JPH1138147A - Device for detecting neutron flux and temperature in reactor - Google Patents

Device for detecting neutron flux and temperature in reactor

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JPH1138147A
JPH1138147A JP9192246A JP19224697A JPH1138147A JP H1138147 A JPH1138147 A JP H1138147A JP 9192246 A JP9192246 A JP 9192246A JP 19224697 A JP19224697 A JP 19224697A JP H1138147 A JPH1138147 A JP H1138147A
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JP
Japan
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wire
detection
neutron
temperature
reactor
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JP9192246A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Katagiri
政樹 片桐
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Japan Atomic Energy Agency
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Japan Atomic Energy Research Institute
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily measure the progresses with time of a neutron flux and irradiation temperature off-line, by providing a detecting mechanism, which is composed of a wire paying-off machine, etc., and in which a wire detecting medium passes through the wire neutron irradiating section between a paying-out container and a housing container and a driving mechanism. SOLUTION: The device for detecting neutron flux and temperature in reactor is constituted of a detecting block 21, which is inserted into a reactor together with a sample to be irradiated, a detecting block maintenance device 22, which performs the maintenance of the block 21 outside the reactor, and an automatic activated sample measuring instrument 23, which measures the radioactivity of a detecting medium. The detecting block 21 is composed of a detecting mechanism 26 and a driving mechanism 27. After irradiation, the detecting mechanism 26 is taken out from the detecting block 21 by using the maintenance device 22. A wire in the detecting mechanism 26 is measured by means of a gamma-ray spectrometer 29 with collimator while the wire is fed at a fixed speed by means of an automatic wire feeding device 28 and neutrons are found. The irradiation temperature is found based on the radio of the activated radioactivity of a wire detecting medium for measuring neutron to that of a wire detecting medium for measuring temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉内で材料を
中性子で照射する試験等を行う際、照射中の熱中性子
束、高速中性子束及び温度の時間分布を計測するキャプ
セル計装用の原子炉内中性子束・温度検出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atom for capsule instrumentation for measuring a time distribution of a thermal neutron flux, a fast neutron flux and a temperature during irradiation in a test or the like in which a material is irradiated with neutrons in a nuclear reactor. The present invention relates to a neutron flux / temperature detector in a reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、原子炉内で材料を中性子で照射す
る試験を行う際のキャプセル計装に使用されている中性
子検出器としては、核分裂計数管、10B計数管、BF3
計数管等の中性子検出器が使用されてきた。また、照射
温度検出器としては熱電対や抵抗温度計が使用されてき
た。しかし、中性子計数管や温度センサを用いる場合、
高電圧が印加された信号用ケーブルや微弱信号用ケーブ
ルを使用する必要があり、原子炉内での照射キャプセル
の取り扱いが面倒となると共に挿入条件が制限されてき
た。また、原子炉内部が高温になった場合、耐熱性の問
題があり使用できる検出器は限られていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, neutron detectors used for capsule instrumentation when performing a test of irradiating a material with neutrons in a nuclear reactor include a fission counter, a 10 B counter, and a BF 3 counter.
Neutron detectors such as counter tubes have been used. Thermocouples and resistance thermometers have been used as irradiation temperature detectors. However, when using a neutron counter or temperature sensor,
It is necessary to use a signal cable or a weak signal cable to which a high voltage is applied, which makes it difficult to handle the irradiation capsule in the reactor and limits the insertion conditions. Further, when the temperature inside the reactor becomes high, there is a problem of heat resistance, and thus usable detectors are limited.

【0003】このため、容易にかつ高温になっても原子
炉内部の照射場所の中性子束を求める方法として放射化
分析法が使用された。熱中性子あるいは高速中性子に対
して中性子捕獲断面積あるいは核反応断面積が比較的大
きい金属箔、金属ワイヤ、金属ボール等が照射物と共に
挿入され、照射後ガンマ線核種分析を行うことにより照
射中の全中性子数を求めることができる。しかし、この
方法では中性子束の時間変化を測定するこが不可能であ
った。
For this reason, activation analysis has been used as a method for easily obtaining a neutron flux at an irradiation location inside a nuclear reactor even at high temperatures. Metal foils, metal wires, metal balls, etc. with a relatively large neutron capture cross section or nuclear reaction cross section for thermal neutrons or fast neutrons are inserted together with the irradiated object, and after irradiation, the total The number of neutrons can be obtained. However, it was impossible to measure the time change of the neutron flux with this method.

【0004】この欠点を解決するため、図1に示すよう
に、上記の金属ワイヤや金属ボール等を一定時間毎に照
射場所まで、敷設した導入管を用いて送りこみ、放射化
分析法により中性子束の時間分布を測定する自動放射化
測定装置が考案された。
In order to solve this drawback, as shown in FIG. 1, the above-mentioned metal wire, metal ball, etc. are sent to an irradiation place at regular intervals using an introduced pipe, and neutrons are analyzed by activation analysis. An automatic activation measurement device for measuring the time distribution of the bundle has been devised.

【0005】しかし、ボール導入管や送り出し装置等を
設置する必要があり装置は大掛かりとなっていた。
[0005] However, it is necessary to install a ball introduction tube, a delivery device, and the like, and the device is large-scale.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】上記の計数管を用
いた場合、信号用ケーブル等用の貫通孔を必要とし、か
つケーブル等の取り扱いのため、原子炉を運転管理する
上で面倒な作業を必要とした。また、原子炉が高温ガス
炉や高速炉等の場合、その温度の高い一次冷却環境では
高温用計数管の製作が非常に困難な状況にあった。
When the above-mentioned counter tube is used, a through hole for a signal cable or the like is required, and a troublesome operation for managing the reactor for handling the cable or the like is required. Needed. In addition, when the reactor is a high-temperature gas reactor, a fast reactor, or the like, it has been very difficult to manufacture a high-temperature counter tube in a high-temperature primary cooling environment.

【0007】通常、照射試験に使用されている放射化分
析法を用いる場合には、時間経過を求めることができな
かった。また、上記の自動放射化測定装置では、ケーブ
ル等と同様に導入管等が邪魔になり、かつ導入管や送り
出し装置等を設置する必要があり、装置は大掛かりとな
るという欠点があった。
In general, when the activation analysis used in the irradiation test is used, it is not possible to determine the passage of time. In addition, the above-mentioned automatic activation measurement apparatus has a drawback that the introduction pipe or the like becomes an obstacle similarly to the cable or the like, and the introduction pipe or the delivery apparatus and the like need to be installed, so that the apparatus becomes large-scale.

【0008】このため、本発明の目的は、信号用ケーブ
ル、電源ケーブル、及び導入管等を用いることなく、照
射試料の近くに小さな検出ブロックを置くことにより、
熱中性子束、高速中性子束及び照射温度の時間経過を容
易にかつオフラインで計測する原子炉内中性子束・温度
検出装置を提供することにある。
[0008] Therefore, an object of the present invention is to dispose a small detection block near an irradiation sample without using a signal cable, a power supply cable, an introduction pipe, and the like.
An object of the present invention is to provide a neutron flux / temperature detecting device in a nuclear reactor that easily and offline measures the time lapse of thermal neutron flux, fast neutron flux and irradiation temperature.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、熱中性子束、
高速中性子束及び温度の時間分布を計測する原子炉内中
性子束・温度検出装置に関するものであり、その検出装
置が、(a)中性子吸収材または中性子減速材により周
囲を取り囲まれたワイヤ繰り出し容器と、その中に収め
られた熱中性子捕獲断面積のある放射化材料を含んだワ
イヤ検出媒体と、この検出媒体を外部に繰り出す機構
と、繰り出されたワイヤ検出媒体を収める熱中性子吸収
材により周囲を取り囲まれたワイヤ収納容器とからな
り、繰り出し容器と収納容器との間のワイヤ中性子照射
区間をワイヤ検出媒体ガ通過する構造の検出機構、及び
(b)ゼンマイあるいはバネ等の機械的応力を動力源と
し、一定の速度でワイヤ繰り出し容器内のワイヤ検出媒
体を繰り出し・収める駆動機構から構成されるものであ
る。
The present invention provides a thermal neutron flux,
The present invention relates to a neutron flux / temperature detector in a reactor for measuring a time distribution of a fast neutron flux and a temperature, wherein the detector comprises: (a) a wire feeding container surrounded by a neutron absorber or a neutron moderator; , A wire detection medium containing an activated material having a thermal neutron capture cross section stored therein, a mechanism for feeding out the detection medium, and a thermal neutron absorbing material for containing the fed wire detection medium. A detection mechanism having a structure in which a wire detection medium is passed through a wire neutron irradiation section between the feeding container and the storage container, and (b) a mechanical source such as a spring or a spring is used as a power source. And a drive mechanism for feeding and storing the wire detection medium in the wire feeding container at a constant speed.

