JP6072977B2 - 放射線モニタ - Google Patents

Description

この発明は、放射線モニタに係り、特には加圧水型原子炉プラントにおける蒸気発生器の健全性を確認する放射線モニタに関するものである。

原子力発電所の蒸気発生器（Steam Generator：ＳＧ）の１次系冷却水から２次系冷却水への漏洩を監視することにより、蒸気発生器の健全性を確認する放射線モニタの内で、高感度型主蒸気管モニタの名称で呼ばれる放射線モニタがある。この高感度型主蒸気管モニタは、主蒸気管に近接して配置され、放射線を検出してアナログ電圧パルスを出力する放射線検出器と、そのアナログ電圧パルスを入力して主蒸気管内の蒸気に含まれる放射性核種のＮ−１６のγ線６．１３ＭｅＶの光電ピーク、シングルエスケープピーク、ダブルエスケープピークを包含するように設定された高エネルギーウィンドウに入るアナログ電圧パルスを弁別してデジタルパルスを出力し、そのデジタルパルスの計数率を測定する計数率測定部と、を備え、その計数率の変化を監視する。

一般的な放射線モニタの計数率測定部と同様に、高感度型主蒸気管モニタの計数率測定部は、波高弁別したデジタルパルスを計数し、その計数値に基づき標準偏差が一定になるようにソフトウェアで時定数処理して計数率を求めて出力する。計数率に応じて標準偏差を切り換え、目的に応じて好適な応答になるようにすることもできる。必要に応じて複数の時定数処理により複数の計数率を求めて標準偏差の異なる複数の計数率を表示して比較することもできる（例えば、特許文献１参照）。

また、主蒸気管の上流と下流の２つの検出位置で同期して指示上昇するかどうかで、当該事象が信号によるものかノイズによるものかを判断するという提案もある（例えば、特許文献２参照）。

主蒸気管内の蒸気は２次系であり平常時は人工の放射性核種を含まない。また、平常時のバックグラウンド計数率は宇宙線が支配的で数ｃｐｍ程度と低く、かつバックグラウンド計数率と警報設定点が近接しているため、誤警報を抑制して高精度で警報発信させようとすると標準偏差を小さくすることになり、結果として警報発信の応答が遅くなり、警報発信の応答を優先して標準偏差を大きくすると誤警報が頻発することになる。そのため警報を２段化して注意警報とその上のレベルに高警報を設け、軽微漏洩の段階で注意警報を発信させ、誤警報の可能性を含めて細かく調査を行う運用としている。

特開昭６１−１２８１８４号公報｛（式（１）、式（４）、第１図、第５図、第６図、第１０図〜第１６図｝ 特開平４−２６８４９６号公報（図１、図２）

従来の放射線モニタは以上のように構成されており、放射線検出器からのアナログ電圧パルスを計数率測定部に入力し、設定したウィンドウに入る波高値のものを弁別して計数し、その計数値に基づき標準偏差が一定になるようにソフトウェアで時定数処理し、応答性を優先して計数率を求めて出力するようにしているため、また、警報設定点がバックグラウンド計数率に近接しているため、計数率の統計的な変動、所謂、ゆらぎで警報が誤発信することがあり、計数率がバックグラウンド計数率に復帰しても念のために装置のオフライン点検を行って健全性を確認するという作業が必要であった。

これに対して、同じ入力から標準偏差の異なる複数の計数率を求めてその推移を比較する方法は、応答性を優先した正規の計数率出力がゆらぎの頂点に達するのに２０分程度を要し、それを応答の遅い診断用の計数率が追いかける形で推移するだけで、入力が同じパルス列であるがゆえに、原因の識別は困難であるという問題があった

また、上記特許文献２に開示されているように、主蒸気管の上流と下流の２つの検出位置の計数率の推移を比較するという提案は、バックグラウンド計数率が数ｃｐｍと小さいため、上昇傾向が同じになる確率が無視できず、根本的解決策にならないという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、注意警報の発信に対してオンライン自己診断により、ゆらぎが原因かどうかを正確に判定してその結果の情報を提供する信頼性の高い、かつ保守性の良好な放射線モニタを提供することを目的とする。

