JP5235697B2

JP5235697B2 - Area monitor

Info

Publication number: JP5235697B2
Application number: JP2009009000A
Authority: JP
Inventors: 健一茂木; 正一中西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2029-01-19
Also published as: JP2010164523A

Description

この発明は、原子力発電所、核燃料サイクル施設、放射線利用施設、あるいは放射線からの防護を必要とする大学、病院、研究所等において使用され、放射線検出器に半導体センサーを用いたエリアモニタに関するものであり、特にその健全性の診断に関するものである。 The present invention relates to an area monitor using a semiconductor sensor as a radiation detector, which is used in a nuclear power plant, a nuclear fuel cycle facility, a radiation utilization facility, a university, a hospital, a laboratory, or the like that requires protection from radiation. Yes, especially with regard to its soundness diagnosis.

従来、原子力発電所等において、放射線検出器に半導体センサーを用いたエリアモニタが使用されている。その半導体センサーとしては、入手の容易なＰＩＮフォトダイオードが使用される。このような半導体センサーを使用したエリアモニタの健全性を監視するため、半導体センサーの近傍に微弱な放射線源を常時設置しておき、環境放射線下では測定下限以下である指示をライブゼロレベルまで押し上げ、ライブゼロレベルが所定のレベル以下に低下したら警報を発信するようにしたものがある。 Conventionally, an area monitor using a semiconductor sensor as a radiation detector is used in a nuclear power plant or the like. As the semiconductor sensor, a readily available PIN photodiode is used. In order to monitor the health of an area monitor using such a semiconductor sensor, a weak radiation source is always installed in the vicinity of the semiconductor sensor, and the indication below the lower limit of measurement under environmental radiation is pushed up to the live zero level. In some cases, an alarm is issued when the live zero level falls below a predetermined level.

また、以上のような線源を用いないで遠隔から検出部の動作確認を行うため、放射線源の代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用し、点検時に、遠隔操作により発光ダイオードを点滅させ、その光パルスを半導体センサーに照射し、その正味計数率の変化及び光パルスにより生成された出力パルスの波高値の変化を確認することにより、エリアモニタの健全性を監視する方法も提案されている。例えば、ドライバにより発光ダイオードを駆動させて光パルスを発生させ、この発光ダイオードからの光パルスを直接、または半導体式放射線検出器の有感波長帯域内で減衰度の低いライトガイド等を介して、半導体式放射線検出器のセンサー面に入射させると、センサーを構成している半導体ダイオードに逆バイアス電圧が印加されてその内部に空乏層が形成されていれば、その光パルスに対応した電荷パルスが半導体式放射線検出器の出力として出力される。 In addition, in order to check the operation of the detection unit remotely without using a radiation source as described above, a light emitting diode (LED) is used instead of the radiation source, and the light emitting diode is flashed by remote operation during inspection. There has also been proposed a method for monitoring the soundness of an area monitor by irradiating a semiconductor sensor with a light pulse and checking the change in the net count rate and the change in the peak value of the output pulse generated by the light pulse. For example, a light emitting diode is driven by a driver to generate a light pulse, and the light pulse from the light emitting diode is directly or via a light guide having a low attenuation within a sensitive wavelength band of a semiconductor radiation detector. When incident on the sensor surface of the semiconductor radiation detector, if a reverse bias voltage is applied to the semiconductor diode constituting the sensor and a depletion layer is formed inside, a charge pulse corresponding to the light pulse is generated. It is output as the output of the semiconductor radiation detector.

半導体式放射線検出器から出力された電荷パルス信号は、ノイズを弁別して除去するための波高弁別レベルより高いレベルにピークを生じ、このピーク位置を監視することによりセンサー電源を含めて半導体式放射線検出器の健全性を監視している。(特許文献１、２参照) The charge pulse signal output from the semiconductor radiation detector generates a peak at a level higher than the pulse height discrimination level for discriminating and removing noise, and by monitoring this peak position, semiconductor radiation detection including the sensor power supply is performed. The health of the vessel is monitored. (See Patent Documents 1 and 2)

特開平２−１２８１８４号公報JP-A-2-128184 特開２００６−２３４６７０号公報JP 2006-234670 A

従来の半導体センサーを用いたエリアモニタにおいて、微弱な放射線源を常時設置してライブゼロレベルからの指示低下を監視するものでは、オンラインで監視することが可能であるが、ゆらぎによる誤警報を防止するために、ライブゼロレベルから離して、例えば、ライブゼロレベルが測定下限の１．５〜２倍で、警報設定レベルが測定下限に設定されるために監視メッシュが粗いという課題があった。 In an area monitor using a conventional semiconductor sensor, a weak radiation source is always installed to monitor the decrease in indication from the live zero level, which can be monitored online, but it prevents false alarms due to fluctuations. Therefore, apart from the live zero level, for example, the live zero level is 1.5 to 2 times the measurement lower limit, and the alarm setting level is set to the measurement lower limit.

