JPS61274285A - Method and apparatus for measuring element concentration - Google Patents

Method and apparatus for measuring element concentration

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JPS61274285A
JPS61274285A JP60115491A JP11549185A JPS61274285A JP S61274285 A JPS61274285 A JP S61274285A JP 60115491 A JP60115491 A JP 60115491A JP 11549185 A JP11549185 A JP 11549185A JP S61274285 A JPS61274285 A JP S61274285A
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gamma
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昭雄 河合
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Abstract

PURPOSE:To eliminate any external radiation source as in the past, by detecting gammarays with a gamma rays detector as generated from gamma radioactive isotope in an object to be measured. CONSTITUTION:A circular arc collimator 23 is arranged in the vicinity of a bend part 21a of a bypass tube 21 and a gamma rays detector 24 inside. A pulse height analyzer 27 connected to the gamma rays detector 24 is provided with first and second memories 27a and 27b for temporarily memorizing spectrum data obtained by spectral analysis. A calculator 28 connected to the pulse height analyzer 27 performs a computation based on the spectrum data read out of the memories 27a and 27b.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、T放射性同位元素を含有する被測定物中の少
なくともT放射性同位元素の濃度を測定する方法および
その装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a method and apparatus for measuring the concentration of at least a T radioisotope in an object to be measured containing the T radioisotope.

「従来の技術」 例えば原子炉で発生した使用済燃料を再処理する工程で
は、プロセス制御、安全管理および保障措置等の観点か
ら、U(ウラン)やPu(プルトニウム)の濃度を正確
に測定することが極めて重要である。このような濃度の
測定方法には大別すると非破壊測定と破壊測定があるが
、非破壊測定は燃料再処理工程に組み込まれ、被測定物
を取り出さずにその中のUやPuの濃度を測定すること
ができるという利点を有する。
"Conventional technology" For example, in the process of reprocessing spent fuel generated in a nuclear reactor, the concentration of U (uranium) and Pu (plutonium) must be accurately measured from the viewpoint of process control, safety management, safeguards, etc. This is extremely important. These concentration measurement methods can be roughly divided into non-destructive measurement and destructive measurement.Non-destructive measurement is incorporated into the fuel reprocessing process, and is used to measure the concentration of U and Pu in the object without taking it out. It has the advantage of being measurable.

第5図はこのような非破壊測定を行うための従来の吸収
端分析力による装置の一例を概略的に表わしたものであ
る。この装置では、燃料再処理工程に用いられる図示し
ない本管に接続されたノくイバス管1が備えられている
。バイパス管1には本管から、使用済燃料の含有された
硝酸溶液2が供給されるようになっている。使用済燃料
は主としてUSPu、核分裂生成物からなっている。ノ
くイパス管1を挟んでその両側にはコリメータ3.4が
それぞれ配置されている。図で左側のコリメータ3の外
側にはX線源あるいはγ線源からなる放射線源5が配置
され、右方のコリメータ4の外側には放射線検出器6が
配置されている。
FIG. 5 schematically shows an example of a conventional apparatus using absorption edge analysis for performing such non-destructive measurements. This device is equipped with a nozzle tube 1 connected to a main pipe (not shown) used in the fuel reprocessing process. A nitric acid solution 2 containing spent fuel is supplied to the bypass pipe 1 from the main pipe. The spent fuel consists primarily of USPu, fission products. Collimators 3.4 are arranged on both sides of the pass tube 1, respectively. A radiation source 5 consisting of an X-ray source or a gamma ray source is arranged outside the collimator 3 on the left side in the figure, and a radiation detector 6 is arranged outside the collimator 4 on the right side.

放射線源5で発生した光子はコリメータ3でコリメート
された後バイパス管1を透過する。このとき光子の一部
は溶液2中のUやPuによって吸収、散乱される。バイ
パス管1を透過した光子はコリーメータ4でコリメート
された後放射線検出器6・に入射する。放射線検出器6
は、この入射した光子のエネルギに比例した波高のパル
ス信号を発生し、波高分析器7に供給する。波高分析器
7は、これらパルス信号の高さを分析し、その結果をス
ペクトルデータとして計算機8に供給する。
Photons generated by the radiation source 5 are collimated by the collimator 3 and then transmitted through the bypass pipe 1 . At this time, some of the photons are absorbed and scattered by U and Pu in the solution 2. The photons transmitted through the bypass pipe 1 are collimated by a collimator 4 and then enter a radiation detector 6. Radiation detector 6
generates a pulse signal with a wave height proportional to the energy of the incident photon and supplies it to the wave height analyzer 7. The pulse height analyzer 7 analyzes the heights of these pulse signals and supplies the results to the computer 8 as spectrum data.

