JP5529144B2

JP5529144B2 - 高速及び熱外中性子の流れのオンライン測定のための装置

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Publication number: JP5529144B2
Application number: JP2011530493A
Authority: JP
Inventors: ルドヴィクオリオール，; ベルナールレコプ，; ルドフェルメーレン，
Original assignee: コミッサリアアレネルジーアトミークエオゼネルジザルタナテイヴ; エスセーカー．セーウーエヌ
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: CN102246243A; RU2516854C2; PL2338157T3; CN102246243B; US20110274230A1; FR2937149B1; EP2338157B1; US8735804B2; SI2338157T1; EP2338157A1; FR2937149A1; JP2012505392A; WO2010043554A1; RU2011119091A

Description

本発明は、エネルギ区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］の高速及び熱外中性子の流れのオンライン測定のための装置に関する。

非限定的な例として、本発明は、炉心における高速及び熱外中性子の流れのオンライン測定であって、
−全体としての中性子の流れが大（例えば、１Ｅ１４ｎ／ｃｍ^２／ｓ以上）であり、
−全体としての中性子の流れに対して熱中性子の寄与が大きく、
−ガンマ線が強烈であり、
−高速流の時間変化を監視するために（オンラインの）リアルタイム測定が望ましく、
−炉心において行われる測定（より一般的には、「炉心内（ｉｎ−ｃｏｒｅ）」測定と呼ばれる）が望ましいという制約を有する測定に、特に好都合に適用される。

上述の制約は、材料試験炉の計器類（より一般的には、ＭＴＲ（ＭａｔｅｒｉａｌＴｅｓｔｉｎｇＲｅａｃｔｏｒ）計器という用語によって呼ばれる）に当てはまり、あるいは発電用原子炉の炉心の監視（より一般的には、「『炉心内』監視」という用語で呼ばれる）に当てはまる。

高速中性子の流れの測定は、現在のところ、アクティベーションによる検出器及びオンライン検出器という２つの種類の検出器を使用して行われている。

アクティベーションによる検出器は、線量計であり、その材料が、対象のエネルギ帯の中性子フルーエンスをもたらすように適切に選択されている。これは、試行及び試験された方法（文献［１］を参照）であるが、その欠点は、以下のとおりである。
−線量計を、分析のために炉心から取り出さなければならない（したがって、炉のサイクルの終了後に得られる事後測定である）。
−得られる量が、照射の継続時間にわたって積分された流れであり、したがって時間変化を得ることが不可能である。

オンライン検出器は、先の検出器と異なり、炉の炉心でのオンライン測定を可能にする。公知の技術によれば、オンライン検出器は、熱中性子吸収スクリーンの下方のウラニウム核分裂チャンバである。核分裂チャンバは、炉の中性子の監視のための周知かつきわめて一般的な中性子検出器（「炉心外」又は「炉心内」の検出器）である。小型又は超小型と呼ばれる特定のチャンバが、４ｍｍ以下の直径の円筒の外形を有しており、したがって「炉心内」計器（本発明の応用に包含される分野である）に特によく適する。１９９４年１１月２９日に「Ｃｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔａｌ’ＥｎｅｒｇｉｅＡｔｏｍｉｑｕｅ」の名義で出願され、第２７２７５２６号として公開されたフランス特許出願（文献［２］を参照）が、そのような核分裂チャンバの詳細な説明を提示している。中性子が、核分裂反応が生じる場所である核分裂性デポジットを通じて検出される。きわめて多くの場合に、このデポジットは、熱中性子の測定もしくは熱成分が存在しない場合の高速中性子の測定によく適するウラニウムＵ２３５で構成される。上述の制約における高速中性子の測定のために、有効な核分裂部分がしきい値を有しているウランＵ２３８の使用が、原則として、優先的に示されている。しかしながら、熱中性子の捕捉の影響により、ウラニウムＵ２３８が、熱中性子のための核分裂性同位体であるプルトニウムＰｕ２３９に変化するという問題が生じる。この問題を克服するために、Ｙ．Ｋａｓｈｃｈｕｋら（文献［３］を参照）が、熱中性子を検出器そのものに達する前に吸収する役割のスクリーン（Ｂ１０、Ｃｄ、Ｇｄ、など）の使用を推奨している。しかしながら、この解決策は、「炉心内」での使用に適合させることを困難にするかさばり、熱の流れの局所的な中断、機械的特性、放射線の影響下での消耗、検出器の加熱など、大きな問題を生じさせる。

別の種類のオンライン検出器を、出願人は承知している。この別の種類のオンライン検出器は、国内登録番号第０７６０２２９号として２００７年１２月２１日に本出願の出願人によって出願された未公開のフランス特許出願に記載されている従来技術である。この別の種類の検出器は、少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバで構成されている。図１Ａ及び１Ｂが、そのような核分裂チャンバの２つの例を示しており、図２が、これらの核分裂チャンバにプルトニウムＰｕ２４２を付着させるために適した装置を示している。そのような核分裂チャンバの利点は、いかなる熱中性子スクリーンも使用することなく上述の要件を満たす点にある。

図１Ａが、少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバの第１の例を示している。機械的構造に関して、この核分裂チャンバは、第２７２７５２６号として公開された特許出願に記載のものと同一である。

参照番号２０が、例えば１．５ｍｍにおおむね等しい外径の管を指しており、この管が、核分裂チャンバのケーシングとして使用されると同時に、少なくとも参照番号２１によって指し示されている部分に関して、カソードとして使用される。この管は、例えばインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）又はステンレス鋼で製作される。

チャンバの内部において、例えばルビーで製作された２つのアイソレータ２２、２４が、しきい値核分裂性デポジット（例えば、少なくとも９９．５％に等しい純度のプルトニウムＰｕ２４２）で覆われた中央のアノード２６を支持している。

管２０の一端２３が、例えばステンレス鋼で製作される端部キャップ２８によって閉じられている。使用時、チャンバが、例えばアルゴン又は少量のチッ素（例えば、４％）が追加されたアルゴンなどの中性ガスで、数ｂａｒ（例えば、５ｂａｒ）の圧力に満たされ、端部キャップ２８が、チャンバの充てん及び密封の両方に使用される。アノード２６は、電気信号をチャンバの外部へと伝えるために、導電エレメント３２、３６へと接続される。これらの導電エレメント３２、３６は、特許出願第２７２７５２６号に記載のように、アセンブリを接続装置へと接続する接続ケーブル１１の導電エレメント４４に接続されている。

導体３２が、核分裂チャンバを定める管２０の内部で導体３６の端部３５へと接続される一方で、高純度のアルミニウムで製作された端部キャップ３４を横切る導体３６の他端３７は、ケーブル１１の金属製の外鞘３０の延長部の内側で導体４４へと接続されている。端部キャップ３４は、管２０の端部４０へと溶接することができる金属ダクト３８に少なくとも部分的にかしめられている。

図１Ｂが、少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバの第２の例を示している。

核分裂チャンバが、装置の外ケーシングである導電性の材料で製作されたチャンバ本体１を備えている。筐体を、完全に別の材料から製作することも可能であり、導電性材料の層を、外側電極１を形成すべく筐体の壁の内側に付着させることが可能である。やはり導電性材料から製作された手段２が、放射性元素（すなわち、本発明によれば、少なくとも９９．５％の純度のプルトニウム２４２）の薄い層１２０を付着させた支持体を形成している。動作において、これらの手段２は、例えばアノードを形成し、本体１がカソードを形成する。カソードとアノードとの間に、イオン化可能ガス（例えば、アルゴン）が１．５ｂａｒで収容される。