また、放射線源の代わりに発光ダイオードを使用し、その光パルスを半導体式放射線検出器に照射することによりエリアモニタの健全性を確認する場合、発光ダイオードから光パルスを照射中は指示が上昇するためテストモードとなり、テストモード中は半導体式放射線検出器の連続測定が中断した、いわゆる欠測となる。その結果、欠測なしでのオンライン診断ができないという課題があった。 In addition, when a light emitting diode is used in place of the radiation source and the soundness of the area monitor is confirmed by irradiating the semiconductor pulse detector with the light pulse, the indication rises while the light pulse is emitted from the light emitting diode. Therefore, the test mode is entered, and during the test mode, the continuous measurement of the semiconductor radiation detector is interrupted, so-called missing measurement. As a result, there was a problem that online diagnosis without missing data was impossible.

また、発光ダイオードの光量が温度特性および経時変化により変化するため、点検精度が不安定となる課題があった。これは特に検出部の設置環境の温度が大きく変化する可能性のある場所で常時設置して連続的に使用するような用途においては顕著なものとなっていた。 Moreover, since the light quantity of the light emitting diode changes due to temperature characteristics and changes with time, there is a problem that the inspection accuracy becomes unstable. This is particularly noticeable in applications where the detector is always installed and continuously used in a place where the temperature of the installation environment of the detector may change greatly.

また、発光ダイオード等の発光素子の光は半導体センサーの有感部の表層で止まるのに対して、測定対象の環境放射線は有感部の内部にまで到達するという違いがある。したがって、半導体センサー全体の結晶とか、素子の中の深部に欠陥が生じている場合には検出しきれない状態となり、半導体センサーの有感部全域を包含した健全性確認に不確実性が残るという課題があった。 In addition, light from a light emitting element such as a light emitting diode stops at the surface layer of the sensitive part of the semiconductor sensor, whereas the environmental radiation to be measured reaches the inside of the sensitive part. Therefore, if there are defects in the crystal of the whole semiconductor sensor or in the deep part of the element, it will be in a state where it can not be detected, and uncertainty remains in the soundness confirmation including the entire sensitive part of the semiconductor sensor There was a problem.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体センサーの健全性をオンラインで正確に確認することができるエリアモニタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an area monitor capable of accurately confirming the health of a semiconductor sensor online.

この発明に係わるエリアモニタは、環境放射線を電磁遮蔽ケースに格納された半導体センサーで検出して電圧パルスを出力する検出部と、前記検出部から入力された前記電圧パルスに基づいて前記環境放射線を測定する測定部とを備えたエリアモニタにおいて、検出部は、前記半導体センサーを格納する前記電磁遮蔽ケースの側壁部に前記半導体センサーと相対向して取り付けられ、前記半導体センサーに対して診断用放射線を常時照射するとともに前記診断用放射線のスペクトルピーク位置が測定領域のエネルギー下限より高くかつ下限に近くなるように核種が選定された診断用線源を備え、前記測定部は、前記検出部から入力された前記電圧パルスの波高スペクトルを測定して前記診断用線源の波高スペクトルのピーク位置を監視するスペクトル分析手段を備え、前記検出部は、前記電磁遮蔽ケースの前記半導体センサーと対向する位置に設けた照射窓と、この照射窓と対向する位置に設けられ、点検時に前記半導体センサーに対して点検用放射線を照射する点検用線源と、前記照射窓と前記点検用線源との間に配置され、点検時に前記点検用線源から前記点検用放射線が照射可能なように可動されるシャッターとを備え、前記半導体センサーに対し、通常は前記診断用線源から放出される診断用放射線を照射してシステムゲインの健全性を確認し、点検時は前記シャッターを可動させて前記照射窓を通して、前記点検用線源から放出される点検用放射線も照射し、点検時計数率から通常時計数率の差を求めて前記半導体センサーの健全性を確認するようにしたものである。 An area monitor according to the present invention includes: a detection unit that detects environmental radiation with a semiconductor sensor stored in an electromagnetic shielding case and outputs a voltage pulse; and the environmental radiation based on the voltage pulse input from the detection unit. In the area monitor including the measurement unit for measuring, the detection unit is attached to the side wall portion of the electromagnetic shielding case storing the semiconductor sensor so as to face the semiconductor sensor, and the diagnostic radiation is applied to the semiconductor sensor. A diagnostic radiation source in which the nuclide is selected so that the spectral peak position of the diagnostic radiation is higher than and close to the lower energy limit of the measurement region, and the measurement unit inputs from the detection unit A peak height spectrum of the diagnostic radiation source is measured by measuring a peak height spectrum of the voltage pulse. Comprising a vector analyzing means, said detecting section includes an irradiation window provided at a position wherein the semiconductor sensor and the counter of the electromagnetic shielding case, provided at a position opposed to the irradiation window, check to said semiconductor sensor during inspection An inspection radiation source for irradiating the inspection radiation, and a shutter that is disposed between the irradiation window and the inspection radiation source and is movable so that the inspection radiation can be irradiated from the inspection radiation source during inspection. The semiconductor sensor is usually irradiated with diagnostic radiation emitted from the diagnostic radiation source to confirm the soundness of the system gain.At the time of inspection, the shutter is moved through the irradiation window, The inspection radiation emitted from the inspection radiation source is also applied, and the soundness of the semiconductor sensor is confirmed by obtaining the difference of the normal clock rate from the inspection clock rate .

