JP2014130092A - ディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく放射線の線量率およびカウント値を計測する。
【解決手段】実施形態のディジタル計数率計測装置２ａは、カウント値を含む伝送信号を受信する受信部２１と、伝送周期ごとに受信された伝送信号からカウント値を抽出して当該抽出したカウント値に基づいて抽出カウント値を出力するカウント抽出部２２と、伝送周期ごとに抽出カウント値を対応するパルス数のパルス列に変換してパルス列を出力するパルス発生部２３と、抽出カウント値に基づいてレート演算を行って線量率を算出するレート演算部２４と、線量率を所定の出力形式で出力するレコーダ出力部２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線計測に用いられるディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステムに関する。

一般的に、ディジタル計数率計（計測装置）およびそれを用いた放射線モニタは、リアルタイムで線量率を監視している。このような放射線モニタにおいて、リアルタイムでの線量率は、検出器から得た放射線の計数値に時定数処理(=レート演算)を施すことで求められる。

なお、パルス計数率計において、センサから入力されるパルスの所定の時間毎の積算パルス数を計数するカウンタと、このカウンタの出力を受けてパルス計数率を求める計数率処理部と、この計数率処理部およびカウンタに基準クロックを出力するタイマと、計数率処理部の動作を制御するスイッチ入力部と、計数率処理部における処理結果を表示する表示部とを備え、カウンタとタイマと計数率処理部とスイッチ入力部と表示部を論理回路により構成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４１０３７号公報

従来のアナログ式検出器を用いた放射線モニタは、アナログ式検出器と計数率計と（アナログ計数率計とする）を同軸ケーブルで接続する。放射線を管理する必要のある設備等では、リアルタイムの線量率測定の他に、濃度（密度）管理目的で放射線の計数値（以下、カウント値）を必要とする場合やカウント値自体を計測したい場合などに、放射線検出器を用いた計数率計では計数率計内部に波高弁別回路部があるため、放射線検出器の設置現場と離れた中央操作室側のハードウェアを改造することで時定数処理演算（レート演算）前のカウント値を出力し、それを利用して他の演算を行っている。

しかしながら、アナログ計数率計では、放射線検出器から出力される出力信号は非常に微弱な信号であるため、出力信号を中央操作室に送信する間にノイズが混入し、中央操作室側に設けた波形弁別部で誤カウントが発生してしまうことが多発する。したがって、正しい線量率が得られない場合があるという課題があった。

図１６に、従来のディジタル式検出装置１００およびディジタル計数率計測装置２００の構成例を示す。設置現場（現場）に設けられたディジタル式検出装置１００により、以下に説明するように伝送信号がディジタル化されている。

ディジタル式検出装置１００では、放射線検出部１０１が放射線を検出する。検出した放射線を波高弁別部１０２で弁別し、波高弁別部１０２を通過した検出器信号をカウンタ部１０３で計数する。波高弁別部１０２から出力される検出器信号をカウンタ部１０３によりカウント値（放射線パルス数）をディジタル化し、送信部１０４がそのカウント値を含む伝送信号を、ディジタル伝送路３００を介してディジタル計数率計測装置２００へ伝送する。

ディジタル計数率計測装置２００は、伝送信号を受信する受信部２０１と、伝送信号からカウント値を抽出するカウント抽出部２０２と、カウント値から線量率をレート演算するレート演算部２０３と、線量率の値を外部へ出力するレコーダ出力部２０４とからなる。以上の構成により、ディジタル計数率計測装置２００から線量率が出力される。

また、放射線の濃度（密度）管理を必要とする用途の場合に、濃度（密度）を外部へ出力するために、例えば図１６に示すように、現場側にある放射線検出部１０１に接続されるモニタ端子などに外付けの変換装置４００（波高弁別部４０１と送信部４０２とからなる）、および、変換装置４００に接続されるパルス伝送路４０３を追加して設ける必要があった。なお、送信部４０２は、現場側のパルス伝送路４０３の一方に接続される。

さらに、図１６に示すように、現場から離れた中央操作室側にパルス伝送路４０３の他方に接続される受信部４０４、および、受信部４０４からパルス列を入力するパルス入力部５０１とパルス入力部５０１から出力されるカウント値を用いて濃度を演算する演算部５０２とを有する演算装置５００を追加する必要があった。

通常、放射線モニタとして用いられる計数率計は、前述したカウント値（放射線パルス数）にレート演算を施した線量率の出力が要求される。さらに、放射線の濃度（密度）管理を必要とする用途や、カウント値そのものを長期的に積算して計数率を求める用途では、瞬時値である線量率以外に波高弁別回路等を通過したパルス数の積算値である積算カウント値も必要とされる。

しかし、図１６に示すようなディジタル式検出装置１００および変換装置４００では、使用する二つの波高弁別部１０２と波高弁別部４０１との特性での差異（部品のばらつきや、回路調整等による特性の差異）がある。これにより、ディジタル計数率計測装置２００側でレート演算のために求められたカウント値と、濃度演算のために演算装置５００により求められたカウント値とに差異が発生する。このため、高精度かつ差異が生じないように、二つの波高弁別部１０２と波高弁別部４０１とを検査および調整するのに手間がかかるという課題があった。

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、精度よく放射線の線量率およびカウント値を計測することができるディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステムを提供することである。

