(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子を測定するための中性子検出器と、
ガンマ線を測定するためのガンマ線検出器と、
測定された前記中性子検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算して記憶する中性子検出器信号処理部と、
測定された前記ガンマ線検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算して記憶するガンマ線検出器信号処理部と、
前記中性子検出器信号パワースペクトルと前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルとに基づいて前記中性子検出器信号パワースペクトルから前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに相当する寄与分を取り除き中性子信号を算出する中性子演算処理部と、
を備えることを特徴とする中性子測定装置。
【請求項２】
前記中性子演算処理部は、
前記中性子検出器信号パワースペクトルから、前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルを減じて減算データを算出する減算部と、
前記減算データから周波数領域でパワースペクトル密度を算出するパワースペクトル密度演算部と、
前記パワースペクトル密度に換算係数を乗じて中性子信号を得る中性子信号演算部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の中性子測定装置。
【請求項３】
前記中性子検出器信号処理部は、
前記中性子検出器用の前置増幅器の出力信号から交流成分を抽出して増幅する第１の交流成分増幅器と、
前記第１の交流成分増幅器の出力信号をディジタル信号に変換して第１の時系列データを出力する第１のディジタル変換器と、
前記第１の時系列データを記憶する第１の時系列データ記憶部と、
前記第１の時系列データ記憶部に記憶された第１の時系列データを用いてフーリエ変換を行い周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出する第１のフーリエ変換部と、
前記第１のフーリエ変換部での算出結果からパワースペクトルを演算する第１のパワースペクトル演算部と、
前記第１のパワースペクトル演算部で演算したパワースペクトルを記憶する第１のパワースペクトル記憶部と、
を有し、
前記ガンマ線検出器信号処理部は、
前記ガンマ線検出器用の前置増幅器の出力信号から交流成分を抽出して増幅する第２の交流成分増幅器と、
前記第２の交流成分増幅器の出力信号をディジタル信号に変換して第２の時系列データを出力する第２のディジタル変換器と、
前記第２の時系列データを記憶する第２の時系列データ記憶部と、
前記第２の時系列データ記憶部に記憶された第２の時系列データを用いてフーリエ変換を行い周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出する第２のフーリエ変換部と、
前記第２のフーリエ変換部での算出結果からパワースペクトルを演算する第２のパワースペクトル演算部と、
前記第２のパワースペクトル演算部で演算したパワースペクトルを記憶する第２のパワースペクトル記憶部と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中性子測定装置。
【請求項４】
前記ガンマ線検出器信号処理部は、前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルを前記中性子検出器信号パワースペクトルにおけるガンマ線の寄与分に合わせるように前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルを補正する補正部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の中性子測定装置。
【請求項５】
前記ガンマ線検出器信号処理部は、前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルを前記中性子検出器信号パワースペクトルにおけるガンマ線の寄与分に一致させるために時間領域の信号を調整する調整部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の中性子測定装置。
【請求項６】
前記中性子検出器信号処理部は、前記中性子検出器信号パワースペクトルに所定の周波数帯域に帯域制限を付する第１の帯域制限器を有し、
前記ガンマ線検出器信号処理部は、前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに前記第１の帯域制限器と同じ周波数帯域に帯域制限を付する第２の帯域制限器を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の中性子測定装置。
【請求項７】
中性子を測定するための中性子検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算して記憶する中性子検出器信号処理部と、
ガンマ線を測定するためのガンマ線検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算して記憶するガンマ線検出器信号処理部と、
前記中性子検出器信号パワースペクトルと前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルとに基づいて前記中性子検出器信号周波数データから前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに相当する寄与分を取り除き中性子信号を算出する中性子演算処理部と、
を備えることを特徴とする中性子演算装置。
【請求項８】
中性子検出器信号処理部が、中性子を測定するための中性子検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算して記憶する中性子検出器信号処理ステップと、
ガンマ線検出器信号処理部が、ガンマ線を測定するためのガンマ線検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算して記憶するガンマ線検出器信号処理ステップと、
中性子演算処理部が、前記中性子検出器信号パワースペクトルと前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルとに基づいて前記中性子検出器信号パワースペクトルから前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに相当する寄与分を取り除き中性子信号を算出する中性子信号演算処理ステップと、
を有することを特徴とする中性子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、中性子測定装置、中性子演算装置およびこれを用いた中性子測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の中間領域モニタでは、核分裂電離箱の出力信号を、キャンベル法を用いて測定している。
【０００３】
一方、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の中間領域モニタには、比例係数管からの電流信号を測定するガンマ線補償型検出器が使用されている。
【０００４】
