JP6282435B2 - Muon trajectory detector and muon trajectory detection method - Google Patents
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Description
本実施形態は、宇宙線ミュオンの飛行軌跡を検出する技術に関する。 The present embodiment relates to a technique for detecting a flight trajectory of a cosmic ray muon.
地震や津波により過酷事故が発生した原子力発電所など、高い放射線のため立ち入りが困難な構造物において、内部の様子を把握することが重要な課題となる。 In structures that are difficult to enter due to high radiation, such as nuclear power plants where severe accidents have occurred due to earthquakes and tsunamis, it is important to understand the inside.
構造物内部を把握する従来の方法として、地表に到達する宇宙線ミュオンを観測して内部を透視する技術が知られている。この技術は、例えば火山またはピラミッドなどの大型で内部への立ち入りが困難なものに対して好適に利用されてきた。 As a conventional method for grasping the inside of a structure, a technique for observing a cosmic ray muon reaching the ground surface and seeing through the inside is known. This technique has been suitably used for large-sized things that are difficult to enter, such as volcanoes or pyramids.
ミュオンを観測して構造物の内部状態を透視する方法として、ミュオンの粒子束の減衰を測定する透過法およびミュオンのクーロン多重散乱角を測定する散乱法などが知られている。また、散乱法においては、クーロン多重散乱による軌跡のずれを測定する変位法も知られている。 As a method of observing the muon and seeing through the internal state of the structure, a transmission method for measuring the attenuation of the muon particle bundle and a scattering method for measuring the Coulomb multiple scattering angle of the muon are known. As a scattering method, a displacement method for measuring a shift of a locus due to Coulomb multiple scattering is also known.
このミュオンを観測して内部状態を透視する技術を、高放射線環境下の構造物にも適用することが提案されている(例えば、非特許文献1)。ミュオンによる透視技術を過酷事故が発生した原子力発電所に適用することで、建屋外から圧力容器内の燃料棒集合体、溶融燃料の形状または質量のような具体的な情報が正確に把握されることが期待される。これらの具体的な情報を正確に把握することで、原子炉解体期間の大幅な短縮が見込め、解体費用と作業員の被曝量を低減することが可能となる。 It has been proposed to apply the technique of observing the muon and seeing through the internal state to a structure under a high radiation environment (for example, Non-Patent Document 1). By applying Muon's fluoroscopy technology to a nuclear power plant where a severe accident has occurred, specific information such as the fuel rod assembly in the pressure vessel and the shape or mass of the molten fuel can be accurately grasped from outside the building. It is expected. By accurately grasping such specific information, it is possible to significantly shorten the reactor dismantling period, and it is possible to reduce the dismantling cost and the exposure amount of workers.
ミュオンによる透視技術では、透視の対象となる構造物にミュオン軌跡検出器が外設される。そして、この検出器によりミュオンの飛行軌跡を検出して、軌跡を解析することで構造物内部のイメージングが行われる。 In the muon fluoroscopy technique, a muon trajectory detector is externally provided on a structure to be fluoroscopically targeted. The detector detects the flight trajectory of muon and analyzes the trajectory, thereby imaging the inside of the structure.
ミュオン軌跡検出器は、ドリフトガスが封入されたドリフトチューブの配列を多層にして構成している。
ドリフトチューブは、その中心に陽極ワイヤが張られており、ミュオンの通過によって封入されたドリフトガスが電離されて電子が発生する。発生した電子が陽極ワイヤに到達することでミュオンの通過が検出される。そして、電子が陽極ワイヤに到達するまでのドリフト時間からミュオンの通過位置を求めることができる。
The muon locus detector has a multi-layered arrangement of drift tubes filled with drift gas.
The drift tube has an anode wire at its center, and the drift gas enclosed by the passage of the muon is ionized to generate electrons. The passage of muons is detected when the generated electrons reach the anode wire. The muon passage position can be obtained from the drift time until the electrons reach the anode wire.
