JP4901769B2 - 放射線測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電所、放射線利用研究所または医療施設等において、施設内の所定エリアの放射線線量率を測定し管理するために設置される放射線測定装置に関し、特に、放射線測定装置のセンサに影響を与える外部からの電磁誘導ノイズを遮蔽する技術に関するものである。

原子力発電所、放射線利用研究所または医療施設等においては、施設内の所定エリアの放射線線量率を測定し管理するためのエリアモニタとして、放射線測定装置が設置されている。従来のエリアモニタでは、放射線感受センサとして半導体センサまたはシンチレータ式センサを用いた場合、主に人的要因による外部からの妨害電波、具体的には携帯電話や蛍光灯のアーク放電等の強い電磁波により発生する電磁誘導ノイズの影響を受け、放射線以外の要因により誤った測定値を出力することがある。

このような外部からの電磁誘導ノイズを除去する技術として、例えば特許文献１では、金属製または導電塗装されたプラスチック製のシールド部に放射線検出素子及び増幅回路を収容し、このシールド部を信号処理基板上に形成されたグランドパターンを介してアースに接続した放射線測定装置が提示されている。
特開２００７−３４７０号公報

また、従来のエリアモニタでは、放射線感受センサ部の健全性を確認するために、エリアモニタの検出部内のセンサ近傍に、ベータ線等の弱い放射線源が設置されることがある。この場合、上記放射線源からの放射線をセンサに感受させるために、センサを覆っている電気シールドの一部または全部を削減する構造が採用される。

このように、従来のエリアモニタでは、エリアモニタ設置場所付近を通る人が所有する携帯電話やエリアモニタ設置場所付近の電波発振源から発振される電波、または付近の蛍光灯のオンオフ時に発生する電磁波等の影響を受け、実際よりも高い誤った測定値を出力するという問題があった。これに対し、特許文献１では、シールド部に伝播する外来電磁波をアースに落とすことにより除去する構造が提示されているが、シールド部をアースに接続するための配線を設ける必要があり、構造が複雑になるという新たな問題が発生する。

また、エリアモニタの検出部内に放射線感受センサ部の健全性を確認するための放射線源を設け、センサの電気シールドの一部または全部を削減した場合には、さらに外部からの妨害電波を受けやすくなり、誤った放射線線量率の測定値を頻繁に出力するという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、簡単な構造で外部からの電磁誘導ノイズを除去することができ、環境ノイズが強い設置場所においても安定した測定値を出力することが可能な放射線測定装置を提供することを目的とする。

本発明による放射線測定装置は、施設内の所定エリアの放射線線量率を測定し管理するために設置される放射線測定装置であって、放射線を検出するセンサと、このセンサが検出した信号を増幅する増幅回路と、その内部にセンサ及び増幅回路を収容するセンサカバーを有する検出部を備え、センサカバーは、炭素繊維強化プラスチックからなり、アース線に接続されることなくセンサの出力に影響を与える外部からの電磁誘導ノイズを遮蔽するものである。

本発明によれば、センサの出力に影響を与える携帯電話や蛍光灯のアーク放電等の外部からの電磁誘導ノイズを、炭素繊維強化プラスチックからなるセンサカバーにて、アース線に接続することなく遮蔽するようにしたので、簡単な構造で、環境ノイズが強い設置場所においても安定した線量率測定値を出力することが可能な放射線測定装置を提供することができる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るエリアモニタの検出部を示している。本発明に係る放射線測定装置であるエリアモニタは、原子力発電所、放射線利用研究所または医療施設等において、施設内の所定エリアの放射線線量率を測定し管理するために設置されるものである。なお、本発明に係るエリアモニタは、図１に示すエリアモニタ検出部１と、図示しない演算部及び測定部を備えているが、演算部及び測定部については本発明に直接関係がないため図示及び説明を省略する。

