(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射により発光するシンチレータを有する放射線検出部と、上記放射線検出部で発生した光信号を伝送する光伝送部材と、該光伝送部材を通り伝送された光信号から放射線量を演算する信号処理部とを備えた放射線測定装置であって、
上記信号処理部は、
上記光伝送部材への放射線作用に起因して生じる上記光信号の波長スペクトルにおける可視光領域と近赤外光領域とにおける発光ピークの変化と光信号の増幅値との関係から求まる光伝送損失量に応じて光信号を増幅する補償制御を行う補償部を有し、補償された信号を出力する、
ことを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
上記信号処理部は、上記光信号を分岐する光分岐部と、分岐した一方の光信号において上記波長スペクトルの変化を検知するため上記光信号における発光強度を検出し上記補償部へ送る分光分析部と、分岐した他方の光信号を電気パルス信号に変換しパルス計数して上記補償部へ送る光検出部と、をさらに有する、請求項１に記載の放射線測定装置。
【請求項３】
上記補償部は、可視光領域と近赤外光領域とにおける発光ピークの発光強度比を求めると共に、発光強度比と上記電気パルス信号の増幅値との関係情報を格納した記憶部を有し、上記関係情報に従い電気パルス信号の増幅制御を上記光検出部へ行い光伝送損失量の補償を行う、請求項２に記載の放射線測定装置。
【請求項４】
上記シンチレータは、中性子と核反応を起こす核種を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項５】
上記放射線検出部は、上記シンチレータと上記光伝送部材との間に、シンチレータが発する光の波長を変換する波長シフターを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項６】
上記放射線検出部は、上記シンチレータの中心軸に当該シンチレータと同じ長さで延在する波長シフトファイバーと、該波長シフトファイバーと上記光伝送部材との間に、波長シフトファイバーが発する光を透過する光学フィルタとを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項７】
上記放射線検出部は、発光ピーク波長が７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲のシンチレータを有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項８】
上記光伝送部材は、フッ素ドープ石英ファイバである、請求項１から７のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項９】
上記信号処理部は、上記光信号を分岐する光分岐部と、分岐した一方の光信号において上記波長スペクトルの変化を検知するため上記光信号における発光強度を検出し上記補償部へ送る分光分析部と、分岐した他方の光信号を電気パルス信号に変換しパルス計数して上記補償部へ送る光検出部と、をさらに有し、
上記光分岐部は光カプラであり、上記分光分析部は分光光度計である、請求項１から８のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項１０】
上記信号処理部は、上記光信号を分岐する光分岐部と、分岐した一方の光信号において上記波長スペクトルの変化を検知するため上記光信号における発光強度を検出し上記補償部へ送る分光分析部と、分岐した他方の光信号を電気パルス信号に変換しパルス計数して上記補償部へ送る光検出部と、をさらに有し、
上記光分岐部は、色分光フィルタであり複数の波長域に光信号を分岐し、
上記分光分析部は、分岐された各波長域の光信号について各電気パルス信号に変換して各パルス波高スペクトルの変化を検知する、請求項１から８のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項１１】
上記光伝送部材とは別個独立した第２光伝送部材をさらに備え、上記信号処理部は、第２光伝送部材を通り伝送された光信号から第２放射線量を演算すると共に、上記光伝送部材の光信号により演算した放射線量から第２放射線量を減じる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の放射線測定装置。
【請求項１２】
放射線の入射により発光するシンチレータから光伝送部材を通り伝送された光信号から放射線量を演算する放射線測定装置において実行される放射線測定方法であって、
上記放射線測定装置に備わる補償部にて、上記光伝送部材への放射線作用に起因して生じる上記光信号の波長スペクトルにおける可視光領域と近赤外光領域とにおける発光ピークの変化と光信号の増幅値との関係から求まる光伝送損失量に応じて光信号を増幅する補償を行い、補償された放射線量を出力する、