計算機8はこのスペクトルデータに基づいて、放射線検
出器6に入射した光子のエネルギ分布を求め、このエネ
ルギスペクトルから、溶液2中のUおよびPuの濃度を
演算する。
The calculator 8 determines the energy distribution of photons incident on the radiation detector 6 based on this spectral data, and calculates the concentrations of U and Pu in the solution 2 from this energy spectrum.

ところでこのような装置では、溶液2中の核分裂生成物
自体が発生させるγ線に測定を妨害されないようにする
ために、放射線源5から発生される光子の強度を相対的
に高くする必要がある。このため放射線源5としては例
えば150kV、10mAのX線発生管を用いる必要が
生じ、これに電源装置等の付帯設備を合わせた装置全体
の価格はかなり高価なものとなってしまう。またX線発
生管の保守費用やそのターゲット部分の寿命が短いこと
による部品交換等を考慮すると、コストは更に高いもの
となってしまう。
By the way, in such a device, the intensity of the photons generated from the radiation source 5 needs to be relatively high in order to prevent measurement from being interfered with by the gamma rays generated by the fission products themselves in the solution 2. . For this reason, it is necessary to use, for example, a 150 kV, 10 mA X-ray generating tube as the radiation source 5, and the price of the entire device including this and ancillary equipment such as a power supply device becomes quite expensive. Furthermore, if maintenance costs for the X-ray generating tube and replacement of parts due to the short life of the target portion are taken into consideration, the cost becomes even higher.

また放射線源5としてRI(放射線同位元素)γ線源を
用い、吸収端(質量吸収係数が不連続に変化するエネル
ギ点)分析法により濃度分析を行う場合には、Uおよび
Puのそれぞれに固育の、吸収端エネルギよりわずかに
低いエネルギのγ線を発生させるγ線源と、わずかに高
いエネルギのγ線を発生させるγ線源が必要である。こ
れらのγ線源の半減期は互いに異なるので、校正のため
に標準溶液の測定等の措置を構する必要がある。
In addition, when using an RI (radioisotope) gamma ray source as the radiation source 5 and performing concentration analysis by absorption edge (energy point where the mass absorption coefficient changes discontinuously) analysis method, it is possible to A gamma ray source that generates gamma rays with energy slightly lower than the absorption edge energy and a gamma ray source that generates gamma rays with energy slightly higher than the absorption edge energy are required. Since the half-lives of these γ-ray sources are different from each other, it is necessary to take measures such as measuring standard solutions for calibration.

また、γ線源の強度の減衰も問題であり、例えば、U濃
度分析に適当といわれる+69 Yb(イッテルビウム
)では半減期がわずか32日であり、短期間での交換が
必要となってしまい、コストがかなり増大してしまうこ
とになる。
Another problem is the attenuation of the intensity of the γ-ray source; for example, +69 Yb (ytterbium), which is said to be suitable for U concentration analysis, has a half-life of only 32 days, making it necessary to replace it in a short period of time. The cost will increase considerably.

「発明が解決しようとする問題点」 このように従来の元素濃度測定装置では、X線源あるい
はγ線源からなる放射線R5を必要とするので、コスト
が高いという問題や、校正のための措置を構する必要が
あるという問題があった。
``Problems to be solved by the invention'' As described above, conventional elemental concentration measuring devices require radiation R5 consisting of an The problem was that it was necessary to set up

本発明はこのような事情に鑑み、X線源やγ線源等の放
射線源を用いることなくT放射性同位元素を含有する被
測定物中のT放射性同位元素やその他の元素の濃度を非
破壊で測定することのできる元素濃度測定方法およびそ
の装置を提供することをその目的とする。
In view of these circumstances, the present invention non-destructively reduces the concentration of T-radioactive isotope and other elements in an object to be measured containing T-radioactive isotope without using a radiation source such as an X-ray source or a γ-ray source. The object of the present invention is to provide a method and device for measuring elemental concentration, which can be used to measure elemental concentration.

「問題点を解決するための手段」 本発明では、γ放射性同位元素を含有し、厚さが異なる
2つの同質の被測定物を共にγ線検出器と対向させ、前
記2つの被測定物中のT放射性同位元素から発生するγ
線を前記γ線検出器でそれぞれ検出し、これら検出結果
に基づいて前記2つの被測定物中のT放射性同位元素か
ら発生するγ線の計数率をそれぞれ算出し、これら算出
結果から前記被測定物中のr放射性同位元素の濃度や他
の元素の濃度を求めるようにしたものである。
"Means for Solving the Problems" In the present invention, two homogeneous objects to be measured containing a γ-radioactive isotope and having different thicknesses are both faced to a γ-ray detector, and the inside of the two objects to be measured is γ generated from the T radioisotope of
rays are detected by the gamma ray detector, and based on these detection results, the count rate of gamma rays generated from the T radioactive isotope in the two objects to be measured is calculated, and from these calculation results, the It is designed to determine the concentration of r-radioactive isotopes and other elements in substances.

