JPH0420893A - 携帯用中性子線量当量計 - Google Patents

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］ 本発明は、放射線の安全管理のため作業場における作ズ
者各個人の中性子の線量当量を計画する中性子線量当量
計に関する。

［従来の技術］ 放射線の検出には従来から種々の方法があるが、電気的
な検出法として気体の電離を利用した電離箱や比例計数
管などが知られている。しかしながら、中性子は荷電粒
子ではなく、直接電離作用を生じさせることがないので
、中性子を何らかの方法で荷電粒子などに変換して測定
する方法をとる必要がある。すなわち、まず核反応を起
こさせ、その結果飛び出るα線などによって電離作用を
生じさせて中性子の検出を行うものである。

この場合、例えば電離箱内に’Ｈｅ　、　”Ｂなどを含
むガスを使用して（ｎ、ｐ）＋　　（ｎ、　α）反応を
生じさせる場合、第５図の各気体の中性子工ネルギーに
対する核反応断面積の特性図に示すように中性子のエネ
ルギーが高くなるにつれてその断面積は小さくなる。す
なわち、それらの気体中に直接入射されて核反応及びそ
れに伴う電離作用を生じさせることのできるのは、比較
的大きい核反応断面積を有する熱中性子（０，００２５
ｅ　Ｖ）程度の低エネルギー領域の中性子に限られるこ
とが理解される。

従って、熱中性子よりもエネルギーの高い中高速中性子
を気体の電離を利用した検出器によってそのまま計測す
ることは困難である。

そこで、第４図に示すように、例えば比例計数管１３内
にｌＯＢを含むガスを充填し、この比例計数管１３内に
入射する中性子を測定する場合、中性子を減速しそのエ
ネルギーを低下させて熱中性子とするために減速材が使
用される。本例では、図示のように最も外郭に減速材１
２を比例計数管１３を囲むように配置し、更にその内側
に熱中性子を吸収遮蔽し中高速中性子はそのまま通過さ
せる材質にて形成した中性子フィルタ１４を配設し、更
にその内側に減速材１６を配設している。減速材の材料
は、例えば、ポリエチレンやパラフィンなどの水素原子
核を多く含む物質が用いられる。

中性子フィルタ１４は本例ではＣｄにて形成している。

そして、この中性子フィルタ１４には、熱中性子を所定
の割合たけ通過させるための通過孔１４ａが設けられて
いる。これは、第６図のグラフ、すなわち中性子の平行
ビームがＩＣＲＵ球ファレフアントムしたときの粒子フ
ルエンス−線量当量の換算係数を中性子エネルギーを関
数として示したグラフ（１ｃｍ線量当量、３ａ＋ａ＋線
量当量、７０μｍｎ量当量について示されている）から
理解されるように、エネルギーの高い高速中性子になる
につれて人体への影響が大きくなることから、線量当量
を計測する場合には、高速中性子をより重く評価するこ
とによって適切な計測値とすることかできるからである
。

すなわち、高速中性子は、熱中性子の約１００倍程度の
換算係数であり、この換算係数に対応させて、中性子フ
ィルタ１４に通過孔１４ａを形成するものである。例え
ば、中性子フィルタ１４の総面積の約１／１００の開口
面積を有する通過孔１４ａを形成することによって、高
速中性子を熱中性子の１００倍通すことかでき、人体へ
の影響を考慮した適切な重み付けを行うことかできる。

そして、減速材１２である程度減速され、中性子フィル
タ１４を通過した中高速中性子を更に減速材１６によっ
て減速させて熱中性子として比例計数管１３内に入射さ
せている。これにより、比例計数管１３内では熱中性子
とｌＯＢとの核反応によってα線が生し、このα線によ
って起こる電離電荷をガス増幅してパルスとして検知す
るようにしている。

