JPS60121658A - 広域中性子検出器 - 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　背　景 この発明の分野は全般的にイオン室形中性子検出器、更
に具体的に云えば、原子炉の炉心内の中性子束を測定す
る為に使う時、こういう検出器の寿命を長くすると共に
感度を改善することに関づる。

この発明を用いることが出来る様な形式の炉心的中竹子
検出装置の１例が米田特許第３，５６５，７６０号に記
載されＣいる。

イオン室形中性子検出器は周知Ｃあり、例えば米国特許
第３．（１４３，９５４号に記載されている。普通、こ
ういう室は相隔たる１対の電極を持っていて、これらの
電極が互いに電気絶縁されており、その間に中性子に感
応づる物質及び電離可能なガスが設（′Ｊられている。

例えば核分裂形イオン室では、中性子に感応する物質は
、熱中性子によって核分裂を起りことが出来るウラン２
３５の様な物質である。中性子が室内のウランの核分裂
を誘起づる時、この結束中ずる核分裂生成物が、室内の
中性子束の人ぎさに比例しく、ガスを電離づる。電極の
間に直流電圧を印加りると、電離の程痕に比例し、従っ
Ｃ室内の中性子束に比例りる出力信号が発生される。

早期の積分製反応炉以降、全出力運転の時も始動の時も
、軽水炉（Ｌ　Ｗ　Ｒ）を制御づる為に中性子に感応す
るイオン室が使われＣ来た。全出力ひ運転されるＬＷＲ
に於ける中性子束を感知する為の出力領域モニタ（ＰＲ
Ｍ）は、小形の固定の炉心内核分裂室であるのが典型的
であった。全出力運転は一般的に設計上の全出力定格の
１００％に於けるＬ　Ｗ　Ｒの運転と定義される。

然し、ＬＷＲの初期の始動の際に中性子束を測定覆る為
に使われるイオン室（即ち、中性子源領域モニタ（略称
ＳＲＭ）並びに中間領域モニタ（略称ＩＲＭ））は、原
子炉の炉心内に固定されていない。典型的には、始動感
知装置は、１０３乃至１０９　ｎｖの中性子束範囲をカ
バーする４個の中性子源領域モニタ（ＳＲＭ）と、１０
８乃至１．５Ｘ１０’ｎｖの範囲をカバーし得る８個の
中間領域モニタ（ＩＲＭ）とを持っている。中性子束の
普通の単位は、単位時間あたりに単位面積と交差−りる
粒子の数と定義され、その強度の目安である。以下の説
明では、中性子束を’ｎｖ”という記号で示すが、これ
は１秒に１平方センチの面積を通過する中性子の数を表
わす。こういう感知装置及び関連した電子回路が一緒に
ｈつ（，１０桁よりム多くの中性子束をカバーりる。

第１図は［Ｗｌ＜の中性子線領域、中間領域及び出力領
域の動作と、種々のレベルの中性子束に対Ｊる３で）の
相異なる感知装置のいろいろな応答と４示づグラフ′ｒ
：（ｌうる。

中性子線領域並びに中間領域で感度を高くＪる必要があ
る為、並びにＬＷＲの全出力運動中に８１＜　Ｍ及び１
（（Ｍが時機尚早に燃えつきるのを防止する為に、従来
、Ｓ　ＲＭ及びＩＲＭ感知装置は、Ｌ　Ｗ　Ｒの炉心の
十りで、中性子束が無視し得る位置に引込めていた。感
知装置を挿入し！こり引込める装置は、駆動制御回路、
駆動モータ、可撓性の駆動軸、歯車筒及び垂直駆動管で
構成され、この管の中に感知装置が収容されていて、Ｌ
ＷＲの炉心に固定されてその中に入り込む円筒形の乾い
た管の中に感知装４を挿入する手段になる。こういう部
品は高いレベルの保守を必要とし、制御棒の駆動部の保
守の際に損傷を受【プる惧れがあり、容器の下方の煩雑
を増やす。

引込めることの出来る検出器に要求される高いレベルの
保守に伴う別の問題は、人間が放射に露出されることで
ある。公知の様に、原子力規制委員会（Ｎ　ＲＣ）は、
所定の期間の間に人間が被曝してもよい照射の上限を定
めており、これは！ｉｌｌ型的にはマン・レム被１＠ｌ
量と呼ばれている。

更にＮＲＣは規制指針１．９７で新しい規制を発表し、
冷却月喪失事故（ＬＯＣＡ）後の中性子束レベルを１０
−６％から全出力の１００％までの全出力範囲にわたっ
て監視する安全関連＠置を操業中の工場が持つことを要
求し゛（いる。

従って、（１）急速な燃焼くバーンアップ〉を伴わずに
炉心内に固定することが出来、（２）３又は更に多くの
運転サイクルにわたり、或いはＬＷＲの大体５全出力年
にわたり、炉心内にとずまるごとが出来、且つ（３）好
ましくは現在使われている２つの感知装置の代りに１つ
の感知装置を用いて、広い範囲の中性子束に対して作用
する感知装置に対する要望がある。

発　明　の　・ この発明は広域中性子検出器を提供する。相隔たる２つ
の電極をその中に配置した密封室が、検出器がある場所
に於ける中性子束より少なくとも約２桁低い中性子束を
持つ環境内に配置された封じを用い（気密封じされる。

