JPS646709B2 - - Google Patents
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- JPS646709B2 JPS646709B2 JP6264281A JP6264281A JPS646709B2 JP S646709 B2 JPS646709 B2 JP S646709B2 JP 6264281 A JP6264281 A JP 6264281A JP 6264281 A JP6264281 A JP 6264281A JP S646709 B2 JPS646709 B2 JP S646709B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
- H01J47/12—Neutron detector tubes, e.g. BF3 tubes
- H01J47/1227—Fission detectors
- H01J47/1233—Ionisation chambers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は原子炉内の中性子束密度を計測するた
めの核分裂形電離箱・中性子検出器に関する。
めの核分裂形電離箱・中性子検出器に関する。
たとえば沸騰水形原子炉の中性子束レベルは広
い測定レンジを持つているが、その上限の中性子
束は新型炉の出現または原子炉が大型化するなか
で、たとえば２×1014nvと高くなつてきている。
い測定レンジを持つているが、その上限の中性子
束は新型炉の出現または原子炉が大型化するなか
で、たとえば２×1014nvと高くなつてきている。
しかしながら、中性子源を使用して計装系の動
作を確認しなければならないので、低領域の計測
レベルは変えることができないにもかかわらず、
計測範囲は広くなる傾向になつている。
作を確認しなければならないので、低領域の計測
レベルは変えることができないにもかかわらず、
計測範囲は広くなる傾向になつている。
一般に原子炉の中性子計装は３つの測定手段を
組合せている。その１つは起動系による計測で、
パルス計数により中性子レベルの測定、２番目は
中間系による計測でキヤンベル法による中性子束
レベルの測定、３番目は出力系による計測で、直
流電流による中性子束レベルの測定である。
組合せている。その１つは起動系による計測で、
パルス計数により中性子レベルの測定、２番目は
中間系による計測でキヤンベル法による中性子束
レベルの測定、３番目は出力系による計測で、直
流電流による中性子束レベルの測定である。
なお、原子炉が大型化しても起動系はそのまま
の感度が必要で、中間系および出力系の計測範囲
を広げなければならない。
の感度が必要で、中間系および出力系の計測範囲
を広げなければならない。
しかしながら、計測範囲を広げることは種々の
問題を生じ困難である。たとえば特に炉心内に中
性子検出器を装荷する場合、装荷するスペースが
決められているため、検出器の形状を大きくする
ことができず、必然的に大きさが制限されること
になる。
問題を生じ困難である。たとえば特に炉心内に中
性子検出器を装荷する場合、装荷するスペースが
決められているため、検出器の形状を大きくする
ことができず、必然的に大きさが制限されること
になる。
従来の中性子検出器は、たとえば第１図に示す
如く、信号電極としての陽極１およびガイド電極
としての陰極２とが、その両端を絶縁体３，４で
気密封止された形状であり、その陰極２の内部に
電離ガスが充填されている。また陰極２の内面に
は中性子変換物質５として、たとえばウラン235
がコーテイングされている。このように構成され
た中性子検出器の動作原理としては、中性子が入
射するとウラン235が核分裂反応し、生成した核
分裂破片が電離ガス中を走行する。この時電離ガ
スは電離され電子およびイオン対ができる。ここ
で外部電源６から両電極１，２に加えられた電界
により電子およびイオンはそれぞれの電極１，２
に収集され、信号となり電流計７で測定される。
この信号電流は陰極２内に入射した中性子束に比
例する。なお、図中８はアース用リード線であ
る。
如く、信号電極としての陽極１およびガイド電極
としての陰極２とが、その両端を絶縁体３，４で
気密封止された形状であり、その陰極２の内部に
電離ガスが充填されている。また陰極２の内面に
は中性子変換物質５として、たとえばウラン235
がコーテイングされている。このように構成され
た中性子検出器の動作原理としては、中性子が入
射するとウラン235が核分裂反応し、生成した核
分裂破片が電離ガス中を走行する。この時電離ガ
スは電離され電子およびイオン対ができる。ここ
で外部電源６から両電極１，２に加えられた電界
により電子およびイオンはそれぞれの電極１，２