本発明によれば、被測定物中のT放射性同位元素から発
生するγ線をγ線検出器で検出するので、従来のような
外部放射線源が不要となる。
According to the present invention, the gamma ray detector detects the gamma rays generated from the T radioactive isotope in the object to be measured, thereby eliminating the need for a conventional external radiation source.

「発明の概要」 例えば燃料再処理工程における使用済燃料を含有する硝
酸溶液(以下単に溶液という)中のT放射性同位元素か
ら発生する任意のγ線ピークに着目すると、充分にコリ
メートされた測定系では計数率Cは次式で表わされる。
"Summary of the Invention" For example, when focusing on an arbitrary γ-ray peak generated from T radioactive isotope in a nitric acid solution (hereinafter simply referred to as solution) containing spent fuel in a fuel reprocessing process, a sufficiently collimated measurement system can be used. Then, the counting rate C is expressed by the following equation.

C=  f −n  −(1−exp(−αT) ) 
/ α−−・(1)ただし、f;γ線検出効率 n;溶液の単位体積中のγ線発生率 α;溶液のγ線吸収係数 T;γ線検出器の方向に対する溶液の厚さ このうちT線検出効率fは、溶液表面のT放射性同位元
素から発生するγ線がコリメータを通りγ線検出器に入
射して検出される確率である。このγ線検出効率fは、
測定系によって決まるので、γ線発生率の分かっている
γ線源を用いて予め測定することにより求められる。溶
液の厚さTは任意に設定することができる。従ってT線
発生率nとr線吸収係数αが未知数となる。
C= f −n −(1−exp(−αT))
/ α--・(1) where f; γ-ray detection efficiency n; γ-ray generation rate in unit volume of solution α; γ-ray absorption coefficient T of solution; thickness of solution in the direction of γ-ray detector Among them, the T-ray detection efficiency f is the probability that γ-rays generated from the T radioactive isotope on the surface of the solution pass through the collimator, enter the γ-ray detector, and are detected. This γ-ray detection efficiency f is
Since it depends on the measurement system, it can be obtained by performing measurements in advance using a gamma ray source whose gamma ray generation rate is known. The thickness T of the solution can be set arbitrarily. Therefore, the T-ray generation rate n and the r-ray absorption coefficient α become unknown quantities.

そこで、溶液の厚さTをT1  とT2 の2種類とし
、厚さT、 のときの測定結果である計数率CをC5と
し、他の厚さT2のとき計数率C2とすると、(1)式
から次の連立方程式が得られる。
Therefore, if the thickness T of the solution is set to two types, T1 and T2, and the counting rate C which is the measurement result when the thickness T is set to C5, and when the other thickness T2 is set to the counting rate C2, (1) The following simultaneous equations are obtained from the equations.

C+= f  −n  ・(1−exp (−αT+)
  ) / α−−42)C2□ f  −n  ・(
1−exp (−αr2)  ) / α−(3)この
連立方程式(2)、(3)をT線発生率nとγ線吸収計
数αについて解くと、溶液の単位体積中のγ線発生率と
γ線吸収係数が求められる。
C+= f −n ・(1−exp (−αT+)
) / α−−42) C2□ f −n ・(
1-exp (-αr2) ) / α-(3) When these simultaneous equations (2) and (3) are solved for the T-ray generation rate n and the γ-ray absorption coefficient α, the γ-ray generation rate per unit volume of the solution is and the γ-ray absorption coefficient can be determined.

そこでこれらをT放射性同位元素の単位質量当りのγ線
発生率および溶質元素の質量吸収係数を用いて変換する
と、T放射性同位元素の濃度および溶質元素の濃度が求
められることになる。
Therefore, by converting these using the gamma ray generation rate per unit mass of the T radioisotope and the mass absorption coefficient of the solute element, the concentration of the T radioisotope and the concentration of the solute element can be determined.

溶液中のT放射性同位元素から発生する複数のγ線ピー
クに着目した場合には、上記と同様の方法で溶液の単位
体積中のT線発生率nとT線吸収係数αを求めることに
より、複数のT放射性同位元素の各濃度が一度に求めら
れると同時に、各γ線エネルギに対するT線吸収係数α
が求められる。
When focusing on multiple γ-ray peaks generated from T radioactive isotopes in a solution, by calculating the T-ray generation rate n and T-ray absorption coefficient α in a unit volume of the solution using the same method as above, The concentrations of multiple T radioactive isotopes are determined at once, and at the same time the T-ray absorption coefficient α for each γ-ray energy is calculated.
is required.

この結果から、質量吸収係数のエネルギ依存性がUやP
u等と異なる軽元素の濃度を求めることや、吸収端分析
法により、UやPuなどの特定の元素の濃度を求めるこ
とができる。
From this result, the energy dependence of the mass absorption coefficient is
The concentration of a specific element such as U or Pu can be determined by determining the concentration of a light element different from u or by absorption edge analysis.

