JP5523407B2

JP5523407B2 - 放射線検出装置及び検出方法

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Publication number: JP5523407B2
Application number: JP2011171043A
Authority: JP
Inventors: 孝広田所; 博司北口; 克宜上野; 明久海原; 均桑原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP2013036774A

Description

本発明は、例えば原子力発電所で使用する放射線検出装置及び検出方法に係り、特に、高バックグラウンド下で、かつ、多核種分析に好適な放射線検出装置及び検出方法に関する。

従来、原子力発電所における炉水内放射性核種の分析は、炉水をポリ容器等にサンプリングした後、１日程度放置し、短半減期核種（窒素１３、酸素１９等）を減衰させた後、ゲルマニウム半導体検出器を用いて分析していた。

炉水内放射性核種分析の省力化及び低被曝化のためには、オンライン化が望まれているが、炉水中の主放射性核種である窒素１３、酸素１９の強度が強いため、炉水中の微量放射性核種であるコバルト５８及び６０、マンガン５４及び５６、よう素１３１及び１３３、セシウム１３４及び１３７等を、オンラインで精度良く測定するのが困難だった。

原子力発電所におけるオンライン放射性核種モニタとしては、ゲルマニウム半導体検出器を適用した高感度オフガスモニタが製品化されており、バックグラウンドとなっている窒素１３の抑制には、１８０°方向に設置した２台の検出器を用いたアンチ同時計数法、及び、１台の検出器の周囲を他の検出器で囲んだコンプトン抑制法等が適用されている。

しかし、この方法では、窒素１３の抑制は可能であるが、他の核種を精度良く測定することはできない。また、高感度オフガスモニタは、エネルギーの低いガンマ線放出核種を測定対象としているため、低いエネルギーのガンマ線の測定感度が相対的に高くなるように薄い板状のゲルマニウム半導体検出器を適用しているが、高いエネルギーのガンマ線の測定も必要な炉水中の放射性核種分析には適用できない。

原子力発電所における放射線のオンラインモニタとしては、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）シンチレーション検出器を用いた各種漏えい放射線検出モニタが使用されているが、エネルギー分解能が不十分なために、精度良い核種分析が困難である。また、シリコン半導体検出器を用いたエリアモニタ、イオンチェンバーを用いた主蒸気線量モニタ等が使用されているが、いずれも、核種分析が困難であることから、オンラインでの炉水中核種を分析することは困難である。

なお、原子力以外の例えば医療用の分野において、測定する核種からのガンマ線を効率よく検出する目的で検出器を測定対象物に対してこれを挟む対向位置に検出器を配置し、あるいは非対向位置に検出器を配置することは特許文献１、特許文献２、特許文献３などで知られている。

特表２００２−５１１９３０号公報特表平１１−５１４７４２号公報特表平１１−５０８０４８号公報

以上述べたように、原子力発電所における炉水内放射性核種の分析では、高バックグラウンド下で、多核種分析が行え、かつオンライン化できることが望まれている。この点に関し、特許文献１、特許文献２、特許文献３などの医療分野での検出器配置手法は、原子力発電所における炉水内放射性核種の分析に応用可能であるが、高バックグラウンド下である点、多核種分析が行える点、かつオンライン化できる点などの要求を達成するためには更なる工夫を必要とする。

本発明の目的は、原子力発電所のような高バックグラウンド環境下で測定を可能とすること及びその上で多核種分析に好適な放射線検出装置および検出方法を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の特徴は、測定対象物の周囲に設けられガンマ線計測を行う少なくとも１組の検出器を備え、当該検出器が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得る波高値及び時刻測定器と、検出器からの信号を処理する処理装置とから構成された放射線検出装置であって、処理装置は、各検出器からのパルス状信号について、２つの検出器の検出時間差が所定の時間幅以内である波高値の情報のみを抽出する抽出ステップ、抽出ステップからの波高値について、波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測し、それ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測する計測ステップ、計測ステップの真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求める計数率算出ステップと、抽出ステップの所定の時間幅を変更して真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの所定の時間幅を決定する時間幅設定ステップとを含む。