に収集され、信号となり電流計７で測定される。
この信号電流は陰極２内に入射した中性子束に比
例する。なお、図中８はアース用リード線であ
る。
このようにして中性子検出器の出力電流を電流
計７で計測することにより入射中性子束を知るこ
とが可能となる。
計７で計測することにより入射中性子束を知るこ
とが可能となる。
しかしながら、入射中性子束が大きくなると陽
極１の近傍にイオンによる空間電荷が生じ、第３
図のグラフの曲線ａで示したように１×1014nv附
近から比例関係が成立しなくなる。なお、図中破
線ｂは理想特性線図である。つまり飽和特性が得
られないことになる。飽和電圧Vsは第１図に示
した検出器の場合、以下の式で求められる。
極１の近傍にイオンによる空間電荷が生じ、第３
図のグラフの曲線ａで示したように１×1014nv附
近から比例関係が成立しなくなる。なお、図中破
線ｂは理想特性線図である。つまり飽和特性が得
られないことになる。飽和電圧Vsは第１図に示
した検出器の場合、以下の式で求められる。
Vs＝Ｋ・（Is・Ｐ／μV）1/2・a2〔（ｂ／ａ）2−１
−2ln （ｂ／ａ）〕 ……(1) ここで、Ｋは定数、Isは飽和電流（Ａ）、Ｐは
封入ガス圧（atm）、μはイオン易移度（cm2/V・s
ｅｃ・ａｔｍ）、Ｖは有効容積（cm3）、ａは陽極半径
（cm）ｂは陰極内半径（cm）である。
−2ln （ｂ／ａ）〕 ……(1) ここで、Ｋは定数、Isは飽和電流（Ａ）、Ｐは
封入ガス圧（atm）、μはイオン易移度（cm2/V・s
ｅｃ・ａｔｍ）、Ｖは有効容積（cm3）、ａは陽極半径
（cm）ｂは陰極内半径（cm）である。
一定の印加電圧で使用する場合、飽和電流Is
（Ａ）は限定される。このことは計測可能な中性
子束の上限は限定されることになる。つまり中性
子検出器の寸法、形状、封入ガス圧およびガスの
種類、中性子感度等を変えなければ、計測上限を
延ばすことは不可能である。
（Ａ）は限定される。このことは計測可能な中性
子束の上限は限定されることになる。つまり中性
子検出器の寸法、形状、封入ガス圧およびガスの
種類、中性子感度等を変えなければ、計測上限を
延ばすことは不可能である。
しかしながら、前述したように炉内中性子束を
検出するためには中性子検出器の外径を変えるこ
とは好ましくないなどの欠点がある。
検出するためには中性子検出器の外径を変えるこ
とは好ましくないなどの欠点がある。
本発明は上記欠点を除去するためになされたも
ので、従来をほぼ同様の外径寸法で、しかも外観
形状が変わることなく上限の計測範囲を約２倍に
できる核分裂形電離箱・中性子検出器を提供する
ことにある。
ので、従来をほぼ同様の外径寸法で、しかも外観
形状が変わることなく上限の計測範囲を約２倍に
できる核分裂形電離箱・中性子検出器を提供する
ことにある。
すなわち、本発明は両端が絶縁体で気密に封止
され、かつ電離ガスが封入された第１のガイド電
極と、この第１のガイド電極内に前記絶縁体を介
して同軸的に固定された通気性を有する信号電極
と、この信号電極内に前記絶縁体を介して同軸的
に配置された第２のガイド電極と、前記第１のガ
イド電極の内面と前記信号電極の外面との少くと
も一方の面ならびに前記信号電極の内面と前記第
２のガイド電極の外面との少くとも一方の面にコ
ーテイングされた中性子変換物質層と、前記信号
電極および各々のガイド電極からそれぞれ導出さ
れ該両電極間に電圧を印加するリード線とを具備
したことを特徴とする中性子検出器である。
され、かつ電離ガスが封入された第１のガイド電
極と、この第１のガイド電極内に前記絶縁体を介
して同軸的に固定された通気性を有する信号電極
と、この信号電極内に前記絶縁体を介して同軸的
に配置された第２のガイド電極と、前記第１のガ
イド電極の内面と前記信号電極の外面との少くと
も一方の面ならびに前記信号電極の内面と前記第
２のガイド電極の外面との少くとも一方の面にコ
ーテイングされた中性子変換物質層と、前記信号
電極および各々のガイド電極からそれぞれ導出さ
れ該両電極間に電圧を印加するリード線とを具備
したことを特徴とする中性子検出器である。
以下、本発明に係る中性子検出器の一実施例を
第２図により詳しく説明する。
第２図により詳しく説明する。
第２図において信号電極となる陽極２１の外側
に第１のガイド電極としての陰極２２および前記
陽極２１の内側に第２のガイド電極としての陰極
２３とを備え、これら３つの電極２１，２２，２
３を同軸的に配置して絶縁体２４，２５で気密に
保持している。
に第１のガイド電極としての陰極２２および前記
陽極２１の内側に第２のガイド電極としての陰極
２３とを備え、これら３つの電極２１，２２，２
３を同軸的に配置して絶縁体２４，２５で気密に
保持している。
陽極２１および陰極２２の内面には核分裂物質
層２６としてウラン235がコーテイングされてい