ことを特徴とする放射線測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所における格納容器内のような高い放射線照射環境下での測定対象場における放射線線量率を測定する放射線測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所における格納容器内には、原子炉の出力を監視するための中性子測定装置、及び空間放射線線量率を測定する放射線測定装置が設置されている。従来、これらの測定装置の検出器として電離箱及び比例計数管が用いられてきたが、検出器の出力信号が微弱な電気信号のためノイズの影響を受け易い。よって耐ノイズ性を向上させるために、近年、検出器としてシンチレータ又はシンチレーションファイバを用いて光信号を伝送する方式が開発されている。【０００３】
このような光信号伝送によって、原子炉出力監視用の中性子測定を実現する手段は、中性子と核反応する第１シンチレータと、中性子と核反応しない又は核反応確率が低い第２シンチレータと、光検出部とを備え、第１シンチレータと第２シンチレータとの各発光出力の差分を求めてγ線の影響を除去することで、熱中性子束を精度良く測定している（例えば特許文献１）。【０００４】
同様に光信号伝送を用いるものとして、放射線照射環境下において、一つのセンサ部で中性子束、γ線線量、及び温度を測定する多目的放射線環境モニタ素子も提案されている。該モニタ素子では、ＯＨ添加シリカ片によるセンサ部で、雰囲気温度の測定、中性子束の測定、及びγ線線量の測定を行い、該センサ部に接続したフッ素添加光ファイバを導光路として使用している（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５−００８２８７号
【特許文献２】特開２００６−４６９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、熱中性子束を精度良く測定するために２系統の測定結果の差分を求めている。しかしながら、導光路への放射線照射によって導光路の光伝送特性が変化することから、差分を求めた場合でも、実際の放射線量の変化に起因しない測定値の変動が生じるという問題がある。
また、特許文献２のようにフッ素添加光ファイバを導光路として使用した場合、放射線照射による光伝送損失の増加量は抑制される。しかしながら、シンチレーション光のような微弱な光を検出するときには、光伝送特性の変化が小さい場合でも測定値に変動が生じてしまい、安定した放射線測定が困難であるという問題があった。【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、従来に比べて安定した放射線測定が可能な放射線測定装置及び方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における放射線測定装置は、放射線の入射により発光するシンチレータを有する放射線検出部と、上記放射線検出部で発生した光信号を伝送する光伝送部材と、該光伝送部材を通り伝送された光信号から放射線量を演算する信号処理部とを備えた放射線測定装置であって、上記信号処理部は、上記光伝送部材への放射線作用に起因して生じる上記光信号における波長スペクトルの変化から光伝送損失量を求めて損失量の補償制御を行う補償部を有し、補償された信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様における放射線測定装置によれば、信号処理部に補償部を備えたことにより、伝送された光信号の波長特性、具体的には波長スペクトルの変化を観測し、放射線照射による光伝送部材における光伝送特性の変化量つまり光伝送損失量を求め、光伝送特性の変化量を補償する。該補償により、放射線照射環境下における放射線測定値の変動を従来に比べて抑制することができ、安定した放射線測定が可能であり、また、放射線測定の信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す放射線測定装置における光伝送部材の光伝送損失の増加によるパルス波高値の低下及び補償を概念的に示した、パルス波高スペクトルを示す図である。
【図３】図１に示す放射線測定装置の光伝送部材における照射誘起発光の波長スペクトルの概念を示す図である。
【図４】図１に示す放射線測定装置の光伝送部材への放射線照射による光伝送損失の増加の波長依存性の概念を示す図である。
【図５】光伝送損失の増加の波長依存性について、４５０ｎｍと１２７０ｎｍとの発光ピークにおける各発光強度と、発光ピーク比との関連を説明するための図である。
【図６】図１に示す放射線測定装置に備わる補償部が有する記憶部に格納した、発光ピーク比、積算放射線量、シンチレーション発光波長における光伝送損失、増幅値のデータを有するデータテーブルのイメージを示す図である。