電極の間の空間内に電離可ｆｌｕな刀スが配置されてい
て、２気圧より高い圧力に加圧されている。作用物質及
び増殖性物質の混合物の層が室内に配置されている。作
用物質及び増殖性物質は夫々Ｕ−２３５及びＵ−２３４
である。この層は少なくども０．２ミリグラム／平ｈレ
ンチの厚さを持っている。

この発明の１実ＩＭ例が図面に示されている。図面は、
次の好ましい実施例の詳しい説明の項でこの発明の１実
施例の構成と作用の説明と共に、この発明の考えを例に
よっＣ説明する為のもの′ｒ：ある。

好ましい実施例の詳しい説明 第１図は前に１発明の背望」の項′Ｃ説明したので、こ
）では説明しない。

第２図はその中の中性子束を監視する為に原子炉２２内
に配置された複数個の検出器２０を図式的に示している
。周知の様に、原子炉は複数個の相隔たる燃料集成体２
４を持ち、各々の集成体がＵ−２３５の様な核分裂し得
る物質を収容した複数個の燃料要素又は燃料棒を持つで
いる。燃料集成体２４の間の空間に保護管２６が配置さ
れ−Ｃ検出器２０を受入れる。管２６は密封してもよい
し、或いは図示の様に開放にして、検出器２０の周りを
流れる冷却材の流れを受入れる様にしてもよい。実際に
は、各々の管２６の中で炉心の相異なる高さの所にある
幾つかの検出器２０を含めて、多数の出力範囲検出器２
０が原子炉の炉心内に予定の配置で分布しており、炉心
内の中性子束の大きさ並びに分布の正確な表示を発生す
る。こういう装置は米国特許第３，５６５゜７６０号に
詳しく記載されている。この発明の広域中性子監視器（
ＷＲＮＭ＞は炉心の中心平面より約１．５フイート上方
に配置される。

第３図はこの発明の中性子検出装置３０に用いる中性子
検出器２０の略図である。検出器２０が２つの相隔たる
同心の電極、即ち第１の電極３２及び第２の電極３４を
持つ（いる。電極３２．３４の間の空間３６は密封され
Ｃい−Ｃ１例えばアルゴンの様な希ガスＣある加圧した
電離可能なガスが充填されＣいる。

−／ｊ又は両方の電４８ｉ３２．３４の面が作用物質及
び増殖性物質のｉｌ配合物から成る層を担持し”Ｃいる
。この内の１つの物質は中性子によつＣ放銅化すること
が出来る。例えば、核分裂可能なウランである。

中性子束が存在でると、核分裂可能な物質から成るこの
混合物又は被覆３８は中性子束に比例する速度で、核分
裂反応を起づ。こうして生じた核分裂生成物が核分裂の
数に比例して、空間３６内にあるガスを電１１する。、
適当な塩１工を持つ電源４０を電極３２．３４の間に接
続づると、電極３２．３４によってイオン対が収集され
る。この結果、第１の電極３２がら第２の電極３４に８
１器４２の様な電気検出装置を介し゛（ｆｆｉ流が流れ
る。ム１器４２が表示づる信号は、検出器２０の室４４
内の中性子束に比例づる。検出器２００′Ｒ命は、作用
物質及び増殖性物質が欠乏Ｊる速度に関係し、従って空
白の中性子束の熱成分及び熱外成分に関係する。

第４図はこの発明の特定の実施例を示１゜中性子検出器
２０が相隔たる２つの電極、即ち、第１の電極３２及び
第２の電極３４を収めた密封室４４で構成される。密封
室４４は成る長さのステンレス鋼の管４８で構成され、
第１の端栓５０及び第２の端栓５２によつＣ密封されて
い−る。端栓５０は電気導体５４を通す為の通路を持つ
−Ｃいる。電極３２．３４はセラミックの第１及び第２
の絶縁性スペーサ５８．６０によつＣ互いに絶縁されて
いる。中心電極又は内側電極３４が陽極として作用し、
電気導体５４を介して電源４０及び信号処理回路に電気
接続される。アルゴン又はヘリウムの様な電離可能なガ
スが電極３２．３４の間の空間３６内に配置される。

検出器２０が１０桁の中性子束測定範囲にわたって所望
の感度を持つ様にする為には、空間３６を２気圧より高
い圧力に保つことが特に重要である。この特徴は、前に
引用した米国特許第４，１２１，１０６号に対してこの
発明の特に重要な違いである。空間３６に保有するガス
の圧力の適当な範囲は、２気圧乃至２０気圧であり、約
１４．１気圧に保つことが好ましい。陽４４ｉ３２は第
４図に示す様な中空内部４５を持つことが好ましく、こ
の中空内部４５には空間３６に使うのと同じ電離可能な
ガスを充填して空間３６と連通りる１、中空内部４５で
、電離可能なガスが埋合せ容積としＣ作用りる。中空内
部４５は空間３６と同じ圧力に加圧される。この構成は
、ガス埋合「容積が検出器の１１線性をかなり改善する
と共に、陽（拒３４の？［が減少しＣいる為にＴ加熱を
減少するのに役立つ点ぐ９ｒましい。

