JPH05134049A - 中性子線量当量検出器 - Google Patents

中性子線量当量検出器

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JPH05134049A
JPH05134049A JP29745391A JP29745391A JPH05134049A JP H05134049 A JPH05134049 A JP H05134049A JP 29745391 A JP29745391 A JP 29745391A JP 29745391 A JP29745391 A JP 29745391A JP H05134049 A JPH05134049 A JP H05134049A
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JP
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thermal
neutron
neutrons
detector
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JP29745391A
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Hiroo Sato
博夫 佐藤
Masayasu Mito
正康 三戸
Takeshi Ono
剛 小野
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱中性子から速中性子に至る9桁のエネルギ
範囲の線量当量の測定を可能とし、また各エネルギごと
の線量当量区分測定を可能とし、かつ軽量で簡便な中性
子線量当量検出器を提供する。 【構成】 中空円筒状の熱中性子検出器20の内部にポ
リエチレンなどからなる円筒状の減速材24を脱着自在
に装着する。更に、熱中性子検出器20の周囲には熱中
性子の入射比率を制限するための熱中性子吸収層26が
配置される。飛来した熱中性子は直接熱中性子検出器2
0に入射して検出される。また、エピサーマル中性子や
速中性子は減速材24で減速され熱中性子化されて熱中
性子検出器20に入射し検出される。減速材24を中空
円筒状の第1の減速材とこの中空円筒部に脱着自在に装
着される第2の減速材に分割し、第2の減速材を取外す
ことにより、エピサーマル中性子のみを熱中性子化して
検出可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、中性子吸収線量検出
器、特に熱中性子から速中性子に至る広エネルギ範囲
(2.5 ×10-2〜2 ×107 eV)の中性子を測定する中性子
線量当量検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】中性子の線量当量を実時間計測するには
電荷を持たない中性子と物質を以下の式3 He +n→3 T+1 p+765keV10 B+n→7 Li +4 He(α) +2.3MeV に従い相互作用させ、3 He や10Bの核反応や反跳によ
る荷電粒子を発生させてこの荷電粒子を電気的に計測す
ることにより行われる。
【0003】すなわち、核反応物質3 He や10Bに主に
熱中性子nが反応してトリトンT、プロトンp、リチウ
ムLi やアルファ粒子αのような荷電粒子を生じる。こ
の荷電粒子は765keVや2.3MeVのエネルギを
持って物質中を飛遊し、そのエネルギに見合った電離電
荷を発生する。この電離電荷を測定することにより中性
子量を測定する。核反応は特に熱中性子の測定に有効で
ある。一方、核の反跳は中性子が水素核等に衝突して核
を反跳するものであり、反跳核は中性子のエネルギを全
てあるいは一部を得て物質中を飛遊し、核反応同様に電
離電荷等を測定して中性子量を求める。核反跳は特に速
中性子に有効である。
【0004】このように、熱中性子は核反応を主に生じ
速中性子は核反跳を主に生じるため、核反応を利用して
約9桁のエネルギ範囲の中性子を測定するためには、熱
中性子を除く高エネルギの中性子(エピサーマル中性
子:0.5 〜5 ×104 eV,速中性子:5 ×104 eV以上)に
ついては減速し熱中性子化して測定する必要がある。
【0005】一方、核反跳を利用する検出器では中性子
エネルギが低くなると反跳核が得るエネルギも低くなる
ため、測定不能となる検出下限が存在する。また、中性
