１計数記憶部５２ｂに収納された値から第２計数記憶部５２ｃに収納された値を減じて、計数率Ｃｒを算出する。次に、感度算出部５３ｃが、当該校正時点で得られた計数率Ｃｒ（ｃｐｓ）と、感度係数記憶部５２ｆに保存されている感度係数ＳＣＦとを用いて、感度ＳＣを算出する。

以上のように、本実施形態における中性子検出器１０、中性子モニタ６０および中性子検出器の感度校正方法によって、中性子検出器１０に内蔵されている放射線源同位体１４ｂからの放射線を用いて、当該中性子検出器１０の感度校正が可能である。
［第２の実施形態］

本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。以下、第１の実施形態と相違する部分のみを説明する。本実施形態は、その他の点については、第１の実施形態と同様である。

図８は、第２の実施形態に係る中性子モニタ６０の信号処理部４０ａの構成を示すブロック図である。

本実施形態における信号処理部４０ａは、波高分布取得部４５を有する。波高分布取得部４５は、たとえば波高分析器であり、前置増幅器３０から出力される電流パルス信号の波高分布を取得する。なお、対象とする電流パルス信号は、発生する電流パルス全体でもよいし、あるいは、所定のサンプリング間隔での電流パルス信号でもよい。なお、波高分布取得部４５は、波高分布をディジタル値で出力する。なお、波高分布のチャンネル番号すなわちエネルギーレベルの基準は、後述する波高分布データベース５２ｈに収納された波高分布データのチャンネル番号の基準と対応するあるいは同一であることが好ましい。

図９は、第２の実施形態に係る中性子モニタ６０の演算装置５０ａの構成を示すブロック図である。

演算装置５０ａにおいて、記憶部５２は、波高データ記憶部５２ｇおよび波高分布データベース５２ｈを、また、演算部５３は波高分布評価部５３ｄをさらに有する。

波高データ記憶部５２ｇは、信号処理部４０ａの波高分布取得部４５からの出力を記憶する。なお、波高データ記憶部５２ｇは、所定の時間幅分の波高分布データを記憶し、順次、更新する。所定の時間幅は、たとえば、後述する波高分布データベース５２ｈに収納された波高分布データについての時間幅（図１０では５００秒）の場合であってもよい。

波高分布データベース５２ｈは、正常時の波高分布データを収納する。

図１０は、核分裂計数管の出力電流のパルス波高分布の例を示すグラフである。横軸は波高（チャンネル番号）、縦軸は計数率であり、この例では１０分ごとの計数である。印加電圧と内部ガスの温度がパラメータとなっている。また、図１０の例では、電極間の距離ｄが１ｍｍ、内部ガスの圧力が４ａｔｍ（４×０．１０１３２５ＭＰa）、中性子束φｎが５５０（ｎ／ｃｍ^２ｓｅｃ）の場合を示している。

波高分布データベース５２ｈは、当該中性子検出器１０における電極間の距離ｄと直流電源２１による印加電圧の場合の正常時の波高分布データを収納する。なお、電極間の距離ｄは、陽極１２の表面と陰極１３の内面との間の距離である。また、内部ガス１７の圧力および直流電源２１による印加電圧Ｖをパラメータとし、パラメータの値についての内挿計算および外挿計算機能を有している。なお、波高分布データベース５２ｈが収納するデータは、詳細計算により求められたデータでもよいし、正常時に測定されたデータでもよい。

演算部５３の波高分布評価部５３ｄは、当該中性子検出器１０についての前述のパラメータの条件に対応する基準波高分布を、波高分布データベース５２ｈから読み出す。波高分布評価部５３ｄは、さらに、波高データ記憶部５２ｇに収納された対象とする電流パルスの波高分布を、基準波高分布と照合する。

照合は、たとえば、互いに対応するチャンネル番号ごとに、対象とする波高分布の計数と基準波高分布の計数との比を算出し、チャンネルごとの比の分布の分散あるいは標準偏差が所定の値を超えると、異常と判定する。

なお、以上の説明では、波高分布の形でデータ採取し評価を行ったが、これに限定されない。波高分布も波形に対応するものであるので、たとえば、波高の時間的変化すなわち波形そのものの形態でのデータ採取および評価であってもよい。この場合は、基準とするデータベースも波形の形態で収納することとなる。

パッシェンの法則によれば、放電開始電圧は、内部ガスの種類ごとに、内部ガスの圧力と電極間の距離の積に依存する。したがって、この条件が満たされていれば、放電が安定して持続し、正常な波高分布および波形を示すことになる。逆に、この条件が満たされていない場合は、波高分布および波形が正常の分布から逸脱し、内部ガスの圧力、電極間の距離ｄ、印加電圧Ｖの少なくともいずれかが正常ではないと判断できる。印加電圧Ｖが正常であれば、中性子検出器１０自体が正常な状態ではないことを判定することができる。

以上のように、本実施形態によれば、中性子検出器１０が正常状態か否かを判定することが可能となる。

［第３の実施形態］
本第３の実施形態は、第１の実施形態の変形である。以下、第１の実施形態と相違する部分のみを説明する。本実施形態は、その他の点については、第１の実施形態と同様である。

図１１は、第３の実施形態に係る中性子モニタ６０の演算装置５０ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態における演算装置５０ｂは、放射能比算出部５３ｆをさらに有する。