なお以上の説明では燃料再処理工程における使用済燃料
を含有する硝酸溶液を測定の対象としているが、これに
限定されるものではない。均質な物質であれば、固体、
液体、気体の別を問わず、T放射性同位元素の濃度およ
び溶質元素の濃度を求めることができる。固体としては
、例えば放射性廃棄物の均一固化体やP u O−[1
02混合粉末がある。気体としては、例えばOF、ガス
がある。
In the above description, the measurement target is a nitric acid solution containing spent fuel in the fuel reprocessing process, but the measurement is not limited to this. If a substance is homogeneous, it is solid;
Regardless of whether it is a liquid or a gas, the concentration of the T radioactive isotope and the concentration of the solute element can be determined. Examples of solids include homogeneous solidified radioactive waste and P u O-[1
02 mixed powder is available. Examples of the gas include OF and gas.

また測定の対象となる元素は、溶質、溶媒の別を問わず
、元素成分比が既知であれば原子団であってもよい。先
の例の硝酸溶液の場合には、硝酸の元素成分比は既知で
あるので、既に説明したようにその濃度を求めることが
できる。
Moreover, the element to be measured may be an atomic group, regardless of whether it is a solute or a solvent, as long as the elemental component ratio is known. In the case of the nitric acid solution in the previous example, since the elemental component ratio of nitric acid is known, its concentration can be determined as already explained.

「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。"Example" The present invention will be described in detail with reference to Examples below.

第1図は本発明の一実施例における元素濃度測定装置の
要部を表わしたものである。この装置では、燃料再処理
工程の図示しない本管に接続されたバイパス管21が備
えられている。バイパス管21には本管から、使用済燃
料の含有された硝酸溶液22が供給されるようになって
いる。
FIG. 1 shows the main parts of an element concentration measuring device according to an embodiment of the present invention. This device is equipped with a bypass pipe 21 connected to a main pipe (not shown) of the fuel reprocessing process. A nitric acid solution 22 containing spent fuel is supplied to the bypass pipe 21 from the main pipe.

バイパス管21の所定の一部はZ形に屈曲されている。A predetermined portion of the bypass pipe 21 is bent in a Z shape.

この屈曲部21aの近傍には円弧状のコリメータ23が
配置されている。コリメータ23の内部にはγ線検出器
24が配置されている。γ線検出器24は、例えば10
0〜140keV程度のγ線に対する検出効率がそれ以
上のエネルギのγ線に対する検出効率に比べて最も大き
く°なるようなGe検出器からなっている。
An arcuate collimator 23 is arranged near the bent portion 21a. A gamma ray detector 24 is arranged inside the collimator 23. The gamma ray detector 24 has, for example, 10
It consists of a Ge detector whose detection efficiency for gamma rays of about 0 to 140 keV is the highest compared to the detection efficiency for gamma rays of higher energy.

γ線検出器24の検出部の中心はコリメーク23の曲率
中心に位置させられている。コリメータ23の所定の2
箇所には、長さおよび断面形状が同一の細孔25.26
が共に曲率半径方向に延びるように設けられている。こ
のためγ線検出器23の検出部は一方の細孔25を介し
てバイパス管21の屈曲部21aと対向し、他方の細孔
26を介してバイパス管21の所定の非屈曲部21bと
対向するようになっている。一方の細孔25の延長線上
における溶液22の厚さt2 は他方の細孔26の延長
線上における同溶液22の厚さtlの2倍となっている
。溶液22の非屈曲部21bにおける厚さtl  は、
小さすぎるとγ線の吸収がなくなり、大きすぎると遠方
でのγ線吸収により実質的には無限大とみなされること
になる。このため溶液22のUとPuの合計濃度が20
0g/β程度である場合には、厚さt、は1〜2cm程
度であるのが望ましい。
The center of the detection section of the γ-ray detector 24 is located at the center of curvature of the collimator 23. Predetermined 2 of collimator 23
There are pores 25 and 26 with the same length and cross-sectional shape.
are provided so as to both extend in the radial direction of curvature. Therefore, the detection part of the γ-ray detector 23 faces the bent part 21a of the bypass pipe 21 through one of the pores 25, and faces the predetermined non-bent part 21b of the bypass pipe 21 through the other pore 26. It is supposed to be done. The thickness t2 of the solution 22 on the extension line of one of the pores 25 is twice the thickness tl of the same solution 22 on the extension line of the other pore 26. The thickness tl of the solution 22 at the non-bending part 21b is
If it is too small, there will be no absorption of gamma rays, and if it is too large, it will be considered to be virtually infinite due to the absorption of gamma rays at a distance. Therefore, the total concentration of U and Pu in solution 22 is 20
When it is about 0 g/β, it is desirable that the thickness t is about 1 to 2 cm.