上記課題を解決するために、実施形態のディジタル計数率計測装置は、放射線検出器から出力される検出器信号に基づいて放射線を計測して伝送周期ごとにカウント値を含む伝送信号を送信するディジタル式検出装置に通信可能に接続されたディジタル計数率計測装置である。当該ディジタル計数率計測装置は、前記カウント値を含む前記伝送信号を受信する受信部と、前記伝送周期ごとに、前記受信部により受信された前記伝送信号から前記カウント値を抽出し、当該抽出した前記カウント値に基づいて抽出カウント値を出力するカウント抽出部と、前記伝送周期ごとに、前記カウント抽出部から出力された前記抽出カウント値を対応するパルス数のパルス列に変換し、当該変換したパルス列を出力するパルス発生部と、前記抽出カウント値に基づいてレート演算を行い、線量率を算出するレート演算部と、前記線量率を所定の出力形式で出力するレコーダ出力部とを備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、実施形態のディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステムは、放射線を検出して放射線を計測するディジタル式検出装置を備え、当該ディジタル式検出装置と通信可能に接続されるディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステムである。前記ディジタル式検出装置は、前記放射線を検出して検出器信号として出力する放射線検出部と、前記放射線検出部から出力される前記検出器信号に基づいて、所定の閾値レベルを超える前記検出器信号をパルスに整形して出力する波高弁別部と、前記波高弁別部から出力された前記パルスの数をカウントするカウンタ部と、伝送周期ごとにカウントされたカウント値を含む伝送信号を送信する送信部とを備え、前記ディジタル計数率計測装置は、前記カウント値を含む前記伝送信号を受信する受信部と、前記伝送周期ごとに、前記受信部により受信された前記伝送信号から前記カウント値を抽出し、当該抽出した前記カウント値に基づいて抽出カウント値を出力するカウント抽出部と、前記伝送周期ごとに、前記カウント抽出部から出力された前記抽出カウント値を対応するパルス数のパルス列に変換し、当該変換したパルス列を出力するパルス発生部と、前記抽出カウント値に基づいてレート演算を行い、線量率を算出するレート演算部と、前記線量率を所定の出力形式で出力するレコーダ出力部とを備えることを特徴とする。

本発明に係るディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステムの実施形態によれば、精度よく放射線の線量率およびカウント値を計測することができる。

本発明に係るディジタル計数率計測装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図。 図１のパルス発生部の構成を示すブロック図。 図１のパルス発生部の制御動作を示す図。 本発明に係るディジタル計数率計測装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図。 図４の伝送状態判別部の出力状態の一例を示す図。 図４の伝送状態判別部の出力状態の他の一例を示す図。 本発明に係るディジタル計数率計測装置の第３の実施形態における伝送状態判別部の構成を示すブロック図。 図７の伝送状態判別部の処理動作の一例を示す図。 本発明に係るディジタル計数率計測装置の第４の実施形態におけるカウント値抽出動作を示す図。 本発明に係るディジタル計数率計測装置の第５の実施形態におけるパルス発生部の構成を示すブロック図。 図１０のパルス発生部の制御動作の一例を示す図。 図１０のパルス発生部の制御動作の他の一例を示す図。 図１０のパルス発生部の制御動作のさらに他の一例を示す図。 本発明に係るディジタル計数率計測装置の第６の実施形態におけるパルス発生部の構成を示すブロック図。 本発明に係るディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステムの実施形態の構成を示すブロック図。 従来技術の放射線モニタシステムの構成を示すブロック図。

以下、本発明に係る実施形態のディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステムについて、図面を参照して具体的に説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。ここで説明する下記の実施形態はいずれも、原子力発電所などのプラント設備におけるディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステムの一例をとりあげて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係るディジタル計数率計測装置およびそれを用いた放射線モニタシステムの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。また、図２は、図１のパルス発生部の構成を示すブロック図であり、図３は、図１のパルス発生部の制御動作を示す図である。

放射線モニタシステム５ａは、図１に示すように、ディジタル式検出装置１と、ディジタル計数率計測装置２ａと、それらの間を接続するディジタル伝送路３とを備えている。

ディジタル式検出装置１は、例えばプラント設備において放射線を放出する可能性のある場所（現場）へ設置され、当該設置場所近辺の放射線を検出する。ディジタル式検出装置１により検出されて出力される検出器信号は、ディジタル伝送路３を介して、中央操作室に設置されたディジタル計数率計測装置２ａへ送信される。

ディジタル伝送路３は、ディジタル式検出装置１とディジタル計数率計測装置２ａとを通信可能に接続する伝送路である。ディジタル伝送路３は、例えば有線伝送路（メタルケーブル、光ケーブルなど）であってもよく、無線伝送路であってもよい。また、これらの組み合わせであってもよい。これにより、ディジタル式検出装置１より送信される伝送信号が、ディジタル伝送路３を介して、ディジタル計数率計測装置２ａにより受信される。

はじめに、ディジタル式検出装置１の構成について説明する。

ディジタル式検出装置１は、図１に示すように、放射線検出部１１と、波高弁別部１２と、カウンタ部１３と、送信部１４とを備える。

放射線検出部１１は、放射線を感知しそのエネルギーに比例した電圧波形の検出器信号に変換する。放射線検出部１１は、例えばα線、β線、γ線、中性子線等の放射線を検出可能な検出器である。放射線検出部１１は、例えばシンチレータ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：半導体検出器）などである。

波高弁別部１２は、放射線検出部１１により変換された検出器信号を入力し、入力した検出器信号について波高弁別を行う。波高弁別部１２は、入力した検出器信号について、予め設定された閾値レベルと比較する。波高弁別部１２は、検出器信号が閾値レベルを超えた場合に、パルスを出力（パルスに整形）する。波高弁別部１２は、例えばアンプ回路、コンパレータなどからなる。

カウンタ部１３は、波高弁別部１２から出力されたパルスを入力する。カウンタ部１３は、入力したパルスについて、パルス数をカウントする。例えば、カウンタ部１３は、定周期（伝送周期）ごとにパルス数をカウントしたカウント値、または、定周期ごとにパルス数を積算したカウント値を出力する。カウンタ部１３は、カウント値を送信部１４へ出力する。

送信部１４は、カウンタ部１３からカウント値を受けると、カウント値を含む伝送信号を生成する。送信部１４は、ディジタル伝送路３を介して、生成した伝送信号を伝送周期ごとにディジタル計数率計測装置２ａへ送信する。伝送信号は、例えばパケットデータを含み、ディジタル伝送路３を介して伝送可能なように送信部１４により変調される。

