JPH04289484A - 広い測定範囲を有するフィッションチャンバ及び該フィッションチャンバを使用する中性子束密度を測定する装置 - Google Patents
広い測定範囲を有するフィッションチャンバ及び該フィッションチャンバを使用する中性子束密度を測定する装置Info
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- JPH04289484A JPH04289484A JP3134342A JP13434291A JPH04289484A JP H04289484 A JPH04289484 A JP H04289484A JP 3134342 A JP3134342 A JP 3134342A JP 13434291 A JP13434291 A JP 13434291A JP H04289484 A JPH04289484 A JP H04289484A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広い測定範囲を有する
フィッションチャンバと、該フィッションチャンバを使
用して中性子束密度を測定する装置とに係わる。
フィッションチャンバと、該フィッションチャンバを使
用して中性子束密度を測定する装置とに係わる。
【０００２】本発明によって、１〜１０１２中性子・ｃ
ｍ−２・ｓ−１（１２ｄｅｃａｄｅｓ）の中性子束密度
を測定することが可能となる。
ｍ−２・ｓ−１（１２ｄｅｃａｄｅｓ）の中性子束密度
を測定することが可能となる。
【０００３】本発明は特に、原子炉の検査及び制御や、
原子炉が事故に見舞われた場合にかかる原子炉近傍で使
用されるべき安全装置の連携に適用される。
原子炉が事故に見舞われた場合にかかる原子炉近傍で使
用されるべき安全装置の連携に適用される。
【０００４】
【従来の技術】フィッションチャンバとは、イオン化チ
ャンバを含む中性子検出器であって、その中で低速中性
子に照射される例えばウラン２３５のような核分裂性物
質の核分裂反応を利用するものであることを明示してお
く。
ャンバを含む中性子検出器であって、その中で低速中性
子に照射される例えばウラン２３５のような核分裂性物
質の核分裂反応を利用するものであることを明示してお
く。
【０００５】上記材料の核分裂片は各場合で高エネルギ
（ウラン２３５原子の核分裂片においては６５及び１０
２ＭｅＶ）を有しており、このエネルギは、イオン化チ
ャンバの気体をイオン化することにより失われる。
（ウラン２３５原子の核分裂片においては６５及び１０
２ＭｅＶ）を有しており、このエネルギは、イオン化チ
ャンバの気体をイオン化することにより失われる。
【０００６】核分裂片によって生成される電荷は、チャ
ンバに備えられている電極間に印加される電場によって
回収され、各核分裂は電流パルスを生じる。
ンバに備えられている電極間に印加される電場によって
回収され、各核分裂は電流パルスを生じる。
【０００７】この電流パルスを、適当な電子手段を使用
することにより電圧パルスに変換することは良く知られ
ている。更に、多数のパルスを加算することにより平均
直流電流を取得及び測定することもできる。
することにより電圧パルスに変換することは良く知られ
ている。更に、多数のパルスを加算することにより平均
直流電流を取得及び測定することもできる。
【０００８】公知のフィッションチャンバは、適当な気
体が充填されている恐らくは円筒形の包囲体と、相互に
電気的に絶縁されており且つ一般には前記気体中の核分
裂片の平均自由行程（ａｖｅｒａｇｅ ｆｒｅｅ
ｐａｓｓａｇｅ）に対応する距離だけ相互に離れて前記
包囲体内に設置されている２つの電極とを備えている。
体が充填されている恐らくは円筒形の包囲体と、相互に
電気的に絶縁されており且つ一般には前記気体中の核分
裂片の平均自由行程（ａｖｅｒａｇｅ ｆｒｅｅ
ｐａｓｓａｇｅ）に対応する距離だけ相互に離れて前記
包囲体内に設置されている２つの電極とを備えている。
【０００９】２つの電極は円筒形で且つ同軸であるか、
または平面形、即ち平板である。相互に向かい合った位
置にある２つの電極の各面は、核分裂片がそこから放出
され得るように、核分裂性物質の薄い堆積層で被覆され
ている。一般には、２ｍｇ・ｃｍ−２以下の表面質量ま
たは面密度を有するウラン２３５堆積層が使用される。
または平面形、即ち平板である。相互に向かい合った位
置にある２つの電極の各面は、核分裂片がそこから放出
され得るように、核分裂性物質の薄い堆積層で被覆され
ている。一般には、２ｍｇ・ｃｍ−２以下の表面質量ま
たは面密度を有するウラン２３５堆積層が使用される。
【００１０】加圧水型原子炉を検査及び制御するには、
１〜１０１１中性子・ｃｍ−２・ｓ−１、即ち１１ｄｅ
ｃａｄｅｓの中性子束密度を測定することが必要となる
。
１〜１０１１中性子・ｃｍ−２・ｓ−１、即ち１１ｄｅ
ｃａｄｅｓの中性子束密度を測定することが必要となる
。
【００１１】上記測定範囲は、それぞれが３種類の異な
る検出器、即ち、パルスモードで動作する比例計数管を
備えたソース系統と、ホウ素イオン化チャンバを備えて
おり且つγ線に関して補償される所謂「中間」系統と、
非補償ホウ素イオン化チャンバを備えた出力系統とを備
えた３種類の測定装置を使用することによりカバーされ
ることが公知である。
る検出器、即ち、パルスモードで動作する比例計数管を
備えたソース系統と、ホウ素イオン化チャンバを備えて
おり且つγ線に関して補償される所謂「中間」系統と、
非補償ホウ素イオン化チャンバを備えた出力系統とを備
えた３種類の測定装置を使用することによりカバーされ
ることが公知である。
【００１２】単一の検出器、即ち、パルスモード、揺ら
ぎモード及び電流モードの３つの異なる信号解析モード
に従って動作する上記フィッションチャンバによって、
広い測定範囲をカバーすることも考慮されている。
ぎモード及び電流モードの３つの異なる信号解析モード
に従って動作する上記フィッションチャンバによって、
広い測定範囲をカバーすることも考慮されている。
【００１３】パルスモードにおいては、イオン化チャン
バ内で起こる各核分裂が電気パルスを生じる。全てのパ
ルスは、増幅器、振幅ディスクリミネータ及び積分器を
備えた所謂パルス電子手段によってカウントされ、解析
される。この動作モードに対する測定範囲は１秒当たり