作用物質及び増殖性物質の混合物から成るａ９い被覆３
８が陽極３４の表面に設（〕られる。この発明の別の実
施例ぐは、陰４Ｉ３２の内径が薄い被覆３８を担持して
もよいし、或いは陰極３２と陽極３４の両方が作用物質
及びｊＴ／Ｊ殖牲物質の混合物の被膜を持っていてもよ
い。今の場合、被覆３８はＵ　−２３４及びＵ−２３５
の混合物を７０：３０乃至９０：１０の範囲内の比ひ持
っ（Ｊヌリ、この被覆が陽極３４の外径に沈積される。

好ましい実施例では、Ｕ　−２３４及びＵ−２３５の７
９器２１混合物を使い、こうしく同じ混合物を使った出
力範囲検出器の性能に基づい゛Ｃ十分な資料のある感度
対中性子露出の関係が得られる様にする。

この混合物に覆ると、全出力で運動される炉心内で丸５
年動作した後、検出器２０の感度が約６０％低下する。

５全出力年の終りに於（〕る検出器２０の目標感度が例
えば１ＸＩＯ−３カウント／秒／ｎ■（これはプラント
の製造業者によっＣ決定されたプラントの技術仕様によ
つ゛Ｃ要求される計数率よりもずっと高い計数率になる
）であれば、初期＠度を２．５Ｘ　１０″３カウント／
秒／ｎｖにすると、炉心内の位置を固定にすることが出
来る。こうＪると、現在使われでいるＳＲＭ及びＩＲＭ
駆動部品が要らなくなるので、望ましい。

第４図の構造の説明を続けると、導体５４が約４０フイ
ートの長さを持つケーブル６２内に収容され−（いる。

ケーブル６２がハウジング絶縁体６６に取イ］けた押え
リング６４を通り抜番ノる。絶縁体６６が端栓５０に取
付けられていて、検出器２０のハウジングの所定位置に
溶接されている。ケーブル・アダプタ６８が検出器２０
の内部で端栓５０の内面に突合せになっ（いる。多孔質
の鋼製の膜であるスクリーン７ｏを設（）（、感知装置
からクープルへ、更に後で説明づるセラミック封じまぐ
ガスが移動出来る様に（る。ハウジング絶縁体６６の作
用は、感知装置を取（＝Ｊりた管から感知装置を絶縁す
ることである。検出器２０の内部ぐは、導体５４は、ク
ープル・アダプタ６８と第１のスペーサ５８の間の距離
を伸びる絶縁密封専管７２内に八つ（いる。

導管１２の中ぐ、ケーブル６２が継目７４１’第１の装
置７６、第２の装置７８及び第３の装＠８０に接続され
る。装置７Ｇ、　７８．８０は、頑丈な電気絶縁集成体
を用い−Ｃクープルを終端する為に使われるレラミック
ー金属間封じの部品である。

電（−３４の他端（即ち、第４図の右側）では、第２の
スペー＋Ｊ６０の外側に円板絶縁体８６があり、その後
に前に述べた第２の端栓５２が続き、この端栓がハウジ
ング４８の所定位置に溶接され−Ｃいる。検出器２０の
外側で、端栓５２の外面にハウジング絶縁体８８が取（
＝Ｊ　Ｇ）られ、その後に押えリング９ｏが続いＣいる
。ハウジング絶縁体８８及び押えリング９ｏの構成並び
に作用は、絶縁体６６及び押えリング６４と略同−で、
ある。中空キャップ９２が端栓５２に取（Ｊ−［３られ
ている。

圧送管５６が、中空内部４５、空間３６及びフィルタ１
０を介しＣ１ケーブル６２の内部空間を含む検出器の内
部空間と流体が連通する様に固定され−Ｃいる。

圧送管５６は中空内部４５、空間３６及びケーブル６２
を真空にひき、その後中空内部４５、空間３６及びケー
ブル６２を所望の圧力のガス混合物で充Ｉｎる為に使わ
れる。

中性子パルスに応答して検出器２ｏによって発生された
電流が解析の為に導体５４を介して計器４２に送られる
。計器４２は数多くのいろいろな形式の電気解析回路に
づることが出来、その幾つがが公知である。１例が米国
特許第３，５７９，１２７号に記載されている。この米
国特許の電気回路は、検出器によって測定された不規則
なパルスの平均速度の対数に比例する出ツノ信号を発生
する様に作用づる。

パルス信号の速度が一部分な大きさを持つ全パルス速度
範囲にわたっ−Ｃ変化する為に、少なくとも２種類の異
なる監視方法を必要とづる。

米国特許第３．５７９．１２７号では、不規則なパルス
のパルス速度の（・ｊ数に比例りる第１の中間信号、及
び全パルス速度範囲の予定の下側部分に比例Ｊる第２の
中間信号が発生される。第１及び第２の中間信号はｖＡ
節自在であって、平均パルス速；衰の対数に対しＣ同じ
比例関係を持つ様にする。、２つの中間信号を制限して
組合ける振幅とレベルも調節自在ｅある。絹合せ又は加
算出力回路を設けて、第１及び第２の中間信号の両方か
ら１個の出力を発生し、この出力信号が全パルス速度範
囲にねたつ〔平均パルス速度の対数に比例づる直線的な
連続信号になる様にりる。

従来の回路の別の例が米国特許第４，１０３，１６６号
に記載され（いる。この米国特許では、検出器の核分裂
室内の平均自乗の交流に比例づ″る電圧（これを酋通Δ
Ｃ信号ど貯ぶ）を形成づるが、これが中間領域に於りる
中性子束の目安である。

