(57)【要約】【課題】１台の検出部でＲｎ−Ｔｎによる影響を排除しつつα線放出核種およびβ線放出核種の濃度を測定することのできる放射線検出方法および装置を提供する。【解決手段】α線およびβ線を検出したときα線検出信号およびβ線検出信号を出力するα／β検出部１と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受けてα線の信号およびβ線の信号を出力するとともに、前記α線検出信号と前記β線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を出力する相関事象抽出部２と、前記相関事象抽出部から前記α線の信号、前記β線の信号および前記相関事象信号を受けて、前記α線の信号の数および前記β線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算するデータ処理部３とを備えた構成とする。【選択図】  図１
2004279184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
α線およびβ線を検出したときα線検出信号およびβ線検出信号を出力するα／β検出部と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受けてα線の信号およびβ線の信号を出力するとともに、前記α線検出信号と前記β線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を出力する相関事象抽出部と、前記相関事象抽出部から前記α線の信号、前記β線の信号および前記相関事象信号を受けて、前記α線の信号の数および前記β線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算するデータ処理部とを備えていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
α線およびβ線を検出したときα線検出信号およびβ線検出信号を出力するα／β検出部と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受けて前記α線検出信号と前記β線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を出力する相関事象抽出部と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受け前記相関事象抽出部から前記相関事象信号を受けて、α線の信号の数およびβ線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算するデータ処理部とを備えていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項３】
前記相関事象抽出部は、α線の信号とβ線の信号の間の時間差情報によって相関のある事象を抽出することを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
α線およびβ線の入射により信号を発生するα／β検出部から信号を受けて信号の波形処理を行う波形処理部と、前記波形処理部から信号を受けて計数処理を行うデータ処理部とを備え、前記波形処理部は、α線の入射による信号とβ線の入射による信号を波形弁別にて分離検出する波形弁別ブロックと、前記弁別のタイミング情報を保持し両者の相関関係を求める相関事象抽出ブロックとを備え、前記データ処理部は、α線の信号の数およびβ線の信号の数から相関事象抽出数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算する減算機能を備えていることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項５】
前記波形弁別ブロックはダブルパルスを分離する機能を備えていることを特徴とする請求項４記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記α／β検出部は、α線およびβ線がエネルギー付与した位置を検出することのできる放射線センサを備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線検出装置。
【請求項７】
