(57)【要約】【課題】遮蔽体を小型化してコストを低減すると共に、全測定レンジで欠測がなく安定性と応答性が良好な放射線測定装置を得る。【解決手段】放射線測定対象としての試料ガスを流通させる試料容器内に、放射線の測定レンジの低い放射線検出器を配置し、放射線の測定レンジの低い前記放射線検出器に続く測定レンジを有する測定レンジの高い放射線検出器を前記試料容器外に配置し、前記試料容器と複数の前記放射線検出器を遮蔽体で囲繞して環境放射線から遮蔽した。【選択図】図１
2014202510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線測定対象としての試料ガスを流通させる試料容器と、この試料容器を流通する試料ガス中の放射性物質から放射されるγ線を検出する複数の放射線検出器と、前記試料容器と複数の前記放射線検出器を囲繞して環境放射線から遮蔽する遮蔽体と、複数の前記放射線検出器から出力された検出信号がそれぞれ入力され放射線を測定する複数の測定部と、を備える放射線測定装置であって、
前記試料容器内に配置されて前記試料容器のバウンダリを構成する検出器筒を備え、この検出器筒内に放射線の測定レンジの低い放射線検出器を配置し、放射線の測定レンジの低い前記放射線検出器に続く測定レンジを有する測定レンジの高い放射線検出器を前記試料容器外に配置したことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
前記試料容器はウェル型であり、前記検出器筒は、前記試料容器内の中央軸上に配置されることを特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項３】
前記検出器筒内に配置する前記放射線検出器は、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器であり、それから出力されたアナログ電圧パルス信号を計測することにより放射線を測定し、前記試料容器外に配置する前記放射線検出器は電離箱であり、それから出力された電離電流信号を計測することにより放射線を測定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放射線測定装置。
【請求項４】
前記試料容器外に配置する前記放射線検出器は複数で、複数の前記放射線検出器間ではそれらの放射線の測定レンジは続いており、複数の前記放射線検出器はいずれも前記試料容器外の片側に配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項５】
前記遮蔽体は、前記試料容器外の片側に配置した前記放射線検出器と対面する側壁を、開閉可能な扉構造とし、前記放射線検出器は、前記試料容器外の片側にその胴体部を絶縁した固定ブロックで固定して配置されたことを特徴とする請求項４記載の放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子力施設内又は核廃棄物再処理施設内などの放射線を監視する放射線測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線測定装置は、放射線測定対象としての試料を流通させる容積の大きな第１試料容器と、容器の小さな第２試料容器と、流通する試料中の放射性物質から放射されるγ線を検出する放射線検出器と、それらを囲繞して環境放射線から放射線検出器を遮蔽する遮蔽体と、放射線検出器から出力された検出信号を入力して放射線を測定する測定部とを備える放射線測定装置において、容積の小さな第２試料容器（高濃度測定容器）、コリメータ、容積の大きな第１試料容器（低濃度測定容器）、放射線検出器の順に対面配列し、所定の放射線測定値で電磁弁により第１，第２試料容器の流通を自動で切り換えて、ワイドレンジで放射線を測定する方法が提案されている(特許文献1参照)。
【０００３】
