JP2978103B2 - アクティブ中性子測定方法および装置 - Google Patents

アクティブ中性子測定方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、原子炉燃料の製
造工場や再処理工場等から発生する廃棄物等に含まれる
ウランやプルトニウムのごとき核分裂性物質を非破壊で
定量するためのアクティブ中性子測定方法およびそのた
めの装置に関し、さらに詳しくは、廃棄物等に含まれる
中性子吸収物質の影響を補正して核分裂性物質量を精度
良く測定できるアクティブ中性子測定方法および装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】原子炉燃料の製造工場や使用済燃料の再
処理工場等から発生する放射性廃棄物の貯蔵、処理、処
分に際しては、廃棄物中のウランや超ウラン元素のごと
き核分裂性物質の定量が、廃棄物の放射能管理の上から
必要となる。
【0003】放射性廃棄物中の核分裂性物質の測定装置
の1つとして、消滅時間差法を用いたアクティブ中性子
測定装置が従来から知られている。この装置は、図1お
よび図2を参照して説明すると、黒鉛のごとき中性子減
速材2を内面に配設した照射室1と、照射室1内に配設
したパルス高速中性子発生源3と、中性子減速材2から
放出される熱中性子を検出する照射室内熱中性子検出器
4と、中性子減速材2からの熱中性子と検査対象物6内
の核分裂性物質との核分裂反応により生成する高速中性
子を検出する高速中性子検出器5とからなる構成されて
いる。核分裂性物質を含有する廃棄物等を入れたドラム
缶を検査対象物6として照射室1の内部に収容する。照
射室1の外側はポリエチレンのごとき遮蔽体7で包囲さ
れていて、装置内外からの中性子を遮蔽している。
【0004】このアクティブ中性子測定装置を用いて検
査対象物6中の核分裂性物質を測定する方法を説明する
と、先ずパルス高速中性子発生源3を作動させてパルス
状の高速中性子を発生させる。発生した高速中性子は、
照射室1内面の中性子減速材2により減速、熱化されて
熱中性子となる。この熱中性子の量を、照射室内熱中性
子検出器4により検出する。熱中性子は照射室内に配置
された検査対象物6に照射され、検査対象物中の核分裂
性物質と熱中性子との核分裂反応を誘起せしめ、核分裂
反応により生成する高速中性子(即発中性子)を高速中
性子検出器5により検出する。照射室内熱中性子検出器
4と高速中性子検出器5とで検出された検出信号は、高
速中性子パルス発生時刻と一定の時間関係で同期させて
計数する計数回路(図示せず)により電気的に処理され
て、検査対象物6中の核分裂性物質量が測定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来のア
クティブ中性子測定装置を用いて検査対象物中の核分裂
性物質を測定する場合、検査対象物中に中性子吸収物質
が混在していると、検査対象物に照射される熱中性子の
一部が中性子吸収物質に吸収されてしまうため、照射室
内熱中性子検出器4の計測値と核分裂反応により生成す
る高速中性子を検出する高速中性子検出器5の計測値と
から求める核分裂性物質の測定値が、中性子吸収物質の
量によって変動してしまい、核分裂性物質の測定精度を
悪化させる。
【0006】原子炉燃料の製造工場や再処理工場等から
発生する放射性廃棄物中に混在する可能性のある中性子
吸収物質の代表例としては塩化ビニルが挙げられる。グ
ローブボックス内で発生した放射能汚染物をグローブボ
ックス外に搬出するに際しては、塩化ビニル製のバッグ
に放射能汚染物を収容して密封するバッグアウト作業を
行なう必要があるため、廃棄物中には塩化ビニルが混在
することになる。
【0007】塩化ビニル以外にも、燃料製造工場や再処
理工場等で使用、処分されたガラス製品中のホウ素
(B)、ステンレスや炭素鋼に含まれる高密度の鉄(F
e)、中性子遮蔽材に含まれるカドミウム(Cd)、真
鍮に含まれるスズ(Sn)等が中性子吸収物質として廃
棄物中に混在する可能性がある。
【0008】そこでこの発明は、放射性廃棄物中に混在
した中性子吸収物質に起因する核分裂性物質の測定値の
変動をなくし、核分裂性物質の分析精度を向上すること
ができる、改良されたアクティブ中性子測定方法および
そのための装置を提供することを目的としてなされたも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明による
アクティブ中性子測定方法は、パルス状に発生させた高
速中性子を中性子減速材により減速、熱化して熱中性子
として放出するとともに、この熱中性子を検出する工程
と、熱中性子を検査対象物に照射して検査対象物中の核
分裂性物質との核分裂反応を誘起せしめ、この核分裂反
応により高速中性子を生成させるとともに、この高速中
性子を検出する工程と、中性子減速材により熱化された
熱中性子の検出信号と核分裂反応により生成された高速
中性子の検出信号とを高速中性子パルス発生時刻と一定
の時間関係で同期させて計数して検査対象物中の核分裂
性物質を測定する工程とからなるアクティブ中性子測定
方法において、検査対象物から透過してくる熱中性子を
選択的に検出して、この透過熱中性子の計数値と中性子
減速材により熱化された熱中性子の計数値とから検査対
象物中の中性子吸収物質量による補正量を求め、この補
正量に基づいて検査対象物内の核分裂性物質量を補正す
ることを特徴とするものである。
