JPS6170484A - Radioactivating foil - Google Patents

Radioactivating foil

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JPS6170484A
JPS6170484A JP19164084A JP19164084A JPS6170484A JP S6170484 A JPS6170484 A JP S6170484A JP 19164084 A JP19164084 A JP 19164084A JP 19164084 A JP19164084 A JP 19164084A JP S6170484 A JPS6170484 A JP S6170484A
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JP
Japan
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foil
activation
nuclides
neutron
neutrons
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Application number
JP19164084A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tokuno
得能 篤
Katsumi Hayashi
克己 林
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6170484A publication Critical patent/JPS6170484A/en
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Abstract

PURPOSE:To make possible the simultaneous measurement of neutron energy spectra over a wide range in a short period without spoiling the ease of a radioactivating foil method by using the foil in which plural nuclides are combined to one in the form of an alloy or mixture. CONSTITUTION:For example, gold, nickel, aluminum, titanium and alloy are selected as the nuclides to constitute the foil and are mixed at a suitable ratio. The mixture is melted at a high temp. to manufacture the alloy which is then molded to a disk shape. Such disk shape alloy is used. When the foil is subjected to irradiation of neutrons, the foil is made radioactive by the reaction of the neutrons in the energy range different with the nuclides and atomic nuclei and the foil releases gamma rays. Since just one foil is required for the measurement, the time for the measurement is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、中性子束測定に係わり、特に中性子エネルギ
ースペクトルの測定に好適な放射化箔に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to neutron flux measurement, and particularly to an activation foil suitable for measurement of neutron energy spectra.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

放射化箔めほかに中性子束測定に関する先行技術(特開
昭56−70481号公報)には、核分裂電離箱が有益
でらることが開示されている。また、他に石森富太部著
「原子炉工学講座l=原子核工学基礎」(培風館)の第
■編、放射線計測において、自己出力型検出器、中性子
熱電対そして苗検出器があることが示されている。しか
し、これらの検出器は自己出力型検出器を除いて特定の
エネルギーをもつ中性子を測定するこぶが目的であり、
数eVから数+MeVまでの広がb’を持つ中性子束の
測定を考慮していない。これは以下の理由による。核分
裂電離箱は電離箱内に核分裂性物質を塗布し、中性子線
囲気中で核分裂奮起こすことによって放出される電離放
射線から中性子束を測定するものである。従って計測さ
れる中性子は核分裂性物質であるウラン−235の吸収
断面積が大きくなる熱領域(数eV以下)のみに限られ
る。中性子熱電対もまた核分裂性物質を利用するので、
核分裂電離箱と同じ制約が生じる。
In addition to activation foils, prior art related to neutron flux measurement (Japanese Patent Application Laid-open No. 70481/1983) discloses that a nuclear fission ionization chamber is useful. In addition, there is also a book titled ``Nuclear Reactor Engineering Course 1 = Fundamentals of Nuclear Engineering'' (Baifukan) by Tomitabe Ishimori, which shows that there are self-power detectors, neutron thermocouples, and seedling detectors in radiation measurement. has been done. However, except for self-powered detectors, these detectors are designed to measure neutrons with a specific energy;
Measurements of neutron fluxes with b' extending from a few eV to a few +MeV are not considered. This is due to the following reasons. Fission ionization chambers measure neutron flux from the ionizing radiation emitted by fissile material coated in the ionization chamber and fission induced in a neutron beam surrounding. Therefore, the measured neutrons are limited only to the thermal region (several eV or less) where the absorption cross section of uranium-235, which is a fissile material, is large. Neutron thermocouples also utilize fissile material, so
The same limitations as for fission ionization chambers arise.

また、放射化箔法を除くこれらの検出器は、ケーブルを
通して電気信号を送るので、動的な中性子束の変化を求
めるには良いが、広範囲な空間の中性子束の分布を求め
ることを考慮していない。
In addition, these detectors, excluding the activation foil method, send electrical signals through cables, so they are good for determining dynamic changes in neutron flux, but they are not suitable for determining the distribution of neutron flux over a wide area. Not yet.

つまり広範囲な空間の中性子束をカバーするだけの長い
ケーブルが必要となる。また、高中性子束の測定中は人
間がその空間に存在することはできないのであらかじめ
定められた位置に検出器を設置しておくか、走路き設け
て外部から操作して移動させるかのいずれかの方法によ
らなければ、中性子束の空間分布を求めることはできな
い。従って検出器の数の増加や走路の設置のためにコス
ト上の問題を生ずる。
In other words, a long cable is required to cover the neutron flux over a wide area. In addition, since humans cannot be present in the space during high neutron flux measurements, it is necessary to either install the detector at a predetermined position or set up a runway and move it by operating it from the outside. It is not possible to obtain the spatial distribution of neutron flux without using the method described above. Therefore, cost problems arise due to the increase in the number of detectors and the installation of runways.

