JP3745693B2

JP3745693B2 - 中性子測定器

Info

Publication number: JP3745693B2
Application number: JP2002041012A
Authority: JP
Inventors: 弘中岡; 賢一矢野
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: JP2003240862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中性子測定器に関し、特に熱中性子感度の調整に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
中性子測定器としてのサーべーメータは、環境中に存在する各エネルギーの中性子（熱中性子、中速中性子、高速中性子）を検出する。そのようなサーベイメータは、原子力発電所、核燃料処理施設、加速器施設、などの各種の施設内あるいは施設外において用いられる。
【０００３】
従来、サーベイメータは、熱中性子を検出する中性子検出器と、一定の厚みをもって中性子検出器を取り囲む減速材と、その減速材の内部において中性子検出器の周囲に設けられた、複数の開口を有する熱中性子吸収材と、を有する。
【０００４】
外部から高速中性子が進入すると、その高速中性子が減速されて熱中性子に転換され、それが中性子検出器にて検出される。同様に、外部から中速中性子が進入すると、その中速中性子が熱中性子に転換され、それが中性子検出器にて検出される。但し、上記の熱中性子吸収材によって、熱中性子化されたものが一定割合で吸収される。つまり、熱中性子吸収材の外側において熱中性子化されたものは熱中性子吸収材に形成された開口を通過する限りにおいて中性子検出器にて検出される。外部から熱中性子が進入すると、その熱中性子の内で熱中性子吸収材の開口を通過したものが中性子検出器で検出される。よって、一般には、減速材の厚み、熱中性子吸収材の開口率などを調整することによって、エネルギー感度特性が調整される。
【０００５】
しかし、熱中性子吸収材の開口率の調整では、中速中性子の感度を上げることなく、熱中性子の感度を上げることが困難であるという問題がある。人体に対する影響は熱中性子によるものが大きく、また法令改正などの背景もあって、熱中性子感度の向上が要請されている。なお、特開平５−２３２２３９号公報には、中性子検出装置が開示されているが、その装置は個人線量計である。
【０００６】
本発明の目的は、中性子測定器において、熱中性子の感度を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、中性子検出器とそれを取り囲んで設けられた減速材とを含む検出部と、前記減速材の背面に接合される基板を含む測定部と、を有し、前記減速材の背面側端部には、前記背面から穿孔された複数の感度調整孔が形成され、前記複数の感度調整孔は、前記減速材に前記基板を接合固定するための複数のねじ穴と、前記基板によって隠蔽される複数の中空孔と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
中速中性子（及び高速中性子）は直進性が強く、このため、減速材の背面側に複数の感度調整孔を形成しても、前面側（あるいは側面側）から入射した中速中性子（及び高速中性子）の感度は大きく変化しない（一方、背面側から入射する中速中性子等の感度は当該部位における減速材の物量が削減されるために低下する）。一方、外部から入射した熱中性子は減速材中で様々な軌跡をもって移動し、減速材の背面側端部にも達する。また、その背面側端部に直接入射する熱中性子も存在する。それらの背面側端部に到来した熱中性子の内の一部は、複数の感度調整孔の内部を通って、減速材の中心部へ、より到達しやすくなる。その結果、中速中性子などに対して、相対的に熱中性子の感度を向上できる。
【０００９】
また、上記構成によれば、感度調整孔をねじ穴として兼用でき、しかも各感度調整孔が基板によってカバーされるので、それらを物理的に保護でき、また見栄えの点でも良好となる。なお、感度調整孔の個数、開口サイズ、深さなどはエネルギー感度特性を良好にするために適宜調整される。
【００１０】
なお、上記構成を有する中性子測定器は、前面側及び側面側を主感度方位とするものとして利用されるのが望ましいが、必ずしも、そのような使用態様には限定されない。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明は、可搬型のサーベイメータとして機能する中性子測定器において、中性子検出器とそれを取り囲んで設けられた減速材とその減速材内において前記中性子検出器の周囲に設けられ複数の開口を有する熱中性子吸収材とを含み、円筒形状を有する検出部と、前記減速材の平坦な一方面としての背面に接合される円形の基板を含む測定部と、を有し、前記減速材の背面側端部には、前記背面から穿孔された複数の感度調整孔が形成され、前記複数の感度調整孔は、前記減速材に前記基板を接合固定するための複数のねじ穴と、前記基板によって隠蔽される複数の中空孔と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
望ましくは、前記複数のねじ穴は大径のリング状に配列され、前記複数の中空孔は小径のリング状に配列される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係る中性子測定器の好適な実施形態が示されており、図１はその断面図である。本実施形態に係る中性子測定器は原子力発電所などにおいて用いられるサーベイメータである。このサーベイメータは熱中性子から高速中性子までの各エネルギーの中性子を検出し、その線量や線量当量を演算し、その線量や線量当量を表示する装置である。
【００１５】
図１において、サーベイメータは、大別して検出部１０と測定部１２とで構成される。検出部１０はそれ全体として円筒形状を有し、具体的には、検出部１０は、比例計数管などによって構成される中性子検出器２０と、その外側に設けられた一定の厚みを有する減速材１４と、減速材１４の内部にあって中性子検出器２０の外側を取り囲むように設けられた吸収材１６と、を有している。吸収材１６は、図１に示されるように、複数の開口１８を有している。減速材１４は例えばボロンなどの熱中性子吸収材料によって構成され、その開口率は例えば２０％である。
