JP3999166B2

JP3999166B2 - 気体放射能濃度測定装置

Info

Publication number: JP3999166B2
Application number: JP2003171124A
Authority: JP
Inventors: 健治石村; 均桑原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-06-16
Also published as: JP2005009890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設内等の放射線を監視するための気体放射能濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所の気体放射能濃度測定装置の一つであるプロセス放射線モニタは、プロセス配管内を流れる気体（希ガス）をプロセス配管に接続されたサンプリング配管により、低レンジ放射線モニタ用と高レンジ放射線モニタ用のそれぞれの測定容器に導引し、ここから発生する放射線を低レンジ放射線モニタ或いは高レンジ放射線モニタで連続測定している。
【０００３】
これは、放射線モニタの計測レンジに限界があり、被測定気体の放射能濃度が低い場合と高い場合とを、一つの放射線モニタでカバーできない。そこで、上記プロセス放射線モニタとしては、低濃度時用と高濃度時用の２種類の検出器とそれぞれ個別の測定容器を設け、計測している。
【０００４】
測定された気体放射能濃度は連続指示記録され、あらかじめ設定された放射能濃度以上が検出された場合は、警報が出力される。ここで、例えば原子力発電設備の気体放射能濃度は、プラントが正常状態にある場合は、きわめて微小な放射能濃度レベルであるが、万一プラントが異常状態になった場合には、正常時の測定レベルに対し、大幅に増加する。
【０００５】
プラントの健全性、環境へ放射線の影響を評価すためには、微小な放射能濃度から高放射能濃度までの計測範囲を精度良く測定することが課題とされている。このような課題を解決した気体放射能濃度測定装置の公知例としては、特開２００１−１５３９５６号公報（特許文献１）のように、計測範囲の異なる測定容器を設置して精度良く測定する例がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５３９５６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ひとつの放射線モニタのみで低放射能濃度から高放射能濃度までの広範囲にわたって計測可能な連続計測可能な気体放射能濃度測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
気体放射能濃度測定装置の計測値の増加を抑えるために、放射線の入射角度と計測値が比例することを利用し、検出器に入射する放射線量を制限させるものとする。
【０００９】
本発明の気体放射能濃度測定装置では、被測定気体が流れるプロセス配管に接続されたサンプリング配管の途中に配置された気体放射能濃度の測定容器と、この測定容器の放射線量を計測する放射線検出器の間に自動位置調節機能付きコリメータを設ける。コリメータの位置を、放射線検出器に入射する放射線量が常に放射線検出器の計測可能レンジ内におさまるように放射線検出器の計測信号を用いて調節する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図１に本発明請求項１の実施例を示す。プロセス配管１を流れる放射性気体は、プロセス配管１に接続されたサンプリング配管２を通り、サンプリング配管２の途中に設置された測定容器４を経て、測定容器４の下流に接続したサンプルポンプ５によりプロセス配管１に戻される。測定容器４に導かれた放射性気体は、その放射線量が放射線検出器７で連続的に計測され、その信号は信号処理部８で指示・記録される。
【００１２】
本発明においては、測定容器４と放射線検出器７の間に自動コリメータ位置調節機構９を備えたコリメータ１０が設けられている。コリメータ１０は，放射線検出器７に入射する放射線量を調整する。放射線検出器７の出力信号は信号処理部８にて処理され、信号処理部８の出力、即ち放射線量計測レベルにより前記のコリメータの位置を作動させる。
