JPH04194772A - 放射能測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドラム缶などの放射性廃棄物貯蔵容器（以下
、単に貯蔵容器と云う）内の放射能を非破壊的に測定す
る放射能測定装置に係り、特に、高線量率貯蔵容器のγ
線放出核種の放射能を簡便に定量するのに好敵な放射能
測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、貯蔵容器内の放射能を定量する手法・装置として
は、特開昭６２−１７９６８４号公報（低レベル固体廃
棄物中の含有放射性核種評価システム）に示されたもの
が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭６２−１７９６８４号広報に示された放射能測定
方法は、貯蔵容器内から放出する放射線を二種類の放射
線検出器で測定する。高線量率の貯蔵容器に対応するた
め、高計数率測定が可能な第一の放射線検出器（放射線
エネルギ弁別は不可能）で貯蔵容器内の放射能の総計数
値を測定し、放射線エネルギ弁別が可能な第二の放射線
検出器（高計数率測定は不可能）で貯蔵蓉器の放射性核
種の強度比率を測定する。この総計数値と放射性核種の
強度比率から高線量率貯蔵容器内の放射能を定量する。

しかし、この認定方法は、放射線検出器の種類及び設置
形体が異なり、放射線検出器間で幾何学的効率並びに固
有ピーク効率を補正しなければならない云う問題点があ
る。

本発明の目的は、貯蔵容器内内容物の放射能レベルが高
線量率であっても、放射線検出器と貯蔵寄器間の距離を
移動するなどの幾何学的効率を可変せずに一系統の放射
線検出系で該貯蔵容器内の放射能を定量することができ
る装置構成の簡単な放射能測定装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、放射線検圧器の前面に設置
したコリメータを通して入射する被検体（貯蔵容器内内
容物）からの放射線のエネルギスペクトルを主信号処理
装置で測定し、その主信号処理装置の不感時間を副信号
処理装置で測定する。

放射線エネルギスペクトル及び不感時間データから主信
号処理装置で数落した放射線エネルギスペクトルを補正
し放射線検圧器で測定した正確な放射線エネルギスペク
トル求める。前記正確な放射線エネルギスペクトルの波
高分布から求まる前記放射線の非散乱線強度を求め、重
量計で得た被検体重量から被検体の平均密度を求め、前
記平均密度値と前記非散乱線強度から被検体の放射能を
定量することにある。

〔作用〕

被検体から放出する放射線は、放射線検出器前面に設置
したコリメータを通して放射線検出器に入射し該検出器
でエネルギを失う。その時、前記放射線検出器は放射線
エネルギに相当する出力信号を発生する。主信号処理装
置に放射線検出器の出力信号を入力し、被検体を垂直お
よび回転方向に移動させ垂直方向に分割された領域毎に
被検体一周分当りの放射線エネルギスペクトルを得る。

この放射線測定体系に於いて、被検体の放射能強度が高
くなると、前記主信号処理装置の放射線検出器出力信号
を放射線エネルギスペクトルに変換する処理頻度が多く
なるほか、該処理装置に於いて放射線信号が重なり合う
パイルアップの発生頻度が多くなる。その結果、前記主
信号処理装置の不感時間が大きくなり、放射線検出器に
入射した放射線の正確な放射線エネルギスペクトルが得
られなくなる。そこで、主信号処理装置の被検体一周分
当りの不感時間を副信号処理装置で測定し、前記不感時
間により主信号処理装置で測定した放射線エネルギース
ペクトルの波高分布の計数値を補正し放射線検出器に入
射した正確な放射線エネルギスペクトルを得る。

貯蔵容器は通常２００Ｑドラム缶で、体積が一定である
ため、貯蔵容器の下部に設置した重量計で得た貯蔵容器
の重量値より貯蔵容器内内容物。

すなわち、被検体の平均密度値を求めることができる。

この平均密度値で被検体から放出する放射線の内、放射
線検出器に入射する割合を求め、該波高分布から求まる
前記放射線の非散乱線強度を求め、前記放射線入射割合
と前記非散乱線強度から被検体の放射能を定量すること
が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の好敵な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図および第２図は、本発明の実施例による放射能測
定装置の概略図を示す１本実施例では、被検体の貯蔵容
器としてドラム缶を用い、さらに話を簡単にするために
ドラム缶には単一エネルギ、のＥｏのγ線を放出する核
種のみが存在している場合を示す。