【図７】実施の形態２による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態４による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態５による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態６による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態７による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態８による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態９による放射線測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す放射線検出部及び光伝送部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態である放射線測定装置、及び該放射線測定装置にて実行される放射線測定方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１２】
以下に説明する各実施の形態における放射線測定装置の概略を説明する。光伝送部材を放射線照射環境下に曝すと照射誘起発光が発生する。この照射誘起発光はチェレンコフ光によるものと考えられる。該チェレンコフ光の波長特性を観測し、４５０ｎｍと１２７０ｎｍとの各発光ピークのピーク比が、光伝送部材における積算放射線量の増加に伴う光伝送損失の増加によって変化することを利用する。発光ピーク比より光伝送部材の積算放射線量を求めることができ、また、この積算放射線量に対応して、シンチレーション発光における光波長の光伝送特性の変化量を求めることもできる。補償部は、例えば光伝送特性の変化量からパルス増幅器でのゲイン補償量を決定し、電気パルス信号の増幅率を制御する。これにより、積算放射線量の増加に伴う光伝送部材における光伝送損失の増加に関わらず、放射線検出部で発生した光信号に対応したパルス波高値を一定に保つことができ、パルス波高スペクトルのピークを一定に保つことができる。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における放射線測定装置の概略構成を示す図である。この放射線測定装置１０１は、基本的構成部分として、放射線検出部１と、光伝送部材２１と、信号処理部３とを備え、信号処理部３には補償部７を備え、放射線検出部１と信号処理部３とは光伝送部材２１で接続されている。また信号処理部３は、光分岐部４、分光分析部５、及び光検出部６をさらに有することができる。
【００１４】
一方、光伝送部材２１として使用する石英系光ファイバが放射線環境下で使用された場合、放射線に起因して、伝送される光量の減少が生じることが知られている。具体的には、石英系光ファイバにおいて、放射線によって分離された電子と正孔とが光ファイバに存在する欠陥と結びついたときにカラーセンターが生じ、これが吸収損失となり光伝送特性を劣化させることが知られている。
本実施の形態１の放射線測定装置１０１を含めて以下の各実施形態で説明する放射線測定装置は、光伝送部材２１で発生する、このような光伝送特性の劣化を、放射線検出部１及び光伝送部材２１以外の信号処理部３にて補償するように構成した装置である。
以下に、放射線測定装置１０１における上述の各構成部分について、順次説明を行う。
【００１５】
放射線検出部１は、放射線の入射により発光するシンチレータ１１を放射線センサとして有する。光伝送部材２１は、光伝送部２に備わり、シンチレータ１１で発生したシンチレーション光（以下、光信号と記す）を信号処理部３へ伝送する部材であり、本実施形態では光ファイバである。
信号処理部３は、光伝送部材２１を伝送された光信号から放射線検出部１での放射線量を演算する装置である。
信号処理部３に含まれる補償部７は、光伝送部材２１への放射線作用に起因して生じる光信号における波長スペクトルの変化から、光伝送部材２１における光伝送損失量を求めて損失量の補償制御を行う。詳細動作は後述する。
【００１６】
信号処理部３に含まれる光分岐部４は、光伝送部材２１が接続され、光伝送部材２１を通り伝送された光信号を本実施形態では２つに分岐する。
分光分析部５は、光分岐部４によって分岐された一方の光信号が供給され、本実施形態では、該光信号における特定波長の発光強度を観測し、発光強度情報を補償部７へ送出する。
ここで補償部７、光分岐部４、及び分光分析部５について、以下では具体的な機器を記載するが、これらに限定するものではなく、上述の機能、動作が可能なものであればよい。
【００１７】
光検出部６は、光分岐部４によって分岐された他方の光信号が供給され、該光信号を電気信号に変換しパルス計数する。計数した電気パルス信号を補償部７へ送出する。このような光検出部６は、本実施形態では、光信号を電気パルス信号に変換する受光素子６１と、電気パルス信号を増幅するパルス増幅器６２と、増幅された電気パルス信号の波高を測定し信号とノイズとに弁別する波高弁別装置６３と、信号として弁別された電気パルス信号を計数するカウンタ６４とを有する。ここで受光素子６１としては、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）等の、微弱な光信号を検知して電気信号に変換する機能を有する素子が使用可能である。