本実施の形態１におけるエリアモニタ検出部１は、その内部にエリアモニタの放射線を検知する部分を収容するセンサカバー２と、このセンサカバー２が設置される指示警報箱３、及びこの指示警報箱３と演算部とを接続する検出器ケーブル４から構成されている。指示警報箱３は、エリアモニタ検出部１の設置場所において現在の線量率測定値を確認し、測定した線量率が上昇した場合に、その状況すなわち警報中であることを、周囲の人の視覚や聴覚に訴えて知らせるものである。エリアモニタ検出部１にて検知した放射線信号は、検出器ケーブル４を介して演算部に送信され、さらに演算部にて演算された線量率情報は検出器ケーブル４を介して指示警報箱３に送信される。

センサカバー２の内部には、入射した放射線を電気的信号として出力するユニットが収容されている。以下に、このユニットを構成する要素について図２を用いて説明する。放射線を検出する半導体センサ５は、放射線が入射すると微弱な電気信号を出力する。半導体センサ５により出力された微弱な電気信号は、増幅回路であるプリアンプカード６により増幅され、カウント装置等の電気回路(図示せず)で処理することができる信号に成形される。

これらの半導体センサ５及びプリアンプカード６は、電気シールド７により包囲されている。電気シールド７は、半導体センサ５及びプリアンプカード６に侵入する電気的ノイズを吸収し、電気的に安定させるために設置されるものである。また、電気シールド７に包囲された半導体センサ５及びプリアンプカード６と、これらを支持する支持部材である支柱板８の間には絶縁物９が配置され、電気シールド７と支柱板８を電気的に絶縁している。

さらに、電気シールド７及び支柱板８を囲むように設置されるセンサカバー２は、炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastics；ＣＦＲＰ）からなり、半導体センサ５の出力に影響を与える外部からの電磁誘導ノイズをセンサカバー２にて遮蔽するものである。

炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維をプラスチックに含浸させた複合材料であり、金属材料よりも比強度が大きく軽量で、成型加工性に優れている。また、熱伝導率、熱膨張係数ともに小さく、温度、湿度に対する伸縮がきわめて少ないため、耐候性及び寸法安定性に優れている。また、炭素繊維の性質により電気伝導性も良く、電磁遮蔽特性も優れており、さらには放射線のうちとりわけガンマ線、エックス線に対する優れた透過性を備えていることから、センサカバー２の材料として好適である。

以上のような炭素繊維強化プラスチックの特性により、本実施の形態１におけるセンサカバー２は、電磁波の吸収損失（センサカバー２内で電磁波が減衰すること）と、反射損失（反射により電磁波が減衰することで、電磁波の空間インピーダンスとセンサカバー２の固有インピーダンスの不整合により生じる）により、アース線に接続することなく電磁波に対する遮蔽効果を得られるものである。このため、エリアモニタ検出部１の設置場所のアース線がノイズの影響を受けている場合であっても、設置場所の状況に影響を受けることなく遮蔽効果を呈することができる。

次に、動作について説明する。エリアモニタ検出部１周辺の放射線の一部がセンサカバー２を通過して半導体センサ５に入射すると、半導体センサ５は微弱な電気信号を出力し、この信号はプリアンプカード６に入力される。プリアンプカード６によって増幅された信号は検出器ケーブル４を介して演算部に送られる。半導体センサ５及びプリアンプカード６のアース線は電気シールド７と同電位とし、測定部の演算ユニットのコモンアース（クリーンアース）に接続され、エリアモニタ検出部１の設置場所とは電気的に絶縁される。これにより、半導体センサ５に設置場所からのノイズが入り込まない構成となっている。

従来のエリアモニタでは、例えば繊維強化プラスチックからなるセンサカバーが用いられており、電気シールド７で受けたノイズは通常、検出器ケーブル４にて演算部へ送られる。しかし、携帯電話や蛍光灯のアーク放電等による強い電磁誘導ノイズは、プリアンプカード６上の回路定数により半導体センサ５側に導かれ、半導体センサ５に流れ込み、誤った測定値を出力する原因となっていた。これに対し、本実施の形態１によるエリアモニタでは、上記のような強い電磁誘導ノイズが発生した場合でも、炭素繊維強化プラスチックからなるセンサカバー２により遮蔽されるため、センサカバー２内部の半導体センサ５に影響を与えない。