α線検出信号とβ線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を生成し、α線の信号の数およびβ線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算してα線の強度およびβ線の強度を求めることを特徴とする放射線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核燃料処理プラント、原子力発電所等の放射性物質取扱施設の大気中の放射性ダストを測定するために濾紙等に集塵されたダスト中の放射能強度を求めるのに適した放射線検出方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、α線放出核種検知用のダストモニタ向け放射線検出装置としてはシリコン半導体検出器が用いられ、β線放出核種検知用のダストモニタ向け放射線検出装置としてはプラスチックシンチレーション検出器が用いられている。そして通常、α線ダストモニタ向け放射線検出装置では、Ｒｎ（ラドン）およびＴｎ（トロン）の影響を除去するために波高分析器などにより得られるエネルギー情報を利用して弁別を行っている。
【０００３】
近年、β線ダストモニタ向け放射線検出装置として、ＺｎＳ＋プラスチックシンチレーション検出器により、β線だけでなくα線も同時に測定し、Ｒｎ−Ｔｎ放出核種によるβ線測定時の影響を排除する装置が提案されている。しかし、この装置ではα線のエネルギー情報はほとんど取得できないので、Ｒｎ−Ｔｎと、Ｒｎ−Ｔｎ以外のα線放出核種のダスト放射線濃度を弁別して測定することはできない。そのため、１台のダストモニタ向け放射線検出装置でＲｎ−Ｔｎの影響を除去しつつ人工のα線放出核種、β線放出核種のダスト濃度を同時に測定することはできない（下記特許文献１，２，３，４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１３６６５８号公報
【特許文献２】
特開平９−１５３３６号公報
【特許文献３】
特開平１１−６４５２９号公報
【特許文献４】
特開２００１−２４２２５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、１台の検出部でＲｎ−Ｔｎによる影響を排除しつつα線放出核種およびβ線放出核種の濃度を測定することのできる放射線検出方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、α線およびβ線を検出したときα線検出信号およびβ線検出信号を出力するα／β検出部と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受けてα線の信号およびβ線の信号を出力するとともに、前記α線検出信号と前記β線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を出力する相関事象抽出部と、前記相関事象抽出部から前記α線の信号、前記β線の信号および前記相関事象信号を受けて、前記α線の信号の数および前記β線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算するデータ処理部とを備えた構成とする。
【０００７】
請求項２の発明は、α線およびβ線を検出したときα線検出信号およびβ線検出信号を出力するα／β検出部と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受けて前記α線検出信号と前記β線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を出力する相関事象抽出部と、前記α／β検出部から前記α線検出信号および前記β線検出信号を受けて前記相関事象抽出部から前記相関事象信号を受けて、α線の信号の数およびβ線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算するデータ処理部とを備えた構成とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記相関事象抽出部は、α線の信号とβ線の信号の間の時間差情報によって相関のある事象を抽出する構成とする。
請求項４の発明は、α線およびβ線の入射により信号を発生するα／β検出部から信号を受けて信号の波形処理を行う波形処理部と、前記波形処理部から信号を受けて計数処理を行うデータ処理部とを備え、前記波形処理部は、α線の入射による信号とβ線の入射による信号を波形弁別にて分離検出する波形弁別ブロックと、前記弁別のタイミング情報を保持し両者の相関関係を求める相関事象抽出ブロックとを備え、前記データ処理部は、α線の信号の数およびβ線の信号の数から相関事象抽出数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算する減算機能を備えた構成とする。
【０００９】
請求項５の発明は、前記波形弁別ブロックはダブルパルスを分離する機能を備えている構成とする。
