JPH0668547B2 - 長期中性子線量の測定方法 - Google Patents
長期中性子線量の測定方法Info
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- JPH0668547B2 JPH0668547B2 JP62094256A JP9425687A JPH0668547B2 JP H0668547 B2 JPH0668547 B2 JP H0668547B2 JP 62094256 A JP62094256 A JP 62094256A JP 9425687 A JP9425687 A JP 9425687A JP H0668547 B2 JPH0668547 B2 JP H0668547B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T5/00—Recording of movements or tracks of particles; Processing or analysis of such tracks
- G01T5/10—Plates or blocks in which tracks of nuclear particles are made visible by after-treatment, e.g. using photographic emulsion, using mica
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
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- G—PHYSICS
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- G01T5/00—Recording of movements or tracks of particles; Processing or analysis of such tracks
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は線量計による中性子フルエンスの監視方法、特
に、中性子線量を測定するため、長期にわたる核分裂率
測定中に発生する干渉核分裂同位体の生成(burn-in or
ingrowth)を検出／補正する方法に係る。
に、中性子線量を測定するため、長期にわたる核分裂率
測定中に発生する干渉核分裂同位体の生成(burn-in or
ingrowth)を検出／補正する方法に係る。
米国の連邦規則によれば、原子炉冷却材の圧力境界部分
には稼動、保守、試験及び仮定された事故条件下で応力
が加わっても脆さを露呈せず、急速に破壊が広がるおそ
れが極めて少ないように充分な余裕がなければならな
い。そのためには、使用期間を通して原子炉容器が放射
線により蒙る損傷の程度を予測しなければならず、圧力
容器の中性子線被曝をモニタする必要がある。
には稼動、保守、試験及び仮定された事故条件下で応力
が加わっても脆さを露呈せず、急速に破壊が広がるおそ
れが極めて少ないように充分な余裕がなければならな
い。そのためには、使用期間を通して原子炉容器が放射
線により蒙る損傷の程度を予測しなければならず、圧力
容器の中性子線被曝をモニタする必要がある。
ソリッドステート飛跡レコーダ用として超低質量核分裂
性付着物が近年開発されるに至って、軽水炉圧力容器及
びこれに関連の支持構造のモニタなど、ソリッドステー
ト飛跡レコーダの新しい用途が可能になった。核分裂性
付着物を利用したソリッドステート飛跡レコーダを１対
づつ「セット」にして軽水炉に挿入することにより、中
性子誘発核分裂率をソリッドステート飛跡レコーダで観
察して中性子フルエンスをモニタすることができる。典
型的な中性子線量測定用同位体の組合わせ例として下記
の核分裂性同位体が選ばれる。235 U＋ｎ→核分裂238 U＋ｎ→核分裂239 Pu＋ｎ→核分裂237 Np＋ｎ→核分裂 セットを構成するこれら４つの同位体は中性子エネルギ
ーに対してそれぞれ異なる応答を示すから、この４つを
すべて含んでいることで中性子線量の強さでけでなく、
中性子エネルギー分布に関する情報も得られる。
性付着物が近年開発されるに至って、軽水炉圧力容器及
びこれに関連の支持構造のモニタなど、ソリッドステー
ト飛跡レコーダの新しい用途が可能になった。核分裂性
付着物を利用したソリッドステート飛跡レコーダを１対
づつ「セット」にして軽水炉に挿入することにより、中
性子誘発核分裂率をソリッドステート飛跡レコーダで観
察して中性子フルエンスをモニタすることができる。典
型的な中性子線量測定用同位体の組合わせ例として下記