る。ここで陽極２１と陰極２２および陽極２１と
陰極２３の２ケ所に存在する空隙部２７，２８に
はそれぞれ電離ガスが充填されている。
層２６としてウラン235がコーテイングされてい
る。ここで陽極２１と陰極２２および陽極２１と
陰極２３の２ケ所に存在する空隙部２７，２８に
はそれぞれ電離ガスが充填されている。
陽極２１と陰極２２間の有感部分２８は従来の
検出器と外形が同寸法であり、ここだけの性能は
変わらない。しかし陽極２１と陰極２３の間にも
う１つの検出部分２７が存在するので検出器全体
の検出感度を従来と同じにすれば有感部分２７が
増加するため電流密度を小さくすることができ
る。たとえば中性子検出器の外径が11mmφ、肉厚
0.45mmのものについてどの位、電流密度が小さく
なるかを求める。検出器の外径11mmφ、陰極２２
の内径10mmφ、陽極２１の外径9.5mmφ、内径９
mmφ、陰極２３の外径8.5mmφとした時、陽極２
１と陰極２２との間の有感部の飽和電圧Vsは前
記式(1)によつて求められ、陽極２１と陰極２３の
間の有感部２７は外部電極が正で、内部電極が負
で、極性が異なるため飽和電圧Vsは以下の式に
よつて求められる。
検出器と外形が同寸法であり、ここだけの性能は
変わらない。しかし陽極２１と陰極２３の間にも
う１つの検出部分２７が存在するので検出器全体
の検出感度を従来と同じにすれば有感部分２７が
増加するため電流密度を小さくすることができ
る。たとえば中性子検出器の外径が11mmφ、肉厚
0.45mmのものについてどの位、電流密度が小さく
なるかを求める。検出器の外径11mmφ、陰極２２
の内径10mmφ、陽極２１の外径9.5mmφ、内径９
mmφ、陰極２３の外径8.5mmφとした時、陽極２
１と陰極２２との間の有感部の飽和電圧Vsは前
記式(1)によつて求められ、陽極２１と陰極２３の
間の有感部２７は外部電極が正で、内部電極が負
で、極性が異なるため飽和電圧Vsは以下の式に
よつて求められる。
Vs＝Ｋ・（Is・Ｐ／μV）1/2・a2・〔（ｂ／ａ）2｛2ln
（ｂ／ａ）− １｝＋１〕 ……(2) （ただし、Ｋ、Is、Ｐ、μ、Ｖ、ａ、ｂは式(1)の
所で説明している。） ここで、飽和電圧Vsを一定にした時の従来検
出器の出力電流をIOとし、本発明はの陽極２１と
陰極２２との間の有感部２８における出力電流を
IN1、陽極２１と陰極２３との間の有感部２７に
おける出力電流をIN2とした場合、従来検出器と
検出感度を同じにすればIO＝IN1＋IN2の関係が得
られる。
（ｂ／ａ）− １｝＋１〕 ……(2) （ただし、Ｋ、Is、Ｐ、μ、Ｖ、ａ、ｂは式(1)の
所で説明している。） ここで、飽和電圧Vsを一定にした時の従来検
出器の出力電流をIOとし、本発明はの陽極２１と
陰極２２との間の有感部２８における出力電流を
IN1、陽極２１と陰極２３との間の有感部２７に
おける出力電流をIN2とした場合、従来検出器と
検出感度を同じにすればIO＝IN1＋IN2の関係が得
られる。
ここで、式(1)、(2)に検出器の寸法、容積を入れ
てIO、IN1、IN2の関係を求めるとIN1／IO＝0.52、IN2／
IO ＝0.48となる。このことは２つの有感部分を有す
ることにより、同じ検出部の電流量が52％に低減
され、第４図に示したように計測範囲が1.92倍だ
け延ばすことが可能となる。このように２重同軸
構成にして第１図の陽極１の内部の無感部分に第
２図に示す如くもう１個所の有感部分２７を設け
ることにより、無感部分が有感部分となるため中
性子検出器の計測範囲を広げることができる効果
がある。
てIO、IN1、IN2の関係を求めるとIN1／IO＝0.52、IN2／
IO ＝0.48となる。このことは２つの有感部分を有す
ることにより、同じ検出部の電流量が52％に低減
され、第４図に示したように計測範囲が1.92倍だ
け延ばすことが可能となる。このように２重同軸
構成にして第１図の陽極１の内部の無感部分に第
２図に示す如くもう１個所の有感部分２７を設け
ることにより、無感部分が有感部分となるため中
性子検出器の計測範囲を広げることができる効果
がある。
ここで述べた実施例は陰極２２、陽極２１の内
面にウラン235をコーテイングしたが、これは陽
極２１の両面、陰極２３の外面でも可能である。
面にウラン235をコーテイングしたが、これは陽
極２１の両面、陰極２３の外面でも可能である。
また検出器の寿命を延ばすためにはウラン235
を単独用いるよりもウラン234とウラン235との混
合物を使用することができる。
を単独用いるよりもウラン234とウラン235との混
合物を使用することができる。
なお、電離ガスとしてはヘリウム、ネオン、ア
ルゴンなどの希ガスを使用することができる。電
極の材質にはステンレス鋼、チタン、パーマロイ
などの金属を使用することができる。更に空隙部
