JP3426611B2 - 放射線検出装置 - Google Patents

放射線検出装置

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JP3426611B2 JP00555592A JP555592A JP3426611B2 JP 3426611 B2 JP3426611 B2 JP 3426611B2 JP 00555592 A JP00555592 A JP 00555592A JP 555592 A JP555592 A JP 555592A JP 3426611 B2 JP3426611 B2 JP 3426611B2
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    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば核融合炉におけ
る放射線の輻射分布を検出する放射線検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、核融合炉にあっては、放射線の輻
射分布を測定する放射線検出装置として、図4に示すよ
うに、核融合プラズマ41からの放射線を、検出器容器
43内に配設されているスリット42を介して検出器ア
レイ44に導き、ここで放射線の空間分布が検出され、
この検出値は信号増幅器45およびインタフェース46
を介してデータ処理計算機47に人力されるようになっ
ている。
【0003】この従来の放射線検出装置は、試験用の核
融合炉のためのものであり、運転時間も10数秒と短
く、また核融合反応による中性子、γ線による検出装置
および周辺の構造物の温度上昇は、熱容量に比べて熱入
力が少ないため、それほど大きくはなく、測定に誤差を
与えるほどはでなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】実際の核融合炉の場合
の運転時間は、現在の10数秒から1000秒、もしく
は、定常運転になり、また大量の中性子、γ線が発生す
るので、測定時間中に図4のスリット42および検出器
容器43、支持金具が核発熱で温度上昇する。また、核
融合プラズマ41からの輻射および粒子の入射によって
も装置入射部のスりツト42と検出器アレイ44および
検出器容器43と検出器アレイ44間で温度差が生じ、
この温度差のため、検出器アレイ44に輻射入力があ
り、核融合プラズマ1の直接の輻射以外からの熱入力と
なり、測定誤差となる。特に、大量の中性子、γ線が発
生する場合、検出器アレイ44自信が核発熱により温度
上昇し、これが測定誤差の原因となる。
【0005】本発明はスリットからの熱入力がなくな
り、測定誤差がなくなり、また検出器容器からの熱入力
および中性子による検出器自体の核発熱による測定誤差
がなくなる放射線検出装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、核融合装置のプラズマ
からの放射線を内部に取り込み可能な開口部を有し、か
つ壁が内側容器と外側容器からなる二重容器構造であっ
て、この壁内部空間に冷却水が流通可能な検出器容器
と、この検出器容器内の開口部に配設され、前記プラズ
マの視野を確保するスリットと、前記検出器容器内の前
記スリットとは反対寄りに配設された検出器ベースと、
この検出器ベースに沿って配設されて前記プラズマから
の放射線を検出する検出器アレイと、記検出器容器内
の冷却水を前記スリット及び検出器ベースに循環させて
これら検出器容器、スリット及び検出器ベースを冷却す
冷却装置と、を備えた放射線検出装置である。
【0007】請求項2に対応する発明は、前記検出器ベ
ースに前記スリットの温度を検出するモニタ検出器を備
えたことを特徴とする請求項1記載の放射線検出装置で
ある。
【0008】
【作用】請求項1の発明によれば、スリットと検出器ア
レイは、各々温度が一一定の冷却水により冷却されるの
で、スリットからの熱入力がなくなり、測定誤差がなく
なる。また、検出器容器壁内に冷却水を循環させるよう
にしたので、検出器容器が冷却されると共に、中性子の
シールドとなることから、検出器容器からの熱入力およ
び中性子による検出器自体の測定誤差がなくなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図1は本発明による放射線検出装置の第
1の実施例を示す概略構成図で、核融合装置からのプレ