このＰＷＲで用いられているガンマ線補償型検出器のように、中性子とガンマ線に対して感度を有する中性子有感部と、ガンマ線にのみ感度を有するガンマ線補償部とから構成されたガンマ線補償型の中性子検出装置が知られている。このような中性子検出装置では、時間領域で測定されたガンマ線補償部の出力信号を用いて、中性子有感部の出力信号を補正することにより、正味の中性子信号を測定している。
【０００５】
ガンマ線補償型の中性子検出装置からの電流信号を用いて測定する場合は、中性子有感部の出力電流と、ガンマ線補償部の出力電流の差分を測定することにより、中性子によって発生した正味の電流のみを測定している。
【０００６】
また、ガンマ線補償型の中性子検出装置からのパル信号を用いて測定する場合は、中性子有感部からの出力パルス数およびガンマ線補償部からの出力パルス数を計数して、その差を演算することで、中性子による正味の計数値を得ている。あるいは、ガンマ線検出部の出力信号で、中性子有感部の信号を遮断（ゲート）することにより、中性子による信号のみを計数することも可能である。
【０００７】
ガンマ線補償型の中性子検出装置の出力信号を差分電流で測定する場合や、ガンマ線補償部の信号でゲートして中性子有感部の信号をゲートすることにより中性子による信号のみを計数する場合は、中性子有感部の出力信号と、ガンマ線補償部の出力信号との同時性（コインシデンス）を確保する必要がある。
【０００８】
また、差分電流を測定する場合は、中性子有感部およびガンマ線補償部のそれぞれにおいてガンマ線によって発生する検出器電流を相殺するため、中性子有感部とガンマ線補償部のガンマ線に対する応答を等しくする必要があり、中性子有感部とガンマ線補償部それぞれの検出器電源や検出器信号増幅器の特性を揃える必要がある。
【０００９】
また、中性子有感部とガンマ線補償部それぞれのパルス計数値の差分で測定する場合は、コインシデンスを厳密に要求されないものの、中性子有感部とガンマ線補償部のガンマ線に対する感度を同一にする必要があり、やはり、測定回路の特性を揃える必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平３−７７４７４号公報
【特許文献２】特公昭５９−２１１１２号公報
【特許文献３】特開２０１３−１８１７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
信号の同時性を確保するため中性子有感部とガンマ線補償部を同一の場所に設定しなければならないという制約があり、中性子有感部とガンマ線補償部を一体構造とし、共通の信号電極に対向する励起電極と補償電極にそれぞれ逆の極性の電圧を印加している。この結果、中性子有感部に対する電離電子の挙動と、ガンマ線補償部に対する電離電子の挙動が逆方向となる。このため、中性子有感部とガンマ線補償部の一方では、電離電子による自己遮へいの影響がより顕著となるといった問題があった。
【００１２】
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、中性子有感部とガンマ線補償部の信号出力の同時性を必要とせず、中性子有感部による測定とガンマ線補償部による測定を別々に行うことによっても中性子の測定を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本実施形態に係る中性子測定装置は、中性子を測定するための中性子検出器と、ガンマ線を測定するためのガンマ線検出器と、測定された前記中性子検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算して記憶する中性子検出器信号処理部と、測定された前記ガンマ線検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算して記憶するガンマ線検出器信号処理部と、前記中性子検出器信号パワースペクトルと前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルとに基づいて前記中性子検出器信号パワースペクトルから前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに相当する寄与分を取り除き中性子信号を算出する中性子演算処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本実施形態に係る中性子演算装置は、中性子を測定するための中性子検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算して記憶する中性子検出器信号処理部と、ガンマ線を測定するためのガンマ線検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算して記憶するガンマ線検出器信号処理部と、前記中性子検出器信号パワースペクトルと前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルとに基づいて前記中性子検出器信号周波数データから前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに相当する寄与分を取り除き中性子信号を算出する中性子演算処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本実施形態に係る中性子測定方法は、中性子検出器信号処理部が、中性子を測定するための中性子検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算して記憶する中性子検出器信号処理ステップと、ガンマ線検出器信号処理部が、ガンマ線を測定するためのガンマ線検出器からの信号を順次受け、所定期間の信号をフーリエ変換し周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算して記憶するガンマ線検出器信号処理ステップと、中性子演算処理部が、前記中性子検出器信号パワースペクトルと前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルとに基づいて前記中性子検出器信号パワースペクトルから前記ガンマ線検出器信号パワースペクトルに相当する寄与分を取り除き中性子信号を算出する中性子信号演算処理ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、中性子有感部とガンマ線補償部の信号出力の同時性を必要とせず、中性子有感部による測定とガンマ線補償部による測定を別々に行うことによっても中性子の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る中性子測定方法の手順を示すフロー図である。
【図４】第１の実施形態に係る中性子測定方法のパワースペクトル演算部分の変形例の手順を示すフロー図である。
【図５】第２の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る中性子測定方法の手順を示すフロー図である。
【図７】第２の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る中性子測定方法のパワースペクトル演算部分の変形例の手順を示すフロー図である。
【図９】第３の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１１】第４の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第４の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】第５の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１５】第５の実施形態に係る中性子測定装置の第１の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１６】第５の実施形態に係る中性子測定装置の第１の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図である。