【0010】特に、照射温度の時間分布を求める場合に
は、熱中性子捕獲断面積のある放射化材料を含んだワイ
ヤ検出媒体と共に、同じ放射化材料で同じ含有量あるい
は異なった含有量を持つ温度測定用ワイヤ検出媒体を同
じ速度で繰り出す構造とし、この温度測定用ワイヤ検出
媒体の前面に熱中性子捕獲断面積の大きな材料で作られ
た熱中性子コリメータを設置し、かつこのコリメータの
窓の開き度合いをバイメタル等の温度によって変化する
ようにした機構を付加することにより行うことができ
る。
[0010] In particular, when the time distribution of the irradiation temperature is obtained, the temperature of the same or different content of the same activated material is determined together with the wire detection medium containing the activated material having a thermal neutron capture cross section. A structure in which the measurement wire detection medium is fed out at the same speed, a thermal neutron collimator made of a material with a large thermal neutron capture cross section is installed in front of the temperature measurement wire detection medium, and the degree of opening of the collimator window Can be performed by adding a mechanism that changes according to the temperature of the bimetal or the like.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の装置は、図2に示すよう
に、原子炉内に照射試料とともに挿入する検出ブロック
21、炉外で検出ブロックのメインテナンスを行う検出
ブロック整備装置22及び検出媒体の放射能を測定する
放射化試料自動測定装置23から構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 2, the apparatus of the present invention comprises a detection block 21 inserted into a nuclear reactor together with an irradiation sample, a detection block maintenance device 22 for performing maintenance of the detection block outside the reactor, and a detection medium. And an automatic activated sample measuring device 23 for measuring the radioactivity of the sample.

【0012】検出ブロックは、図3又は図5に示すよう
に、中性子吸収材31、共鳴中性子吸収材32、又は中
性子減速材により周囲を取り囲まれたワイヤ繰り出し容
器33、その中に収められ中性子捕獲断面積のある放射
化材料を含んだワイヤ検出媒体34、この検出媒体を外
部に繰り出す機構35、繰り出されたワイヤ検出媒体を
収めるワイヤ収納容器36、およびこの検出媒体を容器
内部に収納するワイヤ巻き上げ機構37から構成されて
おり、繰り出し容器と収容容器の間のワイヤ中性子照射
区間38においてワイヤ検出媒体が放射化される構造で
ある。また、繰り出し容器及び収納容器にワイヤ検出媒
体がある場合に照射される中性子によるバックグラウン
ドの影響は、中性子吸収材あるいは中性子減速材を用い
て周りを囲むことにより減少させている。
As shown in FIG. 3 or FIG. 5, the detection block includes a neutron absorbing material 31, a resonance neutron absorbing material 32, or a wire feeding container 33 surrounded by a neutron moderator, and a neutron capture device contained therein. A wire detection medium 34 containing an activated material having a cross-sectional area, a mechanism 35 for feeding the detection medium to the outside, a wire storage container 36 for storing the fed wire detection medium, and a wire winding for storing the detection medium inside the container It comprises a mechanism 37 and has a structure in which a wire detection medium is activated in a wire neutron irradiation section 38 between the feeding container and the storage container. In addition, the influence of the background due to neutrons irradiated when the wire detection medium is present in the feeding container and the storage container is reduced by surrounding the periphery with a neutron absorbing material or a neutron moderator.

【0013】このバックグランンドの影響は、検出媒体
の収納容器の中に巻取って入れておいたワイヤ検出媒体
が完全な遮蔽ができず放射化されることが原因である。
したがって、ワイヤ検出媒体の放射化されたトータル量
は、繰り出す機構および収納容器中で放射化された分
と、繰り出し容器と収納容器の間に設けられた中性子照
射区間において放射化された分との和である。このた
め、最後まで繰り出し容器内に残されたワイヤ検出媒体
の放射化された分をバックグランンド量として差し引い
た値が純粋なワイヤ検出媒体の放射化量となり、熱中性
子束の補正が行われる。この結果、巻取られたワイヤの
位置が中性子照射区間で放射化された時間に対応するた
め、熱中性子の時間分布(測定時間に対応した熱中性子
量)を測定することが可能となる。
The effect of the background is that the wire detection medium wound up in the storage container for the detection medium cannot be completely shielded and is activated.
Therefore, the total amount of the activated wire detection medium is the amount activated in the feeding mechanism and the storage container and the amount activated in the neutron irradiation section provided between the feeding container and the storage container. It is sum. For this reason, the value obtained by subtracting the activated amount of the wire detection medium left in the feeding container to the end as the background amount is the pure activation amount of the wire detection medium, and the thermal neutron flux is corrected. . As a result, since the position of the wound wire corresponds to the time of activation in the neutron irradiation section, the time distribution of thermal neutrons (thermal neutron amount corresponding to the measurement time) can be measured.

【0014】ワイヤ検出媒体が中性子に対して大きな共
鳴吸収領域を持つ場合、それを繰り出し容器および収納
容器中に巻取っておくと、その大きな共鳴吸収領域の中
性子が照射された際には、放射化してバックグランンド
となる。これを防ぐには、ワイヤ検出媒体と同じ材料を
繰り出し、収納容器の遮蔽材として使用すればもっとも
効率よく、この共鳴吸収領域の放射化を防ぐことができ
る。
When the wire detection medium has a large resonance absorption region for neutrons, if the medium is wound up in a feeding container and a storage container, when the neutrons are irradiated with the large resonance absorption region, the radiation is radiated. Into a background. In order to prevent this, if the same material as the wire detection medium is fed out and used as a shielding material for the storage container, activation of the resonance absorption region can be prevented most efficiently.

【0015】照射後、図2に示すように、原子炉外にお
いて、検出媒体取り外し・装着機構24及びゼンマイセ
ット機構25等からなる検出ブロック整備装置22を用
いて検出ブロック21から検出機構26を取り出し、そ
のまま放射化試料として使用するか、あるいは検出機構
からワイヤ検出媒体を一度取り出し、新たに作製した計
測用繰り出し・収納機構にセットし直して使用する。ま
た、駆動機構27は再利用できる場合、ゼンマイ等を規
定量までセットする。
After the irradiation, as shown in FIG. 2, the detection mechanism 26 is taken out of the detection block 21 by using a detection block maintenance device 22 including a detection medium removing / mounting mechanism 24 and a mainspring set mechanism 25 outside the reactor. Alternatively, the wire detection medium may be used as it is as an activation sample, or the wire detection medium may be taken out of the detection mechanism once, and set again in a newly-produced measurement feeding / storing mechanism. When the drive mechanism 27 can be reused, the drive mechanism 27 sets a mainspring or the like to a specified amount.

【0016】検出機構26内のワイヤあるいは計測用繰
り出し・収納機構にセットされたワイヤは、ワイヤ自動
送り装置28により一定速度で、あるいは一定区間毎に
コリメータ付きガンマ線スペクトロメータ装置29によ
り測定され、その放射能量を求める。この放射能量をも
とに中性子束を求める。この際、繰り出し容器内に残さ
れたワイヤの放射化量をもとにバックグラウンドとして
差し引く。以上の操作により熱中性子束あるいは高速中
性子束の時間分布を精度良く計測する。
The wire in the detecting mechanism 26 or the wire set in the measuring feeding / storing mechanism is measured at a constant speed by an automatic wire feeder 28 or at regular intervals by a gamma ray spectrometer device 29 with a collimator. Determine the amount of radioactivity. The neutron flux is calculated based on this radioactivity. At this time, the background is subtracted based on the activation amount of the wire left in the feeding container. With the above operation, the time distribution of the thermal neutron flux or the fast neutron flux is measured with high accuracy.

【0017】なお、高速中性子束測定を測定する場合に
は、図5に示すように、熱中性子吸収材および高速中性
子減速材により周囲を取り囲まれたワイヤ繰り出し容器
およびワイヤ収納容器が使用される。
When measuring the high-speed neutron flux measurement, as shown in FIG. 5, a wire feeding container and a wire storage container which are surrounded by a thermal neutron absorbing material and a high-speed neutron moderator are used.