【００１６】
また、減速材１４は例えばポリエチレンなどの中性子減速材料によって構成される。図１において、減速材１４の外径Ｄ１は例えば２００ｍｍであり、また吸収材１６の直径Ｄ２は例えば７０ｍｍである。減速材１４の図１において左右方向すなわち前後方向の幅Ｗ１は例えば２５０ｍｍであり、吸収材１６の前後方向の長さＷ２は例えば１００ｍｍである。もちろん以上あげた各数値は一例であって、本発明はそれらには限定されない。
【００１７】
検出部１０の作用について説明すると、高速中性子が外部から進入すると、減速材１４内においてその高速中性子が減速され、それが熱中性子に転換される。吸収材１６の内側において生じた熱中性子は中性子検出器２０によって検出され、一方、吸収材１６の外側において熱中性子化されたものは、その一部が上記開口を通過して中性子検出器２０にて検出される。これは中速中性子においても同様であるが、中速中性子については主として吸収材１６の外側において熱中性子化され、それにより生じた熱中性子の内、その一部が開口１８を通過して中性子検出器２０にて検出される。一方、外部から入射した熱中性子は減速材１４内においてジグザグに進行してその一部が開口１８を介して中性子検出器２０にて検出される。上述したように、中性子検出器２０は例えば比例計数管などによって構成され、それは主として熱中性子に対して検出感度が有するものである。
【００１８】
もちろん、以上説明した作用は典型的な作用であって、中性子のエネルギーは一般に連続的に存在しており、各エネルギーに応じてまた入射経路に応じて様々な挙動を取り得る。いずれにしても、減速材１４の形状や吸収材１６の形状などを適宜調整することにより、熱中性子から高速中性子までの広いエネルギー範囲に渡って中性子の検出を行うことが可能となる。
【００１９】
本実施形態においては、以下に説明するように、人体に対して最も影響がある熱中性子について感度向上を図るために、減速材１４の背面側端部１４Ａに複数の感度調整孔２２，２４が形成されている。これについては後に詳述する。
【００２０】
なお、図１において、符号１４Ｃは平坦な前面を表しており、符号１４Ｄは円筒面としての側面を表しており、符号１４Ｂは平坦な背面を表している。
【００２１】
測定部１２は背面１４Ｂに接合される基板２６を有する。この基板２６は例えばアルミニウムなどによって構成されるものでありそれは円盤形状を有する。基板上には各種の電子回路２８や図示されていないバッテリなどが搭載される。またその基板を覆ってカバー２７が設けられており、カバー２７には必要な計器類、例えばメータ３０や各種のつまみが設けられる。
【００２２】
なお、図１において符号２１は中性子検出器２０から出力された信号を電子回路２８へ伝送するためのケーブルを表している。
【００２３】
上述したように、減速材１４の背面側端部１４Ａには、背面１４Ｂに開口を有し、その背面１４Ｂ側から穿孔された複数の感度調整孔２２，２４が形成されている。
【００２４】
ここで、図２には、それらの感度調整孔２２，２４の配列が示されており、この図２は、背面側から減速材１４の背面１４Ｂを見た様子を模式的に表している。各感度調整孔は２種類に区分され、すなわちネジ穴としての感度調整孔２２と中空孔としての感度調整孔２４に区別される。ここで、中空孔としての感度調整孔２４は、小径をもったリング状に複数配列されており、図２に示す例では例えば６個の感度調整孔２４がリング状に配列されている。またその外側において大径をもってリング状に複数のネジ穴としての感度調整孔２２が配列されており、図２に示す例では８個の感度調整孔２２が形成されている。
【００２５】
図１に示されるように、感度調整孔２２には、ネジ部材２３が取付けられ、すなわち感度調整孔２２とネジ部材２３との係合により背面１４Ｂ上に基板２６が接合固定される。その状態では、中空孔としての感度調整孔２４の開口も基板２６によって隠蔽されることになる。よってそれらの感度調整孔２２，２４は測定部１２によって完全に覆われており、外部に露出することはないので、それらを物理的に保護できるという利点がある。また外観上も見栄えが良いという利点がある。さらに一部の感度調整孔がネジ穴として兼用されており、別途不用意にネジ穴を形成する場合における感度の変動といった問題を未然に防止できる。
【００２６】
本実施形態においては、背面側端部１４Ａに複数の感度調整孔２２，２４が形成されているため、前面側あるいは側面側から進入した熱中性子が減速材１４中で衝突散乱し、それが背面側端部１４Ａに達すると、それらを感度調整孔２２，２４を通過させて、減速材１４の中心部へより進入させることが可能となる。また背面側端部１４Ａに直接的に進入した熱中性子についても上記同様に減速材１４の中心部へより導くことが可能となる。その一方において、中速中性子や高速中性子は直進性があるため、前面側あるいは側面側から飛来するそれらの中性子については複数の感度調整孔２２，２４はあまり影響を与えない。また背面側から入射してくる高速中性子や中速中性子については、減速材の物量が削減されているためにそれらの感度は一般に低下することになる。その結果、熱中性子の感度を相対的に向上して、良好なエネルギー感度特性を得ることが可能となる。
【００２７】
もちろん、図１に示されるサーベイメータにおいて、感度指向性は全方位均等であってもよいが、前面側を主感度方位とするものであってもよい。用途あるいは仕様目的などに応じて、各種の材料の形状や開口の大きさなどを適宜調整することにより、感度の方位依存性を所望のものにすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良好なエネルギー感度特性を得ることができる。特に、熱中性子の感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るサーベイメータの断面図である。
【図２】複数の感度調整孔の配列を説明するための図である。
【符号の説明】
１０検出部、１２測定部、１４減速材、１６吸収材、１８開口、２０中性子検出器、２２感度調整孔（ネジ穴）、２４感度調整孔（中空孔）。

