JPS6128885A - 中性子線検出器のフイルタの最適化方法 - Google Patents
中性子線検出器のフイルタの最適化方法Info
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- JPS6128885A JPS6128885A JP15006084A JP15006084A JPS6128885A JP S6128885 A JPS6128885 A JP S6128885A JP 15006084 A JP15006084 A JP 15006084A JP 15006084 A JP15006084 A JP 15006084A JP S6128885 A JPS6128885 A JP S6128885A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の尋する技術分野〕
本発明は、熱中性子に感度を有する検出素子を用いて、
中性子波ば（が人体に与える有害な影響の度合である線
量当量を表示する放射線検出器に関する。
中性子波ば（が人体に与える有害な影響の度合である線
量当量を表示する放射線検出器に関する。
一般に、中性子の被ばくにより人体が受ける有害な影響
の度合でおる線量当量Ｌ１人体が吸収した中性子数のみ
ならず、入射する中性子のエネルギにも太ぎく依存する
。この中性子のエネルギに対する線量当量への寄与率は
、国際放射線防護委員会（ＩＣＲＰ）より、Ｍ３図に示
すような中性子エネルギ（Ｍｅｎ）に対する換算係数、
すなわちｌ ｍｒｅ＋ｎ／ｈ当りの中性子数４１・Ｂと
する勧告値を示す勧告値線囚人が与＆られている。
の度合でおる線量当量Ｌ１人体が吸収した中性子数のみ
ならず、入射する中性子のエネルギにも太ぎく依存する
。この中性子のエネルギに対する線量当量への寄与率は
、国際放射線防護委員会（ＩＣＲＰ）より、Ｍ３図に示
すような中性子エネルギ（Ｍｅｎ）に対する換算係数、
すなわちｌ ｍｒｅ＋ｎ／ｈ当りの中性子数４１・Ｂと
する勧告値を示す勧告値線囚人が与＆られている。
一方、簡便で、かつ比較的に低価格Ｑ中性子検出器でら
るＢＦａ比例計数管および３ Ｈｅ比例計数管は、熱中
性子レベルの低いエネルギを有する中性子に対してのみ
高い感度を有するが、その出力信号はエネルギ情報を持
たない。すなわち中性子のエネルギの高低を検出するこ
とができない。従って、これらの検出素子により中性子
場における被は（の危険性を計測表示する計測器ｔ−構
成するには、高速中性子に対する減速材と吸収材とを適
宜配置した一種のエネルギフィルタを、検出素子の外側
に設け、入射する高速中性子を熱中性子レベルまで減速
すると共に、検出素子に到達する中性子の確率を、入射
エネルギに対して第３図と逆数関係を有する第４図に示
すような応答線図Ｂによる吸収を惹起せしめ、最終的に
検出素子の計数値が入射中性子に対する線量当量を示す
ように応答させることが必要である。このようなフィル
タを検出素子の形状に合わせ、理論的に設計することは
従来では手法的に困難であった。このために専ら実験・
・経験をもとにして試行錯誤的に製作せざるを得なかっ
た。従って、従来製品は次の如き問題点を内存していた
。
るＢＦａ比例計数管および３ Ｈｅ比例計数管は、熱中
性子レベルの低いエネルギを有する中性子に対してのみ
高い感度を有するが、その出力信号はエネルギ情報を持
たない。すなわち中性子のエネルギの高低を検出するこ
とができない。従って、これらの検出素子により中性子
場における被は（の危険性を計測表示する計測器ｔ−構
成するには、高速中性子に対する減速材と吸収材とを適
宜配置した一種のエネルギフィルタを、検出素子の外側
に設け、入射する高速中性子を熱中性子レベルまで減速
すると共に、検出素子に到達する中性子の確率を、入射
エネルギに対して第３図と逆数関係を有する第４図に示
すような応答線図Ｂによる吸収を惹起せしめ、最終的に
検出素子の計数値が入射中性子に対する線量当量を示す
ように応答させることが必要である。このようなフィル
タを検出素子の形状に合わせ、理論的に設計することは
従来では手法的に困難であった。このために専ら実験・
・経験をもとにして試行錯誤的に製作せざるを得なかっ
た。従って、従来製品は次の如き問題点を内存していた
。
（１） 入射中性子のエネルギに対する線量当量指示
値のＩＣＲＰの勧告値線図Ａに対する一致度が良好でな
い。
値のＩＣＲＰの勧告値線図Ａに対する一致度が良好でな
い。
（２）最適設計によることな（減速材料が多めに選定さ
れる。従って、測定器全体として大型化し、過大重量と
なる。
れる。従って、測定器全体として大型化し、過大重量と
なる。
（３）吸収材の位置が不適切なために、感度が低下して
いる。
いる。
本発明は、上述の点に鑑み、従来技術の問題点を有効に