第５図はこの発明の好ましい実施例による第４図の検出
器の１つの用例を示１゜第５図は中性子束を発生ずる炉
心内にこの発明の検出器を配置した構成の一部分を切欠
いた側面図ぐある。第５図の検出器集成体９４が密封さ
れた円筒形のドライ・デユープ９６（又はこれと同等の
ウェット・チューブ）を持っており、このチューブがヘ
ッド９８を持っている。

炉心の中性子束の中に配置する時に検出器２０を収容す
るチューブ室１００を設ける。検出器２０はキャップ９
２をヘッド９８に近づけＣ配置し、このキャップの後に
検出器２０の押えリング９０、ハウジング絶縁体８８、
ハウジング絶縁体６６及び押えリング６４が続く、押え
リング６４を全体的なケーブル６２の上側ケーブル１０
４に取付ける。上側ケーブル１０４は、アルミナ絶縁物
１０２の環状集成体の中に封入づることにより、ドライ
・デユープ９６の壁１０６から絶縁されている。上側ケ
ーブル１０４の下端１０８がドライ・チューブ９６内に
入っているセラミック封じ１１０にはまる様になってい
る。電極３２．３４の間にあるガスが、約１０フイート
の長さを持つ上側ケーブル１０４を全体的にセラミック
封じ　１１０に対して押イ４ける。上側ケーブル１０４
と全体的なケーブル６２の下側ケーブル１１４（これは
約３０フイートの長さを持つ）の間に空間１１２があり
、下側クープル１１４もシリカ又はアルミナの絶縁物１
０２を用いて壁１０６から同様に絶縁されている。

ドライ・”ｆＪ−ブ９６は、原子炉の壁１１６を通りＩ
ＭＧプると共にこの壁に固定された一体の境界封じ１１
８に取巻かれている。境界封じ１１８は原子炉に！ＩＩ
！型的に使われる普通のΔＳＭＥ圧力境界封境界封る。

＋＝Ｊじ１１８がヘッド１２２を持ち、頚部１２４を介
して、ヘッド　１２２の外径よりも外径の小さいのど部
１２６に細くなる。ヘッド９８から境界封じの頚部１２
４の初めま（・伸びるドライ・デユープ９６は、標準△
ＳＭＥ圧力ＮＡｔＮＡｔ用される管′Ｃ構成されＣいる
。

この発明にとつ（特に重要なのは、炉心１２８に対する
セラミック封じ　１１０の場所である。この発明では、
封じ　１１０は、アルミナ、フォーステライｉ〜、酸化
ベリリウム及び硝子を含む群から選ばれｌこセラミック
Ｉ４１１で作られ、アルミナで構成することが好ましい
。この発明が従来の問題を解決してそれを改善する重要
なやり方の１つは、検出器２０が受ける炉心１２８内の
中性子束より少なくとも２桁低い中性子束を受ける様な
場所に、セラミック封じ１１０を配置することである。

検出器２０の様な検出器は約７年の寿命を持つと予測さ
れたが、約２年使った後、こういう検出器は感度にかな
りの予想外の変化が生ず−ることか判った。

この発明が生れるきっかけとなった大規模な実験並びに
研究の後、検出器の感度の変化が起る１つの原因は、原
子炉１２８内の強い中性子束による中性子照射により、
セラミック封じ１１０が高速中性子によっＣ損傷を受け
、その結果感知装置の本体とケーブルの間でガスが移動
し、従って、感度が変化することが判った。実験の結果
、セラミック封じ１１０を検出器自体の中の従来の場所
から、炉心１２８の下側の縁１３０より約２フィート下
ｈ１従って中性子損傷を受ける閾値よりずっと下方の、
第５図に示す位置に変えるというこの発明の考えが生れ
た。こういう位置にすると、予想される検出器の寿命の
終りに於りる中性子の影響は、高速中性子にＪ、る損傷
の１＃値Ｊ：り約２桁低くなる。この閾値は典型的に番
よ約２乃至５Ｘ　１０”　ｎｖｔである。

＠後にドライ・チューブ９６【よ境界封じ１１８を通り
扱りてドライ・チューブの外側端１３２で出て来（、Ｌ
ＯＣΔ事後適格の設計になっている外側封じ　１３４に
よっＣ密封される。下側のケーブル１１４の下端１２０
がセラミックの下側］ネクタ　１３６によっτ気密封じ
されて外側ケーブル１３８と導電関係を持つ。外側ケー
ブル１３８が封じの間口１４０を通り抜けで、電源４０
及びＳ１器４２に普通に電気接続される。

第５図を見れば判る様に、この発明は４乃至６年の予想
か命の間、検出器２０を原子炉１２８内に永久的に配＠
づることにより、感知装置を挿入したり引込める装置を
含めるという従来の必要を省く。

従−）Ｃ１この発明は駆動部制御回路、駆動モータ、可
撓性の駆動軸、歯車箱、及び感知装置２０を収容し【い
てそれを固定のドライ・チューブ９６に押入りる手段と
なる垂直駆動管の様な従来必要とした装置を不要と覆る
。この発明の検出器２０は、耐震状態並びに冷却剤喪失
事故後の状態の両方に適格である。

ケーブル絶縁物は容積率的３５％につき固めた微視的な
球の形をしたシリカである。このつき固めにより、絶縁
物を介してのガスの移動が非常に高速になり、こうして
検出器を製造し易゛くすると共に、普通に使われている
アルミナ又はマグネシアの様な普通の鉱物質で絶縁され
たケーブルを使った場合に生ずる信号の遅いドリフトを
なくす。