【図１７】第５の実施形態に係る中性子測定装置の第２の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１８】第５の実施形態に係る中性子測定装置の第２の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図である。
【図１９】第５の実施形態に係る中性子測定装置の第３の変形例の構成を示すブロック図である。
【図２０】第５の実施形態に係る中性子測定装置の第３の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図である。
【図２１】第６の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】第６の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。
【図２３】第６の実施形態に係る中性子測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図２４】第６の実施形態に係る中性子測定装置の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る中性子測定装置、中性子演算装置および中性子測定方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。中性子測定装置１００は、ガンマ線補償型の中性子検出装置および中性子演算装置５０を有する。
【００２０】
ガンマ線補償型の中性子検出装置は、中性子有感部としての中性子検出器１とその出力を増幅する中性子検出器１用の前置増幅器１ａ、ガンマ線補償部としてのガンマ線検出器２とその出力を増幅するガンマ線検出器２用の前置増幅器２ａから構成される。
【００２１】
中性子検出器１は、中性子を検出する。中性子検出器１としては、たとえば、核分裂電離箱のように応答性の良い検出器を使用することが好ましい。なお、核分裂電離箱と同程度の応答性が有れば、たとえば、半導体検出器など他の方式の検出器を用いてもよい。ガンマ線検出器２は、たとえば、核分裂電離箱と同じ形状で核分裂物質を電極に塗布していない電離箱を用いることができる。また、電離箱と同程度の応答性が有れば、中性子検出器と同様に、たとえば、半導体検出器など他の方式の検出器を用いてもよい。
【００２２】
ガンマ線検出器２は、中性子検出器１と同じ原理の検出器を用いることが好ましい。さらには、たとえば、電離箱を使用する場合は、中性子検出器１と同じ形状で、核分裂性物質を電極に塗布しない点のみが異なる電離箱を使用するのが好ましい。
【００２３】
中性子検出器１とガンマ線検出器２とは、構造的に独立したものである。また、同一場所に設置することが望ましい。また、たとえば原子炉の周囲の核的に互いに対称な位置のように、計測される中性子およびガンマ線のそれぞれの周波数スペクトルが互いに共通であるような複数の位置が有る場合に、中性子検出器１とガンマ線検出器２が、これらの複数の位置のうちのそれぞれ異なる位置に設置されていてもよい。
【００２４】
なお、中性子検出器１と中性子検出器１用の前置増幅器１ａとは、セットで用いられ、前置増幅器１ａは中性子検出器１の微弱な出力を増幅するものであるので、以下、前置増幅器１ａの出力であっても、中性子検出器１の出力信号と略称する。同様に、ガンマ線検出器２とガンマ線検出器２用の前置増幅器２ａとは、セットで用いられ、前置増幅器２ａはガンマ線検出器２の微弱な出力を増幅するものであるので、以下、前置増幅器２ａの出力であっても、ガンマ線検出器２の出力信号と略称する。
【００２５】
中性子演算装置５０は、演算部、制御部、レジスタ等を有する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置、入出力部を有する計算機システムにより構築されている。なお、必要に応じて、後述する交流成分増幅器等の一部の要素に計算機以外の機器を使用してもよい。中性子演算装置５０は、後述するように、中性子検出器信号処理部１０、ガンマ線検出器信号処理部２０、および中性子演算処理部３０を有するが、これらのそれぞれについて、共通の計算機を使用することでよい。あるいは、個別の計算機を使用することでもよい。
【００２６】
中性子検出器信号処理部１０は、中性子検出器１用の前置増幅器１ａからの時間領域の信号を受けて周波数領域の中性子検出器信号周波数データを算出し、さらに、中性子検出器信号パワースペクトルを演算、記憶する。ガンマ線検出器信号処理部２０は、ガンマ線検出器２用の前置増幅器２ａからの時間領域の信号を受けて周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データを算出し、さらに、ガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算、記憶する。また、中性子演算処理部３０は、中性子検出器信号パワースペクトルおよびガンマ線検出器信号パワースペクトルに基づいて、周波数領域での演算により目的とする中性子信号を算出する。以下、それぞれについて、詳細に説明する。
【００２７】
中性子検出器信号処理部１０は、交流成分増幅器１１、ディジタル変換器１２、時系列データ記憶部１３、フーリエ変換部１４、パワースペクトル演算部１６およびパワースペクトル記憶部１７を有する。
【００２８】
中性子検出器信号処理部１０の交流成分増幅器１１は、中性子検出器１の出力信号の交流成分を抽出し、増幅する。
【００２９】
ディジタル変換器１２は、交流成分増幅器１１で増幅された交流成分をフィルタリングした後に、サンプリングして、時系列のディジタル信号に変換する。時系列データ記憶部１３は、ディジタル変換器１２でディジタル化された時系列のディジタルデータを記憶する。
【００３０】
フーリエ変換部１４は、時系列データ記憶部１３に継続的に記憶される時系列のディジタルデータを、所定の時間間隔ΔＴごとにその間の所定時間幅Δτの時系列データを取り出し、取り出した時系列データにフーリエ変換を施す。ここで、時間幅Δτは、時間間隔ΔＴ以内のΔＴに対して余裕を以て、たとえばΔＴより短い時間幅とする。ΔＴごとに、新たな時系列データを取り入れることにより、連続して計測することができる。
【００３１】
フーリエ変換部１４は、フーリエ変換を施して得られた周波数領域の中性子検出器信号周波数データを出力する。パワースペクトル演算部１６は各周波数の中性子検出器信号周波数データ（複素数）からパワースペクトル（実数）を演算する。ここで、中性子検出器信号パワースペクトルは、たとえば、周波数ｆについての強度スペクトル、すなわち、周波数ｆについての強度分布データである。周波数ｆに代えて角周波数ω（ω＝２πｆ）でもよい。パワースペクトル記憶部１７は、この中性子検出器信号パワースペクトルを記憶する。
【００３２】
ガンマ線検出器信号処理部２０は、中性子検出器信号処理部１０と同様に構成されている。すなわち、ガンマ線検出器信号処理部２０は、交流成分増幅器２１、ディジタル変換器２２、時系列データ記憶部２３、フーリエ変換部２４、パワースペクトル演算部２６およびパワースペクトル記憶部２７を有する。
【００３３】
ガンマ線検出器信号処理部２０の交流成分増幅器２１は、ガンマ線検出器２の出力信号の交流成分を抽出し、増幅する。
【００３４】
ディジタル変換器２２は、交流成分増幅器２１で増幅された交流成分をフィルタリングした後に、サンプリングして、時系列のディジタル信号に変換する。時系列データ記憶部２３は、ディジタル変換器２２でディジタル化された時系列のディジタルデータを記憶する。