以上のように、本実施の形態１によれば、半導体センサ５及びプリアンプカード６を収容するセンサカバー２を炭素繊維強化プラスチックからなるものとし、半導体センサ５の出力に影響を与える外部からの電磁誘導ノイズをセンサカバー２にて遮蔽するようにしたので、携帯電話や蛍光灯のアーク放電等の外部からの電磁誘導ノイズが強い設置場所、すなわち環境ノイズが強いエリアにおいても、安定した線量率測定値を出力することができる。

また、アース線に接続することなく電磁波に対する遮蔽効果を得られるので、アース線に接続するための配線を設ける必要がなく簡単な構造であり、エリアモニタ検出部１の設置場所のアース線がノイズの影響を受けている場合であっても、設置場所の状況に影響を受けることなく安定した遮蔽効果を得られる。

さらに、炭素繊維強化プラスチックは優れた成型加工性を有するので、従来のセンサカバー(既製品)の形状を再現させることは容易であり、新たな構成部材を追加することなく、従来と同様の簡単な製造工程で作成することができる。

なお、本実施の形態１では、放射線を検出するセンサとして半導体センサ５を用いたが、例えばシンチレーション式センサのようなその他の検出方式による放射線感受センサを用いてもよく、同様の効果を奏する。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係るエリアモニタのセンサカバー内の構造を示す断面図である。なお、図３中、図２と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。上記実施の形態１では、炭素繊維強化プラスチックからなるセンサカバー２により半導体センサ５の出力に影響を与える外部からの電磁誘導ノイズを遮蔽するようにしたが、本実施の形態２ではさらに、炭素繊維強化プラスチックからなるセンサカバー２の内側に導電性金属からなる導電性金属シールド１４を設け、妨害電波の一部を電気的に吸収するようにしたものである。

本実施の形態２では、エリアモニタの放射線感受センサ部の健全性を確認するために、センサカバー２内部の半導体センサ５近傍に放射線源１０を設けた場合について説明する。放射線源１０は、半導体センサ５及びプリアンプカード６の健全性を確認するために設けられたものであり、通常の測定時（放射線監視時）には、放射線源１０から放出される放射線１１は放射線遮蔽板１２により遮蔽され、半導体センサ５に影響を与えない構成となっている。

このため、放射線１１の線質としては、放射線遮蔽板１２により簡単に遮蔽できるように例えばベータ線が選択される。ただし、ベータ線は電気シールド７によっても遮蔽されるため、放射線源１０と半導体センサ５の間に存在する電気シールド７の一部、すなわち放射線１１の飛程経路にあたる部分に穴１３を開けた構成となっている。

このように穴１３が開けられた電気シールド７では、通常の測定時におけるシールド効果が低減する。そこで、本実施の形態２では、導電性の高い銅やアルミニウム等の薄型鋼板からなる導電性金属シールド１４をセンサカバー２の内側に設け、炭素繊維強化プラスチックからなるセンサカバー２を透過したわずかな電磁波を導電性金属シールド１４にて除去するようにしたものである。なお、導電性金属シールド１４は、半導体センサ５やプリアンプカード６のコモンアースに接続され、電気シールド７と同等の機能を有する。

以上のように、本実施の形態２によれば、炭素繊維強化プラスチックからなるセンサカバー２の内側に導電性金属シールド１４を設けることにより、炭素繊センサカバー２により遮蔽できなかったわずかな電磁波を除去することができ、携帯電話や蛍光灯のアーク放電等の外部からの電磁誘導ノイズが強い設置場所においても、上記実施の形態１よりもさらに安定した線量率測定値を出力することができる。