そして、ミュオン軌跡検出器は、ミュオンが通過したドリフトチューブそれぞれの通過位置からミュオンの飛行軌跡を検出することができる。
なお、アルミ製のドリフトチューブで構成されるミュオン軌跡検出器の場合、空間分解能と角度分解能は典型的には0.5mm及び2mrad(全値半幅)程度で、ミュオンの検出効率は100%近い。
The muon trajectory detector can detect the flight trajectory of the muon from each passing position of the drift tube through which the muon has passed.
In the case of a muon trajectory detector composed of an aluminum drift tube, the spatial resolution and the angular resolution are typically about 0.5 mm and 2 mrad (full width half value), and the muon detection efficiency is close to 100%.
しかしながら、過酷事故が発生した原子力発電所のような高放射線環境下では、高いガンマ線量により、ドリフトチューブの壁面の原子とガンマ線との間のコンプトン散乱による誤検出が増加する。ガンマ線とのコンプトン散乱で発生した電子が、陽極ワイヤに到達してミュオンの通過として検出されてしまうからである。 However, in a high radiation environment such as a nuclear power plant where a severe accident occurred, a high gamma dose increases false detection due to Compton scattering between atoms and gamma rays on the drift tube wall. This is because electrons generated by Compton scattering with gamma rays reach the anode wire and are detected as muon passage.
本来、ドリフトチューブはガンマ線に対する感度が低く、ガンマ線に由来する電子の発生は無視することができる。しかし、ガンマ線量が高い場合、ガンマ線とドリフトチューブの壁面の原子とのコンプトン散乱の発生数も増加し、ガンマ線起因による検出が増加する。 Originally, the drift tube has low sensitivity to gamma rays, and generation of electrons derived from gamma rays can be ignored. However, when the gamma dose is high, the number of occurrences of Compton scattering between gamma rays and atoms on the wall of the drift tube also increases, and detection due to gamma rays increases.
このため、高放射線環境下では、ドリフトチューブのガンマ線起因による検出により、解析対象となるデータ量が増大し、ミュオン軌跡検出器を安定的に動作させることが困難であった。 For this reason, in a high radiation environment, the amount of data to be analyzed increases due to the detection caused by the gamma rays of the drift tube, making it difficult to operate the muon locus detector stably.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、高放射線環境下で安定的な動作を実現するミュオン軌跡検出器及びミュオン軌跡検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a muon locus detector and a muon locus detection method that realizes stable operation in a high radiation environment.
本実施形態のミュオン軌跡検出器は、宇宙線ミュオンの通過が検出された際に電気信号を出力するドリフトチューブを配列し、少なくとも3層に配置させたドリフトチューブ検出器と、予め保存された一直線となる前記ドリフトチューブの検出パターンを用いて、一定時間内に前記電気信号が出力された前記ドリフトチューブの中から、一直線上に位置しないものは除外する一方、一直線上に位置するものを選別するドリフトチューブ選別手段と、選別されたそれぞれの前記ドリフトチューブに対応する前記電気信号の立ち上がり時間に基づいて前記ドリフトチューブ内における前記宇宙線ミュオンの通過位置を計算する通過位置計算手段と、計算された前記通過位置を用いて前記宇宙線ミュオンの飛行軌跡を導出するミュオン軌跡導出手段と、を備えることを特徴とする。 The muon trajectory detector of the present embodiment includes a drift tube detector in which drift tubes that output an electrical signal when passage of a cosmic ray muon is detected are arranged and arranged in at least three layers, and a straight line stored in advance. Using the detection pattern of the drift tube, the drift tube from which the electrical signal is output within a predetermined time is excluded from the drift tube that is not on a straight line, while the one that is on a straight line is selected. Drift tube sorting means; passage position calculating means for calculating the passage position of the cosmic ray muon in the drift tube based on the rise time of the electrical signal corresponding to each of the sorted drift tubes; Muon locus deriving means for deriving a flight locus of the cosmic ray muon using the passing position. , Characterized in that it comprises a.