【００３５】
フーリエ変換部２４は、時系列データ記憶部２３に記憶された時系列のディジタルデータから所定の時間の時系列データを取り出し、取り出した時系列データにフーリエ変換を施し、ガンマ線検出器信号周波数データを算出する。パワースペクトル演算部２６は各周波数のガンマ線検出器信号周波数データ（複素数）からパワースペクトル（実数）を演算する。パワースペクトル記憶部２７は、このガンマ線検出器信号パワースペクトルを記憶する。
【００３６】
ガンマ線検出器信号処理部２０の交流成分増幅器２１と中性子検出器信号処理部１０の交流成分増幅器１１、ガンマ線検出器信号処理部２０のディジタル変換器２２と中性子検出器信号処理部１０のディジタル変換器１２、ガンマ線検出器信号処理部２０のフーリエ変換部２４と中性子検出器信号処理部１０のフーリエ変換部１４、ガンマ線検出器信号処理部２０のパワースペクトル演算部２６と中性子検出器信号処理部１０のパワースペクトル演算部１６のそれぞれは、たとえば同一仕様である等によりできる限り同じ特性を有するものとする。また、これにより、ノイズ特性も極力、同じ特性を有することが期待できる。
【００３７】
また、ガンマ線検出器信号処理部２０の時系列データ記憶部２３と中性子検出器信号処理部１０の時系列データ記憶部１３、ガンマ線検出器信号処理部２０のパワースペクトル記憶部２７と中性子検出器信号処理部１０のパワースペクトル記憶部１７は、ガンマ線検出器信号処理部２０と中性子検出器信号処理部１０のそれぞれにおいて対応する要素であるので、たとえば、一方がＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）なら他方もＳＲＡＭ、あるいは一方がＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）なら他方もＤＲＡＭとする等、同様のハード上の要素とすることが好ましい。
【００３８】
中性子演算処理部３０は、減算部３１、記憶部３２、パワースペクトル密度演算部３３、および中性子信号演算部３４を有する。
【００３９】
減算部３１は、中性子検出器信号処理部１０のパワースペクトル記憶部１７に記憶された中性子検出器信号パワースペクトルと、ガンマ線検出器信号処理部２０のパワースペクトル記憶部２７に記憶されたガンマ線検出器信号パワースペクトルとを受け入れて、中性子検出器信号パワースペクトルからガンマ線検出器信号パワースペクトルを減じた値を出力する。すなわち、中性子検出器信号パワースペクトルには、中性子検出器１で感知したガンマ線による寄与分が含まれている。このため、この寄与分を減じて補償するものである。この寄与分が取り除かれれば、減算部３１の出力は、周波数領域における中性子寄与分の値となる。
【００４０】
図２は、第１の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。図２に示すように、減算部３１を、伝達関数演算・乗算部３５に置き換える構成でもよい。この変形例における伝達関数演算・乗算部３５は、中性子検出器信号処理部１０のパワースペクトル記憶部１７に記憶された中性子検出器信号パワースペクトルと、ガンマ線検出器信号処理部２０のパワースペクトル記憶部２７に記憶されたガンマ線検出器信号パワースペクトルとから、各周波数に於ける伝達関数：Ｇ（ｆ）＝１−（ガンマ線検出器信号パワースペクトル）／（中性子検出器信号パワースペクトル）を演算する。伝達関数演算・乗算部３５は、さらに、この伝達関数を、各周波数に於ける中性子検出器信号パワースペクトルに乗算して、各周波数に於けるＧ（ｆ）×（中性子検出器信号パワースペクトル）を得る。
【００４１】
中性子演算処理部３０の記憶部３２は、減算部３１で算出された中性子寄与分データを記憶する。あるいは変形例の場合は、中性子演算処理部３０の記憶部３２は、伝達関数演算・乗算部３５で演算された中性子検出器信号パワースペクトルに伝達関数を乗じた数値データを記憶する。
【００４２】
パワースペクトル密度演算部３３は、記憶部３２に記憶された中性子寄与分データ、あるいは変形例の場合は、伝達関数演算・乗算部３５で演算された中性子検出器信号パワースペクトルに伝達関数を乗じた数値データからパワースペクトル密度を算出する。ここで、中性子寄与分データあるいは伝達関数演算・乗算部３５で演算された中性子検出器信号パワースペクトルに伝達関数を乗じた数値データは、周波数領域のデータであり、このパワースペクトル密度ＰＳＤは、次の式（１）に示すように中性子寄与分データあるいは伝達関数演算・乗算部３５で演算された中性子検出器信号パワースペクトルに伝達関数を乗じた数値データＸ（ｋ）の周波数領域での二乗平均をデータ数Ｎで除した値となる。ただし、Ｎは離散フーリエ変換のデータ数である。
【００４３】
【数１】
0006602659.tif 000002
【００４４】
中性子信号演算部３４は、パワースペクトル密度演算部３３により算出されたパワースペクトル密度ＰＳＤに換算係数ｋｎを乗じて、中性子信号Ｖｎを算出する。
【００４５】
ここで、換算係数ｋｎは、既知の中性子源を用いて、中性子検出器１により検出し、中性子検出器信号処理部１０での処理を経て、中性子演算処理部３０で、パワースペクトル密度ＰＳＤを算出することにより、決定することができる。すなわち、前置増幅器１ａの出力による中性子強度を、パワースペクトル密度ＰＳＤで除することにより、換算係数ｋｎが算出される。
【００４６】
なお、厳しい精度を要求されない場合には、中性子源を用いず、たとえば、中性子強度と中性子検出器信号処理部１０に入力される信号のレベルを計算で求めて、中性子検出器信号処理部１０に模擬信号を入力する方法によることも可能である。
【００４７】
図３は、第１の実施形態に係る中性子測定方法の手順を示すフロー図である。
【００４８】
中性子検出器１は、中性子を検出する（ステップＳ０１）。なお、中性子検出器１はガンマ線に対しても感度を有するため、中性子検出器１の検出結果には、ガンマ線の寄与分が含まれている。ある程度の中性子束レベルにある場合、中性子検出器１の出力は、中性子の検出器への時間的な入射間隔が狭くなっており、１回の入射で生ずるパルス信号が互いに重なっている。このため、図３のステップＳ０１の部分の図に示すように、０レベルより大きな値のレベルの前後で増減するような信号となる。
【００４９】
また、ガンマ線検出器２は、ガンマ線を検出する（ステップＳ０２）。ある程度のガンマ線レベルにある場合には、ガンマ線検出器２の出力は、中性子検出器１と同様に、図３のステップＳ０２の部分の図に示すように、０レベルより大きな値のレベルの前後で増減するような信号となる。
【００５０】
次に、中性子検出器信号処理ステップＳ１０の処理手順について説明する。まず、交流成分増幅部１１は、中性子検出器１の出力信号の交流成分を抽出し、増幅する（ステップＳ１１）。すなわち、中性子検出器１の出力信号は、前述のように０レベルより大きな値のレベルの前後で増減するような信号である。交流成分増幅器１１は、まず、直流分を差し引いて、０レベルの前後で変動する信号、すなわち交流成分に変換する。その上で、交流成分増幅器１１は、この交流成分を増幅する。
【００５１】
ステップＳ１１で増幅された交流成分は、ディジタル変換器１２により、ディジタル変換される（ステップＳ１２）。ディジタル変換された交流成分は、時系列データ記憶部１３により記憶される（ステップＳ１３）。
【００５２】
ステップＳ１３で時系列データ記憶部１３に記憶されたディジタル化された交流成分の時系列データの中の所定の範囲の部分は、フーリエ変換部１４によりフーリエ変換される（ステップＳ１４）。所定の範囲とは、たとえば、時系列データの所定の時間幅に属するデータである。この結果、中性子検出器１の出力信号に起因する交流成分の時系列データは、周波数領域の中性子検出器信号周波数データに変換される。