気密通路３（金属及びアルミナ）が、基材２を保持し、チャンバの一端の気密を保証する一方で、外部への電気的な接続を可能にする。

ねじ４が、基材を気密通路に固定できるようにしている。

参照番号５が、端部キャップを指しており、参照番号６が、電気的な接続を容易にすべく気密通路のワイヤへと溶接された追加の厚さを指している。

このような核分裂チャンバは、例えば４ｍｍ程度の外径を有することができる。

プルトニウムＰｕ２４２の核分裂チャンバの実施の形態がどのようであっても、プルトニウムＰｕ２４２を含む核分裂性物質の薄い層が、一方の電極又は両方の電極に付着させられる。筐体は、中性子の透過に対して透明であり、換言すると、筐体の壁を中性子が通過することができる。換言すると、筐体の壁を構成する材料が、小さな有効中性子捕捉部を有している。電極は、全体が導電性材料で製作され、あるいは導電性材料の層で覆われる。

プルトニウムＰｕ２４２の層を、例えば図２に示した装置などの装置を使用して、電気メッキによって形成することができる。

付着させられるプルトニウムＰｕ２４２は、ビーカ１０２に配置された硝酸及びシュウ酸アンモニウムの混合物を含む電解液の溶液１００の形態をとることができる。

付着の対象となる電極又は支持体１２０が、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）で作られた２つの端部１１１、１１３によって、例えばテフロン膜で覆われた白金製の棒１１６の端部に動かぬように保持される。この集合体が、溶液に配置される。溶液を、例えば磁性棒１０４をビーカ１０２の底に配置し、ビーカ１０２を磁気撹拌器１０６上に配置することによって、一様なままであるように攪拌することができる。

導電性材料（例えば、白金）で作られたワイヤ１０５が、溶液１０２内に配置される。電源１０７が、このワイヤ及び溶液に電流を流すことを可能にする。この電流が、プルトニウムを溶液から移動させ、電極又は支持体１２０へと付着させる。

いくつかの場合には、電解液に触れている全表面への一様な付着を得るために、モータ１１０を使用して電極又は支持体１２０を回転させることが可能である。例えば、内側の電極を、矢印１０８によって示されるとおり、６０回転／分で回転させることが可能である。

この方法は、内側の電極及び外側の電極の両方に適用可能である。プルトニウムを外側の電極の内壁に付着させることが望まれる（したがって、外側の電極が例えば円筒形を有している）場合には、電極の外壁が、保護材料の層（例えば、テフロンの層）によって覆われる。

上述の事例では、約３５０ｍＡの電流を２時間にわたって流すことによって、電解液に存在するプルトニウムの９０〜９５％を電極又は支持体１２０へと付着させることができる。

Ｐｕ２４２のプルトニウム核分裂チャンバの１つの問題は、デポジットに核分裂性の不純物（Ｐｕ２３９及びＰｕ２４１）が存在し、これがチャンバに熱中性子に対する感度を与え、熱中性子の存在は少ないが完全に無視することはできない点にある。さらに、連続的な変化による核分裂性同位体の発生が、ウラニウムＵ２３８の場合に見られるよりも大幅に少ないものの、放射の際のこの熱感度を高める。したがって、Ｐｕ２４２のプルトニウム核分裂チャンバは、きわめて特定の状況においてのみスクリーンなしで使用することが可能であり、すなわち熱の流れが大きすぎず、あるいは照射の継続時間が短い場合にのみ、スクリーンなしで使用することができる。

したがって、高速中性子に起因する寄与分（知りたい量）を熱中性子に起因する寄与分から区別することができる測定システムを生み出すという真の要求が存在する。

上述のニーズに対応するために、本発明は、エネルギ区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］における瞬間ｔ_ｎの高速及び熱外中性子の流れφ１（ｔ_ｎ）のオンライン測定のための装置であって、
−主として高速中性子の検出に適する材料を含んでいる高速中性子検出器（ＤＮＲ）、
−主として熱中性子の検出に適する材料を含んでいる熱中性子検出器（ＤＮＴ）、
−瞬間ｔ_ｎにおいて、前記高速中性子検出器によって送達される検出信号からデジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）を送達する第１の電子回路、
−瞬間ｔ_ｎにおいて、前記熱中性子検出器によって送達される検出信号から第２のデジタル信号ＶＴ（ｔ_ｎ）を送達する第２の電子回路、
−瞬間ｔ_ｎにおいて、前記高速中性子検出材料の同位体組成及び前記熱中性子検出材料の同位体組成を決定することができる手段、
−瞬間ｔ_ｎにおいて、前記同位体組成から、前記高速中性子検出器の高速中性子に対する進行性の感度Ｉ_１１（ｔ_ｎ）、前記高速中性子検出器の熱中性子に対する進行性の感度Ｉ_１２（ｔ_ｎ）、前記熱中性子検出器の熱中性子に対する進行性の感度Ｉ_２１（ｔ_ｎ）、及び前記熱中性子検出器の高速中性子に対する進行性の感度Ｉ_２２（ｔ_ｎ）を決定することができる手段、及び
−瞬間ｔ_ｎにおいて、高速及び熱外中性子の流れφ１（ｔ_ｎ）並びに熱中性子の流れφ２（ｔ_ｎ）を、以下の連立方程式：
ＶＲ（ｔ_ｎ）＝ＫＲ×Ｉ_１１（ｔ_ｎ）×φ１（ｔ_ｎ）＋ＫＲ×Ｉ_１２（ｔ_ｎ）×φ２（ｔ_ｎ）、及び
ＶＴ（ｔ_ｎ）＝ＫＴ×Ｉ_２１（ｔ_ｎ）×φ１（ｔ_ｎ）＋ＫＴ×Ｉ_２２（ｔ_ｎ）×φ２（ｔ_ｎ）
（ここでＫＲ及びＫＴは、それぞれ前記高速中性子検出器の較正のための係数及び前記熱中性子検出器の較正のための係数である）から計算するための手段（ＣＡＬＣ）
を備えることを特徴とする測定装置を提案する。

本発明のさらなる特徴によれば、測定装置が、すべての中性子の流れφ（ｔｎ，Ｅ）を以下の式：
φ（ｔ_ｎ，Ｅ）＝φ_１（ｔ_ｎ）・ｆ_１（Ｅ）＋φ_２（ｔ_ｎ）・ｆ_２（Ｅ，θ）、
（ここで、
−ｆ_１（Ｅ）＝ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）＋αｆ_ｅｐｉ（Ｅ）、及び
−ｆ_２（Ｅ，θ）＝ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）であり、
ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）は、中性子の流れの核分裂成分であり、ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）は中性子の流れの熱外成分であり、ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）は中性子の流れのＭａｘｗｅｌｌｉａｎ成分であり、αは、中性子の流れの熱外成分と中性子の流れの核分裂成分との間の比例係数である）を使用して計算するための手段をさらに備える。

本発明の別のさらなる特徴によれば、測定装置が、区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］について、瞬間ｔ_ｎにおけるＮ_ｒ個の積分結果を計算するための手段をさらに備えており、Ｎｒは１以上の整数であり、ｋ番目（ｋ＝１、２、・・・、Ｎ_ｒ）の積分結果は、以下の式：
Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）＝ｍ_ｋ１・φ_１（ｔ_ｎ）＋ｍ_ｋ２（θ）・φ_２（ｔ_ｎ）
によって与えられ、ここで

及び

であって、ここで
−ｆ_１（Ｅ）＝ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）＋αｆ_ｅｐｉ（Ｅ）、及び
−ｆ_２（Ｅ，θ）＝ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）
であり、ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）は、中性子の流れの核分裂成分であり、ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）は中性子の流れの熱外成分であり、ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）は中性子の流れのＭａｘｗｅｌｌｉａｎ成分であり、αは中性子の流れの熱外成分と中性子の流れの核分裂成分との間の比例係数であり、
−Ｙ_ｋ（Ｅ）は、ｋ番目の積分結果を特徴付ける応答関数である。

本発明の特有の特徴によれば、前記応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）が、前記区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］に一致し、あるいは前記区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］に含まれる対象のエネルギ帯［Ｅ_ａ，Ｅ_ｂ］の識別関数であって、
Ｅ_ａ＜Ｅ＜Ｅ_ｂであるならば、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝１であり、
そうでないならば、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝０であり、
Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）が、エネルギがＥ_ａとＥ_ｂの間である中性子の流れであり、すなわち：