次に、ディジタル計数率計測装置２ａの構成について説明する。

ディジタル計数率計測装置２ａは、図１に示すように、受信部２１と、カウント抽出部２２と、パルス発生部２３と、レート演算部２４と、レコーダ出力部２５とを備える。

受信部２１は、ディジタル伝送路３から伝送信号を受信する。受信部２１は、受信した伝送信号を復調する。受信部２１は、復調した伝送信号をカウント抽出部２２へ出力する。また、受信部２１は、伝送信号から伝送周期信号を抽出する。受信部２１は、抽出した伝送周期信号を、ディジタル計数率計測装置２ａの各機能部へ出力する。これにより、各機能部は、後述するように、伝送周期に合わせて各機能部のタイミングを合わせることができる。

カウント抽出部２２は、伝送周期ごとに復調された伝送信号からカウント値を抽出する。カウント抽出部２２は、抽出したカウント値に基づいて、抽出カウント値をパルス発生部２３およびレート演算部２４等へ出力する。抽出されるカウント値は、例えば伝送周期ごとの放射線のカウント数、または、ある時間範囲にカウント数が積算されたカウント数などである。抽出カウント値は、伝送周期ごとの放射線のカウント数でもよく、伝送周期ごとの積算されたカウント数の差分であってもよい。なお、本実施形態では、抽出されるカウント値を伝送周期ごとの放射線のカウント数とする。

パルス発生部２３は、伝送周期ごとにカウント値に応じたパルス数のパルス列に変換する。パルス発生部２３は、変換したパルス列を出力する。なお、パルス発生部２３の詳細な説明については後述する。

レート演算部２４は、カウント抽出部２２から出力された抽出カウント値を受けて、レート演算（時定数処理）を行う。レート演算部２４は、レート演算によりリアルタイムの線量率を求める。レート演算部２４は、求めたリアルタイムの線量率をレコーダ出力部２５へ出力する。

レコーダ出力部２５は、レート演算部２４により求められたリアルタイムの線量率に基づいて、所定の出力形式での線量率を出力する。所定の出力形式は、例えば単位時間当たりの線量率に比例したアナログ電圧出力やディジタル数値である。

次に、図２に示すパルス発生部の構成および図３に示すパルス発生部の動作について説明する。

パルス発生部２３ａ（２３）は、図２に示すように、基準発振器２３１と、カウンタ２３２と、比較器２３３と、ＡＮＤ回路２３４とを有する。なお、パルス発生部２３ａは、図１に示すパルス発生部２３の構成の一例である。

基準発振器２３１は、カウント抽出部２２によりパルス列を生成するための基準クロックを生成する。基準クロックは、単位時間当たりに放射線が検出されるカウント数よりも十分に分解能が高い周波数である。基準発振器２３１は、例えば１ＭＨｚのクロックを発振し、この発振したクロックをパルス発生部２３内の基準クロックとして出力する。

カウンタ２３２は、例えば図２に示すように、受信部２１から伝送周期信号を受信する。カウンタ２３２は、伝送周期信号から得られる伝送周期ごとに、基準発振器２３１から出力された基準クロックをカウントする。カウンタ２３２は、図３に示すように、伝送周期を基準としたタイミングで、基準クロックのカウントをスタートする。スタート後、カウンタ２３２は、逐次、基準クロックをカウントした値（基準カウント値）を比較器２３３に出力する。

比較器２３３は、この基準カウント値と共に、伝送周期ごとに、カウント抽出部２２から抽出カウント値を入力する。比較器２３３は、伝送周期ごとに、かつ、この２つの入力を比較する前（図３のスタート前）に、抽出カウント値を入力する。また、伝送周期信号を得る度に基準カウント値の値をゼロに戻し、カウントを再開する。

比較器２３３は、比較スタート時に、基準カウント値と抽出カウント値とを比較する。この比較により、比較器２３３は、“抽出カウント値＞基準カウント値”が成立中（すなわち、抽出カウント値が基準カウント値よりも大きいとき）のみパルス列の出力を許可する信号を出力する。一方、比較器２３３は、“抽出カウント値＞基準カウント値”が不成立中（すなわち、抽出カウント値が基準カウント値以下）にはパルス列の出力を許可しない信号を出力する。

例えば、図３の例では、比較器２３３は、現在の伝送周期の前（すなわち一つ前の伝送周期）に、カウント抽出部２２から抽出カウント値Ｎ（ｉ）＝２０を取得する。なお、ｉは、順序を示す正数とする。そして、比較器２３３は、現在の伝送周期を基準としたスタートタイミングで、抽出カウント値Ｎ（ｉ）を用いて、基準カウント値と比較する。

その結果、図３に示すように、比較器２３３は、現在の伝送周期においてスタートから基準カウント値がＮ（ｉ）＝２０になるまでの期間、ＡＮＤ回路２３４へ成立信号を出力する。例えば、比較器２３３は、“抽出カウント値＞基準カウント値”が成立中のみ、Ｈｉｇｈ（または２値レベルの“１”）信号（成立信号）をＡＮＤ回路２３４へ出力する。

さらに、比較器２３３は、スタートから基準カウント値がＮ（ｉ）以上の期間、ＡＮＤ回路２３４へ不成立信号を出力する。例えば、比較器２３３は、“抽出カウント値＞基準カウント値”が成立しない場合に、Ｌｏｗ（または２値レベルの“０”）信号（不成立信号）をＡＮＤ回路２３４へ出力する。なお、２値レベル以外にも、符号化された値等でもよい。

ＡＮＤ回路２３４は、基準クロックと比較器２３３の出力との論理積を取る。ＡＮＤ回路２３４は、その論理積の結果をパルス列として出力する。例えば、図３に示すように、比較器２３３の出力がＨｉｇｈ信号（“成立”）の期間には、現在の伝送周期においてＮ（ｉ）個のパルス数のパルス列が出力される。一方、比較器２３３の出力がＬｏｗ信号（“不成立”）の期間には、パルス列が出力されない。

以上のような動作処理を、パルス発生部２３は、伝送周期ごとに繰り返し実行する。例えば、図３に示す次の伝送周期には、抽出カウント値Ｎ（ｉ＋１）が用いられて、Ｎ（ｉ＋１）個のパルス数のパルス列が出力される。この結果、パルス発生部２３から伝送周期ごとにパルス列が出力される。