子の検出感度も熱中性子による核反応の場合より一般に
低い。従って、中性子量を検出する場合には主に核反応
を利用した検出器が用いられることが多い。
【0006】図5には、このような核反応を利用した検
出器の一例が示されている。図において、熱中性子検出
器は10BF3 ガスあるいは3 Heガスを封入した熱中性
子用比例係数管(直径30mm,長さ50mm)10がポリ
エチレン等から成る減速材12の中心部に内蔵されて構
成される。減速材12の熱中性子用比例係数管10まで
の厚さは約90mmに設定されており、減速材12の外
部より入射したエピサーマル中性子や速中性子は減速さ
れ、熱中性子用比例係数管10に入射する前で熱中性子
になって計測される。一方、外部より入射する熱中性子
は減速材12を通過して熱中性子用比例係数管10で計
測される。
【0007】ここで、熱中性子の減速材12の透過率や
エピサーマル中性子と速中性子が熱中性子化して熱中性
子用比例係数管10へ入射する入射率は、中性子のエネ
ルギに依存する1cm線量当量換算係数の一定エネルギ
に対する比率に合わせることが望まれる。
【0008】図6には、この中性子のエネルギに依存す
る1cm線量当量換算係数の一定エネルギに対する比率
が示されている。横軸は中性子のエネルギであり、縦軸
は単位吸収線量に対する1cm線量当量値、すなわち1
cm線量当量換算係数値を表している。また、図中A,
B,C,Dはそれぞれ1cm線量当量換算係数、変換係
数、3mm線量当量換算係数、70μm線量当量換算係
数である。なお、この1cm線量当量換算係数はICR
P(国際放射線防護機構)勧告51に基づくものであ
り、放射線障害防止法でも採用されているものである。
従って、1cm線量当量は中性子のエネルギごとの吸収
線量を測定し、エネルギごとの1cm線量当量換算係数
を乗じることで求めることができるが、エネルギとエネ
ルギごとの吸収線量を時々刻々変化する状態で実時間測
定することは困難である。そこで、各エネルギの単位吸
収線量の中性子が熱中性子化して熱中性子検出器に入射
する比率を線量当量換算係数のエネルギ依存性に合わせ
るのである。
【0009】このため、図5に示された従来の検出器で
は、減速材12の中に熱中性子用比例係数管10から約
20mmの位置に熱中性子吸収材14を配置している。
そして、この熱中性子吸収材14には適度に熱中性子を
透過する穴が設けられており、配置位置とこの開口領域
を調節して各エネルギの熱中性子の検出器への入射率あ
るいは感度のエネルギ依存性を図6に示された線量当量
換算係数のエネルギ依存性に合わせるようにしている。
【0010】更に、このような検出器のほかに、中性子
のエネルギと線束密度(フルエンス)を測定する装置が
知られている。この検出装置は、同一構造、同一感度の
熱中性子検出器の周辺に直径の異なる減速材球殻を設け
た複数個の検出器を用いるものであり、それぞれの計測
信号を解析計算することにより中性子のエネルギ分布と
フルエンスを得るものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の検
出器では熱中性子検出器の周囲に減速材を設ける構成で
あるため、減速材の外形寸法は直径約200mm、長さ
約300mmにも及ぶため大型で重量も約20kgと重
く、運搬性や操作性に優れない問題があった。
【0012】また、用いられる熱中性子用比例係数管1
0は前述したように直径30mm、長さ約50mmであ
り、中性子の最低検出可能限界が小さく、中性子のバッ
クグラウンドの実時間連続測定が困難である問題があっ
た。
【0013】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は熱中性子から速中性子
に至る9桁のエネルギ範囲の線量当量の測定を可能と
し、また熱中性子、エピサーマル中性子、速中性子の各
エネルギごとの線量当量区分測定を可能とし、かつ軽量
で簡便な中性子線量当量検出器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の中性子線量当量検出器は、中空円筒
状の熱中性子検出器とこの熱中性子検出器の中空円筒部
に脱着自在に装着される減速材と、前記熱中性子検出器
の周囲に脱着自在に装着される熱中性子吸収層とを備え
ることを特徴とする。
【0015】また、上記目的を達成するために、請求項
2記載の中性子線量当量検出器は中空円筒状の熱中性子
検出器と、この熱中性子検出器の中空円筒部に脱着自在
