JP3812390B2

JP3812390B2 - Optical fiber radiation monitor and monitoring system using the same

Info

Publication number: JP3812390B2
Application number: JP2001282567A
Authority: JP
Inventors: 哲也松井; 博司北口; 睦掘次; 章夫本地
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003090884A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いたモニタリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
将来のエネルギー資源として有望なメタンハイドレートは、日本近海の海底に多くの資源があると言われており、資源小国の日本にとって非常に有効なエネルギー資源と考えられている。現在、種々の開発が始められているが、その課題の一つに、メタンハイドレートは地殻変動に伴って、爆発的に噴出する（これを暴噴と呼ぶ）問題があり、探査や採鉱の際、安全上の問題があると言われている［参考文献：エネルギー総合工学研究所発行「新エネルギーの展望非在来型天然ガス（メタンハイドレート編）」１９９８年３月］。したがって、暴噴を予知する技術が必要とされている。
【０００３】
一方、地震などの地殻変動の前に、地下水中のラドン（またはラドントロンと呼ばれる場合もある。以下では簡単のためラドンと統一する）が上昇する現象が指摘されており、阪神大震災や芸予地震の直前に地下水中のラドン上昇が観測されている［参考文献：Shigeki Tasaka et al. “Ground-Water Radon Anomaly Before the Kobe Earthquake in Japan”，Science Vol.269,(1995) ］。したがって、ラドンのモニタリングにより、地震予知ができる可能性が研究されている。
【０００４】
この場合のラドン検出器としては、特開平８−７５８５９号のように、水中に直接投入して遠隔計測可能で、機能性分離膜により水中のラドンのみを検出器内の気相に抽出してリアルタイムで放射線測定するものがある。
【０００５】
また、遠隔測定可能な放射線モニタとしては、光ファイバを用いた放射線モニタが多数研究開発されている。まず、特開平６−２０１８３５号公報は、シンチレータと、シンチレータ内に挿入されてシンチレータの発光を取込む波長変換ファイバと、前記波長変換ファイバから光を取込む検出光伝送用光ファイバとを備えた放射線モニタであり、センサ部に電源が不要な放射線モニタであり、また、特開平６−２５８４４６号公報は、シンチレータの発光強度の温度依存性を温度による発光パルスの時間減衰特性を測定することにより温度補償する放射線モニタである。
【０００６】
更に、特開２０００−６５９３７号公報及び特開２０００−２０８８５０号公報は、センサ部と信号処理部との距離を長距離にできるようにシンチレータ内に設置する波長変換ファイバを多重往復させて設置して、検出信号の変換率を向上させたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
まず、これまでメタンハイドレートの暴噴を予知する技術は、まだ確立されていない。
【０００８】
また、地震予知法の一つとして開発されている水中ラドン検出器は、水中のラドンを機能性分離膜で検出器内の気相に分離する方式のため、耐圧性としては水深１００から４００ｍまでの圧力に耐えるのが限界で、メタンハイドレートを探査・採鉱する水深最大数ｋｍの海底で使用することは困難であるという課題がある。
【０００９】
更に、これまでの光ファイバを用いた放射線モニタ（以下では光ファイバ放射線モニタと呼ぶ）は、温度補償の機能を有するものはあるものの、放射線入射に伴うシンチレータの発光パルスの時間減衰特性から温度を補償する方式であったため、長距離伝送するような微弱光計測（シングルフォトンカウンティング）の領域になると時間減衰特性が測定できず、温度補償できないという課題があった。また、そもそもこれまでの光ファイバ放射線モニタは、人がセンサ部に容易にアクセスできることを想定しているので、センサ部の感度校正は人がセンサ部を直接操作することができた。例えば、校正用の放射線源をセンサ部に近接させ、検出信号を確認し、校正することができた。しかしながら、メタンハイドレートを探査・採鉱する水深最大数ｋｍの海底で長期間モニタリングすることを考えると、人のアクセスは困難な場合もあり、光ファイバ放射線モニタを遠隔で校正しなければならないという課題がある。
【００１０】
本発明の目的はこれらの課題を解決する光ファイバ放射線モニタ及びそれを用いたモニタリングシステムを提供する事にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためには、まず、深海の高圧の中で遠隔で放射線計測可能な方式として、光ファイバ放射線モニタのセンサ部を遠隔で校正できるようにする。その手段として、シンチレータに励起光を照射する光源と、その光源からの光をシンチレータに伝送する校正用励起光伝送用光ファイバと設けることにより、シンチレータを光励起する。そこで発生する検出光（シンチレータの蛍光）は、放射線が入射したときに発生する検出光とほぼ同じ波長であるため、波長変換ファイバで波長変換され、検出光伝送用光ファイバにより伝送されて放射線モニタの信号処理部により検出される。したがって、光源の強度を一定で照射すれば、測定系に問題がなければ一定の信号強度が検出されるはずであり、測定系の校正ができ、健全性を確認できる。また、シンチレータも波長変換ファイバも光発生の原理は励起光（シンチレータの場合は放射線）を吸収して蛍光を放出する現象であるが、一般に蛍光現象は温度が上昇すると蛍光量子収率が減少し、発光寿命が短くなって、蛍光強度が減少する。センサ部の温度が変化している場合、光源強度が一定であっても検出信号が変化することになるが、この変化した信号強度から、予め測定しておいた温度と検出信号の相関関係を用いてセンサ部の温度を知ることができるので、温度補償を行うことができる。
【００１２】
もう一つの方法としては、校正用励起光伝送用光ファイバを用いることなしに、光源の光を検出光伝送用光ファイバに直接入射する方法である。この場合、励起光はシンチレータを励起する波長ではなく、波長変換ファイバを励起する波長を選択する。照射された励起光により波長変換ファイバは蛍光を発生し、その蛍光は検出光伝送用光ファイバを通って信号処理部に帰ってくるので、その蛍光強度から、シンチレータ以外の測定系の校正ができ、かつ、健全性が確認できる。また、波長変換ファイバの温度が変化している場合は、その温度を上記の方法と同様に求めることができる。センサ部の温度はシンチレータも波長変換ファイバもほぼ同様と見なすことができるので、ここで把握できた温度を用いて、実際の放射線を検出した場合の検出信号を補正することも可能となる。