放射化箔法はケーブルが必要でなく、製作も簡単なので
、上記のコスト上の問題を回避できる。
The activated foil method does not require cables and is easy to manufacture, thus avoiding the above cost problems.

箔放射化法は、中性子と相互作用を起こしてガンマ線を
放出する元素からできた物質を箔状にし、中性子で照射
した後にこれを取シ出し、シンテレ−7ヨン検出器や半
導体検出器などの測定機器で放出されるガンマ線を測定
することによって中性子束を求める方法である。この原
理は以下の通りである。
In the foil activation method, a material made of an element that interacts with neutrons and emits gamma rays is made into a foil shape, and after being irradiated with neutrons, the material is taken out and used for use in syntelephone detectors, semiconductor detectors, etc. This is a method of determining neutron flux by measuring gamma rays emitted with measurement equipment. The principle is as follows.

箔状物質が単一核種で構成されている場合、照射開始後
時間Ttl−経た後に壊変定数λの放射性核種が生成さ
れる割合は、 dN/dT=ΣφV−λN  ・・・・・・・・・・・
・・・・0)で与えられる。ただし、Nは放射性核種の
個数、Σは箔の巨視的放射化断面積、■は箔の体積、φ
は中性子束である。T=UのときN=0であるので、(
1)式は次式となる。
When the foil-like material is composed of a single nuclide, the rate at which radionuclides with a decay constant λ are generated after time Ttl- after the start of irradiation is: dN/dT=ΣφV−λN ・・・・・・・・・・・・...
...0) is given. However, N is the number of radionuclides, Σ is the macroscopic activation cross section of the foil, ■ is the volume of the foil, φ
is the neutron flux. Since N=0 when T=U, (
1) Formula becomes the following formula.

N (T)=ΣφV(1−exp(−λT)/λ ・・
・・・・(2)放射化箔の帯びる放射能AはNλに等し
いので、A (T)=Σφv(i−exp(−λT )
 )  ・−・−・・・・(3)照射時間T ’r e
XI) (−λT)が無視できる程度にまで十分長くす
れば、放射化箔の放射能は飽和し、一定の中性子束で照
射したとき、その中性子束でおびる最大の放射能、すな
わち飽和放射能が得られる。
N (T)=ΣφV(1-exp(-λT)/λ...
...(2) Since the radioactivity A of the activated foil is equal to Nλ, A (T) = Σφv(i-exp(-λT)
) ・−・−・・・・(3) Irradiation time T're
XI) If the length is long enough so that (-λT) can be ignored, the radioactivity of the activated foil will be saturated, and when irradiated with a constant neutron flux, the maximum radioactivity at that neutron flux, that is, the saturated radioactivity. is obtained.

A(oo)=ΣφV   ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・(4)放射化箔を時間T
の間照射した後、中性子束の場から取り出せば、その後
引き続き壊変が起こるので、取シ出し後時間tが経過し
たときの放射能A(t)は次のようになる。
A(oo)=ΣφV ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(4) Activate foil for time T
If it is removed from the neutron flux field after being irradiated for a period of time, decay will continue to occur, so the radioactivity A(t) when time t has elapsed after removal is as follows.

A(t)=ΣφV(1−exp(−λT))X eXI
) (−λt)・・・・・・・・・・・・(5) A(t)の値はガンマ線検出器で求められ、’ITやV
は実験条件によシ得られる。また、Σとλは文献から求
められる。従って(5)式で未知数はφだけとなシ、こ
れよシφの値を求めることができる。また、ある核種が
核反応をおこす中性子エネルギーの範囲が異なるので、
この性質を利用していくつかの核種を使えば、エネルギ
ースペクトルを求めることも可能である。
A(t)=ΣφV(1-exp(-λT))X eXI
) (-λt)・・・・・・・・・・・・(5) The value of A(t) is obtained by a gamma ray detector,
is obtained depending on the experimental conditions. Also, Σ and λ can be found from literature. Therefore, if the only unknown quantity is φ in equation (5), then the value of φ can be found. Also, since the range of neutron energy at which certain nuclides cause nuclear reactions differs,
By taking advantage of this property and using several nuclides, it is also possible to obtain the energy spectrum.

この放射化箔法で使われている放射化箔は、従来純度の
高い金属でできた平板状の構造となっている(第6図)
が、これは次の2点を考慮していない。
The activation foil used in this activation foil method conventionally has a flat plate-like structure made of highly pure metal (Figure 6).
However, this does not take into account the following two points.

第1には、中性子束のエネルギースペクトルを求める場
合には、複数の核iが必要であり、その核種ごとに放射
化箔を用意しなければならず、中性子照射後の測定も含
めて作業が煩雑になる。
First, when determining the energy spectrum of neutron flux, multiple nuclei i are required, and activation foils must be prepared for each nuclide, making the work including measurement after neutron irradiation. It becomes complicated.