γ線検出器24には波高分析器27が接続されている。A pulse height analyzer 27 is connected to the γ-ray detector 24 .

波高分析器27は、スペクトル分析して得られるスペク
トルデータを一時的に記憶するための第1と第2のメモ
J27a、27bを備えている。波高分析器27には計
算機28が接続されている。計算機28は、メモ!J2
7a、27bから読み出されたスペクトルデータを基に
して後で説明するように演算を行うようになっている。
The pulse height analyzer 27 includes first and second memos J27a and 27b for temporarily storing spectrum data obtained by spectrum analysis. A computer 28 is connected to the wave height analyzer 27. Calculator 28 is a memo! J2
Based on the spectrum data read from 7a and 27b, calculations are performed as described later.

コリメータ23の外周部には円弧状の移動部材31が複
数のガイドローラ32を介してコリーメータ23の外周
面に沿って往復動自在に配置されている。移動部材31
の外周面の所定の箇所にはラック33が設けられ、これ
にピニオン34が噛み合わされている。ピニオン34は
図示しないモータによって正転または逆転されるように
なっている。移動部材31の他の所定の箇所にはタング
ステン等からなる遮蔽体35が設けられている。
An arc-shaped moving member 31 is disposed on the outer circumference of the collimator 23 so as to be able to reciprocate along the outer circumference of the collimator 23 via a plurality of guide rollers 32 . Moving member 31
A rack 33 is provided at a predetermined location on the outer peripheral surface of the rack 33, and a pinion 34 is meshed with the rack 33. The pinion 34 is rotated forward or reverse by a motor (not shown). A shield 35 made of tungsten or the like is provided at another predetermined location on the moving member 31.

遮蔽体35は、移動部材31の移動に伴ってコリメータ
23の2つの細孔25.26を択一的に遮蔽するように
なっている。
The shielding body 35 selectively shields the two pores 25 and 26 of the collimator 23 as the moving member 31 moves.

第2図はこの装置の回路構成の概略を表わしたものであ
る。この装置はCPU (中央処理装置)51を搭載し
ており、データバス等のパスライン52を通じて各部と
接続されている。このうち外部記憶装置53はフロッピ
ーディスク、磁気ドラム等を使用した記憶装置であり、
濃度測定のためのプログラムや分析のための必要なデー
タが格納されている。RAM (ランダム・アクセス・
メモリ)54はこれらのうち必要なデータの書き込みを
行う他、各種データ処理を行うためのデータの一時記憶
用として用いられる。操作盤55はCPU51の操作を
行うためのキーボードである。
FIG. 2 schematically shows the circuit configuration of this device. This device is equipped with a CPU (central processing unit) 51, and is connected to various parts through a path line 52 such as a data bus. Among these, the external storage device 53 is a storage device using a floppy disk, a magnetic drum, etc.
Concentration measurement programs and necessary data for analysis are stored. RAM (Random access)
The memory 54 is used not only for writing necessary data, but also for temporary storage of data for performing various data processing. The operation panel 55 is a keyboard for operating the CPU 51.

第1および第2のリミットスイッチ56.57は遮蔽体
35の移動限位置を検出するためのスイッチとして用い
られる。モーフドライバ58は遮蔽体35移動用のモー
タ59を駆動する回路である。
The first and second limit switches 56 and 57 are used as switches for detecting the movement limit position of the shield 35. The morph driver 58 is a circuit that drives a motor 59 for moving the shield 35.

波高分析器27は増幅器61を介してγ線検出器24に
接続されている。CPU51によって演算された結果は
、この装置に接続されたプリンタ駆動部62およびCR
T (ブラウン管)駆動部63によって、プリンタ64
やCRT65に出力される。CRT65はプログラムの
実行に必要なデータの表示も行うようになっている。
The pulse height analyzer 27 is connected to the gamma ray detector 24 via an amplifier 61. The results calculated by the CPU 51 are sent to the printer drive section 62 and CR connected to this device.
The printer 64 is driven by the T (cathode ray tube) drive unit 63.
or output to CRT65. The CRT 65 is also designed to display data necessary for program execution.

次にこの測定装置の動作を第3図に示す流れ図と共に説
明する。
Next, the operation of this measuring device will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.

この装置のRAM54にプログラムがセットされ、オペ
レータが操作盤57を操作してプログラムの実行を開始
させると、CPU51はモータ59の正転を開始させる
(ステップ■)。これにより移動部材31と共に遮蔽体
35が第1図において時計方向に移動される。移動部材
31が第1のリミットスイッチ56に轟接してこれがオ
ンになる。とくステップ■;Y)、CPU51はこれを
検出しモータ59を停止させる(ステップ■)。
A program is set in the RAM 54 of this device, and when the operator operates the operation panel 57 to start executing the program, the CPU 51 starts normal rotation of the motor 59 (step 2). As a result, the shielding body 35 is moved clockwise in FIG. 1 together with the moving member 31. The moving member 31 comes into contact with the first limit switch 56, turning it on. In particular, the CPU 51 detects this and stops the motor 59 (step ■).