また、真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの所定の時間幅を、各検出器の各真の計数領域ごとに定め、真の計数領域ごとに定められた所定の時間幅でパルス状信号を計測する。

また、真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの所定の時間幅は、時間経過により適宜最適値が求められ、計測に反映される。

また、少なくとも１組の検出器は、測定対象物に対してこれを挟む対向位置に設けられガンマ線計測を行う第１の検出器組と、測定対象物に対して非対向位置に設けられガンマ線計測を行う第２の検出器組とを含む。

また、１組の検出器の内の１台または２台を、半ドーナッツ状形状の検出器とし、検出器を円筒配管形状の測定対象物の周方向に、これを半円状に覆うように設置する。

また、２次元波高値スペクトル上の複数の真の計数領域が重なり合う領域において、その領域の近傍の重ならない領域における複数の真の計数領域における計数の比で重なった部分の計数分配する。

また、２次元波高値スペクトルの測定データをもとに求めた計数率における同時計数判定時間幅における真の計数率を、前もって作成した同時計数判定時間幅に対する真の計数率のデータベースをもとに補正することで、真の計数率を評価する。

また、検出器として、ゲルマニウム半導体検出器、ＬａＢｒ_３（Ｃｅ）シンチレーション検出器、または、ＮａＩ検出器を用いる。

上記の目的を達成するための本発明の特徴は、測定対象物に対してこれを挟む対向位置に設けられガンマ線計測を行う第１の検出器組と、測定対象物に対して非対向位置に設けられガンマ線計測を行う第２の検出器組と、検出器が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得る波高値及び時刻測定器と、検出器からの信号を処理する処理装置とから構成された放射線検出装置であって、処理装置は、各検出器組からのパルス状信号について、２つの検出器の検出時間差が所定の時間幅以内である波高値の情報のみを抽出する抽出ステップ、該抽出ステップからの波高値について、波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測し、それ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測する計測ステップ、計測ステップの真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求める計数率算出ステップと、抽出ステップの所定の時間幅を変更して真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの所定の時間幅を決定する時間幅設定ステップとを含む。

上記の目的を達成するための本発明の特徴は、測定対象物の周囲に設けられた１組の検出器が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得、これを用いて放射線を測定する放射線検出方法であって、１組の検出器からの連続するパルス状信号について、その検出時間差が所定の時間幅以内である波高値の情報のみを抽出し、抽出した波高値について、波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測するとともにそれ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測し、真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求め、所定の時間幅を変更して真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの所定の時間幅を決定する。

上記の目的を達成するための本発明の特徴は、測定対象物に対してこれを挟む対向位置に設けられガンマ線計測を行う第１の検出器組と、測定対象物に対して非対向位置に設けられガンマ線計測を行う第２の検出器組が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得、これを用いて放射線を測定する放射線検出方法であって、各検出器組からのパルス状信号について、２つの検出器の検出時間差が所定の時間幅以内である波高値の情報のみを抽出し、抽出した波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測するとともにそれ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測し、真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求め、所定の時間幅を変更して真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの所定の時間幅を決定する。

本発明によれば、原子力発電所のような、高バックグラウンド環境下での測定が可能となり、さらにその上で多核種分析に好適な放射線検出装置および検出方法を提供できる。

本発明の好適な一実施例に係る放射線検出装置の構成例を示す図。波高値及び検出時刻測定器６において測定された波形の一例を示す図。データ収集・制御用パソコン７における処理内容を示す図。対向配置の検出器組２ａと２ｂについて求めた３次元グラフの例を示す図。同時係数時間幅Δｔを横軸とし真の計数率の関係を縦軸に表した図。真の計数率の最大値をトレースしてトレンドグラフとして表示した図。半ドーナッツ形状の検出器を用いて計測器配置例を示す図。半ドーナッツ形状の検出器を用いて計測器配置例を示す図。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