本発明によれば、高放射線環境下で安定的な動作を実現するミュオン軌跡検出器及びミュオン軌跡検出方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the muon locus detector and the muon locus detection method which implement | achieve stable operation | movement under a high radiation environment are provided.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示す実施形態に係るミュオン軌跡検出器10は、宇宙線ミュオンの通過が検出された際に電気信号を出力するドリフトチューブ11を配列し、少なくとも3層に配置させたドリフトチューブ検出器12と、一定時間内に電気信号が出力されたドリフトチューブ11の中から一直線上に位置するものを選別するドリフトチューブ選別手段15と、選別されたそれぞれのドリフトチューブ11に対応する電気信号の立ち上がり時間に基づいてドリフトチューブ11内における宇宙線ミュオンの通過位置を計算する通過位置計算手段19と、計算された通過位置を用いて宇宙線ミュオンの飛行軌跡を導出するミュオン軌跡導出手段20と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
A
ミュオン軌跡検出器10は、配列したドリフトチューブ11を多層に構成したドリフトチューブ検出器12、PADボード21(電子回路)、FPGAボード22(電子回路)、解析コンピュータ23を備えている。
The
図2は、ドリフトチューブ11の断面図を示している。
ドリフトチューブ11は、アルミニウム製の円筒管であり、円筒管の中心に高電圧を印加した陽極ワイヤ24が張られている。そして、ドリフトチューブ11内には、希ガスを主成分とするドリフトガス25が封入されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
The
ミュオンが、ドリフトチューブ11内を通過すると、ドリフトガス25が電離されてイオンと電子に分離する。この電子が陽極ワイヤ24に到達すると、ドリフトチューブ11から電気信号が出力されて、ドリフトチューブ11におけるミュオン通過が検出される。
When the muon passes through the
そして、電子が陽極ワイヤ24に到達するまでのドリフト時間により、ドリフトチューブ11内におけるミュオンの通過位置(陽極ワイヤ24からの距離)を求めることができる。この電子のドリフト時間は、ドリフトチューブ11から出力される電気信号の立ち上がり時間を示している。
The muon passage position (distance from the anode wire 24) in the
高放射線環境下では、ドリフトチューブ11内で電離されたイオンの作る空間電化効果により電子のドリフト時間が変化するため、位置分解能が劣化する。
空間電化効果による位置分解能の劣化は、ドリフトチューブ11内に封入されるドリフトガス25を電子のドリフト時間が電場に依存しないリニアガスにすることで抑制することができる。
Under a high radiation environment, the position resolution deteriorates because the drift time of electrons changes due to the space electrification effect produced by the ions ionized in the
The degradation of the position resolution due to the space electrification effect can be suppressed by making the
リニアガスは、主成分である希ガスに窒素、メタン、エタン、二酸化炭素、四フッ化メタンのうち2種類以上を添加することで生成することができる。特に、高放射線環境下での経時劣化を防ぐには、非炭化水素系ガスの添加が望ましい。 The linear gas can be generated by adding two or more of nitrogen, methane, ethane, carbon dioxide, and tetrafluoromethane to a rare gas that is a main component. In particular, it is desirable to add a non-hydrocarbon gas in order to prevent deterioration over time in a high radiation environment.