以上説明したように、第１の実施形態では、送信側の波高弁別部を通過したパルスのカウント値を、受信側のディジタル計数率計測装置からパルス列として出力することができる。また、一つの波高弁別部からレート演算前のカウント値を得ることができ、リアルタイムの線量率と他の演算とを差異のない同一（２系統の波高弁別部を用いない）のカウント値を用いることができる。これにより、精度よく放射線の線量率およびカウント値などを計測することができる。

［第２の実施形態］
図４は、本発明に係るディジタル計数率計測装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。また、図５は、図４の伝送状態判別部の出力状態の一例を示す図であり、図６は、図４の伝送状態判別部の出力状態の他の一例を示す図である。

なお、本実施形態の放射線モニタシステムの構成の全体については図示省略するが、図１の放射線モニタシステム５ａにおいてディジタル計数率計測装置２ａに代えて図４のディジタル計数率計測装置２ｂを備え、これ以外は図１と同様な構成として説明する。また、以降の他の実施形態についても、特に図示する場合を除いて、図１の放射線モニタシステム５ａの構成を主な構成とする。

ディジタル計数率計測装置２ｂは、図４に示すように、図１のディジタル計数率計測装置２ａの構成に加えて、伝送状態判別部２６をさらに備える。

実際の信号伝送では、送受信間での伝送間隔での時間的なずれや揺らぎによる伝送周期の揺らぎによって受信側での受信データエラー、ディジタル伝送路３での障害などによる伝送信号エラーなどが発生した場合に、受信データ（カウント値を含む）の欠測が発生する。

本実施形態では、受信部２１が受信した伝送信号の伝送状態を判別する伝送状態判別部２６を設けることにより、受信データの欠測を監視するものである。

伝送状態判別部２６は、受信部２１から受信された伝送信号を入力する。伝送状態判別部２６は、受信された伝送信号を逐次監視して伝送周期ごとに伝送状態が正常または異常であるかを判別する。伝送状態判別部２６は、判別した結果を伝送状態信号として出力する。

伝送状態判別部２６は、判別した伝送状態が正常である場合に、伝送状態信号として正常を示す正常状態信号を出力する。また、伝送状態判別部２６は、判別した伝送状態が異常である場合に、伝送状態信号として正常信号とは異なる異常状態信号を出力する。

例えば、伝送状態判別部２６は、伝送状態が正常である場合に正常状態信号としてＨｉｇｈ信号（“１”）を出力し、伝送状態が異常である場合に異常状態信号としてＬｏｗ信号（“０”）を出力する。

伝送状態判別部２６は、例えば伝送信号に対するエラーチェック機能（例えば後述する図７に示すエラーチェック回路）を有する。エラーチェック機能は、例えばＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号、パリティチェック符号などを検査する。このために、送信側（例えば送信部１４）では、例えば伝送信号にエラーチェック符号を付加する。これにより、受信側の伝送状態判別部２６は、伝送周期ごとに受信される伝送信号について、エラーチェック符号を検査することができる。なお、エラーチェック機能の例は、後述する図７の例で示す。

図４に示す例では、受信部２１と伝送状態判別部２６とを区分する機能として示したが、受信部２１がエラーチェック機能（伝送状態判別部２６を含む）を有してもよい。

伝送状態判別部２６は、例えば伝送信号にエラーがある場合に、異常状態信号を出力する。伝送状態判別部２６は、伝送信号にエラーがない場合に、正常状態信号を出力する。

カウント抽出部２２は、伝送状態判別部２６から伝送状態信号を受けて、伝送状態信号が正常である場合、伝送信号からカウント値を抽出する。一方、伝送状態信号が異常である場合、伝送信号からカウント値を抽出しない。

この結果、カウント抽出部２２は、例えば図５に示すように、伝送周期ごとにカウント抽出部２２から“１０”、“９”、欠測（送信側では“８”を送信）、“７”、“１５”のようにカウント値が抽出または欠測されて出力される。なお、欠測期間でのカウント抽出部２２からの出力データは、例えば“０”として出力されてもよい。

パルス発生部２３は、伝送状態判別部２６から正常状態信号および異常状態信号のいずれかを受けて、カウント抽出部２２から出力された抽出カウント値を、正常状態信号に対応する伝送周期ごとにパルス列に変換する。パルス発生部２３は、異常状態信号に対応する伝送周期ごとにパルス列に変換しない。

図４に示す伝送状態判別部２６は、例えば図５または図６に示すいずれかの伝送状態信号の出力方法を用いる。なお、説明を簡単化するために、図５および図６に示すパルス列出力のパルス数は、カウント抽出部２２の入力データと同じ伝送周期のタイミングに示している。

はじめに、図５に示す伝送状態信号の出力方法について説明する。例えば、図５に示すように、伝送周期ごとにカウント抽出部２２に“１０”、“９”、欠測、“７”、“１５”のカウント値を含む入力データが入力されたとする。パルス発生部２３は、伝送周期ごとに、これらに対応する“パルス列出力”を出力する。

これと共に、伝送状態判別部２６が、伝送周期ごとに、伝送状態信号が正常である場合には当該伝送周期の期間ではＨｉｇｈ信号を出力し、異常である場合には当該伝送周期の期間ではＬｏｗ信号を出力する。図５に示すように、カウント抽出部２２の入力データが欠測である伝送周期では、伝送状態判別部２６が伝送状態信号として異常を出力する。

これにより、図４に示すディジタル計数率計測装置２ｂの出力に演算装置を接続する場合に、演算装置側で図５に示した伝送状態信号の正常/異常の継続時間を監視することで、演算装置が精度よく線量率や濃度などを演算することができる。