【００１３】
更に別の方法として、光源として強度の強いパルスレーザ光を用い、校正用励起光伝送用光ファイバを通して、センサ部のシンチレータ近傍に設置されたＸ線発生用ターゲットにそのレーザ光を集光照射するようにする。高強度のパルスレーザ光が物質に照射されるとレーザブレイクダウンにより高密度なプラズマが発生し、その際ターゲット原子の電子が多数はぎ取られて、また再結合を起こし、Ｋ殻，Ｌ殻等の特性Ｘ線が発生する。このＸ線はセンサ校正用の放射線源となり、このＸ線を照射されたシンチレータから検出光が発生するので、この測定系全体を校正することができる。
【００１４】
ここで、光ファイバ放射線モニタの感度を向上させる好ましい手段として、波長変換ファイバの最適な波長変換を考えた場合、シンチレータの発光波長に対して最も良く励起され、かつ、発生する蛍光を波長変換ファイバ自身で全く吸収せず、更に検出光伝送用光ファイバの伝送効率が良い波長帯であることが必要となる。ここで、そのような条件を備えた蛍光物質として、ローダミン、または、ＤＣＭ、またはピリジンを選択する。その詳細は実施例において記述する。こうすることにより、好ましい高感度な光ファイバ放射線モニタを構築できる。
【００１５】
そして、好ましくは、こうして校正された放射線モニタを用いて、地殻変動により発生するラドントロンガスをモニタすることにより、メタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知システムを構築することができる。
【００１６】
具体的には、まず、メタンハイドレートを採鉱する抗井周辺に、光ファイバ放射線モニタのセンサ部を複数配置し、検出信号を集中監視する監視装置を設けることにより、抗井周辺の広域の地殻変動を観測するモニタリングシステムを構築できる。
【００１７】
また、メタンハイドレートの探査の場合には、探査船から曳航されるフィッシュ型センサの中に光ファイバ放射線モニタのセンサ部を備えることにより、必要な海域のラドン量を測定することで地殻変動を観測する好ましいモニタリングシステムを構築できる。
【００１８】
更に、好ましくは、海面に浮遊させたブイの中に、放射線モニタの信号処理部を内蔵し、このブイから海底近傍に放射線モニタセンサ部を引き下ろすことにより、観測したい海底の地殻変動の定点観測が可能となる。このブイで測定した信号は無線で送信することにより、連続監視が可能となる。さらに、ブイのセンサ類を駆動する電力は、内蔵バッテリで可能であり、太陽光発電素子を備えることでバッテリの交換なく長期間計測することも可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細な説明を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタの一実施例を示す。本実施例の光ファイバ放射線モニタは、センサ部２０と信号処理部２１とが検出光伝送用光ファイバ５と校正用励起光伝送用光ファイバ６により接続されている。センサ部２０は、センサ部ケースａ１，シンチレータ２，波長変換ファイバ３，センサ部ケースｂ４で構成される。海中の深さ数百ｍから数ｋｍでは、水圧が数十から百数十気圧と非常に高い圧力となるため、センサ部ケースａ１およびセンサ部ケースｂ４は、その圧力に耐える強度と、耐水性を備える必要があるため、強度の強い金属で構成する。しかしながら、放射線を検出するためには、放射線がセンサ部ケースａ１を透過しなければいけないため、センサ部ケースａ１の厚みは極端に厚くすることはできない。また、放射線計測の観点ではアルミなどの放射線透過性の良いものを用いる方がよい。したがって、センサ部ケースａ１およびセンサ部ケースｂ４は材料面だけでなく、構造の面でも強度の高いものにする必要があり、必要に応じて、内部に補強のための支持材を備えることも有効である。また、図１では円筒形の形状を図示しているが、より強度の強い球状にすることも有効である。
【００２０】
シンチレータ２としては、ＮａＩ(Ｔｌ)結晶が最も感度が高い点で有効であるが、潮解性を有しているという弱点を持っている。そこで、感度はＮａＩ(Ｔｌ)に比べ半減するが潮解性のないＣｓＦ２（Ｅｕ）やＣｄＷＯ４などを使用することも考えられる。この光ファイバ放射線モニタで検出する放射線はγ線（Ｘ線）であり、それがシンチレータ２に入射すると発光（蛍光）を発生する。発生する光子数は放射線からの吸収エネルギー１ＭｅＶあたり約３８００個である。この光子を波長変換ファイバ３のコア中の蛍光性物質で吸収し、蛍光を放出することで、波長を長波長側に変換する。このとき、その蛍光波長は伝送する検出光伝送用光ファイバ５の伝送損失に少ない波長に変換するが、その点に関しては後述する。この図１では波長変換ファイバ３はシンチレータ２内を一往復しているが、シンチレータ２の発光を効率良く波長変換ファイバ３に吸収させるため、更に多重に往復させても良い。
【００２１】
検出光伝送用光ファイバ５は、ガラス製の光ファイバが伝送損失が少なく、数百ｍから数ｋｍの長さで検出光を伝送する。この図１では、光ファイバのみを記載しているが、海中を数百ｍから数ｋｍの長さで引き回すので、強度を持たせるため金属製のカバーを被覆したり、更には強度補強のため金属製ワイヤーを結合させたりすることが考えられる。伝送された検出光は信号処理部２１に伝送され、光検出器７で電気信号に変換し、前置増幅器８及び増幅器９で信号増幅して、波高弁別器１０に掛ける。この波高弁別器１０で、ノイズ成分である低レベルの電気信号をカットし、真の検出光の信号のみをカウンタ１１でカウントして、コンピュータ１２で演算・記録する。光検出器７としては、光電子増倍管や高感度なフォトダイオード素子等を用いる。前置増幅器８は光検出器７に直結して用いるものであるが、増幅器９，波高弁別器１０，カウンタ１１はＮＩＭモジュールといわれる従来から放射線計測に用いられるモジュールタイプのものや、最近はパーソナルコンピュータに内蔵するボードやカードとして一体になったものもあり、要求されるサイズや精度に応じて選択することができる。
【００２２】
ここで、光ファイバ放射線モニタのセンサ部２０を遠隔で校正できるようにするため、シンチレータに励起光を照射する校正用光源１３と、その校正用光源１３からの光をシンチレータに伝送する校正用励起光伝送用光ファイバ６と設けることにより、シンチレータを光励起する。校正用光源１３としてはできるだけ短波長の光が望ましいが、光ファイバで伝送できる波長は紫外線（波長２００ｎｍ）までであるが、伝送損失を考慮して、光源を選択する必要がある。具体的には、水銀ランプ（波長２４５ｎｍ）のような放電型ランプやエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ，２４８ｎｍ）などの紫外レーザを用いる。一般にシンチレータ２は可視光に対しては吸収しないものの、紫外線に関しては吸収する物質があり、その吸収の際に発生する検出光（シンチレータの蛍光）は、放射線が入射したときに発生する検出光とほぼ同じ波長である。したがって、波長変換ファイバ３で波長変換され、検出光伝送用光ファイバ５により伝送されて信号処理部２１により検出される。したがって、校正用光源１３の強度を一定で照射すれば、測定系が正常であれば一定の信号強度が検出され、測定系の校正ができると共に、健全性を確認できる。
