JPS62287177A - ヨウ素１２９モニタ - 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】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 本発明は、原子核燃料の再処理時に発生する気体状廃棄
物中に含まれるヨウ素１２９（１２９１）の放射能濃度
を測定するための１２９１モニタに関する。

「従来の技術」 原子核燃料中に含まれる２３５Ｌ、；（ウラン２３５）
等が核分裂を行うと、８５Ｋｒ（クリプトン８５）、１
２９　ｆ、＋３１　ｆ　（ヨウ素１３１　）　等（Ｄ　
吻Ｊｊ　カ生成する。従って、原子核燃料の再処理時に
発生する気体状廃棄物（オフガス）中には、これらの放
射性ガスあるいは浮遊性襄埃が含まれていることになる
。

ところで、オフガスはこれに含まれる放射性ガスや浮遊
性度埃を、オフガス処理設備を用いて除去した後、スタ
ック（煙突）を通じて大気中に放出されている。この際
、オフガス処理設備の健全性のチェックを行ったり、放
射性物質の放出■を監視する目的で、従来から放射能濃
度モニタによる監視が行われている。

オフガス中に含有される被挿のうち、１２９Ｉはその半
減期が極めて長い。従って、環境中に放出された場合に
は時間経過による減衰を事実上期待することができず、
長期にわたる放射能のＭ積が懸念される。ところで、こ
の核種から放出される放射線のエネルギは非常に低く、
例えばβ線の場合には１５ＱＫｅＶ、またγ線の場合に
は４０ＫｅＶにしかすぎない。このため、同じオフガス
中に存在する８５Ｋｒ等の比較的高いエネルギのγ線や
β線を放出する核種と異なり、ガスチェンバを設けて放
射能を直接的に測定することが困難である。

第８図は、このような事情から従来用いられてきた１２
９　■モニタを表わしたものである。この１２９Ｉモニ
タては、測定対象となっているオフガス試料１を取り入
れ、ヨウ素捕集フィルタ２を通過させてモニタ３の外に
排出させる。この過程で、オフガス試料１中の１２９１
はヨウ素捕集フィルタ２に捕集される。捕集された１２
９■は、低エネルギ用のＧｅ半導（、を検出器、Ｎａ　
ｆ　（Ｔｊ２）検出器、０Ｍ管等の検出器４により、そ
の放射能が測定される。そして、フィルタ２を通過する
オフガス試料１の積算流量や捕集効率を考慮して、１９
■の放射能濃度の平均値が求められていた。

ところが、この従来用いられた１２９Ｉモニタでは、１
２９■を実際に測定してみるとその測定（直が見掛は上
場前したり、放射能測定下限が悪化する等の不都合が発
生した。これは、オフガス中に共存する８５Ｋｒ等の高
いエネルギのγ線やβ線を放出する希ガスや浮迦性塵埃
が、検出器４に直接的な影響を与えたり、ヨウ素捕集フ
ィルタ２中にホールドアツプあるいは捕集された放射性
核種からの放射線が検出器４に影響を与えることによる
ものであった。

第９図および第１０図は、このような問題点を解決する
ために提案された１２９Ｉモニタを表わしたものである
。

このうち、第９図に示す１２９１モニタは、第１の検出
部６と第２の検出部７の２種類の検出部を用意している
。第１の検出部６では、その空気試料槽８にオフガス試
料１を供給し、ＮａＩ（Ｔβ）検出器等から成るγ線検
出器９でこのオフガス試料ｌ中のγ線を検出する。オフ
ガス中に存在する８５Ｋ「等の比較的高いエネルギのγ
線が、これにより検出されることになる。γ線検出器９
には、１２９ｒから放出される低エネルギのγ線に対し
て不感なものが選択されており、このようなγ線の検出
は行われない。