請求項６の発明は、前記α／β検出部は、α線およびβ線がエネルギー付与した位置を検出することのできる放射線センサを備えている構成とする。
【００１０】
請求項７の発明は、α線検出信号とβ線検出信号の間のタイミング情報から所定の相関のある事象を抽出して相関事象信号を生成し、α線の信号の数およびβ線の信号の数から前記相関事象信号の数にラドンおよびトロンの壊変に係る補正を施した値を引き算してα線の強度およびβ線の強度を求める構成とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１，図２を参照して説明する。この実施の形態は本発明をダストモニタ向け放射線検出装置として適用した場合の例である。本実施の形態の放射線検出装置は図１に示すように、α線とβ線を検出するα／β検出部１と、相関事象抽出部２と、データ処理部３からなり、これらは信号線１０によって接続されている。
【００１２】
α／β検出部１は、ＺｎＳ（Ａｇ）とプラスチックシンチレータからなる放射線検出素子４と、光電子増倍管５と、α／β弁別回路６からなり、α出力端子７ａとβ出力端子８ａを備えている。相関事象抽出部２にはα出力端子７ｂとβ出力端子８ｂと相関事象出力端子９が設けられている。なお、ＺｎＳ（Ａｇ）は硫化亜鉛に銀が添加されα線によってＺｎＳより感度良く発光するシンチレータ物質である。
【００１３】
表面側に薄いＺｎＳ（Ａｇ）層を有し、光電子増倍管５側に比較的厚いプラスチックシンチレータ層を有する放射線検出素子４に放射線が入射した際、透過力の弱いα線はそのエネルギーのほとんど全てをＺｎＳ（Ａｇ）層で失い、透過力がα線より強いβ線はそのエネルギーの大半をプラスチックシンチレータ層で失う。
【００１４】
ＺｎＳ（Ａｇ）に放射線によりエネルギーが付与された際の発光時間は長く、プラスチックシンチレータに放射線によりエネルギーが付与された際の発光時間は短い。そのため、光電子増倍管５によって、これらの発光を電気信号に変換し、この電気信号をα／β弁別回路６によって波形弁別することにより、α線入射による発光と、β線入射による発光を弁別することができる。こうした弁別結果にしたがい、α／β検出部１は、それぞれα出力端子７ａ、β出力端子８ａに論理パルスを出力する。
【００１５】
さて、通常のα線、β線は時間的にランダムに入射しており、その間に相関はない。通常、測定対象とする作業環境のモニタリング、あるいはプロセスモニタリングの対象となる人工放射能はこうした時間関係がランダムである。一方、作業環境モニタリング、あるいはプロセスモニタリングの際に測定対象とならない物質として、Ｒｎ、Ｔｎ及び、それらの娘核種がある。これら天然放射能はバックグラウンド成分として差し引く必要がある。
【００１６】
まず、Ｒｎの娘核種で
Ｂｉ−２１４→（β線放出）→Ｐｏ−２１４（半減期  １６４μｓｅｃ）→（α線放出）→Ｐｂ−２１０
という連続壊変が存在する。ここで放出されるβ線、α線については、１６４μ秒以内に５０％の確率で連続的に放出されるという時間的な相関がある。そこで、相関事象抽出部２において、図２のようなタイミングにおいて適切な時間設定、例えばＢを１００μｓｅｃ、Ｔを３００μｓｅｃにすることによって、この事象を選択して取り出すことができる。相関事象抽出部２はこうした働きをし、その出力（ｄ）はデータ処理部３に伝えられ、データ処理部３においてＢｉ−２１４由来のβ線とα線の計数率が求められる。
【００１７】
事前にＢｉ−２１４から始まる連続壊変のα／β検出部１での検出確率を求めておくことによって、相関事象出力の計数率よりＲｎの娘核種であるＢｉ−２１４の濃度ＤＢｉ−２１４（Ｂｑ／ｃｍ３）を求めることができる。環境条件が大きく変化しない限り、ＲｎやＴｎの娘核種の存在割合は一定であり、さらに、Ｒｎ対Ｔｎ比も一定である場合には、Ｂｉ−２１４のＲｎ娘核種全体に対する割合をｒＢｉ−２１４、Ｔｎ娘核種全体のＲｎに対する存在比をｒＴｎとすると、Ｒｎ及びＴｎ娘核種全体の全濃度ＤＲｎ−Ｔｎ（Ｂｑ／ｃｍ３）は、
【数１】
2004279184.tif 000003
という形で求めることができる。
【００１８】
また、α線の検出効率とβ線の検出効率を事前に求めておくことによって、α線の計数率からＲｎ−Ｔｎの影響も含めたα線放出核種の濃度Ｄαを求めることができ、β線の計数率からＲｎ−Ｔｎの影響も含めたβ線放出核種の濃度Ｄβを求めることができる。さらに、事前にデータ処理部３にＲｎ−Ｔｎ娘核種でのα線放出核種の割合ｒαと、β線放出核種の割合ｒβを備えておくことにより、Ｒｎ−Ｔｎの影響を除いたα線放出核種の濃度ＤＴαおよびβ線放出核種の濃度ＤＴβはそれぞれ、
ＤＴα ＝  Ｄα−ｒα×ＤＲｎ−Ｔｎ
ＤＴβ ＝  Ｄβ−ｒβ×ＤＲｎ−Ｔｎ
という関係により求めることができる。
【００１９】