放射能比算出部５３ｆは、有感物質１４aの放射能Ｒｎと、放射線源同位体１４ｂの放射能Ｒｒとの比ＲＲを算出する。

第１の実施形態で説明したように、感度係数算出部５３ｂは、感度係数ＳＣＦについて、式（１）と式（２）とから、次の式（３）のように算出する。
ＳＣＦ＝Ｃｎ_０／Ｃｒ_０
＝（σｎ・Ｎｎ・Ｅｎ・Ｆｎ）／（λｒ・Ｎｒ・Ｅｒ・Ｆｒ）
＝（σｎ・Ｅｎ・Ｆｎ）／（λｒ・Ｅｒ・Ｆｒ）・（Ｎｎ／Ｎｒ）
・・・（３）

ここで、式（３）は、次のように書き換えられる。
ＳＣＦ＝（Ｒｎ／Ｒｒ）・（Ｎｎ／Ｎｒ）＝ＲＲ・ＮＮＲ ・・・（５）
ここで、ＮＮＲは、存在比算出部５３ａにより算出された有感物質１４aと放射線源同位体１４ｂとの存在比である。

感度係数算出部５３ｂにより算出された感度係数ＳＣＦは、感度係数記憶部５２ｆに記憶、保存される。

感度算出部５３ｃは、感度係数ＳＣＦに基づいて、中性子検出器１０の中性子検出の感度を算出する。なお、感度算出部５３ｃは、第１の実施形態と同様に、まず、中性子検出器１０の校正を実施する際に得られて第１計数記憶部５２ｂに収納された値から第２計数記憶部５２ｃに収納された値を減じて、計数率Ｃｒを算出する。次に、感度算出部５３ｃは、中性子検出器１０の校正を実施する際に得られた計数率Ｃｒ（ｃｐｓ）と、感度係数記憶部５２ｆに保存されている感度係数ＳＣＦとを用いて、次の式（６）を用いて、当該校正の際の感度ＳＣを算出する。
ＳＣ＝ＳＣＦ・Ｃｒ ・・・（６）

以上のように、本実施形態では、存在比算出部５３ａにより算出された存在比ＮＮＲと、放射能比算出部５３ｆにより算出された放射能比ＲＲにより、感度ＳＣを算出することができる。

以上、説明した実施形態によれば、外部の中性子源やヒートバランス計算に拠らずに、自身の校正が可能な中性子検出器および放射線検出器の感度校正方法を提供することを可能とする。

以上、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。また、各第２の実施形態と第３の実施形態の特徴を組み合わせてもよい。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１０…中性子検出器、１１…筐体、１１ａ…側部、１２…陽極、１２ａ、１２ｂ…端部、１３…陰極、１４…陰極側物質、１４ａ…有感物質、１４ｂ…放射線源同位体、１５ａ、１５ｂ…絶縁体、１６…金属・セラミックス部、１７…内部ガス、１８…同軸ケーブル、１８ａ…内部導体、１８ｂ…外部導体、２０…検出器回路、２１…直流電源、２２…電流計、２３…同軸ケーブル、２４…接地部、３０…前置増幅器、４０…信号処理部、４１…第１波高弁別器、４２…第１計数器、４３…第２波高弁別器、４４…第２計数器、５０…演算装置、５１…入力部、５２…記憶部、５２ａ…検出器等情報記憶部、５２ｂ…第１計数記憶部、５２ｃ…第２計数記憶部、５３…演算部、５３ａ…感度係数算出部、５３ｂ…存在比算出部、５３ｃ…放射能比算出部、５３ｄ…感度算出部、５４…出力部、６０…中性子モニタ

Claims (8)

1. 内部ガスを内包し中性子の検出用の電離箱である中性子検出器において、
   ２つの電極の一方の電極に設けられた前記中性子を受けて前記内部ガスを電離する生成物を生ずる有感物質と、
   前記有感物質とともに前記一方の電極に設けられて前記内部ガスを電離する放射線の線源となる放射線源同位体と、
   を有することを特徴とする中性子検出器。
2. 長手方向に延びた第１の電極と、
   前記第１の電極の両端をそれぞれ支持する２つの絶縁部材と、
   筒状で両端が閉止され、前記第１の電極および前記２つの絶縁部材を収納する筐体と、
   前記筐体の筒部の内側に設けられた第２の電極と、
   を備え、
   前記一方の電極は、前記第２の電極である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の中性子検出器。
3. 前記有感物質は、核分裂性物質であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中性子検出器。
4. 前記放射線はアルファ線であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の中性子検出器。
5. 前記有感物質は、核分裂性同位体であるウラン２３５であり、
   前記放射線源同位体は、アルファ線源であるウラン２３４である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の中性子検出器。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の中性子検出器と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に直流電圧を印加する電源と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる電流を検出し当該中性子検出器の出力として出力する電流計と、
   前記電流計からの出力を増幅する前置増幅器と、
   前記前置増幅器からの信号を受け入れて所定の弁別レベルを超える前記信号を出力する波高弁別器およびその出力を計数する計数器を有する信号処理部と、
   前記信号処理部の出力を受け入れて感度係数を算出し、感度を算出する演算装置と、
   を備えることを特徴とする中性子モニタ。
7. 前記演算装置は、前記中性子検出器からの出力の波高分布あるいは波形を正常のものと比較し、前記中性子検出器の異常の有無を判別する評価部をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の中性子モニタ。
8. 原子炉のゼロ出力状態における中性子検出器の準備時第１出力を測定するステップと、
   原子炉の出力状態における中性子検出器の準備時第２出力を測定するステップと、
   前記準備時第１出力と前記準備時第２出力とから感度係数を算出するステップと、
   を有する準備ステップと、
   原子炉のゼロ出力状態における中性子検出器の校閲時第１出力を測定するステップと、
   原子炉の出力状態における中性子検出器の校閲時第２出力を測定するステップと、
   前記校閲時第１出力と前記校閲時第２出力とから感度を算出するステップと、
   を有する校閲ステップと、
   を有することを特徴とする中性子検出器の感度校正方法。

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