１〜１０６カウントである。
バ内で起こる各核分裂が電気パルスを生じる。全てのパ
ルスは、増幅器、振幅ディスクリミネータ及び積分器を
備えた所謂パルス電子手段によってカウントされ、解析
される。この動作モードに対する測定範囲は１秒当たり
１〜１０６カウントである。
【００１４】揺らぎモードに関して言えば、フィッショ
ンチャンバ内の１秒当たりの核分裂の数が実質的に大き
い（１秒当たりの核分裂は１０４以上である）ときに、
この核分裂は平均電流を誘導する。この電流の揺らぎ、
より特定すれば所与の範囲の周波数スペクトルにおける
スペクトルパワー密度の解析は、この電流によって誘導
されるパルスの数の関数であり、このことにより、１秒
当たり１０４〜１０９の範囲の中性子束密度を測定する
ことができる。
ンチャンバ内の１秒当たりの核分裂の数が実質的に大き
い（１秒当たりの核分裂は１０４以上である）ときに、
この核分裂は平均電流を誘導する。この電流の揺らぎ、
より特定すれば所与の範囲の周波数スペクトルにおける
スペクトルパワー密度の解析は、この電流によって誘導
されるパルスの数の関数であり、このことにより、１秒
当たり１０４〜１０９の範囲の中性子束密度を測定する
ことができる。
【００１５】電流モードの場合には、前記電流が使用可
能な値に達し、チャンバのウランのα線と周囲のγ線と
に起因するスプリアス電流が、核分裂、即ち中性子に起
因する電流と比較して無視し得るほどであるならば、チ
ャンバによって供給される平均電流について測定を行な
う。従って、１０８〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ−
１の中性子束密度を測定することができる。
能な値に達し、チャンバのウランのα線と周囲のγ線と
に起因するスプリアス電流が、核分裂、即ち中性子に起
因する電流と比較して無視し得るほどであるならば、チ
ャンバによって供給される平均電流について測定を行な
う。従って、１０８〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ−
１の中性子束密度を測定することができる。
【００１６】しかしながら、上記３種類のモードに従っ
て動作する通常のフィッションチャンバで達し得る合計
測定範囲（９〜１０ｄｅｃａｄｅｓ）は幾分限定され過
ぎており、良い条件下で原子炉を検査及び制御すること
はできない。低い中性子束密度に対する感度を助成する
一方で、高い束密度における線形性に劣化が生じる。
て動作する通常のフィッションチャンバで達し得る合計
測定範囲（９〜１０ｄｅｃａｄｅｓ）は幾分限定され過
ぎており、良い条件下で原子炉を検査及び制御すること
はできない。低い中性子束密度に対する感度を助成する
一方で、高い束密度における線形性に劣化が生じる。
【００１７】結果的に、広い測定範囲をカバーする公知
の解決策は、１つには、３種類の別個の検出器とそれぞ
れ関係する３つの測定装置を使用することからなる前述
のものであるが、これは複雑であり、もう１つは、パル
ス、揺らぎ及び電流モードに従って動作する通常のフィ
ッションチャンバを使用することからなる前述の解決策
である。
の解決策は、１つには、３種類の別個の検出器とそれぞ
れ関係する３つの測定装置を使用することからなる前述
のものであるが、これは複雑であり、もう１つは、パル
ス、揺らぎ及び電流モードに従って動作する通常のフィ
ッションチャンバを使用することからなる前述の解決策
である。
【００１８】第２の解決策では測定範囲がわずかに狭く
なり、上記３つのモードに従って動作する系統に、低束
密度側かまたは高束密度側かのいずれかに補助測定系統
を加える必要があり、この解決策もまた複雑となる。
なり、上記３つのモードに従って動作する系統に、低束
密度側かまたは高束密度側かのいずれかに補助測定系統
を加える必要があり、この解決策もまた複雑となる。
【００１９】第２の解決策の変形は、特許ＦＲ−Ａ−２
３５７９１５号に記載のごとくα線及びγ線に関して補
償される通常のフィッションチャンバを使用することか
らなる。
３５７９１５号に記載のごとくα線及びγ線に関して補
償される通常のフィッションチャンバを使用することか
らなる。
【００２０】このことにより揺らぎモードの使用を避け
得るが、通常のフィッションチャンバの合計測定範囲を
増大することはできない。
得るが、通常のフィッションチャンバの合計測定範囲を
増大することはできない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
欠点を解消し、１２ｄｅｃａｄｅｓ以上にわたる測定範
囲をカバーし得るフィッションチャンバを提案すること
である。即ち、単一の検出器（即ち本発明のフィッショ
ンチャンバ）のみ使用することにより１２ｄｅｃａｄｅ
ｓ（１〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ−１）をカバー
する測定系統を製造することができる。
欠点を解消し、１２ｄｅｃａｄｅｓ以上にわたる測定範
囲をカバーし得るフィッションチャンバを提案すること
である。即ち、単一の検出器（即ち本発明のフィッショ
ンチャンバ）のみ使用することにより１２ｄｅｃａｄｅ
ｓ（１〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ−１）をカバー
する測定系統を製造することができる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】特に本発明は、気体媒質
が充填された包囲体と、前記包囲体内にある核分裂性物
質で被覆された複数の電極とを備えた広い測定範囲を有
するフィッションチャンバであって、前記電極が、前記
包囲体の周囲に近いほうにある第１群の電極であって、
そのうちの少なくとも１つの電極が高面密度を有する第
１の核分裂性物質堆積層で被覆されている電極群と、前
記包囲体の中央に近いほうにあり、従って前記第１群の
電極が暴露されるより低い中性子束密度に暴露される第
２群の電極であって、そのうちの少なくとも１つの電極
が、その面密度が前記第１の堆積層より小さく、且つ、
一方では、該第２群の電極によって検出され得るそれぞ
れ中性子及びスプリアスγ線に起因する電流の比をでき
るだけ大きくするように、他方では、所与の中性子束密
