(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料集合体から放出される放射線を制限するコリメータ、前記コリメータを通過した前記放射線を検出する、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータ、および前記放射線の入射によって前記シンチレータで発生する光に基づいて電気信号である第１放射線検出信号を生成する信号生成装置をケーシング内に配置して構成される第１放射線測定装置と、
前記信号生成装置から出力される前記第１放射線検出信号をデジタル波形を有する放射線検出信号に変換する信号変換装置と、
前記信号変換装置から出力される、前記デジタル波形を有する放射線検出信号ごとに、第１最大波高値を求めるデジタル波形処理装置と、
前記デジタル波形処理装置で得られる複数の前記第１最大波高値を用いてターゲット核種を定量するデータ解析装置と、
燃料集合体から放出される放射線を制限するコリメータ、前記コリメータを通過した前記放射線を検出する半導体放射線検出器をケーシング内に配置して構成される第２放射線測定装置と、
前記半導体放射線検出器から出力された第２放射線検出信号ごとに第２最大波高値を求めるデジタル波形処理装置と、
妨害核種の影響により前記複数の第１最大波高値を用いて前記ターゲット核種を定量することができないとき、複数の前記第２最大波高値を用いて得られる前記ターゲット核種と前記妨害核種の関係を示す情報を用いて、前記複数の第１最大波高値を用いて得られた前記ターゲット核種の定量値を補正する前記データ解析装置とを備えたことを特徴とする燃料集合体放射能測定装置。
【請求項２】
波形処理時定数が０．５μｓ〜８μｓの範囲にある前記デジタル波形処理装置を備えた請求項１に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項３】
波形処理時定数が０．５μｓ〜２μｓの範囲にある前記デジタル波形処理装置を備えた請求項２に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項４】
第１放射線測定装置の個数が、２，３，４および６のいずれかである請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項５】
前記燃料集合体の軸方向における前記第１放射線測定装置の配置ピッチが、前記燃料集合体のノードのピッチと同一および前記ノードのピッチの倍数のいずれかである請求項４に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項６】
前記シンチレータが、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ、ＬａＣｌ３シンチレータ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２シンチレータおよびＬＦＳシンチレータのいずれかである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項７】
前記第２放射線測定装置が前記第１放射線測定装置に取り外し可能に取り付けられている請求項１に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項８】
前記第１放射線測定装置および前記第２放射線測定装置を含む複数の放射線測定装置の配置ピッチが、前記燃料集合体のノードのピッチと同一および前記ノードのピッチの倍数のいずれかである請求項１に記載の燃料集合体放射能測定装置。
【請求項９】
測定対象である燃料集合体から放出される放射線を、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータに入射させ、
前記放射線の入射によって前記シンチレータで発生する光に基づいて電気信号である第１放射線検出信号を生成し、
前記第１放射線検出信号をデジタル波形を有する放射線検出信号に変換し、
デジタル波形処理装置によって、前記デジタル波形を有する放射線検出信号ごとに、第１最大波高値を求め、
前記デジタル波形処理装置で得られた複数の前記第１最大波高値を用いてターゲット核種を定量し、
前記燃料集合体から放出される放射線を半導体放射線検出器によって測定し、
前記デジタル波形処理装置によって、前記半導体放射線検出器から出力された第２放射線検出信号ごとに第２最大波高値を求め、
妨害核種の影響により前記複数の第１最大波高値を用いて前記ターゲット核種を定量することができないとき、複数の前記第２最大波高値を用いて得られる前記ターゲット核種と前記妨害核種の関係を示す情報を用いて、前記複数の第１最大波高値を用いて得られた前記ターゲット核種の定量値を補正することを特徴とする燃料集合体の放射能測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料集合体放射能測定装置および燃料集合体の放射能測定方法に係り、特に、原子炉の炉心から取り出された使用済燃料集合体から放出される放射線（例えば、γ線）を測定するのに好適な燃料集合体放射能測定装置および燃料集合体の放射能測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から原子力発電プラントでは１サイクルの運転終了後、使用済の燃料集合体を原子炉から取り出し、この使用済燃料集合体の放射能測定を行なっている。この放射能測定は、γスキャン測定作業とも呼ばれている。さらに、この放射能測定値に基づいて使用済燃料集合体の燃焼度および出力分布を求める。使用済燃料集合体の放射能測定は、原子炉炉心核設計計算結果との比較評価を行なうために不可欠であると共に、原子炉の安全性および燃料集合体の燃焼保証および原子炉の運転管理を検証するために、重要な作業である。さらに、この使用済燃料集合体の放射能測定は、使用済燃料集合体の再処理施設への搬出、移送および再処理施設での受け入れの際に行なう臨界安全性確保の燃焼度確認作業としても重要な技術である。
【０００３】
従来の燃料集合体放射能測定装置は、燃料集合体から放出されるγ線を測定するＮａＩ（Ｔｌ）検出器を用いているものが多い。従来の燃料集合体放射能測定装置の一例が、特開平１０−２３９４３９号公報に記載されている。原子炉から取り出された使用済燃料集合体は、冷却水が充填された燃料貯蔵プール内に設置された燃料貯蔵ランク内に収納されて保管される。燃料貯蔵ラックに収納されている使用済燃料集合体を取り出し、この使用済燃料集合体を燃料集合体移動装置にセットする。燃料集合体移動装置にセットされた使用済燃料集合体から放出される放射線を、昇降装置に吊り下げた放射線検出装置で測定する。放射線検出装置は、容器内に、シンチレータであるＮａＩ（Ｔｌ）検出器およびコリメータを設置している。コリメータは、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器の前面に配置され、測定対象である燃料集合体の軸方向の一部の領域（燃料集合体の注目領域（ノード））から放出される放射線を選択的にＮａＩ（Ｔｌ）検出器に入射させる。コリメータの前面には、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器に入射する放射線の量を調節するアブソーバーが配置され、ＮａＩ（Ｔｌ）検出器は放射線遮蔽体で取り囲まれている。
【０００４】
燃料集合体から放出されるγ線を測定する際、エネルギー分解能（γ線のエネルギー弁別性能（放射性核種の分析性能））の向上を目的として、ＣｄＴｅ半導体検出器およびＧｅ（Ｌｉ）半導体検出器等の半導体放射線検出器を用いた燃料集合体放射能測定装置が、特開平６−１６０５８５号公報、特開平１０−３９０８５号公報、特開平１０−２３９４３９号公報および特開２０００−２２１２９３号公報に記載されている。
【０００５】
また、燃料集合体の放射能測定作業の効率向上を目指した、複数の放射線検出器を有する燃料集合体放射能測定装置の例が、特開平７−３０６２９１号公報、特開平９−２５１０９２号公報、特開平１０−３９０８５号公報および特開平１０−９０４７２号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６０５８５号公報
【特許文献２】特開平７−３０６２９１号公報
【特許文献３】特開平９−２５１０９２号公報
【特許文献４】特開平１０−３９０８５号公報
【特許文献５】特開平１０−９０４７２号公報
【特許文献６】特開平１０−２３９４３９号公報
【特許文献７】特開２０００−２２１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来から、一般的に使用されているＮａＩ（Ｔｌ）検出器を用いた燃料集合体放射能測定装置（特開平１０−２３９４３９号公報）は、アナログ計測回路を用いる構成であり、最大計数率が１０ｋｃｐｓ以下と低く、放射能の測定時間のさらなる短縮が困難である。
【０００８】
