(57)【要約】【課題】放射線検出器の温度変動、経年劣化、線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映した高精度計測が可能な原子力プラントで使用する放射線モニタを提供。【解決手段】原子炉建屋内に設置されて設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、放射線検出器の検出器電源と、放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、ピーク算出装置で算出したγ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別するピーク判別装置と、ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定してゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置とを備えた放射線検出器。【選択図】図１
2012007889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラントの原子炉建屋内で使用する放射線モニタは、原子炉建屋内に設置されて設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、前記放射線検出器の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、前記多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別するピーク判別装置と、前記ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置とを備え、
前記放射線検出器のゲインを補償して放射線検出器の測定精度を維持することを特徴とする放射線モニタ。
【請求項２】
原子力プラントの原子炉建屋内で使用する放射線モニタに、原子炉建屋内に設置されて複数の設置環境の放射線を測定する複数の放射線検出器と、前記放射線検出器の複数の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できる複数のゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する複数の多チャンネル波高分析装置と、前記多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出する複数のピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別する複数のピーク判別装置と、前記ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定し前記ゲイン調整装置のゲインを調整する複数のゲイン補償装置とを備え、
前記ゲイン調整装置の出力を分岐して取得した前記Ｎ個の放射線検出器の出力からゲート信号を出力するゲートと、前記ゲートから出力した前記ゲート信号によるγ線エネルギースペクトルを形成する多チャンネル波高分析装置と、前記ゲートのゲート信号を計数するスケーラーとを備え、
複数設置したいずれの放射線検出器に対してもゲインを補償して（各々の放射線検出器の出力の相関を維持することで、ゲート信号によるγ線エネルギースペクトルの測定精度を維持するようにしたことを特徴とする放射線モニタ。
【請求項３】
原子力プラントの原子炉建屋内で使用され、設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、前記放射線検出器の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、前記γ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出し、ゲイン補償を判別するピーク判別装置と、前記γ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置とを備えた放射線モニタのゲイン補償方法であって、
原子炉停止時及び定期検査時には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定検時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、
原子炉定格運転時の指標核種には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定格時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、
原子炉起動運転時及び停止運転時に、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、定検時主要核種と定格時主要核種とを指標核種として原子炉出力及び原子炉運転状況に応じたそれぞれの指標核種を用いて前記放射線検出器のゲインを補償することを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【請求項４】
原子力プラントの原子炉建屋内で使用され、複数の設置環境の放射線をそれぞれ測定する複数の放射線検出器と、前記放射線検出器の複数の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できる複数のゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する複数の多チャンネル波高分析装置と、前記多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出する複数のピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別する複数のピーク判別装置と、前記ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整する複数のゲイン補償装置とを備え、
更に前記ゲイン調整装置の出力を分岐して取得した前記Ｎ個の放射線検出器の出力からゲート信号を出力するゲートと、前記ゲートから出力した前記ゲート信号によるγ線エネルギースペクトルを形成する多チャンネル波高分析装置と、前記ゲートのゲート信号を計数するスケーラーとを備えた放射線モニタのゲイン補償方法であって、
原子炉停止時及び定期検査時には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定検時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、
原子炉定格運転時の指標核種には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定格時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、