Claims

中性子検出器とそれを取り囲んで設けられた減速材とを含む検出部と、
前記減速材の背面に接合される基板を含む測定部と、
を有し、
前記減速材の背面側端部には、前記背面から穿孔された複数の感度調整孔が形成され、
前記複数の感度調整孔は、
前記減速材に前記基板を接合固定するための複数のねじ穴と、
前記基板によって隠蔽される複数の中空孔と、
を含むことを特徴とする中性子測定器。
可搬型のサーベイメータとして機能する中性子測定器において、
中性子検出器とそれを取り囲んで設けられた減速材とその減速材内において前記中性子検出器の周囲に設けられ複数の開口を有する熱中性子吸収材とを含み、円筒形状を有する検出部と、
前記減速材の平坦な一方面としての背面に接合される円形の基板を含む測定部と、
を含み、
前記減速材の背面側端部には、前記背面から穿孔された複数の感度調整孔が形成され、
前記複数の感度調整孔は、
前記減速材に前記基板を接合固定するための複数のねじ穴と、
前記基板によって隠蔽される複数の中空孔と、
を含むことを特徴とする中性子測定器。
請求項２記載の中性子測定器において、
前記複数のねじ穴は大径のリング状に配列され、
前記複数の中空孔は小径のリング状に配列されたことを特徴とする中性子測定器。