【0018】照射温度を求めるには、図6に示すよう
に、中性子束測定用のワイヤ検出媒体と共に、同じ放射
化材料で同じ含有量あるいは異なった含有量を持つ温度
測定用ワイヤ検出媒体61を同じ速度で繰り出す構造と
し、この温度測定用ワイヤ検出媒体の前面に熱中性子捕
獲断面積の大きな材料で作られた熱中性子コリメータ6
2を設置し、かつこのコリメータの窓の開き度合いをバ
イメタル63等の温度によって変化するようにした機構
を付加することにより、照射温度の時間分布を求める。
この時、照射温度は中性子測定用ワイヤ検出媒体と温度
測定用ワイヤ検出媒体の放射化放射能量との比をもとに
求めることができる。
In order to obtain the irradiation temperature, as shown in FIG. 6, together with a wire detection medium for neutron flux measurement, a wire detection medium 61 for temperature measurement having the same content or different content of the same activated material is used. A thermal neutron collimator 6 made of a material having a large thermal neutron capture cross-section is provided in front of the temperature detecting wire detection medium.
2, a time distribution of the irradiation temperature is obtained by adding a mechanism for changing the degree of opening of the window of the collimator depending on the temperature of the bimetal 63 or the like.
At this time, the irradiation temperature can be determined based on the ratio between the neutron measurement wire detection medium and the activation radioactivity of the temperature measurement wire detection medium.

【0019】即ち、コリメータの窓を開けば、コリメー
タを介してワイヤ検出媒体に照射される中性子束の量が
増加し、閉める方向に行けば照射される中性子束の量が
減少する。したがって、もう一方のワイヤ検出媒体で基
準となる熱中性子束を測定しておき、コリメータ開度に
応じて測定されたもう一方の熱中性子束を校正すれば、
どのくらいコリメータが開いていたかわかる。コリメー
タの開き具合はバイメタルにより温度に依存するので、
照射温度を求めることが可能となる。したがって、2つ
のワイヤ検出媒体の同じ位置の放射化量を求めることに
より、照射温度の時間分布(測定時間に対応した温度)
を測定することが可能になる。
That is, when the window of the collimator is opened, the amount of neutron flux irradiated on the wire detection medium through the collimator increases, and when the window is closed, the amount of neutron flux irradiated decreases. Therefore, if the reference thermal neutron flux is measured with the other wire detection medium and the other thermal neutron flux measured according to the collimator opening is calibrated,
You can see how much the collimator was open. Since the degree of opening of the collimator depends on the temperature due to the bimetal,
The irradiation temperature can be determined. Therefore, the time distribution of the irradiation temperature (the temperature corresponding to the measurement time) is obtained by calculating the activation amount at the same position of the two wire detection media.
Can be measured.

【0020】ワイヤ等の駆動には、ゼンマあるいはバネ
等の機械的応力を駆動源としてワイヤ等を一定速度で繰
り出しかつ収める耐熱性で小型の駆動機構を使い、駆動
用あるいは信号用のケーブル等を省くことを可能とす
る。
For driving a wire or the like, a heat-resistant and small driving mechanism for feeding and storing the wire or the like at a constant speed using mechanical stress such as a spring or a spring as a driving source is used, and a driving or signal cable or the like is used. It can be omitted.

【0021】また、本発明においては、検出媒体を繰出
し・収納するための駆動源としてゼンマイやバネ等の機
械的応力を用い外部から動力源をいっさい必要とせず、
駆動用あるいは信号用のケーブル等を省くこと可能して
いる。検出媒体を繰り出し部及び収納部において中性子
吸収断面積の大きなもので囲うことにより、照射までの
放射化量をできるだけ少なくし、かつ繰り出さずに残し
た検出媒体を用いてバックグラウンド補正を行い、熱中
性子・高速中性子の時間経過量を精度良く求めることを
特徴としている。照射温度については、照射温度をバイ
メタル温度計の原理をもとに中性子束の変化に焼き直す
ことにより求めることを特徴としている。
Further, in the present invention, a mechanical source such as a mainspring or a spring is used as a driving source for feeding and storing the detection medium, and no external power source is required.
It is possible to omit driving or signal cables and the like. By surrounding the detection medium with a large neutron absorption cross-sectional area in the feeding section and the storage section, the amount of activation until irradiation is reduced as much as possible, and background correction is performed using the remaining detection medium without feeding, and thermal It is characterized in that the amount of elapsed time of neutrons and fast neutrons is accurately obtained. The irradiation temperature is determined by reheating the irradiation temperature to a change in neutron flux based on the principle of a bimetal thermometer.

【0022】更に、上記の検出機構を駆動するための駆
動機構の実施例を図7をもとに説明する。駆動機構の材
料としては、金属が放射化することを考慮して、高温用
ステンレス鋼材あるいは高温用セラミックス材を歯車等
及びこれらの支持ブロックに使用する。また、一定にワ
イヤ駆動を行う方法として、従来から使用されている機
械式時計と同様な構造の機械式ゼンマイ時計型一定速度
維持機構とする。この維持機構により、ワイヤ繰り出し
用回転体及びワイヤ巻き取り用回転体を駆動し、ワイヤ
繰り出し及び収納のための速度を一定とする。駆動源と
しては、高温でも使用可能な耐熱鋼A−286材(耐熱
温度:650℃以上)等を原材料としたゼンマイを使用
する。このような構成とすることにより、650℃での
駆動が可能となる。
Further, an embodiment of a driving mechanism for driving the above detection mechanism will be described with reference to FIG. As a material of the drive mechanism, a high-temperature stainless steel material or a high-temperature ceramic material is used for the gears and the like and their support blocks in consideration of activation of metal. Further, as a method of performing constant wire driving, a mechanical mainspring clock-type constant speed maintaining mechanism having a structure similar to a mechanical timepiece conventionally used is used. By this maintenance mechanism, the rotating body for feeding the wire and the rotating body for winding the wire are driven to keep the speed for feeding and storing the wire constant. As a driving source, a mainspring made of a heat-resistant steel A-286 material (heat-resistant temperature: 650 ° C. or more) that can be used even at a high temperature is used. With such a configuration, driving at 650 ° C. becomes possible.

【0023】さらに、本駆動機構では駆動源として機械
応力を用いているが、電源ケーブル等が原子炉内に簡単
に敷設できる場合には電源による駆動も可能である。
Further, in the present driving mechanism, mechanical stress is used as a driving source. However, when a power cable or the like can be easily laid in a nuclear reactor, driving by a power supply is also possible.

【0024】[0024]

【実施例1】 [熱中性子束の測定](熱中性子束が多い場での測定:
原子炉内では少なからず熱中性子以上のエネルギーを持
つ中性子が存在するが、それが少ない場合に該当する) 本発明の実施例による原子炉内中性子束・温度検出装置
のうち熱中性子束を測定する場合について、図3を参照
し説明する。
[Example 1] [Measurement of thermal neutron flux] (Measurement in the case where the thermal neutron flux is large:
Neutrons having energy not less than thermal neutrons are present in the reactor, but this is applicable when there are few neutrons.) The thermal neutron flux is measured in the reactor neutron flux / temperature detector according to the embodiment of the present invention. The case will be described with reference to FIG.

【0025】熱中性子束を求めるために用いる熱中性子
用放射化材としては、金属Coを用い、59Co(n、
γ)60Co反応を用いる。59Coが存在率100%であ
り、その中性子捕獲断面積は37.2barnである。
As the thermal neutron activation material used for obtaining the thermal neutron flux, metal Co was used, and 59 Co (n,
gamma) using 60 Co reaction. 59 Co is the presence of 100%, the neutron capture cross section is 37.2Barn.

【0026】検出媒体であるワイヤの母体材料としてス
テンレス鋼を用いることとし、その中に1%のCoを含
ませる。ワイヤの太さは直径0.5mmとする。このワ
イヤを10時間にlcmづつ繰り出して熱中性子束を測
定することとし、10日間、熱中性子束を測定する。繰
り出し容器33と収納容器36の間のワイヤ中性子照射
区間38はlcmとする。必要なワイヤとしては、24
0時間用ワイヤとして24cm、バックグラウンド評価
用ワイヤとしてlcmおよび巻き取り用ワイヤとして4
cmとし全量を30cmとする。この時のlcm検出媒
体中の59Coの原子数N(0)は N(0)=6.022×l023×(3.14×0.05
×0.05×l×7.9I×0.01)/55.8=
6.7×l018 となる。
Stainless steel is used as a base material of the wire as a detection medium, and 1% of Co is contained therein. The thickness of the wire is 0.5 mm in diameter. The wire is unreeled every lcm every 10 hours to measure the thermal neutron flux, and the thermal neutron flux is measured for 10 days. The wire neutron irradiation section 38 between the feeding container 33 and the storage container 36 is 1 cm. The required wires are 24
24 cm as a wire for 0 hour, 1 cm as a wire for background evaluation and 4 as a wire for winding
cm and the total amount is 30 cm. 59 Co atomic number N in lcm detection medium at this time (0) N (0) = 6.022 × l0 23 × (3.14 × 0.05
× 0.05 × 1 × 7.9I × 0.01) /55.8=
A 6.7 × l0 18.