図3(A)、(B)は、ドリフトチューブ11の配置例を示している。ドリフトチューブ検出器12では、ドリフトチューブ11におけるミュオンの通過位置からミュオンの軌跡を導出するため、少なくとも3層でドリフトチューブ11が配置される。
3A and 3B show an arrangement example of the
図3(A)では、相互に接するように同方向に配列した複数のドリフトチューブ11が、平行に3層で配置されている。
また、図3(B)では、中心位置をずらして近接させた2層のドリフトチューブ11を1組とし、3組を平行にしてあわせて6層のドリフトチューブ11で配置されている。これにより、ドリフトチューブ11の故障等によるミュオンの検出漏れが防止される。
In FIG. 3A, a plurality of
In FIG. 3B, the two layers of
図4は、ドリフトチューブ11を交差させた場合の配置例を示している。
配列の方向を直交させたドリフトチューブ11を2層ずつ交互に積み重ねて、あわせて12層のドリフトチューブ11で配置されている。これにより、ミュオンの軌跡が3次元的に導出される。
FIG. 4 shows an arrangement example when the
Two layers of
図1に戻って説明を続ける。
PADボード21は、ドリフトチューブ11に直結しており、前置増幅器13、多閾値ディスクリミネータ14を備えている。
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
The
前置増幅器13は、ドリフトチューブ11から出力された電気信号を増幅して、多閾値ディスクリミネータ14に出力する。
The
多閾値ディスクリミネータ14は、設定された少なくとも2つの閾値を用いて、前置増幅器13を介して増幅された電気信号をパルス信号に変換するものである。
The
図5(A)は、本実施形態に適用される多閾値ディスクリミネータ14を示している。
この多閾値ディスクリミネータ14では、3つの閾値Th1〜Th3が設定されている。そして、論理回路で出力が1本の信号線に統合されており、電気信号sを入力して、一本のパルス信号に変換する。パルス信号の一連の立ち上がり及び立ち下がり時間を順次読み取ることで、閾値Th1〜Th3のそれぞれを通過する時間が特定可能となる。
FIG. 5A shows a
In this
通常、多閾値のディスクリミネータでは、設定する閾値の数に対応して伝送数が増加する。このように、論理回路により出力を1本に統合することにより、伝送線が増加することはないため、ミュオン軌跡検出器10の装置構成を簡略化できるとともに製作コストを抑制することができる。
Usually, in a multi-threshold discriminator, the number of transmissions increases in correspondence with the number of threshold values to be set. Thus, since the number of transmission lines does not increase by integrating the outputs into one by the logic circuit, the device configuration of the
図5(B)は、多閾値ディスクリミネータ14により波高が異なる電気信号s(s1、s2)をパルス信号に変換した場合を示している。なお、電気信号s1、s2は、電気信号sの立ち上がり時間t0は同一であるが、ドリフトチューブ11へのミュオン入射角度の違い等により波高に差異が出ているものとする。
FIG. 5B shows a case where electrical signals s (s1, s2) having different wave heights are converted into pulse signals by the
電気信号s1では、閾値Th1〜Th3を通過する時間は、それぞれt1〜t3となる。同様に、電気信号s2では、閾値Th1〜Th3を通過する時間は、それぞれt1’〜t3’となる。 In the electric signal s1, the time passing the threshold Th1~Th3 becomes t 1 ~t 3 respectively. Similarly, the electrical signals s2, time to pass through the threshold Th1~Th3 becomes t 1 '~t 3', respectively.
高放射線環境下で、放射線計数率が高くなると、ドリフトチューブ11から出力される電気信号sのベースラインが不安定となり、電気信号sの立ち上がり時間t0に揺らぎが生じる。また、波高が異なる電気信号s1、s2では、波高の違いによるタイムウォーク(読み取り誤差)が生じてしまう。このため、直接的に電気信号sの立ち上がり時間t0を読み取ることは困難となる。
When the radiation count rate becomes high under a high radiation environment, the baseline of the electric signal s output from the
そこで、解析コンピュータ23の補正手段17(図1)は、多閾値ディスクリミネータ14により変換されたパルス信号が、閾値のそれぞれを通過した時間情報に基づいて電気信号の立ち上がり時間を補正する。
Therefore, the correction means 17 (FIG. 1) of the
具体的に、電気信号s1については、閾値Th1〜Th3を通過する時間情報t1〜t3を用いて最小二乗法等の波形フィティングを実行して、電気信号の立ち上がり時間t0を補正する。同様に、電気信号s2については、閾値Th1〜Th3を通過する時間情報t1’〜t3’を用いて電気信号の立ち上がり時間t0を補正する。 Specifically, for the electrical signals s1, running waveform fitting such as the least squares method using the time information t 1 ~t 3 passing through the threshold Th1~Th3, corrects the rise time t 0 of the electric signal . Similarly, for the electrical signals s2, corrects the rise time t 0 of the electric signal with a time through the threshold Th1~Th3 information t 1 '~t 3'.