空気試料槽８を通過したオフガス試料１は、第２の検出
部７に供給され、モニタ容器１１内のヨウ素捕集材１２
を通過して下向きの矢印で示したように外部へ排出され
る。第２の検出部７には、ヨウ素捕集材１２の表面と近
接して、０Ｍ管あるい；まＸ線用ＮａＩ　（Ｔβ）検出
器等の検出器１３が配置されている。２種類の検出器９
．１３の検出信号１４．１５は、所定の定数を掛けてア
ナログ的あるいはディジタル的に減算される。この結果
、第２の検出信号部７における８５Ｋ「等の比較的高い
エネルギのγ線の影響が排除されることになる。

一方、第１０図に示した１２９Ｉモニタでは、Ｋｒ選択
透過膜装置１７をヨウ素モニタ１８の前段に配置する。

Ｋｒ選択透過膜装置１７にはパージ用空気１９を流入さ
せて、選択透過膜２１からＫｒ成分２２を取り除く。こ
のようにして、オフガス試料１から測定上支障のある成
分を除去した後、ヨウ素モニタ１８でヨウ素捕集材１２
にヨウ感を捕集し、これを０Ｍ管あるいはＸ線用Ｎａｒ
（Ｔβ）検出器等の検出器１３によって測定する。

ニー発明が解決しようとする問題点」 ところで、第９図に示した前者の１２９■モニタでは、
気体試料中の１２９１以外の核種から放出される直接的
な放射線による寄与は補償することが可能なものの、フ
ィルタ中にホールドアツプされる成分や浮遊性粒子状物
質のようにヨウ素捕集材１２そのものに捕集されるもの
から放出される放射線の寄与は、これを補償することが
できない。

また、第１０図に示した後者の１２９　■モニタでは、
選択的透過性を有する有機膜をヨウ素モニタ１８の前段
に設けることとしている。従って、この選択透過膜２１
てヨウ素成分との充分な分離特性をもたせるために、気
体状ヨウ素の化学形を予め揃える必要がある。このため
この１２９ｒモニタでは、Ｋｒ選択透過膜装置１７の前
段に触媒転換器を設ける必要があり、モニタ装置全体が
複雑化する欠点がある。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成でオフガス中の１
２９１を精度よくモニタすることのできる１２９■モニ
タを提供することにある。

「問題点を解決するための手段ｊ 本発明では、ヨウ素捕集用フィルタと、厚さ１０００μ
ｍ未満のＮａ　Ｉ　　（Ｔｆｆ）　シンチレータの薄層
をＣｓＩ（Ｔｌ）またはＣｓ　Ｉ　（Ｎａ）　シンチレ
ータ層の前面に形成したホスウッチシンチレータと、こ
のホスウッチシンチレータのそれぞれのシンチレータ層
から出力される信号を感光時における信号の減衰時間の
差を利用して弁別する弁別回路と、この弁別回路によっ
て前記ボスラッチシンチレータを構成するＮａ　Ｉ　（
Ｔｌ）シンチレータ層からの信号をＣｓ１（Ｔｌ）また
はＣｓ　Ｉ　（Ｎａ）シンチレータ層からの信号により
同時計数を行う同時計数手段とを具備し、ヨウ素１２９
から放出されるＴ線の測定をこの同時計数手段を用いて
行う。すなわち、本発明ではヨウ素捕集用フィルタとホ
スウッチシンチレータとを組み合わせることで、エネル
ギの低い１２９Ｉを精度よくモニタすることができる。

「実施例」 以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例における１２ｇ［モニタのモ
ニタ本体の構成を表わしたものである。モニタ本体３０
は、オフガス試料１を取り入れるモニタ容器３１を備え
ている。モニタ容器３１に取り入れられたオフガス試料
１は、シート状のヨウ素捕集フィルタ３２を通過して図
で示すように下方に移動し、円錐状容器部分３１Ｂを経
て外部に排出されるようになっている。

一方、モニタ容器３１内には、ヨウ素捕集フィルタ３２
に近接させてＮａ　Ｔ　（Ｔｊりレンチレーク３３とＣ
ｓ１（Ｔｌ）シンチレータ３４が配置されている。Ｃｓ
Ｉ（Ｔｌ）シンチレータ３４はＣｓ　Ｉ　（Ｎ　ａ　）
シンチレータと置き換えてもよい。