第2には、高放射線場における放射化箔の支持方法を考
慮していないという点である。特に上記のように複数個
の放射化箔が必要な場合、放射化箔が中性子と反応し、
これを吸収することによって生ずる中性子束分布の歪が
他の放射化箔に対して影#を及ぼすことを防ぐため、こ
れらの放射化箔上一つの組合わせにする場合に中性子束
が入射する方向に対してそれぞれが線源に直面している
必要がある。そのように放射化箔を配置するために従来
1つのホルダーの中に固定する方法がある。
Second, it does not take into account how to support the activation foil in high radiation fields. Especially when multiple activation foils are required as mentioned above, the activation foils react with neutrons,
In order to prevent the distortion of the neutron flux distribution caused by absorption of this from affecting other activation foils, the direction in which the neutron flux is incident when these activation foils are combined into one is determined. Each must face the source. In order to arrange the activation foil in this way, there is a conventional method of fixing it in a single holder.

このホルダーをつくる場合、高放射線場においてビニル
やポリエチレンのような高分子製品は、中性子照射中に
性質が変化するために使用できず、かわりに鋼やステン
レスなどの金属や合金を使用することが望ましい。しか
し、このような材料は、強度があるためにかえって加工
性に乏しく、ホルダーの作成や放射化箔の出し入れにか
z5の作業量を要する。第7図にホルダーとしてアルミ
ニウム製のネットを使用した例が示されている。ネット
を使用する利点は、ホルダーをつくる材料の量が小さく
なるためにホルダー自身の中性子吸収をほとんど無視し
てよいという点である。このホルダーは針金で2枚のネ
ット’を縫合して袋状にしたものであり、この中に放射
化箔が入っている。放射化箔は、第8図のように四方で
ネットをリングで結ぶことによって固定されている。こ
の例では、完成品を仕上げるまでに、■ネッh’を適当
な太き泗に切断、■2枚のネットの間に放射化箔を装荷
、■ネットの縫合、■リングにより放射化箔を固定とい
う作業が必要になる。かなシ広範囲な空間の中性子測定
になると第7図のような放射化箔のセン)’kloO個
程匿用意しなければならないので作業量としては茶人な
ものになる。
When making this holder, polymer products such as vinyl and polyethylene cannot be used in high radiation fields because their properties change during neutron irradiation, so metals and alloys such as steel and stainless steel can be used instead. desirable. However, such a material has poor workability due to its strength, and requires an amount of work of z5 to make the holder and to take out and put in the activation foil. FIG. 7 shows an example in which an aluminum net is used as the holder. The advantage of using a net is that the amount of material used to make the holder is so small that the neutron absorption of the holder itself can be almost ignored. This holder is made of two pieces of net' sewn together with wire to form a bag, and the radioactive foil is placed inside this bag. The activation foil is fixed by tying the net with rings on all sides as shown in FIG. In this example, by the time the finished product is finished, we will need to: ■ Cut the net into appropriately thick pieces, ■ Load the activated foil between the two nets, ■ sew the net together, and ■ attach the activated foil using a ring. Fixing work is required. When it comes to measuring neutrons in a wide range of spaces, it is necessary to prepare as many as 1000 pieces of activation foil as shown in Figure 7, so the amount of work is quite high.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、従来の放射化箔法の簡便さを損うこと
なく、広範囲の中性子エネルギースペクトルの同時測定
を可能にする放射化箔を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an activation foil that enables simultaneous measurement of a wide range of neutron energy spectra without sacrificing the simplicity of the conventional activation foil method.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

放射化箔法は、熱エネルギー領域から数十MeVのエネ
ルギーを持つ中性子とある核種を反応させ、その核種に
よって反応を起こす中性子エネルギー範囲が異なること
と、核反応を起こした原子核は核種によって異なるエネ
ルギーをもつガンマ線を放出することの2つを利用して
、中性子エネルギースペクトルを求めるものである。本
発明は、広範囲の中性子エネルギースペクトルを求める
のに複数の核種を従来のように別々の箔として使用せず
、合金や混合物の形で一つにまとめたものを作ν、ホル
ダーを使わず、単独で中性子エネルギースペクトルが測
定できるようにしたものである。
The activation foil method involves reacting a certain nuclide with neutrons having an energy of several tens of MeV from the thermal energy range. The neutron energy spectrum is determined by using two factors: emitting gamma rays with . In order to obtain a wide range of neutron energy spectra, the present invention does not use multiple nuclides as separate foils as in the past, but instead combines them in the form of an alloy or mixture, and does not use a holder. This allows neutron energy spectra to be measured independently.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図に説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は、放射化箔を構成する核種としてニッケル、ア
ルミニウム、チタン、金、鉄tX択してこれらを適当な
割合で混合し、高温で溶融して合金金つ<シ、これを円
板状に成型加工したものを概観した図でおる。この放射
化箔が中性子の照射を受けた場合、核桟によって異なる
エネルギー範囲の中性子と原子核が反応して放射性とな
り、ガンマ線を放出する。
Figure 1 shows that nickel, aluminum, titanium, gold, and iron are selected as the nuclides constituting the activation foil, mixed in appropriate proportions, melted at high temperature, and made into an alloy metal. This is an overview of what has been molded into a shape. When this activation foil is irradiated with neutrons, the neutrons and atomic nuclei in different energy ranges react with each other depending on the nuclear beam, becoming radioactive and emitting gamma rays.