【００２３】
また、シンチレータ２も波長変換ファイバ３も光発生の原理は前述のように蛍光現象であり、温度上昇による蛍光強度減少はシンチレータ２でも波長変換ファイバ３でも生じる。すなわち、センサ部２０の温度が変化している場合、光源強度が一定であっても検出信号が変化し、この変化した信号強度から、予め測定しておいた温度と検出信号の相関関係を用いてセンサ部の温度を知ることができるので、温度補償を行う機能を実現できるのは前述の通りである。
【００２４】
次に、本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタの別の実施例を図２を用いて説明する。図２に示す実施例は、放射線を検出し信号処理する方法及び装置は、図１に示す実施例と同様であるが、センサ部２０の校正方法が異なる実施例である。以下、本実施例の校正方法に関して記述する。
【００２５】
本実施例では、図１の実施例のように校正用励起光伝送用光ファイバ６を用いず、検出光伝送用光ファイバ５のみで校正する方法である。まず、本実施例では、校正用光源１３の光を検出光伝送用光ファイバ５で波長変換ファイバ３に伝送し、波長変換ファイバ３をその励起光で励起して発生する蛍光を、検出光伝送用光ファイバ５で信号処理部２１へ伝送して、その蛍光強度を測定するようにする。校正用光源１３としては波長変換ファイバ３の吸収波長の光を用いる。具体的には、波長変換ファイバ３はシンチレータ２の光を吸収するよう設計されているので、シンチレータ２の発光波長（３５０−４５０ｎｍ）に合わせた波長を選択することになり、キセノンランプのような放電型ランプの光を分光して用いたり、アルゴンイオンレーザや青色半導体レーザなどの波長４００ｎｍ近辺のレーザを用いることもできる。このようにすることにより、波長変換ファイバ３の蛍光は検出光伝送用光ファイバ５により伝送されて信号処理部２１により検出される。また、校正用光源１３で励起されて検出される波長変換ファイバ３の蛍光は、校正用光源１３の光強度に比例し、この光強度が十分高ければ、信号処理部２１は放射線計測用に信号処理部２１と同じものが使用できる。よって、蛍光寿命を計るような高価なパルス時間分解計測装置を別途設ける必要はない。以上のことから、校正用光源１３の強度を一定で照射すれば、測定系が正常であれば一定の信号強度が検出され、シンチレータ２を除くすべての測定系の校正ができると共に、健全性を確認できる。
【００２６】
また、この実施例でも前述の実施例と同様に、温度補償を行う機能を実現できる。この実施例では波長変換ファイバ３の温度を求めることになるが、センサ部２０の温度はシンチレータ２も波長変換ファイバ３もほぼ同様と見なすことができるので、ここで把握できた温度を用いて、実際の放射線を検出した場合の検出信号を補正することが可能である。
【００２７】
次に、本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタの更に別の実施例を図３を用いて説明する。本実施例は、放射線を検出し信号処理する方法及び装置は、図１に示す実施例と同様であるが、センサ部２０の校正方法が異なるもう一つの実施例である。以下、本実施例の校正方法に関して記述する。
【００２８】
本実施例では、図３に示すように、光源として強度の強いパルスレーザ１５を用い、校正用励起光伝送用光ファイバ６を通して、センサ部２０のシンチレータ２近傍に設置されたＸ線発生用ターゲット１７にそのレーザ光を集光照射するようにする。パルスレーザ１５としては、パルス幅が１０ｎｓ以下、パルスエネルギーとしては数十ｍＪ以上で、高ければ高いほど良いが、高すぎると校正用励起光伝送用光ファイバ６に損傷が起きるため、一本の光ファイバに対し数百ｍＪ程度が限界である。Ｘ線発生用ターゲット１７に照射するエネルギーが足りなければ、複数の校正用励起光伝送用光ファイバ６で分割して伝送することも可能である。
【００２９】
この高強度のパルスレーザ光を数十μｍ以下に集光して、Ｘ線発生用ターゲット１７に照射するとレーザブレイクダウンにより高密度なプラズマが発生し、その際ターゲット原子の電子が多数はぎ取られて、また再結合を起こし、Ｋ殻，Ｌ殻等の特性Ｘ線が発生する。Ｘ線発生用ターゲット１７としては、例えば銅を用いれば約８ｋｅＶの特性Ｘ線が発生する。このＸ線はセンサ校正用の放射線源となり、このＸ線を照射されたシンチレータ２から検出光が発生するので、この測定系全体を校正することができると共に、健全性を確認できる。また、この実施例でも前述の実施例と同様に、温度補償を行う機能を実現できる。
【００３０】
次に、センサ部２０と信号処理部２１の距離を更に長距離にするための波長変換ファイバ３の構成について以下に述べる。より長距離にするためには、波長変換ファイバ３はシンチレータ２の発光を効率良く吸収すると共に、効率良く蛍光を発光しなければならないが、その際、その蛍光を波長変換ファイバ３自体で吸収しないように、吸収波長と蛍光波長が完全に離れている必要がある。また、その蛍光波長が検出光伝送用光ファイバ５での伝送損失が少ないことが必要である。ここで、シンチレータの代表としてＮａＩシンチレータの発光強度スペクトルを図４に示す。ＮａＩシンチレータの発光は４１０ｎｍをピークとし、３００ｎｍから５５０ｎｍの広い範囲に広がっている。したがって、波長変換ファイバ３の吸収波長はこの図４に近ければ近いほど望ましい。一方、伝送用光ファイバとして一般的なガラスファイバの伝送損失スペクトルの一例を図５を示す。図５から、４００ｎｍから１０００ｎｍの可視光から近赤外光の範囲では、長波長側であればあるほど（９４０ｎｍの小ピークを除いて）伝送損失が小さいことがわかる。よって、波長変換ファイバ３の蛍光は、長波長側であることがよく、実効的には６００ｎｍ以上であることが望まれる。
【００３１】
ところで、波長変換ファイバ３は、コアに蛍光物質を適量含ませたものであるが、従来その蛍光物質は光ファイバ放射線モニタに十分最適化されたものとはいえなかった。上述の検討を纏めると、最適な条件としては、
▲１▼吸収波長がシンチレータの発光波長によく一致していること（３００−５００ｎｍ）、
▲２▼吸収波長と蛍光波長が完全に離れていること、
▲３▼蛍光波長は光ファイバの伝送損失が低いこと（６００ｎｍ以上）、
となる。そこで、これらを満たす蛍光物質として、Rhodamine6G,DCM,Pyridine1の３種の蛍光物質を選択した。これらの蛍光物質の特性を表１に示しており、ま
【００３２】
【表１】