このように、パルス信号の時間情報に基づき補正を行うことで、時間分解能を数nsレベルまで改善でき、電気信号の立ち上がり時間を高い精度で求めることができる。また、波高の違いによるタイムウォークの補正も可能となる。これにより、ドリフトチューブ11におけるミュオン通過位置を高い精度で計算することができる。
Thus, by performing correction based on the time information of the pulse signal, the time resolution can be improved to several ns level, and the rise time of the electric signal can be obtained with high accuracy. It is also possible to correct the time walk due to the difference in wave height. Thereby, the muon passage position in the
さらに、パルス信号の時間情報は、波高・波形の推定にも使うことができる。長期間にわたり波高推定を行うことで個々のドリフトチューブ11のゲインの経時変化や、波形推定によるミュオン通過位置の概算に利用することが可能となる。
Further, the time information of the pulse signal can be used for estimating the wave height and waveform. By estimating the wave height over a long period of time, it is possible to use it for the time-dependent change of the gain of each
図1に戻って説明を続ける。
FPGAボード22は、ドリフトチューブ選別手段15、時間デジタル変換手段16を備えている。
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
The
ドリフトチューブ選別手段15は、一定時間内に電気信号が出力されたドリフトチューブ11の中から一直線上に位置するものを選別する。
The drift tube sorting means 15 sorts out the
ガンマ線はドリフトチューブ11を単発でヒットさせるのに対し、ミュオンは多層のドリフトチューブ11を貫通する。この両者の性質の違いを利用して、ガンマ線起因のバックグランドを除去する。
Gamma rays hit the
具体的には、一定時間内に電気信号が出力された多数のドリフトチューブ11について位置関係を調べ、一直線上にあるドリフトチューブ11のみを選別する。そして、一直線上にないドリフトチューブ11は、ガンマ線起因により電気信号が出力されたドリフトチューブ11として除外する。
なお、一直線上にあるドリフトチューブ11の選別方法として、予め一直線となるドリフトチューブ11のパターンを全て記憶しておき、このパターンに合致するドリフトチューブ11を探索する方法等が考えられる。
Specifically, the positional relationship is examined for a number of
As a method for selecting the
このように、ガンマ線起因のバックグランドを除去することで、軌跡解析の対象となるデータ量を低減させることができるため、ミュオン軌跡検出器10を安定的に動作させることができる。
In this way, by removing the background caused by gamma rays, the amount of data to be subjected to trajectory analysis can be reduced, so that the
さらに、ドリフトチューブ11のデッドタイムや検出効率を考慮して、例えば一定時間内に6層中4本以上が一直線上に並んでいる、と緩和した条件を課すことでミュオンの検出効率を落とさずにガンマ線起因のバックグランドを除去できる。
Furthermore, in consideration of dead time and detection efficiency of the
また、一定時間、言い換えると同時計数を行う時間については、最大ドリフト時間(壁面から陽極ワイヤ24までの電子のドリフト時間、典型的には10−6(s))にタイムウォーク(読み取り誤差)を加えた時間とするのが最適である。
In addition, for a certain time, in other words, the time for performing coincidence counting, a time walk (reading error) is set to the maximum drift time (the drift time of electrons from the wall surface to the
時間デジタル変換手段16は、ドリフトチューブ選別手段15で選別されたドリフトチューブ11のパルス信号の時間情報をデジタル化して、解析コンピュータ23に転送する。
The time digital conversion means 16 digitizes the time information of the pulse signal of the
解析コンピュータ23は、補正手段17、伝搬遅延補正手段18、通過位置計算手段19、ミュオン軌跡導出手段20、を備えている。なお、伝搬遅延補正手段18については後述する。
The
補正手段17は、選別されたドリフトチューブ11のパルス信号の時間情報を入力する。そして、各ドリフトチューブ11について、パルス信号が閾値のそれぞれを通過した時間情報に基づいて電気信号の立ち上がり時間を補正する。
The correction means 17 inputs time information of the selected pulse signal of the
通過位置計算手段19は、選別されたドリフトチューブ11に対応する電気信号の立ち上がり時間を入力する。そして、各ドリフトチューブ11について、電気信号の立ち上がり時間からドリフトチューブ11におけるミュオンの通過位置を計算する。
The passage position calculation means 19 inputs the rise time of the electrical signal corresponding to the selected
ミュオン軌跡導出手段20は、各ドリフトチューブ11について計算された通過位置を用いて宇宙線ミュオンの飛行軌跡を導出する。
The muon trajectory derivation means 20 derives the flight trajectory of the cosmic ray muon using the passage position calculated for each
図6は、ガンマ線起因によるバックグランドを除去し、ミュオンの軌跡導出する方法を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method for deriving a muon locus by removing a background caused by gamma rays.