検出器２０内でガスの容積と温度、及び１２フイートの
上側のケーブル１０４内でガスの容積と温度の適当な釣
合いをとることにより、原子炉の出力変化があった後に
起る検出器と上側ケーブルの間のガスの移動が最小限に
抑えられ、直線的な感知信号が保たれる。部分１４０か
ら部分９８まぐぐ測った領域でドライ・チューブ９６を
空気ではなくヘリウム・ガスで後から充填することによ
り、検出器２゜内の陽極の温度は約１１８６″Ｆという
高い温度から、９７６’ｌ”という低い値に大幅に下げ
ることが出来る。

明細書の末ＩＥに記録した表１及び■に検出器のパラメ
ータを示づ。表Ｊはこの発明の検出器２０の最初の１７
１発モデルを記述したものであり、このモデルは試験状
１−ｔｐ首尾よく動作した。表■には改造した検出器を
開弁して試験した結果を示しである。

中性子を監視りる分野では、Ｕ　−２３４の自然減衰に
よっＣ生ずるアルファ粒子によっ゛Ｃ発生される前車信
号に関りる懸念があっＩ〔。この懸念の為、極めＣ少Ｍ
のＵ−２３４を持つ核分裂計数器が製造される様になっ
た。従来、成るＳ　ＲＭ核分裂計数器では、最大０　、
！ｉ％のｊＪ−２３４が使われでいる。

従って、この様な核分裂１１数器の設計技術者が、再生
形検出器に要求される様に、この発明の分量にわざとＵ
−２３４を追加することは全く考えられない。然し、検
出器に正しい設計を用いて回路を正しく選択Ｊると、炉
心内の中性子束によって検出器が照射されたことによっ
−Ｃ発生される信号に対し、自発減衰に五つ（生ずる自
発的なＵ　−２３４アルファ信号を弁別り°ることは比
較的容易である。

この為、中性子束の低い範囲（即ち、中性子源領域）で
、１０３乃至約１０９　ｎＶの中性子束の範囲で、再生
形検出器を使うことが出来る。この発明の検出器２０の
試験によって、アルファ弁別が簡単であることが実証さ
れた。

この発明の広域検出器は、自乗平均電圧（ＭＳＶ）動作
にとって、約０，６４　ｘ　１０−’Ａ　２／　ｌ−１
ｚ　／ｎｖの範囲内で、十分以上の感度がある。従来利
用し得る回路では、検出器２０の様な始動時の中性子束
監視装置に要求される中性子束の１０桁の全範囲をカバ
ーするのは容易である。１．６８　ｘ　１０３　ｎｖか
ら４ｘ１０１２ｎｖまでをカバーづることを実証するデ
ータが得られている。ＭＳＶ様式で更に高い中性子束に
行くことが出来るかどうかは、普通の方法によって設計
される電子回路のダイナミック・レンジの関数である。

今日の技術でも、少なくとも１．５０　ｘ　１０１３　
ｎｖまで達する能力は容易に得られる。

第５図に計器４２で図式的に示した電子回路が、検出器
２０のアナログ出力信号を外側ケーブル１３０を介して
受取る。このアナログ出力信号が前置増幅器（図に示し
くない）で増幅され、その後適当な電子成分１１１１装
置（図に示してない）によっ゛ＣＪ１数ヂャ数字ヤンネ
ル自乗電圧（ＭＳＶ）チャンネルとに分離される。これ
によっ（，１０桁の範囲にわたって検出器２０が受けた
即発中性子束の目安が得られる。

電子式信号処理装置はいろいろな普通の形式のどの形に
し′Ｃｂよい。第１の形式は、別々の信号処理をづるも
のである。、この場合、匠１数信号及びＭＳＶ信号を別
々の信号のま）にしＣａ２き、別々の原子炉制御室表示
器、記録装置及び警報器（これらは何れも示してない）
に送られ、従って現在のＬＷＲ制御室装ｒノ（図に示し
てない）と容易にインターフェイス接続される。第２の
形式は対数形の信号処理をするものであり、この場合、
ｈｉ数倍信号びＭＳＶ信号を対数信号に変換しＣから、
例えば選択回路に人力し、この回路が百分率出力８１に
表示づる為に優勢信号を選択づる。この様な装置では、
周期用件し回路が１次安全引外し装置として使われる。

第３の形式は、組合せ信号処理を行なうものであり、こ
の場合信号処理方法の梗々の組合せはＭＳＶ様式に於け
る手動又は自動範囲スイッチを必要とするが、現在のＬ
ＷＲ核分裂プラントに後から組込むこと又は新しいＬ　
Ｗ　Ｒプラントに取付けるという選択の余地がある。

第６図はこの代りに、３軸ケ一ブル集成体を構成するこ
とが可能であることを示している。この場合、外側さや
は原子炉の大地（図に示してない）と接触しており、内
側さやは外側ケーブル絶縁物及び検出器２０の外部の絶
縁スリーブによって隔離されている。この構成では、検
出器２ｏが金属の外側保護さや１４４の中に配置されて
いる。さや１４４が溶着部１４８で３軸ケーブル１４６
に溶接されＣいる。