この発明に係わるエリアモニタは、検出部に、電磁遮蔽ケースに格納された半導体センサーに対して診断用放射線を常時照射するとともに診断用放射線のスペクトルピーク位置が測定領域のエネルギー下限より高くかつ下限に近くなるように核種が選定された診断用線源を配置し、半導体センサーに常時診断用放射線を照射し、測定部に前記検出部から入力された前記電圧パルスの波高スペクトルを測定して前記診断用線源の波高スペクトルのピーク位置を監視するスペクトル分析手段を備え、検出部に、電磁遮蔽ケースの半導体センサーと対向する位置に設けた照射窓と、この照射窓と対向する位置に設けられ、点検時に半導体センサーに対して点検用放射線を照射する点検用線源と、照射窓と点検用線源との間に配置され、点検時に点検用線源から点検用放射線が照射可能なように可動されるシャッターとを備え、半導体センサーに対し、通常は診断用線源から放出される診断用放射線を照射してシステムゲインの健全性を確認し、点検時はシャッターを可動させて照射窓を通して、点検用線源から放出される点検用放射線も照射し、点検時計数率から通常時計数率の差を求めて半導体センサーの健全性を確認するようにしたので、検出部から入力された電圧パルスの波高スペクトルを測定して診断用線源の波高スペクトルのピーク位置をオンラインで監視するようにしたので、欠測なしで半導体センサーの健全性の診断を行うことができ、安定した高精度の診断が可能となり、信頼性の高い装置を得ることができる。 The area monitor according to the present invention constantly irradiates the detection unit with diagnostic radiation on the semiconductor sensor stored in the electromagnetic shielding case, and the spectral peak position of the diagnostic radiation is higher than the energy lower limit of the measurement region and lower limit. A diagnostic radiation source with nuclide selected so as to be close to each other, a semiconductor sensor is always irradiated with diagnostic radiation, and a pulse height spectrum of the voltage pulse input from the detection unit is measured to a measurement unit to perform the diagnosis A spectral analysis means for monitoring the peak position of the pulse height spectrum of the radiation source is provided, the detection unit is provided with an irradiation window provided at a position facing the semiconductor sensor of the electromagnetic shielding case, and at a position facing this irradiation window, It is placed between the inspection radiation source that irradiates the semiconductor sensor with radiation for inspection during inspection, and between the irradiation window and the inspection radiation source. It is equipped with a shutter that is movable so that inspection radiation can be emitted from the radiation source, and the semiconductor sensor is irradiated with diagnostic radiation that is normally emitted from the diagnostic radiation source to check the soundness of the system gain. At the time of inspection, move the shutter and irradiate the inspection radiation emitted from the inspection source through the irradiation window, and check the health of the semiconductor sensor by obtaining the difference between the normal clock rate and the inspection clock rate As a result, the peak position of the pulse height spectrum of the diagnostic radiation source was monitored online by measuring the pulse height spectrum of the voltage pulse input from the detection unit. Diagnosis can be performed, stable high-accuracy diagnosis is possible, and a highly reliable apparatus can be obtained.

この発明の実施の形態１に係わるエリアモニタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the area monitor concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係わる波高スペクトルを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the wave height spectrum concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係わるエリアモニタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the area monitor concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２に係わる波高スペクトルを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the wave height spectrum concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３に係わるエリアモニタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the area monitor concerning Embodiment 3 of this invention.

実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係わるエリアモニタの構成を示す断面図である。図１において、１は環境放射線を検出して電圧パルスを出力する検出部、２は検出部１から入力された電圧パルスに基づいて放射線を測定する測定部である。検出部１は、装置全体を物理的に保護する保護ケース３と、この保護ケース３に内臓され、基台４上に電気的絶縁材５を介して固定された電磁遮蔽ケース６と、この電磁遮蔽ケース６内に配置され、環境放射線（γ線）を検出して電流パルス信号を出力する半導体センサー７と、半導体センサー７から出力された電流パルス信号を入力し、電圧パルス信号に変換するとともに増幅して出力するプリアンプ８とから基本的に構成される。 Embodiment 1.
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an area monitor according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a detection unit that detects environmental radiation and outputs a voltage pulse, and 2 denotes a measurement unit that measures radiation based on the voltage pulse input from the detection unit 1. The detection unit 1 includes a protective case 3 that physically protects the entire apparatus, an electromagnetic shielding case 6 that is built in the protective case 3 and is fixed on the base 4 via an electrical insulating material 5, and the electromagnetic shielding case 6. A semiconductor sensor 7 disposed in the shielding case 6 for detecting environmental radiation (γ rays) and outputting a current pulse signal, and a current pulse signal output from the semiconductor sensor 7 are input and converted into a voltage pulse signal. It is basically composed of a preamplifier 8 that amplifies and outputs.

９は半導体センサー７に対して診断用放射線を照射するとともに診断用放射線のスペクトルピーク位置が測定領域のエネルギー下限より高くかつ下限に近くなるように核種が選定された診断用線源であり、電磁遮蔽ケース６内の環境放射線の入射側と反対の内面に配置されている。この診断用線源９としては、厚さ０．１ｍｍのＰｔ基板にアメリシウムのＡｍ−２４１を電着した線源が市販されており容易に入手可能である。また、Ａｍ−２４１のクリアランスレベルは１×１０^４Ｂｑであり、半導体センサー７の近傍に診断用線源９を配置すれば、線源強度はクリアランスレベル未満で十分である。 Reference numeral 9 denotes a diagnostic radiation source in which a nuclide is selected so that the semiconductor sensor 7 is irradiated with diagnostic radiation and the spectral peak position of the diagnostic radiation is higher than and close to the lower energy limit of the measurement region. It is arranged on the inner surface opposite to the incident side of the environmental radiation in the shielding case 6. As this diagnostic radiation source 9, a radiation source obtained by electrodepositing Am-241 of americium on a Pt substrate having a thickness of 0.1 mm is commercially available and can be easily obtained. Moreover, the clearance level of Am-241 is 1 × 10 ⁴ Bq, and if the diagnostic radiation source 9 is disposed in the vicinity of the semiconductor sensor 7, the radiation source intensity is sufficient to be less than the clearance level.