【００３３】
た、約４００ｎｍの光源で照射された際の蛍光スペクトルを図６に示す。表１及び図６から、これらの蛍光物質はいずれも上記の３条件を満たしていることがわかる。吸収波長の長波長側と、蛍光波長の短波長側が１０ｎｍ程度重なっているケースもあるが、強度の弱い領域であり、十分無視できる。更に、これらの蛍光物質は有機物質であることから、プラスチックファイバのコアに容易に含有させることが可能である。このようにこれらの蛍光物質を用いると、シンチレータの検出光の変換効率及び光ファイバ伝送効率が向上し、伝送距離を長くすることができる。
【００３４】
これまで論じた光ファイバ放射線モニタを用いてメタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知システムとしての実施例を図７に示す。この図は、メタンハイドレートを採鉱する抗井周辺に適用した実施例である。メタンハイドレートを採鉱する抗井はこの図のように浮遊式メタンハイドレート生産装置３０などが用いられ、数百ｍから数ｋｍの海底から、ドリルパイプ３１，ライザーパイプ３２などによりメタンハイドレートを汲み上げる。この抗井周辺の海底に光ファイバ放射線モニタのセンサ部２０を複数配置し、検出光伝送用光ファイバ５及び校正用励起光伝送用光ファイバ６を抗井の制御室に集約し、そこで検出信号を集中監視する監視装置を設ける。このシステムにより、抗井周辺の数ｋｍに渡る広域の地殻変動を観測するモニタリングシステムを構築できる。この光ファイバ放射線モニタは、ラドンのみでなく、他の物質からのガンマ線（Ｘ線）も検出するが、それらのバックグラウンドは通常ほぼ一定であり、長期間に渡り継続的に測定する中で、急に変化が現れた場合、海底での亀裂の発生などの地殻変動により海底地層中のラドンが海底面まで噴き出てきたものと考えられる。したがって、その検出信号の差分を監視することによりメタンハイドレート暴噴に繋がる地殻変動を予知できる。なお、このシステムで用いる放射線計測器は、必ずしも光ファイバ放射線モニタのみに限定するものではなく、半導体放射線検出器などの利用も考えられる。但し、センサ部に電源供給が不要という点で、光ファイバ放射線モニタが優れているといえる。
【００３５】
また、メタンハイドレート探査の場合の地殻変動予知システムの実施例を図８に示す。図８には、まず、探査船３３から曳航されるフィッシュ型センサ３４の中に光ファイバ放射線モニタのセンサ部２０を備えることにより、探査が必要な海域のラドン量を測定することで地殻変動を観測するモニタリングシステムを構築できる。この図には図示していないが、信号処理部２１は探査船３３の中に設置してある。このフィッシュ型センサ３４で測定した結果をＧＰＳ等の位置情報と共に記録し、以前の結果と比較することにより、ラドンの存在の有無を把握し、地殻変動を予知することができる。
【００３６】
更にこの図では、海面に浮遊させたブイ３５の中に、放射線モニタの信号処理部２１を内蔵し、このブイ３５から海底近傍に放射線モニタセンサ部２０を引き下ろされることにより、観測したい海底の地殻変動の定点観測が可能とするシステムを表している。このブイ３５で測定した信号は無線で送信することにより、例えば探査船３３や浮遊式メタンハイドレート生産装置３０で集中監視することが可能となる。さらに、ブイ３５のセンサ類を駆動する電力は、内蔵バッテリで可能であり、太陽光発電素子をブイ３５の表面に備えることでバッテリの交換なく長期間計測することも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、遠隔で校正可能で高感度な光ファイバ放射線モニタを実現することが出来、またその光ファイバ放射線モニタを用いた遠隔で校正可能で高感度なモニタリングシステムを可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタの一実施例を示す図である。
【図２】本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタの別の一実施例を示す図である。
【図３】本発明の校正機能付き光ファイバ放射線モニタの更に別の一実施例を示す図である。
【図４】ＮａＩシンチレータの発光強度スペクトルを示す図である。
【図５】伝送用光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。
【図６】波長変換ファイバに添加する蛍光物質の発光スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の地殻変動モニタリングシステムをメタンハイドレート用浮遊生産装置の周辺に配置した図である。
【図８】本発明の地殻変動モニタリングシステムをフィッシュ型センサ及びブイ型センサに適用した図である。
【符号の説明】
１…センサ部ケースａ、２…シンチレータ、３…波長変換ファイバ、４…センサ部ケースｂ、５…検出光伝送用光ファイバ、６…校正用励起光伝送用光ファイバ、７…光検出器、８…前置増幅器、９…増幅器、１０…波高弁別器、１１…カウンタ、１２…コンピュータ、１３…校正用光源、１４…集光レンズ、１５…パルスレーザ、１６…集光レンズ、１７…Ｘ線発生用ターゲット、２０…センサ部、２１…信号処理部、３０…浮遊式メタンハイドレート生産装置、３１…ドリルパイプ、３２…ライザーパイプ、３３…探査船、３４…フィッシュ型センサ、３５…ブイ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fiber optic radiation monitor and the same. About the monitoring system used .
[0002]
[Prior art]
Methane hydrate, which is promising as a future energy resource, is said to have many resources on the seabed near Japan, and is considered to be a very effective energy resource for Japan, a small resource country. Currently, various developments have begun, but one of the challenges is that methane hydrate explodes due to crustal movement (this is called explosive), which is a problem for exploration and mining. At the same time, it is said that there is a safety problem [Reference: Institute of Advanced Energy Engineering, “New Energy Outlook Unconventional Natural Gas (Methane Hydrate)”, March 1998]. Therefore, there is a need for a technique for predicting blowout.
[0003]
On the other hand, it has been pointed out that radon in groundwater (or sometimes called radontron, which is called radontron for the sake of simplicity) rises before crustal movements such as earthquakes. Radon rise in groundwater has been observed just before the earthquake [Reference: Shigeki Tasaka et al. “Ground-Water Radon Anomaly Before the Kobe Earthquake in Japan”, Science Vol.269, (1995)]. Therefore, the possibility of earthquake prediction by radon monitoring has been studied.
[0004]
As a radon detector in this case, as disclosed in JP-A-8-75859, it can be directly measured in water and remotely measured, and only radon in water is extracted into a gas phase in the detector by a functional separation membrane. Some measure radiation in real time.
[0005]
In addition, many radiation monitors using optical fibers have been researched and developed as remotely-measureable radiation monitors. First, Japanese Patent Laid-Open No. 6-201835 includes a scintillator, a wavelength conversion fiber that is inserted into the scintillator and captures light emitted from the scintillator, and a detection light transmission optical fiber that captures light from the wavelength conversion fiber. The radiation monitor is a radiation monitor that does not require a power source in the sensor unit. Japanese Patent Laid-Open No. 6-258446 discloses the temperature dependence of the light emission intensity of the scintillator by measuring the time decay characteristic of the light emission pulse according to the temperature. This is a radiation monitor for temperature compensation.
[0006]
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-65937 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-208850 provide multiple wavelength reciprocation fibers installed in the scintillator so that the distance between the sensor section and the signal processing section can be increased. Thus, the conversion rate of the detection signal is improved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
First, the technology for predicting the methane hydrate explosion has not been established yet.
[0008]
In addition, the underwater radon detector, which has been developed as one of the earthquake prediction methods, separates radon in the water into a gas phase in the detector with a functional separation membrane, so the pressure resistance is from 100 to 400 m in depth. However, it is difficult to use methane hydrate on the seabed with a maximum depth of several kilometers for exploring and mining methane hydrate.
[0009]
Furthermore, although some conventional radiation monitors using optical fibers (hereinafter referred to as optical fiber radiation monitors) have a function of temperature compensation, the temperature is determined from the time decay characteristics of the light emission pulse of the scintillator accompanying radiation incidence. Since this was a compensation method, there was a problem that time attenuation characteristics could not be measured and temperature compensation could not be performed in the area of weak light measurement (single photon counting) for long-distance transmission. In the first place, since the conventional optical fiber radiation monitor assumes that a person can easily access the sensor part, the sensitivity calibration of the sensor part can be directly operated by the person. For example, the calibration radiation source was brought close to the sensor unit, and the detection signal was confirmed and calibrated. However, considering long-term monitoring on the seabed with a maximum depth of several kilometers for exploring and mining methane hydrate, human access may be difficult and the problem is that the fiber optic radiation monitor must be calibrated remotely. There is.
[0010]
The object of the present invention is to solve these problems. Fiber optic radiation monitor and using the same To provide a monitoring system.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, first, as a method capable of remotely measuring radiation in a high pressure in the deep sea, the sensor unit of the optical fiber radiation monitor can be calibrated remotely. As the means, the scintillator is optically excited by providing a light source that irradiates the scintillator with excitation light and a calibration excitation light transmission optical fiber that transmits light from the light source to the scintillator. The detection light (fluorescence of the scintillator) generated there is almost the same wavelength as the detection light generated when the radiation is incident, so that the wavelength is converted by the wavelength conversion fiber and transmitted by the detection light transmission optical fiber to be a radiation monitor. It is detected by the signal processing unit. Therefore, if the light source is irradiated at a constant intensity, a constant signal intensity should be detected if there is no problem in the measurement system, the measurement system can be calibrated, and the soundness can be confirmed. In both scintillators and wavelength conversion fibers, the principle of light generation is a phenomenon in which excitation light (radiation in the case of scintillators) absorbs and emits fluorescence. In general, fluorescence phenomenon decreases the fluorescence quantum yield as the temperature rises. The emission lifetime is shortened and the fluorescence intensity is reduced. When the temperature of the sensor section changes, the detection signal changes even if the light source intensity is constant. From this changed signal intensity, the correlation between the temperature measured in advance and the detection signal is obtained. Since the temperature of the sensor unit can be known by using this, temperature compensation can be performed.
[0012]
