JPS58100788A - 中性子およびガンマ線測定装置 - 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】 （発明の技術分野） この発明は、原子炉内の放射線レベルを計測するための
炉内監視装置に関する。

（発明の技術的背景） 原子炉内で発生する放射線つｔＪ）中性子およびガンマ
線レベルを計測監視するためには、それぞれ独自の検出
益金計測したい場所に装荷して計測している。

すなわち、炉内ガンマ線レベルを計測するには、炉内に
ガンマ線検出器を装荷し、また、中性子束レベルを計測
するには、炉内に中性子検出器全装荷して、それぞれの
検出器の出力信号レベルからガンマ線レベルおよび中性
子レベルを測定している。

第１図は従来汎用式れている中性子検出器を示すもので
、原子炉の出力をモニタする友めに、核燃料の核分裂に
よって生じる中性千金検出する核分裂型電離箱式の中性
子検出器である。

第１図において、チタン等からなる円筒状の外囲器、】
の両端の開口２，３がｓ［極絶縁性の良好な、例えばア
ルミナ磁器製端板４．５によシ気密に閉塞されている。

外囲器１の軸ｓ＆Ｃは、例えばステンレス鋼たどの導電
体からなる陽極６が固定されている。

この陽極６にはリード線１が接続され、端板４に設けら
れた貫通孔から外に導出されている。

また、外囲器１は陰極を兼ねておシ、リード耐７と外囲
器１との間には図示しない電源によシ所定の電圧が印加
されるよう構成されている。

また外囲器１の内周面には、中性子の照射により核分裂
する核分裂性物質８５例えばウラン−２３５が付着され
ている。

そして、陽極−陰極間の空間には不活性ガス９、例えは
アルゴンガスが封入嘔れている。

このような検出器に中性子が照射されると、ウラン−２
３５が中性子全吸収して核分裂反応を起こし、これによ
って生成された核分裂破片が上記空間に封入され几不活
性ガス９′ｔ−電離する。

仁のとき、陽極−陰極間に′電圧を印加しておけば、電
離作用によって生じ几ガス中の電子およびイオンｔ−１
ｔｓとしてとシ出すことができる。

このガスの電離作用によって流れる電極間電流は外囲器
１に照射でれる中性子の童に比例するので、上記電流値
に適当な係数を乗じることにより、原子炉の出力を知る
ことがで患る。

この原子炉内中性子検出装置は、第２図に示すようにそ
の電離箱２１ｔ−原子炉２２内の炉心２３の任意の中性
子束側定置に設置し直流電源２５と電流計２６とを原子
炉３３外に設置して測定するものであるから、電離箱２
１内の陽極と陰極に接続された導層上案内ケーブル２４
によって炉外へ導出し計測するものである。

ここで中性子束レベル金計測する中性子検出器の信号成
分としては中性子束による信号だけでなく原子炉内のガ
ンマ線による信号も当然含まれている。

このガンマ線の信号成分はそのまま計測誤差になる。

すなわち、炉内のガンマＩｉｌ！が検出器に入射し、検
出器内の電離ガスが電離される。

この電離による信号成分も中性子による信号に加わり、
出力信号となる。

このため検出器の出力信号をすべて中性子による信号と
して計測すると、ガンマ線による信号成分の割合だけの
誤差が生じ、測定精度が低下する。

またガンマ婦検出器は、はぼ中性子検出器と同じ構造で
核分裂性物質金球り除いたものと考えて良い。

すなわち核分裂破片によるガス中の電離ではなく、ガン
マ線によるガス中の電離のみを出力信号として取シ出す
もので、この場合の信号は検出器位置のガンマ線レベル
に比例し精度良く計測できる。

しかしながら、測定精度全向上させる几めには上記ガン
マ線信号を補正する必要があ）、とくに炉内の・ガンマ
線レベルが高い高速増殖炉においてはその誤差成分の割
合いが高く十分な補正ｔすることが困隷であった。

（発明の目的） この発明は、上記の問題点を考慮してな式れたもので％
１本の検出器を用いてその信号ｔ−２通）の計測方式で
処理することにより、中性子束レベルおよびガンマ線し
ベル金同時に計測できる炉内監視装置を提供するもので
ある。

