JP4829052B2 - Manufacturing method of neutron detector - Google Patents

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Description

原子炉炉心に挿入して炉心内の中性子を測定する中性子検出器の製造方法に関する。 Was inserted into the reactor core relates to the production how neutron detector for measuring the neutron in the core.

原子炉において、炉心内に設置したセンサで中性子束を測定することによって炉出力が監視される。   In a nuclear reactor, the reactor power is monitored by measuring the neutron flux with a sensor installed in the core.

例えば沸騰水型原子炉(BWR)では、炉心内に設置された中性子検出器である局所出力領域モニタ(Local Power Range Monitor,LPRM)によって監視され、炉出力に異常が発生した場合に原子炉の運転を停止させる(特許文献1参照)。   For example, in a boiling water reactor (BWR), the reactor is monitored by a local power range monitor (LPRM), which is a neutron detector installed in the reactor core. The operation is stopped (see Patent Document 1).

このLPRMセンサは、カソードとアノードとを絶縁体で分離して両者に電圧を印加し、その間の電離イオンを収集することで放射線を計測する検出器である。   This LPRM sensor is a detector that measures radiation by separating a cathode and an anode with an insulator, applying a voltage to the two, and collecting ionized ions therebetween.

具体的には、中性子と反応して荷電粒子を放出する中性子変換物質をカソードの内面に塗布し、その中性子変換物質から放出された荷電粒子により電極間のガスを電離し、その電離量を測定する(特許文献2参照)。   Specifically, a neutron conversion material that reacts with neutrons to release charged particles is applied to the inner surface of the cathode, the gas between the electrodes is ionized by the charged particles released from the neutron conversion material, and the amount of ionization is measured. (See Patent Document 2).

通常、このLPRMセンサは、110万kW出力の原子炉で燃料軸方向に沿って4個のセンサが格納されたLPRM検出器集合体が炉心内に約43本配置され、燃料域の局所炉出力を監視する。
特開2001−228282号公報 特許第3719748号公報
Normally, this LPRM sensor is a reactor with 1.1 million kW output, and about 43 LPRM detector assemblies in which four sensors are stored along the fuel axis direction are arranged in the core. To monitor.
JP 2001-228282 A Japanese Patent No. 3719748

このような中性子検出器を、現在設置されている原子炉燃料の隙間よりもさらに狭い隙間に設置することが望まれているが、そのためには中性子検出器の径、すなわちカソードの径を更に細くする必要がある。   It is desired to install such a neutron detector in a gap that is narrower than that of the currently installed reactor fuel. To that end, the diameter of the neutron detector, that is, the diameter of the cathode is further reduced. There is a need to.

しかし、カソードを細径とした場合、カソードの内面に中性子変換物質を安定に塗布することが難しくなる。   However, when the cathode has a small diameter, it becomes difficult to stably apply the neutron conversion substance to the inner surface of the cathode.

例えば、真空中にプラズマを生成し、そのプラズマで中性子変換層をスパッタリングしてアノード内面に中性子変換層を塗布するPVD法を用いた場合、カソードの径を細くするとプラズマを発生させるための十分な空間が確保し難くなるという問題があった。   For example, when the PVD method is used in which plasma is generated in a vacuum, the neutron conversion layer is sputtered with the plasma, and the neutron conversion layer is applied to the inner surface of the anode, reducing the cathode diameter is sufficient to generate the plasma. There was a problem that it was difficult to secure space.

また、通常、中性子検出器内に電離用のガスを封入するためにカソードの外側にケースを設け、そのケースに電離ガスを封入する。しかし、中性子検出器の径を細くするためには、このような2重円筒構造を採用することは困難となる。   Usually, a case is provided outside the cathode in order to enclose the ionizing gas in the neutron detector, and the ionizing gas is enclosed in the case. However, in order to reduce the diameter of the neutron detector, it is difficult to adopt such a double cylindrical structure.

本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、細径の中性子検出器を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a way to produce a small-diameter neutron detectors.