As another method, the light of the light source is directly incident on the optical fiber for detection light transmission without using the optical fiber for calibration excitation light transmission. In this case, the excitation light selects not the wavelength for exciting the scintillator but the wavelength for exciting the wavelength conversion fiber. The wavelength conversion fiber generates fluorescence by the irradiated excitation light, and the fluorescence returns to the signal processing unit through the optical fiber for detecting light transmission. Therefore, the measurement system other than the scintillator can be calibrated from the fluorescence intensity. And the soundness can be confirmed. Moreover, when the temperature of the wavelength conversion fiber is changing, the temperature can be calculated | required similarly to said method. Since the temperature of the sensor unit can be regarded as substantially the same for both the scintillator and the wavelength conversion fiber, it is possible to correct the detection signal when actual radiation is detected using the temperature obtained here.
[0013]
As another method, a pulse laser beam having a high intensity is used as a light source, and the laser beam is focused and irradiated to an X-ray generation target installed in the vicinity of the scintillator of the sensor unit through an optical fiber for calibration excitation light transmission. Like that. When high-intensity pulsed laser light is irradiated to a substance, a high-density plasma is generated by laser breakdown, and at that time, a large number of electrons of the target atom are stripped off and recombination occurs, resulting in K shell, L shell, etc. Characteristic X-rays are generated. This X-ray becomes a radiation source for sensor calibration, and detection light is generated from the scintillator irradiated with the X-ray, so that the entire measurement system can be calibrated.
[0014]
Here, as a preferable means for improving the sensitivity of the optical fiber radiation monitor, when the optimum wavelength conversion of the wavelength conversion fiber is considered, the fluorescence that is most excited with respect to the emission wavelength of the scintillator and is generated is converted into the wavelength conversion fiber. It is necessary that the wavelength band has a good transmission efficiency of the optical fiber for detection light transmission and does not absorb at all. Here, rhodamine, DCM, or pyridine is selected as the fluorescent material having such conditions. Details are described in the Examples. By doing so, a preferable high-sensitivity optical fiber radiation monitor can be constructed.
[0015]
And preferably, by using the radiation monitor thus calibrated, the radontron gas generated by the crustal deformation is monitored, whereby a crustal movement leading to the methane hydrate blowout can be constructed.
[0016]
Specifically, first, a plurality of optical fiber radiation monitor sensor units are arranged around the well where the methane hydrate is mined, and a monitoring device for centrally monitoring the detection signals is provided. A monitoring system for observing changes can be constructed.
[0017]
In the case of exploration of methane hydrate, the sensor unit of the optical fiber radiation monitor is provided in the fish-type sensor towed from the exploration ship, and the amount of radon in the sea area is measured to measure the crustal deformation. A favorable monitoring system for observation can be constructed.
[0018]
Further, preferably, the signal processing unit of the radiation monitor is built in a buoy suspended on the sea surface, and the radiation monitor sensor unit is pulled down from the buoy to the vicinity of the ocean floor, thereby observing the crustal deformation of the ocean floor to be observed. Is possible. The signal measured by this buoy can be continuously monitored by wireless transmission. Furthermore, the electric power for driving the buoy sensors can be provided by a built-in battery, and can be measured for a long time without replacing the battery by providing a solar power generation element.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a detailed description of the present invention will be described using examples. FIG. 1 shows an embodiment of an optical fiber radiation monitor with a calibration function of the present invention. In the optical fiber radiation monitor of the present embodiment, the sensor unit 20 and the signal processing unit 21 are connected by the detection light transmission optical fiber 5 and the calibration excitation light transmission optical fiber 6. The sensor unit 20 includes a sensor unit case a1, a scintillator 2, a wavelength conversion fiber 3, and a sensor unit case b4. At a depth of several hundreds to several kilometers in the sea, the water pressure is very high, tens to hundreds of atmospheres. Therefore, the sensor unit case a1 and the sensor unit case b4 have strength and water resistance that can withstand the pressure. Since it is necessary to provide, it is made of a strong metal. However, since the radiation must pass through the sensor unit case a1 in order to detect radiation, the thickness of the sensor unit case a1 cannot be extremely increased. From the viewpoint of radiation measurement, it is better to use a material having good radiation transparency such as aluminum. Therefore, the sensor case a1 and the sensor case b4 need to have high strength not only in terms of material but also in terms of structure, and it is also effective to provide a support material for reinforcement inside as necessary. It is. Moreover, although the cylindrical shape is illustrated in FIG. 1, it is also effective to make the sphere stronger.
[0020]
As the scintillator 2, NaI (Tl) crystal is effective in terms of the highest sensitivity, but has a weak point that it has deliquescence. Therefore, it is conceivable to use CsF2 (Eu), CdWO4, or the like that has a sensitivity that is halved compared to NaI (Tl) but has no deliquescence. The radiation detected by this optical fiber radiation monitor is γ-ray (X-ray), and emits light (fluorescence) when it enters the scintillator 2. The number of generated photons is about 3800 per 1 MeV of absorbed energy from radiation. The photon is absorbed by the fluorescent substance in the core of the wavelength conversion fiber 3, and the fluorescence is emitted to convert the wavelength to the long wavelength side. At this time, the fluorescence wavelength is converted to a wavelength that is small in transmission loss of the transmission optical fiber 5 for detection light transmission, which will be described later. In FIG. 1, the wavelength conversion fiber 3 reciprocates once in the scintillator 2. However, the wavelength conversion fiber 3 may be further reciprocated in order to efficiently absorb the light emitted from the scintillator 2.
[0021]
The optical fiber 5 for detecting light transmission is a glass optical fiber with little transmission loss, and transmits detection light with a length of several hundred meters to several kilometers. In FIG. 1, only the optical fiber is shown, but since the sea is routed with a length of several hundred meters to several kilometers, a metal cover is coated to increase the strength, and further for strength reinforcement. It is possible to combine metal wires. The transmitted detection light is transmitted to the signal processing unit 21, converted into an electric signal by the photodetector 7, amplified by the preamplifier 8 and the amplifier 9, and applied to the wave height discriminator 10. The pulse height discriminator 10 cuts a low-level electric signal that is a noise component, counts only the true detection light signal by the counter 11, and calculates and records it by the computer 12. As the photodetector 7, a photomultiplier tube, a highly sensitive photodiode element, or the like is used. The preamplifier 8 is used by being directly connected to the photodetector 7. The amplifier 9, the wave height discriminator 10, and the counter 11 are the module type conventionally used for radiation measurement, called NIM module, and recently personal. Some boards and cards are integrated into the computer and can be selected according to the required size and accuracy.
[0022]
Here, in order to enable remote calibration of the sensor unit 20 of the optical fiber radiation monitor, a calibration light source 13 for irradiating the scintillator with excitation light, and a calibration excitation for transmitting light from the calibration light source 13 to the scintillator. By providing with the optical fiber 6 for optical transmission, the scintillator is optically excited. The calibration light source 13 is desirably light having a short wavelength as much as possible, but the wavelength that can be transmitted through the optical fiber is up to ultraviolet rays (wavelength 200 nm), but it is necessary to select the light source in consideration of transmission loss. Specifically, a discharge lamp such as a mercury lamp (wavelength 245 nm) or an ultraviolet laser such as an excimer laser (wavelengths 193 nm and 248 nm) is used. In general, the scintillator 2 does not absorb visible light, but there is a substance that absorbs ultraviolet rays, and the detection light (scintillator fluorescence) generated during the absorption is the detection light generated when radiation is incident. The wavelengths are almost the same. Therefore, the wavelength is converted by the wavelength conversion fiber 3, transmitted by the detection light transmission optical fiber 5, and detected by the signal processing unit 21. Therefore, if the intensity of the calibration light source 13 is irradiated at a constant intensity, a constant signal intensity is detected if the measurement system is normal, and the measurement system can be calibrated and the soundness can be confirmed.