同時計数時に電気信号が出力されたドリフトチューブ11の中から一直線上にあるドリフトチューブ11を選別する。そして、一直線上にないドリフトチューブ11はガンマ線起因によるバックグランドとして除外する。
The
一直線上にある各ドリフトチューブ11について、電気信号の立ち上がり時間からミュオンの通過位置(陽極ワイヤ24からの距離)を計算する。そして、各ドリフトチューブ11における通過位置の共通接線を引くことでミュオンの飛行軌跡を導出することができる。
For each
次に、伝搬遅延補正手段18(図1)について説明する。なお、伝搬遅延補正手段18は、図4に示すように配列の方向を交差させたドリフトチューブ11を交互に積み重ねて多層に配置した場合に適用される。
Next, the propagation delay correcting means 18 (FIG. 1) will be described. The propagation
原子炉のように大きな建造物をミュオンで透視するには、統計量を稼ぐために数10m2規模の大型なミュオン軌跡検出器10が必要となる。この場合、ドリフトチューブ11として、3m以上の長さが必要となるため、陽極ワイヤ24(図2)中を伝達する電気信号の伝搬遅延が無視できなくなる。この伝搬遅延は、電気信号の立ち上がり時間に付加されるため、ミュオンの通過位置の計算に影響を与える。
In order to see through a large building such as a nuclear reactor with muons, a large
伝搬遅延補正手段18は、互いに交差するドリフトチューブ11の位置情報を用いて電気信号の伝搬時間の遅れを計算し、電気信号の立ち上がり時間を補正するものである。
The propagation
図7を用いて、伝搬遅延を計算する方法を具体的に説明する。
x面に垂直なドリフトチューブ11aに、ミュオンが通過した場合について検討する。
このとき、ミュオンはドリフトチューブ11aの深い位置を通過するため、電気信号の伝搬遅延が発生する。
A method of calculating the propagation delay will be specifically described with reference to FIG.
Consider a case where a muon passes through the
At this time, since the muon passes through a deep position of the
y面に垂直なドリフトチューブ11bは、ドリフトチューブ11aと交差する関係にあり、ドリフトチューブ11aの直前にミュオンが通過している。このドリフトチューブ11bの位置情報からドリフトチューブ11aでミュオンが通過した位置が判明する。
The drift tube 11b perpendicular to the y plane intersects the
伝搬遅延補正手段18は、ドリフトチューブ11bの位置情報を用いて電気信号の伝搬時間の遅れを計算して、電気信号の立ち上がり時間を補正する。なお、ドリフトチューブ11cの位置情報を用いて補正しても良い。これにより、ドリフトチューブ径の伝搬時間(典型的には0.3ns以下)の精度で伝搬遅延を補正することができる。
The propagation delay correction means 18 calculates the delay of the propagation time of the electric signal using the position information of the drift tube 11b, and corrects the rise time of the electric signal. In addition, you may correct | amend using the positional information on the
図8は、ミュオン軌跡検出器10の動作を示すフローチャートである(適宜、図1参照)。
まず、ドリフトチューブ11から発生した電気信号は、前置増幅器13を介して増幅されて多閾値ディスクリミネータ14に入力される(S10)。
そして、多閾値ディスクリミネータ14は、電気信号をパルス信号に変換する(S11)。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the muon locus detector 10 (see FIG. 1 as appropriate).