上記課題を解決するために、本発明に係る中性子検出器の製造方法は、本体ケース内に円筒状のカソードが収納され、そのカソード内に棒状のアノードが配置されて、本体ケース内部に充填ガスが封入されるとともに、カソードの内周壁に中性子に反応して荷電粒子を放出する中性子変換層が設けられる中性子検出器の製造方法において、前記アノードの代わりに、中性子有感物質を含み先端に尖端部を有する放電電極をカソード内に挿入し、前記放電電極及びカソードに電圧を印加し、放電電極の尖端部及びカソード間にプラズマを発生させ、このプラズマにより放電電極の中性子有感物質をスパッタリングさせてカソード内周壁に蒸着させることにより中性子変換層を設けることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a neutron detector according to the present invention includes a cylindrical cathode housed in a body case, a rod-shaped anode disposed in the cathode, and a filling gas inside the body case. In the method of manufacturing a neutron detector, in which a neutron conversion layer that emits charged particles in response to neutrons is provided on the inner peripheral wall of the cathode, the neutron sensitive material is included instead of the anode, and the tip is pointed A discharge electrode having a portion is inserted into the cathode, a voltage is applied to the discharge electrode and the cathode, plasma is generated between the tip of the discharge electrode and the cathode, and the neutron sensitive material of the discharge electrode is sputtered by this plasma. A neutron conversion layer is provided by vapor deposition on the inner peripheral wall of the cathode.

本発明に係る中性子検出器の製造方法によると、細径の中性子検出器を製造することが可能となる。 According to the manufacturing how neutron detector according to the present invention, it is possible to manufacture the thin neutron detector.

本発明に係る中性子検出器の製造方法の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。 An embodiment of a method for manufacturing a neutron detector according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

〔第1実施形態〕
始めに、本発明に係る中性子検出器の製造方法、及びこの製造方法により製造された中性子検出器の第1実施形態を、図1〜図6に基づいて詳細に説明する。
[First Embodiment]
First, the manufacturing method of the neutron detector which concerns on this invention, and 1st Embodiment of the neutron detector manufactured by this manufacturing method are described in detail based on FIGS.

図1は、第1実施形態の中性子検出器1を示す構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a neutron detector 1 of the first embodiment.

中性子検出器1は、核分裂電離箱から成り、一般的に局所出力領域モニタ(LPRM)と呼ばれている中性子検出器である。   The neutron detector 1 is a neutron detector that is composed of a fission ionization chamber and is generally called a local output region monitor (LPRM).

中性子検出器1は、図1に示すように、円筒状の本体ケース2を有し、本体ケース2内の中心部に棒状のアノード3が軸方向に配置され、そのアノード3を囲うように円筒状のカソード4が配置される。アノード3は、周方向位置決め絶縁体5にて両端がカソード4に固定され、カソード4内の周方向位置がずれないように固定される。この周方向位置決め絶縁体5は、アノード3及びカソード4のスペーサを兼ねている。   As shown in FIG. 1, the neutron detector 1 has a cylindrical main body case 2, and a rod-shaped anode 3 is arranged in the axial direction at the center of the main body case 2, and is cylindrical so as to surround the anode 3. A cathode 4 is arranged. Both ends of the anode 3 are fixed to the cathode 4 by a circumferential positioning insulator 5 so that the circumferential position in the cathode 4 is not shifted. The circumferential positioning insulator 5 also serves as a spacer for the anode 3 and the cathode 4.

本体ケース2の一端は金属製の端栓6で塞がれ、端栓6とアノード3及びカソード4との間に軸方向位置決め絶縁体7が収納されることにより、本体ケース2内においてアノード3の軸方向位置がずれないように固定される。   One end of the main body case 2 is closed with a metal end plug 6, and an axial positioning insulator 7 is accommodated between the end plug 6, the anode 3, and the cathode 4. It is fixed so that the position in the axial direction does not shift.

本体ケース2の内部には、アルゴン等の充填ガス8が封入され、粒子の飛程を短くするために数気圧程度の高圧に保たれる。   The main body case 2 is filled with a filling gas 8 such as argon and kept at a high pressure of about several atmospheres in order to shorten the range of particles.

