JPS6111384B2 - - Google Patents

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JPS6111384B2
JPS6111384B2 JP54052030A JP5203079A JPS6111384B2 JP S6111384 B2 JPS6111384 B2 JP S6111384B2 JP 54052030 A JP54052030 A JP 54052030A JP 5203079 A JP5203079 A JP 5203079A JP S6111384 B2 JPS6111384 B2 JP S6111384B2
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JP
Japan
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plutonium
background
circuit
signal
air
Prior art date
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Expired
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JP54052030A
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English (en)
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JPS55144575A (en
Inventor
Kentaro Minami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Japan Atomic Energy Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Japan Atomic Energy Research Institute filed Critical Japan Atomic Energy Research Institute
Priority to JP5203079A priority Critical patent/JPS55144575A/ja
Priority to US06/138,406 priority patent/US4295045A/en
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Publication of JPS6111384B2 publication Critical patent/JPS6111384B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/178Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector for measuring specific activity in the presence of other radioactive substances, e.g. natural, in the air or in liquids such as rain water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S250/00Radiant energy
    • Y10S250/02Radon detection

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバツクグラウンド捕償型プルトニウム
エアーモニタに関し、さらに詳細に言えば、プル
トニウムの許容濃度を測定するに当り、ラドンお
よびトロンの娘核種のα線エネルギースペクトル
の一部低エネルギー側への遷移(なまり)(後に
説明する)に起因するプルトニウム計測チヤンネ
ルのバツクグラウンド計数率が、5.5MeV以上の
エネルギーを有するラドンおよびトロンの娘核種
による計数率と相関性があることを利用して、プ
ルトニウム計測チヤンネルのバツクグラウンド計
数率をデジタル的に消去するプルトニウムエアー
モニタに関する。
プルトニウム塵埃による空気汚染は人体にとつ
て非常に有害であり、したがつて作業環境の最大
許容空気中濃度も非常に低濃度に決られており、
その値は2×10-12μCi/cm3である。一方、空気