【００５３】
中性子検出器１からの信号は、中性子に起因する信号、ガンマ線に起因する信号およびノイズが混在している。したがって、中性子検出器信号周波数データは、中性子に起因する周波数データ、ガンマ線に起因する周波数データおよびその他のノイズに起因する周波数データの和となる。
【００５４】
ステップＳ１４で変換された中性子検出器１の出力信号に起因する中性子検出器信号周波数データ（複素数）は、パワースペクトル演算部１６で各周波数の中性子検出器信号のパワースペクトル（実数）に変換され、パワースペクトル記憶部１７に記憶される（ステップＳ１５）。
【００５５】
次に、ガンマ線検出器信号処理ステップＳ２０の処理手順について説明する。まず、交流成分増幅器２１は、ガンマ線検出器２の出力信号の交流成分を抽出し、増幅する（ステップＳ２１）。すなわち、ガンマ線検出器２の出力信号は、前述のように０レベルより大きな値のレベルの前後で増減するような信号である。交流成分増幅器２１は、まず、直流分を差し引いて、０レベルの前後で変動する信号、すなわち交流成分に変換する。その上で、交流成分増幅器２１は、この交流成分を増幅する。
【００５６】
ステップＳ２１で増幅された交流成分は、ディジタル変換器２２により、ディジタル変換される（ステップＳ２２）。ディジタル変換された交流成分は、時系列データ記憶部２３により記憶される（ステップＳ２３）。
【００５７】
ステップＳ２３で時系列データ記憶部２３に記憶されたディジタル化された交流成分の時系列データの中の所定の範囲の部分は、フーリエ変換部２４によりフーリエ変換される（ステップＳ２４）。所定の範囲とは、たとえば、時系列データの所定の時間幅に属するデータである。また、この範囲は、ステップＳ１４でフーリエ変換される中性子検出器１に起因する時系列データの範囲と同じ範囲である。
【００５８】
この結果、ガンマ線検出器２の出力信号に起因する交流成分の時系列データは、周波数領域のガンマ線検出器信号周波数データに変換される。
【００５９】
ガンマ線検出器２からの信号は、ガンマ線に起因する信号およびノイズが混在している。したがって、ガンマ線検出器信号周波数データは、ガンマ線に起因する周波数データおよびその他のノイズに起因する周波数データの和となる。
【００６０】
ガンマ線に起因するガンマ線検出器２からのそれぞれの信号の周波数成分は、基本的にガンマ線に対するガンマ線検出器２の応答特性によるものであり、時間的な変化は殆どない。したがって、フーリエ変換で時間的な情報が失われても、ガンマ線検出器信号周波数データを、一定とみなしても問題ない。また、中性子検出器１とガンマ線検出器２の形状を同一にしていれば、中性子検出器信号周波数データにおけるガンマ線に起因する成分は、ガンマ線検出器信号周波数データと同一とみなしても、実質的に問題ない。
【００６１】
また、ガンマ線検出器信号処理部２０の各要素における処理においても、ノイズ成分が付加される。これらのノイズは、周波数領域に変換されることにより、時間的な制約がなくなるため、周波数特性のみとなる。ガンマ線検出器信号処理部２０の各要素は、中性子検出器信号処理部１０の各要素と同じ特性を有するため、両者の各要素で付加されるノイズの周波数特性は互いに同様であると考えられ、これらのノイズに起因する周波数データもほぼ同じであるといえる。
【００６２】
ステップＳ２４で変換されたガンマ線検出器２の出力信号に起因するガンマ線検出器信号周波数データ（複素数）は、パワースペクトル演算部２６で各周波数のガンマ線検出器信号のパワースペクトル（実数）に変換され、パワースペクトル記憶部２７に記憶される（ステップＳ２５）。
【００６３】
次に、中性子演算処理ステップＳ３０の処理手順について説明する。まず、減算部３１が、ステップＳ１５でパワースペクトル記憶部１７に記憶された中性子検出器信号パワースペクトルと、ステップＳ２５でパワースペクトル記憶部２７に記憶されたガンマ線検出器信号パワースペクトルとを、入力として受け入れる。
【００６４】
減算部３１は、中性子検出器信号パワースペクトルから、ガンマ線検出器信号パワースペクトルを減ずる（ステップＳ３１）。この結果、中性子検出器信号パワースペクトルに含まれるガンマ線に起因するパワースペクトルは、相殺される。また、ノイズに起因するパワースペクトルについても、大部分が相殺される。すなわち、減算部３１は、中性子検出器信号パワースペクトルからガンマ線検出器信号パワースペクトルを減ずることにより、その差分として中性子に起因する中性子起因パワースペクトルを算出し、出力する。
【００６５】
中性子演算処理部３０の記憶部３２は、減算部３１で算出した中性子起因パワースペクトルを記憶する（ステップＳ３２）。
【００６６】
パワースペクトル密度演算部３３は、ステップＳ３１で減算部３１から出力された中性子起因パワースペクトルを受け入れ、中性子起因パワースペクトルのパワースペクトル密度ＰＳＤを算出する（ステップＳ３３）。
【００６７】
図４は、第１の実施形態に係る中性子測定方法のパワースペクトル演算部分の変形例の手順を示すフロー図である。この変形例においては以下の手順となる。
【００６８】
図４に示すように、伝達関数演算・乗算部３５は、中性子検出器信号パワースペクトルとガンマ線検出器信号パワースペクトルから伝達関数；Ｇ（ｆ）＝１−（ガンマ線検出器信号パワースペクトル）／（中性子検出器信号パワースペクトル）を演算して、これを各周波数に於ける中性子検出器信号パワースペクトルに乗算して、各周波数に於ける演算後のパワースペクトル；Ｇ（ｆ）×（中性子検出器信号パワースペクトル）を得る（ステップＳ３２１）。
【００６９】
この結果、中性子検出器信号パワースペクトルに含まれるガンマ線に起因するパワースペクトルの比率が中性子検出器信号パワースペクトルに乗算され、減じられる。また、ノイズに起因するパワースペクトルについても、大部分が減じられる。すなわち、伝達関数演算・乗算部３５は、中性子検出器信号パワースペクトルからガンマ線検出器信号パワースペクトル相当分を減ずることにより、中性子に起因する中性子起因パワースペクトルを算出し、出力する。
【００７０】
中性子演算処理部３０の記憶部３２は、減算部３１あるいは伝達関数演算・乗算部３５で算出した中性子起因パワースペクトルを記憶する（ステップＳ３２２）。
【００７１】
パワースペクトル密度演算部３３は、ステップＳ３１で減算部３１から出力された中性子起因パワースペクトルを受け入れ、中性子起因パワースペクトルのパワースペクトル密度を算出する（ステップＳ３３）。
【００７２】
キャンベル法では、中性子検出器の時間領域の信号の揺らぎ成分の二乗平均値が中性子強度レベルすなわち中性子束レベルに比例することを中性子の測定原理としている。
【００７３】
また、時間領域の値と、周波数領域の値との間には、離散的なデータを考えた場合に、次の式（２）が成立する。
【００７４】
【数２】
0006602659.tif 000003
【００７５】
ただし、Ｎは、離散データ数すなわち所定の時間幅についてのサンプリングデータ数あるいはフーリエ変換の際のフーリエ変換部が読み取ったデータ数、Ｘ（ｎ）はフーリエ変換後の値、ｘ（ｋ）は時間領域での値である。
【００７６】
式（２）の両辺をＮで除すると式（３）を得る。
【００７７】
【数３】
0006602659.tif 000004
【００７８】
式（３）の右辺は、時間領域の離散データに関する二乗平均である。
【００７９】
式（３）の左辺は、中性子起因周波数データのパワースペクトル密度ＰＳＤをデータ数Ｎで除した値であるので、パワースペクトル密度演算部３３で算出した値は、データ数Ｎの逆数を係数として時間領域の二乗平均値に対応する値であり、これは、すなわち、中性子レベルに対応する、すなわち、中性子レベルに比例する値である。