第６図で内側ワイヤ１５０が１端で電極３４に電気接続
され、検出器２０から反応容器（図に示してない）の外
部までの距離に張渡されＣがら、信号■１１５２及び電
源１５４の陽極に接続されζいる。内側さや１５６が内
側ワイＡ７１５０を取巻いていｃｌそれから電気絶縁さ
れ、やはり検出器ハウジング３２に接続されＣいる。反
応容器の外側ぐは、内側さや１５６の他端が電源１５４
の陰極に電気接続される。

同様に、外側さや１５８が内側さや１５６及び検出器２
０から電気接続されＣいるが、それらを取巻いてＪ３す
、１京子炉の大地に電気接続されくいる。第５図のセラ
ミック１４じ　１１０と同じ様に、３り自１４じ１６０
が炉心の下方に配置されＣいる。反応容器の底Ｃは、第
２の３軸月じ　１６２が、３軸ケーブルが反応容器から
出Ｃ↑］くことが出来る様にする通路を作つ−Ｃいる。

この点ひ、３軸容器１４６が、内側ワイｔ７１！ｉ０と
、３軸ケーブルの内側さや１５６に電気接続された外側
ハウジングとぐ構成された同軸ケーブル１６４に代る。

第５図のドライ・チューブ９Ｇで承り様なドライ・デユ
ープ形集成体は、ドライ・チューブ９６を所定位置に残
したよ）、検出器２０及びそれと一体のクープル６２を
取外１ことが出来る様に、炉心の底から入れる着脱口イ
１の装置に容易に改造することが出来る。この結果、現
在の操業中のプラン１〜や将来建設される新しいプラン
トにとっＣも、コストの点でかなり右利になる。電磁干
渉を最小限に抑える為、検出器２０に使う一体のケーブ
ル６２は、ステンレス鋼の外側さやの内部に収容された
密実な銅のさやを持っＣいる。

運転開始領域検出器にとっては、出力領域検出器の較正
に必要なのと同様な検出器２０の較正を必要としない。

然し、９１画的な交換を保証−りる為に、検出器２０の
寿命の終りを定期的に見積る必要がある。この較正は、
この発明の広域検出器からの直流信号を隣接するＬＰＲ
Ｍ　（、局部出力領域モニタ）からＴＩＰ（移動形炉心
内プローブ）較正情報と関係づけることによって達成し
得る。

以上この発明の好ましい実施例につい又詳しく説明した
のは、例示の為にすぎない。この詳しい説明はこの発明
を網羅するものではなく、またこの発明をこ）に説明し
た形そのものに制約づるつもりもない。勿論、以上の説
明から、いろいろな変更が可能Ｃある。好ましい実施例
を説明に選んだのは、この発明の原理並びにこの発明の
実際的な応用を最もよく説明する為であり、こうしてこ
）ひ具体的に説明しなかった他の構成でも、当業者がこ
の発明を最もよく利用することが出来る様にづる為？１
″ある。特定の用途に関してこの他のいろいろな変更が
考えられる。この発明の範囲は特許請求の範囲の記載の
みによつく限定されることを承知されたい。