である。

本発明の別の特有の特徴によれば、前記応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）が、反応の有効巨視的部分Σ_ｒ（Ｅ）であって、

であり、
Ｎ_ｉ’は、媒体内に存在する同位体ｉの原子の数であり、

は、媒体内での反応ｒに関する同位体ｉの有効微視的部分であり、Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）は、媒体内での反応ｒの速度であり、すなわち：

であり、反応ｒが、例えば核分裂又は捕捉又は拡散あるいは損傷反応である。

本発明の測定装置のさらなる特徴によれば、前記高速中性子検出器及び前記熱中性子検出器が核分裂チャンバであるため、前記進行性の感度Ｉ_１１（ｔ_ｎ）、Ｉ_１２（ｔ_ｎ）、Ｉ_２１（ｔ_ｎ）、及びＩ_２２（ｔ_ｎ）が、それぞれ：

（ここでＮ_ｉ（ｔ_ｎ）は、主として高速中性子の検出に適する材料の同位体ｉの瞬間ｔ_ｎにおける同位体組成であり、

は、同位体ｉの有効部分である）、

（ここでＮ_ｊ（ｔ_ｎ）は、主として熱中性子の検出に適する材料の同位体ｊの瞬間ｔ_ｎにおける同位体組成であり、

は、同位体ｊの有効部分である）
と記述される。

本発明のさらなる特徴によれば、前記熱中性子検出器が、ウラニウムＵ２３５を含んでいる核分裂チャンバである。

本発明の別のさらなる特徴によれば、前記高速中性子検出器が核分裂チャンバであり、前記熱中性子検出器がコレクトロンであるため、前記進行性の感度Ｉ_１１（ｔ_ｎ）、Ｉ_１２（ｔ_ｎ）、Ｉ_２１（ｔ_ｎ）、及びＩ_２２（ｔ_ｎ）が、それぞれ：

及び

は、同位体ｉの有効部分である）、並びに

（ここで

は、主として熱中性子の検出に適する材料の瞬間ｔ_ｎにおける熱フルーエンスｔ_ｎΨ（ｔ_ｎ）の関数として表にまとめられた補正の消耗関数であり、Ｓ_Ｒｈ（Ｅ）はコレクトロンの感度である）と記述される。

本発明のさらなる特徴によれば、前記熱中性子検出器が、ロジウム又はバナジウムあるいは銀で作られたコレクトロンである。

本発明の別のさらなる特徴によれば、前記高速中性子検出器が、しきい値核分裂性デポジットを有する核分裂チャンバであり、例えば少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバである。

本発明の別のさらなる特徴によれば、前記少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバが、
・加圧された検出ガスを収容することができ、中性子が通過できる壁を有している筐体、
・互いに電気的に絶縁されており、間に電圧を印加することができる第１及び第２の電極、
・前記２つの電極の少なくとも一方に付着させられ、少なくとも９９．５％の原子の純度のプルトニウム２４２を含んでいる核分裂性物質、及び
・前記加圧された筐体に含まれており、核分裂の生成物によるイオン化が可能である検出ガス
を含んでいる。

本発明のさらなる特徴によれば、前記第１の電子回路が、前記高速中性子検出器によって供給される信号のデジタル分散の形態のデジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）を送達するデジタル分散計算プロセッサを備えている。

本発明の別のさらなる特徴によれば、前記第２の電子回路が、前記熱中性子検出器によって供給される信号のデジタル分散の形態のデジタル信号ＶＲ（ｔｎ）を送達するデジタル分散計算プロセッサを備えている。

本発明の別のさらなる特徴によれば、前記第２の電子回路が、デジタル電流−電圧変換回路である。

本発明の測定装置は、ガンマ線に起因する信号の成分を選択的に破棄する。照射炉において行われた実験が、実際に、ガンマ線が、しきい値核分裂チャンバによって生成される平均電流の半数を超える原因であることを示している。この場合、核分裂チャンバを「変動」又は「Ｃａｍｐｂｅｌｌ」として知られるモードで動作させることが推奨される。これは、核分裂チャンバによって生成される電流の平均よりもむしろ、分散に関係することにある。その結果、ガンマ線の寄与を無視することが可能である。なぜならば、この寄与は、最大でも分散の数パーセントポイントしか呈さないからである。

ガンマ線の寄与を無視できるようにする本発明の好ましい実施の形態の文脈において、本発明の特に好都合な測定装置は、例えば以下の基本的な構成要素、すなわち：
・例えば４％のチッ素が加えられたアルゴンを収容しているＰｕ２４２のプルトニウム核分裂チャンバなど、主として高速中性子について高感度である中性子検出器、
・Ｐｕ２４２のプルトニウム核分裂チャンバによって供給される信号を変動モードで操作できるようにする電子プロセッサ、
・変動モードにおける使用に適合し、Ｐｕ２４２のプルトニウム核分裂チャンバを核分裂チャンバによって供給される信号を使用する処理電子機器へと接続するケーブルによる接続（したがって、ケーブルの特徴インピーダンスは、電子プロセッサの入力インピーダンスに適するように変更される）、
・例えばコレクトロン（「自己出力形中性子検出器（ＳｅｌｆＰｏｗｅｒｅｄＮｅｕｔｒｏｎＤｅｔｅｃｔｏｒ）」を略してＳＰＮＤ）又はウラニウムＵ２３５の核分裂チャンバなど、主として熱中性子について高感度である中性子検出器、
・ＰＭＭ演算コード（「測定のモデル化のプロセス（ＰｒｏｃｅｓｓｏｆＭｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」を略してＰＭＭ）、及び
・コンピュータ
を備える。

本発明の他の特徴及び利点が、添付の図面を参照しつつ好ましい実施の形態を検討することによって、明らかになるであろう。

Ａ及びＢは、本発明による測定装置を製造するために使用することができる核分裂チャンバの２つの例を示している。図１Ａ及び１Ｂに示した核分裂チャンバに核分裂性物質を付着させるために適した装置を示している。本発明による測定装置の概略図を示している。図３の本発明の測定装置の動作を説明するタイミング図を示している。本発明の測定装置に使用される特定の回路の概略図を示している。連続的な変化によって形成される種々の同位体について、Ｐｕ２４２のプルトニウム核分裂チャンバからの測定信号への寄与（熱の捕捉）を示している。

すべての図において、同じ参照番号は、同じ構成要素を指し示している。

図１Ａ、１Ｂ、及び２については、すでに説明した。したがって、それらを再び説明する意味はない。

図３が、高速及び熱外中性子の流れをオンラインで測定する本発明による装置の概略図を示しており、図４が、図３に示した本発明の測定装置の動作の理解に役立つタイミング図を示している。

装置が、高速中性子の測定のためのＤＮＲ検出器と、ＤＮＲ検出器からの信号を調整及び処理するための第１の電子回路Ｃ１と、熱中性子の測定のためのＤＮＴ検出器と、ＤＮＴ検出器からの信号を調整及び処理するための第２の電子回路Ｃ２と、エボリューションコードＣＥと、演算コードＰＭＭと、コンピュータＣＡＬＣとを備えている。

ＤＮＲ検出器が電流ｉＲ（ｔ）を供給し、ＤＮＴ検出器が、電流ｉＴ（ｔ）を供給する。電流ｉＲ（ｔ）及びｉＴ（ｔ）が、調整／処理回路Ｃ１及び第２の調整／処理回路Ｃ２へとそれぞれ送信され、調整／処理回路Ｃ１及び第２の調整／処理回路Ｃ２が、不連続な瞬間ｔ_ｎにおけるデジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）及びデジタル信号ＶＴ（ｔ_ｎ）をそれぞれ送達する。以下で明らかにされるとおり、デジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）は、好ましくは電流ｉＲ（ｔ）のデジタル分散である。しかしながら、本発明は、例えば電流の平均値など、電流の分散以外の他のデジタル信号に関する。デジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）及びＶＴ（ｔ_ｎ）は、コンピュータＣＡＬへと送信される。