これにより遮蔽体35は一方の細孔25を遮蔽する所定
の位置に到って当該位置に保持される。
As a result, the shielding body 35 reaches a predetermined position for shielding one of the pores 25 and is held at that position.

CPLI51はこの後所定のタイミングでγ線検出器2
4および波高分析器27を共にオンとし、非屈曲部21
bの部分における溶液22から発生するγ線の測定が一
定の時間待われる(ステップ■)。すなわち非屈曲部2
1bの部分における溶液22から発生した光子の一部は
コリメーク23の他方の細孔26を通ってγ線検出器2
4に入射する。γ線検出器24は、光子が検出されるた
びにそのエネルギに比例した波高のパルス信号を波高分
析器27に出力する。波高分析器27は、このパルス信
号の高さから、γ線検出器24に入射したγ線がどんな
エネルギのものであるかを分析する。分析結果はスペク
トルデータとして第1のメモリ27aに記憶される。
After that, the CPLI 51 detects the gamma ray detector 2 at a predetermined timing.
4 and the pulse height analyzer 27 are both turned on, and the non-bending portion 21 is turned on.
Measurement of γ-rays generated from the solution 22 in part b is waited for a certain period of time (step ■). That is, the non-bending portion 2
A part of the photons generated from the solution 22 in the part 1b pass through the other pore 26 of the collimator 23 and reach the gamma ray detector 2.
4. The γ-ray detector 24 outputs a pulse signal with a wave height proportional to the energy of a photon to the wave height analyzer 27 every time a photon is detected. The pulse height analyzer 27 analyzes the energy of the γ-rays incident on the γ-ray detector 24 from the height of this pulse signal. The analysis results are stored in the first memory 27a as spectral data.

このような測定が終了したら(ステップ■;Y)、CP
U51はこの後所定のタイミングでモータ59の逆転を
開始させる(ステップ■)。モータ59が逆転すると、
移動部材31と共に遮蔽体35が第1図において反時計
方向に移動される。
When such measurement is completed (step ■; Y), CP
Thereafter, U51 starts reverse rotation of the motor 59 at a predetermined timing (step 2). When the motor 59 reverses,
Together with the moving member 31, the shield 35 is moved counterclockwise in FIG.

移動部材31が第2のリミットスイッチ57に当接して
これがオンになると(ステップ■;Y)、CPU51は
モータ59の回転を停止させる(ステップ■)。これに
より遮蔽体35は他方の細孔26を遮蔽する他の所定の
位置に到って当該位置に保持される。
When the moving member 31 comes into contact with the second limit switch 57 and turns it on (Step ■; Y), the CPU 51 stops the rotation of the motor 59 (Step ■). As a result, the shielding body 35 reaches another predetermined position for shielding the other pore 26 and is held at that position.

CPU51はこの後所定のタイミングでγ線検出器24
および波高分析器27を共に再びオンとし、屈曲部21
aの部分における溶液22から発生するγ線の測定が一
定の時間待われる(ステップ■)。すなわち今度は屈曲
部21aの部分における溶液22から発生した光子の一
部はコリメーク23の他方の細孔26を通ってγ線検出
器24に入射する。以下非屈曲部21bの場合と同様に
して、第2のメモリ27bにこのときのスペクトルデー
タが記憶される。
Thereafter, the CPU 51 activates the gamma ray detector 24 at a predetermined timing.
and the wave height analyzer 27 are turned on again, and the bending section 21 is turned on again.
Measurement of γ-rays generated from the solution 22 in part a is waited for a certain period of time (step ■). That is, some of the photons generated from the solution 22 at the bent portion 21a pass through the other pore 26 of the collimator 23 and enter the γ-ray detector 24. Thereafter, the spectrum data at this time is stored in the second memory 27b in the same manner as in the case of the non-bent portion 21b.

このような測定が終了したら(ステップ■:Y)CPU
51は両メモリ27a、27bに記憶されたスペクトル
データを共に読み出し、これらデータに基づいて所定の
演算を行う(ステップ■)。
When such measurements are completed (step ■: Y), the CPU
51 reads out the spectrum data stored in both memories 27a and 27b, and performs a predetermined calculation based on these data (step 2).