原子炉運転停止直後の燃料集合体は放射能強度が極めて強く、通常の放射線検出器は、検出性能（最大計数率）が飽和して正常動作が困難になる。正常動作の困難性は、一個の放射線が入射して、次の放射線を検出するまでに必要な処理時間（不感時間）で決まる。なお、処理時間（不感時間）は、放射線のエネルギー分析を行なうために必要な放射線計測のパルス幅（波形幅）によって決定される。処理時間（不感時間）は、シンチレーション検出器の場合にはシンチレーション光の減衰時間に相当し、半導体放射線検出器の場合には電荷（電子、ホール）の収集時間に相当する。このため、従来の放射線検出器を用いた場合には、放射線の入射量を低減するために、その放射線検出器と測定対象の燃料集合体の間の距離を長くするか、コリメータで入射量を極端に制限するかの測定幾何体系が不可欠であった。これは、燃料集合体の必要測定時間と密接に関係し、従来の放射線検出器を用いた燃料集合体放射能測定装置では、燃焼度及び出力分布を算出するために必要な放射線計数値を得るために長い測定時間を必要としていた。
【０００９】
また、特開平６−１６０５８５号公報、特開平１０−３９０８５号公報、特開平１０−２３９４３９号公報および特開２０００−２２１２９３号公報に記載された燃料集合体放射能測定装置は、ＣｄＴｅ放射線検出器およびＧｅ（Ｌｉ）放射線検出器等の半導体放射線検出器を用いている。ＣｄＴｅ放射線検出器は、長時間使用する間に分極現象が発生して放射線検出性能に安定性がなくなり、また、有感体積の大きな放射線検出器（感度が高い放射線検出器）が製作できないという問題がある。さらに、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器は、液体窒素温度近辺（−１９６℃）に冷却する必要があり、また、コストが極めて高いという問題がある。これらの半導体放射線検出器も、最大計数率の限界から放射能の測定時間のさらなる短縮が困難である。
【００１０】
燃料集合体の放射能の測定作業時間（γスキャン測定作業時間）の短縮は、原子力プラントの定期検査期間の短縮につながり、原子力プラントの稼働率を高めることになる。
【００１１】
さらに、特開平７−３０６２９１号公報、特開平９−２５１０９２号公報、特開平１０−３９０８５号公報および特開平１０−９０４７２号公報にそれぞれ記載された燃料集合体放射能測定装置は、複数の放射線検出器を搭載し、放射能測定作業効率の向上を狙っている。しかしながら、コストパフォーマンスの配慮が一切なく、燃料集合体放射能測定装置全体のコストが大幅に高くなり、実用的な装置構成という点で問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、放射線の測定作業時間をさらに短縮することができる燃料集合体放射能測定装置および燃料集合体の放射能測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
燃料集合体から放出される放射線の入射を制限するコリメータ、コリメータを通過した放射線を検出する、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータ、および放射線の入射によってこのシンチレータで発生する光に基づいて電気信号である放射線検出信号を生成する信号生成装置をケーシング内に配置して構成される放射線測定装置と、
信号生成装置から出力される放射線検出信号をデジタル波形を有する放射線検出信号に変換する信号変換装置と、
信号変換装置から出力される、デジタル波形を有する放射線検出信号ごとに、最大波高値を求めるデジタル波形処理装置と、
デジタル波形処理装置で得られる複数の最大波高値からターゲット核種を定量するデータ解析装置とを備えたことにある。
【００１４】
発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータで発生する光に基づいて生成される放射線検出信号を、デジタル波形を有するパルス幅の短い放射線検出信号に変換し、デジタル波形処理装置において、このデジタル波形を有する放射線検出信号ごとに最大波高値を求めるので、スループットを向上させることができ、測定対象である燃料集合体の放射線測定作業時間を著しく短縮することができる。さらに、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータを用いているので、燃料集合体から放出される放射線の測定に要する時間を短縮することができる。
【００１５】
好ましくは、デジタル波形処理装置として、波形処理時定数が０．５μｓ〜８μｓの範囲にあるデジタル信号処理装置を用いることが望ましい。
【００１６】
さらに好ましくは、デジタル波形処理装置として、波形処理時定数が０．５μｓ〜２μｓの範囲にあるデジタル信号処理装置を用いることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料集合体の放射線の測定作業時間をさらに短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の燃料集合体放射能測定装置の構成図である。
【図２】図１に示すＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレーション検出器の構成図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１に示す信号処理装置の詳細構成図である。
【図５】図４に示す信号処理装置で実行される処理手順の説明図である。
【図６】各種シンチレータの物性値を示す説明図である。
【図７】デジタル信号処理器で行われる波形処理を模式的に示す説明図である。
【図８】波形処理時定数とスループットの関係を示す特性図である。
【図９】燃料集合体放射能測定装置を用いた一体の燃料集合体の放射線測定に要する作業時間の分析結果を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例である実施例２の燃料集合体放射能測定装置に用いられる信号処理装置の詳細構成図である。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例３の燃料集合体放射能測定装置の構成図である。
【図１２】放射線検出器をチャンネル数と放射線測定作業時間の短縮比および装置コスト比との関係を示す説明図である。
【図１３】放射線検出器をチャンネル数と放射線測定作業時間の関係を示す説明図である。
【図１４】本発明の他の実施例である実施例４の燃料集合体放射能測定装置の構成図である。
【図１５】ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレーション検出器の測定スペクトルの一例を示す説明図である。
【図１６】Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器の測定スペクトルの一例を示す図である。
【図１７】ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレーション検出器の測定スペクトルの他の例を示す説明図である。
【図１８】本発明の他の実施例である実施例５の燃料集合体放射能測定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
燃料集合体放射能測定装置として、燃料集合体燃焼度測定装置及び燃料集合体出力分布測定装置がある。
【００２０】
本発明の実施例を、図面を用いて以下説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明の好適な一実施例である実施例１の燃料集合体放射能測定装置を、図１、図２、図３および図４を用いて説明する。
【００２２】
本実施例の燃料集合体放射能測定装置１は、放射線測定装置２、信号処理装置１０、昇降装置２１および燃料集合体移送装置２３を備えている。放射線測定装置２は、放射線信号発生装置３、ポストコリメータ７、プリコリメータ８およびアブソーバ９を有する。放射線信号発生装置３、ポストコリメータ７、プリコリメータ８およびアブソーバ９は、放射線測定装置２のケーシング３２内に設置されている。ケーシング３２の前面には、γ線等の放射線を入射する放射線入射口（図示せず）が設けられる。アブソーバ９、プリコリメータ８およびポストコリメータ７が、ケーシング３２の放射線入射口から遠ざかる方向で、この順にケーシング３２内に配置される。アブソーバ９がケーシング３２内で放射線入射口に最も近い位置に配置される。ケーシング３２は水封構造になっている。プリコリメータ８には、放射線を通すスリットがプリコリメータ８を貫通して形成される。放射線信号発生装置３がポストコリメータ７内に配置され、放射線信号発生装置３の前方でポストコリメータ７に放射線を通すスリットが形成される。ポストコリメータ７およびプリコリメータ８は放射線遮へい体である。
【００２３】