比例計数管１３内には陽電極１７か配置されており、こ
の陽電極１７は比例計数管１３の陰極である金属容器な
どから絶縁された状態となっており、電源２０によって
比例計数管１３の金属容器と陽電極１７との間に電圧が
印加されている。そして、比例計数管１３内の電離作用
によって生じた電子か陽電極１７に到着し、このときに
生じるパルスをパルス増幅回路２２によって増幅し、こ
れを計数回路２４にて計数している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、上記従来の中性子線量計では、比例計数
管１３内で核反応を起こし、α線によって電離を生じさ
せることができるように、中高速中性子を熱中性子に変
換するため減速材１２及び１６が必要となる。このよう
な減速材を設けることによって計測器全体が大型化し、
またポリエチレン等で形成するためその重量も大きなも
のとなる。例えば、外側の減速材１２は全体で約２０ｋ
ｇ程度のものとなり、このような中性子線量計では、個
人被曝管理のため個々人が装着するため携帯用の中性子
ｎｆＭ当量計として使用することかできなかった。

また、中性子線回当量を計測する手段として、フィルム
バッジ、熱ルミネスセンス線量計（ＴＬＤ）、固体飛跡
検出器又はポケット線量計などを用いることも可能であ
るが、フィルムバッジの場合は、中性子の全エネルギー
範囲を測定する場合には熱中性子用のフィルムと中高速
中性子用のフィルムの２種類のフィルムが必要となり、
また計測結果を得るまでに時間を要するという問題があ
る。

また、ＴＬＤ及びポケット線量計の場合には、γ線に対
する感度が高く、γ線量率の高い場所での中性子測定の
精度が悪いという問題がある。

更に、固体飛跡検出器の場合には、簡便で低価格ではあ
るが、飛跡を計数するためには大変な労力あるいは複雑
で高価な装置が必要となるという問題があった。

発明の目的 本発明は、上記問題点を解決することを課題としてなさ
れたものであり、その目的は電離箱を用いた小型、軽量
な中性子線量当量計でかつ実時間で中性子の広範囲のエ
ネルギー領域を簡単にかつ適切に重み付けを行って精度
良く計測することのできる携帯用中性子線量当量計を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明に係る携帯用中性子線
量当量計は、中性子の入射に起因して電離の生じる気体
が所定圧で充填された携帯可能な電離箱部と、該電離箱
部の電極を兼ねる容器と電離箱部内に配置された集電極
との間に電圧を印加する電源と、電離箱部の人体への装
着面と反対側面に設けられ、熱中性子のみを吸収遮蔽し
、熱中性子より高エネルギーの中高速中性子は通過させ
る材料にて形成したフィルタであって所定の割合で熱中
性子を通過させる通過孔を有する中性子フィルタと、を
含み、前記中性子フィルタの通過孔を通過して直接電離
箱部内に入射した熱中性子及び人体内に入射し内部で中
高速中性子から熱中性子に減速し後方散乱して前記電離
箱部内に入射した熱中性子の電離作用に基づいて中性子
の線量当量を計測することを特徴とする。

［作用］　　　　　　　・ 上記構成の携帯用中性子線量当量計によれば、熱中性子
ついては電離箱部の一方の側面（人体への装着面に対向
する面倒）に設けた中性子フィルタの通過孔を通ったも
のについてのみ検出する。

そして、中高速中性子については、人体内に入射し、内
部で散乱して減速し、熱中性子となって電離箱部内に人
体装着面側から入射したもの、すなわち人体内部で後方
散乱してきた熱中性子（アルベド中性子）を検出するこ
とによって計測している。

中性子フィルタの通過孔を通って入射する熱中性子は、
中性子フィルタの全体表面積に対する通過孔の開口面積
の割合だけ通過することとなり、この通過孔の開口面積
を調整することによって熱中性子と中高速中性子につい
て所定の重み付けを行って線量当量を計測することが可
能となる。