測定部２は、プリアンプ８から出力された電圧パルス信号を入力し、メインアンプ２１で増幅して出力される。波高弁別器２２はメインアンプ２１で増幅された電圧パルス信号を入力し、設定された波高弁別条件を満たす場合にデジタルパルスを出力する。計数器２３は波高弁別器２２から出力されたデジタルパルスを計数し、その計数値データを出力する。レートメータ２４は計数器２３から出力された計数値データを入力して計数率を求め、その計数率に基づき放射線量を求めて出力するとともに、その放射線量と警報設定値とを比較して放射線量異常警報を出力する。Ａ／Ｄ変換器２５はメインアンプ２１で増幅された電圧パルス信号を入力してその波高値を測定して波高値データを出力する。コントローラ２６はスペクトル分析手段を構成し、波高値データを入力してスペクトルデータとし、そのスペクトルデータを分析して診断用放射線の光電吸収に対応したスペクトルピーク位置を求め、その位置が許容範囲を逸脱した場合にピーク位置異常警報を発信し、その警報を含め、スペクトルデータ、レートメータ２４から入力した放射線量データ及び放射線量異常警報発信データを表示器２７に表示するようになっている。なお、計数器２３としては、一般的なカウンタを使用してもよく、また図示しないが、デジタルパルスをアップダウンカウンタのアップ入力に、アップダウンカウンタの出力を周波数に変換して所定の時定数でダウン入力に負帰還させるバランス型カウンタとして構成してもよい。 The measurement unit 2 receives the voltage pulse signal output from the preamplifier 8, amplifies it with the main amplifier 21, and outputs it. The wave height discriminator 22 receives the voltage pulse signal amplified by the main amplifier 21 and outputs a digital pulse when the set wave height discrimination condition is satisfied. The counter 23 counts the digital pulse output from the wave height discriminator 22 and outputs the count value data. The rate meter 24 receives the count value data output from the counter 23 to obtain the count rate, obtains and outputs the radiation dose based on the count rate, compares the radiation dose with the alarm set value, and outputs the radiation. Outputs a volume abnormality alarm. The A / D converter 25 receives the voltage pulse signal amplified by the main amplifier 21, measures its peak value, and outputs peak value data. The controller 26 constitutes a spectrum analysis means, receives the peak value data as spectral data, analyzes the spectral data to determine the spectral peak position corresponding to the photoelectric absorption of the diagnostic radiation, and the position deviates from the allowable range. In such a case, a peak position abnormality alarm is transmitted, and the spectrum data, the radiation dose data input from the rate meter 24, and the radiation dose abnormality alarm transmission data including the alarm are displayed on the display 27. Note that a general counter may be used as the counter 23. Although not shown, the digital pulse is converted into an up input of an up / down counter, and the output of the up / down counter is converted into a frequency to obtain a predetermined time constant. The counter may be configured as a balanced counter that negatively feeds back to the down input.

次に動作について説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係わる診断用線源９から診断用放射線を照射した時の波高スペクトルを示す特性図であり、診断用線源９としてアメリシウムのＡｍ−２４１を使用した場合の半導体センサー７から出力される電圧パルスの波高スペクトルを示し、ａは、環境放射線と半導体センサー７の固有ノイズが合計されたスペクトルで、ｂは、Ａｍ−２４１のγ線60keVのスペクトルと上記ａのスペクトルが合計されたものである。例えば、半導体センサー７に、Ａｍ−２４１のエネルギー60keVのγ線を常時照射されると、コントローラ２６におけるスペクトルはａからｂになる。ディスクリレベルｃを例えば50keVとすると、図２の斜線面積ｄに相当する積算カウント分が増加することにより、照射前すなわち環境放射線下で測定下限の例えば１０ｃｐｍであった指示を、測定下限以上のライブゼロレベル、例えば２０ｃｐｍまで押し上げるとともに、γ線60keVにピークｅが発現する。このピークｅの位置は、半導体センサー７が放射線のエネルギーを電荷量に変換したゲイン、その電荷量をプリアンプ８が電圧パルスの波高値に変換したゲイン、その電圧パルスの波高値をメインアンプ２１が増幅したゲインの全てを総合したシステムゲインを表現している。 Next, the operation will be described. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a wave height spectrum when diagnostic radiation is applied from the diagnostic radiation source 9 according to the first embodiment of the present invention, and Am-241 of Americium is used as the diagnostic radiation source 9. The pulse height spectrum of the voltage pulse output from the semiconductor sensor 7 is shown, where a is a spectrum obtained by summing up the environmental radiation and the intrinsic noise of the semiconductor sensor 7, and b is the spectrum of γ-ray 60 keV of Am-241 and the above. It is the sum of the spectra of a. For example, when the semiconductor sensor 7 is constantly irradiated with γ rays of Am-241 energy 60 keV, the spectrum in the controller 26 changes from a to b. If the discretion level c is 50 keV, for example, the cumulative count corresponding to the hatched area d in FIG. While pushing up to a live zero level, for example, 20 cpm, a peak e appears in γ-ray 60 keV. The position of the peak e is a gain obtained by the semiconductor sensor 7 converting the radiation energy into a charge amount, a gain obtained when the charge amount is converted into a peak value of the voltage pulse by the preamplifier 8, and a peak value of the voltage pulse. It represents the system gain that combines all the amplified gains.

