JPH04130293A - 臨界事故監視用中性子検出装置 - Google Patents

臨界事故監視用中性子検出装置

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JPH04130293A
JPH04130293A JP25228290A JP25228290A JPH04130293A JP H04130293 A JPH04130293 A JP H04130293A JP 25228290 A JP25228290 A JP 25228290A JP 25228290 A JP25228290 A JP 25228290A JP H04130293 A JPH04130293 A JP H04130293A
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rays
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宮部 賢次郎
Tatsuo Tone
刀禰 龍夫
Kimio Noda
野田 喜美雄
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、例えば核燃料取り扱い施設における核燃料
の臨界事故の検出や、放射性同位元素使用施設における
中性子線の測定等に使用するための中性子検出装置に関
するものである。
【従来の技術】
従来から核燃料施設の臨界警報装置に使用されている中
性子検出装置の一例を第5図に示す。 中性子検出器は、前面に核分裂性物質2を配した半導体
検出器3を減速材1で包囲して構成されており、この中
性子検出器に中性子が照射されると、核分裂性物質2が
核分裂をおこし、核分裂片が60〜100 MeVのエ
ネルギーを持って半導体検出器3に入射し、このエネル
ギーに比例した量の電気パルス信号が半導体検出器3か
ら出力される。この出力信号は前置増幅、器4と主増幅
器5で増幅され、増幅された信号から波高弁別回路6に
よりノイズが分離された後、単位時間あたりのパルス数
に対応した電気信号が積分回路7により発生され、積分
回路7の出力値が所定の設定値以上となった場合に警報
回路8から警報信号が発せられる。
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の中性子検出装置では、核分裂性物
質(例えばウラン−235)を使用するため以下の欠点
があった。 1)校正、修理等での検出器移動に対して、核物質防護
上の監視、制約を受けるため、検出器移動の時間および
コストがかかる。 2)半導体検出器前面にある核分裂性物質からのα線に
より、半導体検出器が放射線ダメージをうけるので検出
器の寿命が短い。 8)修理不可能となった検出器を廃棄する場合、核分裂
性物質があるために廃棄コストおよび時間がかかる。 4)高濃縮ウラン(約90%濃縮)等の核分裂性物質の
入手が困難である。 5)核分裂性物質を使用しているために製作および修理
に多くの時間を要する。またコストも高くなる。 6)中性子検出感度が低い。 そこでこの発明は、核分裂性物質を使用することなく、
従って上述したごとき欠点のない改良された中性子検出
装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
この発明を第1図に示した実施例を参照して述べる。す
なわちこの発明による中性子検出装置は、中性子だけで
なくγ線に−も感度を有する中性子・γ線測定系Aと、
γ線のみに感度を有するγ線測定系Bとを備えている。 中性子・γ線測定系Aは、中性子と反応してα線を放出
する(n、  α)反応物質12と、α線を検出し電気
信号に変換するα線用半導体検出器13aと、この検出
器13aからの電気パルスを増幅する増幅器14a、1
5aと、増幅された電気パルスのうち所定の波高のパル
スを選別する波高弁別回路16gとから構成される。 一方、γ線測定系Bは、前記α線用半導体検出器とγ線
感度特性が等価なγ線用半導体検出器13bと、この検
出器13bからの電気パルスを増幅する増幅器14b、
15bと、増幅された電気パルスのうち所定の波高のパ
ルスを選別する波高弁別回路16bとから構成される。 この発明の装置はさらに、中性子・γ線測定系Aからの
パルス信号からγ線測定系Bからのパルス信号を差し引
いて中性子パルス信号のみとする減算回路19と、減算
回路からの単位時間あたりの中性子パルス数に対応した
電気信号を発生する積分回路17と、積分回路の出力値
が所定の設定値以上になった場合に警報信号を発生する
警報回路18とを備えている。 さらにまた、中性子・γ線測定系Aで測定パルス数が飽
和する測定領域でα線用半導体検出器13Hの電流を増
幅する電流増幅器20a、およびこの電流増幅の出力電
流が所定の設定値以上になった場合に警報信号を発生す
る前記警報回路18から構成される電流測定系も具備し
ている。
【作 用】
中性子が(n sα)反応物質12と反応すると、2.
