JP2004138511A

JP2004138511A - 中性子測定装置

Info

Publication number: JP2004138511A
Application number: JP2002303665A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kita; 北　好夫; Tadayoshi Oda; 小田　直敬; Tsukasa Kikuchi; 菊池　司; Kazuya Ishizawa; 石澤　和哉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】ＰＷＲ型原子炉では、（１０^０〜１０^４ｎＶ）に相当する起動領域での中性子の測定はパルス波高値の弁別のみで、ガンマ線の影響に対する補正は特に行われていない。特に１０００Ｒ／ｈとガンマ線レベルが高いとパルスカウントで２０％程度の感度低下が発生する。したがって高レベルのガンマ線環境下でも高い精度で中性子測定が行える中性子測定装置が望まれている。
【解決手段】検出器３の検出信号Ｓを信号分岐回路６で二つに分岐し、一方の信号Ｓ１を中性子によるパルス測定回路７に入力し、他方の信号Ｓ２をガンマ線による電流測定回路８に入力し、補正回路１４によって中性子量の算出の際補正を行い、測定精度を高める。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高レベルのガンマ線環境下で測定を行うのに適した中性子測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の中性子測定装置において、空間的制約のため、鉛などによるガンマ線の遮蔽ができない場合、例えば、ＰＷＲ型原子炉では、中間領域（１０^４〜１０^９ｎｖ）で、ガンマ線の効果を補償する補償型電離箱（ＣＩＣ検出器）が使用されている。
【０００３】
（１０^０〜１０^４ｎｖ）に相当する起動領域では、パルスの波高値の弁別のみで、特に補正は行われていない。しかし、ガンマ線強度が１０００Ｒ／ｈと強い場合、単なるディスリ値による弁別では、２０％程度の感度低下がある。また、個々のハルス段階でｎ，γを波形で弁別する特別な回路もあるが、ガンマ線の光子数が多く、ガンマ線レベルが高い場合は適用が困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記したＣＩＣ検出器では中性子、ガンマ線とも強度が強く、電流で測定しており、検出器２台のうち一方を中性子、ガンマ線に感度を持たせ、他の一方をガンマ線だけに感度を持たせて、ガンマ線による電流を差し引いて中性子を測定している。
【０００５】
一方、波形処理による中性子、ガンマ線の弁別によるガンマ線の除去方法は、個々のパルス波形の立ち上がり時間から、ガンマ線パルス、中性子パルスを判定し必要なパルスの計数を可能としていた。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて、場所的制約から、鉛によるガンマ線の遮蔽ができない場合でも、高レベルのガンマ線環境下において高い精度で中性子測定が行える中性子測定装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の中性子測定装置の発明は、被測定物質の放射線を検出する検出器と、検出器の検出信号を分岐する信号分岐回路と、信号分岐回路で分岐された一方の信号が入力され、中性子を測定するパルス測定回路と、信号分岐回路で分岐された他方の信号が入力され、ガンマ線量を検出するる電流測定回路と、ガンマ線の量により中性子の測定値を補正する補正回路とを有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１に本発明の第１の実施の形態による中性子測定装置のシステム構成を示す。本発明による中性子測定装置は、容器１内の測定対象となる被測定溶液２中の放射線を検出する検出器３と、信号増幅ユニット４と、信号処理ユニット５とからから構成される。検出器３の検出信号Ｓは、信号増幅ユニット４内の信号分岐回路６により二つの信号Ｓ１、Ｓ２に分岐され、一方の信号Ｓ１は中性子計数用のパルス測定回路７に入力され、他方の信号Ｓ２はガンマ線測定用の電流測定回路８に入力され、処理される。
【０００９】
パルス測定回路７の出力信号Ｓ３は、カウンタ回路９により計数率信号Ｓ４に転換され、Ａ／Ｄ変換回路１０によりアナログ信号からデジタル信号Ｓ５に変換され、電気／光変換回路１１に送られる。
【００１０】
一方、電流測定回路８の出力信号Ｓ６はＡ／Ｄ変換回路１０によりアナログ信号からデジタル信号Ｓ７に変換され、電気／光変換回路１１に送られる。
電気／光変換回路１１に入力された信号は電気信号から光信号に変換され、変換された光信号Ｓ８は光ファイバーケーブル１２により信号処理ユニット５に伝送される。
【００１１】
信号処理ユニット５では、光ファイバーケーブル１２で送られてきた光信号Ｓ８を光／電気変換回路１３により電気信号Ｓ９に変換し、さらにＤ／Ａ変換回路１４によりデジタル信号からアナログ信号Ｓ１０に変換した後、補正回路１５により、中性子計数率をガンマ線の量に応じて補正する。
そして、この補正値が所定のレベルを越えた場合、警報回路１６により警報を発すると共に表示回路１７で表示する。
【００１２】
図２に、信号分岐回路６の一例を示す。図２（ａ）に波形Ｉで示す検出信号Ｓを信号分岐回路６で分岐し、パルス測定回路７の入力側に、高周波カップリング用のコンデンサ１８を接続し、パルス成分のみを増幅し、図２（ａ）に波形ＩＩで示すパルス出力を得る。
【００１３】
また、電流測定回路８の入力側にはフィルタ（積分器）１９（または、中性子パルスの特徴的な周波数をバンドカットオフするフィルタ（アクティブフィルタ））を接続して、中性子パルスのバックグランドガンマ線信号への影響を排除し、図２（ａ）に波形ＩＩＩで示す電流出力を得る。
【００１４】
図３に、信号分岐回路６の他の例を示す。図２（ａ）に波形ＩＩで示すパルス測定回路７の中間信号と図２（ａ）に波形Ｉで示す電流測定回路８の信号を差動増幅器２０で合成し図２（ａ）に波形ＩＩＩで示す電流出力を得、パルス成分を相殺し、電流測定回路８のバックグランドとしてのガンマ線の測定精度の向上を行う。
【００１５】
図４に補正回路１５の処理フローを示す。補正回路１５では演算を簡単にするため、中性子計数率値（Ｙ）をｍ段階、ガンマ線測定値（Ｘ）をｎ段階に分類し、各段階毎に補正係数を設けて補正する。例えば次のようなマトリックスで補正する。
【００１６】
【表１】