【００８０】
中性子信号演算部３４は、ステップＳ３３で算出された中性子起因のパワースペクトル密度ＰＳＤを受け入れて、換算係数ｋｎを乗じることによって、中性子信号を算出する（ステップＳ３４）。ここで、換算係数ｋｎは、一定値であり、代表的な周波数における値を用いてもよい。
【００８１】
パルスが重なり揺らぎ信号となった場合の揺らぎ信号の周波数スペクトルは、中性子検出器１での中性子検出によるパルス信号の周波数スペクトルの重なったものであり、その周波数スペクトルの特性は維持される。中性子検出器１およびガンマ線検出器２でのガンマ線検出によるパルス信号についても、同様である。
【００８２】
したがって、本実施形態による周波数領域における演算処理により中性子信号を得る方法は、中性子検出によるパルス信号の重なりがない領域、すなわち、パルス領域においても成立する。この結果、本実施形態によって、従来、キャンベル法で測定していた中性子レベルの範囲よりもさらに低い中性子レベルの範囲、すなわち、パルス領域にまで拡張して、周波数領域での演算による中性子測定を行うことができる。
【００８３】
また、従来のガンマ線補償型中性子検出器では、中性子有感部での信号出力とガンマ線補償部の信号出力の同時性を必要としている。これに対して、本実施形態においては、中性子検出器１の信号とガンマ線検出器２の信号をそれぞれ周波数領域で処理することにより、時間情報が入り込まない処理によって中性子信号を算出している。
【００８４】
このような本実施形態の方式では、中性子検出器１の信号とガンマ線検出器２の信号間の同時性は要求されない。すなわち、たとえば、中性子検出器１およびガンマ線検出器２のそれぞれの出力信号を別々のタイミングで測定した後でも、信号処理を行うことによって、中性子強度すなわち中性子束のレベルを求めることが可能である。
【００８５】
従来のガンマ線補償型検出器を用いた場合においては、中性子有感部とガンマ線補償部を一体構造とし共通の信号電極に対向する励起電極と補償電極にそれぞれ逆の極性の電圧を印加していたため、中性子有感部とガンマ線補償部の一方では、電離電子による自己遮へいの影響がより顕著となるといった問題があった。本実施形態においては、中性子有感部である中性子検出器１とガンマ線補償部であるガンマ線検出器２が独立しているため、それぞれ望ましい方向に電圧を印加することができる。この結果、従来のような自己遮へいの影響の問題がなくなった。
【００８６】
また、従来のガンマ線補償型検出器を用いた場合においては、中性子有感部からの実信号とガンマ線補償部からの実信号との差を中性子信号として得ることから、両者におけるガンマ線の寄与が等しくなるように、それぞれの検出器電源あるいは増幅器の特性を揃える必要がある。このため、これらの機器および回路の製造および調整が容易ではないという課題があった。一方、本実施形態の方式では、中性子検出器１の信号とガンマ線検出器２の信号をディジタル処理して、中性子信号を算出することから、従来のようなハード的な調整の必要性がなくなり、測定上の負荷が軽減される。
【００８７】
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態に係る中性子測定装置１００の中性子演算装置５０においては、ガンマ線検出器信号処理部２０は、補正部２５を有する。
【００８８】
補正部２５は、ガンマ線検出器信号処理部２０で最終的にパワースペクトル記憶部２７に記憶されるガンマ線検出器信号パワースペクトルのレベルを、中性子検出器信号処理部１０で最終的にパワースペクトル記憶部１７に記憶されるパワースペクトル記憶部１７中のガンマ線が寄与する部分のレベルに合致させるように、補正を行う。具体的には、補正部２５は、パワースペクトル記憶部２７から減算部３１に出力するガンマ線検出器信号パワースペクトルに、補正係数Ｃを乗ずる。
【００８９】
ここで、補正係数Ｃは、前述のように、ガンマ線検出器信号処理部２０で最終的にパワースペクトル記憶部２７に記憶されるガンマ線検出器信号パワースペクトルのレベルと、中性子検出器信号処理部１０で最終的にパワースペクトル記憶部１７に記憶される中性子検出器信号パワースペクトル中のガンマ線が寄与する部分のレベルとが等しくなるように設定される。
【００９０】
補正係数Ｃの値は、たとえば、実際に、中性子検出器１およびガンマ線検出器２のそれぞれに同一のガンマ線源を用いて、それぞれの信号を発生させ、信号処理する。いま、中性子検出器信号処理部１０により算出された中性子検出器信号パワースペクトルをＧＮ（ｆ）とし、ガンマ線検出器信号処理部２０により算出されたガンマ線検出器信号パワースペクトルをＧＧ（ｆ）とする。なお、中性子検出器１およびガンマ線検出器２の信号発生を同時に行ってもよいし、別個に行ってもよい。
【００９１】
ＧＮ（ｆ）の関数形状とＧＧ（ｆ）の関数形状とが、必ずしも一致しない場合、補正係数Ｃは、Ｃ（ｆ）＝ＧＮ（ｆ）−ＧＧ（ｆ）により算出する。関数形状の違いが大きくない場合には、Ｃ（ｆ）を周波数領域で平均化することでもよい。
【００９２】
なお、Ｃ（ｆ）として、Ｃ（ｆ）＝ＧＮ（ｆ）／ＧＧ（ｆ）のように、比をとることでもよい。
【００９３】
図６は、第２の実施形態に係る中性子測定方法の手順を示すフロー図である。第１の実施形態と異なる部分についてのみ、説明する。ガンマ線検出器信号処理ステップＳ２０において、ステップＳ２５でパワースペクトル記憶部２７に記憶されたガンマ線検出器信号パワースペクトルを、補正部２５が補正して、減算部３１に出力する（ステップＳ２６）。
【００９４】
具体的には、補正部２５は、パワースペクトル記憶部２７に記憶されたガンマ線検出器信号パワースペクトルに、補正係数Ｃ（ｆ）を加える。なお、補正係数Ｃ（ｆ）を比とした場合は、補正係数Ｃ（ｆ）を乗ずる。
【００９５】
図７は、第２の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。この場合は、ガンマ線検出器信号処理部２０に補正部２５は設けられておらず、中性子演算処理部３０に、伝達関数演算・乗算部３５が設けられている。
【００９６】
この場合は、伝達関数Ｇ（ｆ）に補正係数Ｃ（ｆ）を組み込んで、伝達関数Ｇ（ｆ）を次の式（４）により算出する。
Ｇ（ｆ）＝１−Ｃ（ｆ）×（ガンマ線検出器信号パワースペクトル）／（中性子検出器信号パワースペクトル）              …（４）
【００９７】
図８は、第２の実施形態に係る中性子測定方法のパワースペクトル演算部分の変形例の手順を示すフロー図である。中性子演算処理ステップＳ３０において、図４と同様に、伝達関数演算・乗算部３５が伝達関数Ｇ（ｆ）を演算し（ステップＳ３２１）、中性子検出器信号パワースペクトルからガンマ線検出器信号パワースペクトル相当分を減ずることにより、中性子に起因する中性子起因パワースペクトルを算出・記憶するとともに出力（ステップＳ３２２）する。
【００９８】
以上のように、本第２の実施形態においては、パワースペクトルの段階で補正を行うため、中性子検出器１、前置増幅器１ａおよび中性子検出器信号処理部１０の信号処理上の特性と、ガンマ線検出器２、前置増幅器２ａおよびガンマ線検出器信号処理部２０の信号処理上の特性とが、異なっている場合でも、ガンマ線の補償が可能である。また、さらに、中性子検出器１とガンマ線検出器２の設置位置が異なっていても、それを考慮して校正を実施すれば、それに応じた補正係数Ｃ（ｆ）を設定することができる。
【００９９】
このため、中性子検出器信号処理部１０とガンマ線検出器信号処理部２０を、同一の回路にする必要はなく、また、検出器の設置位置についても互いに離れた位置でもよく、装置設計および配置設計上の自由度が確保できる。
【０１００】