に装着される中空円筒状の第1の減速材と、この第1の
減速材の中空円筒部に脱着自在に装着される円筒状の第
2の減速材と、前記熱中性子検出器の周囲に脱着自在に
装着される熱中性子吸収層とを備えることを特徴とす
る。
【0016】
【作用】このように、本発明の中性子線量当量検出器は
従来のように熱中性子検出器の周辺に減速材を配置する
のではなく、中空円筒状の熱中性子検出器の中空円筒部
に減速材を配置したものである。熱中性子検出器の内部
に減速材を配置することにより減速材の容積を大幅に縮
小することが可能となるとともにこの減速材によりエピ
サーマル中性子や速中性子を減速し、この減速材から出
射する中性子(熱中性子化されたエピサーマル中性子及
び速中性子)を全て熱中性子検出器に入射させ確実に検
出可能とする。
【0017】そして、装着された減速材を熱中性子検出
器から取り除くことにより、エピサーマル中性子や速中
性子は減速されずに透過するので、熱中性子のみを測定
することができる。
【0018】更に、熱中性子検出器の中空円筒部に装着
される減速材を中空円筒状の第1の減速材及びこの中空
円筒部に装着される第2の減速材とし、この第2の減速
材のみを脱着することによりエピサーマル中性子のみを
第1の減速材で減速して熱中性子化し、検出可能とする
ことができる。
【0019】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る中性子
線量当量検出器の好適な実施例を説明する。
【0020】第1実施例 図1には、本第1実施例の中性子線量当量検出器の斜視
図が示されており、また図3には各部材を互いにスライ
ドさせた説明図が示されている。図において、熱中性子
検出器20は外径180mm、内径85mm、長さ15
0mmの中空円筒状を成しており、その内部には10BF
3 ガスあるいは 3Heガスなどの核反応性ガスが封入さ
れている。そして、この中空円筒の一側面には熱中性子
との核反応により生じた電離電荷を取り出す電気信号導
出部22が設けられており、この電気信号導出部22に
接続された不図示の測定回路で、熱中性子を検出する構
成である。
【0021】従って、外部から飛来した熱中性子はこの
熱中性子検出器20に直接入射し、封入された核反応ガ
スと核反応して検出されることとなる。
【0022】一方、この中空円筒状の熱中性子検出器2
0の中空円筒部にはポリエチレンからなる円筒状の減速
材24が脱着自在に装着されている。従って、外部から
飛来したエピサーマル中性子や速中性子はこの減速材2
4で減速されて熱中性子化し、多重散乱して減速材24
の全周を包囲している熱中性子検出器20へ入射するの
で、エピサーマル中性子や速中性子が熱中性子化されて
検出される幾何学的効率は2πとなる。
【0023】このように、本実施例の中性子線量当量検
出器においては、熱中性子は直接熱中性子検出器20に
入射して検出され、一方、エピサーマル中性子や速中性
子はその内部に装着された減速材24にて熱中性子化さ
れたのち熱中性子検出器20にて検出されるため、熱中
性子から速中性子に至る広エネルギ範囲の中性子を検出
することが可能となる。
【0024】なお、本実施例においては熱中性子検出器
20の周囲に脱着自在に硼素Bを含むゴム層からなる熱
中性子吸収層26を設けており、この熱中性子吸収層2
6に一定面積の開口を設けることにより、熱中性子が熱
中性子検出器20へ入射する比率を図6に示された線量
当量換算係数の一定エネルギに対する比率に合致させ線
量当量を直読可能としている。
【0025】また、本実施例において中空円筒部に装着
された減速材24を脱着して熱中性子検出器20のみと
することにより、エピサーマル中性子や速中性子は減速
されずに透過するため、熱中性子のみを検出することが
可能となる。
【0026】更に、熱中性子吸収層26に開口を設け
ず、その厚さを十分厚くすることにより熱中性子の入射
を防いでエピサーマル中性子や速中性子のみを測定する
ことができる。
【0027】図2には本実施例において示された中性子
線量当量検出器と従来の中性子線量当量検出器との比較
結果が示されている。この図において、検出器の投影面
積が従来の15cm2 から本実施例の270cm2 と1
8倍に拡大されており、また検出器の表面積も47cm
2 から本実施例の400cm2 (内円筒側)と8.5倍
に拡大しており、中性子を効率的に検出することができ
ることが理解される。また、本実施例においては減速材