ーラズマ1を、取り込み可能な検出器容器2を有してい
る。検出器容器2の壁は、外側容器2bと内側容器(真
空容器)2cからなる二重容器構造であって開口部2a
を有し、壁内部空間に冷却水が流通可能な構成となって
いる。外側容器2bと内側容器2cは、いずれも熱伝導
の良い材料、例えば銅またはアルミニウムにより形成さ
れている。検出器容器2内には、この開口部2a側に、
プラズマ1の必要最低限の視野を確保するためのスリッ
ト3が配設されている。検出器容器2内の底面側に、銅
またはアルミニウム等の熱伝導の良い材料からなる湾曲
した検出器ベース4が配設されている。検出器ベース4
の板面に沿って、プラズマ1からの放射線を検出する複
数の検出器アレイ5が配設されている。検出器アレイ5
は、周辺からの輻射入力を避けるため、検出器カバー6
内に収納され、検出器カバー6は前面側が開口され、銅
またはアルミニウム等の熱伝導の良い材料により箱状に
形成されている。検出器カバー6の開口部に、検出器カ
バー6に必要最低限の視野を確保するため(他の部分か
らの輻射入力を避けるため)の検出器スリット7が配設
されている。
【0010】スリット3の外周縁には、スリット冷却用
配管8が配設され、また、検出器ベース4の外周縁に
は、検出器ベース冷却用配管9が配設され、さらに検出
器ベース冷却用配管9とスリット冷却用配管8と検出器
容器2が連絡用冷却配管10により接続され、冷却水が
流通可能に構成されている。連絡用冷却配管10の一部
に冷却水を冷却する冷却装置11が配設されている。
【0011】検出器アレイ5によって検出された検出信
号は、信号増幅器13とインタフェース14を介してデ
ータ処理用計算機12に入力され、ここで放射線分布を
演算処理するようになっている。データ処理用計算機1
2は、後述する冷却装置11からの冷却水の温度が各々
の場所で一定となるように、冷却装置11に対して温度
制御指令および流量制御指令を出力するようになってい
る。すなわち、スリット3の温度を温度検出器15によ
り検出し、また検出器容器2の温度を温度検出器16に
より検出し、さらに検出器ベース4の温度を温度検出器
17により検出するように構成されている。温度検出器
15,16,17からの検出信号は、それぞれ温度コン
トローラ18に入力し、ここで温度設定値との偏差が求
められ、この偏差をインタフェース14を介してデータ
処理用計算機12に入力し、ここで所定の演算が行わ
れ、温度制御指令および流量制御指令を出力するように
なっている。
【0012】図2(a),〈b)は、それぞれ図1の検
出器容器2の内部構造を示す正断面図および平断面図で
あり、検出器容器2の温度を均一化するため、および、
流路をジグザグに形成するため、複数の仕切板2dを外
側容器2bと内側容器2c間の壁内部空間に互いに間隔
を存して配設した構造となっている。仕切板2dの材料
は、図2(a)の縦方向の熱伝導を良くするため、銅ま
たはアルミニウムを使用し、また、横方向の温度の均一
化を図るため、周方向に銅またはアルミニウムの熱伝導
の良い材料をベルト状に巻く構造としたものである。こ
の部分の温度を一定に保つため、検出器アレイ5、スリ
ット3も同様に、冷却水の温度、流量を制御するように
構成されている。なお、図中2eは冷却水入口、2fは
冷却水出口である。
【0013】以上述べた実施例によれば、冷却装置11
により温度が一定に冷却された冷却水は一検出器容器2
の壁空間内およびに冷却用配管8,9にそれぞれ循環さ
れるので、スリット3と検出器アレイ5の温度が一定に
なるので、スリット3からの熱入力がなくなり、測定誤
差がなくなる。本実施例では、熱伝導性の良好な材料に
より検出器ベース4に検出器アレイ5が固定され、この
検出器アレイ5と検出器ベース4が共に、熱伝導性の良
好な材料で形成された検出器カバー6内に覆われている
ので、検出器アレイ5の周辺からの輻射入力を避けるこ
とができ、検出器アレイ5と検出器カバー6の温度を同
じにすることができる。そして、検出器カバー6の前面
開口部に、検出器スリット7が設けられているので、検
出器に不必要な輻射入力を避けることができる。
【0014】また、検出器容器2が冷却されると共に、
中性子シールドとして機能するので、検出器容器2から
の熱入力がなくなり、測定誤差がなくなる。さらに、検
出器容器2の冷却および中性子シールドが同時に行われ
るため、検出器容器2からの熱入力および中性子による
検出器アレイ5自体の核発熱による測定誤差がなくな
る。また、装置の取付け取外し等のときのシールドの取