コンピュータＣＡＬＣは、各々の瞬間ｔ_ｎにおいて、選択されたエネルギ区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］についての少なくとも１つの積分結果Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）（ｋ＝１、２、・・・、Ｎ_Ｒ）を、デジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）及びＶＴ（ｔ_ｎ）並びにエボリューションコードＣＥ及び演算コードＰＭＭからもたらされるデータから計算する。指数ｋは、１〜Ｎ_Ｒまで変化するカレントインデックスであり、ここでＮ_Ｒは、同じ瞬間ｔ_ｎにおいて計算される完全な結果の最大数を表わしている。

次に、結果Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）の計算を説明する。

各々の瞬間ｔ_ｎにおいて、コンピュータＣＡＬＣは、測定信号ＶＲ（ｔ_ｎ）及びＶＴ（ｔ_ｎ）を受信し、以下の計算を実行する：
１）高速及び熱外中性子の流れの成分φ１（ｔ_ｎ）及び熱中性子の流れの成分φ２（ｔ_ｎ）の以下のような計算。
φ_１（ｔ_ｎ）＝ｈ_１１・ＶＲ（ｔ_ｎ）＋ｈ_１２・ＶＴ（ｔ_ｎ）
φ_２（ｔ_ｎ）＝ｈ_２１・ＶＲ（ｔ_ｎ）＋ｈ_２２・ＶＴ（ｔ_ｎ）
２）以下の式：
Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）＝ｍ_ｋ１・φ_１（ｔ_ｎ）＋ｍ_ｋ２（θ）・φ２（ｔ_ｎ）
（ここで、大きさｍ_ｋ１及びｍ_ｋ２は、以下のそれぞれの式によって与えられる：

（ここで、Ｙ_ｋ（Ｅ）は、エネルギサポート［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］に関して定められ、最終結果Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）を特徴付ける応答関数である）
を使用した少なくとも１つの結果

の計算。

これに限られるわけではない例として、高速中性子の流れの計算においては、応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）が、［Ｅ_Ｓ，Ｅ_ｍａｘ］に対応し、ここでエネルギＥ_Ｓが、これを上回ると中性子が高速中性子であると考えられるしきい値である。しきい値Ｅ_Ｓは、例えば１００ＫｅＶ又は１Ｍｅｖに等しくてよい。これにより、以下が得られる：
Ｅ＞Ｅ_Ｓにおいて、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝１、及び
Ｅ≦Ｅ_Ｓにおいて、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝０

２つの関数ｆ_１（Ｅ）及びｆ_２（Ｅ，θ）が、以下のそれぞれの式によって与えられる：
ｆ_１（Ｅ）＝ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）＋α・ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）
ｆ_２（Ｅ，θ）＝ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）
（ここで、ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）、ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）、及びｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）が、それぞれ中性子の流れの核分裂成分、中性子の流れの熱外成分、及び中性子の流れのＭａｘｗｅｌｌｉａｎ成分である。成分ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）、ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）、及びｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）は、この技術分野において公知の大きさである。係数αは、熱外成分と核分裂成分との間の公知の比例係数である。）

上述したように、本発明は、上記定義の応答関数以外の応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）に関する。したがって、応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）は、区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］内にあり、あるいは区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］と同一である対象のエネルギ帯［Ｅ_ａ，Ｅ_ｂ］の識別関数であってよい。これにより、以下が得られる：
Ｅ_ａ＜Ｅ＜Ｅ_ｂであるならば、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝１
そうでない場合、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝０

応答関数は、以下のように、反応の有効巨視的部分Σ_ｒ（Ｅ）であってもよい。

（ここで、Ｎ_ｉ’は、媒体内に存在する同位体ｉの原子の数であり、

は、媒体内の反応ｒに関する同位体ｉの有効微視的部分であり、Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）が、媒体内の反応ｒの速度である。

有利には、大きさＮ_ｉ’の流れの最中のエボリューションを、測定システムによって割り出される流れφ（ｔ_ｎ，Ｅ）を使用し、エボリューションコード（例えば、核分裂チャンバの検出材料の同位体組成の計算に使用されるエボリューションコードＣＥ）を使用して計算することができる。

同じ瞬間ｔ_ｎにおいてＮ_Ｒ回の流れの計算が同時に行われる一般的な場合においては、以前の計算が、行列の形態で記述される。これにより、時間変数を省略して、以下が得られる：

Ｍ及びＨの行列が、最初に初期化段階においてＰＭＭによって計算され、次いで後述のように、不連続な瞬間

においてＰＭＭによって定期的に更新される。

初期の行列Ｍ及びＨは、Ｍ_０及びＨ_０と称される。更新の瞬間

及び

の間の行列Ｍ及びＨは、Ｍ_ｐ及びＨ_ｐと称される。

ＰＭＭの機能は、中性子の流れ及び検出器の物理的モデルに基づいてＭ及びＨの測定を解釈するための行列を計算することである。

１）初期化段階
第１の測定の瞬間ｔ_０の前に、ＰＭＭは、以下の作業を実行する。

１．１）行列Ｍの計算
ｍ_ｋ１及びｍ_ｋ２が、デジタル積分アルゴリズムを使用して計算される。これにより、以下が得られる：

減速材の温度θ_０は、ユーザによって入力され（したがって、実験の全体にわたって一定であると仮定される）、あるいはシステムの始動時に測定される。

上述したように、Ｙ_ｋ（Ｅ）は、選択される積分結果を定める応答関数である。積分結果は、以下のとおり再掲される：

すでに述べたように、２つの関数ｆ_１（Ｅ）及びｆ_２（Ｅ，θ）が、以下のように与えられる：
ｆ_１（Ｅ）＝ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）＋α・ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）
ｆ_２（Ｅ，θ）＝ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）、
（ここで、核分裂成分ｆ_ｆｉｓｓ、熱外成分ｆ_ｅｐｉ、及びＭａｘｗｅｌｌｉａｎ成分ｆ_ｍｘｗは、この技術分野において公知の大きさである。）

非限定的な例として、核分裂成分は、以下の形態の関数によってエネルギに依存する：

（ここで、パラメータａ及びｂは、炉において使用される燃料の種類に応じて決まる。）

これは、熱外成分について、例えば：

を与え、ここで、非限定的な例として：
Ｅ_０＝０ｅＶ；Ｅ_１＝０．２ｅＶ；Ｅ_２＝０．２５ＭｅＶ；Ｅ_３＝１ＭｅＶ
である。

最後に、Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎ成分は、例えば：

と記述され、ここで、Ｋ＝８．６１７３４３×１０^−５ｅＶ／Ｋである（Ｋは、ボルツマン定数を電子の電荷で割ったもの）。

正規化係数κ_ｆｉｓｓ及びκ_ｅｐｉは、以下のようである。

１．２）Ｈ_０の計算
１．２．１ＤＮＲ及びＤＮＴ検出器が核分裂チャンバである場合：
すなわち、核分裂チャンバが、指数ｊによって特定される：
− ｊ＝１が、高速中性子の検出のための核分裂チャンバ（例えば、Ｐｕ２４２チャンバ）であり、
− ｊ＝２が、熱中性子の検出のための核分裂チャンバ（例えば、Ｕ２３５チャンバ）である。

ステップ１：同位体組成の計算
入力データは、核分裂チャンバのデポジットの初期の同位体組成

（各々の同位体ｉの原子の数）で構成される。瞬間

において与えられるこの同位体組成は、核分裂チャンバの製造者によって行われる化学的分析からもたらされ、あるいは有利には、核分裂チャンバの以前の照射においてＰＭＭによって行われた計算から得られる。

この入力データにて、ＰＭＭは、（ＪＥＦ、ＥＮＤＦ、などの種類の）標準的なライブラリから得られる核データ（有効部分、放射性崩壊定数、など）にさらに依存するエボリューションコードＣＥを使用して、中性子の流れがゼロである場合について、エボリューションの計算を開始する。