【0027】一方、ワイヤの収められた繰り出し部及び
収納部の熱中性子吸収材として窒化ホウ素(BN)を用
いる。熱中性子吸収材による熱中性子吸収係数は以下の
式により計算できる。 D=exp(−Σm・ta) ここでΣmは熱中性子(0.0253eV)のマクロ捕
獲断面積である。BN(窒化ホウ素)の場合、このΣm
は16.15cm-1である。この値をもとにBNの厚み
を0cmから0.3cmまで変えた場合の熱中性子減衰
率を図4に示す。この結果から、0.3cmのBNの厚
みがあれば、繰り出し部容器内部の熱中性子は1000
分の1となる。
On the other hand, boron nitride (BN) is used as a thermal neutron absorber for the payout portion and the storage portion where the wires are stored. The thermal neutron absorption coefficient by the thermal neutron absorber can be calculated by the following equation. D = exp (-Σ m · t a) where sigma m is macro capture cross section thermal neutron (0.0253eV). In the case of BN (boron nitride), this Σ m
Is 16.15 cm -1 . FIG. 4 shows the thermal neutron decay rate when the thickness of BN is changed from 0 cm to 0.3 cm based on this value. From this result, if there is a BN thickness of 0.3 cm, the thermal neutrons inside the feeding part container are 1000
It will be a fraction.

【0028】一方、熱中性子によって放射化した放射能
の量Dに関する一般式は以下によって表される。 D(t0,tl,t2)=N(0)(σφ/λ)(1−e
xp(−λt0))(exp(−λtl)−exp(−λ
(tl+t2)) ここで、 D:放射化した放射能から測定した崩壊数 to:検出媒体を照射した時間(sec) tl:検出媒体照射後から放射能を測定するまでの時間
(sec) t2:放射能の測定時間(sec) N(0):検出媒体の原子数 σ:中性捕獲断面種(cm2) λ:検出媒体の放射化核種の崩壊定数 φ:中性子束(1/cm2・sec) である。
On the other hand, a general formula relating to the amount D of radioactivity activated by thermal neutrons is expressed as follows. D (t 0 , t l , t 2 ) = N (0) (σφ / λ) (1-e
xp (−λt 0 )) (exp (−λt 1 ) −exp (−λ
(T l + t 2)) where, D: number of collapsed was measured from the radiation of radioactivity t o: time of irradiating the detection medium (sec) t l: time after the detection medium irradiated until radioactivity (Sec) t 2 : Measurement time of radioactivity (sec) N (0): Number of atoms in detection medium σ: Neutral capture cross section (cm 2 ) λ: Decay constant of activated nuclide in detection medium φ: Neutron flux (1 / cm 2 · sec).

【0029】この式をもとに検出媒体lcmの放射能及
びバックグラウンド補正用ワイヤlcmの放射能につい
ての崩壊数Dを計算する。計算条件として、原子炉内で
の照射場での中性子束φを平均1×1012/cm2・s
ecとする。59Coの中性子捕獲断面積を37.2ba
rnとする。また、照射後放射能を測定するまでを1日
とし、計測時間は1000秒とする。
The decay number D for the radioactivity of the detection medium 1 cm and the radioactivity of the background correction wire 1 cm is calculated based on this equation. As a calculation condition, the neutron flux φ in the irradiation field in the reactor is averaged 1 × 10 12 / cm 2 · s
ec. 59 37.2ba the neutron capture cross-sectional area of the Co
rn. In addition, the period from irradiation to measurement of radioactivity is one day, and the measurement time is 1000 seconds.

【0030】検出媒体lcmの放射能については、60
oの半減期が長いことを考慮して、最初の10時間照射
された場合について計算する。この時の各パラメータは
以下の通りである。 to:36000sec(10時間) tl:864000sec(10日) t2:1000sec N(0):6.7×l018個 σ:37.2barn λ:4.17×10-9 φ:1×l012/cm2・sec 以上のパラメータを式に入力し計算すると崩壊数Dは1
秒当たりで換算すると37400/secとなる。
For the radioactivity of 1 cm of the detection medium, 60 C
Considering the long half-life of o, calculate for the first 10 hours of irradiation. The parameters at this time are as follows. t o : 36000 sec (10 hours) t l : 864000 sec (10 days) t 2 : 1000 sec N (0): 6.7 × 10 18 pieces σ: 37.2 barn λ: 4.17 × 10 -9 φ: 1 × When a parameter of 10 12 / cm 2 sec or more is input to the equation and calculated, the decay number D is 1
When converted per second, it is 37400 / sec.

【0031】一方、バックグラウンド補正用ワイヤlc
mの放射能についての崩壊数Dを計算するためのパラメ
ータは以下の通りである。 t0:864000sec(10日) tl:864000sec(1日) t2:1000sec N(0):6.7×l018個 σ:37.2barn λ:2.20×10-8
On the other hand, the background correction wire lc
The parameters for calculating the decay number D for m radioactivity are as follows: t 0 : 864000 sec (10 days) t l : 864000 sec (1 day) t 2 : 1000 sec N (0): 6.7 × 10 18 σ: 37.2 barn λ: 2.20 × 10 -8

【0032】なお、中性子束については窒化ホウ素によ
る減衰率0.001を考慮するとφ:l×l09/cm2
・secとなる。以上のパラメータを式に入力し計算す
ると崩壊数Dは1秒当たりで換算すると896/sec
となる。この値の23/24がバックグラウンドとなる
ため、実際の崩壊数は1秒当たり、37404−(23
/24)×896=36546となり、バックグラウン
ドの寄与は 2.3%であることがわかる。
The neutron flux is φ: l × 10 9 / cm 2 in consideration of the attenuation factor of 0.001 due to boron nitride.
-It becomes sec. When the above parameters are input into the formula and calculated, the number of decay D is 896 / sec when converted per second.
Becomes Since 23/24 of this value is the background, the actual number of decay is 37404- (23
/ 24) × 896 = 36546, which indicates that the background contribution is 2.3%.

【0033】次に、この崩壊数が検出媒体の放射能を測
定する装置により問題なく計数されることを確認する。
計数用の検出器としては図2に示すGeガンマ線スペク
トロメータを用いる。Ge検出器としては、60Coの
1.33MeVガンマ線に対して相対検出効率20%の
ものを用いることとする。この場合、検出器に入射した
ガンマ線の約20%が計数対象であるガンマ線フォトピ
ークとなる。直径lcmのコリメータを用いることと
し、ワイヤとGe検出器の距離を10cmとする。計数
時間は上記で示したように1000秒とする。この時得
られる検出媒体の1000秒計数する場合の計数値Na
は Na=37404×(3.14×0.5×0.5)/
(4×3.14×10×10)×0.2×1000=4
678となる。一方、バックグラウンド補正ワイヤにつ
いての計数値Nbは Nb=869×(3.14×0.5×0.5)(4×
3.14×10×10)×0.2×1000=112と
なる。
Next, it is confirmed that the number of decay is counted without any problem by the apparatus for measuring the radioactivity of the detection medium.
The Ge gamma ray spectrometer shown in FIG. 2 is used as a detector for counting. As the Ge detector, one having a relative detection efficiency of 20% for 1.33 MeV gamma rays of 60 Co is used. In this case, about 20% of the gamma rays incident on the detector are gamma ray photo peaks to be counted. A collimator having a diameter of 1 cm is used, and the distance between the wire and the Ge detector is 10 cm. The counting time is 1000 seconds as described above. The count value Na when the detection medium obtained at this time is counted for 1000 seconds.
N a = 37404 × is (3.14 × 0.5 × 0.5) /
(4 × 3.14 × 10 × 10) × 0.2 × 1000 = 4
678. On the other hand, the count value N b for the background correction wire is N b = 869 × (3.14 × 0.5 × 0.5) (4 ×
3.14 × 10 × 10) × 0.2 × 1000 = 112.