また、本体ケース2のもう一端には信号ケーブル要素9が差し込まれ、アノード3及びカソード4に電気的に接続される。本体ケース2の一端と信号ケーブル要素9との間は、本体ケース2内の充填ガス8が本体ケース2の外部に漏れないように溶接部10が設けられる。   A signal cable element 9 is inserted into the other end of the main body case 2 and electrically connected to the anode 3 and the cathode 4. A weld 10 is provided between one end of the main body case 2 and the signal cable element 9 so that the filling gas 8 in the main body case 2 does not leak to the outside of the main body case 2.

円筒形のカソード4の内周壁11には、中性子に反応して核反応を起こし荷電粒子を放出するウラン等の中性子有感物質からなる中性子変換層12が皮膜として設けられる。   The inner peripheral wall 11 of the cylindrical cathode 4 is provided with a neutron conversion layer 12 made of a neutron sensitive material such as uranium that reacts with neutrons to cause a nuclear reaction and releases charged particles.

炉心にて発生した中性子が中性子検出器1の中性子変換層12に入射すると、中性子は荷電粒子に変換される。中性子検出器1は、その荷電粒子Aをアノード3及びカソード4で検出することによって、中性子を計測する。   When neutrons generated in the core enter the neutron conversion layer 12 of the neutron detector 1, the neutrons are converted into charged particles. The neutron detector 1 measures the neutrons by detecting the charged particles A with the anode 3 and the cathode 4.

この中性子検出器1において、カソード4の内周壁11に中性子変換層12を塗布する方法について説明する。   A method for applying the neutron conversion layer 12 to the inner peripheral wall 11 of the cathode 4 in the neutron detector 1 will be described.

図2は、中性子検出器1に中性子変換層12を塗布する中性子変換層塗布装置13の構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of a neutron conversion layer coating apparatus 13 for coating the neutron detector 1 with the neutron conversion layer 12.

中性子変換層塗布装置13は、先端に突起状の尖端部14を有する細長い棒状あるいは鉛筆形状の放電電極15と、この放電電極15及びカソード4を電気的に絶縁する筒状あるいはスリーブ状の絶縁体16と、放電電極15及びカソード4間に電圧を印加する電圧印加手段17と、放電電極15が中性子検出器1のカソード4内に挿入された際に、放電電極15及び絶縁体16をカソード4内において軸方向に移動させる電極移動手段18とから構成される。なお、放電電極15の周囲が絶縁体16で覆われ、放電電極15の尖端部14のみが絶縁体16から露出するように構成される。   The neutron conversion layer coating apparatus 13 includes an elongated rod-shaped or pencil-shaped discharge electrode 15 having a protruding tip 14 at the tip, and a cylindrical or sleeve-shaped insulator that electrically insulates the discharge electrode 15 and the cathode 4. 16, voltage applying means 17 for applying a voltage between the discharge electrode 15 and the cathode 4, and when the discharge electrode 15 is inserted into the cathode 4 of the neutron detector 1, the discharge electrode 15 and the insulator 16 are connected to the cathode 4. It is comprised from the electrode moving means 18 which moves to an axial direction inside. In addition, the periphery of the discharge electrode 15 is covered with the insulator 16, and only the tip portion 14 of the discharge electrode 15 is exposed from the insulator 16.

放電電極15は、中性子と反応して荷電粒子Aを発生させるボロン、リチウム等や、核分裂を起こすウラン等の中性子有感物質Bで表面の全面または一部をコーティングさせて作成しても良いし、全体をこれらの材料で作成しても良い。また、絶縁材の材料は、アルミナ、シリカ等である。   The discharge electrode 15 may be formed by coating the entire surface or a part of the surface with a neutron sensitive substance B such as boron or lithium that reacts with neutrons to generate charged particles A or uranium that causes fission. The whole may be made of these materials. The material of the insulating material is alumina, silica, or the like.