また、従来の放射線測定装置として、試料容器と放射線検出器の間に放射線検出器と同等の内径の可動コリメータを配し、それらを内包・囲繞して環境放射線から放射線検出器を遮蔽する遮蔽体備え、低レンジ時は可動コリメータを測定の障害にならないように放射線検出器に近接させておき、高レンジ時は放射線検出器に入射する単位時間当たりの放射線の数を絞るために可動コリメータを試料容器に近接させて、ワイドレンジで放射線を測定する装置が提案されている(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５３９５６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００５−９８９０号公報（図１，図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の放射線測定装置は、以上のように構成されているため、試料容器切換方式は大きな第１試料容器から小さな第２試料容器に流通を切り換える際に、大きな第１試料容器のパージを行うためにその間が欠測になるという問題があった。また、可動コリメータ方式は、測定レンジを広げようとすると、可動コリメータの移動距離を大きくすることが必要になり、そのために遮蔽体が大きくなるという問題があった。また、可動コリメータが移動している間は測定結果が不安定になり、短時間応答の要求される高レンジ領域の安定性と応答性に問題があった。更に、重量物の可動コリメータを移動させるため、構造及び機構が複雑になり、停止位置の精度が測定誤差に影響しないように精密性が要求されるため、コスト的に課題があった。
【０００６】
この発明は前述のような問題を解消するためになされたもので、遮蔽体を小型化してコストを低減すると共に、全測定レンジで欠測がなく安定性と応答性が良好な放射線測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる放射線測定装置は、放射線測定対象としての試料ガスを流通させる試料容器と、この試料容器を流通する試料ガス中の放射性物質から放射されるγ線を検出する複数の放射線検出器と、前記試料容器と複数の前記放射線検出器を囲繞して環境放射線から遮蔽する遮蔽体と、複数の前記放射線検出器から出力された検出信号がそれぞれ入力
され放射線を測定する複数の測定部と、を備える放射線測定装置であって、前記試料容器内に配置されて前記試料容器のバウンダリを構成する検出器筒を備え、この検出器筒内に放射線の測定レンジの低い放射線検出器を配置し、放射線の測定レンジの低い前記放射線検出器に続く測定レンジを有する測定レンジの高い放射線検出器を前記試料容器外に配置したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係わる放射線測定装置は、全体として遮蔽体を小型化でき、それにより低コスト化でき、測定レンジ切換時に欠測がなく、安定性と応答性が良好であるワイドレンジの放射線測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる放射線測定装置を示す構成図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】実施の形態１の放射線測定装置における測定系の構成図である。
【図３】実施の形態１に係わる放射線測定装置の測定レンジ配分を示す図である。
【図４】実施の形態２に係わる放射線測定装置を示す構成図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその断面図である。
【図５】実施の形態３に係わる放射線測定装置を示す構成図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図と共に説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる放射線測定装置を示す構成図で、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその断面図である。なお、図１では、測定部を省いて示している。図２は実施の形態１の放射線測定装置における測定系の構成図である。図１において、検出部１は低レンジ放射線検出器１１、中レンジ放射線検出器１２、高レンジ放射線検出器１３、試料容器１４、検出器筒１５、遮蔽体１６、補助構造物１７を備えている。
【００１１】
低レンジ放射線検出器１１は、例えばＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器であり、入射したγ線のエネルギーを吸収してそのエネルギーに比例した波高値のアナログ電圧パルス信号を出力する。中レンジ放射線検出器１２及び高レンジ放射線検出器１３は、それぞれ高圧電極と信号電極の間に高電圧を印加し、入射したγ線が封入ガスを電離した結果として生成される電子とイオンを収集し、信号電極から電離電流信号を出力する電離箱１２１，１３１である。中レンジ放射線検出器１２において、電離電流信号は電離箱１２１に金属シースが溶接されたＭＩケーブル１２２から出力され、高電圧は電離箱１２１に金属シースが溶接されたＭＩケーブル１２３から供給される。同様に、高レンジ放射線検出器１３において、電離電流信号は電離箱１３１に金属シースが溶接されたＭＩケーブル１３２から出力され、高電圧は電離箱１３１に金属シースが溶接されたＭＩケーブル１３３から供給される。