First, the electrical signal generated from the
Then, the
ドリフトチューブ選別手段15は、一定時間内(同時計数時)に電気信号が出力されたドリフトチューブ11の中から一直線上に位置するものを選別する(S12)。一直線上に無いドリフトチューブ11は、ガンマ線起因のイベントとして除去する(S15)。
The drift tube sorting means 15 sorts the
時間デジタル変換手段16は、選別されたドリフトチューブ11のパルス信号の時間情報をデジタル変換して、解析コンピュータ23にデータ転送する(S13、S14)。
The time digital conversion means 16 digitally converts the time information of the selected pulse signal of the
解析コンピュータ23では、ドリフトチューブ11のx面・y面のイベントを時間情報に基づきグループ化する(S16)。
そして、補正手段17は、選別されたドリフトチューブ11について、パルス信号が閾値のそれぞれを通過した時間情報に基づいて電気信号の立ち上がり時間を補正する(S17)。
The
And the correction | amendment means 17 correct | amends the rise time of an electrical signal about the selected
さらに、伝搬遅延補正手段18は、互いに交差するドリフトチューブ11の位置情報を用いて電気信号の伝搬時間の遅れを計算し、電気信号の立ち上がり時間を補正する(S18)。
Further, the propagation
通過位置計算手段19は、選別されたドリフトチューブ11のそれぞれについて、補正された電気信号の立ち上がり時間に基づいてドリフトチューブ11内でのミュオンの通過位置を計算する(S19)。
The passing position calculating means 19 calculates the muon passing position in the
ミュオン軌跡導出手段20は、計算された通過位置を用いて宇宙線ミュオンの飛行軌跡を導出する(S20)。最後に、解析コンピュータ23は、導出したミュオンの飛行軌跡を画像化する(S21)。
The muon trajectory deriving means 20 derives the flight trajectory of the cosmic ray muon using the calculated passing position (S20). Finally, the
以上述べたミュオン軌跡検出器によれば、一定時間内に電気信号が出力されたドリフトチューブの中から一直線上に位置するものを選別するドリフトチューブ選別手段を備えることにより、高放射線環境下で安定的な動作を実現することが可能となる。 According to the muon trajectory detector described above, it is stable in a high radiation environment by providing a drift tube selection means for selecting a drift tube that has been output in an electrical signal within a certain time and that is positioned on a straight line. Can be realized.
図9は、本実施形態のミュオン軌跡検出器10を原子炉26に適用した場合の一例を示している。
原子炉建屋正面と、原子炉建屋に隣接するタービン建屋内にそれぞれミュオン軌跡検出器10a、10bを設置する。
FIG. 9 shows an example in which the
このように、2基のミュオン軌跡検出器10(10a,10b)で原子炉26を挟むことで、原子炉26を通過する際のミュオンフラックスの減衰、ミュオンの散乱角、及びミュオン軌跡の変位を正確に求めることができ、原子炉26の内部構造をイメージング可能となる。なお、ミュオンフラックスの減衰を利用する透過法については、1基のミュオン軌跡検出器10のみで行うこともできるが、その場合は空間分解能が1桁劣化する。
In this way, by sandwiching the
また、本実施形態のミュオン軌跡検出器10は、通常環境下においても、乾式キャスク、車両、コンテナ、船舶、橋脚、高架道路など、少なくとも2種類以上の異質物から構成される複合構造物の内部構造推定に利用できる。
In addition, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10(10a、10b) ミュオン軌跡検出器
11(11a、11b、11c) ドリフトチューブ
12 ドリフトチューブ検出器
13 前置増幅器
14 多閾値ディスクリミネータ
15 ドリフトチューブ選別手段
16 時間デジタル変換手段
17 補正手段
18 伝搬遅延補正手段
19 通過位置計算手段
20 ミュオン軌跡導出手段
21 PADボード
22 FPGAボード
23 解析コンピュータ
24 陽極ワイヤ
25 ドリフトガス
26 原子炉
s(s1、s2) 電気信号
10 (10a, 10b) Muon locus detector 11 (11a, 11b, 11c)
Claims (6)
予め保存された一直線となる前記ドリフトチューブの検出パターンを用いて、一定時間内に前記電気信号が出力された前記ドリフトチューブの中から、一直線上に位置しないものは除外する一方、一直線上に位置するものを選別するドリフトチューブ選別手段と、
選別されたそれぞれの前記ドリフトチューブに対応する前記電気信号の立ち上がり時間に基づいて前記ドリフトチューブ内における前記宇宙線ミュオンの通過位置を計算する通過位置計算手段と、
計算された前記通過位置を用いて前記宇宙線ミュオンの飛行軌跡を導出するミュオン軌跡導出手段と、を備えることを特徴とするミュオン軌跡検出器。 A drift tube detector in which a drift tube that outputs an electrical signal when passage of a cosmic ray muon is detected is arranged and arranged in at least three layers;