放射性崩壊の計算だけ（流れがゼロ）で構成されるこのエボリューションの計算の結果が、ｔ_０におけるデポジットの同位体組成：

である。

ステップ２：核分裂チャンバの高速及び熱感度の計算
核分裂チャンバの感度Ｉ_ｊｉが、核分裂速度ＲＤ_ｊと該当の流れの成分との間の比として定められ、すなわち以下のようであることが、再掲される：
ＲＤ_ｊ＝Ｉ_ｊ１・φ_１＋Ｉ_ｊ２・φ_２

したがって、ＰＭＭが、核分裂チャンバの高速及び熱感度の係数を計算する：

エネルギサポート［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］に関して定められる入力データ

は、同位体ｉの有効核分裂部分を指す。一般的には、（ＪＥＦ、ＥＮＤＦ、などの種類の）標準化された核データライブラリから得られる。

１．２．２ＤＮＲ検出器が核分裂チャンバであり、ＤＮＴ検出器がコレクトロン（ＳＰＮＤ）である場合
コレクトロンと核分裂チャンバとの間の相違は、コレクトロンの固体検出材料における自己保護及び自己吸収現象を、デポジットがきわめて薄い（単位面積あたりの質量が１ｍｇ／ｃｍ^２未満である）核分裂チャンバの場合と異なり、無視することができない点にある。したがって、流れの最中のエボリューションの計算がより複雑になり、オンラインで実行することが不可能である。したがって、計算が前もって実行され、後述されるように、コレクトロンによって積分される熱フルーエンスに依存する消耗関数の形態にて結果が表にまとめられる。

すなわち、コレクトロン（例えば、ロジウム（Ｒｈ）コレクトロン）が、指数ｊによって特定される。コレクトロンの感度が、捕捉速度ＲＤ_ｊと該当の流れの成分との間の比として定められ、すなわち以下のようであることを、思い出されたい：
ＲＤ_ｊ＝Ｉ_ｊ１・φ_１＋Ｉ_ｊ２・φ_２

この場合、入力データは、以下のとおりである：
−

：コレクトロンによって積分された初期の熱フルーエンス（熱の流れの時間積分）。瞬間

において与えられるこのフルーエンスは、新しいコレクトロンの場合にはゼロである。他の場合には、コレクトロンの先の使用（照射）の際にＰＭＭによって行われた計算から得られる。
−Ｓ_Ｒｈ：有効捕捉部、エミッタの自己保護、及び放射された電子の自己吸収を考慮に入れたＳＰＮＤ（例えば、ロジウムＲｈＳＰＮＤ）の感度（専門家によって行われる計算）。
−Ｕ（Ψ）：熱フルーエンスΨの関数として表にまとめられた消耗関数（専門家による計算、又は実験的経験からのフィードバック）。

Ｓ_Ｒｈ及びＵの計算は、例えば参考文献［６］に記載の刊行物に記載されている。

ＰＭＭは、以下の式を使用してコレクトロンの高速及び熱感度を直接計算する：

減速材の温度θは、ユーザによって入力され（したがって、実験の全体を通じて一定であると仮定される）、あるいはシステムの始動時に測定される。

１．２．３）Ｈ _０の計算
ＰＰＭＭは、２×２の行列を反転させる：

較正係数Ｋ_ｊは、コンピュータへと送られた大きさＶ_ｊと検出器ｊにおける相互作用（核分裂又は捕捉）の速度ＲＤ_ｊとの間の比である（Ｖ_ｊ＝Ｋ_ｊ・ＲＤ_ｊ）。

２）Ｍ及びＨ行列の更新
２．１）コンピュータＣＡＬＣ及びＰＭＭの時間同期
コンピュータＣＡＬＣ及びＰＭＭの時間同期が、図４に示されている。

ＰＭＭは、Ｔ_ｐ（図４のＴ_０、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、・・・を参照）と称される瞬間において、Ｍ及びＨを更新するための計算を開始する。

計算が収束したとき、ＰＭＭは、Ｍ_ｐ及びＨ_ｐと称される新たな行列を、Ｍ_ｐ−１及びＨ_ｐ−１と称される先の行列の代わりに使用するためにコンピュータへと送信する。

コンピュータは、瞬間

において、Ｍ_ｐ及びＨ_ｐを考慮する。期間

は、さまざまであってよい。瞬間Ｔ_ｐが、

であるように選択されることだけが必要である。

実際には、ＰＭＭを担当するプロセッサが許容する演算性能の関数として、可能な限り小さい一定の値ΔＴ_ｐ＝Ｔ_ｐ−Ｔ_ｐ−１＝Ｑ・ｄｔが選択される。ＰＭＭの他のシーケンシングの基準も考えられるが、我々の選択したシーケンシングの基準と比べ、特に興味深いものではない。

観察：測定値は、瞬間

の付近において一定であるが、解釈行列の変化が、結果に小さなジャンプε_ｐ（図４のε_１、ε_２、ε_３を参照）を持ち込む。

ジャンプε_ｐは、実際には、Ｔ_ｐ−１における最後のＰＭＭの計算から（ゆっくりと）蓄積した感度誤差の保証である。この誤差は、（Ｔ_ｐ−Ｔ_ｐ−１）が充分に短い場合（実際には、この時間期間において検出器によって積分されるフルーエンスが充分に小さい場合）には、依然として無視できる。

２．２）平均測定値の計算
ＰＭＭは、コンピュータによって使用される解釈行列Ｍ及びＨを更新するために、測定値ＶＲ及びＶＴを使用する。減速材の温度θが測定される場合、それもこのプロセスにおいて使用されるが、そうでない場合には、ＰＭＭは、ユーザによって入力される温度（検出器の照射の全体を通じて一定であると仮定される）を使用する。

瞬間Ｔ_ｐ−１及びＴ_ｐの間に、ＰＭＭは、各々の瞬間ｔ_ｎにおいてコンピュータによってＰＭＭへと送信される測定値ＶＲ及びＶＴ（おそらくは、θも）を、以下の平均値を計算する目的で蓄積する：

θが測定される場合、

θが入力される場合、

Ｎ_ｐは、瞬間Ｔ_ｐ−１及びＴ_ｐの間にＰＭＭへと送信される測定値の数である。

２．３）瞬間Ｔ_ｐにおける平均中性子流の計算
平均の測定は、行列Ｈを使用してコンピュータが行うものとＰＭＭによって解釈される。以下が最初に計算され：

次いで平均中性子流が、以下によって計算される：

観察１：平均の流れが、Ｈ_ｐを計算するために使用される。したがって、ＰＭＭは、Ｈ_ｐを計算するためにＨ_ｐ−１を使用し、これは反復アルゴリズムである。
観察２：２つのＰＭＭの計算の間の時間間隔が可能な限り短いと仮定されるため、以下の工程において平均の流れを使用することを容認できる。

２．４）行列Ｍの更新
温度θがユーザによって入力され、一定であると仮定される場合、何も行う必要がない。Ｍ_ｐ＝Ｍ_０である。

温度θが測定される場合、Ｍの第２列だけを更新しなければならない。θ_０を

で置き換えることによって、Ｍ_０と同様に進められる：

２．５）行列Ｈの更新
Ｈ_ｐの計算は、中性子の流れがもはやゼロではなく、エボリューションの計算において中性子の検出材料との相互作用が考慮されなければならない点で、Ｈ_０の計算と異なる。

２．５．１核分裂チャンバの感度の計算
すなわち、指数ｊによって特定される核分裂チャンバ（ＤＮＲ核分裂チャンバについて、ｊ＝１であり、ＤＮＴ核分裂チャンバについて、ｊ＝２である）。

ステップ１：同位体組成の計算
入力データは、以下のとおりである。
−瞬間Ｔ_ｐ−１における核分裂チャンバのデポジットの同位体組成

（各々の同位体ｉの原子の数）。

は、初期化段階においてＰＭＭによって計算される。
−平均中性子の流れ

この入力データにて、ＰＭＭは、（ＪＥＦ、ＥＮＤＦ、などの種類の）標準的なライブラリから得られるＤＮ核データ（有効部分、放射性崩壊定数、など）にさらに依存するエボリューションコードＣＥを使用して、中性子の流れの最中のエボリューションの計算を開始する。