なお、本第２の実施形態では、補正係数Ｃ（ｆ）のように、補正係数を周波数の関数としたが、たとえば、ガンマ線が、たとえば１種類の線源のみに起因する場合には、ある代表的な周波数で、補正係数を設定することができる。すなわち、それぞれの波形がほぼ同一であるため、それぞれのガンマ線による出力の周波数特性もほぼ同一である。このため、この周波数範囲の代表的な周波数を代表値として、同一のガンマ線源による中性子検出器１の出力に基づき算出されたパワースペクトルと、ガンマ線検出器２の出力に基づき算出されたパワースペクトルとに基づいて、補正係数を決定することでもよい。
【０１０１】
［第３の実施形態］
図９は、第３の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。
【０１０２】
本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第３の実施形態においては、検出器、信号処理部にそれぞれ調整部が設けられている。
【０１０３】
すなわち、中性子検出器１の出力強度を調整する調整部１９ａ、前置増幅器１ａの出力強度を調整する調整部１９ｂ、中性子検出器信号処理部１０の交流成分増幅器１１の出力強度を調整する調整部１９ｃ、ディジタル変換器１２の出力強度を調整する調整部１９ｄを有する。同様に、ガンマ線検出器２の出力強度を調整する調整部２９ａ、前置増幅器２ａの出力強度を調整する調整部２９ｂ、ガンマ線検出器信号処理部２０の交流成分増幅器２１の出力強度を調整する調整部２９ｃ、ディジタル変換器２２の出力強度を調整する調整部２９ｄを有する。
【０１０４】
調整部１９ａは、中性子検出器１に印加される電圧の調整部であってもよい。同様に、調整部２９ａは、ガンマ線検出器２に印加される電圧の調整部であってもよい。また、調整部１９ｂおよび調整部２９ｂはそれぞれ、前置増幅器１ａおよび前置増幅器２ａのゲイン調整部であってもよい。
【０１０５】
図１０は、第３の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。このように中性子演算処理部３０において、減算部３１に代えて伝達関数演算・乗算部３５を設けてもよい。
【０１０６】
このように、中性子検出器信号を処理して中性子検出器信号周波数データを算出し中性子検出器信号パワースペクトルを演算する過程と、ガンマ線検出器信号を処理してガンマ線検出器信号周波数データを算出しガンマ線検出器信号パワースペクトルを演算する過程のそれぞれ対応するステップで、ガンマ線に起因する成分の寄与のレベルが同じになるように調整する。これにより、中性子測定装置１００の各段階で付加されるノイズの影響をその都度除去することができる。
【０１０７】
なお、実施形態では、中性子検出器１について調整部１９ａ、前置増幅器１ａについて調整部１９ｂ、中性子検出器信号処理部１０については交流成分増幅器１１に調整部１９ｃ、ディジタル変換器１２に調整部１９ｄを、また、ガンマ線検出器２について調整部２９ａ、前置増幅器２ａについて調整部２９ｂ、ガンマ線検出器信号処理部２０については交流成分増幅器２１に調整部２９ｃ、ディジタル変換器２２に調整部２９ｄを設けた場合を示したが、これに限定されない。たとえば、これらのいずれかのみについて設けることでもよい。
【０１０８】
また、中性子検出器信号処理部１０の時系列データ記憶部１３およびフーリエ変換部１４、ならびに、ガンマ線検出器信号処理部２０の時系列データ記憶部２３およびフーリエ変換部２４のいずれか、あるいは全てについて、さらに調整部を設けてもよい。
【０１０９】
［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第４の実施形態においては、中性子検出器信号処理部１０は、帯域制限器１８を、また、ガンマ線検出器信号処理部２０は、帯域制限器２８を有する。
【０１１０】
帯域制限器１８および帯域制限器２８は、同じ周波数帯域のみを選択する。具体的には、帯域制限器１８および帯域制限器２８は、それぞれ、中性子検出器１で検出する中性子による信号の周波数帯域に合わせて、周波数帯域を選択する。
【０１１１】
このように、中性子による信号の周波数成分のみを選択する帯域制限器１８、２８を具備することにより、中性子照射以外の要因をできるだけ排除し、また、中性子に起因する信号と周波数領域が同じガンマ線に起因する出力信号のフーリエ変換結果を除外することができる。
【０１１２】
図１２は、第４の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。本変形例においては、第４の実施形態に設けられていた中性子検出器信号処理部１０の帯域制限器１８、ガンマ線検出器信号処理部２０の帯域制限器２８、および中性子演算処理部３０の減算部３１は設けられておらず、代わりに、中性子演算処理部３０に伝達関数演算・乗算部３５が設けられている。
【０１１３】
なお、伝達関数演算・乗算部３５の内容、作用については、図２および図４で示した第１の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の場合と同様である。
【０１１４】
この結果、中性子起因パワースペクトルは、中性子検出器１に入射した中性子強度と高度の相関を有することになり、広い範囲で中性子強度との直線性を確保することができる。
【０１１５】
［第５の実施形態］
図１３は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態あるいは第４の実施形態の変形である。本実施形態における中性子演算装置５０は、波高弁別部４１およびパルス計数部４２を有する。波高弁別部４１は、中性子検出器１の前置増幅器１ａからの信号を受け入れて、波高弁別した後に、パルス計数部４２に出力する。パルス計数部４２は、波高弁別部４１からの信号をカウントして、その結果を中性子演算処理部３０の中性子信号演算部３４に出力する。
【０１１６】
パルス領域における計測状態では、多くの場合、中性子の入射により生ずるパルス信号のレベルは、ガンマ線に入射により生ずるパルス信号の数倍である。このため、波高弁別部４１により、あるレベル以上のパルス信号を通過させることにより、ガンマ線によるパルス信号を除去することができる。
【０１１７】
したがって、波高弁別部４１を通過させた後に、パルス計数部４２で中性子に起因するパルス信号をカウントすることができる。
【０１１８】
中性子信号演算部３４は、周波数領域での中性子起因パワースペクトルに基づいて算出したパワースペクトル密度ＰＳＤに換算係数ｋｎを乗じて中性子信号を求めるが、さらに換算係数ｋｎを乗じるにあたって、直接的に測定された中性子信号を並行して受け入れることになる。
【０１１９】
すなわち、中性子の入射を個別にカウントできる領域にまで、周波数領域での算出方式を広げることが可能となったため、中性子カウント信号を、中性子信号演算部３４での演算を行うための基準として使用することができる。
【０１２０】
図１４は、第５の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。このように中性子信号処理部１０の帯域制限器１８、ガンマ線検出器信号処理部２０の帯域制限器２８、および中性子演算処理部３０の減算部３１に代えて、中性子演算処理部３０に伝達関数演算・乗算部３５を設けてもよい。
【０１２１】
図１５は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の第１の変形例の構成を示すブロック図である。この変形例では、ゲート開閉部４３およびパルス計数部４２を有している。ゲート開閉部４３は、ガンマ線検出器信号処理部２０にガンマ線検出器２からの信号が入ったときは、パルス計数部４２でのカウントをしないように、ゲート開閉部４３を閉ざすことにより、図１３と同様の効果を得ようとするものである。