この発明に係る放射線モニタは、測定対象核種から放出されるγ線を検出してアナログ電圧パルスを出力する放射線検出手段と、上記放射線検出手段から出力されるアナログ電圧パルスを入力して測定エネルギー範囲の放射線を測定し、出力する放射線測定手段と、を備えた放射線モニタにおいて、上記放射線測定手段は、入力したアナログ電圧パルスを増幅すると共に重畳する高周波ノイズを除去するパルス増幅手段と、上記パルス増幅手段から出力されたアナログ電圧パルスを、電圧レベルに対応して互いに重ならないように設定された高エネルギーのウィンドウ及び低エネルギーのウィンドウによりそれぞれ弁別し、上記高エネルギーのウィンドウに入ったパルスを標準偏差が一定になるように時定数処理し、高エネルギー計数率を測定して出力すると共に、上記高エネルギー計数率が許容する設定値を逸脱して上昇したら警報を出力する高エネルギー計数率測定手段と、上記低エネルギーのウィンドウに入ったパルスを測定時間一定で移動平均して低エネルギー計数率を測定して出力する低エネルギー計数率測定手段と、上記高エネルギー計数率測定手段から警報が出力されたら、上記低エネルギー計数率が設定された許容範囲内かどうかを判断し、許容範囲内ならば警報の原因がゆらぎによるものと判定し、許容範囲を逸脱して上昇したら測定対象γ線の増加またはノイズ侵入のいずれかであると判定して判定結果を出力する警報診断手段と、各出力を表示すると共に各部の操作及び設定を行う表示及び操作手段と、を備えたものである。

この発明に係る放射線モニタは、警報の原因についてゆらぎかその他かを自動判定して表示するようにしたので、警報発信の原因調査に要する時間を大幅に短縮した信頼性の高いかつ保守の容易な放射線モニタが得られる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになると考える。

この発明の実施の形態１に係る放射線モニタの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る放射線モニタのウィンドウとスペクトルを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る放射線モニタのウィンドウとスペクトルを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る放射線モニタのウィンドウとスペクトルを示す図である。 この発明の実施の形態２に係る放射線モニタの判定フローを示す図である。 この発明の実施の形態３に係る放射線モニタの構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る放射線モニタの構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る放射線モニタの低エネルギーウィンドウと希ガスエネルギーの関係を示す図である。

以下、この発明に係る放射線モニタの好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る放射線モニタの構成を示す図である。図１において、放射線検出手段である放射線検出器１は、測定対象核種であるＮ−１６核種から放出されるγ線を検出してアナログ電圧パルスを出力する。放射線測定手段である放射線測定部２は、パルス増幅手段であるパルス増幅器２１、高エネルギー計数率測定手段である高エネルギー計数率測定機能部２２ａ、低エネルギー計数率測定手段である低エネルギー計数率測定機能部２３、警報診断手段である警報診断機能部２４、インターフェース機能部２５、表示及び操作手段である表示及び操作部２６を備えている。パルス増幅器２１は、放射線検出器１から出力されるアナログ電圧パルスを入力して増幅すると共に、重畳する高周波ノイズを除去して出力する。

高エネルギー計数率測定機能部２２ａは、高ウィンドウ波高弁別器２２１、高カウンタ２２２、高エネルギー計数率演算機能部２２３ａを備え、高ウィンドウ波高弁別器２２１は、パルス増幅器２１から出力されたアナログ電圧パルスを入力し、設定された高エネルギーのウィンドウに入るパルスを弁別してデジタルパルスを出力し、高カウンタ２２２は、そのデジタルパルスを定周期で計数して計数値を出力する。また、高エネルギー計数率演算機能部２２３ａは、その計数値を入力して標準偏差が一定になるように時定数処理することにより高エネルギー計数率を演算して出力すると共に、高エネルギー計数率が許容する設定値を逸脱して上昇したら警報を出力する。

低エネルギー計数率測定機能部２３は、低ウィンドウ波高弁別器２３１、低カウンタ２３２、低エネルギー計数率演算機能部２３３を備え、低ウィンドウ波高弁別器２３１は、パルス増幅器２１から出力されたアナログ電圧パルスを入力し、設定された低エネルギーのウィンドウに入るパルスを弁別してデジタルパルスを出力し、低カウンタ２３２は、そのデジタルパルスを定周期で計数して計数値を出力する。また、低エネルギー計数率演算機能部２３３は、その計数値を入力し測定時間一定で移動平均することにより低エネルギー計数率を演算して出力する。
なお、上記高カウンタ２２２及び低カウンタ２３２は、設定された時間、即ち定周期（演算周期）毎にリセット／セットが繰り返され、定周期の期間の入力パルスを計数して係数値を出力する。