このエボリューションの計算の結果が、瞬間Ｔ_ｐにおけるデポジットの同位体組成：

である。

ステップ２：核分裂チャンバの高速及び熱感度の計算
核分裂チャンバの感度Ｉ_ｊｉが、核分裂速度と該当の流れの成分との間の比として定められ、すなわち以下のようであることを、思い出されたい：
ＲＤ_ｊ＝Ｉ_ｊ１・φ_１＋Ｉ_ｊ２・φ_２

したがって、ＰＭＭが、瞬間Ｔ_ｐにおける核分裂チャンバの高速及び熱感度の係数を計算することができる：

エネルギサポート

に関して定められる入力データ

が、同位体ｉの有効核分裂部分を指す。（ＪＥＦ、ＥＮＤＦ、などの種類の）標準化された核データライブラリから得られる。

２．５．２コレクトロンの感度の計算（ＤＮＴ検出器がコレクトロンである場合）
すなわち、コレクトロン（例えば、ロジウム（Ｒｈ）コレクトロン）が、指数ｊによって特定される。

２つのステップが含まれる。

ステップ１：コレクトロンによって積分される熱フルーエンスの計算
反復的なやり方で進められる：

かつ
Ψ_ｊ（Ｔ_０）＝Ψ_ｊ（ｔ_０）
（ここで、

は、関数Ｓ_Ｒｈ（Ｅ）及びＵ（Ψ）の計算において使用された約束事と同じ約束事を使用して

から推定される熱の流れである。

実際には、関数Ｓ_Ｒｈ（Ｅ）及びＵ（Ψ）の計算を行った専門家が、以下のように２つのパラメータα_１及びα_２を定めている。

ステップ２：コレクトロンの高速及び熱感度の計算
入力データは、以下のとおりである。
−Ψ_ｊ（Ｔ_ｐ）：コレクトロンによって積分された熱フルーエンス（熱の流れの時間積分）。
−Ｓ_Ｒｈ（Ｅ）：有効捕捉部、エミッタの自己保護、及び放射された電子の自己吸収を考慮に入れたコレクトロン（例えば、ロジウム（Ｒｈ）コレクトロン）の感度（専門家によって行われる計算）。
−Ｕ（Ψ）：熱フルーエンスΨの関数として表にまとめられた消耗関数（専門家による計算、又は実験的経験からのフィードバック）。

ＰＭＭは、以下の式を使用してコレクトロンの高速及び熱感度を直接計算する。

２．５．３）Ｈ_ｐの計算
ＰＭＭは、２×２の行列を反転させる。

２．６）行列Ｍ及びＨの送信
ＰＭＭが、行列Ｍ_ｐ及びＨ_ｐをコンピュータＣＡＬＣへと送信し、コンピュータＣＡＬＣが、瞬間

における解釈行列Ｍ及びＨへと代入する。

本発明の好ましい実施の形態によれば、ＤＮＲ検出器が、しきい値核分裂性デポジットを有する核分裂チャンバである。そのような核分裂チャンバが、例えば図１Ａ及び１Ｂに示されている。しきい値核分裂性デポジットは、すでに述べたように、プルトニウムＰｕ２４２のデポジットであってよい。しきい値核分裂性デポジットはまた、ウラニウムＵ２３８、ネプツニウムＮｐ２３７、又はトリウムＴｈ２３２のデポジットであってもよい。本発明の好ましい実施の形態の文脈においては、接続ケーブルが、ＤＮＲ検出器を回路Ｃ１へと接続している。この接続ケーブルは、検出器に電気的極性を与えるため、及び核分裂チャンバによって供給される信号を処理回路Ｃ１へと伝えるために、同時に使用される。ケーブルのうちの中性子の流れに曝される部分を、無機絶縁体（アルミナ、シリカ、マグネシウム）から製作しなければならない。ケーブルは、好ましくは検出器に一体化され、その外径は、検出器の外径よりも小さい。さらに、このケーブルは、変動モードでの核分裂チャンバの動作に適合した電気的特性を有していなければならない。すなわち、単位長さあたりの容量が小さくなければならず、特徴インピーダンスが電子機器の入力インピーダンス（典型的には、５０Ω）に近くなければならず、寄生信号に対する頑強な免疫を保証するために伝達インピーダンスが低くなければならない。この目的のため、銅の導体及び銅の遮蔽が、炉内で満足できる機械的特性を付与するために、ステンレス鋼又はインコネル製のケーシングとともに使用される。ケーブルは、例えば、直径３ｍｍの核分裂チャンバにおいては、おおむね２ｍｍ〜２．２ｍｍの間の直径を有し、直径１．５ｍｍの核分裂チャンバにおいては、おおむね１．３ｍｍに等しい直径を有する（伝達インピーダンスの最適化）。

図５が、本発明の好ましい実施の形態による調整／処理回路Ｃ１を詳しく示す概略図を示している。回路Ｃ１は、前置増幅器ＰＡ、アナログ／デジタル変換器ＣＡＮ、デジタル分散演算プロセッサＶＡＲ、及び高電圧発生器ＨＴを含んでいる。ＤＮＲ検出器が、ケーブルＣＡＢによって回路Ｃ１へと接続されている。前置増幅器ＰＡが、ケーブルＣＡＢを介して受信した電流ｉＲ（ｔ）をアナログ電圧Ｖａ（ｔ）へと変換し、アナログ電圧Ｖａ（ｔ）が、アナログ／デジタル変換器ＣＡＮへと送信される。高電圧発生器ＨＴによってもたらされる高電圧Ｔが、前置増幅器ＰＡ及びケーブルＣＡＢを介してＤＮＲ検出器へと通過する。アナログ／デジタル変換器ＣＡＮが、アナログ電圧Ｖａ（ｔ）を、不連続な間隔ｔ_ｎ＝ｎ・ｄｔ（ｄｔがサンプリング間隔（典型的には、ｄｔ＝１μｓ）であり、ｎがサンプルの時間インデックスを表わす整数である）でサンプリングされたデジタル電圧Ｖ_ｎ（ｔ_ｎ）へと変換し、デジタル電圧Ｖ_ｎ（ｔ_ｎ）が、デジタル分散演算プロセッサＶＡＲへと送信され、デジタル分散演算プロセッサＶＡＲが、デジタル分散ＶＲ（ｔ_ｎ）を供給する。

信号処理器は、好ましくはＣａｍｐｂｅｌｌの定理（文献［４］を参照）にもとづく変動モードを使用する。この定理は、核分裂チャンバにおいてパルスの累積によって生成される電気信号が、興味深い統計学的特性を有することを実証している。この信号の平均及び分散の両方が、実際に、入射する中性子の流れに比例するが、平均が、検出される各々の中性子についてガス中に生成される平均電荷Ｑにも比例する一方で、分散に関しては、この電荷の平方に比例する。

この技術分野において公知の様相で、核分裂チャンバは、生成される電流の平均が対象である場合に、「電流モード」で動作していると称される。電流モードの核分裂チャンバの感度は、Ｑに比例する。一般に、中性子によって生成される電荷は、ガンマ光子によって生成される電荷よりも１００倍も大きいため、同じことが、中性子及びガンマのそれぞれの流れに対する相対感度にも当てはまる。この特性が、核分裂チャンバを、強力なガンマ線の存在下（炉における測定の典型的な状況）での中性子の測定におおむね良好に適している中性子検出器にする。しかしながら、特定の条件下では、電流モードにおけるガンマ線の排除が、ガンマ線がきわめて強力（とりわけ、照射炉において）であるという理由、又は中性子に対する感度が低い（高速中性子に対する感度が伝統的なＵ２３５核分裂チャンバの熱中性子に関する感度よりも２桁低いＰｕ２４２核分裂チャンバの場合など）という理由で、不充分である可能性がある。したがって、「電流モード」の信号を、核分裂性のデポジットを持たない（したがって、もっぱらガンマ線を感受する）近傍の核分裂チャンバによって供給される信号を引き算することによって、補正しなければならない。したがって、中性子の流れにアクセスするために２つの検出器を使用しなければならない。