05 ’MeVのα線を発生する。これをα線用半導体
検出器13aで検出する。なおこの半導体検出器13a
はγ線にも感度がある。一般に中性子が発生する場所に
おいては、γ線も発生するが、第5図に示した従来の核
分裂性物質を用いた中性子検出方式では、中性子がウラ
ン−235などの核分裂性物質と反応して発生する60
〜1(10MeVの核分裂片を測定対象としていたため
に、増幅器利得及び波高弁別回路のディスクリレベルの
調整でγ線による影響を容易に除去できた。しかし、こ
の発明の核分裂性物質を用いない方式では、2.05 
MeVのα線を測定対象とするためγ線による影響を除
去できない。 この発明の装置の中性子・γ線測定系Aにおいて、γ線
線量率が低い(数R/h以下)場合には、γ線による半
導体検出器の出力パルス波高も低いが、核燃料の臨界発
生時やγ線バックグランドの高い場所では、γ線による
線量率が高いため、γ線パルスのパイルアップ現象によ
り、γ線のパルス波高がα線2.05 MeVによるパ
ルス波高を越える現象が発生する。このような状態では
純粋な中性子測定系ではなく、中性子・γ線測定系とな
る。そのためこの発明では、γ線感度が同一か、又は一
定の割合で比例関係にあるγ線用半導体検出器13bを
用いたγ線測定系Bを追加し、中性子・γ線測定系Aか
らの信号のうちγ線による信号骨をγ線測定系Bの信号
により減算回路19で差し引くことにより、中性子によ
る信号だけを取り出すことができる。 また、α線用半導体検出器13gの電流測定系は、中性
子・γ線測定系Aのパルス数が多くなってこの測定系が
飽和してくる高線量率領域で機能すると共に、半導体検
出器13aが放射線ダメージ等で劣化したとき、または
故障したときのリーク電流増大を警報回路18で検出し
、警報を発生することができる。電流測定系のがような
フェールセーフ機能は核燃料の臨界監視用装置として最
重要な機能である。
【実施例】
第1図はこの発明の基本的実施例を示すものである。な
お、第1図およびその他の図面においては、いずれも電
源部は図示を省略しである。 この実施例においては、(n・α)反応物質12として
6L f F膜を使用している。また、中性子・γ線測
定系Aのパルス増幅器として前置増幅器14aおよび主
増幅器15aを使用し、γ線測定系Bのパルス増幅器と
して前置増幅器14bおよび主増幅器15bを使用して
いる。 第2図はこの発明の第2実施例を示しており、γ線線量
率が高い領域でパルス数が多くなった場合の中性子とγ
線との分離特性を良好にするために、γ線用半導体検出
器13bの電流を電流増幅器20bで増幅し、中性子・
γ線測定系Aで測定された中性子+γ線による電流分の
うちγ線による電流分を第2の減算回路19′で差し引
くようにしている。 また、γ線用半導体検出器13bが放射線ダメージ等で
劣化したとき、または故障したときのリーク電流増大を
警報回路18で検出し、警報を発生することができる。 従ってこの第2実施例の電流測定系おいては、■減算回
路19からの出力すなわち中性子線線量率が予め設定さ
れたレベル以上にプラス側になった場合、■α線用半導
体検出器13a不良によるリーク電流増大で予め設定さ
れたレベル以上にプラス側になった場合、および■γ線
用半導体検出器13b不良によるリーク電流増大で予め
設定されたレベル以上にマイナス側になった場合、の各
場合に警報回路18が警報を発生することができる。 さらに第2実施例の装置は、パルス測定系(中性子・γ
線測定系とγ線測定系)の健全性を確認するためにバッ
ファアンプ又はアイソレータ等の出力回路21を備え、
出力回路21にマルチ・チャンネル・アナライザ(M、
C,A、)などの外部機器を接続した場合、外部機器の
影響を受けないようにしである。 第3図はこの発明の第3実施例を示しており、第2図の
第2実施例の構成において減算回路19と積分回路17
の信号処理順序を入れ換えである。すなわち、中性子・
γ線測定系A′の波高弁別回路16aからの単位時間あ