次に、図６に示す伝送状態信号の出力方法について説明する。図６の例では、伝送状態判別部２６が、伝送周期ごとに、伝送状態信号が正常である場合にはワンパルス（例えば基準クロックの１クロック）で出力し、異常である場合にはワンパルスを出力しないようにしたものである。図６に示す伝送状態判別部２６の出力方法を図５の出力方法と比べた場合に、演算装置側が図５に示す伝送状態信号の正常／異常の継続時間を監視する処理に比べて、演算装置側が図６に示す正常を示すパルス数をカウントする処理の方が回路等の構成を簡単化することができる。

以上説明したように、受信データの欠測が生じた場合、図５および図６に示すようなパルス列出力となる。一方、カウント値等の積算時間は欠測があるなしに限らず一定となる。そのため、欠測期間の時間を含めて積算時間を演算した場合に、結果的にカウント値の積算値が検出器の波高弁別部を通過した値よりも小さくなり、線量率や濃度を過小評価してしまう。

第２の実施形態によれば、前述したような伝送状態信号を用いることにより欠測期間の有無を監視し、欠測期間がある場合にその時間を除外した積算時間に補正することができる。これにより、放射線の濃度（密度）を演算する演算装置側で、カウント値の積算時間を補正することが可能となり、精度よく線量率や濃度などを計測することができる。

［第３の実施形態］
図７は、本発明に係るディジタル計数率計測装置の第３の実施形態における伝送状態判別部の構成を示すブロック図である。また、図８は、図７の伝送状態判別部の処理動作の一例を示す図である。

図７に示すディジタル計数率計測装置２ｃは、図４に示すディジタル計数率計測装置２ｂの伝送状態判別部２６を伝送状態判別部２６ｃとした構成であり、その他の共通な機能部については図示省略する。

伝送状態判別部２６ｃは、ディジタル計数率計測装置２ｃの外部から保守状態であるか否かを示す保守状態信号を入力する。伝送状態判別部２６ｃは、保守状態信号が保守状態である場合に、入力した伝送信号について伝送周期ごとに伝送状態が異常であると判別する。また、伝送状態判別部２６ｃは、保守状態信号が保守状態でない場合に、伝送状態に応じて判別する。

なお、保守状態とは、放射線モニタシステムや、その関連する設備等を保守作業、改修作業等の期間において保守が必要な状態である。したがって、このような保守状態である場合に、外部の信号送出装置などから判別可能な信号として出力される。

伝送状態判別部２６ｃは、例えば図７に示すように、ＯＲ回路２６１と、エラーチェック回路２６２とを有する。

エラーチェック回路２６２は、受信部２１から出力される伝送信号を入力する。エラーチェック回路２６２は、伝送信号に対してエラーチェック（エラー検査）を行う。エラーチェック回路２６２は、例えば伝送信号に含まれるＣＲＣ符号、パリティチェック符号などを検査する。このために、送信部１４では、例えば伝送信号にエラーチェック符号などを付加する。これにより、受信側の伝送状態判別部２６ｃは、伝送周期ごとに受信される伝送信号について、エラーチェック符号を検査して、伝送信号の状態を判別することができる。

ＯＲ回路２６１は、入力の論理和を演算する回路である。ＯＲ回路２６１には、例えばエラーチェック回路２６２による検査結果と保守状態信号とが入力される。ＯＲ回路２６１は、少なくともいずれか一つの入力が異常信号であれば伝送状態信号を異常として出力し、それ以外であれば正常として出力する。

例えば、図７および図８に示すＥｒｒｏｒＡ信号（エラーチェック回路２６２の出力）が、Ｈｉｇｈ（“１”）の場合に、伝送信号にエラーがある（異常）と判定される。同様に、ＥｒｒｏｒＢ信号（保守状態信号）は、保守状態信号がＨｉｇｈ（“１”）の場合に保守状態であると判定される。これにより、ＯＲ回路２６１に入力されたＥｒｒｏｒＡ信号またはＥｒｒｏｒＢ信号の少なくともいずれかがＨｉｇｈの場合にＯＲ回路２６１の出力（ＯｕｔＣ信号）がＨｉｇｈとなる。すなわち、伝送状態信号が異常として出力される。一方、それ以外であれば、ＯＲ回路２６１のＯｕｔＣ信号がＬｏｗとなる。すなわち、伝送状態信号が正常として出力される。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、伝送状態判別部により受信エラーによる欠測の他に、保守時における計測不可のような場合においても、ディジタル計数率計測装置の外部へ伝送状態が正常または異常かを特定可能なように出力することができる。これにより、伝送状態が異常の計測値を除外することが可能となり、精度よく放射線の線量率およびカウント値などを計測することができる。

［第４の実施形態］
図９は、本発明に係るディジタル計数率計測装置の第４の実施形態におけるカウント値抽出動作を示す図である。

なお、第４の実施形態のディジタル計数率計測装置は、図１のディジタル計数率計測装置２ａと同様な構成とし、以下に説明するディジタル式検出装置１についても、図１と同様な構成とする。それに加えて、以下に説明する機能部についてのカウント値抽出動作が、図９に示す動作であるとする。

ディジタル式検出装置１は、検出された放射線のカウント値の積算を開始し、伝送周期ごとに当該積算したカウント値を含む伝送信号をディジタル計数率計測装置２ａへ送信する。

カウント抽出部２２は、伝送周期ごとに当該伝送周期に抽出されたカウント値とその一つ前の伝送周期に抽出されたカウント値とから差分を取る。カウント抽出部２２は、当該取った差分を抽出カウント値として出力する。

カウント積算周期は、図１に示すカウンタ部１３により定められる。カウンタ部１３は、図９に示すように、伝送周期よりも長い周期であるカウント積算周期ごとに検出された放射線のカウント値の積算を開始する。伝送周期ごとに当該積算したカウント値を含む伝送信号をディジタル計数率計測装置２ａへ送信する。伝送周期は、積算したカウント値を伝送信号により送信する周期である。

ディジタル式検出装置１の出力は、図９に示すように、カウンタ部１３によりカウントされた積算されたカウント値（積算カウント値）が送信部１４から伝送信号に乗せられて送信される。例えば、図９に示すように、送信側ではディジタル式検出装置１の出力として“１０”、“１９”、“２７”、“３４”、“４９”を含む伝送信号が出力される。