【0010】さらに上記の方法を実施するために使用す
るこの発明のアクティブ中性子測定装置は、中性子減速
材を内面に配設するとともに内部に核分裂性物質含有検
査対象物を収容する照射室と、照射室内に配設したパル
ス高速中性子発生源と、中性子減速材から放出される熱
中性子を検出する照射室内熱中性子検出器と、中性子減
速材からの熱中性子と検査対象物内の核分裂性物質との
核分裂反応により生成する高速中性子を検出する高速中
性子検出器と、照射室内熱中性子検出器の検出信号と高
速中性子検出器の検出信号とを高速中性子パルス発生時
刻と一定の時間関係で同期させて計数する計数回路とか
らなるアクティブ中性子測定装置において、検査対象物
から透過してくる熱中性子を選択するコリメータと、コ
リメータにより選択された熱中性子を検出するコリメー
タ内熱中性子検出器とを照射室内に配設し、これによっ
て、照射室内熱中性子検出器の計測値とコリメータ内熱
中性子検出器の計測値とから検査対象物中の中性子吸収
物質量による補正量を求め、この補正量に基づいて検査
対象物内の核分裂性物質量を補正できるようにしたこと
を特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1および図2は、この発明のア
クティブ中性子測定装置の好ましい実施態様を示してい
る。この装置は、黒鉛のごとき中性子減速材2を内面に
配設した照射室1を有し、核分裂性物質を含有する廃棄
物等を入れたドラム缶を検査対象物6としてこの照射室
1内部に収容できるようにされている。照射室1はその
外側をポリエチレンのごとき遮蔽体7で包囲されてい
て、装置内外からの中性子を遮蔽している。照射室1内
にはパルス高速中性子発生源3と照射室内熱中性子検出
器4とが配設され、遮蔽体7内部には高速中性子検出器
5が配設されている。
【0012】この装置の動作を説明すると、パルス高速
中性子発生源3から発生されたパルス状の高速中性子
は、照射室1内面の中性子減速材2により減速、熱化さ
れて熱中性子となる。この熱中性子の量を、照射室内熱
中性子検出器4により検出する。熱中性子は検査対象物
6に照射され、検査対象物中の核分裂性物質と熱中性子
との核分裂反応を誘起せしめ、核分裂反応により生成す
る高速中性子(即発中性子)を高速中性子検出器5によ
り検出する。かくして得られた照射室内熱中性子検出器
4の検出信号と高速中性子検出器5の検出信号とを、中
性子パルス発生時刻と一定の時間関係で同期させて計数
回路(図示せず)で計数することにより、検査対象物中
の核分裂性物質量が測定される。
【0013】以上の装置構成および動作は従来のアクテ
ィブ中性子測定装置と同様である。この発明の装置が従
来の装置構成と異なる点は、コリメータ8とコリメータ
内熱中性子検出器9とを照射室1内に配設した点にあ
る。コリメータ8は、照射室内面の中性子減速材2から
発生する熱中性子を遮蔽して、検査対象物6を透過して
くる熱中性子のみを選択する作用をする。コリメータ内
熱中性子検出器9は、コリメータ8で選択された熱中性
子のみを検出するためのものである。
【0014】かような装置を用いて、中性子吸収物質に
起因する補正量を考慮した核分裂性物質量の分析を行な
う方法を以下に説明する。照射室1内面の中性子減速材
2から放出される熱中性子(a) は、一部(b) が検査対象
物6中の中性子吸収物質に吸収され、残り(c) が検査対
象物6を透過する。従って、上記の(a) の熱中性子量は
照射室内熱中性子検出器4により計数でき、(c) の熱中
性子量はコリメータ内熱中性子検出器9により計数で
き、これらの関係から、中性子吸収物質に吸収される熱
中性子量(b) を求めることができることになる。
【0015】先ず、照射室内熱中性子検出器4の計数値
とコリメータ内熱中性子検出器9の計数値との比(照射
室内熱中性子検出器4計数値/コリメータ内熱中性子検
出器9計数値)と中性子吸収物質量との関係を既知数値
を用いて予め求めておく。この関係の一例を図3に示
す。図3の関係を基にして、検査対象物の実際の計測に
より得られた照射室内熱中性子検出器4の計数値とコリ
メータ内熱中性子検出器9の計数値の比から、検査対象
物6中の中性子吸収物質の量を求める。
【0016】次に、中性子吸収物質の量と補正量との関
係を既知数値を用いて予め求めておく。この関係の一例
を図4に示す。図4の関係を基にして、図3により求め
た中性子吸収物質量に対応する補正量を求める。
【0017】このようにして求めた補正量と、検査対象
物6の実際の計測により得られた高速中性子検出器5の
計数値と照射室内熱中性子検出器4の計数値とから、次
式により補正後の核分裂性物質の量を求めることができ
る。
【0018】
【0019】式中の校正係数は、核分裂性物質量と高速
中性子検出器5計数値と照射室内熱中性子検出器4計数
値との関係を既知数値を用いて予め求めておいた数値で
ある。
【0020】
【実施例】200リットル容のドラム缶内に核分裂性物
質1.0gと中性子吸収物質(塩化ビニル)0.10g
/cm3 〜0.30g/cm3 を含有させた廃棄物を検
査対象物として充填し、この発明のアクティブ中性子測
定装置を用いて核分裂性物質量を測定した。中性子吸収
物質による影響の補正をしない場合と、補正をした場合
の測定値を下表に併記する。
【0021】
【0022】この表からわかるように、中性子吸収物質
による影響の補正をしない場合の核分裂性物質の分析精
度は−50〜−80%であるのに対して、補正した場合