表１　検出器（第１の間発しデル） 電極間隔　０．（＋１１１；Ｊ 充１＃！圧力　１４．６３気圧（絶対圧力）充填ガス　
アルゴン 「クラン被覆１．ＯｍＬ’０ｎ２ ウラン混合物　２１％（ノー２３！］　、　７９％Ｕ−
２３４感知容積　被覆は０．４９平方１寸 長さ　１，００１１＝１ 陰極直径　０．１５７１１’Ｊ 一体のケーブル 絶縁物　シリカ 外側さや　外径０．１７０ｘ肉厚０，０１！ｊ、ｌ’Ｐ
３０４ステンレス鋼遮蔽体　外径０．１４０ｘ肉厚０．
０１５、密実な胴中心ワイＡ７　外径０．０２＋、結晶
粒安定化銅インピーダンス　７ｂＡ’−１ｚ 別数　０．５５　Ｘ１０−３Ｃｐｓ　／ｎｖＭＳＶ　１
．２８　Ｘｌ０−２”Ａ２／ｌ−＋７　／ＩＩＶＤＣ１
，１４ｘｌＯ−１６Ａ／ｎｖ パルス１個あたりの平均電荷　１．８８　ｘｌＯ−１３
クーロン［γ感度］ 計数　０．３６７ｘ１０６　ｃｐｓ ＤＣ２，８１ｘｌＯ−９アンペア ＭＳＶ　１，８５　ｘｌＯ−２ＢＡ２．／１−１ｚパル
ス１個あたりの平均電荷　７，６５　Ｘｌ０−　”クー
ロン［収集時間（３５０ポル１〜にて測定）］電子収集
時間　６．０Ｘ１０−８秒 イオン収集時間　２．２５　Ｘｌ０−５秒■　検出器の
プロ１〜タイプ 電極の間隔　０．０１間 ウラン被覆　０．６１１牙／ｃｍ２ 長さ　３．００吋 陰極の直径　０．３９２１１寸 一体のクーゾル 絶縁物　シリカ 外側さや　外径０．’１７０ｘ肉厚０．０１５．１−Ｄ
　３０４ステンレス鋼遮蔽体　外径０．１４０ｘ肉Ｊ’
Ｉ　Ｏ，０１５、密実な胴中心ソイ１７　外ｉ￥０．０
２１０−ｊ、結晶粒安定化銅インピーダンス　７５Ａ−
ム 検出器の１ＺＩ性 し生竹ｒ感度１ 占１数　２．７２　ｘｌＯ−３ｃｐｓ　７’ｎｖＭＳＶ
　０．６７２ｘ１０−２８Ａ２／１−（ｚ　／ｎｖ１）
Ｃ５，５ｘｌＯ−１６Ａ／ｎｖ パルス１個あたりの平均電荷　＋、８８　ｘｌＯ−’３
クーロン［γ感磨］ ＭＳＶ　４，４ｘｌＯ−２８Ａ２／１−１ｚ　／Ｒ／Ｈ
ｒＤＣ１，３ｘ＋０−１２Ａ／Ｒ／Ｈｒ １−ｊフルノア１ ＭｌｌＱ　１．４Ｘ１０６　Ｃｐｓ ｌ、）Ｃ１，０４ｘｌＯ−”）’ンペアｔｖｌｓＶ　Ｏ
，７１ｘｌＯ−２２Ａ２／ｌ−１ｚパルス゛１個あたり
の平均７４前７．６５　Ｘｌ０−１５クーロン（収集時
間（３り（ｌポル］−に（測定）１電子収集時間　６．
ｏｘｉｏ’−ｓ秒 イオン収集１４間　２．２ｂ　Ｘｌ０−　’秒表１及び
■に−おい（、△はアンペア、ＤＣは直流、Ｒはシン１
〜ゲン、１−１１・（ま時間を表わＪ０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の検出器の応答範囲を示Ｊ「広域」と
記した、中性子束の種々のレベルに対する検出器の応答
を示すグラフ、第２図は炉心内にある中性子検出器の略
図、第３図は中性子検出器及びそれに接続された回路の
略図、第４図はこの発明の中性子検出器を示づ側面断面
図、第５図は第４図の中性子検出器の用例を示１図、第
６図は３軸ケ一ブル集成体を用いたこの発明の別の実施
例を示す略図、第７図は第６図の３軸ケーブルの横断面
図である。 主な符号の説明 ３２．３４＋電極 ３６：空間 ３８：被覆 ４４：密封室 特許出願人 ゼネラル・ルクトリック・カンパニイ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）当該検出器の場所に於りる中性子束よりも略少なく
   とも２桁低い中性子束を持つ環境内に配置された］、４
   じを用いて気密封じされていて、相隔たる２つの電極が
   その中に配置されＣいる密封室と、前記電（陶の間の空
   間内に配置されていＣ２気圧より高い圧力に加圧された
   電離可能なガスと、前記寮内に配置された作用物質及び
   増殖性物質の混合物の層とを右し、前記作用物質及び増
   殖性物質は夫々ＩＪ−２３５及びＩＪ　−２３４であり
   、該層は少なくとも０．２ミリグラム／平方センナの厚
   さを持っでいる広域中性子検出器。 ２、特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   於て、前記封じが金属材料にろう付けしたセラミック材
   料で構成される広域中性子検出器。 ３）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   於Ｃ１該検出器が１０３乃至１０１’　ｎｖの範囲内の
   中性子束を持つ原子炉炉心内に配置され、前記封じが炉
   心の外部にあって炉心内の中性子束より少なくとも２桁
   低い中性子束を受【プる様に配置されている広域中性子
   検出器。 ４）特許請求の範囲１）に記載しｌこ広域中性子検出器
   に於て、前記封じが炉心の外側少なくとも２４吋の所に
   配置されていて、中性子照射による封じの経年変化を減
   らし、こうして封じの寿命を検出器の寿命よりずっと長
   くした広域中性子検出器。 ５）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   於て、電離可能なガスが２．０気圧乃至２０．０気圧の
   範囲の圧力に加圧されている広域中性子検出器。 ６）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   於て、電離可能なガスが１４．７気圧に＋Ｊｔｌ圧され
   ている広域中性子検出器。 ７）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   於て、前記物質の層が０．２０乃至０．８０ミリグラム
   ／平方センチの範囲内の厚さを持つ−Ｃいる広域中性子
   検出器。 ８）特許請求の範囲１）に記載し１＝広域中性子検出器
   に於て、前記層が０．４０乃至０，８０ミリグラム／平
   ７’ｊ　ｔンヂの範囲内の厚さを持っている広域中性子
   検出器。 ９　）　％Ｊ　ｉ；’ｒ品求の範囲１）に記載した広域
   中性子検出器に於−Ｃ１前記作用物質及び増殖性物質の
   混合物が７０：３０乃至９０：１０の範囲の比を持つＵ
   −２３４：　ｔＪ−２３５の混合物で構成されている広