の核分裂性同位体が選ばれる。235 U＋ｎ→核分裂238 U＋ｎ→核分裂239 Pu＋ｎ→核分裂237 Np＋ｎ→核分裂 セットを構成するこれら４つの同位体は中性子エネルギ
ーに対してそれぞれ異なる応答を示すから、この４つを
すべて含んでいることで中性子線量の強さでけでなく、
中性子エネルギー分布に関する情報も得られる。
中性子フルエンスのレベルが高ければ、中性子誘発反応
が互いに競合するため、問題が複雑になる。例えば、 従って、照射が長期にわたるか、あるいは極めて強い場
合、上記反応（中性子捕獲）によって238U線量計内に
239Puが生成する。もし多量の239Puが生成すると、239P
u自体が核分裂を起こすから、238U線量計の核分裂率が
増大する。照射中に起こる239Puの生成がいわゆるバー
ン・インまたはイングロースとして知られるものであ
り、線量計の総核分裂数に対するその影響を排除するこ
とを「バーン・イン補正」と言う。
が互いに競合するため、問題が複雑になる。例えば、 従って、照射が長期にわたるか、あるいは極めて強い場
合、上記反応（中性子捕獲）によって238U線量計内に
239Puが生成する。もし多量の239Puが生成すると、239P
u自体が核分裂を起こすから、238U線量計の核分裂率が
増大する。照射中に起こる239Puの生成がいわゆるバー
ン・インまたはイングロースとして知られるものであ
り、線量計の総核分裂数に対するその影響を排除するこ
とを「バーン・イン補正」と言う。
更に詳しくは、商業用軽水炉にソリッドステート飛跡レ
コーダを組込んで２５実効全出力年の長期にわたって線
量測定を行うことが考えられている。この長い被曝期間
中に同位体の生成、即ちバーン・イン現象が総核分裂測
定量に及ぼす影響は極めて大きい。すでに指摘したよう
に、この問題の一例として、被曝中に238U付着物内で
239Puのバーン・インが起こると、238U核分裂測定値に
239Puの核分裂が含まれることになる。典型的な軽水炉
の運動サイクル中に原子炉の空洞内で測定された高速中
性フルエンス総量（Ｅ＞１MeV)は４×1016n/cm2、これ
に伴う熱中性子束は2.7×1015n/cm2であった。２５実効
全出力年の総フルエンスは1.7×1018n/cm2(E＞１MeV)、
熱中性子束は1.1×1018n/cm2となる。
コーダを組込んで２５実効全出力年の長期にわたって線
量測定を行うことが考えられている。この長い被曝期間
中に同位体の生成、即ちバーン・イン現象が総核分裂測
定量に及ぼす影響は極めて大きい。すでに指摘したよう
に、この問題の一例として、被曝中に238U付着物内で
239Puのバーン・インが起こると、238U核分裂測定値に
239Puの核分裂が含まれることになる。典型的な軽水炉
の運動サイクル中に原子炉の空洞内で測定された高速中
性フルエンス総量（Ｅ＞１MeV)は４×1016n/cm2、これ
に伴う熱中性子束は2.7×1015n/cm2であった。２５実効
全出力年の総フルエンスは1.7×1018n/cm2(E＞１MeV)、
熱中性子束は1.1×1018n/cm2となる。
ウラニウム原子数がNuのウラニウム付着物中で生成する
プルトニウム原子数Npuは Npu＝Nuφσｎ、γ ただしφは熱中性子フルエンス、σｎ、γは崩壊して
239Puとなる239Uを生成する238Uの中性子捕獲断面積で
ある。この断面積は約５０バーンであるから、２５実効
全出力年の期間では Npu/Nu＝(1.1×1018cm-2)(50×10-24cm2） ＝5.50×10-5 ＝55ppm 総照射量を平均すると共に、軽水炉空洞内モニタして得
られた断面積情報を利用すれば、この239Puバーン・イ
ン量が総核分裂測定値に占める割合は約2%という計算結
果が得られる。2%の補正と言えばいかにも些細である
が、239Puバーン・インが僅かでも増大すると軽水炉モ
ニタに要求される3-5%の精度が危うくなるから、核分裂
測定値の増大がたとえ2%でもこれを補正せずに放置する
ことは許されない。
プルトニウム原子数Npuは Npu＝Nuφσｎ、γ ただしφは熱中性子フルエンス、σｎ、γは崩壊して
239Puとなる239Uを生成する238Uの中性子捕獲断面積で
ある。この断面積は約５０バーンであるから、２５実効
全出力年の期間では Npu/Nu＝(1.1×1018cm-2)(50×10-24cm2） ＝5.50×10-5 ＝55ppm 総照射量を平均すると共に、軽水炉空洞内モニタして得
られた断面積情報を利用すれば、この239Puバーン・イ
ン量が総核分裂測定値に占める割合は約2%という計算結
果が得られる。2%の補正と言えばいかにも些細である
が、239Puバーン・インが僅かでも増大すると軽水炉モ
ニタに要求される3-5%の精度が危うくなるから、核分裂