この明細書では、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレータが使用さ
れる場合もＣｓ　Ｉ　　（Ｎａ）シンチレータが使用さ
れる場合もこれらを単にＣｓＩシンチレータと呼ぶ、二
と：ごする。

Ｎａ１（Ｔａ）シンチレータ３３はヨウ素捕集フィルタ
３２と所定の間隔を置いて向かい合っており、Ｃｓｉシ
ンチレータ３４の面に １０００μｍ以下の厚さで薄膜状に形成されたものであ
る。ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ３３の層の厚さは、薄
ければ薄い程好ましい。これに対して、ＣｓＩシンチレ
ータ３４の層は、できるだけ厚し）方が好ましい。Ｎａ
ｒ（Ｔｌ）／フチレータ３３の層の厚さを１０００μｍ
以下に設定するのは、エネルギの低い１２９Ｉとエネル
ギの高いこれ以外の核種との弁別を容易にするためであ
る噌ＣｓＩシンチレータ３４の前記した面と反対の面に
は、光電子増倍管３５の受光面が配置されている。光電
子増倍管３５の後ろにはその出力信号を増幅するための
前置増幅器３６が配置されている。

第２図に示すように、Ｎａ１（Ｔｌ）シンチレータ３３
とＣＳＩ’／ンチレータ３４は遮光ケース３８によって
遮光されており、Ｎａ１（Ｔｌ）シンチレータ３３の表
面もＢｅ遮光膜３９によって覆われている。Ｎａ１（Ｔ
ｌ）シンチレータ３３、Ｃｓｌシンチレータ３４等を取
り囲んだ筒状容器部分３１Ｃの外側には、遮蔽体４１が
配置されており、外部から進入する放射線を遮断するよ
うになっている。

さて、以上のような構成のモニタ本体３０でオフガス試
料１中の１２９１はヨウ累捕集フィルタ３２中に捕集さ
れる。捕集された１２９　ｆから発生するＴ線はそのエ
ネルギが４０Ｋｅと比較的低いため、これは前記した１
０００μｍよりも薄い厚さのＮａ　Ｉ　（Ｔｆ）シンチ
レータ３３によって１００％吸収される。

これに対して、他の妨害核種から発生される高エネルギ
Ｔ線成分は、Ｎａ　Ｉ　（Ｔｌ）シンチレータ３３にお
いてほとんど相互作用を起こさない。

この高エネルギｒ線成分は、その大部分のＦ月旦作用が
後段に配置されたＣｓｌシンチレータ３４で生シ、この
Ｃｓｌシンチレータ３４で発光パルスを発生させること
になる。

本発明では、２つのシンチレータ３３．３４における発
光パルスの特性を利用して、高エネルギのγ線を放出す
る核種から発生されるγ線の寄与を抑制し、１′Ｉの正
確な測定を可能とする。すなわち、第３図に示すように
Ｎａ　Ｉ　（Ｔｆ）シンチレータ３３とＣｓｌシンチレ
ータ３４では、それらの発光パルスのピーク値が等しい
とすると、それぞれの減衰時間ｔｌ、ｔ２　が異なり、
これらは次のような関係にある。

ｊ＋＜ｊ２ そこで減衰時間ｔ、　％　　ｔ２　の差異を利用してそ
れぞれのシンチレータ３３．３４固有のパルスを分離す
る。そして、このようにして分離された２種類のパルス
のうちＮａ１（Ｔｊ２）シンチレータ３３の発光による
ものが生じた場合のみ、双方のシンチレータ３３．３４
の出力について同時計数を行って、高エネルギγ線から
のコンプトン散乱成分に基づく妨害を少なくした出力を
得る。

以上説明した本発明の原理を第４図〜第７図を用いて、
具体的に説明する。　　　　−このうち第４図は１２９
Ｉモニタの回路構成を表わしたものである。１２９Ｉモ
ニタ本体３０は高圧電源（ＨＶ）に接続されており、い
わゆるホスウィッチ型シンチレータの部分にγ線が照射
されると、前置増幅器３６から電気信号（パルス信号）
４６が出力されることになる。ここて、ホスウィッチ（
Ｐｈｏｓｗｉｃｈ　）型シンチレータ部分とは、薄いＮ
ａ１（Ｔｆ）検出器と厚いＣｓｌ検出器とからなる検出
器とを接合し、これを光パルス検出用の光電子増倍管に
接続したものである。