【００１８】
補償部７は、分光分析部５、及び光検出部６のカウンタ６４と電気的に接続されており、分光分析部５から供給された発光強度情報をもとに特定波長間の発光強度比を求める発光強度比演算部７１を有する。また補償部７は、発光強度比と、電気パルス信号の増幅値との関係情報を格納した記憶部７２（図１）を有する。ここで上記増幅値は、パルス増幅器６２が電気パルス信号を増幅するためのゲインに相当するものである。
【００１９】
このような補償部７は、実際にはコンピュータを用いて実現され、発光強度比演算部７１、及び後述の減算部７３は、演算機能に対応したソフトウェアと、これを実行するためのＣＰＵ（中央演算処理装置）等のハードウェアから構成されている。尚、上記コンピュータは、実際には当該放射線測定装置１０１に組み込まれたマイクロコンピュータに相当するのが好ましいが、スタンドアロン型のパーソナルコンピュータを用いることもできる。
【００２０】
以上のように構成された実施の形態１における放射線測定装置１０１の動作について説明する。
シンチレータ１１に放射線が入射したとき、シンチレータ１１は蛍光を発する。この蛍光は、シンチレータ１１に接続された光伝送部材２１内を光信号として伝送される。光伝送部材２１から信号処理部３に設置された光分岐部４に供給された光信号は、分岐され、一方の光信号は、分光分析部５に伝送される。
分光分析部５では、供給された光信号における特定波長の発光強度を観測し、結果を補償部７へ伝送する。
【００２１】
光分岐部４で分岐された他方の光信号は、光検出部６に備わる受光素子６１に供給される。受光素子６１は、光信号を電気パルス信号に変換し、変換された電気パルス信号は、パルス増幅器６２で増幅される。ここで、パルス増幅器６２のゲインは、補償部７からの制御信号により設定される。ゲイン設定の詳細については後述する。
増幅された電気パルス信号について信号とノイズとを識別するために、図２に示すように、波高弁別装置６３は、電気パルス信号の波高値と、設定した閾値とを比較して、閾値に満たない電気パルス信号を除去し、閾値以上の電気パルス信号を後段のカウンタ６４へ出力する。
カウンタ６４は、波高弁別装置６３から供給される上記閾値以上の電気パルス信号を計数し、計数値を補償部７へ出力する。
補償部７は、分光分析部５から供給された複数の特定波長の発光強度を用いて発光強度比を発光強度比演算部７１にて求める。さらに補償部７は、求めた発光強度比を元に、記憶部７２から増幅値を読み出し、該増幅値を制御信号としてパルス増幅器６２へ送出する。
パルス増幅器６２は、受光素子６１にて光信号から変換された電気パルス信号を上記増幅値に従い増幅する。
補償部７及びパルス増幅器６２における動作については、以下でさらに詳しく説明する。
【００２２】
以上のような構成及び動作を有する放射線測定装置１０１において、放射線により、上述した光伝送部材２１での光伝送特性の劣化が発生すると、以下の現象が起こる。
即ち、光伝送部材２１において光伝送特性が劣化すると、シンチレータ１１内で発生した光子のうち、信号処理部３へ到達する光子数が減少する。光子数が減少することで、光検出部６において図２に示すように、電気パルス信号における本来の波高スペクトル８１が、光伝送損失の増加によりパルス波高値が低下（グラフ左方向）した波高スペクトル８２へ、パルス波高値の低下量８３にて、移行する。その結果、波高弁別装置６３における識別動作において、閾値に満たず除去される電気パルス信号が増加し、測定対象場における放射線強度は変化していないにもかかわらず、放射線測定値が減少してしまう。
【００２３】
このような、光伝送部材２１における光伝送特性の変化に起因した、放射線の測定値変動を抑制するために、本実施の形態１も含めて以下の各実施の形態における放射線測定装置では、光伝送部材２１における光伝送特性の変化量を求め、光伝送特性の変化により減少した電気パルス信号の波高値低下を補償するようにパルス増幅器６２でのゲインを補償部７で制御するように構成した。
【００２４】
電気パルス信号のパルス増幅器のゲインを補償することで、光伝送部材２１において光伝送特性が変化した場合でも、電気パルス信号のパルス波高値を一定に保つことができる。即ち、図２の縦軸の計数率におけるピークに対応した、横軸に示すパルス波高値は低下（グラフ左側）することなく、一定のパルス波高値（横軸値）に維持することが可能となる。その結果、波高弁別装置６３において、信号として識別される電気パルス信号の数が光伝送特性の変化の前後で変化するのを防止あるいは抑制することが可能となる。
【００２５】
以下には、光伝送特性の変化量を求める方法について詳しく説明する。