【００１７】
図５に、補正を計算機で行う場合のシステム構成図を示す。図１の構成と比べて、信号処理ユニット５に補正回路が無く、ＣＰＵ２１およびメモリー２２がインターフェイス２３、２４を介してＤ／Ａ変換回路１４と警報回路１６との間に接続され、、ガンマ線量と中性子計数率値が伝送され、ＣＰＵ２１内で補正演算が行われる。この補正値が、所定のレベルを越えた場合、警報回路１６により警報を発すると共に表示回路１７で表示する。ＣＰＵ２１による補正のアルゴリズムは、補正回路のアルゴリズムより精度の良い補正が可能となっている。
【００１８】
図６にＣＰＵ２１の補正演算フローを示す。例えば、中性子計数率値を（Ｙ）、ガンマ線測定量を（Ｘ）とし、補正係数Ｆを（Ｘ）、（Ｙ）のＮ次多項式とし、各係数を校正試験結果で求め、補正関数ｆ（Ｘ、Ｙ）で補正される。
【００１９】
図１に示す中性子測定装置には図示しないが、警報発生時の回路系の健全性を事後にチェックするため、測定回路にはガンマ線レベルによる補正前の中性子の計数率、ガンマ線量を常時記録し、一定時間後にクリアする記憶機能を有し、警報発生時には、発生時刻とともに記憶する機能も合わせもっている。
【００２０】
次に本発明の第２の実施の形態を図７に示す。図７に示すように、信号増幅ユニット４において、入口で検出信号Ｓを分岐し、一方の信号Ｓ１をパルス波高分布測定回路２５に、他方の信号Ｓ２をパルス測定回路７へ入力する。
【００２１】
図８において、Ａはガンマ線環境下の中性子パルスのディスクリ特性、Ｂはガンマ線がない場合の中性子パルスのディスクリ特性、Ｃは中性子、ガンマ線がともにない場合のホワイトノイズのディスクリ特性を示す。
【００２２】
高ガンマ線下の中性子のディスクリ特性Ａから、ガンマ線がない場合の特性Ｂを推定する方法として、波高値が低い場合、ガンマ線がない場合の特性Ｂが、ホワイトノイズの特性Ｃに一致している特長、中間領域で、特性Ａ、Ｂがほぼ一致している特長があり、低エネルギー側では、特性ＢをＣで近似する。中間領域の特性Ｂを、特性Ａで近似する。ガンマ線の量は、低エネルギー側の特性Ａ、Ｂの違いに比例しており、測定された特性Ａから、上で近似した特性Ｂの分布を差し引いて、ガンマ線の量を推定する。推定したガンマ線量から、中性子計数率の減少分を補正し、正確な中性子量を推定する。
【００２３】
図９は本発明の第３の実施の形態を示す図で、測定対象の容液２の量はガンマ線レベルと相関があるため、図示のごとく容器１にベッセル液位計２６を設け、容器１内の溶液２の液位を監視する。液位を、Ｎ段階に分類し、各段階毎の検出器近傍のガンマ線量を推定し、各々のレベルで補正係数演算を行い、簡易補正を行う。
【００２４】
また、図１０は本発明の第４の実施の形態を示す図で、中性子検出器３近傍に、ガンマ線検出器２７を設置し、ガンマ線検出器２７により測定されたガンマ線量により、中性子検出器３の計数率を補正する。
【００２５】
また、図１１に示すように、定期的に測定される被測定溶液２中の放射線の組成データ、液量データを計算機に取り込み、中性子検出器３近傍のガンマ線レベルを推定し、中性子検出器３の計数率の補正を行うようにしても良い。
【００２６】
さらに、中性子測定装置に、積算中性子量を演算記録する機能を持たせることにより、積算中性子量から、被測定溶液２を収納した容器１の放射化を推定し、プラント清掃時、残滓物質量をガンマ線量から推定する場合、中性子照射による放射化によるガンマ線量を差し引いて、残滓物質量からのガンマ線量を正確に推定することにより、残滓物質量を正確に推定できる。
【００２７】
図１２は本発明の第５の実施の形態を示す図で、被測定溶液２を収納した容器１近傍に、ガイドパイプ２８内にワイヤ２９などで出し入れ可能とした容器１と同じ材質の金属片（例えばステンレス）３０を常時挿入している。
【００２８】