中には天然のラドンおよびトロンの娘核種が存在
しており(ラドンとその娘核種が主である)、そ
の放射能濃度は大気の状態に左右され10-9
10-12μCi/cm3の範囲で変動し、プルトニウムと
同様α線を放出する。それゆえ、これらの娘核種
の存在のもとで、プルトニウムの許容濃度を紙
集塵式モニタで測定する場合には、天然のラドン
およびトロンの娘核種のような自然放射性核種に
よるバツクグラウンドの影響を除去しなければな
らない。幸い、ラドンおよびトロンの娘核種が放
出するα線エネルギは6〜9MeVであり、これに
対してプルトニウムのものは5・2MeVである。
そこでエネルギ分解能の良好な検出器とシングル
チヤンネル波高分析器を用い、5.2MeV近辺にプ
ルトニウム計測チヤンネルを設けて測定すれば比
較的バツクグラウンド計数の少いプルトニウムエ
アーモニタを作ることができる。しかしこの方式
の場合においてもプルトニウム計測チヤンネルに
は紙に集塵されたラドンおよびトロンの娘核種
のα線スペクトルのなまりに起因するバツクグラ
ウンド計数を伴い、しかも、このバツクグラウン
ド計数はラドンおよびトロンの娘核種の濃度の変
動に従つて変化し、低濃度のプルトニウムの測定
には大きい影響を与える。ここの「なまり」と
は、空気中には大地より発生した222Ro(ラド
ン)ガスがあり、この核種の崩壊生成物(ラドン
の娘核種)であるRaA(218Pp)RaB(214Pb)、
aC(214Bi)、 RaC(214Pp)なども空気中にイオン状で又は空
気中の塵埃に付着して浮遊しており、222Roはろ
紙には集塵されないが、他の核種はろ紙に集塵さ
れこのとき、これらの核種はろ紙の表面のみでは
なく一部はろ紙内にもぐり込んだ状態で補足され
る。この場合放出されるα線エネルギーはろ紙内
で損失し低エネルギーα線として測定され、ま
た、α線が検出器に入射するまでの距離はα線の
放出方向と異なるので、この間の空気層によりエ
ネルギー損失が発生しα線のエネルギーは低下し
て測定される。したがつて、半導体α線検出器等
を用いてろ紙に集塵される核種のα線エネルギー
スペクトルを測定すると、理想的なスペクトルは
得ることができず、実際には点線のようにエネル
ギースペクトルがなまり(遷移し)低エネルギー
側に分布する。このような現象をα線スペクトル
のなまりと称する。
従来のバツクグラウンド補償型プルトニウムエ
アーモニタの基本的な回路を第1図に示す。図に
おいて、紙1に集塵された放射性塵埃は検出器
2によつて電気的信号に変換された後、増幅器3
により増幅される。増幅器3の出力は上限選別器
4、下限選別器5および逆同時ゲート回路6より
成る波高分析器に加えられる。このプルトニウム
エアーモニタのバツクグラウンド補償方式によれ
ば、上限選別器4からの5.5MeV以上のラドンお
よびトロンの娘核種の計数率はリニアレートメー
タfに加えられ、また下限選別器5および逆同時
ゲート回路6からのプルトニウム計測チヤンネル
の計数率はリニアレートメータgに加えられる。
このように、ランダムパルス信号を一旦リニアレ
ートメータに加えて直流出力に変換した後、リニ
アレートメータfの出力に可変抵抗器hにより相
関係数aの逆数に相当する重みを加えることによ
り、プルトニウム計測チヤンネルのバツクグラウ
ンドと等価な直流出力を得て、この可変抵抗器h
からの出力とリニアレートメータgからの出力と
を差動増幅器iに加え、プルトニウム計測チヤン
ネルのバツクグラウンドの消去を行うものであ
る。このバツクグラウンド補償方式の難点は原理
的にリニアレートメータを使用しなければならな
いので、測定範囲切換が(2台のレートメータを
同時に切換なければならない)が大変めんどうで
あり、また装置の調節はレートメータの時定数が
長いので容易ではい。放射線管理の目的でエアー
モニタとして使用する場合はログレートメータで
測定できることが望まれる。またこの補償方式で
測定範囲の切換なしに工夫した装置もあるが、そ
の結果として検出感度及び指示精度が悪くなり、
空気汚染管理の目的に不十分な性能しか得られて
いない。このように従来のプルトニウムエアーモ
ニタのバツクグラウンド補償技術はリニアレート
メータと差動増幅器による方式であり、使用部品
数も多く、測定範囲切換や調節および検出感度の
点で難点があつた。
本発明においては上記の難点を改善することを
目的として、ランダムパルス任意分周器とバツク
グラウンド計数自動消去回路とを組合せ、プルト
ニウム計測チヤンネルのバツクグラウンドをパル