このように、本願発明に係る携帯用中性子線量当量計に
よれば、中高速中性子に対する減速材を設けることなく
人体内で後方散乱してきたもの、すなわち、アルベド中
性子を計測するようにしている。従って、線量当量計の
全体構成を小型かつ軽量化することが可能となる。これ
により、電離箱を用いた中性子線量当量計を個人被曝管
理のための小型の携帯用中性子線量計として構成するこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の主要構成部である電離箱部及びその電
離箱部に設けられた中性子フィルタの概念図を示してい
る。

電離箱部１０は、携帯に適するように比較的薄型（３〜
３０＋ｍ程度）に形成されており、その内部空間１０ａ
には１０８ｐ、ガスか封入されている。

そして、検出効率を向上させるために、本実施例では約
８気圧程度に圧縮して封入している。

電離箱部１０の人体２６への非装着面側に中性子フィル
タ１４か配置されている。この中性子フィルタ１４は、
例えばＣｄによって形成されており、中性子のうちエネ
ルギーの低い熱中性子のみを吸収遮蔽し、熱中性子より
も高エネルギーの中高速中性子はそのまま通過させる機
能を有している。

そして、この中性子フィルタ１４には、熱中性子を所定
の割合で通過させるための通過孔１４ａか形成されてい
る。

図において、熱中性子は矢印１００−１及び矢印１００
−２で示されており、中高速中性子は、白矢印２００に
て示されている。

次に、第２図は、電離箱部１０の構造を示す略断面図で
、電離箱部１０の内部空間１０ａには１０１３　Ｆ３が
圧縮封入されるとともに、集電極１８が配設されている
。この集電極１８は、リング状の第１絶縁部材２８、ガ
ードリング３０及びリング状の第２絶縁部材３２にて挟
持され、その尾端部１８ａ側は抵抗Ｒ１を介して接地さ
れると共にコンデンサＣ１を介して測定回路部（図示せ
ず）に接続されている。上記ガードリング３０は、接地
されており、第１及び第２の絶縁部材２８及び３２によ
る集電極１８と金属容器１１との間の絶縁の完全化が図
られている。

電離箱部１０には電源３４が接続され、集電極１８と高
電圧電極を兼ねた金属容器１１との間に所定電圧が印加
されている。この電源３４には、携帯性を考慮して複数
の小型の電池を用い、更に電池電圧の昇圧を行っている
。なお、電離箱部１０の平面形状は、円形あるいは四角
形など撓帯に適した任意の形状とすることが可能である
。

次に、第３図は集電極１８に接続される測定回路部の構
成を示すブロック図であり、本実施例の電離箱部１０を
本体とする電離箱３６からの出力、すなわち集電極１８
からのパルス出力が測定回路部３８に送られる。この測
定回路部３８は、前置増幅器４０、比例増幅器４２、波
高弁別器４４及び計数回路４６等の微弱パルスを増幅し
て計数する回路系から構成されている。そして、計数回
路４６での演算結果は表示部４８にてデジタル表示など
によって表示される。

測定回路部３８の動作は、集電極１８からのパルス信号
を前置増幅器４０及び比例増幅器４２によって増幅し、
この増幅された信号を受は波高弁別器４４が熱中性子の
核反応により生じたα線による電離作用に基づくパルス
のみを検出するものである。すなわち、電離箱を用いて
いることから、γ線のパルス波高は低い。従って、中性
子検出効率を落とすことなくγ線による信号のみを除去
することができる。そして、計数回路４６において得ら
れたパルス数に基づき中性子線量当量を計測するもので
ある。

次に、以上の構成から成る本実施例の動作について説明
する。

第１図に示すように、本実施例に係る中性子線量当量計
か人体２６に装着されている状態で、中性子フィルタ１
４側から熱中性子１００−１か照射された場合、この熱
中性子１００−１は中性子フィルタ１４に吸収され電離
箱部１０内に入射することかない。そして、熱中性子１
００−２は中性子フィルタ１４の通過孔１４ａを通過し
て直接電離箱部１０内に入射する。このように、中性子
フィルタ１４側から照射される熱中性子１００は通過孔
１．４　ａを通ったもののみが電離箱部１０内に入射し
、他の熱中性子１００−１は全て中性子フィルタ１４に
よって吸収遮蔽される。従って、この通過孔１．４　ａ
の開口面積を調整することによって、熱中性子の電離箱
部１０内への入射割合を変更調整することができる。