本発明の好適な一実施例に係る放射線検出装置の構成を、図１に基づいて説明する。

本実施例では、ガンマ線を検出する放射線検出器２が、検出対象物１の周囲に所定の位置関係で複数台（２台以上、図の例では２ａ，２ｂ，２ｃ）設置される。複数の検出器２（２ａ，２ｂ，２ｃ）のうち、２ａと２ｂは検査対象物１を挟んで対向位置に設置され，２ａと２ｃは検査対象物１の周囲に非対向位置に設置される。なお、非対向位置に設置した検出器組は２ｂと２ｃであってもよい。

ここで、対向配置の検出器組の場合は、Ｎ−１３（窒素１３）等の同時に１８０°方向に２本のガンマ線を放出する核種を対象として検出可能であり、非対向配置の検出器組の場合は、Ｃｏ−６０（コバルト６０）等のカスケードで２本のガンマ線を４π方向に同時に放出する核種を対象として検出可能である。

本発明において多核種分析の効果を達成するためには、対向配置の検出器組と非対向配置の検出器組の双方を備えることが最善であるが、仮に一方のみを設置した場合であっても同じ放射性向のガンマ線を複数検知するので多核種分析の効果を達成可能である。

各放射線検出器２（２ａ，２ｂ，２ｃ）からの信号は、それぞれ前置増幅器３（３ａ，３ｂ，３ｃ）により増幅されて検出される。前置増幅器３（３ａ，３ｂ，３ｃ）の出力Ｓ１は、放射線検出時にパルス状に急変する信号であり、これが波形を整形する増幅器４（４ａ，４ｂ，４ｃ）にそれぞれ導かれる。増幅器４では、パルス状信号発生の都度、矩形信号Ｓ２を生成して出力する。

また前置増幅器３（３ａ，３ｂ，３ｃ）の出力Ｓ１は、波高弁別器５（５ａ，５ｂ，５ｃ）に導かれ、パルス状信号発生の都度、その波高値ｈと検出時刻に対応する信号Ｓ３が求められる。

波高値及び検出時刻測定器６には、放射線検出器２（２ａ，２ｂ，２ｃ）ごとに設けられた増幅器４（４ａ，４ｂ，４ｃ）からの信号Ｓ２と、波高弁別器５（５ａ，５ｂ，５ｃ）からの信号Ｓ３がそれぞれ対になって入力される。この入力を得て、波高値及び検出時刻測定器６においては、放射線検出器２ａが検出した信号の波高値と検出時刻、放射線検出器２ｂが検出した信号の波高値と検出時刻放射線検出器２ｃが検出した信号の波高値と検出時刻がそれぞれ１組の信号として認知される。

図２は、以上の検出器構成により得られ、波高値及び検出時刻測定器６において測定された波形の一例を示している。図示の例では、波高弁別器５（５ａ，５ｂ，５ｃ）からの信号Ｓ３を上部に示しており、それぞれ検出器５ａが検出した波高値がｈａ，検出器５ｂが検出した波高値がｈｂ，検出器５ｃが検出した波高値がｈｃであったとする。また、同図では増幅器４（４ａ，４ｂ，４ｃ）からの信号Ｓ２を下部に示しており、検出器４ａ，４ｃ，４ｂの順番でパルス状信号が検出されたものとする。これらの検出時刻はそれぞれｔａ，ｔｂ，ｔｃであったとする。

波高値及び検出時刻測定器６で求めた各放射線検出器２が検出した信号の波高値ｈと検出時刻ｔの情報は、データ収集・制御用パソコン７に与えられる。データ収集・制御用パソコン７では、図３の一連の処理を実行する。なお、このようにして取り込まれたパルス状信号には、測定したい測定対象核種によるものと、それ以外のものが存在するので、データ収集・制御用パソコン７では、測定対象核種からのガンマ線のみを高精度に検知し、バックグラウンドの影響を受けない計測を可能とする為の処理を実行する。