光伝送部材２１を放射線照射環境下に曝したとき、光伝送部材２１に照射誘起発光が発生することが知られている。この照射誘起発光が光伝送特性に変化をもたらす。この照射誘起発光は、チェレンコフ光により光伝送部材２１に誘起された発光と考えられており、４００〜１４００ｎｍの波長域で観測される。これは、特許文献２及び非特許文献（Fusion Engineering and Design 41(1998)201-205 “Behavior of optical fibers under heavy irradiation”）にも記載されており、該非特許文献のFig. 5には、観測された照射誘起発光の波長スペクトルが示されている。照射誘起発光の波長スペクトルには、図３に示すように、４５０ｎｍ、及び１２７０ｎｍに顕著な発光ピークがある。またこれらの発光ピークの発光強度は、放射線量に比例することが確認されている（上記非特許文献）。
【００２６】
一方、光伝送部材２１における放射線照射による光伝送特性の変化は、波長によって異なる性質を有しており、図４に示すように、４５０ｎｍを含む可視光領域では、光伝送損失の増加が大きいのに対し、１２７０ｎｍを含む近赤外光領域では、光伝送損失の増加は少ない。
したがって、４５０ｎｍと１２７０ｎｍとの２つの発光ピークの発光強度比は、光伝送部材２１への放射線照射の変化による光伝送特性の変化に伴い変動する。なお、シンチレータ１１の発光波長は、４５０ｎｍ及び１２７０ｎｍの発光ピークに重ならない波長域であるのが好ましく、そのような波長域を有するシンチレータを選択することが望ましい。
【００２７】
光伝送特性の変化量を求める方法について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、発光強度と、４５０ｎｍ及び１２７０ｎｍでの発光ピークの発光強度比（ピーク比）とを説明するための図である。例えば、図５におけるＮｏ．１は、放射線照射環境下における初期値を示すものとする。Ｎｏ．２は、Ｎｏ．１よりも発光強度が低下した場合であるが、ピーク比に変化がない場合を示している。これは、測定環境の放射線強度が低下したことを意味している。一方、Ｎｏ．３−Ｎｏ．５は、ピーク比が変化した場合を示しており、放射線照射による光伝送特性の変化を示している。ここで、ピーク比は、分光分析部５で観測した４５０ｎｍにおける発光強度Ａと、１２７０ｎｍにおける発光強度Ｂとの比であり、発光強度Ａを発光強度Ｂで除算した値である。補償部７における発光強度比演算部７１がこの比を求める。
【００２８】
ピーク比の変化は、上述したように、図４に示した放射線照射による光伝送損失の増加が波長特性に依存することに基づく。４５０ｎｍの発光ピークでは光伝送損失の増加が大きく、一方、１２７０ｎｍにおける光伝送損失の増加は小さいため、積算放射線量の増加に伴い、これらの発光ピーク比が変化する。
【００２９】
図６は、上述のピーク比と、ピーク比に対応した積算放射線量を示すと共に、積算放射線量に対応して、シンチレーション発光波長における光伝送特性の変化量と、この変化量を補償するための増幅値（ゲイン補償量）とを記したデータテーブルを示している。図６に示す各値は、説明のために用いた例示であり、これらに限定することを意図するものではない。また、このようなデータテーブルは、補償部７に備わる記憶部７２に格納しており、補償部７は、求めたピーク比に応じて増幅値を決定する。
尚、増幅値の求め方は、本実施の形態のようにデータテーブルを用いるものに限定されず、演算式あるいはプログラム等を用いて、光伝送特性の変化量から求めてもよい。
【００３０】
上述のように求めた増幅値に基づいて、補償部７は、パルス増幅器６２のゲインを制御する。ゲインを制御することにより、パルス増幅器６２における電気パルス信号の増幅量が変化する。具体的には図２に示すように、例えば低下量８３に対応した、増幅値によるパルス波高値の補償量８４によって、波高スペクトルのピークを一定に保つことができる。つまり、パルス波高値が低下した波高スペクトル８２を本来の波高スペクトル８１に戻すことができる。
【００３１】
その結果、波高弁別装置６３にて除去される電気パルス信号の増加を抑制することができ、光伝送部材２１への放射線照射による光伝送特性の変化に関わらず、従来に比べて安定した放射線測定が可能になる。
【００３２】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２における放射線測定装置１０２の概略構成を示す図である。この実施の形態２における放射線測定装置１０２では、放射線検出部１は、上述のシンチレータ１１に替えて、中性子と核反応を起こす核種を有するシンチレータ１２をセンサとして有する。このようなシンチレータ１２として、例えばＬｉガラスシンチレータ、ＬｉＣａＡｌＦ６シンチレータ、ＣａＦ２シンチレータなどを用いることができる。その他の構成は、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００３３】
シンチレータ１２を設けることで、中性子と相互作用して発生した蛍光は、上述の実施の形態１で説明した動作と同じ動作によって処理される。