【０１２２】
図１６は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の第１の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図である。この部分の構成は図１４と同様である。
【０１２３】
図１７は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の第２の変形例の構成を示すブロック図である。本第２の変形例は、減算部４４とパルス計数部４２を有する。中性子検出器１の前置増幅器１ａからの電圧信号レベルから、ガンマ線検出器２の前置増幅器２ａからの電圧信号レベルを減ずることにより、ガンマ線に起因する成分を除去して、中性子に起因する電圧信号レベルを得ようとするものである。
【０１２４】
図１８は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の第２の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図であり、この部分の構成は図１４と同様である。
【０１２５】
図１９は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の第３の変形例の構成を示すブロック図である。中性子検出器１の前置増幅器１ａからの信号をカウントするパルス計数部４２ａと、ガンマ線検出器２の前置増幅器２ａからの信号をカウントするパルス計数部４２ｂ、および減算部４４を有する。
【０１２６】
パルス計数部４２ａで中性子起因のパルスとガンマ線起因のパルスの合計をカウントし、パルス計数部４２ｂでガンマ線起因のパルスをカウントする。減算部４４で差し引いて中性子起因のパルス数を得て、中性子信号演算部３４に出力する。
【０１２７】
中性子信号演算部３４での処理および効果は、図１３、図１５および図１７の場合と同様である。
【０１２８】
図２０は、第５の実施形態に係る中性子測定装置の第３の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すブロック図であり、この部分の構成は図１４と同様である。
【０１２９】
［第６の実施形態］
図２１は、第６の実施形態に係る中性子測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態における中性子演算装置５０は、上限波高弁別部４５、下限波高弁別部４６、ＡＮＤ回路４８、およびパルス計数部４２を有する。
【０１３０】
上限波高弁別部４５は、所定の上限値以下の信号を通過させる。また、下限波高弁別部４６は所定の下限値以上の信号を通過させる。ＡＮＤ回路４８は、上限波高弁別部４５と下限波高弁別部４６を通過した信号のみを出力する。パルス計数部４２はこの信号をカウントし、中性子演算処理部３０の中性子信号演算部３４に出力する。
【０１３１】
上限値と下限値は、ガンマ線によるパルス信号の場合は、ＡＮＤ条件が成立するように設定される。すなわち、中性子演算処理部３０の中性子信号演算部３４には、ガンマ線のカウント数が出力される。
【０１３２】
中性子信号演算部３４では、パワースペクトル密度演算部３３から中性子強度に比例する値を受け入れて換算係数を乗ずるが、パルス計数部４２からガンマ線のパルス信号を受け入れることによって、換算係数が妥当なレベルの値であるかをおおよそ判断する材料として使用できる。
【０１３３】
すなわち、中性子強度が低いレベルでは、相対的にガンマ線のカウントが多くなる。逆に、中性子強度が高いレベルでは、相対的にガンマ線のカウントが少なくなる。この関係をあらかじめ把握しておくことにより、周波数領域での信号処理に基づく中性子強度の算出がおかしくないか否かを判断することができる。
【０１３４】
図２２は、第６の実施形態に係る中性子測定装置のパワースペクトル演算部分の変形例の構成を示すブロック図である。このように中性子検出器信号処理部１０の帯域制限器１８、ガンマ線検出器信号処理部２０の帯域制限器２８、および中性子演算処理部３０の減算部３１に代えて、中性子演算処理部３０に伝達関数演算・乗算部３５を設けてもよい。
【０１３５】
図２３は、第６の実施形態に係る中性子測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。本変形例による中性子演算装置５０は、波高弁別部４１、ゲート開閉部４３、およびパルス計数部４２を有する。波高弁別部４１は、所定のレベルを超えたパルス信号のみを通過させる。したがって、ガンマ線起因のパルス信号を除き、中性子信号のみを通すことができる。
【０１３６】
ゲート開閉部４３は、中性子起因のパルス信号が入ったときは、ゲートを閉鎖する。したがって、パルス計数部４２は、ガンマ線起因のパルス信号をカウントし、中性子信号演算部３４に出力する。このように、本変形例も第６の実施形態と同様の効果を有する。
【０１３７】
図２４は、第６の実施形態に係る中性子測定装置の変形例においてパワースペクトル演算部分を変形した例の構成を示すロック図であり、この部分の構成は図２２と同様である。
【０１３８】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【０１３９】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第１、第２および第４の各実施形態の説明において示したパワースペクトル演算部分の変形例の内容を、第３の実施形態、第５、第６の各実施形態およびそれぞれの変形例と適宜、組み合わせてもよい。
【０１４０】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【０１４１】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１４２】
１…中性子検出器、１ａ…前置増幅器、２…ガンマ線検出器、２ａ…前置増幅器、１０…中性子検出器信号処理部、１１…交流成分増幅器（第１の交流成分増幅器）、１２…ディジタル変換器（第１のディジタル変換器）、１３…時系列データ記憶部（第１の時系列データ記憶部）、１４…フーリエ変換部（第１のフーリエ変換部）、１６…パワースペクトル演算部（第１のパワースペクトル演算部）、１７…パワースペクトル記憶部（第１のパワースペクトル記憶部）、１８…帯域制限器（第１の帯域制限器）、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ…調整部、２０…ガンマ線検出器信号処理部、２１…交流成分増幅器（第２の交流成分増幅器）、２２…ディジタル変換器（第２のディジタル変換器）、２３…時系列データ記憶部（第２の時系列データ記憶部）、２４…フーリエ変換部（第２のフーリエ変換部）、２５…補正部、２６…パワースペクトル演算部（第２のパワースペクトル演算部）、２７…パワースペクトル記憶部（第２のパワースペクトル記憶部）、２８…帯域制限器（第２の帯域制限器）、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ…調整部、３０…中性子演算処理部、３１…減算部、３２…記憶部、３３…パワースペクトル密度演算部、３４…中性子信号演算部、３５…伝達関数演算・乗算部、４１…波高弁別部、４２、４２ａ、４２ｂ…パルス計数部、４３…ゲート開閉部、４４…減算部、４５…上限波高弁別部、４６…下限波高弁別部、４８…ＡＮＤ回路、５０…中性子演算装置、１００…中性子測定装置
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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