測定値の増大がたとえ2%でもこれを補正せずに放置する
ことは許されない。
以上の事実に照らして、長期にわたる中性子フルエンス
線量測定において、より正確な中性子フルエンス測定値
を得るためのバーン・イン検出及び補正方法の開発要望
されていた。
線量測定において、より正確な中性子フルエンス測定値
を得るためのバーン・イン検出及び補正方法の開発要望
されていた。
本発明は例えば239Puのバーン・イン量を直接検出する
方法を提案する。もし同じセットの線量計に239Puが含
まれているなら、239Pu線量計の核分裂率に関するデー
タと、238U線量計に含まれる239Puの量に関するデータ
に基づいて238U線量計のバーン・イン補正を行うことが
できる。
方法を提案する。もし同じセットの線量計に239Puが含
まれているなら、239Pu線量計の核分裂率に関するデー
タと、238U線量計に含まれる239Puの量に関するデータ
に基づいて238U線量計のバーン・イン補正を行うことが
できる。
従って、本発明の目的は比較的簡単で、かつ固有の精度
を有し、低質量核分裂性付着物の形成にもバーン・イン
の検出及び測定にも利用できる、長期の中性子線被曝中
に発生する同位体バーン・インの検出／補正方法を提供
することにある。
を有し、低質量核分裂性付着物の形成にもバーン・イン
の検出及び測定にも利用できる、長期の中性子線被曝中
に発生する同位体バーン・インの検出／補正方法を提供
することにある。
この目的を達成するため、本発明は、長期にわたる中性
子線被曝で特定の核分裂性同位付着物中に発生する、核
分裂率が既知の干渉同位体の生成に基づき長期中性子線
量を測定する方法であって、核分裂性付着物を中性子放
射領域に長期間放置したのち、核分裂性付着物中に存在
する干渉同位体の量を測定し、干渉同位体の既知の核分
裂率及び干渉同位体の測定量に基づき、核分裂性付着物
の総核分裂数に占める割合を、中性子線被曝量として、
干渉同位体の生成からと補正する。求めることを特徴と
する長期中性子線量測定方法を提案する。
子線被曝で特定の核分裂性同位付着物中に発生する、核
分裂率が既知の干渉同位体の生成に基づき長期中性子線
量を測定する方法であって、核分裂性付着物を中性子放
射領域に長期間放置したのち、核分裂性付着物中に存在
する干渉同位体の量を測定し、干渉同位体の既知の核分
裂率及び干渉同位体の測定量に基づき、核分裂性付着物
の総核分裂数に占める割合を、中性子線被曝量として、
干渉同位体の生成からと補正する。求めることを特徴と
する長期中性子線量測定方法を提案する。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。
する。
質量１００ナノグラムのウラニウムから成る超低質量核
分裂性付着物が上述のように照射を受けると、例えば55
ppmの239Puが生成する。239Puの生成によってα壊変率
は0.8dpm（毎分の崩壊）となる。必要な補正に充分な精
度で239Pu量を測定するため、ウラニウム付着物をαカ
ウントする。
分裂性付着物が上述のように照射を受けると、例えば55
ppmの239Puが生成する。239Puの生成によってα壊変率
は0.8dpm（毎分の崩壊）となる。必要な補正に充分な精
度で239Pu量を測定するため、ウラニウム付着物をαカ
ウントする。
αカウントは、例えばカウントするためにα崩壊のエネ
ルギー特性を識別することのできるαスペクトロメータ
で行われる。更に詳しくは、計数率が低い、例えば0.02
cpm（カウント／min）の低バックグラウンド２παカウ
ンタで約４時間にわたってウラニウム付着物をカウント
する。このようなカウンタは公知である。このようなカ
ウントに使用できる公知のカウンタとしては、２π比例
カウンタ、薄窓α比例カウンタ、リチウム・ドリフタ・
シリコン検知器がある。
ルギー特性を識別することのできるαスペクトロメータ
で行われる。更に詳しくは、計数率が低い、例えば0.02
cpm（カウント／min）の低バックグラウンド２παカウ
ンタで約４時間にわたってウラニウム付着物をカウント
する。このようなカウンタは公知である。このようなカ
ウントに使用できる公知のカウンタとしては、２π比例
カウンタ、薄窓α比例カウンタ、リチウム・ドリフタ・
シリコン検知器がある。
このようにして、238U/ソリッドステート飛跡レコーダ
複合体を１年間原子炉中に設置したのち、この複合体を
原子炉から取り出す。次いでソリッドステート飛跡レコ
ーダを分析して核分裂数を測定し、これに基づいて核分
裂率を求める。核分裂が238Uに起因するものか、あるい
は線量計中に生成した239Pu（即ち、バーン・イン）に
よるものかを判定するため、核分裂性238U付着物をαカ