【００１２】
電離箱１２１，１３１は、金属と無機絶縁物と封入ガスで構成され、過酷事故を想定した高温・多湿の環境で、例えば２００℃まで安定して動作する。ＭＩケーブル１２２，１２３，１３２，１３３は、中心の芯線と金属シースの間に酸化マグネシウムを充填して絶縁した同軸構造、又は、芯線と金属シースの間に内部シールドとしての内部シースを追加して同様に酸化マグネシウムを充填して相互に絶縁した三同軸構造であり、電離箱１２１，１３１と同様に過酷環境に耐える。
【００１３】
試料容器１４はウェル(井戸)型の形状をしており、測定対象の試料ガスは入口ノズル１４１から試料容器１４に導入され、出口ノズル１４２から排出される。図１の矢印は資料ガスの流通方向を示している。検出器筒１５は、試料容器１４内の中央軸（試料容器断面の対角線の交点を通る垂直軸）を同じくして配置され、試料容器１４のバウンダリ（boundary）を構成している。検出器筒１５の内部には、最も検出感度の高い（即ち、放射線の測定レンジの低い）低レンジ放射線検出器１１としてのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器を配置している。遮蔽体１６の内部は、試料容器１４の他に、試料容器１４と遮蔽体１６で囲まれ、検出器を配置する空間としての検出器室２１，２２がある。試料容器１４外の近傍の検出器室２１，２２には、それぞれ（放射線の測定レンジが中程度の）中レンジ放射線検出器１２としての電離箱１２１及び（放射線の測定レンジが高い）高レンジ放射線検出器１３としての電離箱１３１を配置する。検出器室２１内の中心軸上に検出器筒２３を配置し、その内部に中レンジ放射線検出器１２を配置している。同様に、検出器室２２内の中心軸上に検出器筒２４を配置し、その内部に高レンジ放射線検出器１３を配置している。各検出器１１，１２，１３はそれぞれ試料ガス中に含まれる放射性核種から放出されるγ線を検出する。なお、図１では試料容器１４及び検出器室２１，２２は直方状容器として示したが、円筒状容器としてもよい。
【００１４】
図３は実施の形態１に係わる放射線測定装置の測定レンジ配分を示す図である。図３のように、０．５〜１デカード程度、測定レンジをオーバーラップさせて、順に上の測定レンジを分担し、必要な全測定レンジをカバーする。例えば、全測定レンジが５×１０−３〜１×１０１１Ｂｑ／ｃｍ３の場合、ａの５×１０−３〜１×１０３Ｂｑ／ｃｍ３を低レンジ放射線検出器１１としてのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器で分担し、bの１×１０２〜１×１０７Ｂｑ／ｃｍ３を中レンジ放射線検出器１２としての電離箱１２１で分担し、cの１×１０６〜１×１０１１Ｂｑ／ｃｍ３を高レンジ放射線検出器１３としての電離箱１３１で分担する。ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器、電離箱１２１、電離箱１３１はそれぞれ取り付け箇所から絶縁して遮蔽体１６の内部に固定される。
【００１５】
遮蔽体１６は密度の高い例えばタングステン、鉛を使用し、上部遮蔽体１６１と下部遮蔽体１６２を備え、低レンジ放射線検出器１１としてのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器，電離箱１２１，電離箱１３１，試料容器１４，検出器室２１，２２を囲繞して環境放射線から遮蔽する。低レンジ放射線検出器１１を試料容器１４から、中レンジ放射線検出器１２を検出器室２１から、高レンジ放射線検出器１３を検出器室２２から取り出す場合は、上部遮蔽体１６１を構成するそれぞれの検出器用の保守遮蔽体１６１１，１６１２，１６１３を吊り上げるか、スライド機構付きの場合はスライドさせる。事故時の過酷環境では、試料ガス中の放射性核種の濃度が高くなり、それに伴って環境放射線レベルも高くなるため、遮蔽体１６は、例えば環境放射線が試料ガスの放射能の測定に影響しないように、環境放射線レベルを２〜３桁程度低減させる厚さにする。なお、遮蔽体１６は角の余剰部を落として軽量化させてもよい。