よって実施の形態２における放射線測定装置１０２によれば、実施の形態１と同様の効果を有する放射線測定装置を提供することができることに加えて、中性子測定が可能で中性子に対する検出効率を向上し、中性子測定装置として使用することができる。
【００３４】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３における放射線測定装置１０３の概略構成を示す図である。この実施の形態３における放射線測定装置１０３は、シンチレータ１１又はシンチレータ１２と光伝送部材２１との間に、シンチレーション光の発光波長を変換する波長シフター１３を備えている。その他の構成は、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００３５】
現在、よく用いられるシンチレータのシンチレーション光の発光ピークは、４００ｎｍ〜６００ｎｍである。一方、光伝送部材２１としての石英系光ファイバの光伝送特性において、変化が少ない波長域は７００ｎｍ以上の領域である。そこで波長シフター１３により、４００ｎｍ〜６００ｎｍのシンチレーション光の波長を７００〜１０００ｎｍの波長に変換する。
【００３６】
波長シフター１３を有する放射線測定装置１０３によれば、放射線検出部１から光伝送部材２１へ送出されるシンチレーション光の波長は、光伝送部材２１で生じる上記照射誘起発光の発光ピークと重ならず、さらに、放射線照射による光伝送特性の変化の少ない波長域を使用することができる。したがって電気パルス信号に対する補償量を小さくすることができる。その結果、放射線測定の精度及び信頼性を、従来の放射線測定に比べて向上することが可能になる。
【００３７】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４における放射線測定装置１０４の概略構成を示す図である。この実施の形態４における放射線測定装置１０４では、放射線検出部１は、シンチレーション光の発光ピーク波長が７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にあるシンチレータ１４をセンサとしている。このようなシンチレータ１４として、例えばＹ３Ａｌ５Ｏ１２結晶、Ｇｄ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２結晶などを用いることができる。その他の構成は、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００３８】
このような放射線測定装置１０４によれば、実施の形態３の放射線測定装置１０３が奏する効果に加えて、波長シフター１３によるシンチレーション光の損失を抑制することができる。その結果、電気パルス信号に対する補償量を小さくすることができ、放射線測定の精度及び信頼性を、従来の放射線測定に比べてさらに向上することが可能になる。
【００３９】
実施の形態５．
図１０は、実施の形態５における放射線測定装置１０５の概略構成を示す図である。この実施の形態５における放射線測定装置１０５では、光伝送部材２１に替えて、フッ素を添加したフッ素ドープ石英ファイバである光伝送部材２２を用いる点で、例えば実施の形態１の放射線測定装置１０１と相違する。その他の構成は、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００４０】
既に説明した、放射線環境下における石英系光ファイバの光伝送損失は、フッ素を添加したフッ素ドープ石英ファイバによって低減されることが知られている（例えば、ＪＡＥＲＩ−Ｔｅｃｈ  ２００２−０１９  ２００２年３月  「光技術による原子炉計装系の研究（原子力基礎研究  Ｈ１０−０４１）」）。
したがって、フッ素を添加したフッ素ドープ石英ファイバである光伝送部材２２を用いた放射線測定装置１０５によれば、放射線照射による光伝送損失の増加量を抑制することができ、パルス波高値の低下が抑制可能である。その結果、パルス増幅器６２における電気パルス信号の増幅量が抑えられるため、測定精度及び信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】
実施の形態６．
図１１は、実施の形態６における放射線測定装置１０６の概略構成を示す図である。この実施の形態６における放射線測定装置１０６では、光分岐部４は、光カプラ４１で構成し、分光分析部５は、分光光度計５１で構成した。分光光度計５１により、一方の光信号の光波長スペクトルを観測し、放射線照射による波長スペクトルの変化から光伝送特性の変化量を求める。その他の構成は、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００４２】
実施の形態６における放射線測定装置１０６によれば、分光分析部５は分光光度計５１のみで構成したことから、簡素な構成にて、実施の形態１の放射線測定装置１０１が奏する効果と同じ効果を得ることができる。
【００４３】
実施の形態７．