解決し、その目的は、広範なエネルギ分布を有する入射
中性子を減速し、吸収し、到達する熱中性子の確率を、
最初の入射中性子エネルギ ゝに対してＩ
ＣＲＰの勧告値の逆数に比例する応答値を有する放射線
検出器を提供することでおる。
解決し、その目的は、広範なエネルギ分布を有する入射
中性子を減速し、吸収し、到達する熱中性子の確率を、
最初の入射中性子エネルギ ゝに対してＩ
ＣＲＰの勧告値の逆数に比例する応答値を有する放射線
検出器を提供することでおる。
このような目的を達成するために、本発明は、中性子検
出素子の外側に設けられ高速中性子に対および前記吸収
材の濃度全パラメータとして、運動方向を示す単位ベク
トル（２）を複数個１（ｉ＝１゜２、・・・ｎ〕のメツ
シュに分割して、前記メツシュごとに前記検出素子の表
面における中性子束密度（Ｏｌ）を、演算式 に基づいて数値計算上して求め、それぞれのパラメータ
の組合わせのうちで最適な応答を有し最も小製化し得る
前記フィルタを逃足することを％徴とする。
出素子の外側に設けられ高速中性子に対および前記吸収
材の濃度全パラメータとして、運動方向を示す単位ベク
トル（２）を複数個１（ｉ＝１゜２、・・・ｎ〕のメツ
シュに分割して、前記メツシュごとに前記検出素子の表
面における中性子束密度（Ｏｌ）を、演算式 に基づいて数値計算上して求め、それぞれのパラメータ
の組合わせのうちで最適な応答を有し最も小製化し得る
前記フィルタを逃足することを％徴とする。
次に、本発明の一実施例を図面に基づき、詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の概ｆ＠構成図を示す。
図において、熱中性子にのみ高感度を有する３Ｈｅ比例
計数管ｌの球型熱中性子検出素子２を中心として、その
外側にフィルタ３が設けられる。このフィルタ３は一種
のエネルギフィルタで、ポリエチ１７ン製等の外側およ
び内側減速材４，５と、炭化ホウ素製等の吸収材６とが
同心球状に配置されている。７は吸収材６に設けられた
粋数個、本実施例では４個の熱中性子透過孔である。こ
のフィルタ３は、熱中性子検出素子２に到達する中性子
のエネルギ全熱中性子レベル（０，０２５ｅＶ ）に、
外側および内側減速材３，４により減速すると共に、検
出素子１に到達する中性子の確率を、測定系に入射する
中性子のエネルギ（速度）に対して、第４図にて表わさ
れる分布とする。これにより、計数管の割数値が、計測
系が置かれた条件の中性子場において人体が受ける影響
の度合、すなわち線量当量（Ｒｅｍ値）を表わすように
する。
計数管ｌの球型熱中性子検出素子２を中心として、その
外側にフィルタ３が設けられる。このフィルタ３は一種
のエネルギフィルタで、ポリエチ１７ン製等の外側およ
び内側減速材４，５と、炭化ホウ素製等の吸収材６とが
同心球状に配置されている。７は吸収材６に設けられた
粋数個、本実施例では４個の熱中性子透過孔である。こ
のフィルタ３は、熱中性子検出素子２に到達する中性子
のエネルギ全熱中性子レベル（０，０２５ｅＶ ）に、
外側および内側減速材３，４により減速すると共に、検
出素子１に到達する中性子の確率を、測定系に入射する
中性子のエネルギ（速度）に対して、第４図にて表わさ
れる分布とする。これにより、計数管の割数値が、計測
系が置かれた条件の中性子場において人体が受ける影響
の度合、すなわち線量当量（Ｒｅｍ値）を表わすように
する。
ところで、中性子の挙動は、七の位置、速度、運動の方
向によってそれぞれ決定きれ、るる特定の状８３．に着
目すると次のようなバランス式に拠つて記述することが
可能である。すなわち、減速材４，５、吸収材６等の媒
質における単位体積当りの中性子数の時間的変化は、 １、中性子が漏洩して他の状態に移る個数２、中性子が
媒質に吸収される個数 ３、中性子が媒質に散乱され、他の状態に移る個数 ４、中性子が媒質に散乱され、他の状態から移って来る
個数 の総和として与えられる。いわゆるボルツマンの輸送方
程式から、核分裂または中性子源により発生する中性子
寄与分を除いた式として、第（１）式が示される。
向によってそれぞれ決定きれ、るる特定の状８３．に着
目すると次のようなバランス式に拠つて記述することが
可能である。すなわち、減速材４，５、吸収材６等の媒
質における単位体積当りの中性子数の時間的変化は、 １、中性子が漏洩して他の状態に移る個数２、中性子が
媒質に吸収される個数 ３、中性子が媒質に散乱され、他の状態に移る個数 ４、中性子が媒質に散乱され、他の状態から移って来る
個数 の総和として与えられる。いわゆるボルツマンの輸送方
程式から、核分裂または中性子源により発生する中性子
寄与分を除いた式として、第（１）式が示される。
ここに、〆＝ψ（ｒ、Ｅ、Ω、ｔ）：中性子束ｒ−位置