放射線信号発生装置３は、図２に示すように、放射線検出器であるＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ（セレン添加臭化ランタンシンチレータ）４、光電子増倍管（またはアバランシェホトダイオード）５及び前置増幅器６を有する。光電子増倍管５がＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４に接続され、前置増幅器６が光電子増倍管５に接続される。
【００２４】
信号処理装置１０は、図４に示すように、線形増幅器１１、アナログ／デジタル変換器（ＡＤ変換器）１２、デジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３およびデータ解析装置１８を有する。デジタル信号処理器１３は、デジタル波形処理装置である書き換え可能なゲートアレー（ＦＰＧＡ）１４および中央演算装置（ＣＰＵ）１７を有する。ＦＰＧＡ１４は波高解析装置１５およびメモリー１６を有する。
【００２５】
燃料プール３３は、原子炉建屋（図示せず）内に設けられており、原子炉建屋内に形成された、燃料交換機（図示せず）が移動する運転床３４によって取り囲まれている。
【００２６】
線形増幅器１１は信号線２０によって前置増幅器６に接続される。信号線２０は、ケーシング３２に取り付けられた水封ホース２７内に収納されている。水封ホース２７は運転床３４の上まで伸びている。ＡＤ変換器１２が線形増幅器１１および波高解析装置１５に接続される。メモリー１６が波高解析装置１５およびＣＰＵ１７に接続される。データ解析装置１８が、ケーブルによってＣＰＵ１７に接続され、さらに表示装置１９に接続される。
【００２７】
信号処理装置１０、昇降装置２１および燃料集合体移送装置２３は、運転床３４上に設置される。放射線測定装置２は、ロープ２２Ａ，２２Ｂにより昇降装置２１から吊り下げられている。
【００２８】
燃料集合体放射能測定装置１を用いた燃料集合体２５の放射能測定について説明する。  測定対象である燃料集合体（例えば、使用済燃料集合体）２５は、燃料プール３３内に設置された燃料貯蔵ラック（図示せず）内に保管されている。この燃料集合体２５は、原子炉圧力容器の炉心内から使用済燃料集合体として取り出され、燃料プール３３内の燃料貯蔵ラック内に収納され、所定期間、保管され、燃料プール３３内の冷却水により冷却される。
【００２９】
燃料集合体（例えば、使用済燃料集合体）２５の放射能を測定するとき、ロープ２２Ａ，２２Ｂにより昇降装置２１から吊り下げられた放射線測定装置２は、放射線測定領域において、燃料プール３３内の冷却水中に配置される。放射線測定装置２は、昇降装置２１によるロープ２２Ａ，２２Ｂの巻き取り及び巻き戻しにより、燃料プール３３内で上下動される。
【００３０】
測定対象である燃料集合体２５は、運転床３４上を移動する燃料交換機（図示せず）によって把持されて燃料貯蔵ラックから取り出され、燃料集合体移送装置２３により、放射線測定装置２が配置された、燃料プール３３内の放射線測定領域まで移送される。放射線測定領域に到達した測定対象の燃料集合体２５は、燃料交換機から、放射線測定領域内に配置された燃料集合体移送装置２３に移される。この燃料集合体２５は、燃料集合体移送装置２３の掴み装置２４に把持される。燃料集合体移送装置２３は、燃料集合体２５を回転および上下移動させることができる。燃料集合体移送装置２３に把持された燃料集合体２５は、放射線測定領域において図３に示すように放射線測定装置２と対向している。この状態で、ケーシング３２に設けられた放射線入射口が、燃料集合体２５と向かい合っている。燃料集合体２５の、核燃料物質が充填されている燃料有効長は、軸方向に２４分割され、分割された各領域をノードと称する。
【００３１】
放射線測定装置２が、放射線測定領域で、燃料集合体移送装置２３に保持されている燃料集合体２５から所定距離だけ離れて設定されたとき、ポストコリメータ６およびプリコリメータ８にそれぞれ形成された各スリットの高さは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４が、燃料集合体２５の１つのノード２６の高さを見込むように設定されている。また、ポストコリメータ６およびプリコリメータ８にそれぞれ形成された各スリットの水平方向の幅は、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４が、燃料集合体２５の水平方向における幅全体を見込むように設定されている。燃料集合体２５の各ノード２６に対する放射線測定は、燃料集合体２５を、燃料集合体移送装置２３により上下方向に最も下方に位置するノード２６から最も上方に位置するノード２６に向って１ノード２６ずつ移動させ、さらに回転させながら行う。
【００３２】
燃料集合体２５の１つのノードから放出された放射線（例えば、γ線）が、アブソーバ９を通過してプリコリメータ８のスリット内に入射される。アブソーバ９は、複数の放射線減衰板（例えば、厚みが１〜２ｃｍの鉛板等）を含んでおり、プリコリメータ８のスリットの前方に配置する放射線減衰板の枚数を調節することによりプリコリメータ８のスリットに入射する放射線量の微調整を行なう。このアブソーバー９はプリコリメータ８とポストコリメータ７の間に配置しても良い。
【００３３】
プリコリメータ８のスリットに入射された放射線は、このスリットを通過してポストコリメータ７のスリット内を通りＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４に入射される。プリコリメータ８のスリットおよびポストコリメータ７のスリットを通過した放射線のみがＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４に入射され、この放射線以外の放射線は、プリコリメータ８またはポストコリメータ７によって遮蔽される。放射線を入射したＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４は、シンチレーション光を発する。このシンチレーション光は、光電子増倍管５に入力されて電気信号に変換される。この電気信号である放射線検出信号（アナログ信号）は、前置増幅器６で増幅され、信号線２０を通って信号処理装置１０の線形増幅器１１に入力される。
【００３４】
信号処理装置１０で実行される処理を、図５を用いて具体的に説明する。前置増幅器の出力波形を高速のＡ／Ｄ変換器でデジタル波形に変換する（ステップＳ１）。線形増幅器１１は、入力した放射線検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は、線形増幅器１１から入力した放射線検出信号（出力波形）をデジタル信号（デジタル波形）に変換する。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル波形をライズタイム及びフラットタイムを有する台形波形に変換する（ステップＳ２）。Ａ／Ｄ変換器１２でデジタル信号に変換されてデジタル波形を有する放射線検出信号が、ＦＰＧＡ１４の波高解析装置１５に入力される。波高解析装置１５は、入力した放射線検出信号のデジタル波形を、演算により、図７に示すようなライズタイム（ｒ）およびフラットトップタイム（ｆ）を有する台形波形に変換し、この台形波形の各点のデジタル値を求める。波高解析装置１５において、点線で示された前置増幅器６の出力（放射線検出信号のアナログ信号）が、実線で示す台形波形の各点のデジタル値に変換される。得られた、台形波形の各点のデジタル値がメモリー１６に記憶される。
【００３６】
ここで、各種シンチレータの物性値を図６に示す。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータの発光減衰時間が、従来のＮａＴ（Ｔｌ）シンチレータに比べて約１／１４と短いので、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータは高い計数率の測定に向いていることが分かる。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータの密度および発光量は、ＮａＴ（Ｔｌ）シンチレータのそれらに比べて約１．５倍と大きい。このため、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータは高感度で高分解能の放射線計測が可能になる。実際のエネルギー分解能の性能比較では、ＮａＴ（Ｔｌ）シンチレータが７〜８％（Ｃｓ−１３７）であるのに対して、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータが３％となる。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータのエネルギー分解能は、ＮａＴ（Ｔｌ）シンチレータよりも著しく向上する。
【００３７】
この発光減衰時間が短いというＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータの性能を高計数率の条件下で発揮させるためには、高速デジタル波形整形処理回路（ＤＳＰ回路）である、ＦＰＧＡ１４を有するデジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３を適用する必要がある。