【0034】これらの値は、熱中性子束を精度良く求め
る上で十分な計数値である。また、以上のように、熱中
性子吸収材として窒化ホウ素(耐熱温度:900℃以
上)、検出媒体としてステンレス鋼(耐熱温度:100
0℃以上)等で構成することにより、900℃までの照
射温度での熱中性子束の時間分布測定が可能となる。
These values are sufficient count values for accurately obtaining the thermal neutron flux. Further, as described above, boron nitride (heat-resistant temperature: 900 ° C. or more) as a thermal neutron absorber, and stainless steel (heat-resistant temperature: 100 ° C.) as a detection medium.
(0 ° C. or higher), etc., makes it possible to measure the time distribution of the thermal neutron flux at an irradiation temperature up to 900 ° C.

【0035】[0035]

【実施例2】 (共鳴中性子エネルギー領域の中性子束を含んだ場での
熱中性子束の測定)ここで、検出媒体が共鳴中性子吸収
断面積を持つ場合についての実施例を図3−(b)を参
照し説明する。前述したように熱中性子用放射化材とし
て金属Coを用い59Co(n、γ)60Co反応を使う場
合、熱中性子外の0.132keVに大きな共鳴中性子
捕獲断面積を持つ。ピークで7000barnを示しピ
ーク幅が約100eVである。もし測定する中性子束が
この領域に多く存在する場合には、繰り出し容器及び収
納容器を囲む材料として上記で示した窒化ホウ素に追加
して金属Coあるいは金属Coを含む合金を遮へい材と
して追加する。
Example 2 (Measurement of thermal neutron flux in a field including a neutron flux in the resonance neutron energy region) Here, an example in which the detection medium has a resonance neutron absorption cross section is shown in FIG. This will be described with reference to FIG. As described above, when metal Co is used as the activation material for thermal neutrons and the 59 Co (n, γ) 60 Co reaction is used, a large resonant neutron capture cross section at 0.132 keV outside thermal neutrons is obtained. The peak shows 7000 barn and the peak width is about 100 eV. If the neutron flux to be measured is large in this region, metal Co or an alloy containing metal Co is added as a shielding material in addition to the above-described boron nitride as a material surrounding the feeding container and the storage container.

【0036】Co吸収材による中性子吸収係数は以下の
式により計算できる。 D=exp(−Σm・ta) ここでΣmは中性子(0.132keV)のマクロ捕獲
断面積である。このCoの共鳴中性子捕獲領域の場合、
このΣmは597cm-1である。この値をもとに1%の
Coを含ませた放射化検出媒体と同じステンレス鋼を用
いその厚さをlcmとした場合この領域の中性子減衰率
を計算すると D=exp(一597*0.01*1)=0.0025 となり、この共鳴領域の中性子束を0.25%と十分小
さくすることが可能となる。
The neutron absorption coefficient of the Co absorber can be calculated by the following equation. D = exp (-Σ m · t a) where sigma m is macro capture cross section of neutrons (0.132keV). In the case of this Co resonance neutron capture region,
The sigma m is 597cm -1. Based on this value, when the same stainless steel as the activation detection medium containing 1% Co is used and its thickness is set to 1 cm, the neutron decay rate in this region is calculated as follows: D = exp (-597 * 0. 01 * 1) = 0.0025, and the neutron flux in this resonance region can be sufficiently reduced to 0.25%.

【0037】また、温度測定を行う場合、同様の方法に
よりワイヤ検出媒体の前面に熱中性子捕獲断面積の大き
な材料で作られた熱中性子コリメータのコリメータ材料
に放射化検出材料と同じ材料を追加し、バックグラウン
ドとなるこの共鳴領域の中性子束を十分低減することが
できる。
In the case of performing temperature measurement, the same material as the activation detection material is added to the collimator material of the thermal neutron collimator made of a material having a large thermal neutron capture cross section on the front surface of the wire detection medium by the same method. In addition, the neutron flux in the resonance region serving as the background can be sufficiently reduced.

【0038】[0038]

【実施例3】 [高速中性子束を測定する場合]本発明の実施例による
原子炉内中性子束・温度検出装置のうち高速中性子束を
測定する場合について、図5を参照し説明する。
Third Embodiment [Measurement of Fast Neutron Flux] A case of measuring a fast neutron flux in the reactor neutron flux / temperature detector according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0039】高速中性子束を求めるために用いる高速中
性子用放射化材としては、金属Niを用い58Ni(n、
p)58Co反応を用いる。58Coが存在率67.8%で
あり、しきいエネルギーは2.9MeVであり、5Me
Vの中性子に対しての核反応断面積は0.51barn
である。
As a fast neutron activating material used for obtaining a fast neutron flux, metallic Ni is used and 58 Ni (n,
p) 58 using a Co reaction. 58 Co has an abundance of 67.8%, a threshold energy of 2.9 MeV, and 5 Me
The nuclear reaction cross section for V neutrons is 0.51 barn
It is.

【0040】検出媒体であるワイヤの母体材料としてス
テンレス鋼を用いることとし、その中に自然のニッケル
Niとして15%を含ませることにすれば58Ni(自然
Niの67%)の含有量は10%となる。本ワイヤの太
さは直径0.5mmとする。このワイヤを10時間にl
cmづつ繰り出して高速中性子束を測定することとし、
10日間、高速中性子束を測定する。繰り出し容器と収
納容器の間のワイヤ中性子照射区間はlcmとする。必
要なワイヤとしては、240時間用ワイヤとして24c
m、バックグラウンド評価用ワイヤとしてlcm、およ
び巻き取り用ワイヤとして4cmとし、全量を30cm
とする。この時のlcm検出媒体中の58Niの原子数N
(0)は N(0)=6.022×l023×(3.14×0.05
×0.05×I×7.9l×0.1)58.7=6.3
7×l019となる。
Assuming that stainless steel is used as a base material of the wire serving as a detection medium and that 15% is included as natural nickel Ni, the content of 58 Ni (67% of natural Ni) is 10%. %. The thickness of this wire is 0.5 mm in diameter. Put this wire in 10 hours
cm and measure the fast neutron flux.
Measure the fast neutron flux for 10 days. The wire neutron irradiation section between the feeding container and the storage container is 1 cm. The required wire is 24c as a 240 hour wire
m, lcm as a wire for background evaluation, and 4 cm as a wire for winding, the total amount is 30 cm
And The number of atoms N of 58 Ni in lcm detection medium at this time
(0) N (0) = 6.022 × l0 23 × (3.14 × 0.05
X 0.05 x I x 7.9 l x 0.1) 58.7 = 6.3.
7 × 10 19 is obtained.

【0041】一方、高速中性子によって放射化した放射
能の量Dに関する一般式は以下によって表される。 D(t0,tl,t2)=N(0)(σφ/λ)(1−e
xp(−λt0))(exp(−λt1−exp(−λ
(tl+t2)) ここで、 D:放射化した放射能から測定した崩壊数 to:検出媒体を照射した時間(sec) tl:検出媒体照射後から放射能を測定するまでの時間
(sec) t2:放射能の測定時間(sec) N(0):検出媒体の原子数 σ:中性子捕獲断面種(cm2) λ:検出媒体の放射化核種の崩壊定数 φ:中性子束(1/cm2・sec) である。
On the other hand, the general formula for the amount D of radioactivity activated by fast neutrons is expressed as follows. D (t 0 , t l , t 2 ) = N (0) (σφ / λ) (1-e
xp (−λt 0 )) (exp (−λt 1 −exp (−λ
(T l + t 2)) where, D: number of collapsed was measured from the radiation of radioactivity t o: time of irradiating the detection medium (sec) t l: time after the detection medium irradiated until radioactivity (Sec) t 2 : measurement time of radioactivity (sec) N (0): number of atoms in the detection medium σ: neutron capture cross section (cm 2 ) λ: decay constant of activated nuclide in the detection medium φ: neutron flux ( 1 / cm 2 · sec).

【0042】この式をもとに検出媒体lcmの放射能に
ついての崩壊数Dを計算する。計算条件として、原子炉
内での照射場での中性子束φを平均1×1012/cm2
・secとする。58Niの中性子核反応断面積を0.5
1barnとする。また、照射後放射能を測定するまで
を1日とし、計測時間は1000秒とする。
Based on this equation, the decay number D for the radioactivity of the detection medium 1 cm is calculated. As calculation conditions, the neutron flux φ in the irradiation field in the nuclear reactor was averaged 1 × 10 12 / cm 2
・ Set to sec. The neutron nuclear reaction cross section of 58 Ni is 0.5
1 barn. In addition, the period from irradiation to measurement of radioactivity is one day, and the measurement time is 1000 seconds.