図３の一連の処理においては、計測開始後にステップＳ１００において図１装置によるバッチ計測を実行し、ステップＳ１０１において任意の時間における波高値及び計測時刻データを蓄積する。ここで蓄積されるデータ量が豊富であるほど、以降に実施する統計的処理の精度が向上する。

蓄積されたこれらのデータを用いて、ステップＳ１０２では、予め設定した時間幅以内に到達した２台の検出器組の波高値及び時刻データを基にして３次元グラフを作成する。図４は、２台の検出器組として、先に説明した対向配置の検出器組２ａと２ｂについて求めた３次元グラフの例であり、図示はしていないが、同様にして非対向配置の検出器組２ａと２ｃについても３次元グラフを作成する。なお、このグラフは２次元のグラフであってもよい。

３次元グラフは、以下の手順によりそれぞれ作成されるが、これを図２の波系列の例で説明する。説明の前提としては、図２のような波形列が相当数蓄積されているものとする。これら波系列のうち、対向配置の検出器組２ａと２ｂについての３次元グラフを作成する場合には、増幅器４ａ，４ｂと波高弁別器５ａ，５ｂからの出力に着目する。

まず時刻信号ｔについて、検出器２ａ側の検出時刻ｔａと検出器２ｂ側の検出時刻ｔｂの間の時間差Δｔａｂを蓄積された波形列の中から全て抽出する。その上で、時間差Δｔａｂが、所定の時間幅Δｔ以内である波高値のみを抽出する。図２の図示の場合ではΔｔａｂがΔｔ以上であるので２つの波高値ｈａ，ｈｂは抽出されない。抽出された２つの波高値のみが３次元グラフの作成に利用される。

この判断は、連続して得られた図２のようなパルス列が同時に計測されたものか否かを、一定の時間幅を基準として判定したものである。例えば、一定の時間幅以内にパルス列が到来しているのであれば「同時」とする。一方の検出器で計測したときの検出時刻を基点に考えたときに、他方の検出器が一定の時間幅内に計測をしているのであれば、この他方での計測を一方での計測と同時計測と判断する。

図４の３次元グラフでは、Ｘ軸に検出器２ａから検出して、同時判定により抽出した波高値ｈａの大きさ、Ｙ軸に検出器２ｂから検出して、同時判定により抽出した波高値ｈｂの大きさを取っている。この２軸平面上に同時判定により抽出した２つの波高値ｈａ，ｈｂの交点をプロットしている。さらにＺ軸には、２軸平面上の交点の個数を示している。

図２では表記の都合上、Ｘ軸とＹ軸の２次元で説明するが、この平面上の広い領域に２つの波高値ｈａ，ｈｂの交点がプロットされる。これらの交点の多くはバックグラウンドであるが、集中的に顕著に交点を生じる領域が生じてくる。検出器２ａ側では、波高値がｈａ１と、ｈａ２の前後に多くの交点を生じ、他方で検出器２ｂ側では、波高値がｈｂ１と、ｈｂ２の前後に多くの交点を生じる。この結果からは、検出器２ａ側の波高値ｈａ１と検出器２ｂ側の波高値ｈｂ１で定まるＬ字状の領域Ｚ１が、交点が密な領域として現れてくる。また、同様に検出器２ａ側の波高値ｈａ２と検出器２ｂ側の波高値ｈｂ２で定まるＬ字状の領域Ｚ２が、交点が密な領域として現れてくる。

ここで、多数計測される特定の波高値ｈａ１、ｈａ２あるいはｈｂ１、ｈｂ２は、それぞれ核種に特有の大きさのものであり、かつ領域Ｚ１、Ｚ２に含まれるパルス状信号には測定対象核種からの信号と、それ以外のバックグラウンドからの信号とが存在する。このため、バックグラウンドからの信号を効率よく除外することで高精度測定が可能となる。

