JP2005214869A

JP2005214869A - 当量線量型放射線検出器

Info

Publication number: JP2005214869A
Application number: JP2004024004A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kita; 好夫北; Shigehiro Kono; 繁宏河野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】当量線量型放射線検出器は、エネルギーに対する効率が規定されており、１個の検出器で仕様を満足させるためには、孔あきフィルターなどを設け、この孔あきフィルターの材質、孔の開口率などを最適化する必要があり、その調整が面倒で、また、孔あきフィルターにより放射線の一部が遮られるため測定精度が低かった。
【解決手段】半導体放射線検出器を複数層の半導体放射線検出器２ａ〜２ｃで構成し、低エネルギーの放射線は第１層の放射線検出器２ａで、中エネルギーの放射線は第２層の放射線検出器２ｂで、高エネルギーの放射線は第３層の放射線検出器２ｃで検出し、各放射線検出信号に乗率乗算部３１、３２、３３で重率を乗じ、その値を加算するすることにより適正なエネルギー特性を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線防護の観点から、原子力施設の周囲環境の放射線量を監視する当量線量型放射線検出器に関する。

原子力発電所などの原子力施設においては、平常運転時、発電所周辺の一般公衆および発電所従業員に対して放射線防護の観点から、安全設計の基本指針に定められた線量目標値を超える放射線被ばくを与えないようにしなければならない。

原子力発電所からの気体および液体廃棄物中に含まれる放射性物質の環境への放出については、発電所の周辺監視区域外で許容被ばく線量として1年間に定められた量を超えないようにしなければならない。

さらに、指針に基づいて一般公衆への被ばく線量の努力目標値をさだめて放射線防護を図っている。
これら被ばく線量の評価方法の一つとして、従来より当量線量型放射線検出器が用いられている。

図５は従来の当量線量型放射線検出器を概略的に示す図で、１はＸ線、γ線などの放射線、２は前記放射線１の入射方向に対峙して設けられた半導体放射線検出器、３は信号増幅器である。

このような従来の当量線量型放射線検出器において、周囲環境から半導体放射線検出器２に入射した放射線１は、半導体放射線検出器２で放射線検出信号Ｓとして検出され、その放射線量に応じた電気信号４に変換され、信号増幅器３に入力される。

そして、信号増幅器３により増幅された放射線検出信号から周囲環境の線量当量を監視し、線量当量が努力目標値を超えたような場合は警報を出すなどして放射線防護を図っている。

しかしながら、従来の当量線量型放射線検出器においては、半導体放射線検出器２のエネルギーに対する効率が規定されているため、１個の半導体放射線検出器でその仕様を満足させるためには半導体放射線検出器２の前面に孔あきフィルター５を設け、この孔あきフィルター５を通して半導体放射線検出器２に放射線１を入射させるようにし、この孔あきフィルター５の材質、孔の開口率などを最適化させることにより適切なエネルギー特性を得ることが必要であった。

しかしながら、孔あきフィルター５の材質、孔の開口率などを最適化するためには面倒な調整を必要とするため、半導体放射線検出器２のエネルギー感度特性を容易に設定することは困難であった。

また、半導体放射線検出器２の前面に孔あきフィルター５を設けると、孔あきフィルター５によって放射線の入射が一部遮られ、検出信号の遮断による測定精度の低下を来たしている。

本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、半導体放射線検出器のエネルギー感度特性の設定が容易に行え、測定精度を向上させた当量線量型放射線検出器を得ることを目的とする。

以上の目的を達成するために請求項１記載の発明は、放射線の入射方向に対峙して設けられ、それぞれ異なるエネルギー領域の放射線を吸収して放射線量に応じた放射線検出信号を出力する複数層の半導体放射線検出器と、前記各層の半導体放射線検出器からの放射線検出信号を電気信号として入力し、増幅する信号増幅器と、前記信号増幅器で増幅された各放射線検出信号に重率を乗じ、その演算結果を加算する信号演算部とからなることを特徴とする。

本発明の当量線量型放射線検出器によれば、半導体放射線検出器のエネルギー感度特性の設定が容易に行え、測定精度を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、図５に示す従来の当量線量型放射線検出器と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１において、１はＸ線、γ線などの放射線、２ａ、２ｂ、２ｃは前記放射線１の入射方向に対峙して設けられ、互いに並べて配置された、例えば３層の半導体放射線検出器で、最も放射線１の入射側に配置された第１層の半導体放射線検出器２ａは比較的エネルギーの低い放射線を吸収し、第２層の半導体放射線検出器２ｂは中間領域までのエネルギーの放射線を吸収し、第３層の半導体放射線検出器２ｃはＸ線、γ線のような高エネルギーまでの放射線を吸収するように設定されている。３は信号増幅器、６は信号演算部である。

このような本発明の第１の実施の形態による当量線量型放射線検出器によれば、周囲環境から半導体放射線検出器２に入射した放射線１は、比較的低エネルギー領域の放射線は第１層の半導体放射線検出器２ａに吸収され、放射線検出信号Ｓ１として検出される。
同じく中間エネルギー領域の放射線は第１層、第２層の半導体放射線検出器２ａ、２ｂに吸収され、放射線検出信号Ｓ２として検出される。