（発明のｇ賛） すなわち、本発明は原子炉内に挿入され友１本の中性子
検出器と、この中性子検出器の出力信号を交流成分と直
流成分とに分離する入力回路と、この入力回路で分離さ
れた交流成分を交流増幅し２乗平均するキャンベルアン
プと、前記入力回路で分離石れ几直流底分を増幅する直
流アンプと、この直流アンプおよび前記キャンペルアン
プにそれぞれ接続でれた差動アンプとを具備したこと全
特徴とする炉内監視装置である。

（発明の実施例） 以下仁の発明の一実施例について第３図を参照して説明
する。

第３図において３０は中性子検出器（核分裂型電離箱）
で、第１図に示し九検出器と構成社殆んど同じである。

この検出器３０の出力側に社同軸ケーブル３１が接続さ
れておシ同軸ケーブル３１には入力回路３２が接続され
る。

この入力回路３２は入力抵抗Ｒ１１結合コンデンサＣ１
から成る高入力インピーダンス回路と、高圧電源Ｈ，Ｖ
、と保護抵抗Ｒ，の電源回路と１有している。

高入力インピーダンス回路側には高入力インピーダンス
型低ノイズ中間周波帯域増幅器のキャンベルアンプ３３
が接続てれ、一方の電源回ｗ！Ｉ側には、直流電流アン
プ３４が接続されている。

マ九キャンペルアンプ３３および電流アンプ３４の出力
端には、それぞれ処理方式の異なる差動アンプ３５．３
６の２台が接続式れている。

つぎに以上のような構成の炉内監視装置の作用を説明す
る。

中性子検出器３０から出力された中性子による１ご号お
よびガンマ縁による信号は同軸ケーブル３１會介して所
定場所に伝送された後、同軸ケーブル３１端部に接続式
れた入力回路３２によって交流成分と直流成分に分離さ
れる。

ここで交流成分はキャンベルアンプ３３に入力されて増
幅器れ、＠流成分は直流アンプ３４にょシ増幅されてそ
れぞれ出力される。

この時の直流１／を流成分ＩＤＣとしては、前述したよ
うに中性子による電流成分Ｉユ、Ｉ）ｃとガン１線によ
る１７＠Ｉ）Ｃとの和である。

すなわち。

１０に　−Ｌｅ、）ｃ”　ｈｍｎｃ　　　　　　・−（
１）となる。

一方、交流成分を考えた場合、そもそも中性子検出器の
信号はパルス電流成分の和であるので交流成分が必ず存
在する。

ま次そのパルス発生の時間分布はボアノン分布をしてい
る。

従ってキャンベルの定理によ）交流成分の２乗平均は、
パルスの平均レートすなわち検出器３゜の出力信号に比
例することになる。

よって。

Ｉ−、−（Ｉ−Ｉ）諺−ＮＬｔｌｌ（ｔ）ｔｔｔ・−（
２）となる。

■−□、（Ｉ−Ｉｒは交流成分の２乗平均出力、Ｎはパ
ルス平均レー）ｋＩ（ｔ）はパルス電流の太き式である
。

このような関係から検出器３０の出力の交流電流成分を
交流増幅し、２東回Ｍｋ通して２栄し、整流平滑（平均
）を行なうキャンベルアンプ３３を用いることによル、
キャンベル出力は、中性子検出器の出力パルス平均レー
トに比例することになる。

ここで、検出器３０からの出力パルスが、太き名か異な
っている複数組のパルスから成っている場合は、キャン
ベルの定理を拡張して、Ｉｒｍａ−τＮｋ　”　ｔｌｋ
ｆ：、ｆ”（ｔ）ｃｌ　ｔ　　　・−・（３）をなる。

ここでＩＩ　（ｔ）　−ｇ−よ・ｆ　（ｔ）　　で、Ｎ
、はＩｋの平均レートである。

この関係によプ、検出器３０からのパルス信号を考える
と、炉内に設置された場合中性子パルスおよびガンマ縁
によるパルスの２種類があり、（３）式は、 Ｉ−，−Ｋ（ＮｒＬ＋１？−十ＮＹ＠Ｉ、）・−（４）
となる。