つぎに本発明の第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態の放射線検出装置は図３に示すように、α線とβ線を検出するα／β検出部１と、相関事象抽出部２と、データ処理部３からなり、これらは信号線１０によって接続されている。α／β検出部１は、ＺｎＳ（Ａｇ）とプラスチックシンチレータからなる放射線検出素子４と、光電子増倍管５と、α／β弁別回路６からなり、α出力端子７ａとβ出力端子８ａを備えている。相関事象抽出部２には相関事象出力端子９が設けられている。
【００２０】
この実施の形態の放射線検出装置は、相関事象抽出部２の出力を相関事象に関するもののみとし、α出力、β出力については、α／β検出部１の出力を分岐してデータ処理部３に直接入力する構成としたものである。この実施の形態によれば、相関事象抽出部２の構成を簡素化し出力点数を削減することができる。
【００２１】
つぎに本発明の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態の放射線検出装置は図４に示すように、α線とβ線を検出するα／β検出部１と、このα／β検出部１の出力側に一体的に構成された波形処理部１１と、この波形処理部１１の出力側に信号線１０によって接続されたデータ処理部３からなる。α／β検出部１は、ＺｎＳ（Ａｇ）とプラスチックシンチレータからなる放射線検出素子４と、光センサ１５とからなる。波形処理部１１は、前置増幅器１２と波形弁別ブロック１３と相関事象抽出ブロック１４とからなり、α出力端子７とβ出力端子８と相関事象出力端子９が設けられている。
【００２２】
この実施の形態においては、各ブロックの機能を論理回路で構成し、波形処理の初期段階において波形情報をディジタル化することができる。したがって本実施の形態によれば、小型でノイズに強い放射線検出装置を提供することができる。
【００２３】
前記第１、第２の実施の形態は、Ｒｎ系列のＢｉ−２１４から始まる半減期１６４μｓｅｃの時間間隔の連続壊変のみを利用している。一方、Ｔｎ系列では、
Ｂｉ−２１２→（β線放出）→Ｐｏ−２１２（半減期  ０．３０５μｓｅｃ）→（α線放出）→Ｐｂ−２０８
という短い時間間隔で連続壊変する核種が存在する。この核種の場合、壊変の時間間隔が短いため図５に示すようにダブルパルスとなりやすく、分離することが難しい。しかしながら、波形処理部１１において波形を解析し、通常とは異なる形状であるダブルパルスを識別し、それを分離することでこの短い壊変による計数を除外することができるようになる。したがって本実施の形態の放射線検出装置は、Ｒｎ、Ｔｎの濃度を個別に同定することができ、Ｒｎ−Ｔｎ比が一定であるという環境に当てはまらない、Ｒｎ−Ｔｎ比が変動するような環境での測定に適用することができる。
【００２４】
なお、前記第１〜第３の実施の形態で着目しているＲｎあるいはＴｎ娘核種の連続壊変は、測定対象となる核種がダストモニタの吸着面に固定されているため、そのβ線およびα線を放出する場所は同じである。そこで、検出面とダスト吸着面との距離が短い場合、放射線検出面を２次元の位置検出型とし、着目するβ／α連続壊変を判定する基準として、β線、α線の検出位置の距離というパラメータを加えることで、より高精度にＲｎあるいは、Ｔｎ娘核種の濃度を推定することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、１台の検出部でＲｎ−Ｔｎによる影響を排除しつつα線放出核種およびβ線放出核種の濃度を測定することのできる放射線検出方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置の動作を説明する波形図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の放射線検出装置を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の放射線検出装置を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の放射線検出装置の動作を説明する波形図。
【符号の説明】
１…α／β検出部、２…相関事象抽出部、３…データ処理部、４…放射線検出素子、５…光電子増倍管、６…α／β弁別回路、７，７ａ，７ｂ…α出力端子、８，８ａ，８ｂ…β出力端子、９…相関事象出力端子、１０…信号線、１１…波形処理部、１２…前置増幅器、１３…波形弁別ブロック、１４…相関事象抽出ブロック、１５…光センサ。
【図１】
2004279184.tif 000004
【図２】
2004279184.tif 000005
【図３】
2004279184.tif 000006
【図４】
2004279184.tif 000007
【図５】
2004279184.tif 000008