ベクトル Ｅ：中性子エネルギ（速度） Ω：運動方向を示す単位ベクトル ｔ：時間 Ｖ：中性子速度 Σａ：巨視的吸収断面積 Σ８：巨視的散乱断面積 一般に、この第（１）式の解析解を求めることは困難で
ある。このために、運動方向を示す単位ベクトルΩをｎ
個のメツシュに分割し、中性子束ｙが近似的にｎ個存在
すると仮足するＳｎ近似を用いて、電算機計算による高
精度の数値計算解を求めることか可能である。従って、
第（１１式は中性子の運動方向の谷メツシュごとに第（
２）式で示される。
ベクトル Ｅ：中性子エネルギ（速度） Ω：運動方向を示す単位ベクトル ｔ：時間 Ｖ：中性子速度 Σａ：巨視的吸収断面積 Σ８：巨視的散乱断面積 一般に、この第（１）式の解析解を求めることは困難で
ある。このために、運動方向を示す単位ベクトルΩをｎ
個のメツシュに分割し、中性子束ｙが近似的にｎ個存在
すると仮足するＳｎ近似を用いて、電算機計算による高
精度の数値計算解を求めることか可能である。従って、
第（１１式は中性子の運動方向の谷メツシュごとに第（
２）式で示される。
ここに、””１１２．”’ｎ、なお、ｗｉｔ′ｉ数値積
分を行う際のウェイトでわる。
分を行う際のウェイトでわる。
第１図に示す基本構成の検出系において、検出素子２０
表面における中性子束密度ダを求めるならば、これを熱
中性子速度域につぎ積分集計することにより、この検出
器、３Ｈｅ比例計数管１の応 ・（答を
求めることができる。このような数値計算を行う計算コ
ードを開発して、選定された外側お上び内側減速材４，
５、吸収材６に対してそれぞれの厚さｄ＋ 、 ｄｚ
、 ｄ３、吸収材６の濃度をパンメータとして、それぞ
れの入射中性子エネルギに関して計算を行い検出系とし
ての応答が得られる。それぞれのパラメータの組合わせ
のうちで、検出器１の応答が第３図に示すＩＣＰＲの勧
告値線図Ａと一致し、しかも最も小形に形成されるフィ
ルタ３を選定すればよい。
表面における中性子束密度ダを求めるならば、これを熱
中性子速度域につぎ積分集計することにより、この検出
器、３Ｈｅ比例計数管１の応 ・（答を
求めることができる。このような数値計算を行う計算コ
ードを開発して、選定された外側お上び内側減速材４，
５、吸収材６に対してそれぞれの厚さｄ＋ 、 ｄｚ
、 ｄ３、吸収材６の濃度をパンメータとして、それぞ
れの入射中性子エネルギに関して計算を行い検出系とし
ての応答が得られる。それぞれのパラメータの組合わせ
のうちで、検出器１の応答が第３図に示すＩＣＰＲの勧
告値線図Ａと一致し、しかも最も小形に形成されるフィ
ルタ３を選定すればよい。
このようなフィルタ３は、外側および内側減速材４，５
をポリエチレン製とし、中性子吸収材６を空隙（熱中性
子透過孔）７を有する炭化ホウ素シートした際、外側減
速材厚さｄｌ、吸収材厚さｄｌならびに濃度、吸収材空
隙率および内側減速材ｄ３をパラメータとして第（２）
式に対して設定された計算コードにより数値解析を行っ
た結果として、第１表に示す組合わせの場合、ＩＣＲＰ
の勧告す本結果により試作した検出系の特性をバンプグ
ラフよりの陽子をターゲットに照射して得られる一定の
エネルギ中性子系にて評価した結果が、第２図に示すよ
りなＩＣＲＰの勧告する応答線図Ｂおよび鎖線で示され
た計算値線図Ｃと共に、黒点りで示されている。図にお
いて計算値線図Ｃによれば、低エネルギ中性子では応答
線図Ｂから離れるも、吸収材空隙率の適当な選定により
、黒点島のように応答線図Ｂに近づけることができる。
をポリエチレン製とし、中性子吸収材６を空隙（熱中性
子透過孔）７を有する炭化ホウ素シートした際、外側減
速材厚さｄｌ、吸収材厚さｄｌならびに濃度、吸収材空
隙率および内側減速材ｄ３をパラメータとして第（２）
式に対して設定された計算コードにより数値解析を行っ
た結果として、第１表に示す組合わせの場合、ＩＣＲＰ
の勧告す本結果により試作した検出系の特性をバンプグ
ラフよりの陽子をターゲットに照射して得られる一定の
エネルギ中性子系にて評価した結果が、第２図に示すよ
りなＩＣＲＰの勧告する応答線図Ｂおよび鎖線で示され
た計算値線図Ｃと共に、黒点りで示されている。図にお
いて計算値線図Ｃによれば、低エネルギ中性子では応答
線図Ｂから離れるも、吸収材空隙率の適当な選定により
、黒点島のように応答線図Ｂに近づけることができる。
以上に説明するように本発明によれば、中性子検出素子
の外側に設けられ高速中性子に対する減速材および吸収
材のそれぞれの厚さおよび前記吸収材の濃度をパラメー
タとして演算式に対して設定された計算コードにより数
値解析を行いＩＣＲＰ勧告の応答に極めて近いフィルタ
が得られたことにより、熱中性子レベルまで減速さｉｆ
ｃ中牲子は減速材によりそれ以上には減速されないにも
ががわらず、従来試行錯誤的に製作されたために、しば
しば必要以上に大型の減速材寸法が選定され、かつ吸収