一方、熱中性子フィルタ１４側から照射された中高速中
性子２００は、中性子フィルタ１４及び電離箱部１０を
通過し人体２６内に入射する。中高速中性子２００は、
上述の第５図に示したように１０Ｂとの反応断面積が熱
中性子の１／１０００程度であり、電離箱部１０内で核
反応を起こすことなく通過し、人体２６内に入射するも
のである。

そして、中高速中性子２００は人体２６内で散乱し、こ
れにより減速して熱中性子（アルヘト中性子）となり後
方散乱した熱中性子３００が電離箱部１０内入射する。

従って、電離箱部１０ては中性子フィルタ１４側から通
過孔１４ａを通って電離箱部１０内に入射する熱中性子
１００−２と人体２６内で後方散乱して入射する熱中性
子３００（人体内で中高速中性子が減速して熱中性子と
なったもの）とか検出される。すなわち、それらの熱中
性子が１０Ｂと核反応をおこし、これによって生じたα
線による電離作用に基づき中性子線量当量を計測するよ
うにしている。

このように、上記実施例によれば高エネルギーの中高速
中性子を従来のような大型の減速材を用いることなく検
出することができる。すなわち、人体２６内で中高速中
性子が減速して熱中性子として電離箱部１０内に入射す
ることを利用し、検出するようにしたものである。そし
て、熱中性子については、中性子フィルタ１４に形成し
た通過孔１４ａの開口面積を調整することによって所定
の割合だけ入射させることができ、低エネルギーの熱中
性子よりも中高速中性子を重く評価するように重み付け
を行うことが可能である。これによって、人体に対する
効果を考慮した適切な線量当量の計測を行うことができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る携帯用中性子線量当量
計によれば、電離箱を用い小型かつ軽量の携帯用中性子
線量当量計を実現することかでき、実時間で広範囲のエ
ネルギー領域の中性子を適切な重み付けの基に簡単に計
測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要構成部の概念図、第２図は本発明
の実施例に係る電離箱部の概略構成図、 第３図は本発明の実施例に係る測定回路部の構成ブロッ
ク図、 第４図は比例計数管及び減速材を用いた従来の線量当量
計を示す説明図、 第５図は中性子検出用として重要な各種原子の中性子エ
ネルギーに対する反応断面積を示す図、第６図はＩＣＲ
Ｕ球ファシフアントムした中性子の線量当量換算係数を
示す図である。 １０　・・・　電離箱部 １４　・・・　中性子フィルタ １４ａ　　・・・　通過孔 １８　・・・　集電極 ３４　・・・　電源 第 図 第 図 甲−）工Ｊｆし可動槽（ハ゛−ン） ヂ酊博、イ予ギ（（Ｓｖ／ｃｍ２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　中性子の入射に起因して電離の生じる気体が所定圧で
   充填された携帯可能な電離箱部と、 該電離箱部の電極を兼ねる容器と電離箱部内に配置され
   た集電極との間に電圧を印加する電源と、電離箱部の人
   体への非装着面側に設けられ、熱中性子のみを吸収遮蔽
   し熱中性子より高エネルギーの中高速中性子は通過させ
   るフィルタであって所定の割合で熱中性子を通過させる
   通過孔を有する中性子フィルタと、 前記電離箱部内での電離により生じた荷電粒子の集電極
   への到着個数を検知し中性子線量を算出する測定回路部
   と、 を含み、前記中性子フィルタの通過孔を通過して電離箱
   部内に直接入射し、あるいは人体内に入射し内部で中高
   速中性子から熱中性子に減速し後方散乱して前記電離箱
   部内に入射した熱中性子に基づき入射する中性子の線量
   当量を計測するようにした携帯用中性子線量当量計。