ス的にオンラインで消去した後のパルス信号をレ
ートメータに加えるように構成したもので、ログ
レートメータの使用も可能になり、また装置の調
節もすべてデジタルで行えるので容易であり、検
出感度も改善される。
即ち、本発明のバツクグラウンド補償型プルト
ニウムエアーモニタは、ろ紙で空気中の塵埃を集
塵しプルトニウム等のα線エネルギースペクトル
を分析してプルトニウムの空気中濃度を測定する
装置において、プルトニウムによるα線信号を主
に計数するチヤンネルA及びラドンとトロンによ
るα線信号を主に計数するチヤンネルBに信号を
分け、互いに異なるA及びBの二つの系統のラン
ダムパルス信号のうち計数率の大きいB系統の信
号を分周してB系統信号に起因するA系統のバツ
クグラウンド計数率と等価な信号を作るランダム
パルス任意分周器と、A系統の信号に含まれるB
系統の信号に起因するバツクグラウンド計数率を
消去するように加算するバツクグラウンド計数自
動消去回路とから成るバツクグラウンド補償型プ
ルトニウムエアーモニタであり、また、該ランダ
ムパルス任意分周器が可変パルス発振回路、パル
ス幅調節回路及び逆同時ゲート回路から構成さ
れ、該バツクグラウンド計数自動消去回路が可逆
計数回路及び逆同時ゲート回路から構成され、デ
ジタル的にバツクグラウンドの自動消去を行うこ
とを特徴とする上記のバツクグラウンド補償型プ
ルトニウムエアーモニタである。
本発明のプルトニウムエアーモニタの回路構成
の概略を第2図に示す。図において、バツクグラ
ウンド補償回路は、可変パルス発振回路11、パ
ルス幅調節回路12、および、逆同時ゲート回路
13で構成されるランダムパルス任意分周器1
と、可逆計数回路14、および逆同時ゲート回路
15で構成されるバツクグラウンド計数自動消去
回路とにより構成される。測定値はログレート
メータ16で指示される。
第2図においては、第1図における回路構成と
同様に、紙1に集塵された放射性塵埃は検出器
2によつて電気的信号に変換され、増幅器3によ
り増幅された後に波高分析器の上限選別器4およ
び下限選別器5に加えられる。上限選別器4の出
力は、ランダムパルス任意分周器の逆同時ゲー
ト回路13にインプツトBとして接続され、可変
パルス発振回路11の出力もパルス幅調節回路1
2を経て逆同時ゲート回路13に接続される。逆
同時ゲート回路13の出力は、バツクグラウンド
計数自動消去回路の可逆計数回路14にインプ
ツトCとして接続される。一方、下限選別器5の
出力は、逆同時ゲート回路6を経て、バツクグラ
ウンド計数自動消去回路の逆同時ゲート回路1
5にインプツトAとし接続される。可逆計数回路
14の出力も逆同時ゲート回路15に接続され、
逆同時ゲート回路15の出力はログレートメータ
16に接続される。
第2図の回路の動作は次のとおりである。
波高分析器のうち逆同時ゲート回路6を経るチ
ヤンネルはプルトニウム計測チヤンネルとなり、
このチヤンネルの出力からはプルトニウム計数率
Npと、ラドンおよびトロンの娘核種のα線エネ
ルギーのなまりに起因するバツクグラウンド計数
率Nbの合成されたものNp+Nbが得られる。一
方、上限選別器4を経るチヤンネルからは、
5.5MeV以上のエネルギーをもつラドンおよびト
ロンの娘核種の計数率Nuが得られる。ここで、
計数率Nuと計数率Nbとは相関係数aを用いてNu
=a×Nbとして与えられる。が、Aチヤンネ
ル、即ち239Pu測定チヤンネルのバツクグラウン
ド成分NbはRaC(ラドン娘核種)を主に計数す
るBチヤンネルの計数率Nuを用いて、Nb=1/
a・Nuとして示されることを意味している。a
の決定は239Puで汚染していない作業室内の空気
中の塵埃(ラドン娘核種等)を集塵し、Bチヤン
ネルとAチヤンネルの計数率の比(Nu/Nb)よ
り求められるが、実際的には、いろいろ空気中ラ
ドン娘核種濃度の条件でaを求め、最小自乗法に
よりaを決定する。このことから、プルトニウム
計測チヤンネルから得られるバツクグラウンド計
数率Nbを消去するための信号は、計数率Nuを
1/aに分周することによつて得られることが判
明するので、ランダムパルスである計数率Nuを
任意に分周する分周器が必要となり、これがラン
ダムパルス任意分周器により得られる。
ここで、インプツトBに加えられた信号に基く
計数率Nuはランダムパルス任意分周器におい
て分周されて、プルトニウム計測チヤンネルのバ
ツクグラウンドと等価な計数率Nu/a=Nbとな
り、この値はインプツトCとしてバツクグラウン
ド計数自動消去回路へ加えられ、これとインプ