警報診断機能部２４は、高エネルギー計数率測定機能部２２ａから警報を入力すると共に、低エネルギー計数率測定機能部２３から低エネルギー計数率を入力し、警報発信に同期させて低エネルギー計数率が設定された許容範囲かどうかを判断する。そして、低エネルギー計数率が設定された許容範囲内ならば警報の原因をゆらぎによるものと判定し、許容範囲を逸脱して上昇したら警報の原因を測定対象γ線の増加またはノイズ侵入のいずれかによるものと判定し、判定結果を出力する。インターフェース機能部２５は、高エネルギー計数率測定機能部２２ａから高エネルギー計数率と警報、警報診断機能部２４から判定結果を入力して決められた順に出力し、表示及び操作部２６は、インターフェース機能部２５からの各出力を入力して表示すると共に放射線測定部２の操作及び設定を行う。なお、インターフェース機能部２５には、低エネルギー計数率測定機能部２３から低エネルギー計数率も入力される。

図２Ａから図２Ｃは、実施の形態１に係るウィンドウとスペクトルを示す図であり、例えば高感度型主蒸気管モニタにおいて、パルス増幅器２１の出力に仮設のマルチチャンネル波高分析器を接続して観測した場合に観測されるスペクトルとして説明する。ここで横軸のエネルギーとはパルス波形の波高値のことを示している。
図２Ａは通常時のエネルギースペクトルを模式的に示す図であり、図２Ａ中の符号ａはバックグラウンドスペクトル、符号ＮＬは低ウィンドウ、符号ＮＨは高ウィンドウをそれぞれ示している。図２Ｂはノイズ侵入時のエネルギースペクトルを模式的に示し、符号ｂは放射線検出器１の内部で静電気放電光が発生したときにバックグラウンドスペクトルａにノイズスペクトルが重畳されたエネルギースペクトルを示している。また、図２Ｃは蒸気発生器（ＳＧ）から冷却水が漏洩して放射能が増加したときのエネルギースペクトルを模式的に示し、符号ｃはＮ−１６核種で高エネルギー計数率演算機能部２２３ａの計数率が上昇したときのスペクトルを示している。ただし、例えばバックグラウンド計数率が５ｃｐｍ程度と低く、警報設定点が１０ｃｐｍ程度で、警報設定レベルをかろうじて超えた状態では高エネルギーウィンドウＮＨ内のピークは鮮明でない。

図２Ａに示すように、バックグラウンド状態において低エネルギーウィンドウＮＬの低エネルギー計数率と高エネルギーウィンドウＮＨの高エネルギー計数率の比は数百倍と大きい。また、ノイズ侵入時は図２Ｂに示すように、低エネルギーウィンドウＮＬの低エネルギー計数率と高エネルギーウィンドウＮＨの高エネルギー計数率は同期して増加し、それぞれの計数率の増加分(正味)の比は数十倍と大きい。なお、図２Ｂにおいて、符号Ｘは通常時スペクトルにノイズスペクトルが重畳した分を示している。

一方、蒸気発生器（ＳＧ）のリークにより１次系冷却水から２次系冷却水への漏洩が発生した場合は、Ｎ−１６核種からのγ線（６．１３ＭｅＶ）が検出されるため、高エネルギー計数率測定機能部２２ａは、図２Ｃ中の符号Ｙで示すように測定対象核種のγ線の光電ピーク、シングルエスケープピーク、ダブルエスケープピークを計数し、高エネルギーウィンドウＮＨの高エネルギー計数率が増加する。また、低エネルギー計数率測定機能部２３は、図２Ｃ中の符号Ｚで示すようにＮ−１６核種からのγ線のコンプトン散乱を計数し、低エネルギーウィンドウＮＬの低エネルギー計数率が増加するが、それぞれの増分比は９程度である。

高エネルギー計数率演算機能部２２３ａの出力する計数率ｍは、その標準偏差をσ、時定数をτ、計数値をＭ、定周期時間をΔＴとし、前回演算周期の値を（前回）、今回演算周期の値を（今回）で表すと、次の（１）〜（５）の各式により定周期毎に求められる。なお、以降の説明においても、前回演算周期の値を（前回）、今回演算周期の値を（今回）で表す。
σ＝１／（２ｍτ）^１／２・・・（１）
τ＝１／（２ｍσ^２）・・・・・（２）
ｍ（今回）＝ｍ（前回）・（１−α）＋{Ｍ（今回）／ΔＴ}・α ・・・（３）
α＝１−ｅｘｐ（−ΔＴ／τ） ・・・（４）
τ＝１／{２・ｍ（前回）・σ^２}・・・・（５）
すなわち、高エネルギー計数率演算機能部２２３ａから出力される計数率ｍは、標準偏差σが一定で、時定数τが計数率ｍに反比例するように制御される。標準偏差σを一定とすることで所望の精度が確保できる。