を熱中性子検出器の内部に配置する構成としているた
め、減速材の重量は従来の約20kgから約5kgへと
1/4に軽量化されていることに着目すべきである。
【0028】第2実施例 図4は本発明の中性子線量当量検出器の第2実施例の斜
視図が示されている。本第2実施例においては中空円筒
状の熱中性子検出器20の中空円筒部に脱着自在に装着
される減速材が中空円筒状の第1の減速材24aとこの
第1の減速材24aの中空円筒部に脱着自在に装着され
る第2の減速材24bから構成されることが特徴であ
る。本実施例において第1の減速材24a及び第2の減
速材24bはともに前述した第1実施例と同様にポリエ
チレンで構成されており、第2の減速材24bを装着し
た状態では前述した第1実施例と等価な構成となり、エ
ピサーマル中性子及び速中性子を減速して熱中性子化
し、熱中性子検出器20で検出可能としている。
【0029】ここで、第2の減速材24bを第1の減速
材24aから取外した場合、正味の減速材の量は第2の
減速材24bの容積分だけ減少し、従って、高エネルギ
ーを有する速中性子を減速しきれず、熱中性子化するこ
とができなくなる。一方、エピサーマル中性子は第1の
減速材24aで熱中性子化され、熱中性子検出器20に
入射することとなる。従って、この第2の減速材24b
を取外した状態では熱中性子及びエピサーマル中性子の
みが検出されることとなる。
【0030】なお、第1の減速材24a及び第2の減速
材24bを共に取外した状態では前述した第1実施例と
同様に熱中性子のみが検出されることとなる。
【0031】このように、本第2実施例においては、第
1の減速材24a及び第2の減速材24bを共に取外し
た状態で熱中性子を検出し、第1の減速材24aのみを
装着した状態では熱中性子とエピサーマル中性子を検出
し、第1の減速材24a及び第2の減速材24bを共に
装着した状態では熱中性子、エピサーマル中性子、速中
性子を全て検出することができる。そして、本第2実施
例においても熱中性子検出器20の周囲に硼素Bを含む
ゴム層からなる熱中性子吸収層を装着して熱中性子入射
量を制限することにより、線量当量を直読可能とするこ
ともできることはいうまでもない。
【0032】なお、上記第1、第2実施例においては減
速材の材料としてポリエチレンを示したが、パラフィン
や各種プラスチック、水、黒鉛などの中性子を減速し熱
中性子化しやすい材料を用いることが可能である。
【0033】更に、熱中性子吸収層の材料としても硼素
Bの他にカドミウムCdを用いることも可能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る中性
子線量当量検出器によれば、軽量かつ簡便に熱中性子か
ら速中性子に至る9桁のエネルギ範囲の線量当量の測定
が可能となり、また熱中性子、エピサーマル中性子、速
中性子の各エネルギごとの線量当量区分測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の斜視図である。
【図2】同実施例と従来装置の比較説明図である。
【図3】同実施例における減速材と吸収層の作用説明図
である。
【図4】本発明の第2実施例の斜視図である。
【図5】従来検出器の構成図である。
【図6】線量当量換算係数の一定エネルギに対する比率
を示すグラフ図である。
【符号の説明】
20 熱中性子検出器 24,24a,24b 減速材 26 熱中性子吸収層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空円筒状の熱中性子検出器と、 この熱中性子検出器の中空円筒部に脱着自在に装着され
    る減速材と、 前記熱中性子検出器の周囲に脱着自在に装着される熱中
    性子吸収層と、 を有することを特徴とする中性子線量当量検出器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の中性子線量当量検出器に
    おいて、 前記減速材が中空円筒状の第1の減速材と、 この第1の減速材の中空円筒部に脱着自在に装着される
    円筒状の第2の減速材と、 からなることを特徴とする中性子線量当量検出器。
JP29745391A 1991-11-13 1991-11-13 中性子線量当量検出器 Pending JPH05134049A (ja)

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