この場合に、核分裂チャンバを「変動モード」で動作させることは、興味深い代案である。感度は量Ｑ^２に依存するため、ガンマ線に対する感度は、中性子に関して観察される感度よりも約１０，０００分の１の小ささである。したがって、たとえ相当に難しい環境下でも、ただ１つの核分裂チャンバで、充分に効果的なガンマ線の除去を得ることが可能である。プルトニウムＰｕ２４２の核分裂チャンバにて、本件特許出願の発明者は、照射炉において、ガンマ線の寄与が電流モードにおける約５０％から変動モードにおける約０．６％にまで低下することを確認した。これが、本件特許出願の発明者が、変動モードでチャンバを動作させるために信号をデジタル処理するための電子機器を開発することを優先的に選択した理由である。

核分裂チャンバから由来する電気信号が、増幅及び調整（前置増幅器ＰＡ）の後で、アナログ−デジタル変換器ＣＡＮを使用してデジタル化される。次いで、分散の計算が、例えばＦＰＧＡ（ＦＰＧＡは、「ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ」の略）式のデジタル電子回路を使用し、あるいはプロセッサを使用して、デジタル的に実行される。

ＣＡＮ回路が、サンプリング周波数Ｆｅ＝１／ｄｔでアナログ信号Ｖａ（ｔ）をデジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）としてサンプリングし、ｔ_ｎ＝ｎ・ｄｔである。周波数Ｆｅは、例えば１ＭＨｚに等しい。次いで、デジタル信号Ｖｎ（ｔ_ｎ）が、デジタルプロセッサＶＡＲによって処理される。プロセッサＶＡＲが、Ｎ個のサンプルからなる
Ｔ_ｈ＝Ｎｄｔ
のような継続時間Ｔ_ｈの巡る時間枠について、デジタル分散ＶＲ（ｔ_ｎ）を計算する。

継続時間Ｔ_ｈは、例えば１００ｍｓに等しい。これにより、以下が得られる：

デジタル分散ＶＲ（ｔ_ｎ）を、その帯域幅が元の信号Ｖｎ（ｔ_ｎ）の帯域幅よりも小さいため、おそらくは（係数Ｎまで）大いに減らすことができる。このようにして、連続する測定が、入射する中性子の流れに比例する分散のデジタル値を、例えば１００ｍｓごとに生成する。

熱中性子の測定は、例えばロジウムコレクトロンなどのコレクトロン（ＳＰＮＤ）を使用して行われ、あるいはウラニウムＵ２３５核分裂チャンバを使用して行われ、これも好ましくは変動モードで動作する（ガンマ線の排除）。熱中性子の測定が、流れの際の核分裂チャンバのデポジットの同位体組成のエボリューションを評価するために使用される。実際、強い熱の流れの影響下で、プルトニウムＰｕ２４２の連続的な変化によって核分裂性の同位体が形成され、プルトニウムＰｕ２４２核分裂チャンバの熱中性子に対する感度がどんどん高くなる。図６は、これに限られるわけではない例として、１Ｅ１５ｎ／ｃｍ^２／ｓの熱及び高速の流れについて、総核分裂速度（図６のグラフＫＳ）、並びに順次の変化によって形成される種々の同位体、すなわちプルトニウムＰｕ２４２（図６のグラフＫ１）、プルトニウムＰｕ２４１（図６のグラフＫ２）、アメリシウムＡＭ２４３（図６のグラフＫ３）、キュリウムＣＭ２４４（図６のグラフＫ４）、及びキュリウムＣＭ２４５（図６のグラフＫ５）の総核分裂速度への寄与を示している。明らかに見て取ることができるとおり、連続的な変化によって出現する核分裂性の同位体のうちで最も問題になるものは、１０^２１ｎ／ｃｍ^２程度の熱フルーエンスからのＣｍ２４５（グラフＫ５）である。

本発明の文脈において、電子調整／処理回路Ｃ２（図には示されていない）は、有利には、ＤＮＴ検出器がＵ２３５核分裂チャンバである場合に、回路Ｃ１と同一である。ＤＮＴ熱検出器がコレクトロンである場合には、回路Ｃ２は、デジタル電流−電圧変換回路である。この機能は、例えば、コレクトロンによって生成された電流が流れる抵抗器（例えば、１％において１０ｋΩの抵抗器）の端子における電圧の低下を測定するデジタル電圧計によって提供されうる。

参考文献
［１］D. Beretzら:"French PWR Vessel Surveillance Program Dosimetry Experience Feedback from More than a Hundred Capsules", Reactor Dosimetry ASTM STP 1398, West Conshohocken, PA, 2000
［２］G. Bignan and J-C. Guyard: "Chambre a fission subminiature avec passage etanche" [Subminiature Fission Chamber with Airtight Passage], French patent, registration N° 9414293, publication N° 2727526
［３］Y. Kashchukら: "Monitoring the Fast Neutron Flux Density and Fluence in a RBMK Core Using a Threshold Fission Chamber in a Screen-Absorber". Atomic Energy, Vol. 98, 4, (2005), 249
［４］G.F. Knoll: "Radiation Detection and Measurement" 3rd Edition, John Wiley & Sons, 1999.
［５］A. Tsilanizaraら。DARWIN: "An evolution code system for a large range of applications". J. Nucl. Sci. Technol. 37 (2000) 845.
［６］L. Vermeeren: "Absolute on-line in-pile measurement of neutron fluxes using self-powered neutron detectors", 5^th International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management, Org. European Nuclear Society, Aix-la-Chapelle, Germany, 1-3 April 2001.

Claims

エネルギ区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］における瞬間ｔ_ｎの高速及び熱外中性子の流れφ_１（ｔ_ｎ）のオンライン測定のための装置であって、
− 主として高速中性子の検出に適する材料を含んでいる高速中性子検出器（ＤＮＲ）、
− 主として熱中性子の検出に適する材料を含んでいる熱中性子検出器（ＤＮＴ）、
− 瞬間ｔ_ｎにおいて、前記高速中性子検出器によって送達される検出信号からデジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）を送達する第１の電子回路（Ｃ１）、
− 瞬間ｔ_ｎにおいて、前記熱中性子検出器によって送達される検出信号から第２のデジタル信号ＶＴ（ｔ_ｎ）を送達する第２の電子回路（Ｃ２）、
− 瞬間ｔ_ｎにおいて、前記高速中性子検出材料の同位体組成及び前記熱中性子検出材料の同位体組成を決定することができる手段（ＰＭＭ、ＣＥ）、
− 瞬間ｔ_ｎにおいて、前記同位体組成から、前記高速中性子検出器の高速中性子に対する進行性の感度Ｉ_１１（ｔ_ｎ）、前記高速中性子検出器の熱中性子に対する進行性の感度Ｉ_１２（ｔ_ｎ）、前記熱中性子検出器の熱中性子に対する進行性の感度Ｉ_２１（ｔ_ｎ）、及び前記熱中性子検出器の高速中性子に対する進行性の感度Ｉ_２２（ｔ_ｎ）を決定することができる手段（ＰＭＭ、ＣＥ）、並びに
− 瞬間ｔ_ｎにおいて、高速及び熱外中性子の流れφ_１（ｔ_ｎ）と、熱中性子の流れφ_２（ｔ_ｎ）とを、以下の連立方程式：
ＶＲ（ｔ_ｎ）＝ＫＲ×Ｉ_１１（ｔ_ｎ）×φ_１（ｔ_ｎ）＋ＫＲ×Ｉ_１２（ｔ_ｎ）×φ_２（ｔ_ｎ）、及び
ＶＴ（ｔ_ｎ）＝ＫＴ×Ｉ_２１（ｔ_ｎ）×φ_１（ｔ_ｎ）＋ＫＴ×Ｉ_２２（ｔ_ｎ）×φ_２（ｔ_ｎ）
（ここでＫＲ及びＫＴは、それぞれ前記高速中性子検出器の較正のための係数及び前記熱中性子検出器の較正のための係数である）
から計算するための手段（ＣＡＬＣ）
を備えることを特徴とする測定装置。
前記高速及び熱外中性子の流れφ _１（ｔ _ｎ）と、前記熱中性子の流れφ _２（ｔ _ｎ）から、すべての中性子の流れφ（ｔ_ｎ，Ｅ）を、以下の式：
φ（ｔ_ｎ，Ｅ）＝φ_１（ｔ_ｎ）・ｆ_１（Ｅ）＋φ_２（ｔ_ｎ）・ｆ_２（Ｅ，θ）
（ここで、
−ｆ_１（Ｅ）＝ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）＋αｆ_ｅｐｉ（Ｅ）、及び
−ｆ_２（Ｅ，θ）＝ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）
であり、ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）は中性子の流れの核分裂成分であり、ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）は中性子の流れの熱外成分であり、ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）は中性子の流れのＭａｘｗｅｌｌｉａｎ成分であり、αは中性子の流れの熱外成分と中性子の流れの核分裂成分との間の比例係数である）を使用して計算するための手段（ＣＡＬＣ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記高速及び熱外中性子の流れφ _１（ｔ _ｎ）と、前記熱中性子の流れφ _２（ｔ _ｎ）から、区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］について、瞬間ｔ_ｎにおけるＮ_ｒ個の積分結果
Ｒ _ｋ（ｔ _ｎ）＝ｍ _ｋ１・φ _１（ｔ _ｎ）＋ｍ _ｋ２（θ）・φ _２（ｔ _ｎ）
を計算するための手段（ＣＡＬＣ）をさらに備えており、ここでＮ _ｒは１以上の整数であり、ｋ番目（ｋ＝１、２、・・・Ｎ_ｒ）の積分結果ｍ _ｋ１、ｍ _ｋ２は以下の式