また、低エネルギー計数率演算機能部２３３から出力される計数率ｎは、
Ｎ：低エネルギー計数値（定周期測定）
τ（ＢＧ）：バックグラウンドの計数率ｍに対応した時定数で、長時間、例えば平常時２４時間の計数率ｍの平均値ｍ（ＢＧ）に基づき（２）式から算出
ΣＮ：低エネルギー積算計数値（移動平均積算時間Ｔ＝２τ（ＢＧ）＝固定値）
とし、次の（６）式により定周期毎に求められる。
ｎ＝ΣＮ／{２τ（ＢＧ）}・・・・（６）

なお、２τ（ＢＧ）＝固定値としたのは、一般的にσ＝１／（計数率×積算時間）^１／２＝１／（計数率×２τ）^１／２の関係にあり、積算時間すなわち移動平均積算時間と２τが等価であるためである。また、フィールド経験から、Ｎ−１６核種を測定対象としたウィンドウの高エネルギー計数率のバックグラウンドのトレンドにおけるゆらぎは、その平均レベルから立ち上がってもとの平均レベルに戻るまでの時間が概ね２τであることが確認されており、移動平均積算時間Ｔ＝２τは診断時間として妥当であることがわかる。

加圧水型原子炉（Pressurized Water Reactor：ＰＷＲ）プラントにおいてＮ−１６核種を測定対象とし、その変化を監視して蒸気発生器（ＳＧ）の１次系冷却水の２次系冷却水への漏洩を検知する高感度主蒸気管モニタは、バックグラウンド計数率からの変化に注目しており、移動平均積算時間Ｔを２τ（ＢＧ）とすることにより、バックグラウンド状態において、高エネルギー計数率と低エネルギー計数率の測定時間を合わせて測定することができる。
例えば、σ＝０．１、バックグラウンド状態において計数率ｍが５ｃｐｍ、ｎが２０００ｃｐｍのとき、τ（ＢＧ）は（２）式から１０分となるので、２τ（ＢＧ）は２０分となる。したがって、移動平均積算時間Ｔは２０分となり、積算計数値は４００００カウントになり、標準偏差σに対応するゆらぎは４００００^１／２＝２００カウントであり、それを２０分で除すると１０ｃｐｍである。

一方、警報設定値を１０ｃｐｍ、蒸気発生器（ＳＧ）の漏洩による計数率ｎの正味増加Δｎと計数率ｍの正味増加Δｍの比をΔｎ／Δｍ＝ｋとすると、警報が発信したときはΔｎ＝ｋ・Δｍとなる。ｋは例えば９程度と推定されるので、Δｎ＝４５ｃｐｍになり、４５ｃｐｍ／１０ｃｐｍ＝４．５σとなる。

高エネルギー計数率が上昇して高エネルギー計数率測定機能部２２ａから警報が発信され、警報診断機能部２４が低エネルギー計数率について設定された許容範囲を逸脱して上昇したかどうかを判定し、許容範囲内ならば警報の原因がゆらぎによるものと判定するときに、移動平均積算時間Ｔ＝２０分の条件において４．５σは、計算上の誤警報の確率が約１１年に１回という頻度となって判定の信頼度が極めて高いことを意味しており、ゆらぎと放射線の増加は識別可能である。なお、高エネルギー計数率ｍ、低エネルギー計数率ｎ、正味増加比ｋの違いで移動平均積算時間Ｔと時定数τの関係を１τ＜Ｔ＜３τの間で、ゆらぎによる警報発生頻度を計算評価して決めることができる。

過去の経験から、警報発信の原因のほとんどは放射線測定に係る統計的なゆらぎであるので、この１次仕分けで警報の原因がゆらぎによるものと判定されたら、念のための装置の健全性確認、すなわちパルス増幅器２１の出力に仮設のデジタルオシロ、マルチチャンネル波高分析器の測定器を接続したオンライン調査、チェック線源照射によるオフライン調査が不要となる。