外しの自動化が可能になり、従来使用していた、ボロン
入りポリエチレンを装置の周辺に積み上げていく中性子
のシールド方式に比べて被爆の低減が可能になる。具体
的に、検出器容器2内の冷却水は、装置の取付、取外し
時は給排水機構により別容器に移されるため、装置重量
が著しく軽くなり、短時間の作業が可能となる。
【0015】図3は本発明の第2の実施例を示す概略図
であり、図1の検出器ベース4に検出器アレイ5を設け
るばかりでなく、直接核融合プラズマを視野にいれない
が、スリット3を視野にいれるモニタ検出器20を設
け、これにより検出器アレイ5と検出器スリット7の温
度差による輻射入力による検出器アレイ5の入力を検出
するようにしたものである。そして、図1の温度コント
ローラ18、温度検出器15,16,17を設けず、こ
れ以外の点は、前述の実施例と同様に構成したものであ
る。この場合、モニタ検出器20の出力を零にするよう
にスリット3の冷却水の流量を制御することにより、温
度差による熱入力を原因とする測定誤差をなくすること
ができる。
【0016】図3の実施例のモニタ検出器20の検出出
力をデータ処理用計算機12に読み込み、他の検出器ア
レイ5の出力から差引、補正をかける。この方法が有効
な場合は、検出器アレイ5の出力が比較的少なく、信号
増幅器13のダイナミックレンジの減少が問題にならな
いときである。
【0017】前述の実施例はいずれも、検出器容器の内
側容器2bと外側容器2cを両方とも、熱伝導の良好な
材料で形成した例であるが、用途によってはステンレス
を使用したり、内側容器2bと外側容器2cのいずれか
一方だけを熱伝導性の良好な材料を使用するようにして
もよい。さらに、前述の実施例は、いずれも全て検出器
容器2の外側が大気の場合であるが、特殊な場合装置全
体が巨大な測定ポートの中に入る場合であってもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、スリットからの熱入力
がなくなり、測定誤差がなくなり、また検出器容器から
の熱入力および中性子による検出器自体の核発熱による
測定誤差がなくなる放射線検出装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による放射線検出装置の第1の実施例の
概略構成を示す図。
【図2】図1の検出器容器の構成を説明するための図。
【図3】本発明による放射線検出装置の第2の実施例の
概略構成を示す図。
【図4】従来の放射線検出装置の例の概略構成を示す
図。
【符号の説明】
1…核融合プラズマ、2…検出器容器、3…スリット、
4…検出器ベース、5…検出器アレイ、8…スリット冷
却用配管、9…検出器ベース冷却用配管、10…連絡用
冷却配管、11…冷却装置、15,16,17…温度検
出器、18…温度コントローラ、20…モニタ検出器。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 核融合装置のプラズマからの放射線を内
    部に取り込み可能な開口部を有し、かつ壁が内側容器と
    外側容器からなる二重容器構造であって、この壁内部空
    間に冷却水が流通可能な検出器容器と、 この検出器容器内の開口部に配設され、前記プラズマの
    視野を確保するスリットと、 前記検出器容器内の前記スリットとは反対寄りに配設さ
    れた検出器ベースと、 この検出器ベースに沿って配設されて前記プラズマから
    の放射線を検出する検出器アレイと、 記検出器容器内の冷却水を前記スリット及び検出器ベ
    ースに循環させてこれら検出器容器、スリット及び検出
    器ベースを冷却する冷却装置と、 を備えた放射線検出装置。
  2. 【請求項2】 前記検出器ベースに前記スリットの温度
    を検出するモニタ検出器を備えたことを特徴とする請求
    項1記載の放射線検出装置。
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GB202005828D0 (en) 2020-04-21 2020-06-03 Univ Dublin City Electromagnetic field signal acquisition system for high signal-t-noise ratios, and electrical noise immunity

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