【００３８】
ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータの発光減衰時間に合わせた波形処理時定数（１波形処理の時間幅）を２０〜３０ｎｓに設定したとき、デジタル波形処理では、原理的に、放射線の、数１０Ｍｃｐｓの高計数率測定が可能になる。しかし、このような状態では、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータへの放射線の入射パルスが連続的になり、エネルギー分解能の性能を維持することができなくなる。
【００３９】
このため、前述したように、Ａ／Ｄ変換器１２から出力されたデジタル信号である放射線検出信号のデジタル波形が、デジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３の波高解析装置１５で、図７に示す台形波形に演算により変換される。点線で示された前置増幅器６の出力信号は、立ち上がりが早くｍｓオーダーの長い立下り時間を持つ波形となっている。波高解析装置１５は、前置増幅器６の出力信号の早い立ち上がり波形および急峻な立ち下がり波形を、演算により、台形のデジタル波形に高速で変換する。この台形波形を波高分析するときのデットタイムＴｄは、台形波形のライズタイムｒにフラットトップタイムｆを加えた時間を１．２５倍した時間となる。すなわち、デットタイムＴｄは、式（１）で表される。台形波形のライズタイムｒにフラットトップタイムｆを加えた時間が、デジタル処理における波形処理時定数τである。デットタイムＴｄの逆数がスループット（最大計数率）となる。
【００４０】
Ｔｄ＝（ｒ＋ｆ）×１．２５                          （１）
このデジタル処理では、波形処理時定数τが０．１μｓ程度までの波形処理を実現することができる。しかし、エネルギー分解能の検出性能を十分に維持するためには、０．５μｓ〜８μｓの範囲が実用的な波形処理時定数となる。この場合のスループットは、波形処理時定数０．５μｓの時で１．６Ｍｃｐｓ程度、波形処理時定数８μｓの時で１００ｋｃｐｓ程度になる。
【００４１】
本実施例におけるこのデジタル波形処理に対し、従来のアナログ回路の波形処理では波形処理時定数が１０〜５０μｓ程度と長く、そのデットタイムＴｄは波形処理時定数の６．５倍程度の時間になる。従って、アナログ回路では、波形処理時定数が１０μｓのとき、スループットは１５ｋｃｐｓ程度となる。図８が、従来のアナログ回路、および本実施例でのデジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３の波高解析装置１５のそれぞれにおける波形処理時定数とスループットの関係を示している。図８から明らかなように、デジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３での波形処理は、従来のアナログ処理回路によるスループットを大幅に向上させることができる。
【００４２】
ステップＳ２の処理を実行した後、台形波形のライズ波形とフラットトップ波形の偏極点波高値を選択する（ステップＳ３）。波高解析装置１５は、ステップＳ２で求めた台形波形の各点のデジタル値から、ライズ波形とフラットトップ波形の偏極点波高値となるデジタル値を選択する。偏極点波高値は、図７において、ライズタイムｒがフラットトップタイムｆに変わる時点の波高値であり、フラットトップタイムｆの波高値に等しく台形波形の最大波高値である。波高解析装置１５は、選択した偏極点波高値のデジタル値を台形波形の最大波高値としてメモリー１６に記憶する。ステップＳ３で求められた最大波高値は、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４に入射された放射線のエネルギーに対応している。
【００４３】
波高解析装置１５は、Ａ／Ｄ変換器１２から入力したデジタル波形を有する放射線検出信号のそれぞれに対してステップＳ２およびＳ３の処理を実行し、各放射線検出信号の、台形波形の最大波高値をメモリー１６に記憶する。
【００４４】
最大波高値をデータ解析装置１８に送信する（ステップＳ４）。ＣＰＵ１７は、メモリー１６に記憶された各最大波高値を、周期的にメモリー１６から読み出してデータ解析装置１８に出力する。波高解析装置１５は、上記したように、デジタル波形を有する放射線検出信号を入力するたびに台形波形の最大波高値を求める。ＣＰＵ１７がメモリー１６から最大波高値を読み出してデータ解析装置１８に出力する周期は、波高解析装置１５が最大波高値を求める周期よりも長い。このため、ＣＰＵ１７は、１つの最大波高値ではなく、前回の最大波高値の出力時点から今回の最大波高値の出力時点までにメモリー１６に記憶された全ての最大波高値を出力する。ＣＰＵ１７から出力されたこれらの最大波高値は、ケーブルによりデータ解析装置１８に伝えられる。
【００４５】
各最大波高値の累積ヒストグラムを作成し、ターゲット核種を定量する（ステップＳ５）。データ解析装置１８は、ＣＰＵ１７から入力した各最大波高値を用いて累積ヒストグラムを作成する。データ解析装置１８は、入力した多数の最大波高値を用いてエネルギー分析を行い、エネルギーごとのカウント数を求めて測定γ線スペクトル（例えば、図１５参照）を求める（累積ヒストグラムの作成）。測定γ線スペクトル（累積ヒストグラム）を基に、燃焼度を求める場合のターゲット核種である、例えば、Ｃｓ−１３７を定量し、ターゲット核種（例えば、Ｃｓ−１３７）の放射線強度を求める。
【００４６】
ターゲット核種が定量された後、データ解析装置１８は、定量により求められたターゲット核種（例えば、Ｃｓ−１３７）の放射線強度の換算により燃焼度を算出する。データ解析装置１８は、算出した燃焼度を表示装置１９に出力する。この結果、算出された燃焼度が表示装置１９に表示される。このように燃焼度を求める本実施例の燃料集合体放射能測定装置は、燃料集合体燃焼度測定装置である。
【００４７】
燃焼度の算出に用いられるターゲット核種は、Ｃｓ−１３７（６６２ｋｅＶ）、およびＣｓ−１３４（７９６ｋｅＶ）とＣｓ−１３７の比［Ｃｓ−１３４／Ｃｓ−１３７］等である。
【００４８】
放射線強度の燃焼度への換算はオフラインで行なってもよく、燃焼度への換算を行うターゲット核種の放射線強度のみを表示してもよい。
【００４９】
本実施例では、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４を用い、高速デジタル波形整形処理回路であるデジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３、特に、ＦＰＧＡ１４の波高解析装置１５におけるステップＳ２の処理として、例えば、波形処理時定数が０．５μｓの高速デジタル波形処理を行うことによって、スループットが１．６Ｍｃｐｓに向上する。ちなみに、放射線検出器として従来のＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを用いた従来の燃料集合体放射能測定装置は、信号処理装置としてアナログ回路を用いており、波形処理時定数が１０μｓのときでもスループットは１５ｋｃｐｓである。本実施例のスループットは、この従来の燃料集合体放射能測定装置よりもスループットが著しく向上する（本実施例のスループトは従来例のスループットの約１００倍）。本実施例におけるこのようなスループットの向上は、燃料集合体２５の放射線測定作業時間を大幅に短縮することができる。
【００５０】
本実施例は、波形処理時定数が０．５μｓ〜８μｓの範囲にあるデジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３、すなわち、ＦＰＧＡ（デジタル波形処理装置）１４の波高解析装置１５を用いているので、スループットを１００ｋｃｐｓ〜１．６Ｍｃｐｓに向上させることができる。このため、燃料集合体の放射線測定作業時間を著しく短縮することができる。
【００５１】
さらに、本実施例は、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４を用いているので、燃料集合体２５の放射線測定に要する時間を短縮することができる。この時間短縮を、図９を用いて説明する。
【００５２】
燃焼度を求める従来の燃料集合体放射能測定装置を用いた一体の燃料集合体の放射線測定に要する作業時間を分析した結果を、図９に示す。従来の燃料集合体放射能測定装置は、１つのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータを備えている。従来の燃料集合体放射能測定装置を用いた燃料集合体の放射線測定作業は、放射線測定前における、燃料プール内の燃料貯蔵ラックから燃料集合体移送装置（ＦＰＭ）に燃料集合体を移動する第１工程、放射線検出器を用いた燃料集合体から放出される放射線を測定する第２工程、および放射線測定後における、燃料集合体移送装置（ＦＰＭ）から燃料貯蔵ラックに燃料集合体を移動する第３工程を含んでいる。第１工程に要する時間は１１分、第２工程に要する時間は４８分、および第３工程に要する時間は１１分である。この結果、燃料集合体一体あたりの放射線測定作業に要する総作業時間は、平均約７０分となる。