第１図および第２図に於いて、１は被検体としてのドラ
ム缶であり、回転移動装置１２によりＲ方向に回転可能
であり、また昇降移動装置１４によりドラム缶長軸方向
りに移動可能である。なお、回転移動装置１２および昇
降移動装置１４は架台１３上に設置されている。

ドラム缶１の内部から放出されるγ線は放射線検出器２
により測定される。この放射線検出器２としては、例え
ば、高純度Ｇｅ半導体検出器を用いることができる。放
射線検出器２の前面には、放射線検出器２がドラム缶長
軸方向りの一断面１５内の放射能から放出されたγ線の
みを測定できるように、垂直コリメータ３が設けられて
いる。

また、断面１５内のγ線放出核種の位置に対する検出効
率を補正するための水平コリメータ４が設けられている
。

放射線検出器２の出力はプリアンプ６により増幅された
信号になり、リニアアンプ７に入力される。リニアアン
プ７で信号を波形整形および増幅し、γ線エネルギスペ
クトル計測に適した信号を得り、該信号はマルチチャン
ネルアナライザ装置８　（Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ　
Ａｎａｌｙｚｅｒ以下、ＭＣＡと云う）入力され、ＭＣ
Ａ３ではドラム缶１の内部で放出され、ドラム缶１を透
過してきたγ線に起因するエネルギスペクトルをドラム
缶−断面毎に求める。

ＭＣＡ３の不感時間信号をマルチチャンネルスキャニン
グ装置９　（Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ　Ｓｃａｌｉｎ
ｇ以下、ＭＣ３と云う）に入力し、ドラム缶１の回転位
置情報をエンコーダ１１で求め、エンコーダ１１の出力
信号、すなわち、ドラム缶１の回転位置情報をＭＣ５９
に入力し、ドラム缶１の回転位置に対応したＭＣＡ３の
不感時間をＭＣ５９で測定する。また、ドラム缶１の重
量をドラム缶回転移動装置１２上に設置された重量計１
０で測定される。

これら、ＭＣＡ３のγ線エネルギスペクトル。

およびＭＣ５９の不感時間、重量計１０のドラム缶１の
重量値は演算器５人力され、演算器５はγ線エネルギス
ペクトルと不感時間からＭＣＡ３で数落したγ線計数値
を補正し、放射線検出器２に入射した正確なγ線エネル
ギスペクトルを求め。

ドラム缶−断面毎に非散乱線に起因した計数率を求める
。また、演算器５はドラム缶１の重量値からドラム缶１
内の内容物の平均密度を求め、前記非散乱線計数率と前
記平均密度から該断面内の放射能を演算すると共に、各
断面の放射能を加算してドラム缶内の総放射能を演算す
る。その結果は、ＣＲＴあるいはプリンタからなる出力
装置１６から出力される。

また、演算器５の機能は、マイクロコンピュータを用い
てソフト的に構成し、前記各処理を実施することができ
る。

次に、このように構成された放射能測定装置の動作を説
明する。

ドラム缶周囲で測定したγ線強度からドラム缶内部のγ
線放出核種の放射能を求めるためには、ドラム缶内の放
射能分布並びにドラム缶内内容物の密度分布を求め、該
放射能分布及び該密度分布に依存する放射線測定系のγ
線検出効率に基づく測定γ線強度を補正する必要がある
。従って、ドラム缶内放射能を定量する前に、垂直・水
平コリメータ３，４、放射線検出器２、ドラム缶１から
なる放射線測定系の設定を実施する。ドラム缶長軸方向
の放射能分布の補正は、垂直コリメータ３の開口幅を放
射線検出器２がドラム缶１の一断面を見込む幅に設定し
、昇降移動装置１４によりドラム缶１の長軸方向に順次
昇降してドラム缶１の全断面を測定する。ドラム缶水平
方向の放射能分布の補正は、放射能の位置に係わらず放
射線検出器２で測定するγ線の検出効率がほぼ一定にな
るように水平コリメータ４の開口幅を設定する。この検
出効率がほぼ一定になる水平コリメータ４の開口幅はド
ラム缶密度分布に依存するが、基準となる密度分布、例
えば、均一密度分布の空気、水等に対して最適な水平コ
リメータ４の開口幅を設定し、ドラム缶内内容物密度に
ついては以下の方法で補正する。γ線は内容物の密度が
高くなると透過しにくくなり非散乱線の強度は弱くなる
。そこで、ドラム缶内内容物の密度分布を均一と仮定す
れば、ドラム缶容積は既知であるため、ドラム缶１の重
量を測定することで平均密度を求められ、平均密度でド
ラム缶内内容物によるγ線減衰量を求めることが可能と
なる。