ちなみに、被測定気体の放射能濃度は、放射線検出器の計測信号と、コリメータの位置や形状により求まる。
【００１３】
図１は、被測定気体の放射能レベルが低い場合、即ち原子力発電プラントにおいては正常運転時における放射能測定の運転状態を示している。プロセス配管１の放射性気体はサンプル配管２、サンプル入口弁３より測定容器４に流入し放射線検出器７で計測される。
【００１４】
一般に、原子力発電プラントの排気筒から排出される気体廃棄物の放射能濃度は極めて低く、従って、放射線検出器７としては、検出感度が極めて高く低放射線能濃度が計測可能な低レベル放射線検出器が用いられる。
被測定気体の放射能レベルが低い場合は、放射線検出器７の出力が飽和することなく継続して計測が可能である。
【００１５】
ここで、万一、何らかの原因で、被測定気体の放射能濃度が上昇すると、放射線検出器７の出力が上昇し、いずれは計測上限値に接近する。計測上限値は、放射線検出器７の計測可能レンジにより定まるいわば計測飽和点である。放射線検出器７の計測レンジを超えて放射線量を計測することはできないので、この場合は、被測定気体が放射線計測レンジ外の高放射能濃度になったとしかわからない。
【００１６】
低レベル放射線検出器の計測値が計測上限値に近接したことが、信号処理部８で検出された時には、自動コリメータ位置調節機構９からコリメータ１０に対し移動信号を発し、図２に示すように放射線検出器７に入射する放射線の入射角度を小さくする。入射角度が小さくなったことにより放射線検出器に入射する放射線量が減少し、放射線検出器７で計測を継続することができる。
【００１７】
また、その後、気体の放射能レベルが低レベルに戻った時は、放射線検出器７による計測信号が計測下限値に近接したことを信号処理部８で判定し、自動コリメータ位置調節機構９から前述のコリメータ１０の移動信号を発して図１の状態に戻す。
【００１８】
これらにより、放射線検出器に入射される放射線量が、放射線検出器の計測可能レンジ内に保たれ、低放射能濃度から高放射線濃度までの広範囲で、放射線検出器の計測値が飽和することがない。
【００１９】
さて、被測定気体の放射能濃度は、放射線検出器による検出信号にコリメータの位置を勘案して求めることができる。
【００２０】
低レベル測定位置における、放射能濃度換算係数をα１、高レベル測定位置における放射能濃度換算係数をα２、放射線検出器の検出値をｒとすると、被測定気体の放射能濃度Ｒは
（数式１）Ｒ＝α１ × ｒ
（但し、コリメータ位置が低レベル測定位置の場合）
及び
（数式２）Ｒ＝α２ × ｒ
（但し、コリメータ位置が高レベル測定位置の場合）
となる。
【００２１】
ここで、放射能濃度換算係数α１、放射能濃度換算係数α２は、主としてコリメータの形状とコリメータの位置で決まるが、本実施例では、コリメータの位置があらかじめ決められているため、放射線濃度換算係数α１、α２もあらかじめ求めておくことができる。従って、被測定気体の放射能濃度は、放射線検出器の検出値を定数（α１、α２）倍することにより、容易に求めることが出来る。
【００２２】
ちなみに、計測当初など、被測定気体の放射能濃度が不明の場合は、コリメータを高レベル測定位置に設定して計測を開始する。コリメータ位置が高レベル測定位置で放射線検出器の計測信号が計測可能範囲に入っている場合は、このままその位置で計測を継続してよい。放射線検出器に入射する放射線量が放射線検出器の検出可能レンジ以下にある場合は、計測信号が得られないので、この場合は、コリメータ位置を低レベル測定位置に変更する。これにより、放射線検出器に入射する放射線量が増加し、放射線検出器の計測可能レンジに入る。
【００２３】
なお、被測定気体の放射能濃度が、ちょうど、低レベル測定位置で測定すべきレベルと高レベル測定位置で測定すべきレベル付近で変動することも考えられる。従って、コリメータの低レベル測定位置と高レベル測定位置間での移動に際しては、適切な幅のヒステリシス特性を位置の切り替えロジックにもたせる。
【００２４】