【0043】検出媒体lcmの放射能については、58
oの半減期が比較的長いことを考慮して、最初の10時
間照射された場合について計算する。この時の各パラメ
ータは以下の通りである。 to:36000sec(10時間) tl:864000sec(10日) t2:1000sec N(0):6.37×l019個 σ:0.51barn λ:1.13×10-7 以上のパラメータを式に入力し計算すると、崩壊数Dは
1秒当たりで換算すると120360/secとなる。
For the radioactivity of 1 cm of the detection medium, 58 C
Considering the relatively long half-life of o, calculate for the first 10 hours of irradiation. The parameters at this time are as follows. t o : 36000 sec (10 hours) t l : 864000 sec (10 days) t 2 : 1000 sec N (0): 6.37 × 10 19 pieces σ: 0.51 barn λ: 1.13 × 10 -7 or more parameters When input into the equation and calculated, the number of collapses D is 120360 / sec when converted per second.

【0044】また、中性子減速材として、厚さ5cm以
上の炭素(C)を使用しワイヤ繰り出し部及び収納部を
囲んだ構造とすれば、高速中性子はしきい値エネルギー
の2.9MeV以下に下げることができるため、バック
グラウンドの影響を下げることができる。また、上記の
熱中性子計測法で示したと同じ窒化ホウ素(BN)0.
3cmで囲うことによりワイヤのバックグラウンドとな
る熱中性子捕獲によるバックグラウンド核種による影響
を少なくすることができる。
If carbon (C) having a thickness of 5 cm or more is used as the neutron moderator and the structure surrounding the wire feed-out part and the storage part is used, the fast neutrons have a threshold energy of 2.9 MeV or less. Can reduce background effects. In addition, the same boron nitride (BN) as described in the thermal neutron measurement method above was used.
By surrounding with 3 cm, the influence of background nuclides due to thermal neutron capture, which is the background of the wire, can be reduced.

【0045】次に、この崩壊数が検出媒体の放射能を測
定する装置により問題なく計数されることを確認する。
計数用の検出器としては図2に示したGeガンマ線スペ
クトロメータを用いる。Ge検出器としては、60Coの
1.33MeVガンマ線に対して相対検出効率20%の
ものを用いることとする。この場合、検出器に入射した
58Coの0.81MeVガンマ線に対して約30%が計
数対象であるガンマ線フォトピークとなる。直径lcm
のコリメータを用いることとし、ワイヤとGe検出器の
距離を10cmとする。計数時間は上記で示したように
1000秒とする。この時得られる検出媒体の1000
秒計数する場合の計数値Naは Na=120360×(3.14×0.5×0.5)
(4×3.14×l0×l0)×0.3×l000=2
2579 となる。この値は、高速中性子束を精度良く求める上で
十分な計数値である。
Next, it is confirmed that the number of decay can be counted without any problem by the apparatus for measuring the radioactivity of the detection medium.
The Ge gamma ray spectrometer shown in FIG. 2 is used as a detector for counting. As the Ge detector, one having a relative detection efficiency of 20% for 1.33 MeV gamma rays of 60 Co is used. In this case, it was incident on the detector
About 30% of the 0.81 MeV gamma ray of 58 Co is a gamma ray photo peak to be counted. Lcm in diameter
And the distance between the wire and the Ge detector is 10 cm. The counting time is 1000 seconds as described above. 1000 of the detection medium obtained at this time
The count value Na when counting seconds is Na = 120360 × (3.14 × 0.5 × 0.5)
(4 × 3.14 × 10 × 10) × 0.3 × 1000 = 2
2579. This value is a sufficient count value for accurately obtaining a fast neutron flux.

【0046】また、以上のように、中性子減速材とし炭
素(耐熱温度:1000℃以上)、熱中性子吸収材とし
て窒化ホウ素(耐熱温度:900℃以上)、検出媒体と
してステンレス鋼(耐熱温度:1000℃以上)等で構
成とすることにより、900℃までの照射温度での高速
中性子束の時間分布測定が可能となる。
As described above, carbon (heat-resistant temperature: 1000 ° C. or more) as a neutron moderator, boron nitride (heat-resistant temperature: 900 ° C. or more) as a thermal neutron absorber, and stainless steel (heat-resistant temperature: 1000 ° C.) as a detection medium ℃ or more) makes it possible to measure the time distribution of the fast neutron flux at an irradiation temperature up to 900 ° C.

【0047】[0047]

【実施例4】 [温度を測定する場合]本発明の実施例による原子炉内
中性子束・温度検出装置のうち照射温度を測定する場合
について、図6を参照し説明する。
Fourth Embodiment [Case of Measuring Temperature] A case of measuring an irradiation temperature in a neutron flux / temperature detector in a nuclear reactor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0048】上記で示した熱中性子検出機構あるいは高
速中性子検出機構に用いられた中性子捕獲断面積のある
放射化材料を含んだワイヤ検出媒体と共に、同じ放射化
材料で同量あるいは異なった含有量を持つ温度測定用ワ
イヤ検出媒体を同じ速度で繰り出す構造の温度検出機構
を用いる。
Along with the wire detection medium containing the neutron capture cross-section activated material used in the thermal neutron detection mechanism or the fast neutron detection mechanism described above, the same or different amounts of the same activated material are used. A temperature detection mechanism having a structure in which the temperature measurement wire detection medium is fed at the same speed is used.

【0049】この熱中性子定用ワイヤ検出媒体と温度測
定用ワイヤ検出媒体としては、熱中性子束測定の説明の
項で十分使用できることが示されたCoを用いることと
する。両者とも同じ59Co含有量を含む検出媒体とす
る。また、熱中性子捕獲断面積の大きな材料で作られた
熱中性子コリメータとしては0.3cm厚さの窒化ボロ
ンを用いることとする。この熱中性子コリメータの窓の
開き度合いは、高温まで耐えるアンバーと青銅のバイメ
タルを用いた開度調整機構により温度に依存して決めら
れる。
As the thermal neutron determination wire detection medium and the temperature measurement wire detection medium, Co, which has been shown to be sufficiently usable in the description of thermal neutron flux measurement, is used. Both are detection media containing the same 59 Co content. As a thermal neutron collimator made of a material having a large thermal neutron capture cross section, boron nitride having a thickness of 0.3 cm is used. The degree of opening of the window of the thermal neutron collimator is determined depending on the temperature by an opening adjustment mechanism using amber that can withstand high temperatures and a bimetal of bronze.

【0050】この場合、照射温度Tとコリメータ開度O
との関係は、 O=a・T として定義できる。従って、熱中性子コリメータを通し
て温度測定用ワイヤ検出媒体に到達する熱中性束φr
は、φを熱中性子コリメータの前面の熱中性子束とすれ
ば、 φr=O・φ=a・T・φ となる。ここで、aについては、あらかじめ校正実験に
よって求められる開度係数である。
In this case, the irradiation temperature T and the collimator opening O
Can be defined as O = a · T. Therefore, the thermal neutron flux φr reaching the temperature detection wire detection medium through the thermal neutron collimator
If φ is the thermal neutron flux in front of the thermal neutron collimator, then φr = O · φ = a · T · φ. Here, a is an opening degree coefficient obtained in advance by a calibration experiment.

【0051】従って、温度測定用ワイヤが繰り出し機構
から繰り出されて収納部に収まるまで放射化された量A
rは、Fを単位中性子束による放射化量とすると、 Ar=φr・F=a・T・φ・F となる。一方、熱中性子用ワイヤが繰り出し機構から繰
り出されて収納部に収まるまで放射化された量Atは、 At=φ・F となる。従って、照射温度Tは、 T=(1/a)・(Ar/At) によって求めることができる、つまり、温度測定用ワイ
ヤの放射化量と熱中性子用ワイヤの放射化量との比を求
めることにより、あらかじめ校正したaを使って照射温
度の時間分布を計測することができる。
Accordingly, the amount A activated until the temperature measuring wire is unreeled from the unwinding mechanism and fits in the storage part.
As for r, when F is an activation amount by a unit neutron flux, Ar = φr · F = a · T · φ · F. On the other hand, the amount A t which is activation to fit in housing portion drawn out from thermal neutrons for wire feeding mechanism, a A t = φ · F. Therefore, the irradiation temperature T can be obtained by T = (1 / a) · (A r / A t ), that is, the ratio of the amount of activation of the temperature measurement wire to the amount of activation of the thermal neutron wire. , The time distribution of the irradiation temperature can be measured using a previously calibrated a.