この第1図の例では、使われている核種が金。In the example shown in Figure 1, the nuclide used is gold.

ニッケル、アルミニウム、チタン、鉄であるが、これら
が放射化するのに必要な中性子エネルギーはそれぞれ熱
エネルギー領域、11.7 M e V 。
Nickel, aluminum, titanium, and iron each require neutron energy to activate in the thermal energy range, 11.7 M e V.

2、1 M e V 、  1.1 M e V 、 
2..9 M e V近辺である。
2.1 M e V , 1.1 M e V ,
2. .. It is around 9 M e V.

それぞれの核反応から生ずるガンマ線は、0.4118
Men、0.843MeV、0.067Mev。
The gamma rays generated from each nuclear reaction are 0.4118
Men, 0.843 MeV, 0.067 MeV.

1.314Me V、  0.847 Me V’t’
アル(7)テ、エネルギーで識別することができる。例
えば金の放射能At−求めるには、0.4j18MeV
の7’/ 7−r線を計数すればよい。
1.314 Me V, 0.847 Me V't'
Al (7) Te, can be identified by energy. For example, to find the radioactivity At of gold, 0.4j18MeV
All you have to do is count the 7'/7-r lines.

この堰から得られた中性子束に対応する中性子エネルギ
ーは、金が放射化する熱エネルギー領域に相当する。同
様に他の核種についても同じi桑作を行えば、異なるエ
ネルギーに対応する中性子束の1厘が4つのエネルギー
範囲箇所で得られる。これらを適当に結べば、熱領域か
ら12MeVまでの大まかな中性子エネルギースペクト
ルが求められる。
The neutron energy corresponding to the neutron flux obtained from this weir corresponds to the thermal energy region in which gold becomes radioactive. Similarly, if the same method is applied to other nuclides, one ton of neutron flux corresponding to different energies can be obtained at four energy range locations. If these are connected appropriately, a rough neutron energy spectrum from the thermal region to 12 MeV can be obtained.

核種の構成比は、それぞれの核種の放射化断面積と壊変
定数を考慮して決定される。これは核種により計数率が
極端に低くなるのを防ぐためである。十分に長い時間照
射された放射化箔から放出される単位時間当りのガンマ
勝敗は、(5)成金微分して得ることができ、これは次
式であられされる。
The composition ratio of nuclides is determined by considering the activation cross section and decay constant of each nuclide. This is to prevent the counting rate from becoming extremely low due to nuclides. The gamma win/loss per unit time emitted from the activated foil that has been irradiated for a sufficiently long time can be obtained by (5) differentiating the metal, which is calculated by the following equation.

dA/dt=−λΣφVeXP(−λt)・・・・・・
・・・(6)(6)式よシ、この1直はλΣφに比例す
るので、中性子束の波高分布に合わせてλΣの値を変え
るとすべての核種から放出されるガンマ線の計数率を一
定の値以上に確保することができる。例えば全ての中性
子エネルギーに対してφが一定ならばλΣを全ての核種
について一定とする。σを微視的放射化断面積、nt原
子密度とすると、Σ=σ×n   ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
7)となるので σInlλ、=a、n2λ2=… ……φ・団俺…・・
+(8)が成立する。(8)式よりnはl/(σλ)に
比例する。σとλは文献より得られ、第4図の例では金
dA/dt=-λΣφVeXP(-λt)...
...(6) According to equation (6), this 1-axis is proportional to λΣφ, so changing the value of λΣ according to the pulse height distribution of the neutron flux makes the counting rate of gamma rays emitted from all nuclides constant. It is possible to secure more than the value of . For example, if φ is constant for all neutron energies, λΣ is constant for all nuclides. If σ is the microscopic activation cross section and nt atomic density, Σ=σ×n ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
7) Therefore, σInlλ, = a, n2λ2 =... ...φ・Danore....
+(8) holds true. From equation (8), n is proportional to l/(σλ). σ and λ are obtained from the literature and are gold in the example in Figure 4.