以上のように、上記実施の形態１では、検出部１に半導体センサー７に対して診断用放射線を照射するとともに診断用放射線のスペクトルピーク位置が測定領域のエネルギー下限より高くかつ下限に近くなるように核種が選定された診断用線源９を配置し、半導体センサー７に診断用放射線を常時照射し、測定部２にスペクトル分析手段としてのコントローラ２６を設けて、検出部１から入力された電圧パルスの波高スペクトルを測定して診断用線源９の波高スペクトルのピーク位置をオンラインで監視するようにしたので、欠測なしで半導体センサーの健全性の診断を行うことができ、安定した高精度の診断が可能となる。また、診断結果に異常があれば、表示器２７に警報表示するようにしているので、測定結果としての放射線量指示値及び放射線量異常警報の信頼性をリアルタイムで把握できるため、信頼性の高い装置を得ることができると共に、システムゲインの変動に対して迅速に保守対応できる効果を奏する。 As described above, in the first embodiment, the detection unit 1 is irradiated with diagnostic radiation on the semiconductor sensor 7 and the spectral peak position of the diagnostic radiation is higher than the energy lower limit of the measurement region and closer to the lower limit. Is provided with a diagnostic radiation source 9 in which a nuclide is selected, a semiconductor sensor 7 is always irradiated with diagnostic radiation, a controller 26 as a spectrum analysis means is provided in the measurement unit 2, and a voltage input from the detection unit 1 Since the pulse height spectrum of the pulse is measured and the peak position of the pulse height spectrum of the diagnostic radiation source 9 is monitored online, the health of the semiconductor sensor can be diagnosed without missing data, and stable high accuracy Can be diagnosed. Further, if there is an abnormality in the diagnosis result, an alarm is displayed on the display device 27, so that the reliability of the radiation dose indication value and the radiation dose abnormality alarm as the measurement result can be grasped in real time, so that the reliability is high As a result, the apparatus can be obtained, and the effect of being able to quickly maintain the system gain fluctuation can be obtained.

また、診断用線源９に半減期が４３２年と長いＡｍ−２４１を使用したので、オンラインでシステムの診断を行うことができると共に、半減期が長く、放出するγ線のエネルギーが変化せず、崩壊が温度に依存しないため、高精度で診断できる効果を奏する。 Moreover, since Am-241 having a long half-life of 432 years is used for the diagnostic radiation source 9, the system can be diagnosed online, and the half-life is long and the energy of the emitted γ-ray does not change. Since collapse does not depend on temperature, it is possible to diagnose with high accuracy.

更に、上述した従来の発光ダイオードによる光の照射では、半導体センサーの有感部の深層部の診断が不十分あるいは診断不可能であるのに対して、この実施の形態１においては、半導体センサー７の有感部の内部にまで到達するため、半導体センサー７の有感部全域を包含した健全性を確認することができる効果を奏する。 Furthermore, the light irradiation by the conventional light emitting diode described above is insufficient or impossible to diagnose the deep part of the sensitive part of the semiconductor sensor, whereas in the first embodiment, the semiconductor sensor 7 Therefore, the soundness including the entire sensitive part of the semiconductor sensor 7 can be confirmed.

また、診断用線源９を常時照射するので、時間をかけてスペクトルを測定できるため、Ａｍ−２４１の強度を、入手が容易で安価なクリアランスレベル未満のものとすることができる効果を奏する。 In addition, since the diagnostic radiation source 9 is always irradiated, the spectrum can be measured over time, so that the strength of Am-241 can be easily obtained and less than the inexpensive clearance level.