度範囲に対して該第２群の電極によって供給される信号
の線形性を最適化するように選択されている電極群との
２つの群に分配されていることを特徴とするチャンバに
係わる。
が充填された包囲体と、前記包囲体内にある核分裂性物
質で被覆された複数の電極とを備えた広い測定範囲を有
するフィッションチャンバであって、前記電極が、前記
包囲体の周囲に近いほうにある第１群の電極であって、
そのうちの少なくとも１つの電極が高面密度を有する第
１の核分裂性物質堆積層で被覆されている電極群と、前
記包囲体の中央に近いほうにあり、従って前記第１群の
電極が暴露されるより低い中性子束密度に暴露される第
２群の電極であって、そのうちの少なくとも１つの電極
が、その面密度が前記第１の堆積層より小さく、且つ、
一方では、該第２群の電極によって検出され得るそれぞ
れ中性子及びスプリアスγ線に起因する電流の比をでき
るだけ大きくするように、他方では、所与の中性子束密
度範囲に対して該第２群の電極によって供給される信号
の線形性を最適化するように選択されている電極群との
２つの群に分配されていることを特徴とするチャンバに
係わる。
【００２３】使用する核分裂性物質は、濃縮ウラン、例
えば９３％ウラン２３５とすることができる。
えば９３％ウラン２３５とすることができる。
【００２４】本発明のチャンバがパルスモードで機能す
る際の最小電荷回収時間を保証するためには、例えば４
％窒素を加えたアルゴンなどの気体混合物によって構成
される気体媒質を使用することが好ましい。
る際の最小電荷回収時間を保証するためには、例えば４
％窒素を加えたアルゴンなどの気体混合物によって構成
される気体媒質を使用することが好ましい。
【００２５】本発明のフィッションチャンバは、各々が
使用可能な信号出力に対応する２つの電極群を有するこ
とに留意されたい。
使用可能な信号出力に対応する２つの電極群を有するこ
とに留意されたい。
【００２６】本発明では、原子炉における中性子束密度
測定を行なうには、結果的に、原子炉のコアの近傍に位
置するフィッションチャンバと原子炉格納包囲体の外側
に設置された電子信号処理手段との間で、剛性壁を通し
て２つの電気接続を確立しさえすればよい。
測定を行なうには、結果的に、原子炉のコアの近傍に位
置するフィッションチャンバと原子炉格納包囲体の外側
に設置された電子信号処理手段との間で、剛性壁を通し
て２つの電気接続を確立しさえすればよい。
【００２７】第１の核分裂性物質堆積層の面密度は、１
〜２ｍｇ・ｃｍ−２とすることができる。第２の核分裂
性物質堆積層の面密度は０．０１〜１ｍｇ・ｃｍ−２と
することができるが、０．１〜１ｍｇ・ｃｍ−２である
のが好ましい。
〜２ｍｇ・ｃｍ−２とすることができる。第２の核分裂
性物質堆積層の面密度は０．０１〜１ｍｇ・ｃｍ−２と
することができるが、０．１〜１ｍｇ・ｃｍ−２である
のが好ましい。
【００２８】本発明のチャンバの特定の実施態様によれ
ば、各電極群は２つの電極を含んでおり、そのうちの一
方が接地しており且つ両群に共通である。
ば、各電極群は２つの電極を含んでおり、そのうちの一
方が接地しており且つ両群に共通である。
【００２９】別の特定の実施態様によれば、パルス及び
揺らぎモードまたは必要によっては電流モードで動作す
るようにされた第１の電極群が熱中性子に高感度を示す
ように、第１の電極群は少なくとも３つの並列接続電極
を含んでいる。
揺らぎモードまたは必要によっては電流モードで動作す
るようにされた第１の電極群が熱中性子に高感度を示す
ように、第１の電極群は少なくとも３つの並列接続電極
を含んでいる。
【００３０】第２の電極群は、並列接続された少なくと
も２つの電極を有することができる。
も２つの電極を有することができる。
【００３１】本発明のチャンバの好ましい実施態様によ
れば、単純に且つ容易に実行可能な技法を使用するため
に、第１群及び第２群の電極は円筒形で且つ同軸である
。第１群及び第２群の電極は各端部で、電気絶縁支持体
によって支持されているのが好ましい。このことにより
イオン化チャンバの安定性は増大され、特にイオン化チ
ャンバが設置されている原子炉に事故が発生した後にも
動作を継続することができる。
れば、単純に且つ容易に実行可能な技法を使用するため
に、第１群及び第２群の電極は円筒形で且つ同軸である
。第１群及び第２群の電極は各端部で、電気絶縁支持体
によって支持されているのが好ましい。このことにより
イオン化チャンバの安定性は増大され、特にイオン化チ
ャンバが設置されている原子炉に事故が発生した後にも
動作を継続することができる。
【００３２】本発明のフィッションチャンバの好ましい
実施態様においてはフィッションチャンバは更に、２つ
の電極間ガードリングを有する。これによって、各電極
群が動作し得る電流モードにおいて優れた動作線形性を
得ることができる。
実施態様においてはフィッションチャンバは更に、２つ
の電極間ガードリングを有する。これによって、各電極
群が動作し得る電流モードにおいて優れた動作線形性を
得ることができる。
【００３３】更に本発明は、中性子束密度を測定する装
置であって、フィッションチャンバと、前記チャンバの
電極を分極する手段と、前記チャンバによって供給され
る電気信号を処理し且つ中性子束密度を決定する電子手
段とを備えており、前記フィッションチャンバが本発明
のチャンバであることを特徴とする装置にも係わる。
置であって、フィッションチャンバと、前記チャンバの
電極を分極する手段と、前記チャンバによって供給され
る電気信号を処理し且つ中性子束密度を決定する電子手
段とを備えており、前記フィッションチャンバが本発明
のチャンバであることを特徴とする装置にも係わる。
【００３４】本発明の装置の第１の特定の実施態様によ
れば、電子処理手段は、パルスモードで動作することが
でき且つ前記第１群の電極と関係する中性子束密度測定
手段と、検出器によって供給される電流の揺らぎ信号を
使用して動作することができ且つ前記第１群の電極と関
係する中性子束密度測定手段と、電流モードで動作する
ことができ且つ前記第２群の電極と関係する中性子束密
度測定手段とを備えている。
れば、電子処理手段は、パルスモードで動作することが
でき且つ前記第１群の電極と関係する中性子束密度測定
手段と、検出器によって供給される電流の揺らぎ信号を
使用して動作することができ且つ前記第１群の電極と関