ニッケル、アルミニウム、チタン、鉄についてσは98
.8.0.18.0.0?、 0.09.0.110(
単位バーン)であり、tn2/λは、Z6946日、9
9分、9.46分、1.83日、2.576時間である
。これからn比、即ち、組成比が求められ、その比は1
 :14 : 3.4ニア46 : 3.7となる。
σ is 98 for nickel, aluminum, titanium, and iron.
.. 8.0.18.0.0? , 0.09.0.110(
unit burn), and tn2/λ is Z6946 days, 9
9 minutes, 9.46 minutes, 1.83 days, and 2.576 hours. From this, the n ratio, that is, the composition ratio is determined, and the ratio is 1
:14: 3.4 near 46: 3.7.

またこの比に適当な重みをかければ、凋エネルギー側、
低エネルギー側に片寄った中性子束も効率よ< 1ll
J定することができる。
Also, if we apply an appropriate weight to this ratio, the energy side becomes
The neutron flux biased towards the low energy side is also efficient < 1ll
J can be determined.

第2図は混合の手段として、放射化箔の材料を粉体とし
焼結した例を示す。これは金、鉄、アルミニウム、チタ
ン、ニッケルの核種を含む単体あるいは化合物を細かい
微粒子にして混合し、融点以下の温度で焼き固めて箔状
の形にしたものである。この方法では、製作上高温で溶
融する必要がないので製作が容易である。
FIG. 2 shows an example in which the material of the activated foil is powdered and sintered as a mixing means. It is made by mixing fine particles of elements or compounds containing gold, iron, aluminum, titanium, and nickel nuclides, and baking them at a temperature below their melting point to form a foil. This method is easy to manufacture because it does not require high-temperature melting.

第3図に混合の手段として、放射化箔の材料の粉末を混
合したもの全製缶した例を示す。この場合は温度をあげ
る必要がなく、材料としてイオウやリンのような低融点
の物質も使用することができる。製缶材には中性子吸収
の少ない材料を使用する。
FIG. 3 shows an example in which the powder of the activated foil material was mixed and the entire can was made as a mixing means. In this case, there is no need to raise the temperature, and materials with low melting points such as sulfur and phosphorus can also be used. Use materials with low neutron absorption for can making materials.

第4図に、放射化断面積が大きい核種からなる層と放射
化断面積が小さい核種からなる層の二層構造となった放
射化箔の例を示す。金やイ/ジウムのように熱中性子と
核反応を起こし放射化する核種の断面積は高く、数十パ
ーンから100バーンにも及ぶ。一方、IMeV以上の
中性子に反応する核種の放射化断面積は低く、数ミリ−
数百ミツバーン程度のものが多い。従って熱中性子測定
用と高速中性子測定用の二枚の箔をはり合わせる。
FIG. 4 shows an example of an activation foil having a two-layer structure: a layer consisting of a nuclide with a large activation cross section and a layer consisting of a nuclide with a small activation cross section. Nuclides such as gold and i/dium that undergo a nuclear reaction with thermal neutrons and become radioactive have a high cross section, ranging from several dozen to 100 burns. On the other hand, the activation cross section of nuclides that react with neutrons of IMeV or higher is low, several millimeters
Many of them cost a few hundred mitzbans. Therefore, two foils, one for thermal neutron measurement and one for fast neutron measurement, are glued together.

熱中性子束測定用の箔は薄くてよいので、この箔を高速
中性子用の箔にメッキや真空蒸着によってつくることも
できる。この二層構造にすることにより高い放射化断面
積をもつ核種が外に出るので、放射化箔内の中性子束分
布がかわる効果を小さくすることができる。
Since the foil for measuring thermal neutron flux can be thin, it can also be made by plating or vacuum deposition on the foil for fast neutrons. This two-layer structure allows nuclides with a high activation cross section to escape, thereby reducing the effect of changing the neutron flux distribution within the activation foil.

第5図上例には、発明の放射化箔の端に孔を開けた例を
示す。放射化箔自身は放射線による材料劣下はそれほど
大きな問題とならないが、これを固定する材料を選択す
る上で大きな制約が生じる。
The upper example of FIG. 5 shows an example in which a hole is made at the end of the activated foil of the invention. Although material deterioration due to radiation is not a major problem for the activated foil itself, there are major restrictions in selecting the material for fixing it.

例えば、放射化箔を固定するのに接着剤のような化学製
凸金使用した場合、放射線によってその性質が変化して
用をなきなくなる恐れがある。そこでこのような場合は
、測定点付近の構造物に針金などで縛りつけるとそのよ
うな危険を回避して放射化箔を固定することができる。
For example, if a chemical metal such as an adhesive is used to fix the activated foil, its properties may change due to radiation and the metal may become useless. Therefore, in such a case, the activation foil can be fixed by tying it to a structure near the measurement point with a wire or the like to avoid such danger.