   域中性子検出器。 １０　）　Ｑ６　ｉｉＱ請求の範囲１）に記載した広域
   中性子検出器に於４、前記作用物質及び増殖性物質の混
   合物の図がｊＪ−２３！＋が２１％に対し−Ｕ　Ｕ　−
   ２３４が７９％の比Ｃ構成され（いる広域中性子検出器
   。 １１）特ｉ′［請求の範ｔｉｌｌ　１　＞に記載した広
   域中性イ検出器に於４、前記電極の間の空間が０．００
   ８乃至０　、０２０１１ｉＪの範囲内である広域中性子
   検出器。 １２、特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器
   に於Ｃ１前記電極の間の空間が少なくともｏ、ｏ＋ｏｎ
   （′ｃある広域中性子検出器。 １３）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器
   に於て、この検出器が中性子束を発生する源の全出力運
   転の１０−９％乃至１００％の範囲内の中性子を感知す
   る様に設計されＣいる広域中性子検出器。 １４）特許請求の範囲１）に記載し／ｊ広域中性子検出
   器に於て、一方の電極が作用物質及び増殖性物質の混合
   物の層を含んでいる広域中性子検出器。 １５）特許請求の範囲１）に記載し１＝広域中性子検出
   器に於て、各々の電極が作用物質及び増殖性物質の混合
   物の層を含んでいる広域中性子検出器。 １６）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器
   に於て、前記空間には、ウラン被覆の選ばれた層と共に
   、６１数範囲にとって適切な感度を持つのに十分な高い
   圧力を持つ様に選ばれた、よく制御された電離可能なガ
   スを備えている広域中性子検出器。 １７）特許請求の範囲１６）に記載した広域中性子検出
   器に於て、前記よく制御された電離可能なカスがアルゴ
   ン及びヘリウムを含むガスの群がら選ばれている広域中
   性子検出器。 １８）特許請求の範囲１６）に記載した広域中性子検出
   器に於（、前記よく制御された電離可能なガスが１４．
   １気圧の圧力を持つ広域中性子検出器。 １９〉特し′［請求の範囲１８）に記載し／ｃ広域中性
   子検出器に於て、前記感度が０，５ｘ　１０−３　Ｃｐ
   ｓ　／ｎＶ乃至４．Ｏｘ　１０−３　ＣＤＳ　、／ＩＩ
   Ｖの範囲内である広域中性子検出器。 ２０）特５′［請求の範囲１８）に記載した広域中性子
   検出器に於−（、前記感度が２．５ｘ　１０’　Ｃｌｌ
   ５　／ｎｖぐある広域中性子検出器。 ２１）特ＹｆＭＩ求の範囲１）に記載した広域中性子検
   出器に於Ｃ１前記電極及び月じの間で検出器内に少なく
   とも１木のケーブルが配置されている広域中１１子検出
   器。 ２、特許請求の範囲２１）に記載した広域中性子検出器
   に於”Ｃ、ケーブルの絶縁物が容積率的３５％につき固
   めたシリカの微視的な球の形をしてＪ３つ、このつき固
   めによってケーブル内でのガスの移動を非常に高速にし
   、こうしてアルミナ及びマグネシアの様な通常の鉱物質
   で絶縁されたケーブルを使うことによって起る検出信号
   の遅いドリフトをなくシｔ＝広域中性子検出器。 ２、特許請求の範囲２１）に記載した広域中性子検出器
   に於て、検出器並びにそれと一体に取イ１けられたケー
   ブルがアルミナ円筒の形をした絶縁体の中に実質的に封
   入され−Ｃいる広域中性子検出器。 ２、特許請求の範囲２２）に記載した広域中性子検出器
   に於て、ドライチューブを後からヘリウム・ガスで充填
   して、検出器の陽極温度を約１１８６”Ｆから約９８６
   ″Ｆまで下げることが出来る様にした広域中性子検出器
   。 ２、特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   於て、Ｕ−２３５とＵ　−２３４との比が、５全出力年
   で感度が約６０％低下する様な、感度対中性子露出の関
   係が得られる様に選ばれる広域中性子検出器。 ２、特許請求の範囲１）に記載した広域中性了検出器に
   於（，５全出力年の終りに於りる目標感度が１×１０−
   ３カウン１−／秒／ｎｖに選ばれていて、検出器の感度
   としＣ２，５ｘｌＯ−３カウント／秒／ｎｖの初期感度
   が選ばれる様にした広域中性子検出器。 ２７）特許′［請求の範囲１）に記載した広域中性子検
   出器に於−Ｃ，該検出器が、中性子源領域計数様式で検
   出器によっ（放出されるアルファ信号を弁別する様に設
   ８１されＣいる広域中性子検出器。 ２８）特許′［請求の範囲１）に記載した広域中性子検
   出器に於て、ドライ・チューブの中に収容されＩこ広域
   中１ｇ子検出器。 ２、特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器に
   ７ｊ４Ｃ１つ土ツ１−・チューブの中に収容された広域
   中性子検出器。 ３０）特（ｌ［請求の範囲１）に記載した広域中性子検
   出器に於て、検出器及びケーブルが同軸セラミック絶縁
   体によって原子炉の大地から電気的に隔離されてい゛（
   広域中性子検出器。 ３１）特８′１品求の範囲１）に記載した広域中性子検
   出器に於て、外側のさやが原子炉の大地と接触し、内側
   のさやが外側クープル絶縁物並びに検出器の外側の絶縁
   スリーブによっＣ電気的に隔離される様な３軸集成体を
   設けた広域中性子検出器。 ３２、特許請求の範囲２１）に記載した広域中性子検出
   器に於て、電磁干渉を最小限に抑える為に、ケーブルが
   ステンレス鋼の外側さやの内側に銅遮蔽体を持っている
   広域中性子検出器。 ３３）特許請求の範囲１）に記載した広域中性子検出器
   に於て、１０桁の範囲にねＩこる中性子束を測定するこ
   とが出来る広域中性子検出器。 ３４）特許請求の範囲１〉に記載した広域中性子検出器
   に於て、計数チャンネル及び平均自乗電圧チャンネルを
   通る様に電気的に分離される出力信号を発生する広域中
   性子検出器。