また、本実施の形態２のように、電気シールド７の一部に穴１３を開けた場合（図３）、または電気シールド７を全て削減した場合（図示せず）であっても、導電性金属シールド１４が電気シールド７と同等の機能を有するので、外部からの電磁誘導ノイズを除去することができ、安定した線量率測定値を出力することができる。

なお、本実施の形態２における導電性金属シールド１４は、電気シールド７の一部または全部を削減した場合に限らす、上記実施の形態１のように電気シールド７を完全な状態で設けた場合に適用してもよく、上記実施の形態１よりもさらに大きな電磁波遮蔽効果を期待できる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係るエリアモニタのセンサカバー内の構造を示す断面図である。なお、図４中、図２と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態３では、半導体センサ５及びプリアンプカード６を支持する支柱板８と指示警報箱３の間に絶縁物１５を設けることにより、支柱板８をエリアモニタ検出部１が設置される設置場所と電気的に絶縁したことを特徴としている。なお、支柱板８は、半導体センサ５及びプリアンプカード６とも絶縁物９により電気的に絶縁されている。

上記実施の形態１、２では、支柱板８及び指示警報箱３が受けた電磁波(ノイズ)は、エリアモニタ検出部１の設置場所に接地することで除去している。しかし、設置場所の接地バーの電気的ノイズレベルが高い場合、支柱板８が接地バーや指示警報箱３と同電位となり、電気的に保護しなければならない電気シールド７に影響を与えてしまうという問題がある。

そこで、本実施の形態３では、支柱板８と指示警報箱３の間に絶縁物１５を設け、支柱板８は電気シールド７と同様に、ノイズレベルが低い測定部に接地される。ただし、電気シールド７は、図４中Ａで示す測定部の演算ユニットのコモンアース（クリーンアース）に接続されるのに対し、支柱板８は、図４中Ｂで示す測定部設置場所の接地バー（ダーティアース）に接続される。

本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、支柱板８と指示警報箱３を絶縁物１５により電気的に絶縁し、支柱板８の電位をノイズレベルが低い測定部側に移すようにしたので、指示警報箱３とその周辺が電磁波により影響を受けた場合であっても安定した線量率測定値を出力することができ、ノイズ耐性に非常に優れたエリアモニタを提供することができる。

本発明に係る放射線測定装置は、原子力発電所、放射線利用研究所または医療施設等において、施設内の所定エリアの放射線線量率を測定し管理するエリアモニタとして利用することができる。

本発明の実施の形態１に係るエリアモニタの検出部を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るエリアモニタのセンサカバー内の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係るエリアモニタのセンサカバー内の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るエリアモニタのセンサカバー内の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ エリアモニタ検出部、２ センサカバー、３ 指示警報箱、４ 検出器ケーブル、
５ 半導体センサ、６ プリアンプカード、７ 電気シールド、８ 支柱板、
９、１５ 絶縁物、１０ 放射線源、１１ 放射線、１２ 放射線遮蔽板、１３ 穴、
１４ 導電性金属シールド。

Claims (4)

1. 施設内の所定エリアの放射線線量率を測定し管理するために設置される放射線測定装置であって、放射線を検出するセンサと、このセンサが検出した信号を増幅する増幅回路と、その内部に前記センサ及び前記増幅回路を収容するセンサカバーを有する検出部を備え、前記センサカバーは、炭素繊維強化プラスチックからなり、アース線に接続されることなく前記センサの出力に影響を与える外部からの電磁誘導ノイズを遮蔽することを特徴とする放射線測定装置。
2. 請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記センサカバーの内側に、導電性金属からなるシールドを設けたことを特徴とする放射線測定装置。
3. 請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記検出部は、前記センサカバー内部に、前記センサ及び前記増幅回路を支持する支持部材をさらに備えており、この支持部材は、前記センサ及び前記増幅回路と電気的に絶縁され、且つ前記検出部が設置される設置場所とも電気的に絶縁されていることを特徴とする放射線測定装置。
4. 請求項１に記載の放射線測定装置であって、前記センサは、半導体センサまたはシンチレータ式センサであることを特徴とする放射線測定装置。

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