原子炉起動運転時及び停止運転時に、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、定検時主要核種と定格時主要核種とを指標核種として、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じたそれぞれの指標核種を用いて前記放射線検出器のゲインを補償し、各々の放射線検出器の出力の相関を維持することでゲート信号によるγ線エネルギースペクトルの測定精度を維持することを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載された放射線モニタのゲイン補償方法において、
原子炉停止時及び定期検査時は定検時主要核種を指標核種とし、原子炉起動運転時、原子炉停止運転時及び原子炉定格運転時は定格時主要核種及び定検時主要核種を指標核種とすることを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載された放射線モニタのゲイン補償方法において、
原子炉出力低下時のゲイン補償のための指標核種を、定格時主要核種及び定検時主要核種を組合せることで、放射線検出器のゲインを補償することを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【請求項７】
請求項３又は請求項４に記載された放射線モニタのゲイン補償方法において、
放射線検出器と放射線検出器に入射するγ線との相互作用のコンプトン効果によってγ線エネルギースペクトル上に形成されるコンプトン端を用いてゲイン補償することを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【請求項８】
請求項３又は請求項４に記載された放射線モニタのゲイン補償方法において、
多チャンネル波高分析装置で取得したγ線エネルギースペクトルのγ線ピーク中心測定値を用いて、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じたγ線エネルギースペクトルのエネルギー校正を実施することを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【請求項９】
請求項３又は請求項４に記載された放射線モニタのゲイン補償方法において、
前記定検時主要核種をＣｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｍｎ−５４、Ｆｅ−５９、Ｅｕ−１５２、Ｅｕ−１５４、Ｓｃ−４６、Ｚｎ−６５、Ｃｓ−１３４、Ｔａ−１８２、Ｒｈ−１０６、Ｎｂ−９４、Ｃｒ−５１のいずれかとし、前記定格時主要核種をＮ−１６、Ｎ−１３、Ｆ−１８、Ｏ−１９、Ｍｎ−５６のいずれかとすることを特徴とする放射線モニタのゲイン補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントで使用される放射線モニタの放射線検出器のゲイン変動を補償する放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントでは多数、多種の放射線モニタが設置されており、測定対象の放射線の種類及びレベルに応じて、半導体検出器、電離箱、シンチレーション検出器等の放射線検出器が放射線モニタとして使用されている。
これら放射線モニタは、原子力プラントの運転健全性の保持及び作業者の被ばく管理の観点から、高信頼性及び高精度であることが求められている。しかし、各種放射線モニタの設置位置での温度環境及び線量率環境の変動、また長期間の連続動作によって、放射線検出器のゲイン変動が生じ、放射線モニタの性能劣化を引き起こす可能性がある。
【０００３】
ここで、原子力プラントの原子炉建屋、及び原子炉建屋内の原子炉格納容器における放射線モニタの場合、定期検査から定格運転にかけての温度及び線量率の変動は、原子力プラントの放射線モニタ設置環境の中でも極めて大きいことがわかっている。また、定期検査から定格運転にかけての線量率の主因となる放射性核種は原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて変動することがわかっている。
【０００４】
従来の放射線モニタのゲイン補償技術として、特開２００６−２９９８６号公報には、特定放射性核種の放射線エネルギーを基準として、エネルギースペクトル上の前記特定放射性核種に対応するピーク値からゲインを補償する技術が開示されている。また、放射線検出器の近傍に設置する温度計からの温度情報で光電子増倍管の印加電圧値を調整することで、放射線検出器の温度特性を合わせたゲイン補償技術がある。
【０００５】
その他のゲイン補償技術の例として、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を用いて、任意の光強度を任意の周期で入力することでゲイン補償する技術がある。
特許１９４２０３５号公報には、ＬＥＤと、発光量及び周波数を制御するＬＥＤドライバを用いて、既知の光パルスによる電荷パルスを収集することが可能となり、放射線モニタのゲインを補償する技術が開示されている。
【０００６】
また公知例として、Ｃｓ−１３７等の校正用線源を放射線モニタに装着して、装着線源による放射線モニタ出力及び装着線源強度、放射線エネルギー等の情報を合わせてゲイン補償する技術がある。
【０００７】
特開平０９−３０４５４２公報には、Ｋ−４０やＴｌ−２０８等の自然放射性物質の放射線による放射線モニタ出力及び自然放射性物質の強度、放射線エネルギー等の情報を合わせて校正用線源を使用することなくゲイン補償する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９９８６号公報
【特許文献２】特許１９４２０３５公報
【特許文献３】特開平０９−３０４５４２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
原子力プラントの原子炉建屋、及び原子炉建屋内の原子炉格納容器における放射線モニタの場合、定期検査から定格運転にかけての設置位置での温度及び線量率変動は、原子力プラントの放射線モニタ設置環境の中でも極めて大きい。また、定期検査から定格運転にかけての線量率の主因となる放射性核種は原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて変動する。
【００１０】
特開２００６−２９９８６号公報に開示されたゲイン補償方法について、原子力プラントの原子炉建屋、及び原子炉建屋内の原子炉格納容器における放射線モニタに特許文献１のゲイン補償方法を適用させると、ゲイン補償に適用する特定放射性核種のピークが、定期検査から原子炉起動、定格運転、原子炉停止、そして定期検査の間の原子力プラント１サイクルのいずれかで、他の放射性核種の影響によって測定できない、もしくは十分な精度で測定できない場合が生じる。このため、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて指標核種を連動させる必要がある。
【００１１】