Using the drift tube detection pattern that has been stored in advance, the drift tubes that have been output within the predetermined time are excluded from those drift tubes that are not located on a straight line, while those that are located on a straight line are excluded. Drift tube sorting means for sorting what to do,
Passage position calculating means for calculating the passage position of the cosmic ray muon in the drift tube based on the rise time of the electrical signal corresponding to each of the selected drift tubes;
Muon trajectory deriving means for deriving a flight trajectory of the cosmic ray muon using the calculated passing position, a muon trajectory detector.
前記パルス信号が前記閾値のそれぞれを通過した時間に基づいて前記電気信号の立ち上がり時間を補正する補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のミュオン軌跡検出器。 A multi-threshold discriminator that converts the electrical signal output from the drift tube into a pulse signal and outputs the pulse signal using at least two set threshold values;
Correction means for correcting the rise time of the electrical signal based on the time when the pulse signal has passed each of the threshold values;
The muon locus detector according to claim 1, further comprising:
互いに交差する前記ドリフトチューブの位置情報を用いて前記電気信号の伝搬時間の遅れを計算し、前記電気信号の立ち上がり時間を補正する伝搬遅延補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のミュオン軌跡検出器。 The drift tube detector is arranged in multiple layers by alternately stacking the drift tubes crossing the direction of the array,
The apparatus further comprises propagation delay correcting means for calculating a delay in the propagation time of the electric signal using position information of the drift tubes intersecting each other and correcting the rising time of the electric signal. Item 4. The muon locus detector according to any one of Items 3 to 3.
予め保存された一直線となる前記ドリフトチューブの検出パターンを用いて、一定時間内に前記電気信号が出力された前記ドリフトチューブの中から、一直線上に位置しないものは除外する一方、一直線上に位置するものを選別するステップと、
選別されたそれぞれの前記ドリフトチューブに対応する前記電気信号の立ち上がり時間に基づいて前記ドリフトチューブ内における前記宇宙線ミュオンの通過位置を計算するステップと、
計算された前記通過位置を用いて前記宇宙線ミュオンの飛行軌跡を導出するステップと、を含むことを特徴とするミュオン軌跡検出方法。 When drift tubes that output electrical signals when passage of cosmic-ray muons is detected are arranged, a drift tube detector arranged in at least three layers is used.
Using the drift tube detection pattern that has been stored in advance, the drift tubes that have been output within the predetermined time are excluded from those drift tubes that are not located on a straight line, while those that are located on a straight line are excluded. Selecting what to do,
Calculating a passage position of the cosmic ray muon in the drift tube based on a rise time of the electrical signal corresponding to each selected drift tube;
Deriving a flight trajectory of the cosmic ray muon using the calculated passing position, and a muon trajectory detection method.
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