材も減速材寸法を最小にする位置に置かれず、すなわち
外側減速材が必要限度以上の厚さを有し、このために必
要以上の吸収材による熱中性子吸収を生じ、総合感度が
低下するという問題点が有効に解決−され、従来品に比
較して１諷で約半分程度に低減されると共に、ＩＣＲＰ
の勧告値の逆数に比例する応答を確保しながら、その感
度は従来品の約数倍程度を保持する等の効果を奏する。
の外側に設けられ高速中性子に対する減速材および吸収
材のそれぞれの厚さおよび前記吸収材の濃度をパラメー
タとして演算式に対して設定された計算コードにより数
値解析を行いＩＣＲＰ勧告の応答に極めて近いフィルタ
が得られたことにより、熱中性子レベルまで減速さｉｆ
ｃ中牲子は減速材によりそれ以上には減速されないにも
ががわらず、従来試行錯誤的に製作されたために、しば
しば必要以上に大型の減速材寸法が選定され、かつ吸収
材も減速材寸法を最小にする位置に置かれず、すなわち
外側減速材が必要限度以上の厚さを有し、このために必
要以上の吸収材による熱中性子吸収を生じ、総合感度が
低下するという問題点が有効に解決−され、従来品に比
較して１諷で約半分程度に低減されると共に、ＩＣＲＰ
の勧告値の逆数に比例する応答を確保しながら、その感
度は従来品の約数倍程度を保持する等の効果を奏する。
なお、本実施例では主として３ｍ比例計数管について説
明するも、ＢＦｓ比例計数管にも同様に適用し得ること
は勿論である。
明するも、ＢＦｓ比例計数管にも同様に適用し得ること
は勿論である。
第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図は第１
図による結果がＩＣＲＰ勧告の応答に極めて近い値であ
ることを示す線図、第３図はＩＣＲＰの勧告値線図、第
４図は第１図にて勧告される中性子エネルギに対する検
出器応答線図である。 １ ： ３Ｈｅ比例計数管、２：検出素子、３：フィル
タ、４：外側減速材、５：内側減速材、６：吸収材、７
：空隙、Ａ：勧告値線図、Ｂ：勧告値応答線図。 特許出願人 中 利 尚 司 富士電機製造株式会社 第１図 第２図 第３図 第４ 図
図による結果がＩＣＲＰ勧告の応答に極めて近い値であ
ることを示す線図、第３図はＩＣＲＰの勧告値線図、第
４図は第１図にて勧告される中性子エネルギに対する検
出器応答線図である。 １ ： ３Ｈｅ比例計数管、２：検出素子、３：フィル
タ、４：外側減速材、５：内側減速材、６：吸収材、７
：空隙、Ａ：勧告値線図、Ｂ：勧告値応答線図。 特許出願人 中 利 尚 司 富士電機製造株式会社 第１図 第２図 第３図 第４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）熱中性子レベルの低いエネルギの中性子に対しての
み高い感度を持つ中性子検出素子からなる放射線検出器
において、前記中性子検出素子の外側に設けられ高速中
性子に対する減速材および吸収材を適宜に配置したフィ
ルタを備え、前記減速材および吸収材のそれぞれの厚さ
および前記吸収材の濃度をパラメータとして、運動方向
を示す単位ベクトル（Ω）を複数個ｉ（ｉ＝１、２、・
・・ｎ）のメッシュに分割して、前記メッシュごとに前
記検出素子の表面における中性子束密度（Φｉ）を、演
算式 （１／Ｖ）（Φｉ／ｔ）＝−ΩｉＧｒａｄΦｉ−（Σａ
＋Σｓ）Φｉ＋Σ＾ｎ＿ｉ＿＝＿１ｗｉ′∫ΣｓΦｉ′
ｄＥ′に基づいて数値計算をして求め、それぞれのパラ
メータの組合わせのうちで最適な応答を有し最も小型化
し得る前記フィルタを選定することを特徴とする放射線
検出器。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の放射線検出器におい
て、フィルタは、外部の減速材厚さを、約６０±１０ｍ
ｍ程度、吸収材厚さを約１±０．５ｍｍ程度、吸収材濃
度を約４０±２０ｗｔ％程度、吸収材空隙率を約４０±
１０％程度および内部減速材厚さを約４０±１０％ｍｍ
程度に選定したことを特徴とする放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15006084A JPS6128885A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | 中性子線検出器のフイルタの最適化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15006084A JPS6128885A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | 中性子線検出器のフイルタの最適化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6128885A true JPS6128885A (ja) | 1986-02-08 |