の分析精度は−11〜+15%と向上している。
【0023】
【発明の効果】以上の説明からわかるようにこの発明に
よれば、従来のアクティブ中性子測定装置により測定さ
れた検査対象物中の核分裂性物質量を、混在する中性子
吸収物質に起因する補正量を考慮して補正するため、核
分裂性物質の分析精度の向上を図ることができる。
【0024】また、中性子吸収物質に起因する補正量
は、照射室内熱中性子の計数値と検査対象物から透過し
てくる熱中性子の計数値との比を用いて求めるため、パ
ルス高速中性子発生源から発生させる中性子発生強度に
依存することなく、正確な補正量を求めることができ
る。
【0025】さらに、中性子吸収物質量を分析するため
の計測は、核分裂性物質量の分析のための計測と同時に
非破壊により行なえるため、中性子吸収物質の分析のた
めの時間及び労力を費やさずに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のアクティブ中性子測定装置の縦断面
図である。
【図2】図1のA−A線に沿う横断面図である。
【図3】予め求めておいた[照射室内熱中性子検出器計
数値/コリメータ内熱中性子検出器計数値]と中性子吸
収物質量との関係の一例を示すグラフである。
【図4】予め求めておいた中性子吸収物質の量と補正量
との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
1:照射室 2:中性子減速材 3:パルス高速中性子発生源 4:照射室内熱中性子検出器 5:高速中性子検出器 6:検査対象物 7:遮蔽体 8:コリメータ 9:コリメータ内熱中性子検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 助川 泰弘 茨城県那珂郡東海村大字村松4番地33 原子力技術株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−139795(JP,A) 特開 平2−238350(JP,A) 特開 平5−281158(JP,A) 特開 平8−334564(JP,A) 実開 昭64−27695(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01T 3/00 G21G 4/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス状に発生させた高速中性子を中性
    子減速材により減速、熱化して熱中性子として放出する
    とともに、この熱中性子を検出する工程と、熱中性子を
    検査対象物に照射して検査対象物中の核分裂性物質との
    核分裂反応を誘起せしめ、この核分裂反応により高速中
    性子を生成させるとともに、この高速中性子を検出する
    工程と、中性子減速材により熱化された熱中性子の検出
    信号と核分裂反応により生成された高速中性子の検出信
    号とを高速中性子パルス発生時刻と一定の時間関係で同
    期させて計数して検査対象物中の核分裂性物質を測定す
    る工程とからなるアクティブ中性子測定方法において、
    検査対象物から透過してくる熱中性子を選択的に検出し
    て、この透過熱中性子の計数値と中性子減速材により熱
    化された熱中性子の計数値とから検査対象物中の中性子
    吸収物質量による補正量を求め、この補正量に基づいて
    検査対象物内の核分裂性物質量を補正することを特徴と
    するアクティブ中性子測定方法。
  2. 【請求項2】 中性子減速材を内面に配設するとともに
    内部に核分裂性物質含有検査対象物を収容する照射室
    と、照射室内に配設したパルス高速中性子発生源と、中
    性子減速材から放出される熱中性子を検出する照射室内
    熱中性子検出器と、中性子減速材からの熱中性子と検査
    対象物内の核分裂性物質との核分裂反応により生成する
    高速中性子を検出する高速中性子検出器と、照射室内熱
    中性子検出器の検出信号と高速中性子検出器の検出信号
    とを高速中性子パルス発生時刻と一定の時間関係で同期
    させて計数する計数回路とからなるアクティブ中性子測
    定装置において、検査対象物から透過してくる熱中性子
    を選択するコリメータと、コリメータにより選択された
    熱中性子を検出するコリメータ内熱中性子検出器とを照
    射室内に配設し、これによって、照射室内熱中性子検出
    器の計測値とコリメータ内熱中性子検出器の計測値とか
    ら検査対象物中の中性子吸収物質量による補正量を求
    め、この補正量に基づいて検査対象物内の核分裂性物質
    量を補正できるようにしたことを特徴とするアクティブ
    中性子測定装置。
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FR2933778B1 (fr) 2008-07-10 2012-09-28 Commissariat Energie Atomique Dispositif de mesure de grandeurs physiques de matieres nucleaires et procede de mise en oeuvre d'un tel dispositif.

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