実施の形態２.
なお、上述した実施の形態１においては、診断用線源９を備えて半導体センサー７に診断用放射線を常時照射する場合について述べたが、この発明の実施の形態２においては、点検用線源も検出部１に搭載したものである。図３は、実施の形態２に係わるエリアモニタの構成を示す断面図である。図３において、１〜９は上述した実施の形態１の構成と同様である。なお、この実施の形態２における診断用線源９は、電磁遮蔽ケース６内の環境放射線入射側の内面に配置されている。１０は診断用線源９と対向する電磁遮蔽ケース６内の環境放射線入射側の反対側内面に半導体センサー７と対向する位置に設けられた照射窓であり、薄いアルミ蒸着プラスチックシートが導電性接着剤で貼られている。電磁遮蔽ケース６と保護ケース３は、半導体センサー７が測定するγ線のエネルギーレスポンスが平坦になるように材質と厚みが選定されているが、診断用線源９の厚さ０．１ｍｍのＰｔ基板が追加されることにより、測定対象γ線の低エネルギー側のレスポンスが若干低下することになるので、診断用線源９を取り付ける箇所の電磁遮蔽ケース６の厚みを薄くして相殺するようにしている。 Embodiment 2.
In the first embodiment described above, the case where the diagnostic radiation source 9 is provided and the semiconductor sensor 7 is always irradiated with diagnostic radiation has been described. However, in the second embodiment of the present invention, the inspection radiation source is used. Are also mounted on the detector 1. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the area monitor according to the second embodiment. In FIG. 3, 1-9 are the same as the structure of Embodiment 1 mentioned above. The diagnostic radiation source 9 according to the second embodiment is disposed on the inner surface of the electromagnetic shielding case 6 on the ambient radiation incident side. Reference numeral 10 denotes an irradiation window provided at a position facing the semiconductor sensor 7 on the inner surface opposite to the ambient radiation incident side in the electromagnetic shielding case 6 facing the diagnostic radiation source 9, and a thin aluminum vapor deposited plastic sheet is conductively bonded. It is pasted with an agent. The material and thickness of the electromagnetic shielding case 6 and the protective case 3 are selected so that the energy response of the γ rays measured by the semiconductor sensor 7 is flat, but the diagnostic radiation source 9 has a Pt thickness of 0.1 mm. By adding a substrate, the response on the low energy side of the γ-ray to be measured is slightly reduced. Therefore, the thickness of the electromagnetic shielding case 6 where the diagnostic radiation source 9 is attached is reduced to cancel out. ing.

１１はこの照射窓１０と対向する位置に設けられ、点検時に半導体センサー７に対して点検用放射線を照射する点検用線源、１２は点検用線源１１を支持する支持体、１３は照射窓１０と点検用線源１１との間に配置され、点検時に点検用線源１１から点検用放射線が照射可能なように可動されるシャッターであり、点検時以外は図３に示すように点検用線源１１からの点検用放射線を遮蔽する位置に閉じられた状態となっている。１４はシャッター１３を例えば上下方向に可動する駆動機構であり、点検時にはシャッター１３を下方向に可動して点検用線源１１から点検用放射線の照射が可能な状態に開かれる。 Reference numeral 11 is provided at a position facing the irradiation window 10, and an inspection radiation source for irradiating the semiconductor sensor 7 with inspection radiation at the time of inspection, 12 is a support for supporting the inspection radiation source 11, and 13 is an irradiation window. 10 and the inspection radiation source 11, and is a movable shutter so that inspection radiation can be emitted from the inspection radiation source 11 at the time of inspection. It is in the state closed to the position which shields the radiation for inspection from the radiation source 11. FIG. Reference numeral 14 denotes a drive mechanism for moving the shutter 13 in the vertical direction, for example. During inspection, the shutter 13 is moved downward so that the inspection radiation source 11 can be irradiated with inspection radiation.

半導体センサー７に対し、通常時は、シャッター１３を閉じた状態とし、診断用線源９から放出される診断用放射線を照射してシステムゲインの健全性を確認する。点検時は、測定部２のレートメータ２４をテストモードにしてテスト中警報を発信することにより駆動機構１４の駆動操作が許可された状態とし、駆動機構１４を動作させることによりシャッター１３を下方向に可動して点検用線源１１から点検用放射線の照射が可能な状態に開いた状態とし、照射窓１０を通して、点検用線源１１から放出される点検用放射線も照射し、点検時計数率から通常時計数率の差を求めて半導体センサー７の健全性を確認するようになっている。 Normally, the semiconductor sensor 7 is in a state in which the shutter 13 is closed, and diagnostic radiation emitted from the diagnostic radiation source 9 is irradiated to confirm the soundness of the system gain. At the time of inspection, the rate meter 24 of the measuring unit 2 is set to the test mode to issue a warning during the test to permit the drive operation of the drive mechanism 14, and the drive mechanism 14 is operated to move the shutter 13 downward. The inspection radiation source 11 is opened so that inspection radiation can be irradiated from the inspection radiation source 11, and the inspection radiation emitted from the inspection radiation source 11 is also irradiated through the irradiation window 10. The normality of the semiconductor sensor 7 is confirmed by obtaining the difference in the normal clock rate from the above.

点検用線源１１から放出される点検用放射線は、例えばストロンチウムのＳｒ−９０が使用され、そのＳｒ−９０と放射平衡にあるイットリウムのＹ−９０からそれぞれβ線546keV、β線2282keVが放出される。Ｓｒ−９０から放出されたβ線546keVは、半導体センサー７の裏面基板（図示せず）で遮蔽されてセンサー素子（図示せず）には到達しないが、Ｙ−９０から放出されたβ線2282keVは、センサー素子でエネルギーを吸収されながら一部のものはセンサー素子を通過する。半導体センサー７にはプラス電極（図示せず）とマイナス電極（図示せず）があり、それら電極が印加され、電極に挟まれたセンサー素子は電圧に応じての有感厚すなわち空乏層が変化し、空乏層で放射線のエネルギーを吸収した結果として電子と正孔が生成され、それぞれプラス電極とマイナス電極に集められて電流パルスとなる。 As the inspection radiation emitted from the inspection radiation source 11, for example, Sr-90 of strontium is used, and β-ray 546 keV and β-ray 2282 keV are emitted from Yr-90 of yttrium in radiation equilibrium with Sr-90, respectively. The The β ray 546keV emitted from Sr-90 is shielded by the back substrate (not shown) of the semiconductor sensor 7 and does not reach the sensor element (not shown), but the β ray 2282keV emitted from Y-90. Some of them pass through the sensor element while absorbing energy by the sensor element. The semiconductor sensor 7 has a plus electrode (not shown) and a minus electrode (not shown), and these electrodes are applied, and the sensor element sandwiched between the electrodes changes the sensitive thickness, that is, the depletion layer according to the voltage. Then, as a result of absorbing the radiation energy in the depletion layer, electrons and holes are generated and collected on the positive electrode and the negative electrode, respectively, to form a current pulse.