第5図上例中の放射化箔の孔はその針金を通すためのも
のである。
The holes in the activated foil in the upper example of FIG. 5 are for passing the wire through.

また、第5図下例に、測定点付近に構造物がない場合、
発明の放射化箔に柄を設け、これを用意した土台に差し
込んで固定した例を示す。以上の方法によシ、放射線に
よる材料、劣下全回避して放射化箔を固定することがで
きる。
In addition, in the lower example of Figure 5, if there is no structure near the measurement point,
An example is shown in which a pattern is provided on the activated foil of the invention, and this is inserted into a prepared base and fixed. By the above method, it is possible to fix the activated foil while completely avoiding material degradation due to radiation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

1、中性子エネルギースペクトルの測定について本発明
によれば、中性子スペクトル測定において複数個必要で
ある放射化箔が、わずか1個で済む。放射化箔によって
求められる中性子束は熱エネルギー領域から十数M e
 Vにも及ぶが、これは核種により放射化する中性子エ
ネルギーが異なる性質を利用していることによるもので
、中性子エネルギースペクトルを求めるためには核種ご
とに放射化箔を用意する必要があった。しかし、必要で
あるのは、中性子と核反応を起こす原子核の種類である
ので、必要な核種を選び合金や粉体などのかたちで混合
すれば、2個以上必要であった放射化箔も一つの箔です
むようになる。
1. Regarding measurement of neutron energy spectrum According to the present invention, only one activation foil is required instead of a plurality of foils required for neutron spectrum measurement. The neutron flux determined by the activation foil is approximately 10 M e from the thermal energy region.
This also applies to V, but this is due to the fact that the neutron energy that is activated differs depending on the nuclide, and in order to obtain the neutron energy spectrum, it was necessary to prepare activation foils for each nuclide. However, what is needed is the type of atomic nucleus that causes a nuclear reaction with neutrons, so if the necessary nuclides are selected and mixed in the form of an alloy or powder, the activation foil that previously required two or more can be reduced to one. Only one piece of foil is needed.

2 マテテチャンネルアナライザーの普及に伴い、この
放射化箔に含まれる複数の核種から放出されるガンマ線
を同時に測定できるようになった。即ち、中性子エネル
ギースペクトル測定において例えば5核種必要である場
合、その核種を混合した放射化箔から放出されるガンマ
線を従来5回測定しなければならないものが、1回で済
む。このように、放射化箔ごとに測定する必要のあった
のが、1回で済み、測定時間を大幅に短縮する効果がお
る。
2. With the spread of mate channel analyzers, it has become possible to simultaneously measure gamma rays emitted from multiple nuclides contained in this activation foil. That is, when five nuclides are required in neutron energy spectrum measurement, for example, the gamma rays emitted from the activation foil in which the nuclides are mixed can be measured once, instead of five times in the conventional method. In this way, the measurement required for each activated foil only needs to be carried out once, which has the effect of significantly shortening the measurement time.

3、 1!i射化箔の耐久性について 吸収断面積の大きな核種は、中性子束の歪を小さくする
ために非常にうすい箔にする必要がある。
3, 1! Regarding the durability of the i-irradiation foil, for nuclides with a large absorption cross section, it is necessary to use a very thin foil in order to reduce the distortion of the neutron flux.

本発明によれば、このような核種を他の核種と混合する
ときに、原子数密度を小さくして箔全体に均一に分布さ
せることによシ、薄い箔をつくるのと同等の効果を得る
ことができる。例えば、金は低エネルギーの中性子に対
し96ミリバーンという大きな放射化断面積金持ってい
るので、これを薄状にする時は100万分の2センチメ
ートルから100分の8センナメートルの厚さにする必
要がある。このような薄い箔になるとわずかな力がかか
つても破壊されてしまう。そこでこの厚き相当の原子数
が含まれるように他の核種と混合すれば、単一核種の放
射化箔と同じ効果をもち、しかも十分な強度を持つ放射
化箔をつくることができる。これは核種ごとの原子数密
度は低くても、それらを混合してできた放射化箔は相当
の厚さをもつようになるためである。
According to the present invention, when such nuclides are mixed with other nuclides, by reducing the atomic number density and uniformly distributing it throughout the foil, an effect equivalent to that of making a thin foil can be obtained. be able to. For example, gold has a large activation cross section of 96 milliburn for low-energy neutrons, so when making it into a thin layer, the thickness is from 2 millionths of a centimeter to 8 centimeters. There is a need. With such thin foil, even the slightest force can destroy it. Therefore, by mixing it with other nuclides so that it contains the same number of atoms as thick as this, it is possible to create a activation foil that has the same effect as a single-nuclide activation foil and has sufficient strength. This is because even though the atomic number density of each nuclide is low, the activation foil made by mixing them has a considerable thickness.