以上のように実施の形態１に係る放射線モニタは、高エネルギー計数率測定機能部２２ａでＮ−１６核種のγ線６．１３Ｍｅｖの光電ピーク、シングルエスケープピーク、ダブルエスケープピークを包含して設定された高エネルギーウィンドウＮＨに入るパルスを計数し、標準偏差が一定になるように時定数処理することにより高エネルギー計数率を測定する。そして、低エネルギー計数率測定機能部２３で低エネルギーウィンドウＮＬに入るＮ−１６核種のγ線６．１３Ｍｅｖのコンプトン散乱を計数し、高エネルギー計数率のバックグラウンド状態での時定数の２倍の測定時間一定で移動平均することにより低エネルギー計数率を測定する。更に、高エネルギー計数率が上昇して高エネルギー計数率測定機能部２２ａが警報を出力したら、警報診断機能部２４が低エネルギー計数率について設定された許容範囲を逸脱して上昇したかどうかを判定し、許容範囲内ならば警報の原因がゆらぎによるものと判定する。従って、この１次仕分けにより警報発信の原因調査に要する年間総時間を軽減できると共に信頼性の高いかつ保守の容易な放射線モニタが得られる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る放射線モニタについて説明する。
実施の形態１では、警報診断機能部２４において警報発信の原因の殆どを占める放射線測定の統計的なゆらぎと、それ以外の原因を識別してその結果を出力するようにしたが、実施の形態２では、警報診断機能部２４がこの１次仕分けに加え、２次仕分けを行ってその結果を出力するものである。

図３は実施の形態２に係る放射線モニタの判定フローを示す図である。なお、図３は１次仕分けとしての実施の形態１のゆらぎ診断に、実施の形態２の２次仕分けとしてのノイズ診断が追加された形を示しており、ステップＳ３における「ｎ≦（１＋ｐ・σ）・ｎ（ＢＧ）？」はゆらぎ診断の判定であり、ｎ（ＢＧ）は長時間測定した計数率ｎの平均値で、ｐは標準偏差の広がりの比率を示すもので、実施の形態１で示したように、例えば４．５とすることにより誤判定の確率は無視できる程度に十分低くなる。また、放射線モニタの構成については図１と同様であり、図１を用いて説明する。

警報診断機能部２４は、図３に示すように、ステップＳ１で高エネルギー計数率測定機能部２２ａから高エネルギー計数率ｍと警報を入力し、低エネルギー計数率測定機能部２３から低エネルギー計数率ｎを入力する。

ステップＳ２で警報が発信されたかどうかを判定し、ＮＯならばステップＳ１に戻り、ＹＥＳならばノイズ診断としてのステップＳ３を実施し、低エネルギー計数率ｎがｎ≦（１＋ｐ・σ）・ｎ（ＢＧ）かどうかを判定する。ステップＳ３の判定がＹＥＳならばステップＳ４で警報の原因を「ゆらぎ」によるものと判定し、ステップＳ９で判定結果を出力する。ステップＳ３の判定がＮＯならばステップＳ５で低エネルギー計数率増加分Δｎ、及び高エネルギー計数率増加分Δｍを求め、更にその比Δｎ／Δｍを求める。

ステップＳ６でノイズ診断としてΔｎ／Δｍ≧ｒかどうかを判断し、ＹＥＳならばステップＳ７で警報の原因を「ノイズ侵入」と判定し、ステップＳ９で判定結果を出力する。また、ステップＳ６の判定でＮＯならばステップＳ８で警報の原因を「測定対象放射線の増加」と判定し、ステップＳ９で判定結果を出力する。なお、警報が出力されると判定が出力されて診断はホールドされるが、例えば警報をリセットすることで診断は再開される。

放射線検出器１の内部で絶縁物の割れや摩擦があると、絶縁物が信号線の芯線の被覆の場合は電荷瞬時移動ノイズになり、絶縁物が光電子増倍管の近傍にある場合は発生した放電光が光電子増倍管に侵入して放電光ノイズになる。また、コネクタ接栓等に接触不良があると接触不良ノイズが発生する。
これらのノイズに加えて、空間伝播、または接地線から侵入する電磁ノイズによる影響について、過去のデータを整理すると共に実験で確認した結果、Δｎ／Δｍは概ね１２＜Δｎ／Δｍになるので、実施の形態２に係る放射線モニタのように、低エネルギー計数率増加分Δｎ＝ｎ−ｎ（ＢＧ）と高エネルギー計数率増加分Δｍ＝ｍ−ｍ（ＢＧ）との比であるΔｎ／Δｍに基づくノイズ診断を加えることにより、高エネルギー計数率ｍの上昇による警報発信に際し、Ｎ−１６核種が増加して測定対象放射線が増加した場合と放射線のゆらぎ及びノイズが原因の場合を識別判定することが可能となる。従って、その判定結果を出力することで更に保守が容易になると共に、信頼性の高いかつ保守の容易な放射線モニタが得られる効果を奏する。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る放射線モニタについて説明する。
実施の形態１では、高エネルギー計数率測定機能部２２ａにおいて、高ウィンドウ波高弁別器２２１から出力されたデジタルパルスを高カウンタ２２２が計数し、その計数値に基づき高エネルギー計数率演算機能部２２３ａは標準偏差が一定になるように時定数処理することにより高エネルギー計数率を演算して出力したが、実施の形態３は、高カウンタに代わってアップダウンカウンタを用いる構成により、高精度を維持できる放射線モニタを得るものである。