【００５３】
第２工程では、燃料集合体２５から放出される放射線（γ線）が、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータで測定される。この放射線の測定は、燃料集合体２５の１ノードあたり、１分の時間が掛かる１つのノードに対する放射線側定が終了したとき、隣のノードでの放射線測定を実行するため、燃料集合体２５は燃料集合体移送装置により上下方向（燃料集合体の軸方向）により１ノード分移動される。この１ノードの移動に要する時間は、１分である。この結果、燃料集合体の軸方向２４ノードに対する放射線測定、すなわち、第２工程に要する時間は、放射線測定時間が２４分および上下方向の移動時間が２４分で、合計４８分になる。
【００５４】
本実施例では、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４を用いている関係上、燃料集合体２５の１ノードあたりの放射線測定に要する時間が０．５分に短縮される。この結果、本実施例における燃料集合体２５の２４ノードに対する放射線測定に要する時間が、１２分になり、従来の燃料集合体放射能測定装置を用いた燃料集合体の２４ノードに対する放射線測定よりも１２分短縮される。
【００５５】
本実施例は、以上説明したように、燃料集合体の放射線測定作業に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
また、本実施例は、前述したようにスループットを向上させることができる。これは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４から出力された放射線検出信号の数え落としを抑制することにつながり、燃料集合体放射能測定装置における感度を向上させる。
【００５７】
ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４の光減衰時間は、従来のＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータに比べて一桁以上短く、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４を利用した燃料集合体放射能測定装置は高計数率の測定性能を実現できる。さらに、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ののエネルギー分解能の性能は、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータに比べて２倍以上になる。これらの性能は、従来のアナログ計測回路の処理では不可能であり、上記シンチレータのシンチレーション光減衰時間に適合した超高速のデジタル波形処理回路との組み合わせがあって、初めて実現できる。すなわち、本構成が従来の課題を解決するための基本手段である。
【００５８】
この手段で、超高計数率に対応することが可能になれば、測定装置を測定対象の燃料集合体に近づけることが容易となることや、遮蔽体の減量も可能となり、装置の大幅な小型化も可能となる。
【００５９】
本実施例の燃料集合体放射能測定装置は、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４の替りに、ＬａＣｌ３シンチレータ（発光減衰時間：２８ｎｓ）、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２シンチレータ（発光減衰時間：２５ｎｓ）、またはＬＦＳシンチレータ（発光減衰時間：３６ｎｓ）等のように、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータを用いてもよい。
【００６０】
ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４、ＬａＣｌ３シンチレータ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２シンチレータ、およびＬＦＳシンチレータ等のように、発光減衰時間が４０ｎｓ以下であるシンチレータを用いた場合には、デジタル波形処理装置として、波形処理時定数が０．５μｓ〜２μｓの範囲にあるデジタル信号処理装置を用いることが最も望ましく、燃料集合体の放射線測定作業に要する時間が最も短縮される。
【００６１】
燃料集合体放射能測定装置である燃料集合体出力分布測定装置は、燃料集合体放射能測定装置１と同じ構成を有する。燃料集合体出力分布測定装置で行われる放射線計測および信号処理等の処理内容は、燃料集合体放射能測定装置１で行われる放射線計測および信号処理等の処理内容と、以下に述べる処理を除いて実質的に同じである。燃料集合体出力分布測定装置で行われるステップＳ５において、求めた測定γ線スペクトルに基づいて、測定γ線スペクトル（累積ヒストグラム）を基に、出力分布を求める場合のターゲット核種である、例えば、Ｌａ−１４０（１５９６ｋｅＶ）を定量し、ターゲット核種（例えば、Ｌａ−１４０）の放射線強度を求める。ターゲット核種が定量された後、データ解析装置１８は、定量により求められたターゲット核種（例えば、Ｌａ−１４０）の放射線強度の換算により出力分布を算出する。データ解析装置１８は、算出した出力分布を表示装置１９に出力する。この結果、算出された出力分布が表示装置１９に表示される。
【００６２】
このような燃料集合体出力分布測定装置も、前述した本実施例の燃料集合体燃焼度測定装置（燃料集合体放射能測定装置１）で生じる各効果を得ることができる。
【００６３】
放射線強度の出力分布への換算はオフラインで行なってもよく、出力分布への換算を行うターゲット核種の放射線強度のみを表示してもよい。
【実施例２】
【００６４】
本発明の他の実施例である実施例２の燃料集合体放射能測定装置を、図１０を用いて説明する。
【００６５】
本実施例の燃料集合体放射能測定装置１Ａは、実施例１の燃料集合体出力分布測定装置１において放射線測定装置２を複数チャンネル設けた構成を有する。すなわち、燃料集合体放射能測定装置１Ａは、放射線信号発生装置３ａ，３ｂ，……，３ｅを別々に有する複数の放射線測定装置２を有する。さらに、信号処理装置１０は、ｎ個の線形増幅器１１ａ，１１ｂ，……，１１ｅ、およびｎ個のＡＤ変換器１２ａ，１２ｂ，……，１２ｅを有する。
【００６６】
ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａを有する放射線信号発生装置３ａの前置増幅器６が、線形増幅器１１ａおよびＡＤ変換器１２ａを介して波高解析装置１５に接続される。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｂを有する放射線信号発生装置３ｂの前置増幅器６が、線形増幅器１１ｂおよびＡＤ変換器１２ｂを介して波高解析装置１５に接続される。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｅを有する放射線信号発生装置３ｅの前置増幅器６が、線形増幅器１１ｅおよびＡＤ変換器１２ｅを介して波高解析装置１５に接続される。放射線信号発生装置３ｂと放射線信号発生装置３ｅの間に配置された複数の他の放射線信号発生装置３の各前置増幅器６も、それぞれ、該当する線形増幅器１１およびＡＤ変換器１２を介して波高解析装置１５に接続される。燃料集合体放射能測定装置１Ａの他の構成は燃料集合体放射能測定装置１と同じである。複数の放射線測定装置２は、上下方向において並列に配置され、図１１に示す燃料集合体放射能測定装置１Ｂのように、互いに結合されて一体化される。
【００６７】
燃料集合体放射能測定装置１Ａを用いて燃料集合体２５の放射能を測定するとき、実施例１と同様に、燃料プール３３内の放射線測定領域において、測定対象の燃料集合体２５を燃料集合体移送装置２３によって把持し、この燃料集合体２５に対向するように、複数の放射線測定装置２を配置する。燃料集合体２５の複数のノードからそれぞれ放出された放射線（γ線）が、上下方向に配置されたＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａ，４ｂ，……，４ｅによって別々に測定される。ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａ，４ｂ，……，４ｅから別々に出力された各放射線検出信号は、該当する光電子増倍管５、前置増幅器６、線形増幅器１１およびＡＤ変換器１２を介して波高解析装置１５に入力される。
【００６８】