以上述べた放射線測定系に於いて、ドラム缶各断面の放
射能を次の様にして定量する。

ＭＣＡ３では、ドラム缶１を回転装置１２により一回転
させ、放射線検出器２でドラム缶−断面当り測定したγ
線エネルギスペクトル得る。このγ線エネルギスペクト
ルの波高分布は、ドラム缶内に単一エネルギＥ。の放射
能のみが存在している場合、波高分布は第３図に示すよ
うになる。第３図に於いて、非散乱線の領域（計数値Ｐ
）以下には、放射線検出器２およびドラム缶１内で散乱
に起因した成分Ｃ（以下、散乱線成分と云う）が存在す
る。波高分布より、科学技術庁機器分析方法マニュアル
昭和５４年版解析手法、スペクトルアンフォールディン
グ等のγ線スペクトル解析手法を用いて非散乱線強度Ｐ
求め、ドラム缶断面内の放射能をＡとすれば、非散乱線
強度Ｐと放射能Ａは、次式の関係を満足する。

Ｐ＝η・Ａ−ｅｘｐ　　（ｐｐ　ｔ）　　　　　−（１
）ここに、μはγ線エネルギに依存したγ線質量吸収係
数であり、数百ｋｅＶ以上のγ線エネルギに対しては物
質の依存性は少ない。ｔはドラム缶断面を透過するγ線
の平均距離で、ドラム缶１の半径で代表できる。ηは検
出感度であり、放射線検出系の幾何学的効率および放射
線検出器２のピーク固有効率の積の関数で表せ、本ドラ
ム缶放射能測定ではほぼ一定である。ρはドラム缶内内
容物の密度である。これら、γ線質量吸収係数μ、およ
びγ線透過平均距離ｔ、検出感度ηは、ドラム缶内内容
物密度ρの基準物質を用いた校正試験又は計算機シミュ
レーション等で求められるので、非散乱線強度Ｐと該内
容物の密度ρを測定すれば放射能Ａを定量できる。その
後、各断面の放射能を加算してドラム缶内の総放射能を
演算する。その結果は、ＣＲＴあるいはプリンタからな
る出力装置１６から出力する。

ドラム缶内内容物の密度ρは以下の様にして求めること
ができる。ドラム缶１は通常２００Ｑドラム缶であり１
体積Ｖが一定であるため、ドラム缶１の下部に設置した
重量計１０で測定したドラム缶内内容物の重量値Ｗを用
い、ドラム缶内内容物の密度分布を均一と仮定した平均
密度ρ＝Ｗ／Ｖ、で算出できる。

演算器５は上述した。γ線スペクトル処理および平均密
度処理、放射能定量処理等の処理機能を有している。

この様な放射能測定装置に於いて、ドラム缶内放射能強
度が高くなると、すなわち、高線量率ドラム缶の放射能
を測定すると、ＭＣＡ３の放射線検出器２の出力信号を
γ線エネルギスペクトルに変換する処理頻度が多くなる
ほか、該ＭＣＡ３に於いて放射線信号が重なり合うパイ
ルアップの発生頻度が多くなる。その結果、ＭＣＡ３の
不感時間が大きくなり、ＭＣＡ３はγ線信号を数落し。

放射線検出器２に入射したγ線の正確なγ線エネルギス
ペクトルが得られなくなる。その結果、ドラム缶内各断
面の放射能定量値の誤差が大きくなる。この原因は、γ
線エネルギスペクトルを得るため、放射線検出器２の出
力信号をリニアアンプ７により微分・積分波形整形を実
施し、信号幅の広い、数μから十数μ秒幅のユニポーラ
信号、またはバイポーラ信号のγ線エネルギスペクトル
測定に適する信号に変換している。その結果、高計数率
になると放射線信号が重なり合うパイルアップの発生頻
度が多くなる。パイルアップした信号は正確なγ線エネ
ルギ情報を有していないため、ＭＣＡ３で自動的に排除
される。また、ＭＣＡ３は該放射線信号の波高値、すな
わちγ線エネルギに対応したスペクトル領域の値をカウ
ントしている。ＭＣＡ３の機能上、−γ線信号のスペク
トルをカウント処理している最中に他のγ線詩号がＭＣ
Ａ３に入力すると、ＭＣＡ３は該γ線詩号を自動的に排
除する。これら排除されたγ線量はＭＣＡ３の不感時間
として表れる。そこで、不感時間を用いて、放射線検出
器２に入射した正確なγ線エネルギスペクトルを得る方
法を以下に示す。