図４は、実施の形態３に係る放射線モニタの構成を示す図である。図４に示すように、実施の形態３に係る放射線モニタの高エネルギー計数率測定機能部２２ｂは、高ウィンドウ波高弁別器２２１、高積算部２２４、高エネルギー計数率演算機能部２２３ｂを備え、高積算部２２４は、アップダウンカウンタ２２４１、負帰還パルス発生回路２２４２、積算制御回路２２４３を備えている。

高ウィンドウ波高弁別器２２１は、パルス増幅器２１から出力されたアナログ電圧パルスを入力し、設定された高エネルギーのウィンドウに入るパルスを弁別してデジタルパルスを出力し、アップダウンカウンタ２２４１は、高ウィンドウ波高弁別器２２１から出力されたデジタルパルスをアップ入力に入力し、負帰還パルス発生回路２２４２はアップダウンカウンタ２２４１の出力に対して時定数の１次遅れで応答させるような繰り返し周波数のフィードバックパルスを発生してアップダウンカウンタ２２４１のダウン入力に入力する。

ここで、アップダウンカウンタ２２４１には、アップ入力とダウン入力があり、アップ入力は計数を進め、ダウン入力は計数を戻し、加算と減算の結果として加減積算値を出力する。そして、アップ入力に実施の形態１の高カウンタと同じ検出器ラインの信号パルスを入力し、ダウン入力に負帰還パルスを入力し、リセットせずに連続して加減積算させる。これにより、入力パルスの繰り返し周波数に対して１次遅れの時定数で応答するフィードバックパルスの繰り返し周波数が平衡してその状態の加減積算値で、交互に入力が入れ替わって１パルスの重み付け分のみゆらいで安定する。

積算制御回路２２４３は、計数率の標準偏差に対応してアップダウンカウンタ２２４１が計数するときに重み付けし、高エネルギー計数率演算機能部２２３ｂはアップダウンカウンタ２２４１の加減積算値Ｑに基づき標準偏差σが一定になるように次の（７）〜（９）式により計数率ｍを演算する。また、負帰還パルス発生回路２２４２は加減積算値Ｑに基づきフィードバックパルスを発生する。なお、今回演算周期を（今回）で表す。
γ＝２σ2＝１／{ｍ(今回)・τ(今回)}＝２−λｌｎ２・・・（７）
β＝１１−λ・・・（８）
ｍ（今回）＝ｅｘｐ{γ・Ｑ（今回）}・・・（９）
但し、γ、λ、βは定数である。

上記（８）式でβ＝０を基準にすると、λ＝１１で加減積算値Ｑ（今回）は１カウント入力に対して１カウントの増減で応答し、β＝２、λ＝９で加減積算値Ｑ（今回）は１カウント入力に対して４カウントの増減で応答する。また、β＝４、λ＝７で加減積算値Ｑ（今回）は１カウント入力に対して１６カウントの増減で応答し、β＝６、λ＝５で加減積算値Ｑ（今回）は１カウント入力に対して６４カウントの増減で応答する。
すなわち、計数率ｍ（今回）が一定とすると、応答時間τ（今回）はアップダウンカウンタ２２４１の入力に対する計数の重み付けに依存することになる。なお、その他の構成並びに動作は、実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより重複説明を省略する。