| JPH0511274B2 JPH0511274B2 (ja) | 1993-02-15 |
Family
ID=15488631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15006084A Granted JPS6128885A (ja) | 1984-07-19 | 1984-07-19 | 中性子線検出器のフイルタの最適化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6128885A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354700U (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-27 | ||
| WO1991017462A1 (fr) * | 1990-04-27 | 1991-11-14 | Hitachi, Ltd. | Dosimetre d'exposition aux neutrons pour utilisation individuelle, debitmetre de dose de neutrons, detecteur de neutrons et procede pour leur fabrication |
| JP2007533984A (ja) * | 2004-04-22 | 2007-11-22 | ジーエスアイ ゲゼルシャフト フューア シュヴェリオネンフォルシュング エムビーエイチ | 中性子放射線の検出のための線量計 |
| JP2009097967A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | High Energy Accelerator Research Organization | 中性子計測用ガス検出装置 |
| JP2011503599A (ja) * | 2007-11-15 | 2011-01-27 | ヘルス プロテクション エージェンシー | 放射線検出 |
-
1984
- 1984-07-19 JP JP15006084A patent/JPS6128885A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354700U (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-27 | ||
| WO1991017462A1 (fr) * | 1990-04-27 | 1991-11-14 | Hitachi, Ltd. | Dosimetre d'exposition aux neutrons pour utilisation individuelle, debitmetre de dose de neutrons, detecteur de neutrons et procede pour leur fabrication |
| JP2007533984A (ja) * | 2004-04-22 | 2007-11-22 | ジーエスアイ ゲゼルシャフト フューア シュヴェリオネンフォルシュング エムビーエイチ | 中性子放射線の検出のための線量計 |
| JP2009097967A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | High Energy Accelerator Research Organization | 中性子計測用ガス検出装置 |
| JP2011503599A (ja) * | 2007-11-15 | 2011-01-27 | ヘルス プロテクション エージェンシー | 放射線検出 |
| JP2014142353A (ja) * | 2007-11-15 | 2014-08-07 | Secretory Of State For Heath | 放射線検出 |
| US9442202B2 (en) | 2007-11-15 | 2016-09-13 | The Secretary Of State For Health | Radiation detection |
| US9529101B2 (en) | 2007-11-15 | 2016-12-27 | The Secretary Of State For Health | Radiation detection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0511274B2 (ja) | 1993-02-15 |
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