一般に、プラント清掃時、ガンマ線を測定し残滓物質の量をモニタする場合、中性子照射による容器１の放射化によるガンマ線が測定の誤差となる。容器１の放射化を推定する手段として、金属片３０を取り出し、ガンマ線レベルを測定し、幾何学的形状（金属片大きさ、溶液との距離）から中性子検出器３付近のガンマ線を推定し、測定ガンマ線量を補正し、正確な残滓物質量を推定する。このようにすると、積算中性子量から推定する場合に比べて、実際の容器１近傍の金属片の放射化量から幾何学的要素を考慮して、放射化量が推定され、精度の良い衰退が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、場所的制約から、鉛によるガンマ線の遮蔽ができない場合でも、高レベルのガンマ線環境下において高い精度で中性子測定が行える中性子測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による中性子測定装置のシステム構成を示すブロック図。
【図２】本発明による中性子測定装置の信号分岐回路を説明するための図で、（ａ）は波形図、（ｂ）は回路図。
【図３】本発明による中性子測定装置の信号分岐回路の他の例を説明するための回路図。
【図４】本発明による中性子測定装置の補正回路の処理フローを示すフローチャート。
【図５】本発明による中性子測定装置の補正回路の処理を計算機で行う場合のシステム構成を示すブロック図。
【図６】本発明による中性子測定装置の計算機による補正演算を示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態による中性子測定装置のシステム構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第２の実施の形態による中性子測定装置の作用を説明するための波形図。
【図９】本発明の第３の実施の形態による中性子測定装置のシステム構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による中性子測定装置のシステム構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態における補正演算処理フローを示すフローチャート。
【図１２】本発明の第５の実施の形態による中性子測定装置のシステム構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…容器、２…被測定溶液、３…検出器、４…信号増幅ユニット、５…信号処理ユニット、６…信号分岐回路、７…パルス測定回路、８…電流測定回路、９…カウンタ回路、１２…光ファイバーケーブル、１５…補正回路、１６…警報回路、２１…ＣＰＵ、２２…メモリー、２３、２４…インターフェイス、２５…パルス波高分布測定回路、２６…ベッセル液位計、２７…ガンマ検出器、３０…金属片。

Claims

被測定物質の放射線を検出する検出器と、検出器の検出信号を分岐する信号分岐回路と、信号分岐回路で分岐された一方の信号が入力され、中性子を測定するパルス測定回路と、信号分岐回路で分岐された他方の信号が入力され、ガンマ線量を検出する電流測定回路と、ガンマ線の量により中性子の測定値を補正する補正回路とを有する中性子測定装置。
パルス測定回路の入力側に高周波カップリング用のコンデンサを接続し、電流測定回路の入力側にフィルタを接続したことを特徴とする請求項１記載の中性子測定装置。
パルス測定回路の中間信号と電流測定回路の信号とを差動増幅器で合成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の中性子測定装置。
ガンマ線の量による中性子の測定値の補正を計算機により行うことを特徴とする請求項１記載の中性子測定装置。
パルス測定回路からパルス波高分布測定回路を分岐し、低エネルギー側から高エネルギーが側にかけてガンマ線による影響がある場合，ガンマ線が、増加したものとし、外挿近似で求め、計数率値を補正することを特徴とする請求項１記載の中性子測定装置。