以上のように、実施の形態１に係る放射線モニタの高カウンタ２２２は、リセットに伴うロス時間が発生するのに対し、実施の形態３に係る放射線モニタのアップダウンカウンタ２２４１はリセットが不要であり、連続して加減積算するため、高計数率まで良好な直線性すなわち高精度を維持できる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る放射線モニタについて図５及び図６を用いて説明する。
実施の形態１では放射線測定部２において低計数率に基づきゆらぎ診断を行い、実施の形態２では同じく放射線測定部２において低計数率に基づきゆらぎ診断とノイズ侵入診断を行った。実施の形態４では図５に示すように、放射線測定部を第１の放射線測定手段である高エネルギー放射線測定部３と、第２の放射線測定手段である低エネルギー放射線測定部４により構成し、放射線検出器１から出力されたアナログ電圧パルスを高エネルギー放射線測定部３及び低エネルギー放射線測定部４にそれぞれ入力し、高エネルギー放射線測定部３は、実施の形態１の高エネルギー計数率測定機能部２２ａ、あるいは実施の形態３の高エネルギー計数率測定機能部２２ｂと同様に動作して高エネルギー計数率と警報を出力する。また、低エネルギー放射線測定部４は、実施の形態１の高エネルギー計数率測定機能部２２ａ、あるいは実施の形態３の高エネルギー計数率測定機能部２２ｂの高ウィンドウ波高弁別器２２１を低ウィンドウ波高弁別器２３１に置き換えた構成で高エネルギー放射線測定部３と同様に動作して低エネルギー計数率を出力する。低エネルギー放射線測定部４の警報の発信は要求に応じてその機能が備えられる。

低エネルギー放射線測定部４の測定エネルギー範囲は、図６のように放出管理対象の放射性希ガスのピークスペクトル及び主要なコンプトン散乱スペクトルを含むように設定することにより、また、（１）式の標準偏差σにおいて、高エネルギー放射線測定部３に対する低エネルギー放射線測定部４の標準偏差の比を例えば１／４とすると、高エネルギー計数率の標準偏差が０．１の場合は、低エネルギー計数率の標準偏差は０．０２５となる。高エネルギー計数率のバックグラウンド計数率が５ｃｐｍ、低エネルギー計数率のバックグラウンド計数率が２０００ｃｐｍのとき、（２）式から高エネルギー計数率の時定数は１０分、低エネルギー計数率の時定数は０．４分となり、ゆらぎと応答のバランスのとれた好適な状態で放射性希ガスの放出を測定できる。

図５に示す診断装置５は、警報診断部５１、表示部５２を備え、高エネルギー放射線測定部３から高エネルギー計数率及び警報、低エネルギー放射線測定部４から低エネルギー計数率を入力する。警報診断部５１は、ゆらぎ診断機能部５１１とノイズ診断機能部５１２を有し、実施の形態１または実施の形態２の警報診断機能部２４と同様に動作して、ゆらぎ診断機能部５１１からゆらぎ診断の結果を出力し、ノイズ診断機能部５１２からノイズ侵入診断の結果を出力する。表示部５２は警報診断部５１の診断結果と高エネルギー計数率及び低エネルギー計数率のトレンドを同時表示する。

高エネルギー放射線測定部３におけるバックグラウンドレベルの時定数をτ１とし、低エネルギー放射線測定部４におけるバックグラウンドレベルの時定数をτ２とするとτ１≫τ２であり、診断装置５の移動平均時間Ｔ２を１×τ１＜Ｔ２＜３τ×１、好適にはＴ＝２×τ１に設定することで、実施の形態１のノイズ診断と同様にしてゆらぎが原因で警報発信した場合を的確に識別できる。

トレンドの表示は横軸が時刻、縦軸は画面の左右で例えば左が高エネルギー計数率、右が低エネルギー計数率の移動平均値を表示し、望ましくはその目盛はリニアと対数を選択でき、レンジを拡大または縮小して表示できるようにすることにより、目視でも指示上昇の原因判断ができる。図６は低エネルギーウィンドウと希ガス核種の放射線のエネルギーの関係、更に高エネルギーウィンドウとの位置関係を示すもので、図６において、Ｘｅ−１３５、Ａｒ−４１、Ｋｒ−８５、Ｋｒ−８７、Ｋｒ−８８は、希ガス核種を示し、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は、Ｎ−１６核種のダブルエスケ−プピーク、シングルエスケ−プピーク、光電ピークをそれぞれ示している。

なお、低エネルギー放射線測定部４の表示、診断装置５の表示において、低エネルギー計数率は、本放射線モニタで放出放射能濃度の低レンジを分担し、別の放射線モニタで高レンジを分担し、低レンジと高レンジの測定値の単位を合わせるために、例えば線量当量率で表示してもよい。また、診断装置５は、プラントの計算機システムに統合してもよい。

以上、この発明の実施の形態１から実施の形態４について説明したが、この発明はこれらの実施の形態のみに限られるものではなく、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (7)