波高解析装置１５は、各ＡＤ変換器１２から入力したデジタル波形を有する各放射線検出信号に対して実施例１と同様な処理を順次行い、演算により求めた各最大波高値（台形波形の最大波高値）をメモリー１６に記憶させる。このように、波高解析装置１５は同時計測処理を行なう。データ解析装置１８は、実施例１と同様に、ＣＰＵ１７により入力した多数の最大波高値を用いてエネルギー分析を行い、測定γ線スペクトルを求め、燃焼度を求める場合のターゲット核種（例えば、Ｃｓ−１３７）を定量して燃焼度を求める。
【００６９】
デジタル信号処理器（ＤＳＰ回路）１３、具体的には、波高解析装置１５は多チャンネル化が容易であり、実施例１で述べた高計数率特性の優れた放射線計測処理を、放射線信号発生装置３ａ，３ｂ，……，３ｅから出力されたそれぞれの放射線検出信号に対して行うことができる。
【００７０】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、複数の放射線測定装置２を同時に測定対象の燃料集合体２５の軸方向に移動させることができ、複数のノードに対して一度に放射線計測できるので、実施例１よりもさらに燃料集合体の放射線測定作業時間を短縮することができる。
【実施例３】
【００７１】
本発明の他の実施例である実施例３の燃料集合体放射能測定装置を、図１１を用いて説明する。
【００７２】
本実施例の燃料集合体放射能測定装置１Ｂは、実施例２と同様に、多チャンネルの放射線測定装置２を備えている。燃料集合体放射能測定装置１Ｂが、実施例２の燃料集合体放射能測定装置１Ａと異なる構成は、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃの３個の放射線測定装置２を有していることである。これに伴い、信号処理装置１０は、線形増幅器１１ａ，１１ｂおよび１１ｃ、およびＡＤ変換器１２ａ，１２ｂおよび１２ｃを有する。燃料集合体放射能測定装置１Ｂの他の構成は燃料集合体放射能測定装置１Ａと同じである。放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃは、上下方向に配置され、一体化されている。この一体化された放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃを、多チャンネル放射線測定装置２Ａと称する。放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃのそれぞれの高さは、燃料集合体２５の１つのノード（例えば、ノード２６ａ）の高さと同じ１５４ｍｍである。
【００７３】
放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃのそれぞれの構成は、実施例１に用いられている放射線測定装置２と同じ構成を有する。具体的には、放射線測定装置２ａは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａを有する放射線信号発生装置３ａ、ポストコリメータ７ａ、プリコリメータ８ａおよびアブソーバ９ａを有する。放射線測定装置２ｂは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｂを有する放射線信号発生装置３ｂ、ポストコリメータ７ｂ、プリコリメータ８ｂおよびアブソーバ９ｂを有する。放射線測定装置２ｃは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｃを有する放射線信号発生装置３ｃ、ポストコリメータ７ｃ、プリコリメータ８ｃおよびアブソーバ９ｃを有する。
【００７４】
図１１には図示されていないが、放射線信号発生装置３ａの前置増幅器６が、信号線２０により線形増幅器１１ａに接続され、ＡＤ変換器１２ａを介して波高解析装置１５に接続される。放射線信号発生装置３ｂの前置増幅器６が、別の信号線２０により線形増幅器１１ｂに接続され、Ｄ変換器１２ｂを介して波高解析装置１５に接続される。放射線信号発生装置３ｃの前置増幅器６が、別の信号線２０により線形増幅器１１ｃに接続され、ＡＤ変換器１２ｃを介して波高解析装置１５に接続される。
【００７５】
燃料集合体放射能測定装置１Ｂを用いて燃料集合体２５の放射能を測定するとき、実施例１と同様に、燃料集合体移送装置２３に把持された燃料集合体２５を燃料プール３３内の放射線測定領域に配置する。さらに、昇降装置２１に吊り下げられた多チャンネル放射線測定装置２Ａが、放射線測定領域内で、燃料集合体２５と対向している。放射線測定装置２ａの放射線入射口（図示せず）が燃料集合体２５のノード２６ａと向かい合っている。放射線測定装置２ｂの放射線入射口（図示せず）が燃料集合体２５のノード２６ｂと向かい合っている。放射線測定装置２ｃの放射線入射口（図示せず）が燃料集合体２５のノード２６ｃと向かい合っている。ノード２６ａ〜２６ｃは、燃料集合体２５の軸方向に連続して存在する３つのノードである。放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃのピッチ、および燃料集合体２５のノードのピッチは、共に、１５４ｍｍである。
【００７６】
ノード２６ａから放出された放射線（γ線）が、放射線測定装置２ａの放射線入射口に入射され、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａによって検出される。放射線測定装置２ａの放射線信号発生装置３ａから出力された放射線検出信号は、線形増幅器１１ａおよびＡＤ変換器１２ａを介して波高解析装置１５に入力される。ノード２６ｂから放出された放射線（γ線）が、放射線測定装置２ｂの放射線入射口に入射され、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｂによって検出される。放射線測定装置２ｂの放射線信号発生装置３ｂから出力された放射線検出信号は、線形増幅器１１ｂおよびＡＤ変換器１２ｂを介して波高解析装置１５に入力される。ノード２６ｃから放出された放射線（γ線）が、放射線測定装置２ｃの放射線入射口に入射され、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｃによって検出される。放射線測定装置２ｃの放射線信号発生装置３ｃから出力された放射線検出信号は、線形増幅器１１ｃおよびＡＤ変換器１２ｃを介して波高解析装置１５に入力される。
【００７７】
ＡＤ変換器１２ａ，１２ｂ、１２ｃは、ステップＳ１の処理によりアナログの放射線検出信号を、デジタル波形を有する放射線検出信号にそれぞれ変換する。これらのデジタル波形を有する放射線検出信号が、波高解析装置１５に入力される。波高解析装置１５は、ステップＳ２，Ｓ３の各処理を実行し、入力した各デジタル波形を有する放射線検出信号に対する最大波高値をそれぞれ求め、メモリー１６に記憶させる。データ解析装置１８はそれらの最大波高値を入力してステップＳ５の処理を行い、燃料集合体２５の燃焼度を求める。
【００７８】
多チャンネル放射線測定装置２Ａが、燃料集合体２５の最も下方に位置するノードから３ノードずつ、上方に向って放射線を測定する。
【００７９】
本実施例は、実施例２で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃを有する多チャンネル放射線測定装置２Ａを設けているので、３つのノードの放射線計測を一度に測定することができる。このため、実施例２と同様に、燃料集合体の放射線測定作業時間を短縮することができる。
【００８０】
発明者らは、多チャンネル放射線測定装置２Ａにおける放射線測定装置２のチャンネル数について検討した。従来の燃料集合体放射能測定装置を用いた一体の燃料集合体の放射線測定作業は、図９に示すように、１１分の第１工程、４８分の第２工程、および１１分の第３工程を含んでいる。第１工程および第２工程は、燃料交換機による燃料集合体２５の移動時間であるので、この時間を短縮することができない。一体の燃料集合体を２４チャンネルの放射線測定装置２を有する多チャンネル放射線測定装置を用いて２４のノードから放出される放射線を一度に測定しても、第１および第３工程における燃料集合体の移動時間が、作業時間として残ることになる。
【００８１】
発明者らは、多チャンネル放射線測定装置に含まれる放射線測定装置２のチャンネル数（測定チャンネル数）と、放射線の測定作業時間および装置コストとの関係について調べた。この結果を図１２に示す。図１２および後述の図１３において、「ｃｈ数」はチャンネル数を意味している。図１２では、燃料集合体放射能測定装置のコスト割合を、多チャンネル放射線測定装置における１チャンネルの放射線測定装置２あたりのコストを１とし、多チャンネル放射線測定装置以外の部分のコストを５としている。放射線測定装置２の個数（チャンネル数）の増加に対して第２工程の時間は短縮されるが、第１工程および第２工程のそれぞれの時間が残り、測定作業時間の短縮比は飽和する。一方、装置コスト比は、放射線測定装置２の個数の増加により、１チャンネルの放射線測定装置２あたりのコスト割合で単調に増加する。
【００８２】