ディジタル計数率計測装置２ａの受信データは、受信部２１により受信された伝送信号に含まれる積算カウント値である。例えば、図９に示すように、受信側ではディジタル計数率計測装置２ａの受信データとして“１０”、“１９”、欠測、“３４”、“４９”を含む伝送信号が受信される。すなわち、欠測に対応する伝送周期では、例えば伝送信号にエラー等が発生し、受信データが再生できない状態である。

カウント抽出部２２の抽出カウント値は、カウント抽出部２２により伝送周期ごとに抽出されたカウント値（積算カウント値）と前の伝送周期に抽出されたカウント値（積算カウント値）との差分が取られた値である。例えば、図９に示すように、抽出カウント値として“１０”、“９”、“１５”、“１５”等の積算カウント値の差分が出力される。なお、説明を簡単化するために、図９に示すパルス列出力のパルス数は、カウント抽出部２２の抽出カウント値と同じ伝送周期のタイミングに示している。

パルス発生部２３のパルス列出力は、伝送周期ごとの抽出カウント値に対応するパルス数のパルス列である。また、欠測に対応する伝送周期では、パルス列が出力されない。しかしながら、欠測に対応する伝送周期の次の正常な伝送期間には、積算カウント値の差分に対応するパルス列を出力することができる。

例えば、図９に示すように、欠測に対応する伝送周期がある場合に、その前後の正常な伝送周期の受信データに含まれる積算カウント値の差分から、後の正常な伝送周期にカウント抽出部２２の抽出カウント値として“１５”が出力される。すなわち、欠測に対応する伝送周期の差分のカウント値“８”と、正常である後の伝送周期の差分のカウント値“７”値とが含まれて、出力される。これは、欠測に対応する伝送周期があった場合にも、受信データには積算カウント値が継続して含まれる。

第１ないし第３の実施形態では、ディジタル式検出装置１が伝送周期ごとに検出されたカウント数をカウント値として送信する実施例であった。しかしながら、本実施形態では、ディジタル式検出装置１から所定の期間の積算カウント数をカウント値（積算カウント値）として送信する実施例である。

これにより、図９に示すように、例えば受信データの欠測が生じた場合でも、前後の積算カウント数により欠測分を次の正常な伝送周期に含めて、積算カウント数を正しい状態で外部に出力することができる。この結果、欠測期間の時間を含めた積算時間を用いても、線量率や濃度などを正確に求めることができる。

以上説明したように、第４の実施形態によれば、ディジタル計数率計測装置の受信データに欠測がある場合にも、積算カウント数によるカウント値を抽出しているため、欠測期間の時間を含めた場合にも、正しいカウント数をカウントすることができる。これにより、精度よく放射線の線量率およびカウント値などを計測することができる。

［第５の実施形態］
図１０は、本発明に係るディジタル計数率計測装置の第５の実施形態におけるパルス発生部の構成を示すブロック図である。また、図１１、図１２および図１３は、各々、図１０のパルス発生部の制御動作を示す図である。なお、図１０に示すディジタル計数率計測装置２ｄ（２）の構成は図１と同様であり、パルス発生部２３ｄ（２３）以外の構成については図示省略する。

パルス発生部２３ｄは、カウント抽出部２２により抽出されたカウント値を、伝送周期ごとに伝送周期の時間幅に対応した等間隔のパルス列に変換する。

第１の実施形態では、図２に示すパルス発生部２３ａから出力されるパルス列のパルス幅が固定されている。すなわち、図３に示すように、パルス発生部２３ａが有する基準発振器２３１の基準クロックのパルス幅で決められている。そのため、受信側に接続される外部のカウンタなどの計測器の仕様によっては、基準クロックの周波数（特に高い周波数の場合）を精度よく計測ができない場合がある。

例えば、図２に示すパルス発生部２３ａの出力に外部カウンタを繋ぎ、カウント値を計測するなど複数の異なる機器を接続する使い方をする場合に、受信側で使用する外部の計測器等のスペックを考慮する必要がある。

そこで、第５の実施形態では、図１０に示すパルス発生部２３ｄからパルス列を出力する際に、基準クロックのパルス幅で固定（パルス幅固定）して出力するのではなく、伝送周期の時間幅に対して等間隔で出力できるようにすることである。すなわち、本実施形態では、伝送周期内でパルス幅を大きくして、より低い周波数のパルス列に変換して出力するものである。

以下、図１０に示すパルス発生部２３ｄの構成について説明し、また、図１１、図１２および図１３の各々に示すパルス発生部２３ｄの制御動作について説明する。

ディジタル式検出装置１から送信された伝送信号は、ディジタル計数率計測装置２ｄの受信部２１で受信され、受信された伝送信号からカウント抽出部２２によりカウント値が抽出される。カウント抽出部２２は、抽出したカウント値に基づき、抽出カウント値をパルス発生部２３ｄへ出力する。また、受信部２１は、パルス発生部２３ｄ等へ伝送周期信号を出力する。

パルス発生部２３ｄでは、この伝送周期信号、抽出カウント値および基準発振器２３１から出力される基準クロックに基づいて、前述したように、ＡＮＤ回路２３４から抽出カウント値に対応するパルス列を等間隔パルス生成部２３５へ出力する。

等間隔パルス生成部２３５は、ＡＮＤ回路２３４から入力したパルス列について、伝送周期ごとにそのパルス数に応じてパルス幅（パルス周期）を調整する。

具体的には、等間隔パルス生成部２３５は、図１１に示すように、カウントパルスａ（５カウント）を所定の周期（伝送周期）内に調整した等間隔パルスａを出力する。ここで、例えば基準クロックを１ＭＨｚとし、伝送周期を１０Ｈｚとする。そうすると、カウントパルスａは、１ＭＨｚのパルス幅で５つのパルスである。一方、１０Ｈｚの１周期の伝送時間に調整された等間隔パルスａは、５０Ｈｚのパルス幅で５つのパルスである。