ここでｓ　ＮＩＬ　−Ｎ７はそれぞれ中性子パルスおよ
びガンマ縁によるパルスの平均レー）、ｔ、、。

ｔ　は中性子パルスおよびガンマ線によるノくルスγ の電荷量でおる。

さらに（４）式は、 ”Ｔｍｍ　”　ＫＣ”Ｌ＠ＤＣ”　ｆＦｚ　”　１７＠
Ｉ）Ｃ・ｔ、　）　−（５）で表わされる。

（５）式から、キャンベル出力Ｉ″”Ｔｍｓは、中性子
によるキャンベル出力とガンマ−によるキャンペル出力
の和で表わδれ、 しかもその割合は、電流出力比に対してＩくルスエケ当
几シの電荷量の比率を前置した出力比となることがわか
る。

ここで？いと析の大きさ會比較すると ｔＬ＞）、　　でメジ、この比率は検出器の構造によっ
ても異なるが約１０００倍程度異なる。

まｆＣｔｘ　＊　？ｙおよび定数には、検出器３０の製
作後求めることが出来る値である。

ここで（１）式と（５）式より貝、、ｃ　および１７ｍ
ＤＣは、となる。

以上ｉ６）＋　＋７）式からキャンベル出力Ｉす。、お
よび−流出力Ｉ、）。を求めることにより、中性子によ
る信号１ｎ＠Ｄｃおよびガンマ線による毎号１ｆ−１）
Ｃが求められ’　”ｒｍａ　　＊ｘｎｃの信号１？［動
アンプ３５゜３６に入力し、（６）、（刀式の処理をそ
れぞれ実行することにより′中性子による電ａ　Ｉｎ＊
ｎＣとガンマ線による１ｉｌｃｆｉＩ　　　とに分離し
、出力することかでγ・〃Ｃ きる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明に係る炉内監視装置によれば１
本の中性子検出器で炉内の中性子束レベルとガンマ巌レ
ベルとを同時に、精度良く、シかも連続して測定するこ
とができる。

ま几、従来の中性子束を計測する単純計測方法の場合、
中性子照射が進むと核分裂物質が消費されてガンマ線信
号の影響が増加して検出器の核的寿命がおった。

しかしながら本発明によシ検出器の感度が低下しても十
分使用可能とな）核的寿命もなくな９゜長寿命化できる
効果がある。

（発明の他の例） なお、上記実施例では、２台の差動アンプを例に説明し
たが、連続記録の必要がない場合には差動アンプの代用
としてＡ／Ｄコンバータおよびマイクロコンピュータを
用いて（６）、（刀式の計算処理を実施し出力すること
も当然可能である。

ま次実用プラントにおいて、安全系、制御系に使用する
場合は、中性子束レベルの出力だけｔ差動アンプを用い
て連続的に出力し、ガンマ線しベ　　　　フルは、定期
的にディジタルで出力する方式も可能である。

（発明の総合的効果） 以上説明し友ようにこの発明によれば炉内中性子検出器
の出力信号を直流電流計測およびキャンベル電流計測を
行うことによって中性子による電流およびガンマ線によ
る電流出力′に測定することによプ中性子検出器の寿命
が速やかに評価することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の枝分Ｉｉ型電離相（中性子検出器）を
示す断面図、’Ｉｆ、２図は、第１図に示す中性子検出
器を炉内に装荷した状態ｔ−ｇ略的に示す図、第３図は
、本発明に係る炉内監視装置の一実施例を示す結ｉ図で
ある。 ３０−・中性子検出器 ３１−ＭＩケーブル ３２・−入力回路 Ｃ息−・コンデンサ Ｒ凰、Ｒ雪・・・抵抗 Ｈ，Ｖ、−・・高圧電源 ３３・・・キャンベルアンプ ３４・・・直流電流アンプ ｊｓ、ａｓ・・・差動アンプ 代理人弁理士　須　山　佐　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉内に挿入された１本の中性子検出器と、この
   中性子検出器の出力信号上交流成分と直流成分とに分離
   する入力回路と、この入力回路で分離された反流成分を
   交流増幅し２乗平均するキャンベルアンプと、前記入力
   回路で分離された直流成分を増幅する直流アンプと、こ
   の直流アンプおよび前記キャンベルアンプにそれぞれ接
   続てれた差動アンプとｔＡ備したこと′に特徴とする炉
   内監視ｆｊ、置。 λ　中性子検出器は核分裂型電離箱式中性子検出器から
   なシ、キャンベルアンプ側からは中性子出力が、直流ア
   ンプ側からはガンマ出力が選出されることｔ−特徴とす
   る特許請求の範門第１項記載の炉内監視装置。