図４で、Ｌ字状の領域Ｚ１、Ｚ２を構成する交点の数を以下単に計数と称し、Ｌ字状の領域Ｚ１、Ｚ２を計数領域ということにするが、計数領域Ｚ１、Ｚ２はそれぞれ特定核種からのガンマ線を多く含んで構成されている。例えば、対向配置の検出器組２ａと２ｂの場合は、計数領域Ｚ１はＮ−１３（窒素１３）のように同時に１８０°方向に２本のガンマ線を放出する核種からのガンマ線を多く含む。また計数領域Ｚ２は、同時に１８０°方向に２本のガンマ線を放出する他の特定核種からのガンマ線を多く含んで構成されている。このように核種により、顕著に現れる計数領域Ｚ１、Ｚ２が相違している。

ここで、計数領域Ｚ１、Ｚ２について、「特定核種からのガンマ線を多く含んで構成されている」としたのは、実際には特定核種からのガンマ線以外にバックグラウンドも含むからである。とは言え、この領域は特定核種からのガンマ線を多く含んでいると考えられる領域であるので、以下の説明ではこの領域Ｚ１、Ｚ２を真の計数領域ということにする。これに対し、他の領域はバックグラウンド領域ということができる。

上記した手順により、真の計数領域Ｚ１、Ｚ２に含まれるデータを抽出するが、これらの中にもバックグラウンドを含んでいるので、本発明ではこの検出精度を更に高めるための工夫を施している。

このために、図３の実施例ではステップＳ１０３において、予め指定したバックグラウンド領域及び真の計数領域の計数率を計算する。ここで、図４の領域Ｚ３を予め指定したバックグラウンド領域とする。

ステップＳ１０３では、真の計数領域Ｚ１、Ｚ２とバックグラウンド領域Ｚ３について、それぞれの領域に含まれる計数値を足し合わせて、計測時間で割って領域ごと（従って核種ごと）の計数率を計算する。この場合に、真の計数領域Ｚ１とＺ２で重複を生じている重なり領域Ｚ２１の計数については、隣接する領域（Ｚ１あるいはＺ２）の同じ面積の領域での計数値を用いて配分する。

ステップＳ１０４では、真の計数領域Ｚ１、Ｚ２での計数率とバックグラウンド領域Ｚ３での計数率の比を求める。また、上記の一連の処理（ステップＳ１００からＳ１０４まで）を、図２の所定の時間幅Δｔを変更して、繰り返し実行する。

以下、同時計測と判断するときの所定の時間幅Δｔを「同時係数時間幅」と表現する。図５は、この同時係数時間幅Δｔを横軸としたときの真の計数率の関係を縦軸に表したものである。ここで真の計数率とは、真の計数領域Ｚ１、Ｚ２での計数率（Ｓ＋Ｎ）とバックグラウンド領域Ｚ３での計数率Ｎの比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎを示す。ステップＳ１０４での処理によりこの結果（Ｓ＋Ｎ）／Ｎが得られることは、図４に示すように真の計数領域Ｚ１、Ｚ２では真の計数とバックグラウンドが計測されており、バックグラウンド領域Ｚ３ではバックグラウンドが計測されていることから明らかである。

この真の計数率（Ｓ＋Ｎ）／Ｎには、図５に示すように、真の計数率（縦軸）が最大となる同時係数時間幅Δｔ（横軸）が存在する。このように、真の計数率（Ｓ＋Ｎ）／Ｎが最大値を有することになることについて、説明する。まず、同時計数判定の時間幅Δｔを小さく設定した場合、真の計数の数え落としにより真の計数が小さくなるが、同時にバックグラウンド計数も小さくなる。この場合に数え落としの傾向は真の計数のほうがより顕著であるために、真の計数率の領域Ｚ１、Ｚ２とバックグラウンド領域Ｚ３の計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎが小さくなる。