この演算は、まず両メモ!J27a、27bから読み出
された各スペクトルデータのうち適当なγ線ピーク(例
えば1s4Euの123.1keVピーク、14’ce
の133.5keVピークなど)の各計数率C1、C2
をそれぞれ算出することにより行われる。次いでこれら
計数率C3、C2を既に説明した連立方程式(2)、(
3)に代入し、αについて解くことにより溶液22のγ
線吸収係数が算出される。このとき溶液の厚さはそれぞ
れT+  = t +  、T2  = t 2 であ
り、更にt2=2i+であるので、溶液22のT線吸収
係数αは次式のようになる。
For this calculation, first note both! Appropriate γ-ray peaks (for example, 1s4Eu 123.1keV peak, 14'ce
133.5 keV peak, etc.) of each count rate C1, C2
This is done by calculating each. Next, these counting rates C3 and C2 are calculated using the simultaneous equations (2) and (
3) and solve for α to obtain γ of solution 22.
A linear absorption coefficient is calculated. At this time, the thickness of the solution is T+ = t + , T2 = t 2 , and t2 = 2i+, so the T-ray absorption coefficient α of the solution 22 is expressed by the following equation.

α==!、 (C2/Cl−1) / t、・・・・・
・(4)ところで溶液22の主成分はPu、Uおよび溶
媒(軽元素からなる硝酸)であるので、γ線の吸収効果
はほとんどPuおよびUによることになる。
α==! , (C2/Cl-1) / t,...
-(4) By the way, since the main components of the solution 22 are Pu, U, and the solvent (nitric acid consisting of light elements), the absorption effect of γ-rays is mostly due to Pu and U.

またPuとUは原子番号が互いに近く、質量吸収係数が
ほぼ等しいので、その値をσとすると、PuとUの合計
濃度ρは次式によって算出される。
Further, since Pu and U have close atomic numbers and substantially equal mass absorption coefficients, if the value is σ, the total concentration ρ of Pu and U is calculated by the following equation.

ρ==!。(C2/Cl−1) / t+・σ・・・・
・・(5)このようにして得られたPuとUの合計濃度
はCRT65に表示される他、必要に応じてプリンタ6
4でプリントアウトされる(ステップ0)。
ρ==! . (C2/Cl-1) / t+・σ・・・・
(5) The total concentration of Pu and U obtained in this way is displayed on the CRT 65, and also displayed on the printer 6 as necessary.
4 is printed out (step 0).

一連の測定動作がすべて終了すると(ステップ■;Y)
、両メモリ27a、27bの内容はイニシャライズされ
、次の測定動作に備えられることになる。
When all series of measurement operations are completed (step ■; Y)
, the contents of both memories 27a and 27b are initialized and prepared for the next measurement operation.

「他の実施例」 第4図は本発明の他の実施例における元素濃度測定装置
の要部を表わしたものである。この図において第1図と
同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省
略する。
"Other Embodiments" FIG. 4 shows the main parts of an element concentration measuring device in another embodiment of the present invention. In this figure, parts with the same names as those in FIG.

この装置では、バイパス管21の所定の一部はL形に屈
曲されている。γ線検出器23の検出部は一方の細孔2
5を介してバイパス管21の非屈曲部21bと対向し、
他方の細孔26を介して屈曲部21aと対向するように
なっている。溶液22のUとPuの合計濃度が200g
/β程度である場合には、一方の細孔25の延長線上に
おける溶液22の厚さtl  は1〜2 am程度であ
り、他方の細孔26の延長線上における溶液22の厚さ
t2 はioam程度以上となっている。溶液22の厚
さが10cm以上であると、遠方でのγ線吸収により溶
液22の厚さを実質的には無限大とみなすことができる
。従ってt2 は無限大となる。この結果この装置での
PuとUの合計濃度ρは次式で求められることになる。
In this device, a predetermined portion of the bypass pipe 21 is bent into an L shape. The detection part of the γ-ray detector 23 is located in one of the pores 2
5, facing the non-bent portion 21b of the bypass pipe 21,
It faces the bent portion 21a through the other pore 26. The total concentration of U and Pu in solution 22 is 200g
/β, the thickness tl of the solution 22 on the extension line of one pore 25 is about 1 to 2 am, and the thickness t2 of the solution 22 on the extension line of the other pore 26 is ioam It has become more than moderate. When the thickness of the solution 22 is 10 cm or more, the thickness of the solution 22 can be considered to be substantially infinite due to γ-ray absorption at a distance. Therefore, t2 becomes infinite. As a result, the total concentration ρ of Pu and U in this device can be determined by the following equation.

p= −ff1n(1−CI/C2)/T ・cy−−
−(6)なお上記実施例ではPuとUを含有する溶液中
のPuとUの合計濃度を求める場合について説明したが
、これに限定されるものではない。例えばUのみを含有
する溶液中のU濃度を求めることもできる。この場合、
235 Uの135keVのγ線ピークに着目し、上記
実施例の場合と同様にしてγ線吸収係数αおよびU濃度
を求める。そして得られたγ線吸収係数αを連立方程式
(2)、(3)のいずれか一方に代入して単位体積中の
γ線発生率nを求め、これを23Sua度に変換すれば
、U濃度と235U濃度が一度に求められる。
p=-ff1n(1-CI/C2)/T ・cy--
-(6) In the above example, the case where the total concentration of Pu and U in a solution containing Pu and U is determined is not limited to this. For example, the U concentration in a solution containing only U can also be determined. in this case,
Focusing on the 135 keV gamma ray peak of 235 U, the gamma ray absorption coefficient α and the U concentration are determined in the same manner as in the above example. Then, by substituting the obtained γ-ray absorption coefficient α into one of the simultaneous equations (2) and (3) to obtain the γ-ray generation rate n in unit volume, and converting this to 23 Sua degrees, the U concentration and 235U concentration can be determined at once.