たりのパルス数に対応した電気信号を積分回路17aで
発生させて減算回路19へ出力し、一方、γ線測定系B
′の波高弁別回路16bからの単位時間あたりのパルス
数に対応した電気信号を積分回路17bで発生させて減
算回路19へ出力する。この減算回路19では、積分回
路17aからの電気信号から積分回路17bからの電気
信号を差し引き、その出力値が所定の設定値以上になっ
た場合に警報回路18は警報を発生する。 かような構成によっても、第2実施例と同等、の機能を
発現させることができる。 第4図はこの発明の第4実施例を示しており、第2図の
第2実施例の構成における(n・、α)反応物質12を
、6Liなどの(n、  α)反応物質を含んだガラス
シンチレータ22aに、α線用半導体検出器13aを光
電子増幅管23aにそれぞれ置き換えたている。さらに
γ線用半導体検出器13bを、ガラスシンチレータ22
bを備えた光電子増幅管23bに置き換えている。かよ
うな構成とすることによって、半導体検出器に比べて寿
命および耐放射線に優れた中性子検出装置が製作できる
【発明の効果】
上述したところかられかるように、この発明によれば以
下のような効果が奏される。 ■)検出部におけるウラン−285などの核分裂性物質
を6L i F膜などの(n、 α)反応物質に置き換
えることにより以下の点を改善できる。 a)校正、修理等での検出装置移動に対して、核物質防
護上の監視、制約がなくなったので、検出器移動時間が
大幅に短縮できるとともに、それに伴うコストが低減で
きる。 b)半導体検出器前面の核分裂性物質が不要となったた
め、核分裂性物質からのα線によるダメージがなくなり
、半導体検出器の長寿命化を図ることができる。 C)中性子感度が約100倍高感度となる。 d)検出器の廃棄コスト低減、廃棄時間が大幅に短縮さ
れる。 e)製作・修理コスト低減、製作・修理時間の大幅短縮
が可能となる。 2)(n、  α)反応物質を使用することにより中性
子とγ線の分離特性が悪くなるが、これは中性子・γ線
測定系信号からγ線測定系信号を差し引き、中性子信号
のみとすることで解決することができる。 3)パルス測定系(中性子・γ線測定系及びγ線測定系
)に電流測定系を追加することで以下の点が改善できる
。 a)中性子及びγ線線量率が高くなった場合にはパルス
測定系が飽和状態となるが、これを補正することができ
、警報発生機能を発揮することができる。 b)中性子及びγ線線量率か高くなった領域でも中性子
・γ線分離特性が良い。 C)半導体検出器の故障時に警報を発生することができ
、フェールセーフ機能を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の装置の基本的な実施例を示す回路図
、第2図はこの発明の装置の第2実施例を示す回路図、
第3図はこの発明の装置の第3実施例を示す回路図、第
4図はこの発明の装置の第4実施例を示す回路図、第5
図は従来の中性子検出装置を示す回路図である。 12・・・(n・α)反応物質、 13a、13b・・・半導体検出器、 14a、14b・・・前置増幅器、 15a、15b、、、主増幅器、 16a、16b・・・波高弁別回路、 17・・・積分回路、 18・・・警報回路、19・・
・減算回路、 A。 A′ 中性子 γ線測定系、 B。 B ′ ・・・γ線測定系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、中性子と反応してα線を放出する(n、α)反応物
    質(12)と、α線を検出し電気信号に変換するα線用
    半導体検出器(13a)と、該検出器(13a)からの
    電気パルスを増幅する増幅器(14a、15a)と、増
    幅された電気パルスのうち所定の波高のパルスを選別す
    る波高弁別回路(16a)とから構成される中性子・γ
    線測定系A; 前記α線用半導体検出器とγ線感度特性が 等価なγ線用半導体検出器(13b)と、該検出器(1