さて、Ｎａ　ｒ　　（Ｔｆ）　／フチレータ３３が１２
９１モニタに単独で備わっているものと仮定する：この
場合には、第５図に示すように２９ｉの４ＱＫｅＶの光
電ピーク４８の領域に妨害信号４９が生じるおそれがあ
る。これは薄いＮａ１（Ｔｎ）シンチレータ３３結晶中
におけるＢ５Ｋ　ｒ等の高エネルギγ線のコンプトン散
乱プラトーを原因とする。妨害信号４９は、光電ビーク
４８の検出下限を悪化させることになる。このような現
象は、主としてコンプトン散乱過程で発生する。

すなわち、Ｎａ１（Ｔｊ２＞の結晶中で前方から入射し
たγ線の散乱が生じ、これによりごく一部のエネルギが
失われる場合がそれである。本発明でも採用して５する
ホスウィッチ型シンチレータは、薄いＮａ　Ｉ　　（Ｔ
ｅ）　　／フチレータ３３の後ろに厚いＣｓｌシンチレ
ータ３４が配置された構造となっている。このためＮａ
１（Ｔｆ）結晶、コンプトン散乱によって生じた散乱電
子と散乱ｒ線のうち、前者は原子核との電気的ト月旦作
用で、また後者は光電効果あるいはコンプトン散乱によ
って厚いＣｓＩシンチレータ中で残りの全部または一部
のエネルギを失う確立が極めて高い。

両者のエネルギはそれぞれの／フチレータ３３．３４の
発光に変換される。この結果、モニタ本体３６から出力
される電気信号４６は、両エネルギがそれぞれのシンチ
レータ３３．３４内で失われるエネルギに比例した比率
で勾口算された信号となる。

高エネルギ妨害γ線はＮａＩ（Ｔｆ）部でコンプトン散
乱を起こし、一部のエネルギを失い、残りの全部または
一部のエネルギをＣｓＩシンチレータ部で失うが、Ｎａ
Ｉ（Ｔｆ）シンチレータ３３とＣｓｌシンチレータ３４
についてそれらの発光量を比較すると、−１９に後者の
方が前者よりも大きいっ従ってパルス波形弁別器４９ｊ
こよって波形弁別を行うと、これ：ま主にＣｓＩンンチ
レーク３４側の出力として観測されることになる。

このため、Ｎａ　Ｉ　　（Ｔｆ２）　／フチレータ３３
側の出力と、両シンチレータ３３．３４の出力との同時
計数をとった場合には、１２９Ｋ「等の比較的高いエネ
ルギのγ線の場合であってもこれが計数の対象となるこ
とはほとんどない。

前置増幅器３６および線型増幅器（ＬＡ）４７で増幅・
成形された電気信号４８は、パルス波形弁別器（ＰＳＤ
）４９と遅延増幅器（ＤΔ）５１の双方に供給される。

遅延増幅器５１は、パルス波形弁別器４９とその出力側
に接続された第１のシングルチャンネル波高弁別器（Ｓ
ＣＡ）５２によって遅延された信号とりニアゲー）　（
ＬＧ＞５４においてタイミングの調整を行うための回路
である。

さて線型増幅器４７から出力される電気信号４８は、Ｎ
ａ　Ｉ　　（Ｔｊｌり　シンチレータ３３から出力され
る短い減衰時間のパルス信号と、Ｃｓｌシンチレータ３
４から出力される長い減衰時間のパルス信号の池、両シ
ンチレータ３３．３４のエネルギ損失の割合に応じてこ
れらの中間的な減衰時間となったパルス信号を含んでい
る。そこでパルス波形弁別器４９は電気信号４８を入力
し、上記した各パルス信号の減衰時間に応じた出力波高
を有する時間パルスに変換する。これを基にして、第６
図に示したようにそれぞれの減衰時間に応じた出力分布
が１昇られることになる。