係する中性子束密度測定手段と、電流モードで動作する
ことができ且つ前記第２群の電極と関係する中性子束密
度測定手段とを備えている。
【００３５】本発明の装置の第２の実施態様によれば、
電子処理装置は、パルスモードで動作することができ且
つ前記第１群の電極と関係する第１の中性子束密度測定
手段と、パルスモードで動作することができ、前記第２
群の電極と関係し、且つ前記第１の中性子束測定手段に
よって測定される以上の中性子束密度を測定する第２の
中性子束密度測定手段と、電流モードで動作することが
でき、前記第１群の電極と関係し、且つ前記第２の中性
子束測定手段によって測定される以上の中性子束密度を
測定する第３の中性子束密度測定手段と、電流モードで
動作することができ、前記第２群の電極と関係し、且つ
前記第３の中性子束測定手段によって測定される以上の
中性子束密度を測定する第４の中性子束密度測定手段と
を備えている。
電子処理装置は、パルスモードで動作することができ且
つ前記第１群の電極と関係する第１の中性子束密度測定
手段と、パルスモードで動作することができ、前記第２
群の電極と関係し、且つ前記第１の中性子束測定手段に
よって測定される以上の中性子束密度を測定する第２の
中性子束密度測定手段と、電流モードで動作することが
でき、前記第１群の電極と関係し、且つ前記第２の中性
子束測定手段によって測定される以上の中性子束密度を
測定する第３の中性子束密度測定手段と、電流モードで
動作することができ、前記第２群の電極と関係し、且つ
前記第３の中性子束測定手段によって測定される以上の
中性子束密度を測定する第４の中性子束密度測定手段と
を備えている。
【００３６】
【実施例】以下、非限定的な実施態様及び添付の図面に
関して、本発明を詳細に説明する。
関して、本発明を詳細に説明する。
【００３７】図１に模式的に示した本発明のフィッショ
ンチャンバの特定の実施態様は、例えば軸Ｘの周りに一
回転した円筒の形態を呈し、その２つの端部が電気絶縁
封止プレート４及び５によって密閉されている密閉包囲
体２を有する。
ンチャンバの特定の実施態様は、例えば軸Ｘの周りに一
回転した円筒の形態を呈し、その２つの端部が電気絶縁
封止プレート４及び５によって密閉されている密閉包囲
体２を有する。
【００３８】図には示していないより実用的な実施態様
においては、封止プレートは金属製であって、電極のた
めの絶縁支持体と、電気信号出力のための気密絶縁通路
とを有する。
においては、封止プレートは金属製であって、電極のた
めの絶縁支持体と、電気信号出力のための気密絶縁通路
とを有する。
【００３９】包囲体２には、チャンバ内に含まれる核分
裂性物質の分解によって生じる核分裂生成物によってイ
オン化可能な適当な気体混合物が充填されている。
裂性物質の分解によって生じる核分裂生成物によってイ
オン化可能な適当な気体混合物が充填されている。
【００４０】図１に示したフィッションチャンバ６は包
囲体２内に更に、円筒形で且つ同軸の第１群の電極８及
び１０と、円筒形で且つ同軸の第２の電極１０及び１２
とを有する。電極１０は２つの群に共通である。電極８
、１０及び１２は同軸であり、共通軸として軸Ｘを有す
る。
囲体２内に更に、円筒形で且つ同軸の第１群の電極８及
び１０と、円筒形で且つ同軸の第２の電極１０及び１２
とを有する。電極１０は２つの群に共通である。電極８
、１０及び１２は同軸であり、共通軸として軸Ｘを有す
る。
【００４１】第１群の電極は包囲体２の周囲により近い
ところにあり、第２群の電極は包囲体の軸Ｘにより近い
ところにある。電極１０は電極８と１２との間に位置し
ている。電極８は包囲体２の壁から間隔を置いて設置さ
れており、電極８、１０及び１２は相互に間隔が置いて
設置され、しかも電気的に絶縁されている。
ところにあり、第２群の電極は包囲体の軸Ｘにより近い
ところにある。電極１０は電極８と１２との間に位置し
ている。電極８は包囲体２の壁から間隔を置いて設置さ
れており、電極８、１０及び１２は相互に間隔が置いて
設置され、しかも電気的に絶縁されている。
【００４２】電極８、１０及び１２の各端部はそれぞれ
プレート４及び５によって支持されている。電極１０と
対面している電極８の面は、高い表面質量または面密度
を有する核分裂性物質堆積層１４で被覆されており、電
極８と対面している電極１０の面も、堆積層１４と同一
の堆積層で被覆することができる。
プレート４及び５によって支持されている。電極１０と
対面している電極８の面は、高い表面質量または面密度
を有する核分裂性物質堆積層１４で被覆されており、電
極８と対面している電極１０の面も、堆積層１４と同一
の堆積層で被覆することができる。
【００４３】フィッションチャンバ６を使用する際には
、第１群の電極の一方、例えば電極８を、プレート４及
び５の一方（図１の場合にはプレート４）に設けられた
気密通路及びその特性インピーダンスは５０オームであ
ってその損失が小さい電気ケーブル１６を介して該第１
群と関係する電子測定手段（図示なし）に接続し、第１
群の他方の電極、この場合には電力１０は接地する。
、第１群の電極の一方、例えば電極８を、プレート４及
び５の一方（図１の場合にはプレート４）に設けられた
気密通路及びその特性インピーダンスは５０オームであ
ってその損失が小さい電気ケーブル１６を介して該第１
群と関係する電子測定手段（図示なし）に接続し、第１
群の他方の電極、この場合には電力１０は接地する。
【００４４】イオン化チャンバ６を（例えば原子炉のコ
ア中に生成される）中性子束密度中に置いた場合、第１
群より軸Ｘに近い第２群の電極は、第１群の電極が暴露
されるより低い中性子束密度に暴露される。
ア中に生成される）中性子束密度中に置いた場合、第１
群より軸Ｘに近い第２群の電極は、第１群の電極が暴露
されるより低い中性子束密度に暴露される。
【００４５】電極１０と対面している電極１２の面は、
その面密度が第１群の電極に関する堆積層１４より小さ
い核分裂性物質堆積層１８で被覆されている。
その面密度が第１群の電極に関する堆積層１４より小さ
い核分裂性物質堆積層１８で被覆されている。
【００４６】換言すれば、両電極群に同じ核分裂性物質
を使用するならば、堆積層１８の厚さは堆積層１４より
小さくする。
を使用するならば、堆積層１８の厚さは堆積層１４より
小さくする。