中性子変換層塗布装置13において、雰囲気や放電電極15の尖端部14及びカソード4間の距離がプラズマ発生条件を満たしている場合に、放電電極15の尖端部14及びカソード4間にあるガスがプラズマ化する。このプラズマPにより放電電極15の中性子有感物質Bがスパッタリングし、カソード4の内面に中性子変換層12が塗布される。   In the neutron conversion layer coating apparatus 13, when the atmosphere or the distance between the tip 14 of the discharge electrode 15 and the cathode 4 satisfies the plasma generation conditions, the gas between the tip 14 of the discharge electrode 15 and the cathode 4 is plasma. Turn into. The neutron sensitive material B of the discharge electrode 15 is sputtered by the plasma P, and the neutron conversion layer 12 is applied to the inner surface of the cathode 4.

図3は、中性子検出器1のカソード4に中性子変換層12を塗布する際の動作説明図である。   FIG. 3 is an operation explanatory diagram when the neutron conversion layer 12 is applied to the cathode 4 of the neutron detector 1.

図3に示すように、先端に円錐状または多角錐状の尖端部14を有する棒状の放電電極15をカソード4内に挿入する。カソード4及び放電電極15間にプラズマPが安定して生成できる空間があれば、プラズマPが生成されて、加速された荷電電子Aが放電電極15に衝突し、その材料またはその表面に塗布された中性子有感物質Bをスパッタリングし、カソード4の内周壁11にスパッタリングされた中性子有感物質Bが蒸着し、中性子変換層12が生成される。   As shown in FIG. 3, a rod-shaped discharge electrode 15 having a conical or polygonal conical tip 14 at the tip is inserted into the cathode 4. If there is a space where the plasma P can be stably generated between the cathode 4 and the discharge electrode 15, the plasma P is generated and the accelerated charged electrons A collide with the discharge electrode 15 and are applied to the material or the surface thereof. The neutron sensitive material B is sputtered, and the sputtered neutron sensitive material B is deposited on the inner peripheral wall 11 of the cathode 4 to generate the neutron conversion layer 12.

この時、放電電極15の絶縁体16で覆われていない尖端部14周辺のみでプラズマPが発生するので、この放電電極15を電極移動手段18によりカソード4内を軸方向に走査させることで、カソード4内の任意の位置に中性子変換層12を塗布することができる。   At this time, since the plasma P is generated only around the tip portion 14 not covered with the insulator 16 of the discharge electrode 15, the discharge electrode 15 is scanned in the cathode 4 in the axial direction by the electrode moving means 18. The neutron conversion layer 12 can be applied to an arbitrary position in the cathode 4.

このように放電電極15の一端に尖端部14を設けることにより、カソード4が細径であっても、その放電電極15の尖端部14とカソード4との間隔を確保することが可能となり、放電電極15及びカソード4間に安定したプラズマPを生成させて、安定な中性子変換層12を生成することができる。   By providing the tip portion 14 at one end of the discharge electrode 15 in this way, it becomes possible to secure a gap between the tip portion 14 of the discharge electrode 15 and the cathode 4 even if the cathode 4 has a small diameter. A stable plasma P can be generated between the electrode 15 and the cathode 4 to generate a stable neutron conversion layer 12.

図4が尖端部14を有さない従来の円筒状の放電電極15Aを用いた際の動作説明図である。図4では、カソード4の内径が狭くなるとプラズマPを安定的に生成する空間を確保できなくなるのに対し、本発明に該当する図3では、常にプラズマPを安定的に発生させるために必要なプラズマ空間を確保することができる。   FIG. 4 is an operation explanatory diagram when a conventional cylindrical discharge electrode 15 </ b> A that does not have the tip portion 14 is used. In FIG. 4, when the inner diameter of the cathode 4 becomes narrower, a space for stably generating the plasma P cannot be secured, whereas in FIG. 3 corresponding to the present invention, it is necessary to always generate the plasma P stably. A plasma space can be secured.