ところで各パルス（言号の減衰時間を表わした時間パル
スは、第１のシングルチャンネル波高弁別器５２に人力
される。第１のソングルチャン２、ル彼高弁別器５２は
、第６図に示したように第１のウィンドウＷｌを設定し
、Ｎａ１（Ｔｌ）シンチレータ３３から発光が行われた
時間帯を選別する。

そしてこの第１のウィンドウＷ１でリニアゲート５４を
制御し、遅延増幅器５１の出力する電気信号５５を前記
した時間帯に限って第２の／ングルチャンネル波高弁別
器５６に供給する。

第２のシングルチャンネル波高弁別器５６は、第７図に
示すように、１２９　ｒの４０ＫｅＶＯ光電ピークに対
応する／ングルチャンネルＷ２を設定し、１２９■のエ
ネルギ成分のみを抽出する。レートメータ（ＲＭ）５８
はこれを計数し、１２９ｒ以外の核種の影響を排除した
測定を行うことになる。

本発明ではこのようにホスウィッチ型のシンチレータを
用いている。ので、１２９１の領域において池の高エネ
ルギＴ線に対してほとんど感度を有しない特性を得るこ
とができる。つまり、ヨウ素捕集フィルタ３２中あるい
は気相中に存在するこのような高エネルギ放出核種の影
響が少なく、かつ１２９■について高いＳ／Ｎ比（信号
対雑音比）を有する１２９１モニタを実現することがで
きる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によればボスウィソチシンチ
レータを用１７）、感光時にお：する信号の減衰時間の
差を利用して１２９■以外の核種の影響を排除したので
、簡易な構成でしかも信頼性よく１２９　丁のモニタを
行うことができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、このうち第１図は１２９■モニタの本体部分を表
わした断面図、第２図はシンチレータおよびその周辺を
表わした拡大図、第３図は両シンチレータの発光パルス
の波形図、第４図は１２９Ｉモニタの回路構成を示すブ
ロック図、第５図はＮａ１（Ｔりシンチレータ単独で１
２９１のモニタを行った場合の一例を示す特性図、第６
図はシンチレータによる発光パルスの出力分布を減衰時
間との関係で表わした特性図、第７図は出力分布に対す
るシングルチャンネルＷ２の設定の様子を表わした説明
図、第８図は従来用いられた１２９Ｉモニタの佳モ略構
成図、第９図は従来提案された２１重類の検出部を有す
る１２９Ｉモニタの概略構成図、第１０図：ま従来提案
されたＫｒ成分を除去して測定を行う１２９Ｉモニタの
概略構成図である。 ３２・・・・・ヨウ素捕集フィルタ、 ３３・・・・・・ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ、３４・
・・Ｃ５ｔ（Ｔｌ）／ンチレーク、４９・　・パルス波
形弁別回路、 ５２・・・・・・第１の／ングルチマンネル彼高弁別器
、５４・・・・・リニアゲート、 ５６　・・第２のシングルチャンネル波高弁別器、５８
・・・・レートメーク。 出　　願　　人 日本原子力事業株式会社 代　　理　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヨウ素捕集用フィルタと、厚さ１０００μｍ未満のＮａ
   Ｉ（Ｔｌ）シンチレータの薄層をＣｓＩ（Ｔｌ）または
   ＣｓＩ（Ｎａ）シンチレータ層の前面に形成したホスウ
   ッチシンチレータと、このホスウッチシンチレータのそ
   れぞれのシンチレータ層から出力される信号を感光時に
   おける信号の減衰時間の差を利用して弁別する弁別回路
   と、この弁別回路によって前記ホスウッチシンチレータ
   を構成するＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ層からの信号を
   ＣｓＩ（Ｔｌ）またはＣｓＩ（Ｎａ）シンチレータ層か
   らの信号により同時計数を行う同時計数手段とを具備し
   、ヨウ素１２９から放出されるγ線の測定を前記同時計
   数手段を用いて行うことを特徴とするヨウ素１２９モニ
   タ。