逆に、同時計数判定の時間幅を大きくするにつれて、真の計数の数え落としが無くなり真の計数が一定の値を取るようになるが、バックグラウンド計数が大きくなる。このことから、同時計数判定の時間幅を大きくしても、真の計数率の領域Ｚ１、Ｚ２とバックグラウンド領域Ｚ３の計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎが小さくなる。

結果的には、このように真の計数率の領域とバックグラウンド領域の計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎは、最大となる値（（Ｓ＋Ｎ）／Ｎ）ｍを持つ。したがって、この最大となる値（（Ｓ＋Ｎ）／Ｎ）ｍに同時計数判定時間幅Δｔを設定してΔｔｍとすることで、Ｓ／Ｎ比が向上し、核種分析性能が向上する。

ステップＳ１０５では、上記の一連の処理（ステップＳ１００からＳ１０４まで）で得た複数の同時計数判定時間幅Δｔと、そのときの計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎには図５の関係が存在することから、計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎを最大とするときの同時計数判定時間幅の最適値Δｔｍを求める。同時計数判定時間幅の最適値Δｔｍは、図４の真の計数領域ごとに求められる。また、対向配置の検出器組の場合の真の計数領域ばかりでなく、非対向配置の検出器組の場合の真の計数領域についても求められる。

ステップＳ１０６では、このようにして求めた真の計数率を評価する。同時計数判定時間幅の最適値Δｔｍで求めた真の計数率が、他のΔｔの条件での真の計数率よりも良好な数値を示していることを検証確認する。

このように、全ての真の計数領域についてそれぞれの同時計数判定時間幅の最適値Δｔｍが求められ、この結果が各真の計数領域の計測に反映される。これにより、対向配置の検出器組の場合は、Ｎ−１３（窒素１３）等の核種を対象とした高精度検出が可能となり、非対向配置の検出器組の場合は、Ｃｏ−６０（コバルト６０）等の核種を対象とした高精度検出が可能となる。

なお真の計数率は不変の一定値ではなく、時間経過と共に変動する。このため、図１の装置構成を実現するときには、常に最適の真の計数率をトレースして図３の処理に反映させるのがよい。

ステップＳ１０７では、時間経過と共に変動する真の計数率の最大値をトレースして図６のような核種測定のトレンドグラフとして表示、提供する。

以上述べたように、本発明の処理ではまず、任意の時間の波高値及び測定時刻データを集積する。次に、あらかじめ設定した時間幅を用いて、２台の検出器組の波高値及び時刻データをもとにした２次元グラフを作成する。つぎに、あらかじめ指定したバックグラウンド領域及び真の計数領域の計数率を計算する。次に、時間幅をパラメータとして真の計数領域とバックグラウンド領域の比を計算する。この比が最大となるように時間幅を設定して、時間幅に対する真の計数率のデータベースをもとに、真の計数率を評価する。評価した計数率を用いてトレンドグラフ用データを作成し表示する。

以上説明した本発明の実施例によれば、本発明の解決すべき課題とした、高バックグラウンド環境化において多核種分析に好適な放射線検出器および検出方法を提供できる。対向配置の検出器組と、非対向配置の検出器組から得られる各真の計数領域における検出精度（計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎ）を共に高くすることができるために、バックグラウンドの影響を受けにくいばかりでなく、一度の測定で複数種類の核種計測（多核種分析）が可能となる。

本発明の上記効果は、対向配置の検出器組と非対向配置の検出器組の配置構成によるところ大である。次に、本発明の実施例における放射線検出器の構成例を、図７及び図８に基づいて説明する。ここでは、測定対象物１は配管形状である。２台の検出器組２ａと２ｂの内の１台または２台を大きな半径の半円柱から小さな半径の半円柱を取り除いた半ドーナッツ形状の検出器とする。図７では２ｂが、図８では２ａと２ｂが半ドーナッツ形状の検出器とされている。この検出器２を用いて、検出器２を測定対象物１を半円状に覆うように設置することで、効率良く測定対象物１からのガンマ線を測定することができる。