すなわち、従来の中性子変換層の塗布方法(図4)は、カソードの内径が5mm以上の場合でないと適用できなかったが、第1実施形態の中性子変換層の塗布方法(図3)によると、カソードの内径が4mm以下であっても安定した中性子変換層を塗布することが可能となる。   That is, the conventional neutron conversion layer coating method (FIG. 4) could not be applied unless the inner diameter of the cathode is 5 mm or more, but according to the neutron conversion layer coating method of the first embodiment (FIG. 3), Even when the inner diameter of the cathode is 4 mm or less, a stable neutron conversion layer can be applied.

また、放電電極15自体をスパッタリング用のターゲットにするのではなく、中性子有感物質BをこのプラズマP部内に別個設置しても良い。   Further, instead of using the discharge electrode 15 itself as a sputtering target, the neutron sensitive material B may be separately installed in the plasma P portion.

すなわち、図5に示すように、中性子変換層塗布装置13Aにおいて、放電電極15をウラン等の中性子有感物質Bで生成したり、放電電極15を中性子有感物質Bでコーティングしたりせずに、中性子有感物質Bを含む中性子変換材19、及び、この中性子変換材19をカソード4内において放電電極15とともに軸方向に移動させる中性子変換材移動手段20を別個に設けても良い。   That is, as shown in FIG. 5, in the neutron conversion layer coating apparatus 13A, the discharge electrode 15 is not produced by a neutron sensitive substance B such as uranium, or the discharge electrode 15 is not coated with the neutron sensitive substance B. The neutron conversion material 19 containing the neutron sensitive substance B and the neutron conversion material moving means 20 for moving the neutron conversion material 19 in the cathode 4 together with the discharge electrode 15 in the axial direction may be provided separately.

さらに、図6に示すように、中性子変換層塗布装置13Bにおいて、中性子有感物質Bを塗布する際に、イオンや電子等の粒子を発生させる粒子発生装置21からカソード4内に粒子を注入しても良い。粒子発生装置21を用いて放電電極15に直接粒子を衝突させることで、スパッタリングの頻度を向上させて中性子変換層12の塗布に要する時間を短縮することができる。   Further, as shown in FIG. 6, when applying the neutron sensitive substance B in the neutron conversion layer coating apparatus 13B, particles are injected into the cathode 4 from the particle generating apparatus 21 that generates particles such as ions and electrons. May be. By causing the particles to directly collide with the discharge electrode 15 using the particle generator 21, the frequency of sputtering can be improved and the time required for applying the neutron conversion layer 12 can be shortened.

第1実施形態によると、カソード4が細径であっても、カソード4の内周壁11に中性子変換層12を塗布することができ、小型の中性子検出器1を提供することが可能となった。   According to the first embodiment, even if the cathode 4 has a small diameter, the neutron conversion layer 12 can be applied to the inner peripheral wall 11 of the cathode 4, and a small neutron detector 1 can be provided. .

〔第2実施形態〕
次に、本発明に係る中性子検出器1及びその製造方法の第2実施形態を図7に基づいて説明する。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the neutron detector 1 and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図7は、第2実施形態の中性子検出器1Aを示す構成図である。   FIG. 7 is a configuration diagram showing a neutron detector 1A of the second embodiment.

第2実施形態の中性子検出器1Aは、カソード4Aを耐圧構造とすることにより、第1実施形態の中性子検出器1で用いた本体ケース2を省略したものである。   In the neutron detector 1A of the second embodiment, the main body case 2 used in the neutron detector 1 of the first embodiment is omitted by making the cathode 4A have a pressure resistant structure.

すなわち、中性子検出器1Aは、図7に示すように、耐圧性を有する円筒状あるいはスリーブ状のカソード4Aを有し、カソード4A内の中心部に棒状のアノード3が配置される。アノード3は、周方向位置決め絶縁体5にて両端がカソード4Aに固定され、カソード4A内の周方向位置がずれないように固定される。   That is, as shown in FIG. 7, the neutron detector 1A has a cylindrical or sleeve-like cathode 4A having pressure resistance, and a rod-like anode 3 is disposed in the center of the cathode 4A. Both ends of the anode 3 are fixed to the cathode 4A by a circumferential positioning insulator 5 so that the circumferential position in the cathode 4A is not shifted.