[0023]
Further, the principle of light generation in both the scintillator 2 and the wavelength conversion fiber 3 is the fluorescence phenomenon as described above, and the decrease in the fluorescence intensity due to the temperature rise occurs in both the scintillator 2 and the wavelength conversion fiber 3. That is, when the temperature of the sensor unit 20 is changing, the detection signal changes even if the light source intensity is constant, and the correlation between the temperature measured in advance and the detection signal is used from the changed signal intensity. As described above, the temperature compensation function can be realized because the temperature of the sensor unit can be known.
[0024]
Next, another embodiment of the optical fiber radiation monitor with a calibration function of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 2, the method and apparatus for detecting and processing radiation are the same as those in the embodiment shown in FIG. 1, but the calibration method of the sensor unit 20 is different. Hereinafter, the calibration method of this embodiment will be described.
[0025]
In this embodiment, the calibration is performed using only the detection light transmission optical fiber 5 without using the calibration excitation light transmission optical fiber 6 as in the embodiment of FIG. First, in this embodiment, the light from the calibration light source 13 is transmitted to the wavelength conversion fiber 3 by the detection light transmission optical fiber 5, and the fluorescence generated by exciting the wavelength conversion fiber 3 with the excitation light is transmitted to the detection light. The signal is transmitted to the signal processing unit 21 by the optical fiber 5 and the fluorescence intensity is measured. As the calibration light source 13, light having an absorption wavelength of the wavelength conversion fiber 3 is used. Specifically, since the wavelength conversion fiber 3 is designed to absorb the light of the scintillator 2, a wavelength that matches the emission wavelength (350-450 nm) of the scintillator 2 is selected, such as a xenon lamp. It is also possible to use the light from the discharge lamp by spectroscopically, or to use a laser having a wavelength of around 400 nm, such as an argon ion laser or a blue semiconductor laser. By doing so, the fluorescence of the wavelength conversion fiber 3 is transmitted by the detection light transmission optical fiber 5 and detected by the signal processing unit 21. In addition, the fluorescence of the wavelength conversion fiber 3 that is detected by being excited by the calibration light source 13 is proportional to the light intensity of the calibration light source 13, and if this light intensity is sufficiently high, the signal processing unit 21 outputs a signal for radiation measurement. The same processing unit 21 can be used. Therefore, it is not necessary to separately provide an expensive pulse time-resolved measuring device that measures the fluorescence lifetime. From the above, if the intensity of the calibration light source 13 is irradiated at a constant level, a constant signal intensity is detected if the measurement system is normal, and all the measurement systems except the scintillator 2 can be calibrated and soundness can be improved. I can confirm.
[0026]
Also in this embodiment, a function for performing temperature compensation can be realized as in the above-described embodiment. In this embodiment, the temperature of the wavelength conversion fiber 3 is obtained. However, since the temperature of the sensor unit 20 can be regarded as substantially the same for both the scintillator 2 and the wavelength conversion fiber 3, the temperature obtained here can be used, It is possible to correct the detection signal when actual radiation is detected.
[0027]
Next, still another embodiment of the optical fiber radiation monitor with a calibration function of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the method and apparatus for detecting radiation and processing signals are the same as the embodiment shown in FIG. 1, but is another embodiment in which the calibration method of the sensor unit 20 is different. Hereinafter, the calibration method of this embodiment will be described.
[0028]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a pulse laser 15 having a high intensity is used as a light source, and an X-ray generation target installed in the vicinity of the scintillator 2 of the sensor unit 20 through the calibration excitation light transmission optical fiber 6. The laser beam 17 is focused and irradiated. The pulse laser 15 has a pulse width of 10 ns or less and a pulse energy of several tens of mJ or more. The higher the pulse laser 15, the better. However, if it is too high, the calibration excitation light transmission optical fiber 6 is damaged. Several hundred mJ is the limit for optical fibers. If there is not enough energy to irradiate the X-ray generation target 17, it is also possible to divide and transmit by a plurality of calibration excitation light transmission optical fibers 6.
[0029]
When this high-intensity pulsed laser beam is condensed to several tens of μm or less and irradiated to the X-ray generation target 17, a high-density plasma is generated by laser breakdown, and many electrons of the target atoms are stripped off at that time. Then, recombination occurs, and characteristic X-rays such as K shell and L shell are generated. As the X-ray generation target 17, for example, if copper is used, characteristic X-rays of about 8 keV are generated. This X-ray becomes a radiation source for sensor calibration, and detection light is generated from the scintillator 2 irradiated with this X-ray, so that the entire measurement system can be calibrated and the soundness can be confirmed. Also in this embodiment, a function for performing temperature compensation can be realized as in the above-described embodiment.
[0030]
Next, the configuration of the wavelength conversion fiber 3 for further increasing the distance between the sensor unit 20 and the signal processing unit 21 will be described below. In order to make the distance longer, the wavelength conversion fiber 3 must efficiently absorb the light emitted from the scintillator 2 and emit the fluorescence efficiently, but at that time, the wavelength conversion fiber 3 itself does not absorb the fluorescence. Thus, it is necessary that the absorption wavelength and the fluorescence wavelength are completely separated from each other. Further, it is necessary that the fluorescence wavelength has a small transmission loss in the detection light transmission optical fiber 5. Here, the emission intensity spectrum of the NaI scintillator as a typical scintillator is shown in FIG. The emission of the NaI scintillator has a peak at 410 nm and spreads over a wide range from 300 nm to 550 nm. Therefore, it is desirable that the absorption wavelength of the wavelength conversion fiber 3 is closer to this FIG. On the other hand, FIG. 5 shows an example of a transmission loss spectrum of a general glass fiber as an optical fiber for transmission. From FIG. 5, it can be seen that in the range of visible light to near infrared light from 400 nm to 1000 nm, the longer the wavelength, the smaller the transmission loss (except for the small peak at 940 nm). Therefore, the fluorescence of the wavelength conversion fiber 3 is preferably on the long wavelength side, and is effectively 600 nm or more.
[0031]
By the way, although the wavelength conversion fiber 3 has a core containing an appropriate amount of a fluorescent material, the fluorescent material has not been sufficiently optimized for an optical fiber radiation monitor. Summarizing the above considerations, the optimal conditions are:
(1) The absorption wavelength is in good agreement with the emission wavelength of the scintillator (300-500 nm).
(2) The absorption wavelength and the fluorescence wavelength are completely separated.
(3) The fluorescence wavelength has a low optical fiber transmission loss (600 nm or more).
It becomes. Therefore, three kinds of fluorescent substances, Rhodamine 6G, DCM, and Pyridine 1, were selected as fluorescent substances that satisfy these conditions. Table 1 shows the characteristics of these fluorescent materials.
[0032]
[Table 1]