    3b)からの電気パルスを増幅する増幅器(14b、1
    5b)と、増幅された電気パルスのうち所定の波高のパ
    ルスを選別する波高弁別回路(16b)とから構成され
    るγ線測定系B;中性子・γ線測定系Aからのパルス信
    号か らγ線測定系Bからのパルス信号を差し引いて中性子パ
    ルス信号のみとする減算回路(19);前記減算回路か
    らの単位時間あたりの中性 子パルス数に対応した電気信号を発生する積分回路(1
    7); 前記積分回路の出力値が所定の設定値以上 になった場合に警報信号を発生する警報回路(18);
    および 中性子・γ線測定系Aで測定パルス数が飽 和する測定領域でα線用半導体検出器(13a)の電流
    を増幅する電流増幅器(20a)と、該電流増幅(20
    a)の出力電流が所定の設定値以上になった場合に警報
    信号を発生する前記警報回路(18)とから構成される
    電流測定系;からなることを特徴とする中性子検出装置
    。 2、中性子と反応してα線を放出する(n、α)反応物
    質(12)と、α線を検出し電気信号に変換するα線用
    半導体検出器(13a)と、該検出器(13a)からの
    電気パルスを増幅する増幅器(14a、15a)と、増
    幅された電気パルスのうち所定の波高のパルスを選別す
    る波高弁別回路(16a)と、該波高弁別回路(16a
    )からの単位時間あたりのパルス数に対応した電気信号
    を発生する積分回路(17a)とから構成される中性子
    ・γ線測定系A′; 前記α線用半導体検出器(13a)とγ線感度特性が等
    価なγ線用半導体検出器(13b)と、該検出器(13
    b)からの電気パルスを増幅する増幅器(14b、15
    b)と、増幅された電気パルスのうち所定の波高のパル
    スを選別する波高弁別回路(16b)と、該波高弁別回
    路(16b)からの単位時間あたりのパルス数に対応し
    た電気信号を発生する積分回路(17b)とから構成さ
    れるγ線測定系B′; 中性子・γ線測定系Aからのパルス信号か らγ線測定系Bからのパルス信号を差し引いて中性子パ
    ルス信号のみとする減算回路(19);前記減算回路の
    出力値が所定の設定値以上 になった場合に警報信号を発生する警報回路(18);
    および 中性子・γ線測定系Aで測定パルス数が飽 和する測定領域でα線用半導体検出器(13a)の電流
    を増幅する電流増幅器(20a)と、該電流増幅(20
    a)の出力電流が所定の設定値以上になった場合に警報
    信号を発生する前記警報回路(18)とから構成される
    電流測定系;からなることを特徴とする中性子検出装置
    。 3、前記電流測定系は、前記γ線測定系Bにおけるγ線
    用半導体検出器(13b)の電流を増幅する電流増幅器
    (20b)と、前記電流増幅器(20a)からの電流か
    ら前記電流増幅器(20b)からの電流を差し引く第2
    の減算回路(19′)とをさらに有し、該第2の減算回
    路からの出力値が所定値以上になった場合に前記警報回
    路(18)が警報信号を発生するようにしたことを特徴
    とする請求項1または2記載の中性子検出装置。 4、前記中性子・γ線測定系Aの(n・α)反応物質(
    12)を(n・a)反応物質含有ガラスシンチレータ(
    22a)に、α線半導体検出器(13a)を光電子増幅
    管(23a)にそれぞれ置き換え、前記γ線測定系Bの
    γ線用半導体検出器(13b)をガラスシンチレータ(
    22b)を備えた光電子増幅管(23b)に置き換えた
    ことを特徴とする請求項1、2または3記載の中性子検
    出装置。
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