本発明の変形例においては、以下のように構成してもよい。

複数（３台以上）の検出器（ゲルマニウム半導体検出器、または、ＬａＢｒ_３（Ｃｅ）シンチレーション検出器等）を用い、複数の検出器のうち、検査対象物の周囲に、対向位置に設置した検出器組と非対向位置に設置した検出器組を持つ。各検出器はガンマ線の測定時刻と波高値を測定する機能を有し、各検出器におけるガンマ線の測定時刻と波高値を測定することで、対向位置に設置した検出器組及び非対向位置に設置した検出器組で、それぞれ同時計数及び非同時計数を行う。

前置増幅器からの出力信号を２つに分岐し、一つは増幅器を通して波高値測定を行い、他の一つは波高弁別器を通して時刻情報を含むパルス信号に変換し、パルス信号の立ち上がり時刻を用いて時刻測定を行う。シンチレーション検出器を用いる場合は、前置増幅器を用いず、シンチレーション素子の後段に設置した光電子増倍管の出力信号を用いても良い。

あらかじめ決定する時間範囲、または、測定中に調整した時間範囲以内に、複数の検出器でガンマ線を検出した場合、同時計数したと判定し、それ以外の場合は、非同時計数したと判定する。時間幅の調整、同時計数、及び、非同時計数の判定は、パソコンに各検出器の波高値データと検出時刻データを取り込んだ後でソフト的に行う。

使用する検出器に応じて、時間幅に対する２台の検出器組の真の計数率データを取得しデータベースとしておく。バックグラウンドは、設置環境によって大きく変わることから時間とともに変化すると考えられる。

２台の検出器組の２次元波高値グラフにおいて、適時、真の計数率の領域とバックグラウンド領域の計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎを求め、その値が最も高くなるように時間幅を設定する。

同時計数判定の時間幅を小さく設定した場合、真の計数の数え落としにより、真の計数が小さくなるがバックグラウンド計数も小さくなる。同時計数判定の時間幅を大きくするにつれて、真の計数の数え落としが無くなり真の計数が一定の値を取るようになるが、バックグラウンド計数が大きくなることから、真の計数率の領域とバックグラウンド領域の計数率の比（Ｓ＋Ｎ）／Ｎが小さくなる。

このように、真の計数率の領域とバックグラウンド領域の計数率の比（Ｓ／Ｎ）は、最大となる値を持つ。したがって、この最大となる値に同時計数判定時間幅を設定することで、Ｓ／Ｎが向上し核種分析性能が向上する。

また、２次元波高値グラフにおいては、一方の検出器のコンプトン散乱分ともう一方の検出器の全吸収ピーク分を示す領域を一つの核種領域と判断できることから、真の計数率の領域が複数の核種で重なっている場合が生じる。その場合、重なり部分を隣接の重なっていない部分の計数率の比で分配することで、各核種の同定精度が向上し核種分析性能が向上する。