[0033]
FIG. 6 shows the fluorescence spectrum when irradiated with a light source of about 400 nm. It can be seen from Table 1 and FIG. 6 that these fluorescent materials all satisfy the above three conditions. Although there are cases where the long wavelength side of the absorption wavelength and the short wavelength side of the fluorescence wavelength overlap each other by about 10 nm, this is a weak region and can be ignored sufficiently. Furthermore, since these fluorescent materials are organic materials, they can be easily contained in the core of the plastic fiber. Thus, when these fluorescent materials are used, the conversion efficiency of the detection light of the scintillator and the optical fiber transmission efficiency are improved, and the transmission distance can be increased.
[0034]
FIG. 7 shows an embodiment as a prediction system for crustal deformation that leads to methane hydrate blowout using the optical fiber radiation monitor discussed so far. This figure is an embodiment applied to the vicinity of the well where the methane hydrate is mined. As shown in this figure, the well for mining methane hydrate uses a floating methane hydrate production device 30 or the like. From the seabed of several hundred to several kilometers, methane hydrate is extracted by drill pipes 31, riser pipes 32, etc. Pump up. A plurality of sensor units 20 of the optical fiber radiation monitor are arranged on the sea floor around the well, and the detection light transmission optical fiber 5 and the calibration excitation light transmission optical fiber 6 are gathered in the control room of the well, and the detection signal there. A monitoring device for centralized monitoring is provided. With this system, it is possible to construct a monitoring system that observes crustal deformation over a wide area of several kilometers around the well. This fiber optic radiation monitor detects not only radon but also gamma rays (X-rays) from other materials, but their background is usually almost constant, and in continuous measurement over a long period of time, If there is a sudden change, it is considered that radon in the seafloor has ejected to the seabed due to crustal movements such as the occurrence of cracks in the seabed. Therefore, by monitoring the difference between the detection signals, it is possible to predict crustal deformation that leads to methane hydrate explosion. The radiation measuring instrument used in this system is not necessarily limited to the optical fiber radiation monitor, and the use of a semiconductor radiation detector is also conceivable. However, it can be said that the optical fiber radiation monitor is superior in that it does not require power supply to the sensor unit.
[0035]
FIG. 8 shows an embodiment of a crustal deformation prediction system in the case of methane hydrate exploration. In FIG. 8, first, a fish-type sensor 34 towed from an exploration ship 33 is provided with a sensor unit 20 of an optical fiber radiation monitor, thereby measuring the amount of radon in a sea area that requires exploration to detect crustal deformation. A monitoring system for observation can be constructed. Although not shown in this figure, the signal processing unit 21 is installed in the exploration ship 33. The result measured by the fish type sensor 34 is recorded together with position information such as GPS, and compared with the previous result, the presence or absence of radon can be grasped and crustal deformation can be predicted.
[0036]
Further, in this figure, the signal processing unit 21 of the radiation monitor is built in the buoy 35 suspended on the sea surface, and the radiation monitor sensor unit 20 is pulled down from the buoy 35 to the vicinity of the seabed, so that the seabed to be observed can be observed. It represents a system that enables fixed-point observation of crustal deformation. By transmitting the signal measured by the buoy 35 wirelessly, for example, it becomes possible to centrally monitor with the exploration ship 33 or the floating methane hydrate production apparatus 30. Furthermore, the electric power for driving the sensors of the buoy 35 can be provided by a built-in battery, and by providing a photovoltaic power generation element on the surface of the buoy 35, it is also possible to measure for a long period without replacing the battery.
[0037]
【The invention's effect】
In the present invention According to the remote Realizing a calibrated and highly sensitive fiber optic radiation monitor And again Using that fiber optic radiation monitor Remote calibration and high sensitivity A monitoring system can be enabled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical fiber radiation monitor with a calibration function according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing another embodiment of the optical fiber radiation monitor with a calibration function of the present invention.
FIG. 3 is a view showing still another embodiment of the optical fiber radiation monitor with a calibration function according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an emission intensity spectrum of a NaI scintillator.
FIG. 5 is a diagram showing a transmission loss spectrum of a transmission optical fiber.
FIG. 6 is a diagram showing an emission spectrum of a fluorescent material added to a wavelength conversion fiber.
FIG. 7 is a diagram in which the crustal movement monitoring system of the present invention is arranged around a floating production apparatus for methane hydrate.
FIG. 8 is a diagram in which the crustal movement monitoring system of the present invention is applied to a fish type sensor and a buoy type sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor part case a, 2 ... Scintillator, 3 ... Wavelength conversion fiber, 4 ... Sensor part case b, 5 ... Optical fiber for detection light transmission, 6 ... Optical fiber for calibration excitation light transmission, 7 ... Photodetector, 8 ... preamplifier, 9 ... amplifier, 10 ... wave height discriminator, 11 ... counter, 12 ... computer, 13 ... light source for calibration, 14 ... condensing lens, 15 ... pulse laser, 16 ... condensing lens, 17 ... X Line generation target, 20 ... sensor unit, 21 ... signal processing unit, 30 ... floating methane hydrate production device, 31 ... drill pipe, 32 ... riser pipe, 33 ... exploration ship, 34 ... fish sensor, 35 ... buoy .