【００１６】
図２を参照して、低レンジ放射線検出器１１から出力されたアナログ電圧パルス信号は、シールド付きの複合ケーブル５ａにより低レンジ測定部６に伝送される。低レンジ測定部６は計数率を測定して表示すると共に、複合ケーブル５ａ経由で低レンジ放射線検出器１１にバイアス電圧として高電圧を供給する。なお、低レンジ測定部６は計数率の代わりに他の工学値に変換して表示しても良い。
【００１７】
中レンジ放射線検出器１２のＭＩケーブル１２２，１２３は遮蔽体１６から出て、それぞれシールドケーブル２ａ，２ｂで中レンジ信号変換器３に接続される。接続部保護箱１７３ａはＭＩケーブル１２２、２３とシールドケーブル２ａ，２ｂのコネクタ接続部を保護するために設けられる。中レンジ信号変換器３は、伝送されて来た電離電流を例えば電流の対数に比例する電圧に変換し、その電圧信号を複合ケーブル５ｂ経由で中レンジ測定部７に出力すると共に、中レンジ測定部７からの高電圧を中継する。中レンジ測定部７は、中レンジ信号変換器３から出力された電圧信号が入力され、工学値に変換して表示すると共に、シールドケーブル２ｂ経由で中レンジ放射線検出器１２にバイアス電圧として高電圧を供給する。なお、中レンジ測定部７で表示する工学値は、電流，線量率等である。
【００１８】
同様に、高レンジ放射線検出器１３のＭＩケーブル１３２，１３３は遮蔽体１６から出て、それぞれシールドケーブル２ｃ，２ｄで高レンジ信号変換器4に接続される。接続部保護箱１７３ｂは、ＭＩケーブル１３２，１３３とシールドケーブル２ｃ，２ｄのコネクタ接続部を保護するために設けられる。高レンジ信号変換器４は、伝送されて来た電離電流を例えば電流の対数に比例する電圧に変換し、その電圧信号を複合ケーブル５ｃ経由で高レンジ測定部８に出力すると共に、高レンジ測定部８から複合ケーブル５ｃ経由で高レンジ放射線検出器１３に供給する高電圧を中継する。高レンジ測定部８は、高レンジ信号変換器４から出力された電圧信号が入力され、工学値に変換して表示すると共に、シールドケーブル２ｄを経由で高レンジ放射線検出器１３にバイアス電圧として高電圧を供給する。なお、高レンジ測定部８で表示する工学値は、電流，線量率等である。
【００１９】
低レンジ放射線検出器１１、中レンジ放射線検出器１２、高レンジ放射線検出器１３は適度にオーバーラップさせて順に上の測定レンジを分担し、事故の規模に応じて試料ガスの放射能濃度が上昇することを想定し、放射能濃度と共に試料ガスの温度も上昇することを想定している。低レンジ放射線検出器１１としてのＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器は最大８０℃まで対応でき、中レンジ放射線検出器１２、高レンジ放射線検出器１３としての電離箱は最大２００℃程度まで対応できる。
【００２０】
以上のように、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器１１と電離箱１２，１３は、一般的に５桁程度の大きな感度差があり、電離箱自身はガス圧とガスの種類を変えることで、数桁の感度差を容易に実現できるため、同じ試料容器中の試料ガスを共通の測定対象とし、異なる検出器を測定対象に近接して配置することにより、容易にワイドレンジ化できる。
【００２１】
また、遮蔽体１６を共用して遮蔽体１６の総量を削減し、また、測定レンジ切換に伴う測定対象の試料ガス容積の変化がなく、さらに、検出器と測定対象との立体角の変化がないように固定した測定条件で測定するようにしたので、低コストで欠測がなく安定性と応答性が良好なワイドレンジの放射線測定装置を提供できる。また、分担レンジのつなぎがオーバーラップするようにしたので、レンジの引継ぎの健全性を確認でき、更に、仮想事故時の高濃度かつ高温の試料ガスに対して電離箱で対応するようにしたので、事故時でも安定した測定ができる。
【００２２】
実施の形態２．
なお、実施の形態１では、中レンジ放射線検出器１２としての電離箱１２１及び高レンジ放射線検出器１３としての電離箱１３１は、試料容器１４外の両側近傍に分散配置したが、実施の形態２では、図４のように試料容器１４外の片側近傍に寄せて配置することにより、鉛などの遮蔽体１６をさらに小型化にできる効果を奏する。なお、図４では、測定部を省いて示している。電離箱１２１と電離箱１３１は、試料容器１４と隣接する検出器室２５内にそれぞれ配置されている。
【００２３】
実施の形態３．