図１２は、実施の形態７における放射線測定装置１０７の概略構成を示す図である。この実施の形態７における放射線測定装置１０７では、光分岐部４は、波長に対応して光を分岐する第１色分光フィルタ４２及び第２色分光フィルタ４３を用い、分光分析部５は、光検出部６と同じ構成を有する。即ち、分光分析部５は、第１色分光フィルタ４２に対応して受光素子５２、パルス増幅器５３、波高弁別装置５４、カウンタ５５にて構成し、第２色分光フィルタ４３に対応して受光素子５６、パルス増幅器５７、波高弁別装置５８、カウンタ５９にて構成している。
【００４４】
また、第１色分光フィルタ４２により、光伝送部材２１から供給される光信号の波長域を５００ｎｍ未満の光と、５００ｎｍ以上の光とに分岐する。第２色分光フィルタ４３は、分岐した５００ｎｍ以上の光を５００ｎｍ以上で１０００ｎｍ未満の光と、１０００ｎｍ以上の光とに分岐する。
また、分光波長域を上述のように設定したことから、本実施の形態７では、シンチレーション光の発光ピーク波長が５００ｎｍ以上で１０００ｎｍ未満となるようなシンチレータ１１を使用する、あるいは、波長シフターにより上述の波長に変換する。
【００４５】
分光分析部５では、光伝送部材２１における照射誘起発光ピークのうち４５０ｎｍのピークについては、第１色分光フィルタ４２にて、分岐した５００ｎｍ未満の光について、受光素子５２、パルス増幅器５３、波高弁別装置５４、カウンタ５５で電気パルス信号として計数し、計数値を補償部７へ送出する。この動作については、実施の形態１における光検出部６の動作と同様であるため、ここでの説明は省略する。
また、照射誘起発光ピークのうち１２７０ｎｍのピークについては、第２色分光フィルタ４３にて分岐した１０００ｎｍ以上の光について、受光素子５６、パルス増幅器５７、波高弁別装置５８、カウンタ５９にて電気パルス信号として計数し、計数値を補償部７へ送出する。
発光ピークの発光強度は、上述した波高スペクトルのピークと比例関係にあるため、補償部７は、波高スペクトルのピークの変化から光伝送特性の変化量を求める。
尚、分光分析部５では、波高スペクトルのピークの変化を確認するため、補償部７によるゲイン補償は実施しない。よって分光分析部５におけるパルス増幅器５３及びパルス増幅器５７では、補償部７によるゲイン制御はされない。
【００４６】
シンチレーション光については、第２色分光フィルタ４３にて分岐した５００ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満の光信号に対して、光検出部６において、実施の形態１と同じ構成、動作にて電気パルス信号として計数処理する。
【００４７】
このような構成を有する実施の形態７における放射線測定装置１０７によれば、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じ効果を得ることができると共に、分光分析部５と光検出部６とは、同じ構成を採ることができ、設備の共通化を図ることができ、予備品点数の削減を図ることができる。
【００４８】
実施の形態８．
図１３は、実施の形態８における放射線測定装置１０８の概略構成を示す図である。この実施の形態８における放射線測定装置１０８では、実施の形態１の構成と同じように放射線検出部１を有する系統に加えて、該系統とは別に、放射線検出部１を有しない系統２００を備える。本実施の形態８では、実施の形態１の放射線測定装置１０１に対して系統２００の構成を適用するが、系統２００の構成は、他の実施の形態２〜７のいずれにも適用可能である。
【００４９】
また、放射線検出部１を有しない系統２００は、第２光伝送部材に相当し光伝送部材２１とは別個独立した補償用光伝送部材２２１を有し、補償用光伝送部材２２１に接続される構成部分である、光分岐部２０４、分光分析部２０５、及び光検出部２０６の構成は、放射線測定装置１０１における光分岐部４、分光分析部５、及び光検出部６の構成に同じであり、同じ動作を行う。尚、光検出部２０６は、受光素子２６１、パルス増幅器２６２、波高弁別装置２６３、カウンタ２６４を有する。
また補償部７は、以下で説明する減算動作を行う減算部７３を有する。
【００５０】
放射線検出部１を有する系統では、既に説明したように、シンチレータ１１に放射線が入射することによる発光に加えて、光伝送部材２１に放射線が入射することにより発生するチェレンコフ光を信号として検出し、波高弁別装置６３で閾値以上の電気パルス信号が計数される。したがって、測定値にはノイズ源であるチェレンコフ光の影響も含まれている。
【００５１】
一方、放射線検出部１を有しない系統２００では、補償用光伝送部材２２１に放射線が入射することにより発生するチェレンコフ光のみが信号として検出され、波高弁別装置２６３で閾値以上の電気パルス信号が計数される。
【００５２】
このような構成によれば、放射線検出部１を有する系統の放射線測定値から、放射線検出部１を有しない系統２００で得られた第２放射線測定値を、補償部７における減算部７３にて減算することにより、チェレンコフ光の影響を除去することが可能となる。