【0052】また、以上のように、中性子減速材とし炭
素(耐熱温度=1000℃以上)、熱中性子吸収材とし
て窒化ホウ素(耐熱温度:900℃以上)、検出媒体と
してステンレス鋼(耐熱温度:1000℃以上)、バイ
メタルとしてアンバーと青銅の高温用バイメタル(耐熱
温度:650℃)等で構成とすることにより、650℃
までの照射温度の時間分布測定が可能となる。
As described above, carbon as a neutron moderator (heat-resistant temperature = 1000 ° C. or more), boron nitride as a thermal neutron absorber (heat-resistant temperature: 900 ° C. or more), and stainless steel as a detection medium (heat-resistant temperature: 1000 ° C.) ℃ ℃), and a bimetal for high temperature bimetal such as amber and bronze (heat-resistant temperature: 650 ℃)
It becomes possible to measure the time distribution of the irradiation temperature up to.

【0053】さらに、バイメタル等の替わりに、圧力な
どの変化をコリメータの開閉の変化に機械的に変更でき
るものについては同様な実施方法で対応が可能である。
Further, in place of a bimetal or the like, a device capable of mechanically changing a change in pressure or the like into a change in opening and closing of a collimator can be dealt with in a similar manner.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上に示したように、本発明を用いるこ
とにより、ケーブル、挿入管等を原子炉内に挿入するこ
となく、原子炉内での熱中性子束、高速中性子束及び照
射温度の時間経過を求めることが可能となる。特に、原
子炉内の高温照射温度、原子炉内と原子炉外との隔壁、
貫通項等に大きな制限がある高温ガス炉や高速炉等を用
いた研究実験や材料照射試験等の中性子束及び温度計測
を簡便に行うことが可能となる。
As described above, by using the present invention, it is possible to reduce the thermal neutron flux, the fast neutron flux and the irradiation temperature in the reactor without inserting cables, insertion tubes, etc. into the reactor. It is possible to determine the passage of time. In particular, high irradiation temperature inside the reactor, partition walls between the inside and outside the reactor,
Neutron flux and temperature measurement such as research experiments and material irradiation tests using high-temperature gas furnaces or fast reactors, which have a severe limitation on penetration terms, etc., can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来例である照射ボール式中性子測定システム
を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a conventional irradiation ball type neutron measurement system.

【図2】本発明の原子炉中性子束・温度検出装置を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a reactor neutron flux / temperature detection device of the present invention.

【図3】熱中性子束測定用検出ブロックを示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a detection block for measuring thermal neutron flux.

【図4】窒化ホウ素の厚さに対する熱中性子減衰率を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the thermal neutron decay rate with respect to the thickness of boron nitride.

【図5】高速中性子束測定用検出ブロックを示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a fast neutron flux measurement detection block.

【図6】本発明の温度測定用検出ブロックを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a temperature measurement detection block according to the present invention.