【００４７】更に、第２群の電極に関する堆積層の面密
度の選択は以下の兼合いの結果でもある。即ちこの面密
度は、例えばフィッションチャンバ６を原子炉コアの近
傍に置いたときに第２群の電極によって検出され得る中
性子に起因する電流のγ線に起因する電流に対する比（
中性子Ｉ／γＩ）をできるだけ大きくするように、また
、所与の中性子束密度範囲に対して、例えばフィッショ
ンチャンバを原子炉コアの近傍に置いたときにはその公
称動力用原子炉動作に対して、第２群の電極によって供
給される電気信号の線形性を最適化するように選択され
る。
度の選択は以下の兼合いの結果でもある。即ちこの面密
度は、例えばフィッションチャンバ６を原子炉コアの近
傍に置いたときに第２群の電極によって検出され得る中
性子に起因する電流のγ線に起因する電流に対する比（
中性子Ｉ／γＩ）をできるだけ大きくするように、また
、所与の中性子束密度範囲に対して、例えばフィッショ
ンチャンバを原子炉コアの近傍に置いたときにはその公
称動力用原子炉動作に対して、第２群の電極によって供
給される電気信号の線形性を最適化するように選択され
る。
【００４８】電極１２と対面している電極１０の面もま
た、堆積層１８と同一の堆積層で被覆してもよい。
た、堆積層１８と同一の堆積層で被覆してもよい。
【００４９】第２群の電極は電流モードで動作すること
ができるが、必要によってはパルスモードでも動作し得
る。
ができるが、必要によってはパルスモードでも動作し得
る。
【００５０】フィッションチャンバ６の上記使用に際し
ては、電極１２を、絶縁プレート４及び５の一方（図１
の場合にはプレート４）に形成された気密通路を通し且
つ電気ケーブル２０を介して該第２群と関係する電子測
定手段（図示なし）に接続する。
ては、電極１２を、絶縁プレート４及び５の一方（図１
の場合にはプレート４）に形成された気密通路を通し且
つ電気ケーブル２０を介して該第２群と関係する電子測
定手段（図示なし）に接続する。
【００５１】電流モード動作の場合には、電気ケーブル
２０を干渉から十分に保護すれば十分である。更にパル
スモードで動作させようとする場合には、電気ケーブル
２０は、パルスの転送に対して固定インピーダンスを有
するべきである。
２０を干渉から十分に保護すれば十分である。更にパル
スモードで動作させようとする場合には、電気ケーブル
２０は、パルスの転送に対して固定インピーダンスを有
するべきである。
【００５２】説明のための非限定的な態様においては、
包囲体２はアルミニウムまたはステンレススチールで製
造されており、プレート４及び５はアルミナまたはアル
ミナの通路及び絶縁支持体を備えた金属で製造されてお
り、気体混合物は、４％窒素を加えたアルゴンで構成さ
れており、核分裂性物質（低速中性子によって照射され
たときに核分裂反応を生じる材料）は９３％濃縮ウラン
２３５であり、第１の電極群における堆積層の面密度は
約１〜２ｍｇ・ｃｍ−２であり、第２の電極群における
堆積層の面密度は約０．０１〜１ｍｇ・ｃｍ−２、好ま
しくは約０．１〜１ｍｇ・ｃｍ−２である。
包囲体２はアルミニウムまたはステンレススチールで製
造されており、プレート４及び５はアルミナまたはアル
ミナの通路及び絶縁支持体を備えた金属で製造されてお
り、気体混合物は、４％窒素を加えたアルゴンで構成さ
れており、核分裂性物質（低速中性子によって照射され
たときに核分裂反応を生じる材料）は９３％濃縮ウラン
２３５であり、第１の電極群における堆積層の面密度は
約１〜２ｍｇ・ｃｍ−２であり、第２の電極群における
堆積層の面密度は約０．０１〜１ｍｇ・ｃｍ−２、好ま
しくは約０．１〜１ｍｇ・ｃｍ−２である。
【００５３】２つの電極群は電流モードで動作し易いの
で、電極間の電場の形状及び値を明らかに固定し、電極
間の電気損失を排除し、従って電流動作モードにおいて
優れた線形性が得られるように、かかる電極の端部には
通常のガードリングを備えるのが好ましい。
で、電極間の電場の形状及び値を明らかに固定し、電極
間の電気損失を排除し、従って電流動作モードにおいて
優れた線形性が得られるように、かかる電極の端部には
通常のガードリングを備えるのが好ましい。
【００５４】図１に示した実施態様においては、その共
通軸は軸Ｘであり、それぞれ絶縁プレート４及び５を横
断しており、電極１０及び１２の端部間に（これらの電
極から離れて）位置しており、接地されている２つの同
一のガードリング２２及び２４がある。
通軸は軸Ｘであり、それぞれ絶縁プレート４及び５を横
断しており、電極１０及び１２の端部間に（これらの電
極から離れて）位置しており、接地されている２つの同
一のガードリング２２及び２４がある。
【００５５】その共通軸は軸Ｘであり、それぞれ絶縁プ
レート４及び５を横断しており、電極８及び１０の端部
間に（これらの電極から離れて）位置しており、接地さ
れている他の２つの同一のガードリング２６及び２８も
見られる。
レート４及び５を横断しており、電極８及び１０の端部
間に（これらの電極から離れて）位置しており、接地さ
れている他の２つの同一のガードリング２６及び２８も
見られる。
【００５６】第１の電極群は、熱中性子に高感度を示す
ように、向かい合った面が高面密度を有する核分裂性物
質堆積層で被覆されている２つ以上の電極を有すること
ができる。これらの電極は並列に接続される。第１群に
おいては、かかる第１群と関係する電子測定手段に接続
されている電極は、接地電極と交互に設置されている。
ように、向かい合った面が高面密度を有する核分裂性物
質堆積層で被覆されている２つ以上の電極を有すること
ができる。これらの電極は並列に接続される。第１群に
おいては、かかる第１群と関係する電子測定手段に接続
されている電極は、接地電極と交互に設置されている。
【００５７】同様に、必要であれば、第２群の電極は向
かい合った面の一方または両方が、その面密度が前述の
ごとく選択された核分裂性物質堆積層で被覆されている
２つ以上の電極を含むことができる。
かい合った面の一方または両方が、その面密度が前述の
ごとく選択された核分裂性物質堆積層で被覆されている
２つ以上の電極を含むことができる。
【００５８】第２群においても全ての電極は並列に接続
されている。かかる第２群と関係する電子測定手段に接
続されている電極は、接地電極と交互に設置されている
。
されている。かかる第２群と関係する電子測定手段に接