したがって実施の形態８の放射線測定装置１０８によれば、チェレンコフ光の影響を除去して、シンチレータ１１において発生した蛍光のみを信号として取り出せるため、従来に比べてより高精度な放射線測定が実現可能である。
【００５３】
実施の形態９．
図１４は、実施の形態９における放射線測定装置１０９の概略構成を示す図である。この実施の形態９における放射線測定装置１０９では、放射線検出部１は、中心軸上に孔を有したシンチレータ１５を放射線センサとし、図１５に示すように、シンチレータ１５における孔内にシンチレータ１５と同じ長さにて延在する波長シフトファイバー１６を有する。さらに、放射線検出部１は、シンチレータ１５及び波長シフトファイバー１６と光伝送部材２１との間に、波長シフトファイバー１６を通過する発光波長帯の光のみを透過する光学フィルタ１７を有している。その他の構成は、実施の形態１における放射線測定装置１０１と同じであり、ここでの説明は省略する。また、このような放射線測定装置１０９に対して、上述の実施形態１、２，４−８の構成が適用可能である。
【００５４】
シンチレータ１５において、放射線との相互作用により発生するシンチレーション光は、シンチレータ１５において放射線との相互作用が発生した箇所を発光点としてすべての方向に散乱する。したがって一般的には、シンチレータから光伝送部材へ直接に到達するシンチレーション光は、シンチレータで発生したシンチレーション光の一部のみであり、その他残りのシンチレーション光は、１回ないし複数回、シンチレータの表面において反射されて光伝送部材へ到達する、あるいは、シンチレータ内で消滅又は外部へ散乱して消滅する。
【００５５】
本実施形態９においても光伝送部材２１によって光子を伝送することから、光伝送部材２１の入射面に到達した光子で、かつ、光伝送部材２１内で全反射を繰返して伝播可能な角度範囲に入射した光子のみが信号処理部３へ伝送されることになる。
よって、光伝送部材２１の入射面の面積に対して、シンチレータの軸方向に垂直な断面積が大きい場合には、同エネルギーの放射線であっても、シンチレータ内における発光点の場所に依存して、光伝送部材２１を伝送される光子数がバラつく、即ち、集光の均一性が低くなってしまう。その結果、パルス波高値の揺らぎが大きくなることから、補償部７における補償精度に影響を及ぼす可能性も考えられる。
【００５６】
本実施形態の放射線測定装置１０９は、このような可能性の低減さらには除去を図るように構成したものである。即ち、放射線測定装置１０９によれば、シンチレータ１５において発生し、直接に又はシンチレータ１５の表面での反射によってシンチレータ１５の中心軸を通過する光子は、中心軸上に挿入した波長シフトファイバー１６によって、波長シフトファイバー１６上、即ち中心軸上において波長が変換され、等方向の光となる。尚、波長シフトファイバー１６は、波長変換を目的とする蛍光性光ファイバーである。
【００５７】
さらに、放射線測定装置１０９では、波長シフトファイバー１６と光伝送部材２１との間に光学フィルタ１７を設けたことで、波長シフトファイバー１６の発光波長のみを透過させることができる。よって、光伝送部材２１の軸延長線上では、等方向の光の発生が得られることから、シンチレータ１５におけるシンチレーション光の発生箇所に依存することなく、光伝送部材２１へ伝送されるシンチレーション光の光子数のバラツキを抑制でき、集光の均一性を向上することが可能になる。集光の均一性を向上することにより、同じエネルギーの放射線に対するパルス波高値の揺らぎを小さく抑えることができる。よって、補償精度を向上することができ、測定の精度及び信頼性を向上することが可能になる。
【００５８】
上述した各実施の形態を組み合わせた構成を採ることも可能であり、また、異なる実施の形態に示される構成部分同士を組み合わせることも可能である。
【００５９】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
又、２０１７年４月６日に出願された、日本国特許出願Ｎｏ．特願２０１７−０７６０１０号の明細書、図面、特許請求の範囲、及び要約書の開示内容の全ては、参考として本明細書中に編入されるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１  放射線検出部、３  信号処理部、４  光分岐部、５  分光分析部、
６  光検出部、７  補償部、１３  波長シフター、
１１、１２、１４、１５  シンチレータ、１６  波長シフトファイバー、
１７  光学フィルタ、２１、２２  光伝送部材、４１  光カプラ、
４２  第１色分光フィルタ、４３  第２色分光フィルタ、５１  分光光度計、
７１  発光強度比演算部、７２  記憶部、７３  減算部、
１０１〜１０８  放射線測定装置、２２１  補償用光伝送部材。
【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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