図４はこの発明の実施の形態２に係わる点検時の波高スペクトルを示す特性図であり、図４において、ｃはディスクリレベルであり、例えば50keVとしている。ｆは、環境放射線と半導体センサー７の固有ノイズが合計されたスペクトルに、診断用線源９によるAm-241のγ線60keVのスペクトルが合計されたものであり、ｇは、それに更に点検用線源１１の点検用β線のスペクトルが合計されたものである。斜線部ｈは、点検時スペクトルから通常時スペクトルを、波高弁別レベル以上について引き算した計数の積算値である。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing a wave height spectrum at the time of inspection according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, c is a discrete level, for example, 50 keV. f is the sum of the spectrum of ambient radiation and the intrinsic noise of the semiconductor sensor 7 plus the spectrum of Am-241 gamma rays 60 keV from the diagnostic source 9 and g is the inspection line. The spectrum of the β-rays for inspection of the source 11 is summed up. The hatched portion h is an integrated value of a count obtained by subtracting the normal spectrum from the inspection spectrum for the wave height discrimination level or higher.

以上のように、この実施の形態２においては、半導体センサー７に対し、通常は、診断用線源９から放出される診断用放射線を照射してシステムゲインの健全性を確認し、点検時は、駆動機構１４を動作させてシャッター１３を下方向に可動させて開いた状態とし、点検用線源１１から放出される点検用放射線も照射し、正味計数率を求めて半導体センサー７の健全性を確認するようにしたので、常時、検出部１と測定部２を総合したシステムの健全性を監視することができ、信頼性の高い装置を提供できるとともに、点検時の正味計数率の変化を管理することにより、測定エネルギーをカバーまたは測定エネルギーに入り込んだ状態で、半導体センサー７に対してより精度の高い劣化診断ができる効果を奏する。 As described above, in the second embodiment, the semiconductor sensor 7 is normally irradiated with diagnostic radiation emitted from the diagnostic radiation source 9 to confirm the soundness of the system gain. Then, the drive mechanism 14 is operated to move the shutter 13 downward so that the shutter 13 is opened, the inspection radiation emitted from the inspection source 11 is also irradiated, the net count rate is obtained, and the soundness of the semiconductor sensor 7 is obtained. Therefore, it is possible to monitor the soundness of the system that combines the detection unit 1 and the measurement unit 2 at all times, to provide a highly reliable device, and to change the net count rate at the time of inspection. By managing, there is an effect that the semiconductor sensor 7 can be diagnosed with higher accuracy in a state where the measurement energy is in the cover or in the measurement energy.

ところで、この実施の形態２において、点検時に、シャッター１３を駆動機構１４により下方向に可動して点検用線源１１から点検用放射線が照射可能な状態に開くようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、シャッター１３を駆動機構１４によりその駆動機構１４のある点を支点として回転可動して点検用線源１１から点検用放射線が照射可能な状態に開くようにしてもよい。 By the way, in the second embodiment, at the time of inspection, the shutter 13 is moved downward by the drive mechanism 14 so that the inspection radiation source 11 can be irradiated with inspection radiation. However, the present invention is limited to this. For example, the shutter 13 may be rotated by the drive mechanism 14 around a certain point of the drive mechanism 14 so that the inspection radiation source 11 can be irradiated with the inspection radiation.

実施の形態３.
なお、上述した実施の形態２おいては、診断用線源９が電磁遮蔽ケース６内の環境放射線入射側の内面に配置されている場合について述べたが、診断用線源９をシャッター１３の半導体センサー７側、すなわち、照射窓１０と対向するシャッター１３面上に取り付けたものであり、半導体センサー７に対し、通常は、診断用線源９から放出される診断用放射線を照射してシステムゲインの健全性を確認し、点検時は、駆動機構１４を動作させてシャッター１３を下方向に可動させて開いた状態とし、点検用線源１１から放出される点検用放射線も照射し、正味計数率を求めて半導体センサー７の健全性を確認するようにしたので、常時、検出部１と測定部２を総合したシステムの健全性を監視することができ、信頼性の高い装置を提供できるとともに、点検時の正味計数率の変化を管理することにより、測定エネルギーをカバーまたは測定エネルギーに入り込んだ状態で、半導体センサー７に対してより精度の高い劣化診断ができる効果を奏する。また、測定対象となる環境放射線に対する障害物もなくなるため、さらに精度の高い測定を行うことができる。 Embodiment 3.
In the second embodiment described above, the case where the diagnostic radiation source 9 is arranged on the inner surface of the electromagnetic shielding case 6 on the ambient radiation incident side has been described. The system is mounted on the side of the semiconductor sensor 7, that is, on the surface of the shutter 13 facing the irradiation window 10. Usually, the semiconductor sensor 7 is irradiated with diagnostic radiation emitted from the diagnostic radiation source 9. The soundness of the gain is confirmed, and at the time of inspection, the driving mechanism 14 is operated so that the shutter 13 is moved downward to be in an open state, and the inspection radiation emitted from the inspection source 11 is also irradiated. Since the count rate is obtained and the soundness of the semiconductor sensor 7 is confirmed, the soundness of the system integrating the detection unit 1 and the measurement unit 2 can be monitored at all times, and a highly reliable device can be provided. Both by managing the changes in the net counting rate at the time of inspection, in a state that has entered the measurement energy to cover or measuring energy, an effect that can be a more accurate deterioration diagnosis with respect to the semiconductor sensor 7. In addition, since there are no obstacles to the environmental radiation to be measured, more accurate measurement can be performed.