カソード4Aの一端は金属製の端栓6で溶接により綿密に塞がれ、端栓6とアノード3及びカソード4Aとの間に軸方向位置決め絶縁体7が収納されることにより、アノード3及びカソード4Aの軸方向位置がずれないように固定される。   One end of the cathode 4A is closely sealed by welding with a metal end plug 6, and an axial positioning insulator 7 is accommodated between the end plug 6, the anode 3 and the cathode 4A, whereby the anode 3 and the cathode It is fixed so that the axial position of 4A does not shift.

カソード4Aの内部には、アルゴン等の充填ガス8が封入され、粒子の飛程を短くするために数気圧程度の高圧に保たれる。   A filling gas 8 such as argon is sealed inside the cathode 4A, and is kept at a high pressure of about several atmospheres in order to shorten the range of particles.

また、カソード4Aのもう一端には信号ケーブル要素9が差し込まれ、アノード3及びカソード4Aに電気的に接続される。カソード4Aと信号ケーブル要素9との間は、本体ケース2内の充填ガス8が本体ケース2の外部に漏れないように溶接部10が設けられる。   A signal cable element 9 is inserted into the other end of the cathode 4A, and is electrically connected to the anode 3 and the cathode 4A. A welding portion 10 is provided between the cathode 4 </ b> A and the signal cable element 9 so that the filling gas 8 in the main body case 2 does not leak to the outside of the main body case 2.

円筒形のカソード4Aの内周壁11には、中性子変換層12が設けられる。   A neutron conversion layer 12 is provided on the inner peripheral wall 11 of the cylindrical cathode 4A.

従来のような本体ケースを有する中性子検出器では、外径が8mm以上であったが、第2実施形態によると、本体ケースの分だけ外径を小さくすることができ、具体的には、中性子検出器1Aの外径を6mm以下にすることが可能となる。   In a conventional neutron detector having a main body case, the outer diameter is 8 mm or more. However, according to the second embodiment, the outer diameter can be reduced by the amount of the main body case. It becomes possible to make the outer diameter of the detector 1A 6 mm or less.

第2実施形態によると、中性子検出器1Aを本体ケース2の分だけ更に細径化することが可能となる。   According to the second embodiment, the diameter of the neutron detector 1A can be further reduced by the amount of the main body case 2.

〔第3実施形態〕
次に、本発明に係る中性子検出器1及びその製造方法の第3実施形態を図8に基づいて説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the neutron detector 1 and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as 1st Embodiment and 2nd Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図8は、第3実施形態の中性子検出器1Bを示す構成図である。   FIG. 8 is a configuration diagram showing a neutron detector 1B of the third embodiment.

第3実施形態の中性子検出器1Bは、第2実施形態の中性子検出器1Aにおいて、中性子変換層12a〜12cを軸方向に複数離間させて作成し、アノード3の代わりに光ファイバ22を用いたものである。   The neutron detector 1B of the third embodiment is formed by separating a plurality of neutron conversion layers 12a to 12c in the axial direction in the neutron detector 1A of the second embodiment and using the optical fiber 22 instead of the anode 3. Is.

すなわち、中性子検出器1Bは、図8に示すように、耐圧性を有する円筒状のカソード4Aを有し、カソード4A内の中心部において光ファイバ22がカソード4Aの両端を貫通するように配置される。   That is, as shown in FIG. 8, the neutron detector 1B has a cylindrical cathode 4A having pressure resistance, and the optical fiber 22 is disposed so as to penetrate both ends of the cathode 4A in the central portion of the cathode 4A. The

光ファイバ22は、カソード4Aの両端で溶接されて固定され、この溶接部10によって内部の充填ガス8の外部への漏れが防止される。   The optical fiber 22 is welded and fixed at both ends of the cathode 4A, and the welded portion 10 prevents leakage of the internal filling gas 8 to the outside.

円筒形のカソード4Aの内周壁11には、複数の中性子変換層12a〜12cが設けられる。   A plurality of neutron conversion layers 12a to 12c are provided on the inner peripheral wall 11 of the cylindrical cathode 4A.