なお上記実施例では、コリメータの位置として、低レベル位置と高レベル位置の２箇所としたが、３箇所以上にしても良い。
【００２５】
例えば、コリメータ位置が低レベル測定位置と高レベル測定位置の２箇所では放射線検出器の計測レンジとの関係において計測すべき被測定気体の放射能濃度の変化幅全域をカバーできない場合には、コリメータ位置を追加して３箇所、或いはそれ以上とする。
【００２６】
また、被測定気体の放射能濃度がヒステリシス特性幅を超えたレンジで変化する場合には、コリメータの位置を低レベル測定位置と高レベル測定位置に頻繁に切り替えなくてはならないケースも発生する。これを防ぐために、ヒステリシス特性の幅を広げようとすると、必要な計測レンジ全域を確保できなくなる可能性もある。この場合は、中間レベル測定位置を設けることにより対策できる。なお、
中間レベル測定位置を必ずしもひとつに限定する必要はなく、複数の中間レベル測定位置を設けても良い。
【００２７】
なお、上記は、放射線検出器の検出信号から放射能濃度への換算を容易にするためにコリメータ位置をいずれも予め定められた複数の測定位置に設定する方式としているが、放射線検出器の検出信号に応じて、コリメータ位置を連続的に自動調整し、コリメータ位置から放射能濃度換算係数αを求める方法もある。
【００２８】
放射能濃度換算係数αは、上記したように、コリメータの特性（形状）とコリメータの位置により定まるが、本方式では、コリメータの位置が変化するので、放射能濃度換算係数αを求めるのにやや複雑な演算が必要となる。しかし本方式では、例えば、常に、放射線検出器の検出感度が最も優れているレンジ或いは、放射線検出器の検出レンジのほぼ中央に常に検出信号が来るようコリメータの位置を自動制御することにより、計測対象レンジのほぼ全域に亘って適切な計測が可能となる。
【００２９】
また、上記実施例ではいずれもコリメータを移動するシステムとしたが、測定容器と検出器の間に放射線の吸収率が既知の遮へい材を挿入するシステムとすることも可能である。例えば、遮蔽材を１枚挿入した場合は、コリメータ位置を高レンジ測定位置にセットした場合と同等の効果が得られる。
【００３０】
また、遮蔽材を０枚、１枚、２枚挿入可能とした場合には、測定レベル位置を３箇所にした場合に相当する。
【００３１】
また、本例では、コリメータを移動するシステムとしたが、コリメータの代わりに検出器を移動するシステムとしても良い。
同様に、コリメータの代わりに、測定容器を移動するシステムとしても良い。
【００３２】
【発明の効果】
コリメータ位置自動調整機構により，それぞれ検出感度の異なるポジションを設定することにより放射線検出器の測定可能レンジが等価的に拡大し、気体放射能濃度測定装置の濃度測定範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本特許における気体放射能濃度測定装置の系統構成の実施例を示す図である。なお、コリメータ位置としては、低レベル放射能計測時の位置を示している。
【図２】図１の実施例において、高レベル放射能計測時のコリメータ位置を説明するための図である。
【符号の説明】
１…プロセス配管、
２…サンプリング配管、
３…サンプル入口弁、
４…測定容器、
５…サンプルポンプ、
６…遮へい材、
７…放射線検出器、
８…信号処理部、
９…自動コリメータ位置調節装置、
１０…コリメータ。

Claims

プロセス配管と、前記プロセス配管に接続されたサンプリング配管と、前記サンプリング配管の途中に接続された気体放射能濃度の測定容器と、前記気体放射能濃度の測定容器の放射線量を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器の出力信号を処理し指示警報表示出力する信号処理部を備えた気体放射能濃度測定装置において、前記気体放射能濃度の測定容器と前記放射線検出器の間に配置されたコリメータと、前記放射線検出器の前記出力信号が計測上限値に近接したことを前記信号処理部が検出したときに前記信号処理部で作成されたコリメータ位置指令信号に基づき前記コリメータを前記測定容器に近づける制御を行う自動コリメータ位置調節装置とを設けたことを特徴とする気体放射能濃度測定装置。