Claims

The scintillator comprising: a scintillator that absorbs ultraviolet rays; a wavelength conversion fiber that is inserted into the scintillator to capture light emitted from the scintillator; and an optical fiber for detection light transmission that captures light from the wavelength conversion fiber. A light source for irradiating ultraviolet light having a wavelength that can be transmitted by an optical fiber as excitation light , a calibration excitation light transmission optical fiber for transmitting light from the light source to the scintillator, and detection generated when the scintillator is excited An optical fiber radiation monitor, comprising: an arithmetic unit that calibrates the sensitivity of the radiation monitor with light.

In a radiation monitor comprising a scintillator, a wavelength conversion fiber that is inserted into the scintillator and captures light emitted from the scintillator, and a detection light transmission optical fiber that captures light from the wavelength conversion fiber, the wavelength conversion fiber is excited. The temperature of the scintillator and the wavelength conversion fiber is converted by the light source that emits light using the optical fiber for detecting light transmission and the fluorescence intensity generated when the wavelength conversion fiber is excited, and the temperature correction of the sensitivity of the radiation monitor is performed. An optical fiber radiation monitor, comprising:

3. The optical fiber radiation monitor according to claim 1, wherein the fluorescent substance of the wavelength conversion fiber is rhodamine, DCM, or pyridine .

4. A monitoring system for monitoring radontron gas using a radiation monitor, wherein the radiation monitor is the optical fiber radiation monitor according to any one of claims 1 to 3.

5. The monitoring system according to claim 4, comprising a plurality of radiation monitors arranged in the vicinity of the well where the methane hydrate or the like is mined, and a monitoring device for centrally monitoring the signals of the radiation monitors .

5. The monitoring system according to claim 4, comprising a fish type sensor towed from an exploration ship for exploring methane hydrate and the like, and a radiation monitor provided in the fish type sensor .

5. The monitoring system according to claim 4, comprising: a buoy floating on the sea surface and incorporating a signal processing unit of a radiation monitor; and a radiation monitor pulled down from the buoy to the vicinity of the seabed .

8. The monitoring system according to claim 7, wherein a device that wirelessly transmits a signal measured by the buoy is built in the buoy .

9. The monitoring system according to claim 7, comprising a battery that supplies electric power to a device built in the buoy, and a solar power generation element that supplies electric power to the battery . 10.