JPS5935172A - 自己駆動型放射線検出器 - 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】 本発明は、原子炉の炉心内放射線の監視に典型的に用い
られる自己駆動型放射線検出器に関する。

従来型の自己駆動型放射線検出器は、中心放射体、その
放射体の眉りに設けた絶縁手段及びその絶縁手段の周り
に同軸的に配設した集電体手段を用いている。ここで“
′自己駆動型°°とは、検出器の電極間に電圧を加える
必要がないということを意味する。この装置では、信号
電流は放射体と集電体電極の材料物質の異なる放射線応
答特性の関数として発生する。放射体の材料としては、
一般゛的に放射線に対する応答性の高い材料が遼ばれ、
特定の種類の用途及び原子炉に応じて中性子応答性ある
いはγ線応答性物質が選釈される。

原子炉の炉心に配置される自己駆動型放射線検出器の放
射体材料物質は、厳格な機械的及び原子的条件を満足す
る必要がある。所望される特性のあるものとしては、良
好な機械的延性、高い融点、望ましい中性子断面積及び
／あるいはγ線相互作用確率がある。広く用いられてい
る放射体材料物質としては、中炒子応答型検出器ではロ
ジウム及びコバルト、γ線応答型検出器ではプラチナが
ある。

本質的にγ線だけに応答する非常に好ましい特性の金属
としては、鉛がある。しかしながら、鉛は約３２７°Ｃ
という低い融点のためこのような検出器には用いられて
いない。

自己駆動型検出器を、本質的にγ線だけに応答する特性
の放射体を用いて製造し、中性子とγ線の両方への応答
度の和の信号を解釈する困難を回避することが提案され
ている。

中性子に応答する放射体材ネで１物質を用いると、過度
の燃焼を受ける結果原子炉の動作時間に応じて検出器の
信号レベルが変化することになる。

従って、木質的にγ線だけに応答する自己駆動型検出器
を提供することが一煎′的に望ましい。これまで、γ線
だけに応答する検出器を製造する試みがなされているが
、放射体電極としてインターナショナル・ニッケル・カ
ンパニーの商標を付した材料であるインコネルのような
ニッケル合金鋼を用い、そのインコネルの放射体の周り
にプラチナの被覆がかぶせられている。この従来技術の
検出器は、放射体材料のγ線応答には目立つような変化
はないがプラチナの被覆を設けた結果中性子応答が低下
した。しかしながら、このプラチナの被覆を設けた装置
は、依然として両方の放射線へ応答するが、γ線への応
答が更に高いレベルへ移行している。鉛は、γ線だけに
応答する非常に良好な特性を示すことが知られている。

しかしながら、鉛はその融点が低いため原子炉の炉心内
の高温状態によりその炉心内で用いる自己駆動型検出器
の放射体には不適′！１であるとされている。自己駆動
型検出器の放射体材料として鉛合金を用いる技術は、１
９８０年１２月４日出願の米国特許出願第２１３，６９
１号明細書に記載されている。この出願において提案さ
れている鉛合金は、主成分として鉛を、副成分としてア
ルミニウム、銅、ニッケル、プラチナ、あるいは亜鉛の
中から選釈したものを含む。

従って、本発明の一実施例によれば、自己駆動型放射線
検出器は、γ線だけに応答する特性の細長い中心放射体
と、その放射体の周りに設けた絶縁手段と、その放射体
及び絶縁手段の周りに同軸的に設けた集電電極とより成
り、その放射体は鉛とカルシウムの合金で作られて実質
的にγ線だけに応答する特性が保持され、その合金は延
性と少なくとも６３０′Ｃの融点を有することを特徴と
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。

１１図において、自己駆動型検出器１０は、中心に設け
た放射体電極１２、その放射体１２の周りに設けた絶縁
手段１４、及びその絶縁手段１４の周りに同軸的に設け
た導電性の集電手段として働く外装手段１６とより成る
。原子炉炉心内において生じるγ線は、集電手段１６、
絶縁手段１４、及び放射体電極１２を通過し、それらを
構成する異なる材料による異なるγ線応答特性に起因し
てそれらの電極間にγ線レベルと原子炉炉心の関数であ
る電気信号が発生する。本発明の実施例では、放射体電
極１２は、鉛とカルシウムの合金で製造され、カルシウ
ムは原子濃度で２５％〜５０％である。第２図に示す二
元状態図は、種々の合金について相対的な融点を示し、
合金の種々の相関係を詳細に示すものである。これより
、原子濃度２５％以下のカルシウムを含む合金は不適当
であり、約３２７００の鉛の融点の近くで融解すること
がわかる。−例として、原子濃度３６．５％のカルシウ
ムを含むように製造された合金は、融解されたのち熱間
加工され、そののち冷間加工されて細長い放射体ワイヤ
電極に成形された。第２図の二元状態図を調べると、原
子濃度３６．５％のカルシウムを含有する合金はγ相と
δ相の混合物である共晶であることがわかる。第２図は
、“メタルハンドブック°°第８版、第８巻からの情報
に基づいている。この鉛とカルシウムの合金は、第１図
に示した自己駆動型検出器に組み込む放射体を容易に製
造できるような望ましい機械的延性を示し、その融点は
約６３０°Ｃを超えるため原子炉の炉心内で用いること
が可能である。かかる合金を用いる自己駆動型γ線応答
検出器は、実質的にγ線だけに応答する特性を示し、こ
のため原子炉のパワーレベル測定円の長寿命の正確な検
出器となる。

鉛−カルシウム合金については、そのγ相は秩序面心立
方結晶構造を有し、良好な延性をもつことが知られてい
る。δ相の構造は充分明らかにされていないが、それは
金属間物質であり、従って、低い延性を有しおそらく脆
いものであると思われる。このため、合金中のγ相の量
を最大に、δ相の濃度を最小にすることが望ましい。合
金のカルシウムの成分を原子温度約２５％〜５０％の範
囲で変化させて、少なくとも６３０°Ｃの高い融点を有
し、一方実質的にγ線だけに応答する好ましい特性を維
持する合金を生ぜしめることができる。

放射体１２の周りに設ける絶縁手段１４は、典型的には
、醇化アルミニウムのような高度に突き固めた耐火性の
酸化物であり、これは高い動作温度で安定であり実質的
に放射線には応答しない。集電電極として働く外装手段
１６は、γ線に応答する種々の材料で作ることが可能で
る。典型的な集電電極用材料としては、鉛−カルシウム
放射体とは異なるγ線応答を示すインコネルのような耐
高温性ニッケル合金がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、自己駆動型検出器の倒立面断面図；第２図は
、融点と種々の相関係を示す鉛とカルシウムの合金の二
元状態図である。 １２・・・・中心放射体 １４・・・・絶縁手段 １６・・・・集電電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、実質的にγ線だけに応答する細長い中心放射体と、
   その放射体の周りに配設した絶縁手段と、前記放射体と
   絶縁手段の周りに同軸的に設けた集電電極とより成り、
   前記放射体は鉛とカルシウムの合金より成って実質的に
   γ線たけに応答する特性を保持し、その合金は延性と少
   なくとも６３０°Ｃの融点を有することを特徴とする自
   己駆動型放射線検出器。 ２、前記合金は、原子濃度で２５％〜５０％の量のカル
   シウムを含有することを特徴とする前記第１項に記載し
   た検出器。 ３、前記鉛とカルシウムの合金は、γ相が最大にδ相が
   最小に成されることを特徴とする前記第２項に記載の検
   出器。