さらにＸ線、γ線のような高エネルギー領域の放射線は第１層、第２層、第３層の半導体放射線検出器２ａ、２ｂ、２ｃに吸収され、放射線検出信号Ｓ３として検出される。
各層の半導体放射線検出器２ａ、２ｂ、２ｃで検出された放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３は、その放射線量に応じた電気信号４に変換して出力され、信号増幅器３に送られる。

電気信号４として入力された放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３は、信号増幅器３で増幅され、信号演算部６に送られる。
信号演算部６では、図２に示すように各々の放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３に重率乗算部３１、３２、３３で乗率２１、２２、２３を乗じ、その演算結果を加算演算部７で加算する。

例えばエネルギー感度が低い場合は、第１層の半導体放射線検出器２ａに吸収されて、検出された放射線検出信号Ｓ１に高めの重率２１を乗算する。
このようにして各層の半導体放射線検出器２ａ、２ｂ、２ｃで検出された放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３に重率２１〜２３を乗算し、その値を加算して検出出力８とすることによりエネルギー感度特性の補正を行い、加算された放射線検出出力８から周囲環境の線量当量を監視し、努力目標値を超えたような場合は警報を出すなどして放射線防護を図る。

本実施の形態によれば、各層の半導体放射線検出器２ａ、２ｂ、２ｃで検出された放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３に重率２１〜２３を乗算し、各層の加算重率を調整することによりエネルギー感度特性を容易に設定することができる。
また、従来のように、孔あきフィルターを用いていないので、放射線の入射を遮るものがなくなり、検出信号量を多く取ることができて測定精度が向上する。

次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施の形態における信号演算部を示すブロック図で、図３において、９は放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３が入力され、放射線検出信号の出力の比率を計算する信号比率演算部、１０は被測定核種に対して放射線検出信号の比をあらかじめ測定しておき、そのテーブルを記憶している核種推定演算部である。

このような当量線量型放射線検出器であると、半導体放射線検出器２ａ、２ｂ、２ｃで検出された放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３は信号比較演算部９に送られ、ここで各放射線検出信号Ｓ１〜Ｓ３の出力の比率（たとえば、Ｓ２／Ｓ１、Ｓ３／Ｓ１、Ｓ３／Ｓ２）が計算される。

計算された比率の値は核種推定演算部１０に送られ、ここでテーブルに記憶されている被測定核種の比率と比較し、比率が一致した場合に核種を特定し、それを表示するか、あるいは上位の計算機に出力する。
本実施の形態によれば、被測定対象核種の推定が行え、被ばくの原因についての推定を容易に行うことができる。

次に本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。
図４において、２ａ〜２ｃは互いに並べて配置された３層の半導体放射線検出器で、最も放射線１の入射側に配置された第１層の半導体放射線検出器第２ａはカラーＣＣＤ検出器のような色を判別する機能を有するカラーセンサ１１で構成されている。

１２はカラーセンサ１１の前面に配置されたシンチレータで、前面にα線に対して感度のあるシンチレータ（例えばＺｎＳ）を、その後面にβ線、γ線に対して感度のあるシンチレータ（例えばプラスチックシンチレータ）を配置している。

本実施の形態によれば、半導体放射線検出器に入射した放射線１の種類によってシンチレータ１２の発光色が異なるため、この発光色をカラーセンサ１１により検出することにより放射線１の線種を容易に特定することができる。

本発明の第１の実施の形態による当量線量型放射線検出器の概略構成を示すブロック図。本発明の第１の実施の形態における信号演算部の構成を示すブロック図。本発明の第２の実施の形態による当量線量型放射線検出器の信号演算部の構成を示すブロック図。本発明の第３の実施の形態による当量線量型放射線検出器の概略構成を示すブロック図。従来の当量線量型放射線検出器の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１…放射線、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…半導体放射線検出器、３…信号増幅器、４…電気信号、５…孔あきフィルター、６…信号演算部、７…加算演算部、８…検出出力、９…信号比較演算部、１０…核種推定演算部、１１…カラーセンサ、１２…シンチレータ、２１，２２，２３…重率、３１，３２，３３…重率乗算部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…放射線検出信号。

Claims

放射線の入射方向に対峙して設けられ、それぞれ異なるエネルギー領域の放射線を吸収して放射線量に応じた放射線検出信号を出力する複数層の半導体放射線検出器と、前記各層の半導体放射線検出器からの放射線検出信号を電気信号として入力し、増幅する信号増幅器と、前記信号増幅器で増幅された各放射線検出信号に重率を乗じ、その演算結果を加算する信号演算部とからなることを特徴とする当量線量型放射線検出器。
前記各層の半導体放射線検出器からの放射線検出信号の出力の比率を計算する信号比率演算部と、前記信号比率演算部で計算された放射線検出信号の出力の比率から放射線の核種を特定する核種推定演算部とを有することを特徴とする請求項１記載の当量線量型放射線検出器。
前記複数層の半導体放射線検出器の最も放射線の入射側に配置された半導体放射線検出器をカラーセンサで構成し、このカラーセンサの放射線の入射側の前面に異なる種類の放射線に対して感度のあるシンチレータを配置したことを特徴とする請求項１記載の当量線量型放射線検出器。