２７，２８内を等ガス圧とするため陽極２１を通
気性としてもよく、また気密性として空隙部２
７，２８内に別個に等ガス圧の電離ガスを充填す
るようにしてもよい。
ルゴンなどの希ガスを使用することができる。電
極の材質にはステンレス鋼、チタン、パーマロイ
などの金属を使用することができる。更に空隙部
２７，２８内を等ガス圧とするため陽極２１を通
気性としてもよく、また気密性として空隙部２
７，２８内に別個に等ガス圧の電離ガスを充填す
るようにしてもよい。
第１図は従来の中性子検出器を示す断面図、第
２図は本発明に係る中性子検出器の一実施例を示
す断面図、第３図は第１図における特性図、第４
図は第２図における特性図である。 １，２１……陽極、２，２２，２３……陰極、
３，４，２４，２５……絶縁体、５，２６……中
性子変換物質層、６……高圧電源、７……電流
計、８……リード線（アース線）、２７，２８…
…有感部。
２図は本発明に係る中性子検出器の一実施例を示
す断面図、第３図は第１図における特性図、第４
図は第２図における特性図である。 １，２１……陽極、２，２２，２３……陰極、
３，４，２４，２５……絶縁体、５，２６……中
性子変換物質層、６……高圧電源、７……電流
計、８……リード線（アース線）、２７，２８…
…有感部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 両端が絶縁体で気密に封止され、かつ電離ガ
スが封入された第１のガイド電極と、この第１の
ガイド電極内に前記絶縁体を介して同軸的に固定
された信号電極と、この信号電極内に前記絶縁体
を介して同軸的に配置された第２のガイド電極
と、前記第１のガイド電極の内面と前記信号電極
の外面との少くとも一方の面ならびに前記信号電
極の内面と前記第２のガイド電極の外面との少く
とも一方の面にコーテイングされた同種類の中性
子変換物質層と、前記信号電極および各々のガイ
ド電極からそれぞれ導出され該両電極間に電圧を
印加するリード線とを具備したことを特徴とする
中性子検出器。 ２ 中性子変換物質としてウラン235またはウラ
ン234とウラン235との混合物が、電離ガスとして
希ガスが使用されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の中性子検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6264281A JPS57178172A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Neutron detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6264281A JPS57178172A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Neutron detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57178172A JPS57178172A (en) | 1982-11-02 |
| JPS646709B2 true JPS646709B2 (ja) | 1989-02-06 |
Family
ID=13206180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6264281A Granted JPS57178172A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Neutron detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57178172A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008089310A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Toshiba Corp | 放射線測定装置およびその測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5127693A (ja) * | 1974-08-30 | 1976-03-08 | Hitachi Ltd |
-
1981
- 1981-04-27 JP JP6264281A patent/JPS57178172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57178172A (en) | 1982-11-02 |
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