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、X線源やT線源等
の外部放射線源を用いることなく元素濃度の測定を行う
ことができるので、大幅なコストダウンを図ることがで
きる。また校正のための措置を構する必要もない。更に
外部放射線源を用いないのでその配置調整も不要となる
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, element concentrations can be measured without using an external radiation source such as an X-ray source or a T-ray source, resulting in a significant cost reduction. I can do it. Further, there is no need to take measures for calibration. Furthermore, since no external radiation source is used, there is no need to adjust its arrangement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例における元素濃度測定装置の
要部を示す概略構成図、第2図は同装置の電気回路の要
部を示すブロック図、第3図は同装置の動作を示す流れ
図、第4図は本発明の他の実施例における元素濃度測定
装置の要部を示す概略構成図、第5図は従来の元素a面
測定装置の一例を示す概略構成図である。 21・・・・・・バイパス管、 22・・・・・・溶液、 23・・・・・・コリメータ、 24・・・・・・T線検出器、 27・・・・・・波高分析器、 27a・・・・・・第1のメモリ、 27b・・・・・・第2のメモリ、 28・・・・・・計算機、 35・・・・・・遮蔽体、 51・・・・・・cpu。 59・・・・・・モータ、 64・・・・・・プリンタ、 65・・・・・・CRTo 出  願  人 日本原子力事業株式会社 代  理  人
Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing the main parts of an element concentration measuring device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the main parts of the electric circuit of the device, and Fig. 3 shows the operation of the device. FIG. 4 is a schematic diagram showing the main parts of an element concentration measuring device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a conventional elemental a-plane measuring device. 21... Bypass pipe, 22... Solution, 23... Collimator, 24... T-ray detector, 27... Wave height analyzer , 27a...first memory, 27b...second memory, 28...calculator, 35...shielding body, 51...・cpu. 59...Motor, 64...Printer, 65...CRTo Applicant: Japan Atomic Energy Corporation, Agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、γ放射性同位元素を含有し、厚さが異なる2つの同
質の被測定物を共にγ線検出器と対向させ、前記2つの
被測定物中のγ放射性同位元素から発生するγ線を前記
γ線検出器でそれぞれ検出し、これら検出結果に基づい
て前記2つの被測定物中のγ放射性同位元素から発生す
るγ線の計数率をそれぞれ算出し、これら算出結果から
前記被測定物中の少なくともT放射性同位元素について
の濃度を求めることを特徴とする元素濃度測定方法。 2、γ線検出器と、このγ線検出器とそれぞれ対向して
配置され、γ放射性同位元素を含有し、厚さが異なる2
つの同質の被測定物と、これら被測定物中のγ放射性同
位元素から発生するγ線を前記γ線検出器でそれぞれ検
出したとき、これら検出結果に基づいて前記2つの被測
定物中のγ放射性同位元素から発生するγ線の計数率を
それぞれ算出する計数率算出手段と、この計数率算出手
段による算出結果に基づいて前記被測定物中の少なくと
もγ放射性同位元素についての濃度を算出する濃度算出
手段と、この濃度算出手段による算出結果を表示する表
示手段とを具備することを特徴とする元素濃度測定装置
[Claims] 1. Two homogeneous objects to be measured containing a γ-radioactive isotope and having different thicknesses are both faced to a γ-ray detector, and the γ-radioactive isotope in the two objects to be measured is Detecting the generated γ rays with the γ ray detector, calculating the counting rate of the γ rays generated from the γ radioactive isotopes in the two objects to be measured based on these detection results, and using these calculation results. A method for measuring element concentration, characterized in that the concentration of at least T radioactive isotope in the object to be measured is determined. 2. A γ-ray detector, and 2.
When the gamma ray detector detects the gamma rays generated from two homogeneous objects to be measured and the gamma radioactive isotope in these objects, the A count rate calculation means for calculating the count rate of γ rays generated from the radioisotope, and a concentration for calculating the concentration of at least the γ radioisotope in the object to be measured based on the calculation result by the count rate calculation means. An element concentration measuring device comprising: a calculation means; and a display means for displaying calculation results by the concentration calculation means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014142108A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 独立行政法人産業技術総合研究所 Dose distribution measuring device
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