続されている電極は、接地電極と交互に設置されている
。
【００５９】上記のことは、図１のフィッションチャン
バ６を変形した図２に示してある。第１群の円筒形で且
つ同軸の電極は、電極８及び１０と、包囲体壁と電極８
との間にある電極３０及び３２とを含むことが判る。電
極３２は壁に最も近い。
バ６を変形した図２に示してある。第１群の円筒形で且
つ同軸の電極は、電極８及び１０と、包囲体壁と電極８
との間にある電極３０及び３２とを含むことが判る。電
極３２は壁に最も近い。
【００６０】電極８、１０、３０及び３２の共通軸Ｘの
方に向いた電極３０及び３２の面と、外側に向いた電極
８、１０及び３０の面とは、堆積層１４と同一の核分裂
性物質堆積層を担持している。電極８及び３２はケーブ
ル１６に接続されており、電極１０及び３０は接地され
ている。
方に向いた電極３０及び３２の面と、外側に向いた電極
８、１０及び３０の面とは、堆積層１４と同一の核分裂
性物質堆積層を担持している。電極８及び３２はケーブ
ル１６に接続されており、電極１０及び３０は接地され
ている。
【００６１】図２に示した実施態様においては、第２群
の電極は、電極１２と、電極１０及び１２の間の電極３
４とを含む。全ての電極は円筒形で且つ同軸であり、そ
れらの軸は軸Ｘである。電極１２はケーブル２０に接続
されており、電極３４は接地されている。電極１２と３
４との間には、ここでも接地ガードリング２２及び２４
が使用されている。
の電極は、電極１２と、電極１０及び１２の間の電極３
４とを含む。全ての電極は円筒形で且つ同軸であり、そ
れらの軸は軸Ｘである。電極１２はケーブル２０に接続
されており、電極３４は接地されている。電極１２と３
４との間には、ここでも接地ガードリング２２及び２４
が使用されている。
【００６２】次に、例えば図１に示した本発明のフィッ
ションチャンバを使用する２つの中性子束密度測定装置
を説明する。第１の装置は図３に模式的に示したもので
あって、パルス、揺らぎ及び電流モードに従って機能す
る。第２の装置は図５に模式的に示したものであって、
パルス及び電流モードに従って機能する。
ションチャンバを使用する２つの中性子束密度測定装置
を説明する。第１の装置は図３に模式的に示したもので
あって、パルス、揺らぎ及び電流モードに従って機能す
る。第２の装置は図５に模式的に示したものであって、
パルス及び電流モードに従って機能する。
【００６３】選択した動作タイプの関数として、かかる
核分裂性物質堆積層の厚さや、電極の数及び電極間の間
隙を適合させることが必要となり得る。
核分裂性物質堆積層の厚さや、電極の数及び電極間の間
隙を適合させることが必要となり得る。
【００６４】図３に示した装置は、図１のフィッション
チャンバ６の他に、２つの高直流電圧源３８及び４５と
、パルスモードで機能する中性子束密度測定手段４０と
、揺らぎモードで機能する中性子束密度測定手段４２と
、電流モードで機能する中性子束密度測定手段４４とを
備えている。手段４０、４２及び４４には、測定した中
性子束密度の値を表示する手段が備わっている。
チャンバ６の他に、２つの高直流電圧源３８及び４５と
、パルスモードで機能する中性子束密度測定手段４０と
、揺らぎモードで機能する中性子束密度測定手段４２と
、電流モードで機能する中性子束密度測定手段４４とを
備えている。手段４０、４２及び４４には、測定した中
性子束密度の値を表示する手段が備わっている。
【００６５】第１の電極群はパルス及び揺らぎモードの
動作に対して使用され、第２の電極群は電流モードの動
作に対して使用される。
動作に対して使用され、第２の電極群は電流モードの動
作に対して使用される。
【００６６】第１の電極群に対応するケーブル１６には
、手段４０及び４２と電圧源３８の正端子とが接続され
ており、電圧源３８の負端子は接地されている。手段４
４は、第２の電極群に対応するケーブル２０に接続され
ており、更に、その負端子は接地されている高直流電圧
源４５に直列に接続されている。電極１２の正の分極化
は、高直流電圧源によって手段４４を横切って行われる
。
、手段４０及び４２と電圧源３８の正端子とが接続され
ており、電圧源３８の負端子は接地されている。手段４
４は、第２の電極群に対応するケーブル２０に接続され
ており、更に、その負端子は接地されている高直流電圧
源４５に直列に接続されている。電極１２の正の分極化
は、高直流電圧源によって手段４４を横切って行われる
。
【００６７】図示していない接続の変形においては高電
圧源を経済的に使用するために、電極８を接地し、電極
１０を、ケーブル１６を介して電圧源３８と手段４０及
び４２とに接続し、電極１２を手段４４を介して接地す
る。
圧源を経済的に使用するために、電極８を接地し、電極
１０を、ケーブル１６を介して電圧源３８と手段４０及
び４２とに接続し、電極１２を手段４４を介して接地す
る。
【００６８】図３に示した装置の使用者は、中性子束密
度の測定値に従ってモードを次々と変えることができる
。
度の測定値に従ってモードを次々と変えることができる
。
【００６９】図４は、図３に示した装置を用いて１〜１
０１１中性子・ｃｍ−２・ｓ−１の中性子束密度範囲Ｄ
をカバーするために（図４のグラフＡ）、該装置が、１
〜１０５中性子・ｃｍ−２・ｓ−１においてはパルスモ
ードＩで、１０５〜１０９中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（
最高１０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能
性を含む）においては揺らぎモードＦで、１０９〜１０
１１中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０１２中性子・
ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含む）においては
電流モードＣで動作することを示す。
０１１中性子・ｃｍ−２・ｓ−１の中性子束密度範囲Ｄ
をカバーするために（図４のグラフＡ）、該装置が、１
〜１０５中性子・ｃｍ−２・ｓ−１においてはパルスモ
ードＩで、１０５〜１０９中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（