測定作業時間の短縮効果と多チャンネル放射線測定装置におけるチャンネル数（放射線測定装置の個数）の関係を、図１３に示す。図１３に示された測定作業時間の短縮効果は、図１２の測定作業時間短縮比γとコスト比βを乗算して測定作業時間の短縮効果を求め、求められた結果を、チャンネル数が１のケースで規格化したものである。図１３には、燃料集合体放射能測定装置のコスト割合を、多チャンネル放射線測定装置における放射線測定装置２の１チャンネルあたりのコストを１とし、多チャンネル放射線測定装置以外の部分のコストを１０としたケース（コスト：測定１、他１０）も併せて示した。
【００８３】
図１３に示す結果から明らかなように、放射線測定装置２を６チャンネルよりも多く設けた多チャンネル放射線測定装置では、装置コストを考慮した測定作業時間の短縮効果が小さくなる。
【００８４】
燃料集合体放射能測定装置における放射線測定装置２の多チャンネル化では、燃料集合体２５のノード数である２４を割り切れるチャンネル数（素因数）が効率の良い適切なチャンネル数となる。これらのチャンネル数は、２，３，４，６，１２および２４であり、効果的なチャンネル数の範囲は６チャンネル以下である。つまり、燃料集合体放射能測定装置における放射線測定装置２の多チャンネル化では、チャンネル数を２，３，４および６チャンネルのいずれかにするとよい。これにより、燃料集合体放射能測定装置において燃料集合体放射能測定装置の簡素化を考慮した場合には、２および３チャンネルの構成が最も効果的となる。
【実施例４】
【００８５】
本発明の他の実施例である実施例４の燃料集合体放射能測定装置を、図１４を用いて説明する。
【００８６】
本実施例の燃料集合体放射能測定装置１Ｃは、実施例３の燃料集合体放射能測定装置１Ｂにおいて多チャンネル放射線測定装置２Ａを多チャンネル放射線測定装置２Ｂに替えた構成を有する。燃料集合体放射能測定装置１Ｃの他の構成は燃料集合体放射能測定装置１Ｂと同じである。
【００８７】
多チャンネル放射線測定装置２Ｂは、２チャンネルの放射線測定装置２、すなわち、放射線測定装置２ａおよび２ｂ、および１チャンネルの放射線測定装置２ｄを有し、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｄを一体化した構成を有する。放射線測定装置２ａは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａを含む放射線信号発生装置３ａを有する。放射線測定装置２ｂは、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ｂを含む放射線信号発生装置３ｂを有する。放射線測定装置２ｄは、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０を含む放射線信号発生装置２９を有する。Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０は、半導体放射線検出器であり、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４等のシンチレータに比べγ線測定のエネルギー分解能が一桁以上優れる。放射線信号発生装置２９は、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０およびＧｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０に接続された前置増幅器６（図示せず）を有する。放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｄのそれぞれの高さは１５４ｍｍであり、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｄは１５４ｍｍのピッチで上下方向に配置されている。
【００８８】
燃料集合体放射能測定装置１Ｃの信号処理装置１０は、図示されていないが、線形増幅器１１ａ，１１ｂおよび１１ｄ、およびＡＤ変換器１２ａおよび１２ｂを有する。放射線信号発生装置３ａの前置増幅器６は、実施例３と同様に、線形増幅器１１ａおよびＡＤ変換器１２ａを介して波高解析装置１５に接続される。放射線信号発生装置３ｂの前置増幅器６は、実施例３と同様に、線形増幅器１１ｂおよびＡＤ変換器１２ｂを介して波高解析装置１５に接続される。放射線信号発生装置２９の前置増幅器６は、１本の信号線２０により、線形増幅器１１ｄを介して波高解析装置１５に接続される。
【００８９】
燃料集合体放射能測定装置１Ｃを用いて燃料集合体２５の放射能を測定するとき、実施例３と同様に、燃料プール３３内の放射線測定領域に、燃料集合体２５が燃料集合体移送装置２３により配置される。さらに、昇降装置２１に吊り下げられた多チャンネル放射線測定装置２Ｂの放射線測定装置２ｄ，２ａおよび２ｂのそれぞれが、放射線測定領域内で、燃料集合体２５の別々のノード２６と対向している。これらの３つのノード２６は、燃料集合体２５の軸方向に連続して存在する３つのノードである。放射線測定装置２ｄ，２ａおよび２ｂのピッチ、および燃料集合体２５のノードのピッチは、共に、１５４ｍｍである。
【００９０】
波高解析装置１５は、ＡＤ変換器１２ａおよび１２ｂからそれぞれ入力されたデジタル波形を有する各放射線検出信号（ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａ，タ４ｂで検出された放射線）の最大波高値を、ステップＳ２，Ｓ３の処理により求める。これらの最大波高値はメモリー１６に記憶される。Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０から出力された放射線検出信号（デジタル信号）は、前置増幅器６および線形増幅器１１ｄで増幅され、波高解析装置１５に入力される。Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０から出力された各放射線検出信号の波高値（最大波高値）は、公知の手法により波高解析装置１５で求められる。Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０から出力された各放射線検出信号の最大波高値も、メモリー１６に記憶される。
【００９１】
データ解析装置１８は、ステップＳ５の処理を実行する。この処理において、データ解析装置１８は、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４ａ，４ｂによる放射線の検出により発生した各放射線検出信号から求められた多数の最大波高値を用いてエネルギー分析を行い、図１５に示す第１測定γ線スペクトルを求める（第１累積ヒストグラムの作成）。また、データ解析装置１８は、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０による放射線の検出により発生した放射線検出信号から求められた多数の最大波高値を用いて周波数分析を行い、図１６に示す第２測定γ線スペクトルを求める（第２累積ヒストグラムの作成）。
【００９２】
第１測定γ線スペクトルは、燃焼度を求める場合のターゲット核種（例えば、Ｃｓ−１３７）Ａ、および妨害核種Ｄが、それぞれのピーク領域の一部が重なるように接近している。このように、妨害核種Ｄのγ線エネルギーがターゲット核種Ａのγ線エネルギーに接近している接近して存在するとき、第１測定γ線スペクトル（図１５）では、ターゲット核種Ａを正確に定量することができない。しかしながら、第２測定γ線スペクトルでは、ターゲット核種（例えば、Ｃｓ−１３７）Ａのピーク領域と妨害核種Ｄのピーク領域が離れているので、データ解析装置１８は、第２測定γ線スペクトルを基に、ターゲット核種Ａのγ線エネルギーを基にターゲット核種Ａを正確に定量することができ、妨害核種Ｄのγ線エネルギーを基に妨害核種Ｄを正確に定量することができる。第２測定γ線スペクトル（図１６）において、ターゲット核種Ａおよび妨害核種Ｄをそれぞれ正確に定量できるのは、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０のエネルギー分解能がＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４に比べて一桁以上優れているからである。
【００９３】
次に、妨害核種の影響を補正する手段を述べる。まず、データ解析装置１８が、Ｇｅ（Ｌｉ）検出器３０で測定した第２測定γ線スペクトル（図１６）を基に、ターゲット核種Ａのネット計数値ＳＡ（ターゲット核種Ａのγ線エネルギーのカウント数からバックグラウンドのカウント数を引いた値）を求める。次に、同一条件で測定したＬａＢｒ３検出器４の第１測定γ線スペクトル（図１５）を基に、ターゲット核種Ａのピーク高さＰａ（ターゲット核種Ａのピーク高さからバックグラウンド高さを引いた値）値を求める。この両者の測定値から、第１測定γ線スペクトルのターゲット核種Ａのピーク高さＰａのネット計数値Ｓａは、第２測定γ線スペクトルのターゲット核種Ａのネット計数値ＳＡとして求めることができる。ただし、ＳａはＬａＢｒ３検出器の値であり、Ｇｅ（Ｌｉ）検出器との検出効率（ｆ）等の補正は必要である（Ｓａ(Ｐａ)＝ｆ×ＳＡ）。