ＭＣＡ３の不感時開信号をＭＣ５９に入力し、ドラム缶
１の回転位置情報をエンコーダ１１で求め、エンコーダ
１１の出力信号、すなわち、ドラム缶１の回転位置情報
をＭＣ８９に入力し、ドラム缶１の回転位置に対応した
ＭＣＡ３の単位時間当りの不感時間（以下、不感時間率
と云う）をＭＣ５９で測定する。この時、ドラム缶１回
転当りの不感時間率では次式で求めることができる。

ｎ　　ｉ＝１ ここに、　ｎはドラム缶を一回転させた時のドラム缶位
置情報を測定した回数 Ｔ　（ｉ）はｉ番目のドラム缶位置に於けるＭＣＡ３の
不感時間率 である。このドラム缶−回転当りの不感時間率でとＭＣ
Ａ３で測定したγ線エネルギスペクトルより、放射線検
出器２に入射した正確なγ線エネルギスペクトルを次式
で求めることができる。

１　　　′ ここに、ＳＮ　（Ｊ）はｊエネルギγ線の放射線検出器
２に入射した正確なγ線 エネルギスペクトルの計数値 ５ｏ（ｊ）はｊエネルギγ線のＭＣＡ３で測定したγ線
エネルギスペ クトルの計数値 である。なお、５Ｏ（Ｊ）は環境バックグランドの影響
は除去しであるものとする。また、ＭＣＡ３の不感時間
率の測定は、γ線エネルギスペクトルの測定と共に実施
するためドラム缶各断面毎に実施し、第（３）式γ線ス
ペクトル補正もドラム缶各断面毎に実施する。この結果
、ドラム缶各断面毎に放射線検出器２に入射した正確な
γ線エネルギスペクトルを得ることが可能なため、ドラ
ム缶内の放射能を正確に定量することができる。

なお、演算器５は上述した、第（３）式γ線スペクトル
補正処理の機能も有している。

以上示した放射能測定装置より、ドラム缶放射能をワイ
ドレンジ且つ短時間で定量することが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、貯蔵容器内の放射能を一系統の放射線
検出系で定量できる放射能測定装置を提供できる。また
、放射線測定装置および処理装置に於いては、構成装置
ならびに放射線スペクトル処理の簡略化が図られている
ため、低コストの、高線量率貯蔵容器内の放射能を定量
できる放射能測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好敵な一実施例による放射能測定装置
を示すブロック図、第２図は第１図の一部の断面図、第
３図はその放射能測定装置に於ける放射線検出器で測定
した波高分布図である。 １・・・ドラム缶、２・・・放射線検出器、３・・・垂
直コリメータ、４・・・水平コリメータ、５・・・演算
器、６・・・プリアンプ、７・・・リニアアンプ、８・
・・マルチチャンネルアナライザ装置、９・・・マルチ
チャンネルスキャニング装置、１０・・・重量計、１１
・・・エンコーダ、１２・・・回転移動装置、１３・・
・架台、１４・・・井筒１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被検体から放出する放射線を検出するため被検体の
   周囲に設置した放射線検出器と、その放射線検出器の前
   面に設置されたコリメータと、被検体を回転および垂直
   方向へ駆動機構により螺旋状もしくは間欠的に回転移動
   または垂直移動することにより被検体から放出する放射
   線を垂直方向に分割された領域毎に測定する機構と、前
   記放射線検出器からの出力信号を被検体一周分の放射線
   エネルギスペクトルデータとして記憶する主信号処理装
   置と、前記主信号処理装置が前記放射線検出器からの出
   力信号を放射線エネルギスペクトルデータとして記憶す
   るため同主信号処理装置の稼働時間を被検体一周分の同
   主信号処理装置の不感時間として記憶する副信号処理装
   置と、被検体の重量を測定するため被検体の設置下部に
   設置した重量計とを装備し、前記主信号処理装置で得た
   放射線エネルギスペクトル及び不感時間データから主信
   号処理装置で数落した放射線エネルギスペクトルを補正
   し放射線検出器に入射した正確な放射線エネルギスペク
   トル求め、前記正確な放射線エネルギスペクトルの波高
   分布から求まる前記放射線の非散乱線強度を求め、前記
   重量計で得た被検体重量から被検体の平均密度の平均値
   を求め、前記平均密度と前記非散乱線強度から被検体の
   放射能を定量することを特徴とする放射能測定装置。