及び

によって与えられ、ここで
−ｆ_１（Ｅ）＝ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）＋αｆ_ｅｐｉ（Ｅ）、及び
−ｆ_２（Ｅ，θ）＝ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）
であり、ｆ_ｆｉｓｓ（Ｅ）は、中性子の流れの核分裂成分であり、ｆ_ｅｐｉ（Ｅ）は中性子の流れの熱外成分であり、ｆ_ｍｘｗ（Ｅ，θ）は中性子の流れのＭａｘｗｅｌｌｉａｎ成分であり、αは中性子の流れの熱外成分と中性子の流れの核分裂成分との間の比例係数であり、
−Ｙ_ｋ（Ｅ）はｋ番目の最終結果を特徴付ける応答関数であることを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
前記応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）が、前記区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］に一致するか又は前記区間［Ｅ_ｍｉｎ，Ｅ_ｍａｘ］に含まれる対象のエネルギ帯［Ｅ_ａ，Ｅ_ｂ］の識別関数であって、
Ｅ_ａ＜Ｅ＜Ｅ_ｂであるならば、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝１
そうでないならば、Ｙ_ｋ（Ｅ）＝０
であり、Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）が、エネルギがＥ_ａとＥ_ｂの間である中性子の流れであり、すなわち、すべての中性子の流れ
φ（ｔ _ｎ，Ｅ）＝φ _１（ｔ _ｎ）・ｆ _１（Ｅ）＋φ _２（ｔ _ｎ）・ｆ _２（Ｅ，θ）
に対して

である、請求項３に記載の測定装置。
前記応答関数Ｙ_ｋ（Ｅ）が反応の有効巨視的部分Σ_ｒ（Ｅ）であって、

であり、Ｎ_ｉ’は媒体内に存在する同位体ｉの原子の数であり、

は媒体内での反応ｒに関する同位体ｉの有効微視的部分であり、Ｒ_ｋ（ｔ_ｎ）は媒体内での反応ｒの速度であり、すなわち、すべての中性子の流れ
φ（ｔ _ｎ，Ｅ）＝φ _１（ｔ _ｎ）・ｆ _１（Ｅ）＋φ _２（ｔ _ｎ）・ｆ _２（Ｅ，θ）
に対して

である、請求項３に記載の測定装置。
前記反応ｒが、核分裂、又は捕捉である、請求項５に記載の測定装置。
前記高速中性子検出器及び前記熱中性子検出器が核分裂チャンバであるため、前記進行性の感度Ｉ_１１（ｔ_ｎ）、Ｉ_１２（ｔ_ｎ）、Ｉ_２１（ｔ_ｎ）、及びＩ_２２（ｔ_ｎ）が、それぞれ：

（ここで、Ｎ_ｉ（ｔ_ｎ）は、主として高速中性子の検出に適する材料の同位体ｉの瞬間ｔ_ｎにおける同位体組成であり、

は同位体ｉの有効部分である）

（ここで、Ｎ_ｊ（ｔ_ｎ）は、主として熱中性子の検出に適する材料の同位体ｊの瞬間ｔ_ｎにおける同位体組成であり、

は同位体ｊの有効部分である）と記述される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の測定装置。
前記熱中性子検出器が、ウラニウムＵ２３５を含んでいる核分裂チャンバである、請求項７に記載の測定装置。
前記高速中性子検出器が核分裂チャンバであり、前記熱中性子検出器がコレクトロンであるため、前記進行性の感度Ｉ_１１（ｔ_ｎ）、Ｉ_１２（ｔ_ｎ）、Ｉ_２１（ｔ_ｎ）、及びＩ_２２（ｔ_ｎ）が、それぞれ：

及び

（ここで、Ｎ_ｉ（ｔ_ｎ）は、主として高速中性子の検出に適する材料の同位体ｉの瞬間ｔ_ｎにおける同位体組成であり、

は同位体ｉの有効部分である）、並びに

（ここで、

は、主として熱中性子の検出に適する材料の瞬間ｔ_ｎにおける熱フルーエンスの関数

として表にまとめられた補正の消耗関数であり、Ｓ_Ｒｈ（Ｅ）はコレクトロンの感度である）と記述される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の測定装置。
前記熱中性子検出器が、ロジウム、バナジウム、又は銀コレクトロンである、請求項９に記載の測定装置。
前記高速中性子検出器が、しきい値核分裂性デポジットを有する核分裂チャンバである、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の測定装置。
前記核分裂チャンバが、少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバである、請求項１１に記載の測定装置。
前記少なくとも９９．５％の純度のプルトニウムＰｕ２４２を含んでいる核分裂チャンバが、
・加圧された検出ガスを収容することができ、中性子が通過できる壁を有している筐体（１、２０）、
・互いに電気的に絶縁されており、間に電圧を印加することができる第１及び第２の電極（２１、２６、１２０）、
・前記２つの電極の少なくとも一方に付着させられ、少なくとも９９．５％の原子の純度のプルトニウム２４２を含んでいる核分裂性物質、及び
・前記加圧された筐体に含まれており、核分裂の生成物によるイオン化が可能である検出ガス
を含んでいる、請求項１２に記載の測定装置。
前記第１及び第２の電極のいずれか一方が前記筐体の一部を形成し、したがって前記電極が外側電極（１）及び内側電極（２）と称される、請求項１３に記載の測定装置。
前記核分裂性物質（３）が前記内側電極の壁に付着させられている、請求項１４に記載の測定装置。
前記検出ガスが４％のチッ素が加えられたアルゴンである、請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載の測定装置。
前記高速中性子検出器が、ネプツニウムＮｐ２３７、ウラニウムＵ２３８、又はトリウムＴｈ２３２を含んでいる核分裂チャンバである、請求項１１に記載の測定装置。
前記第１の電子回路（Ｃ１）が、前記高速中性子検出器によって送達される信号のデジタル分散の形態のデジタル信号ＶＲ（ｔ_ｎ）を送達するデジタル分散計算プロセッサを含んでいる、請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の測定装置。
前記第２の電子回路（Ｃ２）が、前記熱中性子検出器によって送達される信号のデジタル分散の形態のデジタル信号ＶＴ（ｔ_ｎ）を送達するデジタル分散計算プロセッサを含んでいる、請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の測定装置。
前記第２の電子回路（Ｃ２）がデジタル電流−電圧変換回路である、請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の測定装置。