なお、第1実施形態の中性子変換層塗布装置13を用いると、放電電極15をカソード4A内において軸方向に移動させながら、任意の軸方向位置で電圧を印加することにより、カソード4Aの内周壁11の任意の位置に任意の数だけ中性子変換層12a〜12cを設けることができる。   When the neutron conversion layer coating apparatus 13 of the first embodiment is used, the inner peripheral wall of the cathode 4A is obtained by applying a voltage at an arbitrary axial position while moving the discharge electrode 15 in the axial direction in the cathode 4A. Any number of neutron conversion layers 12a to 12c can be provided at any one of 11 positions.

図8では、カソード4Aの内周壁11に、間隔を置いて3箇所の中性子変換層12a〜12cが塗布されている例を示している。   FIG. 8 shows an example in which three neutron conversion layers 12a to 12c are applied to the inner peripheral wall 11 of the cathode 4A at intervals.

中性子検出器1は、中性子変換層12a〜cを多点に分布させ、ぞれぞれの位置からの中性子反応による信号を識別して読み取ることで、中性子分布が測定できる。   The neutron detector 1 can measure the neutron distribution by distributing the neutron conversion layers 12a to 12c at multiple points and identifying and reading a signal due to a neutron reaction from each position.

すなわち、中性子変換層12a〜12cで中性子と反応し放出された荷電粒子により光ファイバ22内でシンチレーション光が発生するように設置する。このシンチレーション光の検出時間差からシンチレーション光の発生位置が特定でき、最終的に、中性子反応位置を識別することが可能となる。   That is, it installs so that the scintillation light may generate | occur | produce in the optical fiber 22 with the charged particle which reacted with the neutron in the neutron conversion layers 12a-12c and was discharge | released. From this difference in detection time of the scintillation light, the generation position of the scintillation light can be specified, and finally the neutron reaction position can be identified.

なお、第3実施形態では、光ファイバ22を用いて光で位置を検出する手法を説明したが、管内に封入したガスのガスシンチレーション光により計測する手法や、複数の電気的な電極(アノード電極)を設けてそれぞれの位置を識別する信号処理を用いた手法で代用しても良い。   In the third embodiment, the method of detecting the position with light using the optical fiber 22 has been described. However, a method of measuring with gas scintillation light of a gas sealed in a tube, or a plurality of electrical electrodes (anode electrodes) ), And a method using signal processing for identifying each position may be substituted.

第3実施形態によると、カソード4A内の任意の位置に中性子変換層12a〜12cを離間させて塗布することにより、細径の分布計測型の中性子検出器1Bを提供することが可能となった。   According to the third embodiment, it is possible to provide a neutron detector 1B having a small-diameter distribution measurement type by applying the neutron conversion layers 12a to 12c separately at arbitrary positions in the cathode 4A. .

本発明に係る中性子検出器の第1実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the neutron detector which concerns on this invention. 第1実施形態の中性子変換層塗布装置を示す構成図。The lineblock diagram showing the neutron conversion layer coating device of a 1st embodiment. 第1実施形態の中性子検出器を示す動作説明図。Operation | movement explanatory drawing which shows the neutron detector of 1st Embodiment. 第1実施形態の中性子検出器を示す動作説明図。Operation | movement explanatory drawing which shows the neutron detector of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の実施例を示す構成図。The block diagram which shows the other Example of 1st Embodiment. 第1実施形態の他の実施例を示す構成図。The block diagram which shows the other Example of 1st Embodiment. 本発明に係る中性子検出器の第2実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the neutron detector which concerns on this invention. 本発明に係る中性子検出器の第3実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the neutron detector which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B 中性子検出器
2 本体ケース
3 アノード
4、4A カソード
5 周方向位置決め絶縁体
6 端栓
7 軸方向位置決め絶縁体
8 充填ガス
9 信号ケーブル要素
10 溶接部
11 内周壁
12、12a〜12c 中性子変換層
13 中性子変換層塗布装置
14 尖端部
15、15A 放電電極
16 絶縁体
17 電圧印加手段
18 電極移動手段
19 中性子変換材
20 中性子変換材移動手段
21 粒子発生装置
22 光ファイバ
A 荷電粒子
B 中性子有感物質
P プラズマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B Neutron detector 2 Main body case 3 Anode 4, 4A Cathode 5 Circumferential positioning insulator 6 End plug 7 Axial positioning insulator 8 Filling gas 9 Signal cable element 10 Welding part 11 Inner peripheral walls 12, 12a-12c Neutron conversion layer 13 Neutron conversion layer coating device 14 Pointed portion 15, 15A Discharge electrode 16 Insulator 17 Voltage applying means 18 Electrode moving means 19 Neutron converting material 20 Neutron converting material moving means 21 Particle generator 22 Optical fiber A Charged particle B Neutron Sensitive substance P plasma