本発明によれば、多核種分析が短時間で実現できるので原子力発電所における計測などに適用するのがよい。

１：検出対象物２：放射線検出器３：前置増幅器４：増幅器５：波高弁別器６：波高値及び時刻測定器７：データ収集用パソコン８：真の計数率のデータベース

Claims

測定対象物の周囲に設けられガンマ線計測を行う少なくとも１組の検出器を備え、当該検出器が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得る波高値及び時刻測定器と、検出器からの信号を処理する処理装置とから構成された放射線検出装置であって、
前記処理装置は、各検出器からのパルス状信号について、２つの検出器の検出時間差が所定の時間幅以内である前記波高値の情報のみを抽出する抽出ステップ、該抽出ステップからの波高値について、波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測し、それ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測する計測ステップ、該計測ステップの真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求める計数率算出ステップと、前記抽出ステップの所定の時間幅を変更して前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの前記所定の時間幅を決定する時間幅設定ステップとを含むことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１記載の放射線検出装置において、
前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの前記所定の時間幅を、前記各検出器の各真の計数領域ごとに定め、真の計数領域ごとに定められた所定の時間幅でパルス状信号を計測することを特徴とする放射線検出装置。
請求項１または請求項２記載の放射線検出装置において、
前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの前記所定の時間幅は、時間経過により適宜最適値が求められ、計測に反映されることを特徴とする放射線検出装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検出装置において、
前記少なくとも１組の検出器は、測定対象物に対してこれを挟む対向位置に設けられガンマ線計測を行う第１の検出器組と、測定対象物に対して非対向位置に設けられガンマ線計測を行う第２の検出器組とを含むことを特徴とする放射線検出装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線検出装置において、
１組の検出器の内の１台または２台を、半ドーナッツ状形状の検出器とし、該検出器を円筒配管形状の測定対象物の周方向に、これを半円状に覆うように設置することを特徴とする放射線検出装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の放射線検出装置において、
２次元波高値スペクトル上の複数の真の計数領域が重なり合う領域において、その領域の近傍の重ならない領域における複数の真の計数領域における計数の比で重なった部分の計数分配することを特徴とする放射線検出装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の放射線検出装置において、
２次元波高値スペクトルの測定データをもとに求めた計数率における同時計数判定時間幅における真の計数率を、前もって作成した同時計数判定時間幅に対する真の計数率のデータベースをもとに補正することで、真の計数率を評価することを特徴とする放射線検出装置。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の放射線検出装置において、
検出器として、ゲルマニウム半導体検出器、ＬａＢｒ_３（Ｃｅ）シンチレーション検出器、または、ＮａＩ検出器を用いることを特徴とする放射線検出装置。
測定対象物に対してこれを挟む対向位置に設けられガンマ線計測を行う第１の検出器組と、前記測定対象物に対して非対向位置に設けられガンマ線計測を行う第２の検出器組と、当該検出器が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得る波高値及び時刻測定器と、検出器からの信号を処理する処理装置とから構成された放射線検出装置であって、
前記処理装置は、各検出器組からのパルス状信号について、２つの検出器の検出時間差が所定の時間幅以内である前記波高値の情報のみを抽出する抽出ステップ、該抽出ステップからの波高値について、波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測し、それ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測する計測ステップ、該計測ステップの真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求める計数率算出ステップと、前記抽出ステップの所定の時間幅を変更して前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの前記所定の時間幅を決定する時間幅設定ステップとを含むことを特徴とする放射線検出装置。
測定対象物の周囲に設けられた１組の検出器が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得、これを用いて放射線を測定する放射線検出方法であって、
１組の検出器からの連続するパルス状信号について、その検出時間差が所定の時間幅以内である前記波高値の情報のみを抽出し、抽出した波高値について、波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測するとともにそれ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測し、前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求め、前記所定の時間幅を変更して前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの前記所定の時間幅を決定することを特徴とする放射線検出方法。
測定対象物に対してこれを挟む対向位置に設けられガンマ線計測を行う第１の検出器組と、前記測定対象物に対して非対向位置に設けられガンマ線計測を行う第２の検出器組が検出したパルス状信号を時刻と波高値の情報として得、これを用いて放射線を測定する放射線検出方法であって、
各検出器組からのパルス状信号について、２つの検出器の検出時間差が所定の時間幅以内である前記波高値の情報のみを抽出し、抽出した波高値が所定の大きさのパルス状信号を真の計数領域としてその個数を計測するとともにそれ以外のパルス状信号をバックグラウンド領域としてその個数を計測し、真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比を求め、前記所定の時間幅を変更して前記真の計数領域の計数率とバックグラウンド領域の計数率の比が最大となるときの前記所定の時間幅を決定することを特徴とする放射線検出方法。