なお、実施の形態２では、低レンジ放射線検出器１１，電離箱１２１，電離箱１３１は、いずれも上部から押さえ付けて固定し、保守遮蔽体１６１１，１６１２，１６１３を吊り上げるか、スライドさせて保守するようにしたが、実施の形態３では、図５に示すように、下部遮蔽体１６２の電離箱１２１と電離箱１３１に対面する遮蔽体１６の側壁を開閉可能な扉遮蔽体１６３とし、側壁から電離箱１２１及び電離箱１３１を据付け、保守点検
できるようにしたものである。なお、図５では、測定部を省いて示している。電離箱１２１及び電離箱１３１が据付けられる検出器室２５には、内部架台１７２が設けられている。電離箱１２１及び電離箱１３１は、その胴体の２箇所を絶縁した固定ブロック１７１により内部架台１７２に強固に固定されている。扉遮蔽体１６３を開放することにより、電離箱１２１，１３１の絶縁状態及び固定状態を目視確認できるので、耐震性と信頼性を向上させることができる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  検出器
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  シールドケーブル
３  中レンジ信号変換器
４  高レンジ信号変換器
５ａ，５ｂ，５ｃ  複合ケーブル
６  低レンジ測定部    ７  中レンジ測定部    ８  高レンジ測定部
１１  低レンジ放射線検出器
１２  中レンジ放射線検出器
１３  高レンジ放射線検出器
１４  試料容器
１５  検出器筒
１６  遮蔽体
１７  補助構造物
２１，２２，２５  検出器室
２３，２４  検出器筒
１２１  電離箱
１２２，１２３，１３２，１３３  ＭＩケーブル
１３１  電離箱
１４１  入口ノズル    １４２  出口ノズル
１６１  上部遮蔽体    １６２  下部遮蔽体    １６３  扉遮蔽体
１６１１，１６１２，１６１３  保守遮蔽体
１７１  固定ブロック
１７２  内部架台
１７３ａ，１７３ｂ  接続部保護箱。
【図１】
2014202510.tif 000003
【図３】
2014202510.tif 000004
【図４】
2014202510.tif 000005
【図５】
2014202510.tif 000006
【図２】
2014202510.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月13日(2013.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来の放射線測定装置は、放射線測定対象としての試料を流通させる容積の大きな第１試料容器と、容積の小さな第２試料容器と、流通する試料中の放射性物質から放射されるγ線を検出する放射線検出器と、それらを囲繞して環境放射線から放射線検出器を遮蔽する遮蔽体と、放射線検出器から出力された検出信号が入力され放射線を測定する測定部とを備える放射線測定装置において、容積の小さな第２試料容器（高濃度測定容器）、コリメータ、容積の大きな第１試料容器（低濃度測定容器）、放射線検出器の順に対面配列し、所定の放射線測定値で電磁弁により第１，第２試料容器の流通を自動で切り換えて、ワイドレンジで放射線を測定する方法が提案されている(特許文献1参照)。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
中レンジ放射線検出器１２のＭＩケーブル１２２，１２３は遮蔽体１６から出て、それぞれシールドケーブル２ａ，２ｂで中レンジ信号変換器３に接続される。接続部保護箱１７３ａはＭＩケーブル１２２、１２３とシールドケーブル２ａ，２ｂのコネクタ接続部を保護するために設けられる。中レンジ信号変換器３は、伝送されて来た電離電流を例えば電流の対数に比例する電圧に変換し、その電圧信号を複合ケーブル５ｂ経由で中レンジ測定部７に出力すると共に、中レンジ測定部７からの高電圧を中継する。中レンジ測定部７は、中レンジ信号変換器３から出力された電圧信号が入力され、工学値に変換して表示すると共に、シールドケーブル２ｂ経由で中レンジ放射線検出器１２にバイアス電圧として高電圧を供給する。なお、中レンジ測定部７で表示する工学値は、電流，線量率等である。
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月20日(2014.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2014202510.tif 000008