【図7】本発明の駆動機構を示す図である。FIG. 7 is a view showing a driving mechanism of the present invention.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)熱中性子吸収材により周囲を取り
囲まれたワイヤ繰り出し容器と、その中に収められた熱
中性子捕獲断面積のある放射化材料を含んだワイヤ検出
媒体と、この検出媒体を外部に繰り出す機構と、繰り出
されたワイヤ検出媒体を収める熱中性子吸収材により周
囲を取り囲まれたワイヤ収納容器とからなり、繰り出し
容器と収納容器との間のワイヤ中性子照射区間をワイヤ
検出媒体が通過する構造の検出機構、及び(b)ゼンマ
イあるいはバネ等の機械的応力を動力源とし、一定の速
度でワイヤ繰り出し容器内のワイヤ検出媒体を繰り出し
・収める駆動機構から構成される検出ブロックを有する
原子炉内中性子束・温度検出装置。
(A) a wire feeding container surrounded by a thermal neutron absorbing material, a wire detection medium contained in the material and an activated material having a thermal neutron capture cross section, and the detection medium And a wire storage container that is surrounded by a thermal neutron absorbing material that stores the fed wire detection medium, and the wire detection medium passes through the wire neutron irradiation section between the supply container and the storage container. And (b) a detection block including a drive mechanism that draws out and stores the wire detection medium in the wire feeding container at a constant speed using mechanical stress such as a spring or a spring as a power source. Neutron flux / temperature detector in the reactor.
【請求項2】 請求項1の検出装置において、上記熱中
性子吸収材の中性子捕獲断面積が上記放射化材料の熱中
性子捕獲断面積と同等あるいはそれより大きいことを特
徴とした原子炉内中性子束・温度検出装置。
2. The neutron flux in a reactor according to claim 1, wherein a neutron capture cross section of the thermal neutron absorber is equal to or larger than a thermal neutron capture cross section of the activation material.・ Temperature detector.
【請求項3】 請求項1の検出装置の検出媒体の繰り出
しが終了する時、繰り出し容器と収納容器との間のワイ
ヤ検出媒体の中性子照射区間と同じ長さ以上のワイヤ検
出媒体を熱中性子吸収材により周囲を取り囲まれた繰り
出し容器内に残すことを特徴とした原子炉内中性子束・
温度検出装置。
3. When the feeding of the detection medium of the detecting device according to claim 1 is completed, the wire detecting medium having a length equal to or longer than the neutron irradiation section between the feeding container and the storage container is subjected to thermal neutron absorption. Neutron flux inside the reactor, characterized in that
Temperature detector.
【請求項4】 請求項1の検出装置において、検出ブロ
ックを検出機構と駆動機構とに分離可能とした原子炉内
中性子束・温度検出装置。
4. The reactor neutron flux / temperature detector according to claim 1, wherein the detection block is separable into a detection mechanism and a drive mechanism.
【請求項5】 請求項1の検出装置において、駆動機構
を用いて、検出媒体が常時一定速度で駆動される原子炉
内中性子束・温度検出装置。
5. The reactor neutron flux / temperature detector according to claim 1, wherein the detection medium is constantly driven at a constant speed by using a drive mechanism.
【請求項6】 請求項1の検出装置において、駆動機構
を用いて、検出媒体が一定時間毎に一定の長さ駆動され
る原子炉内中性子束・温度検出装置。
6. The neutron flux and temperature detector in a reactor according to claim 1, wherein the detection medium is driven for a predetermined length at predetermined time intervals by using a drive mechanism.
【請求項7】 請求項1の検出装置において、駆動機構
のゼンマイ、あるいはバネを原子炉外で駆動源としてセ
ットする装置を含むことを特徴した原子炉内中性子束・
温度検出装置。
7. The neutron flux / reactor in the reactor according to claim 1, further comprising a device for setting a mainspring of a drive mechanism or a spring as a drive source outside the reactor.
Temperature detector.
【請求項8】 請求項1の検出装置において、原子炉外
で検出ブロックから分離した検出機構内のワイヤ検出媒
体を巻き戻した後、放射化したワイヤ検出媒体の放射能
を一定速度で繰り出しながら、あるいは一定長さ毎に、
コリメートしてガンマ線スペクトロメータ装置によりガ
ンマ線核種分析を行ない、検出媒体中の放射化材料の熱
中性子捕獲断面積、原子炉内で検出ブロックが中性子照
射されていた時間、ワイヤ検出媒体の繰り出し容器と収
納容器との間のワイヤ中性子照射区間での滞在時間、ガ
ンマ線核種分析を行うまでの経過時間等をもとに、照射
されていた間の熱中性子束の時間分布を求めることを特
徴とした原子炉内中性子束・温度検出装置。
8. The detection device according to claim 1, wherein after rewinding the wire detection medium in the detection mechanism separated from the detection block outside the reactor, the radioactivity of the activated wire detection medium is fed out at a constant speed. , Or at regular intervals,
Gamma-ray nuclide analysis is performed by a gamma-ray spectrometer after collimation, and the thermal neutron capture cross section of the activated material in the detection medium, the time when the detection block was irradiated with neutrons in the reactor, and the wire detection medium feeding container and storage Reactor characterized by calculating the time distribution of thermal neutron flux during irradiation based on the residence time in the wire neutron irradiation section between the container and the elapsed time until gamma ray nuclide analysis is performed Inner neutron flux / temperature detector.
【請求項9】 請求項8の検出装置において、原子炉外
で検出ブロックから分離した検出機構内のワイヤ検出媒
体を一度取り出し、新しい繰り出し・収納機構にセット
し直した後、請求項8と同様の操作を行う原子炉内中性
子束・温度検出装置。
9. The detection device according to claim 8, wherein the wire detection medium in the detection mechanism separated from the detection block outside the reactor is once taken out, and set again in a new feeding / storing mechanism. Neutron flux / temperature detector in the reactor that performs the above operations.
【請求項10】 請求項8又は9の検出装置において、
ガンマ線核種分析を行って求めた各経過時間毎の放射能
量について、請求項3における外部に繰り出す機構内に
残した検出媒体の放射能量をもとにバックグラウンド量
を求め、請求項8で求めた熱中性子束を補正し、熱中性
子束の時間分布を求めることを特徴とした原子炉内中性
子束・温度検出装置。
10. The detection device according to claim 8, wherein
With respect to the amount of radioactivity for each elapsed time obtained by performing gamma-ray nuclide analysis, the amount of background was obtained based on the amount of radioactivity of the detection medium left in the mechanism for feeding out to the outside in claim 3, and was obtained in claim 8. A neutron flux / temperature detecting device in a nuclear reactor, wherein a thermal neutron flux is corrected and a time distribution of the thermal neutron flux is obtained.
【請求項11】 請求項1の検出装置において、熱中性
子捕獲断面積のある放射化材料を含んだワイヤ検出媒体
と共に、同じ放射化材料で同じ含有量あるいは異なった
含有量を持つ温度測定用ワイヤ検出媒体を同じ速度で繰
り出す構造とし、この温度測定用ワイヤ検出媒体の前面
に熱中性子捕獲断面積の大きな材料で作られた熱中性子
コリメータを設置し、かつこのコリメータの窓の開き度
合いをバイメタル等の温度によって変化するようにした
機構により照射温度の時間分布を求めることを特徴とし
た原子炉内中性子束・温度検出装置。
11. The detecting device according to claim 1, wherein a temperature measuring wire having the same content or different content of the same activation material is provided together with a wire detection medium containing the activation material having a thermal neutron capture cross section. A structure in which the detection medium is fed out at the same speed, a thermal neutron collimator made of a material with a large thermal neutron capture cross section is installed in front of this temperature measurement wire detection medium, and the degree of opening of the collimator window is determined by bimetal or the like. A neutron flux and temperature detecting device in a reactor, characterized in that a time distribution of irradiation temperature is obtained by a mechanism which changes according to a temperature of the neutron.
【請求項12】 請求項11において、同じ時間に照射
された熱中性子用ワイヤ検出媒体の放射能量と温度測定
用ワイヤ検出媒体の放射化放射能量との比が照射温度に
依存することを利用して温度の時間分布を求めることを
特徴とした原子炉内中性子束・温度検出装匿。
12. The method according to claim 11, wherein the ratio between the amount of radioactivity of the wire detection medium for thermal neutrons irradiated at the same time and the amount of activation radioactivity of the wire detection medium for temperature measurement depends on the irradiation temperature. Neutron flux and temperature detection in a reactor characterized by determining the temperature distribution over time.
【請求項13】 (a)高速中性子減速材を外側とし、
熱中性子吸収材を内側とした材料により周囲を取り囲ま
れたワイヤ繰り出し容器と、その中に収められた高速中
性子に対して核反応断面積のある放射化材料を含んだワ
イヤ検出媒体と、この検出媒体を外部に繰り出す機構
と、繰り出されたワイヤ検出媒体を収める高速中性子減
速材を外側とし、熱中性子吸収材を内側とした材料によ
り周囲を取り囲まれた収納容器とからなり、繰り出し容
器と収納容器との間のワイヤ中性子照射区間をワイヤ検
出媒体が通過する構造の検出機構、及び(b)ゼンマイ
あるいはバネ等の機械的応力を動力源とし、一定の速度
でワイヤ繰り出し容器内のワイヤ検出媒体を繰り出し・
収める駆動機構から構成される検出ブロックを含む原子
炉内中性子束・温度検出装窟。
13. (a) The fast neutron moderator is set to the outside,
A wire feeding container surrounded by a material with a thermal neutron absorber inside, a wire detection medium containing an activated material with a nuclear reaction cross section for fast neutrons contained in it, and this detection A mechanism for feeding out the medium to the outside, and a storage container surrounded by a material with the high-speed neutron moderator for storing the fed wire detection medium on the outside and the thermal neutron absorbing material on the inside, and the feeding container and the storage container And (b) a mechanical source such as a mainspring or a spring as a power source, and a wire detection medium in a wire feeding container at a constant speed. Extension
A neutron flux / temperature detection cave inside a reactor that includes a detection block composed of a driving mechanism to house it.
【請求項14】 高速中性子束及び照射温度の時間分布
を求めることを特徴とした請求項2乃至12のいずれか
1つに記載の原子炉内中性子束・温度検出装置。
14. The neutron flux / temperature detecting device in a nuclear reactor according to claim 2, wherein a time distribution of a fast neutron flux and an irradiation temperature is obtained.
【請求項15】 請求項1の熱中性子束検出機構の替り
に請求項13の高速中性子検出機構を用いて照射温度の
時間分布を求めることを特徴とした請求項11又は12
に記載の原子炉内中性子束・温度検出装置。
15. The time distribution of irradiation temperature is obtained by using the fast neutron detection mechanism according to claim 13 instead of the thermal neutron flux detection mechanism according to claim 1.
The neutron flux and temperature detector in a nuclear reactor according to the above.
【請求項16】 請求項1又は13のいずれか1つに記
載の検出装置において、同じ駆動機構を使って熱中性子
束測定用又は高速中性子測定用検出機構を駆動すること
を特徴とした原子炉内中性子束・温度検出装置。
16. The reactor according to claim 1, wherein the same drive mechanism is used to drive the thermal neutron flux measurement or the fast neutron measurement detection mechanism. Inner neutron flux / temperature detector.
【請求項17】 請求項1乃至16のいずれか1つに記
載の検出装置において、熱中性子、高速中性子又は温度
測定用に使用されている検出媒体の形状として、ワイヤ
の替わりにテープを用いることを特徴とした原子炉内中
性子束・温度検出装置。
17. The detection device according to claim 1, wherein a tape is used instead of a wire as a shape of the detection medium used for thermal neutrons, fast neutrons, or temperature measurement. A neutron flux and temperature detector in a nuclear reactor.
【請求項18】 請求項1乃至17のいずれか1つに記
載の検出装置において、熱中性子又は高速中性子測定用
に使用されている放射化検出材料が、熱中性子外又は高
速中性子外に共鳴のある中性子捕獲断面積をもつ場合、
請求項1の熱中性子測定用、請求項11の温度測定用、
又は請求項13の高速中性子測定用測定装置の繰り出し
容器及び収納容器を囲む材料として放射化検出材料を追
加することを特徴とした原子炉内中性子束・温度検出装
置。
18. The detection device according to claim 1, wherein the activation detection material used for measuring thermal neutrons or fast neutrons has resonances outside thermal neutrons or outside fast neutrons. With a certain neutron capture cross section,
For thermal neutron measurement of claim 1, for temperature measurement of claim 11,
14. A neutron flux / temperature detector in a nuclear reactor, wherein an activation detection material is added as a material surrounding the feeding container and the storage container of the measurement device for high-speed neutron measurement according to claim 13.
【請求項19】 請求項11の検出装置において、熱中
性子測定用に使用されている放射化検出材料が、熱中性
子外に共鳴のある中性子捕獲断面積を持つ場合、この放
射化検出材料を含む温度測定用ワイヤ検出媒体の前面に
熱中性子捕獲断面積の大きな材料で作られた熱中性子コ
リメータのコリメータ材料に放射化検出材料と同じ材料
を追加することを特徴とした原子炉内中性子束・温度検
出装置。
19. The detection device according to claim 11, wherein the activation detection material used for thermal neutron measurement includes the activation detection material when the activation detection material has a neutron capture cross section having resonance outside thermal neutrons. Neutron flux and temperature in a reactor characterized by adding the same material as the activation detection material to the collimator material of a thermal neutron collimator made of a material with a large thermal neutron capture cross section in front of the wire detection medium for temperature measurement Detection device.
【請求項20】 請求項1乃至17のいずれか1つに記
載の検出装置において、熱中性子又は高速中性子測定用
に使用されている放射化検出材料として2種類以上の材
料を用いることを特徴とした原子炉内中性子束・温度検
出装置。
20. The detection device according to claim 1, wherein two or more materials are used as the activation detection material used for measuring thermal neutrons or fast neutrons. Neutron flux and temperature detector inside the reactor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018194401A (en) * 2017-05-16 2018-12-06 住友重機械工業株式会社 Neutron measurement member and radioactivation amount measurement method
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