1. 測定対象核種から放出されるγ線を検出してアナログ電圧パルスを出力する放射線検出手段と、上記放射線検出手段から出力されるアナログ電圧パルスを入力して測定エネルギー範囲の放射線を測定し、出力する放射線測定手段と、を備えた放射線モニタにおいて、
   上記放射線測定手段は、入力したアナログ電圧パルスを増幅すると共に重畳する高周波ノイズを除去するパルス増幅手段と、
   上記パルス増幅手段から出力されたアナログ電圧パルスを、電圧レベルに対応して互いに重ならないように設定された高エネルギーのウィンドウ及び低エネルギーのウィンドウによりそれぞれ弁別し、上記高エネルギーのウィンドウに入ったパルスを標準偏差が一定になるように時定数処理し、高エネルギー計数率を測定して出力すると共に、上記高エネルギー計数率が許容する設定値を逸脱して上昇したら警報を出力する高エネルギー計数率測定手段と、
   上記低エネルギーのウィンドウに入ったパルスを測定時間一定で移動平均して低エネルギー計数率を測定して出力する低エネルギー計数率測定手段と、
   上記高エネルギー計数率測定手段から警報が出力されたら、上記低エネルギー計数率が設定された許容範囲内かどうかを判断し、許容範囲内ならば警報の原因がゆらぎによるものと判定し、許容範囲を逸脱して上昇したら測定対象γ線の増加またはノイズ侵入のいずれかであると判定して判定結果を出力する警報診断手段と、
   各出力を表示すると共に各部の操作及び設定を行う表示及び操作手段と、
   を備えたことを特徴とする放射線モニタ。
2. 上記低エネルギー計数率測定手段の測定時間は、上記高エネルギー計数率測定手段における高エネルギー計数率のバックグラウンドレベルと標準偏差から一義的に決まる時定数の１倍から３倍の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線モニタ。
3. 上記警報診断手段は、上記高エネルギー計数率測定手段から警報が出力されたら、測定対象γ線の増加またはノイズ侵入のいずれかであると判定された場合について、上記低エネルギー計数率測定手段の低エネルギー計数率及び上記高エネルギー計数率測定手段の高エネルギー計数率において、それぞれのバックグラウンドレベルからの正味増加分の比が設定値以上の場合はノイズと判定することを特徴とする請求項１に記載の放射線モニタ。
4. 上記高エネルギー計数率測定手段は、高エネルギーのウィンドウに入ったパルスに対応する整形パルスをアップ入力に入力するアップダウンカウンタと、
   上記アップダウンカウンタの出力に対して時定数の１次遅れで応答させるような繰り返し周波数のフィードバックパルスを発生して上記アップダウンカウンタのダウン入力に入力する負帰還パルス発生回路と、
   計数率の標準偏差に対応して上記アップダウンカウンタが計数するときに重み付けする積算制御回路と、を備え、
   上記アップダウンカウンタの加減積算値に基づき標準偏差が一定になるように計数率を演算することを特徴とする請求項１に記載の放射線モニタ。
5. 測定対象核種から放出されるγ線を検出してアナログ電圧パルスを出力する放射線検出手段と、
   上記放射線検出手段から出力されるアナログ電圧パルスを入力して高エネルギー側の測定エネルギー範囲の放射線を測定し、測定結果を出力すると共に測定結果が許容する設定値を逸脱して上昇したら警報を出力する第１の放射線測定手段と、
   上記放射線検出手段から出力されるアナログ電圧パルスを入力して低エネルギー側の測定エネルギー範囲の放射線を測定し、測定結果を出力する第２の放射線測定手段と、を備えると共に、
   上記第１の放射線測定手段の出力及び上記第２の放射線測定手段の出力を入力し、上記第２の放射線測定手段の測定結果を時間一定で移動平均し、その移動平均値が設定された許容範囲を逸脱して上昇したかどうかを判定し、許容範囲内ならば警報の原因がゆらぎによるものと判定し、許容範囲を逸脱して上昇したら測定対象γ線の増加またはノイズ侵入のいずれかであると判定し、その判定の結果、上記第１の放射線測定手段の測定結果のトレンド及び上記移動平均値のトレンドを表示する診断装置と、を備え、
   上記第１の放射線測定手段と上記第２の放射線測定手段の測定エネルギー範囲が重ならないように設定されていることを特徴とする放射線モニタ。
6. 上記第２の放射線測定手段の測定エネルギー範囲は、放出管理対象の放射性希ガスのピークスペクトル及び主要なコンプトン散乱スペクトルを含むように設定されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線モニタ。
7. 上記診断装置の移動平均時間は、上記第１の放射線測定手段のバックグラウンドレベルと標準偏差から一義的に決まる時定数の１倍から３倍の範囲に設定されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の放射線モニタ。

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