同様に、図１２に示すように、カウントパルスｂ（１０カウント）を所定の周期内に調整した等間隔パルスｂ（例えば１００Ｈｚのパルス）を出力する。また、図１３に示すように、カウントパルスｃ（５０カウント）を所定の周期内に調整した等間隔パルスｃ（例えば５００Ｈｚのパルス）を出力する。

すなわち、等間隔パルス生成部２３５は、伝送周期の１周期以内で、抽出カウント値に応じて等間隔パルスを生成し、出力する。

以上説明したように、第５の実施形態によれば、放射線をカウントするためのパルス列出力において、伝送周期内でパルス幅を調整することができる。これにより、より低い周波数でパルス列を出力することができるため、放射線をカウントするための外部の計測器などにおいてスペックがより広範囲のものを適用することができる。

［第６の実施形態］
図１４は、本発明に係るディジタル計数率計測装置の第６の実施形態におけるパルス発生部の構成を示すブロック図である。なお、図１４に示すディジタル計数率計測装置２ｅ（２）の構成は図１と同様であり、パルス発生部２３ｅ（２３）以外の構成については図示省略する。

図１４に示すパルス発生部２３ｅは、図１０に示すパルス発生部２３ｄと比べて、等間隔パルス生成部２３５を有さず、代わりに基準発振器２３１とカウンタ２３２との間に分周器２３６を有する構成である。

図１０に示すパルス発生部２３ｄでは、等間隔パルス生成部２３５によりカウント抽出部２２により抽出されたカウント値を、伝送周期ごとに伝送周期の時間幅に対応した等間隔のパルス列に変換するものである。

一方、図１４に示すパルス発生部２３ｅでは、基準発振器２３１から出力される基準クロックを分周器２３６により分周する。分周器２３６は、外部からの周波数選択切替信号により複数の分周比のいずれか一つが選択可能とされている。分周比は、例えば１／１（１）、１／２、１／１０、１／１６、１／１００、１／２５６等である。これらの分周比の幅は、基準クロックの周波数と受信側の計測器などのスペック等の範囲を考慮して定めればよい。

例えば、受信側（ディジタル計数率計測装置）に接続される外部のカウンタなどの計測器の仕様として、図示しない機器Ａが１０ＭＨｚまで測定可能、機器Ｂが４００ｋＨｚまで測定可能、機器Ｃが２０ｋＨｚまで測定可能な３つの機器が使用されることがあるとする。

このような場合に、図２に示したパルス発生部２３ａでは、基準クロックの周波数を１ＭＨｚとすると、パルス発生部２３ａから出力されるパルス列出力は、１パルスが１ＭＨｚを基準とするパルス幅となる。したがって、機器Ａは測定可能だが、機器Ｂおよび機器Ｃを用いる場合には計測器の仕様を越えており測定できない。

一方、図１４に示すパルス発生部２３ｅでは、基準発振器２３１から出力される１ＭＨｚの基準クロックを分周器２３６により分周することができる。これにより、例えば機器Ａを用いる場合には分周比１とし、機器Ｂを用いる場合には分周比１／４とし、機器Ｃを用いる場合には分周比１／１００等として、ユーザ側で外部から選択可能である。これにより、受信側に接続される外部のカウンタなどの計測器の仕様に応じて、基準クロックの周波数よりも低い周波数で、パルス列出力が可能となる。

また、図１４に示すパルス発生部２３ｅは分周器２３６を有すればよいため、図１０に示すパルス発生部２３ｄの構成よりも簡易な回路で実現することができる。

以上説明したように、第６の実施形態によれば、放射線をカウントするためのパルス列出力において、外部からの周波数選択に応じて、伝送周期内でパルス幅を調整することができる。これにより、より低い周波数でパルス列を出力することができるため、放射線をカウントするための外部の計測器などにおいてスペックがより広範囲のものを適用することができる。

［第７の実施形態］
図１５は、本発明に係るディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステムの他の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、第７の実施形態のディジタル計数率計測装置は、図１５に示す他の実施形態の放射線モニタシステム５ｆに用いられるものとする。

放射線モニタシステム５ｆは、図１５に示すように、ディジタル式検出装置１と、ディジタル計数率計測装置２ａと、演算装置４とを備えている。演算装置４は、さらに、パルス入力部４１および演算部４２を有する。なお、ディジタル式検出装置１およびディジタル計数率計測装置２ａについては、前述した第１の実施形態での説明と同様である。

パルス入力部４１は、ディジタル計数率計測装置２ａから出力されたパルス列出力を入力する。

演算部４２は、パルス列出力をカウント値に変換し、変換したカウント値（再生カウント値とする）を用いて放射線の濃度を演算する。

一般に、放射線の濃度（密度）は“濃度（密度）＝単位時間あたりのカウント値×換算係数/体積”で求められる。ここで言う換算係数とは、測定対象によって異なり、測定系での検出効率の逆数を示す。

放射線モニタシステム５ｆでは、ディジタル式検出装置１およびディジタル計数率計測装置２ａで得られたパルス列をカウント値（数値）に変換する。この変換されたカウント値は、演算装置４の演算部４２により放射線濃度の演算に用いられる。

さらに、演算部４２は、計数率＝積算カウント／測定時間の演算により計数率を求めることができる。求めた計数率は、演算装置４により前述した検出効率の演算に用いてもよい。

これにより、リアルタイムの線量率と同じカウント値（再生カウント値）を用いて、放射線の濃度（密度）計算を行うことができる。

以上説明したように、第７の実施形態によれば、送信側のディジタル式検出装置の波高弁別部を通過したパルスのカウント値を、受信側のディジタル計数率計測装置からパルス列として出力することができる。

すなわち、本実施形態によれば、一つの波高弁別部からレート演算前のカウント値を得ることができ、リアルタイムの線量率と他の演算とを差異のない同一（例えば図１６に示す２系統の波高弁別部を用いない）のカウント値を用いることができる。また、この差異のない同一のカウント値を用いて、放射線の濃度を算出することができる。これにより、精度よく放射線の線量率および濃度などを計測することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形には、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、前述した実施形態の適用例として、原子力発電所などのプラント設備を一例として示したが、放射線をモニタする用途のある他の設備の場合にも、適用できることはいうまでもない。