ウンタに移し、239Pu崩壊のエネルギー・スペクトル特
性ピークを求める。このピークの振幅に基づいて存在す
る239Puの量を測定すれば、239Puが測定した核分裂率に
著しく影響しているかどうか、また、どの程度影響して
いるかを計算することができる。即ち、239Puの核分裂
率は既知であるから、238Uの核分裂率の計算に利用でき
る。
複合体を１年間原子炉中に設置したのち、この複合体を
原子炉から取り出す。次いでソリッドステート飛跡レコ
ーダを分析して核分裂数を測定し、これに基づいて核分
裂率を求める。核分裂が238Uに起因するものか、あるい
は線量計中に生成した239Pu（即ち、バーン・イン）に
よるものかを判定するため、核分裂性238U付着物をαカ
ウンタに移し、239Pu崩壊のエネルギー・スペクトル特
性ピークを求める。このピークの振幅に基づいて存在す
る239Puの量を測定すれば、239Puが測定した核分裂率に
著しく影響しているかどうか、また、どの程度影響して
いるかを計算することができる。即ち、239Puの核分裂
率は既知であるから、238Uの核分裂率の計算に利用でき
る。
軽水炉空洞内モニタでは上記2%を遥かに超えるバーン・
イン補正は予想されないが、炉空洞以外の部位、例えば
監視カプセルなどにもソリッドステート飛跡レコーダ及
び超低質量核分裂性付着物を使用することができ、この
カプセルなどではフルエンスが1019n/cm2以上に達し、
バーン・インもこれに比例して高くなる。
イン補正は予想されないが、炉空洞以外の部位、例えば
監視カプセルなどにもソリッドステート飛跡レコーダ及
び超低質量核分裂性付着物を使用することができ、この
カプセルなどではフルエンスが1019n/cm2以上に達し、
バーン・インもこれに比例して高くなる。
バーン・インの検出及び補正を目的に、以下に述べるよ
うな、本発明の２つの実施例を実際に使用した。
うな、本発明の２つの実施例を実際に使用した。
第１実施例では、例えば長期の同じ被曝期間にわたって
中性子放射領域の同一位置に配置することにより２対の
ソリッドステート飛跡レコーダ核分裂性付着物に時間的
に同じように変化する中性子束を被曝させた。被曝中に
起こる核分裂数の測定には比較的低質量の付着物を利用
し、αカウンタによる239Pu原子数の測定には比較的高
質量の付着物を利用した。
中性子放射領域の同一位置に配置することにより２対の
ソリッドステート飛跡レコーダ核分裂性付着物に時間的
に同じように変化する中性子束を被曝させた。被曝中に
起こる核分裂数の測定には比較的低質量の付着物を利用
し、αカウンタによる239Pu原子数の測定には比較的高
質量の付着物を利用した。
第２実施例では、ソリッドステート飛跡レコーダ核分裂
性付着物を１つだけで使用し、走査型電子顕微鏡で比較
的高い飛跡密度をカウントにより求めた。
性付着物を１つだけで使用し、走査型電子顕微鏡で比較
的高い飛跡密度をカウントにより求めた。
本発明の方法は他のバーン・イン干渉同位体、例えば
232Thにおける233Uまたは237Npにおける238Puにも応用
できる。
232Thにおける233Uまたは237Npにおける238Puにも応用
できる。
他の方法と比較した場合、本発明の方法の顕著な利点は
簡単であることと、固有の高精度にある。しかも超低質
量核分裂性付着物の形成に利用するのと同じ方法及び装
置をバーン・インの検出及び補正にも利用できる。
簡単であることと、固有の高精度にある。しかも超低質
量核分裂性付着物の形成に利用するのと同じ方法及び装
置をバーン・インの検出及び補正にも利用できる。
尚、本発明は米国エネルギー省との契約の下に行われた
研究中に案出されたものである。
研究中に案出されたものである。
Claims (7)
- 【請求項１】長期にわたる中性子線被曝で特定の核分裂
性同位体付着物中に発生する、核分裂率が既知の干渉同
位体の生成に基づき長期中性子線量を測定する方法であ
って、核分裂性付着物を中性子放射領域に長期間放置し
たのち、核分裂性付着物中に存在する干渉同位体の量を
測定し、干渉同位体の既知の核分裂率及び干渉同位体の
測定量に基づき、核分裂性付着物の総核分裂数に占める
割合を、中性子線被曝量として、干渉同位体の生成から
求めることを特徴とする長期中性子線量測定方法。 - 【請求項２】干渉同位体が239Pu，核分裂性付着物が238
Uであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の方法。 - 【請求項３】干渉同位体が238Pu，核分裂性付着物が237
Npであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の方法。 - 【請求項４】干渉同位体が233U，核分裂性付着物が232T
hであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の方法。 - 【請求項５】核分裂性付着物をソリッドステート飛跡レ
コーダに設け、長期被曝後ソリッドステート飛跡レコー
ダに記録された飛跡数をカウントし、必要に応じて干渉
同位体の生成による影響分だけカウント値を補正するこ
とにより、長期被曝中の中性子放射領域のフルエンス値
測定に必要な精度を達成することを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項６】比較的低質量の別設の核分裂性付着物にも
同じ場所で長期にわたって中性子線を作用させ、この別
設の核分裂性付着物を利用して長期被曝中に発生した核
分裂数を測定することを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 - 【請求項７】それぞれの核分裂性付着物をそれぞれ対応
のソリッドステート飛跡レコーダに設けることを特徴と
する特許請求の範囲第６項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US897552 | 1986-08-18 | ||
| US06/897,552 US4749866A (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Method for detecting and correcting for isotope burn-in during long-term neutron dosimetry exposure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348491A JPS6348491A (ja) | 1988-03-01 |
| JPH0668547B2 true JPH0668547B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=25408041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62094256A Expired - Lifetime JPH0668547B2 (ja) | 1986-08-18 | 1987-04-16 | 長期中性子線量の測定方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4749866A (ja) |
| EP (1) | EP0256614B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0668547B2 (ja) |
| KR (1) | KR950012820B1 (ja) |
| ES (1) | ES2016351B3 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5030600B2 (ja) * | 2006-05-05 | 2012-09-19 | ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー | 安定な同位体を用いた遡及的線量測定方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1275794B (de) * | 1959-10-17 | 1969-04-24 | Interatom | Verfahren zur Gewinnung von Rechenwerten fuer die zerstoerungsfreie und getrennte Bestimmung der Konzentration spaltbarer Stoffe, insbesondere in Kernreaktorbrennstoffelementen |
| US3335278A (en) * | 1963-09-11 | 1967-08-08 | Gen Electric | High level radiation dosimeter having a sheet which is permeable to damage track producing particles |
| US3436538A (en) * | 1966-02-01 | 1969-04-01 | Atomic Energy Commission | Method for measuring fissionable material content of fuels |
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