最高１０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能
性を含む）においては揺らぎモードＦで、１０９〜１０
１１中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０１２中性子・
ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含む）においては
電流モードＣで動作することを示す。
【００７０】比較のために通常のＣＦＵＬ０１フィッシ
ョンチャンバの場合を示すと（図４のグラフＢ）、これ
は、１〜１０５中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０６
中性子・ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含む）に
おいてはパルスモードＩで、１０５〜１０８中性子・ｃ
ｍ−２・ｓ−１（最高１０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−
１までの拡張可能性を含む）においては揺らぎモードＦ
で、１０８〜１０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−１におい
ては電流モードＣで動作する。
ョンチャンバの場合を示すと（図４のグラフＢ）、これ
は、１〜１０５中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０６
中性子・ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含む）に
おいてはパルスモードＩで、１０５〜１０８中性子・ｃ
ｍ−２・ｓ−１（最高１０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−
１までの拡張可能性を含む）においては揺らぎモードＦ
で、１０８〜１０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−１におい
ては電流モードＣで動作する。
【００７１】図５に模式的に示した装置は、図１のフィ
ッションチャンバ６の他に、第１の高直流電圧源４６と
、パルスモードで動作する中性子束密度測定手段４８と
、電流モードで動作する中性子束密度測定手段５０と、
第２の高直流電圧源５２と、電流モードで動作する中性
子束密度測定手段５４と、パルスモードで動作する中性
子束密度測定手段５６とを備えている。手段４８、５０
、５４及び５６には、測定した中性子束密度の値を表示
する手段が備えられている。
ッションチャンバ６の他に、第１の高直流電圧源４６と
、パルスモードで動作する中性子束密度測定手段４８と
、電流モードで動作する中性子束密度測定手段５０と、
第２の高直流電圧源５２と、電流モードで動作する中性
子束密度測定手段５４と、パルスモードで動作する中性
子束密度測定手段５６とを備えている。手段４８、５０
、５４及び５６には、測定した中性子束密度の値を表示
する手段が備えられている。
【００７２】フィッションチャンバ６の第１の電極群に
対応するケーブル１６には手段４８及び５４が接続され
ている。フィッションチャンバ６の電極８は、手段５４
を横切って電圧源４６によって正に分極され、電圧源４
６の負端子は接地されている。フィッションチャンバ６
の第２の電極群に対応するケーブル２０には手段５０及
び５６が接続されている。フィッションチャンバ６の電
極１２は、手段５０を横切って電圧源５２によって正に
分極され、一方電圧源５２の負端子は接地されている。
対応するケーブル１６には手段４８及び５４が接続され
ている。フィッションチャンバ６の電極８は、手段５４
を横切って電圧源４６によって正に分極され、電圧源４
６の負端子は接地されている。フィッションチャンバ６
の第２の電極群に対応するケーブル２０には手段５０及
び５６が接続されている。フィッションチャンバ６の電
極１２は、手段５０を横切って電圧源５２によって正に
分極され、一方電圧源５２の負端子は接地されている。
【００７３】図５の装置の場合には結果的に、各電極群
はパルス及び電力モードの測定に使用される。
はパルス及び電力モードの測定に使用される。
【００７４】図６からは、図５に示した装置を用いて１
〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ−１の中性子束密度範
囲Ｄをカバーするために、該装置は、１〜１０４中性子
・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０５中性子・ｃｍ−２・ｓ
−１までの拡張可能性を含む）においては第１の電極群
を使用してのパルスモード（Ｉ１）で、１０４〜５×１
０７中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０８中性子・ｃ
ｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含む）においては第
２の電極群を使用してのパルスモード（Ｉ２）で、５×
１０７〜５×１０９中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１
０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含
む）においては第１の電極群を使用しての電流モード（
Ｃ１）で、５×１０９〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ
−１においては第２の電極群を使用しての電流モード（
Ｃ２）で動作することが判る。
〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ−１の中性子束密度範
囲Ｄをカバーするために、該装置は、１〜１０４中性子
・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０５中性子・ｃｍ−２・ｓ
−１までの拡張可能性を含む）においては第１の電極群
を使用してのパルスモード（Ｉ１）で、１０４〜５×１
０７中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１０８中性子・ｃ
ｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含む）においては第
２の電極群を使用してのパルスモード（Ｉ２）で、５×
１０７〜５×１０９中性子・ｃｍ−２・ｓ−１（最高１
０１０中性子・ｃｍ−２・ｓ−１までの拡張可能性を含
む）においては第１の電極群を使用しての電流モード（
Ｃ１）で、５×１０９〜１０１２中性子・ｃｍ−２・ｓ
−１においては第２の電極群を使用しての電流モード（
Ｃ２）で動作することが判る。
【００７５】両電極群において電極間の間隙は同一とす
ることができるが、異なってもよい。
ることができるが、異なってもよい。
【００７６】一般に、中性子Ｉ／γＩ比を向上するため
に、第２群の電極は第１群の電極より相互に近付ける。
に、第２群の電極は第１群の電極より相互に近付ける。
【図１】本発明のフィッションチャンバの実施態様の概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】本発明のフィッションチャンバの別の実施態様
の概略部分断面図である。
の概略部分断面図である。
【図３】図１に示したフィッションチャンバを含む中性
子束密度を測定する装置の模式図である。
子束密度を測定する装置の模式図である。
【図４】図３の装置を公知の中性子束密度測定装置と比
較するために図３の装置の動作範囲を示すグラフである
。
較するために図３の装置の動作範囲を示すグラフである
。
【図５】図１に示したフィッションチャンバを含む別の
中性子束密度を測定する装置の模式図である。
中性子束密度を測定する装置の模式図である。
【図６】図５に示した装置の動作範囲を示すグラフであ
る。
る。
２ 包囲体
４，５ 絶縁閉鎖プレート
６ フィッションチャンバ
８，１０，１２，３０，３２ 電極
１４，１８ 核分裂性物質堆積層
１６，２０ 電気ケーブル
３８，４５，４６，５２ 電圧源
４０，４２，４４，４８，５０，５４，５６ 中性子
束測定手段
束測定手段
Claims (13)
- 【請求項１】 気体媒質が充填された包囲体と、前記
包囲体内に、核分裂性物質で被覆された複数の電極とを
備えた広い測定範囲を有するフィッションチャンバであ
って、前記電極が、前記包囲体の周囲に近いほうにある
第１群の電極であって、そのうちの少なくとも１つの電
極が高面密度を有する第１の核分裂性物質堆積層で被覆
されている電極群と、前記包囲体の中央に近いほうにあ
り、従って前記第１群の電極が暴露されるより低い中性
子束密度に暴露される第２群の電極であって、そのうち
の少なくとも１つの電極が、その面密度が前記第１の堆
積層より小さく、且つ、一方では、該第２群の電極によ
って検出され得るそれぞれ中性子及びスプリアスγ線に
起因する電流の比をできるだけ大きくするように、他方
では、所与の中性子束密度範囲に対して該第２群の電極
によって供給される信号の線形性を最適化するように選
択されている第２の核分裂性物質堆積層で被覆されてい
る電極群との２つの群に分配されていることを特徴とす
るチャンバ。 - 【請求項２】 前記第１の核分裂性物質堆積層の面密
度が１〜２ｍｇ・ｃｍ−２であることを特徴とする請求
項１に記載のチャンバ。 - 【請求項３】 前記第２の核分裂性物質堆積層の面密
度が０．０１〜１ｍｇ・ｃｍ−２であることを特徴とす
る請求項１に記載のチャンバ。 - 【請求項４】 前記第２の核分裂性物質堆積層の面密
度が０．１〜１ｍｇ・ｃｍ−２であることを特徴とする
請求項３に記載のチャンバ。 - 【請求項５】 前記電極群の各々が２つの電極を有し
ており、そのうちの一方が接地しており且つ両群に共通
であることを特徴とする請求項１に記載のチャンバ。 - 【請求項６】 前記第１の電極群が、少なくとも３つ
の並列接続電極を有することを特徴とする請求項１に記
載のチャンバ。 - 【請求項７】 前記第２の電極群が、少なくとも２つ
の並列接続電極を有することを特徴とする請求項１に記
載のチャンバ。 - 【請求項８】 前記第１群及び第２群の電極が円筒形
で且つ同軸であることを特徴とする請求項１に記載のチ
ャンバ。 - 【請求項９】 前記第１群及び第２群の電極が各端部
で、電気絶縁支持体によって支持されていることを特徴
とする請求項１に記載のチャンバ。 - 【請求項１０】 更に、電極間ガードリングを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のチャンバ。 - 【請求項１１】 フィッションチャンバと、前記チャ
ンバの電極を分極する手段と、前記チャンバによって供
給される電気信号を処理し且つ中性子束密度を決定する
役目をする電子処理手段とを備えた中性子束密度を測定
する装置であって、前記フィッションチャンバが請求項
１に記載のチャンバであることを特徴とする装置。 - 【請求項１２】 前記電子処理手段が、パルスモード
で動作することができ且つ前記第１の電極群と関係する
中性子束密度測定手段と、揺らぎモードで動作すること
ができ且つ前記第１の電極群と関係する中性子束密度測
定手段と、電流モードで動作することができ且つ前記第
２の電極群と関係する中性子束密度測定手段とを備えて
いることを特徴とする請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記電子処理装置が、パルスモード
で動作することができ且つ前記第１群の電極と関係する
第１の中性子束密度測定手段と、パルスモードで動作す
ることができ、前記第２群の電極と関係し、且つ前記第
１の中性子束測定手段によって測定される以上の中性子
束密度を測定するように作用する第２の中性子束密度測
定手段と、電流モードで動作することができ、前記第１
群の電極と関係し、且つ前記第２の中性子束測定手段に
よって測定される以上の中性子束密度を測定する第３の
中性子束密度測定手段と、電流モードで動作することが
でき、前記第２群の電極と関係し、且つ前記第３の中性
子束測定手段によって測定される以上の中性子束密度を
測定する第４の中性子束密度測定手段とを備えているこ
とを特徴とする請求項１１に記載の装置。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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