１、１００…ディジタル式検出装置、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２００…ディジタル計数率計測装置、３、３００…ディジタル伝送路、４、５００…演算装置、５ａ、５ｆ…放射線モニタシステム、１１、１０１…放射線検出部、１２、１０２、４０１…波高弁別部、１３、１０３…カウンタ部、１４、１０４、４０２…送信部、２１、２０１、４０４…受信部、２２、２０２…カウント抽出部、２３、２３ａ、２３ｄ…パルス発生部、２４、２０３…レート演算部、２５、２０４…レコーダ出力部、２６、２６ｃ…伝送状態判別部、４１、５０１…パルス入力部、４２、５０２…演算部、２３１…基準発振器、２３２…カウンタ、２３３…比較器、２３４…ＡＮＤ回路、２３５…等間隔パルス生成部、２３６…分周器、２６１…ＯＲ回路、２６２…エラーチェック回路、４００…変換装置、４０３…パルス伝送路

Claims (9)

1. 放射線検出器から出力される検出器信号に基づいて放射線を計測して伝送周期ごとにカウント値を含む伝送信号を送信するディジタル式検出装置に通信可能に接続されたディジタル計数率計測装置であって、
   前記カウント値を含む前記伝送信号を受信する受信部と、
   前記伝送周期ごとに、前記受信部により受信された前記伝送信号から前記カウント値を抽出し、当該抽出した前記カウント値に基づいて抽出カウント値を出力するカウント抽出部と、
   前記伝送周期ごとに、前記カウント抽出部から出力された前記抽出カウント値を対応するパルス数のパルス列に変換し、当該変換したパルス列を出力するパルス発生部と、
   前記抽出カウント値に基づいてレート演算を行い、線量率を算出するレート演算部と、
   前記線量率を所定の出力形式で出力するレコーダ出力部とを備える
   ことを特徴とするディジタル計数率計測装置。
2. 前記受信部から受信された前記伝送信号を入力し、入力した前記伝送信号を監視して前記伝送周期ごとに伝送状態が正常または異常であるかを判別する伝送状態判別部をさらに備え、
   前記伝送状態判別部は、判別した前記伝送状態が正常である場合には正常を示す正常状態信号を出力し、判別した前記伝送状態が異常である場合には前記正常状態信号とは異なる異常状態信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載のディジタル計数率計測装置。
3. 前記パルス発生部は、前記伝送周期ごとに前記伝送状態判別部から前記正常状態信号または前記異常状態信号を受けて、前記正常状態信号を受けた場合には前記パルス列を出力し、前記正常状態信号を受けた場合には前記パルス列を出力しない
   ことを特徴とする請求項２に記載のディジタル計数率計測装置。
4. 前記伝送状態判別部は、前記ディジタル計数率計測装置の外部から保守状態であるか否かを示す保守状態信号をさらに入力し、前記保守状態信号が前記保守状態である場合には前記入力した前記伝送信号について前記伝送状態が異常であると判別し、前記保守状態信号が前記保守状態でない場合には前記伝送状態に応じて正常または異常と判別する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のディジタル計数率計測装置。
5. 前記ディジタル式検出装置から送信された前記伝送信号に含まれる前記カウント値は、所定の時間ごとに前記放射線を計測して積算された値であり、
   前記カウント抽出部は、一つの前記伝送周期に抽出した前記カウント値とその一つ前の前記伝送周期に抽出した前記カウント値とから差分を取り、前記伝送周期ごとに当該取った差分を前記抽出カウント値として出力する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のディジタル計数率計測装置。
6. 前記パルス発生部は、前記抽出カウント値を前記伝送周期の時間幅に対応した等間隔の前記パルス列に変換する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のディジタル計数率計測装置。
7. 前記パルス発生部は、基準クロックを出力する基準発振器と、前記基準クロックを分周可能な複数の分周比を選択可能に切り替える分周器とを有し、
   前記パルス発生部は、前記基準発振器から出力された前記基準クロックをいずれか一つの前記分周比に基づいて分周された前記基準クロックを用いて、前記抽出カウント値を前記分周された前記基準クロックに対応した前記パルス列に変換する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のディジタル計数率計測装置。
8. 放射線を検出して放射線を計測するディジタル式検出装置を備え、当該ディジタル式検出装置と通信可能に接続されるディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステムであって、
   前記ディジタル式検出装置は、
   前記放射線を検出して検出器信号として出力する放射線検出部と、
   前記放射線検出部から出力される前記検出器信号に基づいて、所定の閾値レベルを超える前記検出器信号をパルスに整形して出力する波高弁別部と、
   前記波高弁別部から出力された前記パルスの数をカウントするカウンタ部と、
   伝送周期ごとにカウントされたカウント値を含む伝送信号を送信する送信部とを備え、
   前記ディジタル計数率計測装置は、
   前記カウント値を含む前記伝送信号を受信する受信部と、
   前記伝送周期ごとに、前記受信部により受信された前記伝送信号から前記カウント値を抽出し、当該抽出した前記カウント値に基づいて抽出カウント値を出力するカウント抽出部と、
   前記伝送周期ごとに、前記カウント抽出部から出力された前記抽出カウント値を対応するパルス数のパルス列に変換し、当該変換したパルス列を出力するパルス発生部と、
   前記抽出カウント値に基づいてレート演算を行い、線量率を算出するレート演算部と、
   前記線量率を所定の出力形式で出力するレコーダ出力部とを備える
   ことを特徴とするディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステム。
9. 前記パルス発生部から出力される前記パルス列を入力して再生カウント値に変換するパルス入力部と、当該変換された再生カウント値を用いて放射線濃度の演算を行なう演算部とを有する演算装置をさらに備える
   ことを特徴とする請求項８に記載のディジタル計数率計測装置を用いた放射線モニタシステム。

Images