4、放射化箔による中性子束の乱れについて熱中性子と
反応し、放射化する核種は金やインジウムのように10
0バーン程度もあり非常に大きいが、それ以外のエネル
ギー領域で中性子と核反応を起こす核種の放射化断面積
は数ミリバーンから数百ミリバーン程度である。中性子
エネルギースペクトルを求めるためには、むしろ後者の
核種が主要であることが多い。本発明によれば、中性子
エネルギースペクトルを求めるために種々の核ik混合
して放射化箔をつくるが、これらの核種のうち、放射化
断面積の極端に大きい核種の原子数を少なくすれば、残
りの核種の断面積は非常に小ぜいので放射化箔全体の吸
収断面積は小ざくなる。これは、放射化箔の存在による
中性子束の空間分布の乱れが非常に小ざいことを示すも
ので、しかも全体で数バーン程度なら放射化箔の形をか
なり自由につくったとしても、この利点は失わない。従
ってこの放射化箔により、誤差の小さい中性子束を求め
ることができる効果かめる。
4. Regarding disturbance of neutron flux by activation foil, nuclides that react with thermal neutrons and become activated are 10
Although it is extremely large, at around 0 burn, the activation cross section of nuclides that cause nuclear reactions with neutrons in other energy ranges is from several milliburns to several hundred milliburns. In order to obtain the neutron energy spectrum, the latter nuclides are often the main ones. According to the present invention, in order to obtain a neutron energy spectrum, an activation foil is created by mixing various nuclei. Among these nuclides, if the number of atoms of a nuclide with an extremely large activation cross section is reduced, Since the cross-section of the remaining nuclides is very small, the absorption cross-section of the entire activation foil becomes small. This shows that the disturbance in the spatial distribution of neutron flux due to the presence of the activation foil is very small, and even if the shape of the activation foil is made quite freely for a total of only a few burns, this advantage is will not be lost. Therefore, this activation foil is effective in determining the neutron flux with small errors.

5、放射化箔の自己遮蔽について 放射化箔の存在によシ、中性子束の空間分布に歪みがお
こる現象は放射化箔の内部でもおこりうる。放射化箔が
吸収断面積の大きい核種でつくられている場合、放射化
箔内を中性子が輸送される間に吸収される中性子の量が
大きいので放射化箔の中性子が入射する側と射出する側
で中性子束の値が異なってくる。そのために放射化箔内
の放射化量の分布が不均等になる。本発明によれば、い
くつかの核種を混合して放射化箔をつくるが、吸収断面
積の小さい核種金おもに使用するので、放射化箔内の中
性子吸収が少なく、自己遮蔽効果はほとんどない。従っ
て、放射化箔内の放射量は均等に分布するので、これか
ら誤差の少ない中性子束を得ることができる効果がある
5. Self-shielding of activation foils Due to the presence of activation foils, distortions in the spatial distribution of neutron flux can also occur inside the activation foils. When the activation foil is made of a nuclide with a large absorption cross section, the amount of neutrons absorbed while being transported within the activation foil is large, so that the neutrons exit from the side of the activation foil where the neutrons enter. The value of neutron flux differs depending on the side. Therefore, the distribution of the amount of activation within the activation foil becomes uneven. According to the present invention, the activation foil is made by mixing several nuclides, but since the nuclide gold, which has a small absorption cross section, is mainly used, neutron absorption within the activation foil is small and there is almost no self-shielding effect. Therefore, since the amount of radiation within the activation foil is evenly distributed, there is an effect that a neutron flux with less error can be obtained from this.

6、 応用性について 本発明によれば、放射化箔の核種や原子密度を任意に変
えることができるので、種々の目的に沿った放射化箔を
得ることができる。混合する核種を増やせば、中性子エ
ネルギースペクトルの詳細なかたちがわかるのだが、1
核種当りの原子数が減ると放出されるガンマ線の計数率
が低くなるので事実上測定が不可能になることもめりう
る。そこで求めたい中性子スペクトルのエネルギー範囲
がろらかじめわかつているような場合には、そのエネル
ギー範囲の中性子と核反応奮起こすような核種を選択し
て放射化箔をつくればよい。これにより求めたいエネル
ギースペクトルを効率よく求めることができる。
6. Applicability According to the present invention, since the nuclide and atomic density of the activation foil can be changed arbitrarily, activation foils suitable for various purposes can be obtained. If we increase the number of nuclides in the mixture, we can understand the detailed shape of the neutron energy spectrum, but 1
As the number of atoms per nuclide decreases, the counting rate of emitted gamma rays decreases, making measurement virtually impossible. If the energy range of the neutron spectrum that you want to find is known in advance, you can create an activation foil by selecting a nuclide that will stimulate a nuclear reaction with neutrons in that energy range. This makes it possible to efficiently obtain the desired energy spectrum.