この発明は、原子力発電所、核燃料サイクル施設、放射線利用施設、あるいは放射線からの防護を必要とする大学、病院、研究所等において使用され、放射線検出器に半導体センサーを用いたエリアモニタの高信頼性の実現に好適である。 The present invention is used in a nuclear power plant, a nuclear fuel cycle facility, a radiation utilization facility, or a university, a hospital, a laboratory, etc. that require protection from radiation, and is a highly reliable area monitor using a semiconductor sensor as a radiation detector. It is suitable for realization.

１検出部２測定部
６電磁遮蔽ケース７半導体センサー
９診断用線源１０照射窓
１１点検用線源１３シャッター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection part 2 Measuring part 6 Electromagnetic shielding case 7 Semiconductor sensor 9 Radiation source 10 Diagnosis window 11 Inspection radiation source 13 Shutter

Claims

環境放射線を電磁遮蔽ケースに格納された半導体センサーで検出して電圧パルスを出力する検出部と、前記検出部から入力された前記電圧パルスに基づいて前記環境放射線を測定する測定部とを備えたエリアモニタにおいて、
前記検出部は、前記半導体センサーを格納する前記電磁遮蔽ケースの側壁部に前記半導体センサーと相対向して取り付けられ、前記半導体センサーに対して診断用放射線を常時照射するとともに前記診断用放射線のスペクトルピーク位置が測定領域のエネルギー下限より高くかつ下限に近くなるように核種が選定された診断用線源を備え、
前記測定部は、前記検出部から入力された前記電圧パルスの波高スペクトルを測定して前記診断用線源の波高スペクトルのピーク位置を監視するスペクトル分析手段を備え、
前記検出部は、前記電磁遮蔽ケースの前記半導体センサーと対向する位置に設けた照射窓と、この照射窓と対向する位置に設けられ、点検時に前記半導体センサーに対して点検用放射線を照射する点検用線源と、前記照射窓と前記点検用線源との間に配置され、点検時に前記点検用線源から前記点検用放射線が照射可能なように可動されるシャッターとを備え、前記半導体センサーに対し、通常は前記診断用線源から放出される診断用放射線を照射してシステムゲインの健全性を確認し、点検時は前記シャッターを可動させて前記照射窓を通して、前記点検用線源から放出される点検用放射線も照射し、点検時計数率から通常時計数率の差を求めて前記半導体センサーの健全性を確認するようにしたことを特徴とするエリアモニタ。 A detection unit that detects environmental radiation with a semiconductor sensor stored in an electromagnetic shielding case and outputs a voltage pulse, and a measurement unit that measures the environmental radiation based on the voltage pulse input from the detection unit In the area monitor,
The detection unit is attached to a side wall portion of the electromagnetic shielding case that houses the semiconductor sensor so as to face the semiconductor sensor, and constantly irradiates diagnostic radiation to the semiconductor sensor and spectrum of the diagnostic radiation. A diagnostic radiation source with a nuclide selected so that the peak position is higher than and close to the lower energy limit of the measurement region,
The measurement unit includes a spectrum analysis unit that measures a peak height spectrum of the voltage pulse input from the detection unit and monitors a peak position of the pulse height spectrum of the diagnostic radiation source,
The detection unit is provided at an irradiation window provided at a position facing the semiconductor sensor of the electromagnetic shielding case, and provided at a position opposite to the irradiation window, and an inspection for irradiating the semiconductor sensor with inspection radiation at the time of inspection. The semiconductor sensor comprising: a radiation source; and a shutter that is disposed between the irradiation window and the inspection radiation source and is movable so that the inspection radiation can be emitted from the inspection radiation source during inspection. On the other hand, normally, the diagnostic radiation emitted from the diagnostic radiation source is irradiated to check the soundness of the system gain, and at the time of inspection, the shutter is moved to pass through the irradiation window and from the inspection radiation source. An area monitor characterized by irradiating the emitted inspection radiation and obtaining the difference in the normal clock rate from the inspection clock rate to check the soundness of the semiconductor sensor .

前記診断用線源は、前記照射窓と対向する前記シャッター上に配置されたことを特徴とする請求項１記載のエリアモニタ。 The diagnostic radiation sources claim 1 area monitor, wherein a disposed on the shutter facing the irradiation window.

前記診断用線源は、Am-241を使用したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエリアモニタ。 The area monitor according to claim 1 or 2 , wherein Am-241 is used as the diagnostic radiation source.

前記点検用線源は、Sr-90を使用したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のエリアモニタ。 The area monitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the inspection radiation source uses Sr-90.