【００９４】
この校正データが得られれば、別途個別に測定するＬａＢｒ３検出器の測定γ線スペクトルのターゲット核種Ａのピーク高さ（Ｐａ)’と校正時のピーク高さ(Ｐａ)の比（Ｐａ)’/(Ｐａ)から比例計算で、別途個別に測定するＬａＢｒ３検出器の測定γ線スペクトルの妨害核種を補正したターゲット核種Ａのネット計数値Ｓａを求めることができる。
【００９５】
情報データ解析装置１８は、上述の妨害核種の補正を行なってターゲット核種Ａのネット計数値を定量し、例えば、Ｃｓ−１３７の放射線強度の換算により燃焼度を算出する。
【００９６】
データ解析装置１８で実行されるステップＳ５の処理で、図１７に示す第１測定γ線スペクトルが求められたとする。この第１測定γ線スペクトルでは、ターゲット核種Ａおよび妨害核種Ｄのそれぞれのピーク領域が分離されており、第１測定γ線スペクトルを基に、ターゲット核種Ａを正確に定量することができる。この場合には、図１５に示された第１測定γ線スペクトルのように、ターゲット核種Ａの定量を、第２測定γ線スペクトルを基に得られた情報を用いて補正する必要がない。
【００９７】
データ解析装置１８は、第１測定γ線スペクトルにおいて妨害核種がターゲット核種に、図１５のように接近しているか、図１７のように離れているかを以下のようにして判定する。データ解析装置１８が、ターゲット核種のピーク幅を算出し、所定のエネルギー分解能幅であれば正規の単一ピークと判定し、そのピーク幅が所定のエネルギー分解能幅を超えていれば複数の核種が複合されたピークと判定する。
【００９８】
本実施例でも、多チャンネル放射線測定装置２Ｂが、燃料集合体２５の最も下方に位置するノードから３ノードずつ、上方に向って放射線を測定する。
【００９９】
本実施例は、実施例３で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、さらに、半導体放射線検出器であるＧｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０で検出された放射線検出信号に基づいて得られた第２測定γ線スペクトルにおけるターゲット核種Ａの定量値を用いて、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータによる放射線の検出により発生した放射線検出信号に基づいて得られた第１測定γ線スペクトルにおけるターゲット核種Ａの定量値を補正する。これにより、ターゲット核種Ａのγ線エネルギーに接近したγ線エネルギーを有する妨害核種Ｄが存在して、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータによる放射線の検出により発生した放射線検出信号により分析できない妨害核種が存在しても（γ線エネルギーが接近して複合スペクトルになるケース）、本実施例はターゲット核種Ａを精度良く定量することができる。このため、複合スペクトルになるケースになる場合であっても、燃料集合体２５の燃焼度を精度良く求めることができる。
【０１００】
Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０による、ターゲット核種Ａの定量値の補正データが蓄積されたときには、多チャンネル放射線測定装置２ＢからＧｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０を含む放射線測定装置２ｄを取り外し、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ４を含む放射線測定装置２ａおよび２ｂを有する多チャンネル放射線測定装置２Ｂを用いて、燃料集合体２５の各ノードの放射線計測を行う。この場合には、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０が多チャンネル放射線測定装置２Ｂに取り外し可能に取り付けられる。
【０１０１】
実施例１において、Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器３０を含む放射線測定装置２ｄを、放射線測定装置２に取り付けることによって、本実施例と同様に、第２測定γ線スペクトルを求めることができ、第１測定γ線スペクトルにおいて複合スペクトルになるケースが生じても、第１測定γ線スペクトルによりターゲット核種Ａを精度良く定量することができる。  Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器の替りに、ＣｄＴｅ放射線検出器等の半導体放射線検出器を用いてもよい。
【実施例５】
【０１０２】
本発明の他の実施例である実施例５の燃料集合体放射能測定装置を、図１８を用いて説明する。
【０１０３】
本実施例の燃料集合体放射能測定装置１Ｄは、実施例４の燃料集合体放射能測定装置１Ｃにおいて多チャンネル放射線測定装置２Ｂを多チャンネル放射線測定装置２Ｃに替えた構成を有する。燃料集合体放射能測定装置１Ｄの他の構成は燃料集合体放射能測定装置１Ｃと同じである。
【０１０４】
多チャンネル放射線測定装置２Ｃは、多チャンネル放射線測定装置２Ｂと同じ構成を有している。ただし、多チャンネル放射線測定装置２Ｃでは、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｄのそれぞれの高さが３０８ｍｍになっている。多チャンネル放射線測定装置２と多チャンネル放射線測定装置２Ｂは、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｄの高さが異なるだけである。多チャンネル放射線測定装置２Ｃでは、放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｄが３０８ｍｍのピッチで配置されており、このピッチは燃料集合体２５のノード２６のピッチ（１５４ｍｍ）よりも２倍大きくなっている。
【０１０５】
燃料集合体放射能測定装置１Ｄを用いて燃料集合体２５の放射能を測定するとき、実施例３と同様に、燃料プール３３内の放射線測定領域に、燃料集合体２５が燃料集合体移送装置２３により配置される。さらに、昇降装置２１に吊り下げられた多チャンネル放射線測定装置２Ｃの放射線測定装置２ｄ，２ａおよび２ｂのそれぞれが、放射線測定領域内で、燃料集合体２５の３つのノード２６に別々に対向している。これらの３つのノード２６は、燃料集合体２５の軸方向において１つ置きに存在する３つのノードである。
【０１０６】
本実施例においても、信号処理装置１０において、実施例４と同様な処理が行われる。
【０１０７】
本実施例は、実施例４で生じる各効果を得ることができる。
【０１０８】
本実施例のように、放射線測定装置のピッチをノードのピッチと変える（例えば、前者のピッチを後者のピッチの２倍にする）ことは、実施例３における放射線測定装置２ａ，２ｂおよび２ｃのピッチに適用しても良い。
【０１０９】
実施例２〜５も、実施例１と同様に、燃料集合体燃焼度測定装置である燃料集合体出力分布測定装置に適用することができる。
【０１１０】
実施例１〜５は、沸騰水型原子炉および加圧水型原子炉に用いられる燃料集合体の放射能濃度を測定する際に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、沸騰水型原子炉および加圧水型原子炉等の原子炉で用いられる燃料集合体の放射能濃度の測定に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…燃料集合体放射能測定装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ．２ｅ，２８…放射線測定装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…多チャンネル放射線測定装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，２９…放射線信号発生装置、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅ…ＬａＢｒ３（Ｃｅ）シンチレータ、５…光電子増倍管、６…前置増幅器、７…ポストコリメータ、８…プリコリメータ、９…アブソーバー、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ…アナログ／デジタル変換器、１３…デジタル信号処理器、１４…書き換え可能なゲートアレー（ＦＰＧＡ）、１５…波高解析装置、１７…中央演算装置、１８…データ解析装置、２１…昇降装置、２３…燃料集合体移送装置、２５…燃料集合体、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…ノード、３０…Ｇｅ（Ｌｉ）放射線検出器、３２…ケーシング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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