7、従来の放射化箔との互換性について本発明によれば
、複数の核種を混合することによって放射化箔を製作す
ることを除いては単一核種でできた放射化箔と原理的に
は同じである。つまり複数の核種を混合した場合、異な
る単一核種でできた複数個の放射化を積み重ねたのと同
じである。従って形状を同じにすれば放出されるガンマ
線を測定する機器をそのまま使用することができる。
7. Regarding compatibility with conventional activation foils According to the present invention, except for the fact that activation foils are manufactured by mixing multiple nuclides, they are basically compatible with activation foils made of a single nuclide. are the same. In other words, when multiple nuclides are mixed, it is the same as stacking up multiple activations made of different single nuclides. Therefore, if the shapes are made the same, equipment for measuring emitted gamma rays can be used as is.

8、 使用後の処理について 本発明によれば、糧々の核種を混合させることにより本
来数個の放射化箔が必要であるのに対し、これを1個に
することができる。このように、使用される放射化箔の
個数が減少するので、使用後に発生する放射性廃棄物の
処理量を減らすことができる。
8. Treatment after use According to the present invention, by mixing various nuclides, the number of activation foils that would otherwise be required can be reduced to one. In this way, since the number of radioactive foils used is reduced, the amount of radioactive waste generated after use can be reduced.

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

第1図は種々の核種を混合して合金にした放射化層(示
した構造図、第2図上は混合された粉体r焼結してつく
った放射化箔の構造図、第3図は混合された粉体金ホル
ダーにつめて作った放射化箔の形状図1.第4図は放射
化断面積の大きい核種と小さな核種を二層に分けてつく
った放射化箔の斜視図、第5区(a)は放射化箔全固定
するために四方に穴がおいている状態を示す斜視図、第
5図(b)は柄のついた放射化箔を示す斜視図、第5図
(C)はその放射化箔が中空になっている棒状の台にさ
しこまれている状態を示す斜視図、第6図は従来の中性
子箔演出器の本体である放射化箔の構造図、第7図は2
枚のネット全針金で縫合してつくられた袋の中に放射化
箔が入っている状態図、第8図は第7図の詳細構造図で
ある。 l・・・ホルダー、5・・・孔、6・・・柄、7・・・
土台、8・・・ネット、9・−・針金、lO・・・放射
化箔、ll・・・表;tのネット、12・・・裏側のネ
ット、13・・・リング。
Figure 1 shows the structure of the activation layer made by mixing various nuclides into an alloy. Figure 2 shows the structure of the activation foil made by sintering the mixed powder. Figure 3 Figure 1 shows the shape of the activation foil made by packing the mixed powder into a gold holder. Figure 4 is a perspective view of the activation foil made by dividing the nuclide with a large activation cross section and the nuclide with a small activation cross section into two layers. Section 5 (a) is a perspective view showing the state in which there are holes on all sides to fully fix the activated foil, and FIG. 5 (b) is a perspective view showing the activated foil with a handle. (C) is a perspective view showing the state in which the activation foil is inserted into a hollow rod-shaped base, and Figure 6 is a structural diagram of the activation foil, which is the main body of a conventional neutron foil director. , Figure 7 is 2
FIG. 8 is a detailed structural diagram of FIG. 7, showing a state in which the activated foil is contained in a bag made by sewing together two pieces of net wire. l...Holder, 5...Hole, 6...Handle, 7...
Base, 8...Net, 9...Wire, lO...Radiation foil, ll...Front; T net, 12...Back side net, 13...Ring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、限定されたエネルギー範囲の中性子と相互作用を起
こしてガンマ線を放出する原子核を含む部材において、
このような性質をもつ核種を多種類混合することを特徴
とした放射化箔。
1. In a member containing an atomic nucleus that interacts with neutrons in a limited energy range and emits gamma rays,
Activated foil is characterized by a mixture of many types of nuclides with such properties.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007506936A (en) * 2003-06-27 2007-03-22 ジーエスアイ・ゲゼルシャフト・フューア・シュベリオネンフォルシュング・エムベーハー Dosimeter for detection of high energy neutron radiation
JP2009128008A (en) * 2007-11-19 2009-06-11 Nippon Gennen Kk Critical personal dosimeter
JP2011185600A (en) * 2010-03-04 2011-09-22 Wakasawan Energ Kenkyu Center Method of measuring dose distribution of fast neutron
WO2014145460A1 (en) * 2010-10-07 2014-09-18 H.Lee Moffitt Cancer Center And Research Institute Method and apparatus for detection of radioactive isotopes
JP2017125792A (en) * 2016-01-15 2017-07-20 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Radiation measurement system and neutron capture device to be used in the same

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