Claims (3)

本体ケース内に円筒状のカソードが収納され、そのカソード内に棒状のアノードが軸方向に配置されて、本体ケース内部に充填ガスが封入されるとともに、カソードの内周壁に中性子に反応して荷電粒子を放出する中性子変換層が設けられる中性子検出器の製造方法において、
前記アノードの代わりに、中性子有感物質を含み先端に尖端部を有する放電電極をカソード内に挿入し、
前記放電電極及びカソードに電圧を印加し、放電電極の尖端部及びカソード間にプラズマを発生させ、
このプラズマにより放電電極の中性子有感物質をスパッタリングさせてカソードの内周壁に蒸着させることにより中性子変換層を設けることを特徴とする中性子検出器の製造方法。
A cylindrical cathode is housed in the main body case, and a rod-shaped anode is axially arranged in the cathode. The main body case is filled with a filling gas, and the inner peripheral wall of the cathode is charged by reacting with neutrons. In the method of manufacturing a neutron detector provided with a neutron conversion layer that emits particles,
Instead of the anode, a discharge electrode containing a neutron sensitive material and having a tip at the tip is inserted into the cathode,
A voltage is applied to the discharge electrode and the cathode to generate plasma between the tip of the discharge electrode and the cathode,
A method for producing a neutron detector, characterized in that a neutron conversion layer is provided by sputtering a neutron sensitive substance of a discharge electrode by this plasma and depositing it on an inner peripheral wall of a cathode.
前記放電電極及びカソードに電圧を印加する際に、アノードの周囲を絶縁体で覆い、アノードの尖端部のみを絶縁体から露出させる請求項1記載の中性子検出器の製造方法。   The neutron detector manufacturing method according to claim 1, wherein when applying a voltage to the discharge electrode and the cathode, the periphery of the anode is covered with an insulator, and only the tip of the anode is exposed from the insulator. 本体ケース内に円筒状のカソードが収納され、そのカソード内に棒状のアノードが軸方向に配置されて、本体ケース内部に充填ガスが封入されるとともに、カソードの内周壁に中性子に反応して荷電粒子を放出する中性子変換層が設けられる中性子検出器の製造方法において、
前記アノードの代わりに、中性子有感物質を含み先端に尖端部を有する放電電極をカソード内に挿入し、
前記放電電極に向けて荷電粒子を放出して前記放電電極の中性子有感物質をスパッタリングさせてカソードの内周壁に蒸着させることにより中性子変換層を設けることを特徴とする中性子検出器の製造方法。
A cylindrical cathode is housed in the main body case, and a rod-shaped anode is axially arranged in the cathode. The main body case is filled with a filling gas, and the inner peripheral wall of the cathode is charged by reacting with neutrons. In the method of manufacturing a neutron detector provided with a neutron conversion layer that emits particles,
Instead of the anode, a discharge electrode containing a neutron sensitive material and having a tip at the tip is inserted into the cathode,
A method for producing a neutron detector, comprising: providing a neutron conversion layer by discharging charged particles toward the discharge electrode, sputtering the neutron sensitive material of the discharge electrode, and depositing the neutron sensitive material on the inner peripheral wall of the cathode.
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