ツトAに加えられたプルトニウム計測チヤンネル
からの信号に基く計数率Np+Nbは、バツクグラ
ウンド計数自動消去回路において加算されて、
バツクグラウンド計数率Nbは自動的に消去され
る。このようにして、プルトニウムによる信号に
基く計数率Npのみがバツクグラウンド計数自動
消去回路の出力として得られ、これがログレー
トメータ16に加えられて、指示される。
本発明のプルトニウムエアーモニタは、上記の
ように、バツクグラウンド計数率Nbを自動的に
消去することにより、ラドンおよびトロンの娘核
種の濃度が大きく変動してもプルトニウムを高感
度にて検出できる上に、従来技術のバツクグラウ
ンド補償方式のプルトニウムエアーモニタにおい
ては使用不可能とされたログレートメータ使用が
容易となり、空気汚染を管理する上で非常に便利
であり、また、装置の調節も容易である。
本発明の一実施例を次に説明する。固定紙式
集塵方式で、検出有効面積450mm2の半導体検出器
を用いてバツクグラウンド補償型プルトニウムエ
アーモニタを製作した。このモニタを1時間運転
したときに得られた検出感度を第3図に示す。図
の縦軸はプルトニウムの検出濃度をプルトニウム
の最大許容濃度(MPC)aで割つてプルトニウ
ム検出感度を(MPC)a時で表わしたものであ
る。横軸は大気中のラドンの娘核種の濃度であ
る。この図から本モニタのバツクグラウンド補償
が良好に行われるのでラドンの娘核種の濃度が大
きく変動しても、プルトニウムを高感度で検出で
きることがわかる。
本発明のバツクグラウンド補償型プルトニウム
エアーモニタによる効果はデジタル的にオンラ
インでプルトニウム計測チヤンネルのバツクグラ
ウンドが消去できること、この結果としてログ
レートメータが使用でき、測定範囲の切換問題が
解決されること、すべて、デジタル的にバツク
グラウンド消去が行えるので製作、調節が容易で
安定に動作すること、およびラドンの娘核種等
の濃度が大きく変動しても、プルトニウムによる
空気汚染を高感度で検出できること、などであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプルトニウムエアーモニタのバ
ツクグラウンド補償方式の原理を示す回路図であ
る。第2図は本発明のバツクグラウンド補償型プ
ルトニウムエアーモニタの一実施例の概略を示す
回路図である。 図において、:ランダムパルス任意分周器、
:バツクグラウンド計数自動消去回路、11:
可変パルス発振回路、12:パルス幅調節回路、
13:逆同時ゲート回路、14:可逆計数回路、
15:逆同時ゲート回路、f,g:リニアレート
メータ、h:可変抵抗器、i:差動増幅器。 第3図は本発明のバツクグラウンド補償プルト
ニウムエアーモニタの検出感度の一実施例を示
す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ろ紙で空気中の塵埃を集塵しプルトニウム等
    のα線エネルギースペクトルを分析してプルトニ
    ウムの空気中濃度を測定する装置において、プル
    トニウムによるα線信号を主に計数するチヤンネ
    ルA及びラドンとトロンによるα線信号を主に計
    数するチヤンネルBに信号を分け、互いに異なる
    A及びBの二つの系統のランダムパルス信号のう
    ち計数率の大きいB系統の信号を分周してB系統
    信号に起因するA系統のバツクグラウンド計数率
    と等価な信号を作るランダムパルス任意分周器
    と、A系統の信号に含まれるB系統の信号を起因
    するバツクグラウンド計数率を消去するように加
    算するバツクグラウンド計数自動消去回路とから
    成るバツクグラウンド補償型プルトニウムエアー
    モニタ。 2 該ランダムパルス任意分周器は可変パルス発
    振回路、パルス幅調節回路及び逆同時ゲート回路
    から構成され、該バツクグラウンド計数自動消去
    回路は可逆計数回路及び逆同時ゲート回路から構
    成され、デジタル的にバツクグラウンドの自動消
    去を行うことを特徴とする第1項のバツクグラウ
    ンド補償型プルトニウムエアーモニタ。
JP5203079A 1979-04-28 1979-04-28 Background compensation type plutonium air monitor Granted JPS55144575A (en)

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