また、特開２００６−２９９８６号公報に開示された技術では、温度計からの温度情報をもとにして放射線検出器の印加電圧値を調整するが、印加電圧値を変動することによってエネルギー分解能劣化を招く可能性がある。さらに、温度計からの温度情報は厳密には放射線検出器自体の温度を示していないため、放射線検出器と温度計との温度勾配による温度差が生じ、そのために測定誤差が生じる。
【００１２】
特許１９４２０３５公報に開示された技術の場合、対象となる放射線モニタのほとんどはＳｉ半導体検出器を使用する放射線モニタに限る。その他の一般的な放射線検出器である電離箱、Ｇｅ検出器及びシンチレーション検出器のＬＥＤによるゲイン補償は困難である。また、ＬＥＤ自体も温度特性、経年劣化があるため、高精度のゲイン補償は困難である。
【００１３】
Ｃｓ−１３７等の校正用線源を用いる場合は、原子炉定格運転時での高い線量率環境であってもγ線ピークを十分収集できる強度の線源が必要である。原子炉定格運転時でも使用できる十分な強度を有する校正用線源を設置する場合には、この校正用線源による定期検査時の作業員の被ばくが問題となる可能性がある。
【００１４】
特開平０９−３０４５４２公報に開示された技術のように、Ｋ−４０やＴｌ−２０８等の自然放射性物質を利用したゲイン補償技術では、原子力プラントの原子炉建屋、及び原子炉建屋内の原子炉格納容器における放射線モニタの設置環境における線量率は、Ｋ−４０やＴｌ−２０８等の自然放射性物質の放射線と比較して非常に大きい。このため、自然放射性物質によるγ線ピークを収集することは困難である。
【００１５】
本発明の目的は、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映した高精度計測が可能な原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の放射線モニタは、原子炉建屋内に設置されて設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、前記放射線検出器の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、前記多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別するピーク判別装置と、前記ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置とを備え、前記放射線検出器のゲインを補償して放射線検出器の測定精度を維持することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の放射線モニタは、原子炉建屋内に設置されて複数の設置環境の放射線を測定する複数の放射線検出器と、前記放射線検出器の複数の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できる複数のゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する複数の多チャンネル波高分析装置と、前記多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出する複数のピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別する複数のピーク判別装置と、前記ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整する複数のゲイン補償装置とを備え、前記ゲイン調整装置の出力を分岐して取得した前記Ｎ個の放射線検出器の出力からゲート信号を出力するゲートと、前記ゲートから出力した前記ゲート信号によるγ線エネルギースペクトルを形成する多チャンネル波高分析装置と、前記ゲートのゲート信号を計数するスケーラーとを備え、複数設置したいずれの放射線検出器に対してもゲインを補償して各々の放射線検出器の出力の相関を維持することでゲート信号によるγ線エネルギースペクトルの測定精度を維持するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の放射線モニタのゲイン補償方法は、原子力プラントの原子炉建屋内で使用され、設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、前記放射線検出器の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、前記γ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出し、ゲイン補償を判別するピーク判別装置と、前記γ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置とを備えた放射線モニタのゲイン補償方法であって、原子炉停止時及び定期検査時には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定検時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉定格運転時の指標核種には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定格時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、
原子炉起動運転時及び停止運転時には、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、定検時主要核種と定格時主要核種とを指標核種として、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じたそれぞれの指標核種を用いて前記放射線検出器のゲインを補償することを特徴とする。
【００１９】
また本発明の放射線モニタのゲイン補償方法は、原子力プラントの原子炉建屋内で使用され、複数の設置環境の放射線をそれぞれ測定する複数の放射線検出器と、前記放射線検出器の複数の検出器電源と、前記放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できる複数のゲイン調整装置と、前記ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する複数の多チャンネル波高分析装置と、前記多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出する複数のピーク算出装置と、前記ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出しゲイン補償を判別する複数のピーク判別装置と、前記ピーク判別装置で算出したγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整する複数のゲイン補償装置とを備え、更に前記ゲイン調整装置の出力を分岐して取得した前記Ｎ個の放射線検出器の出力からゲート信号を出力するゲートと、前記ゲートから出力した前記ゲート信号によるγ線エネルギースペクトルを形成する多チャンネル波高分析装置と、前記ゲートのゲート信号を計数するスケーラーとを備えた放射線モニタのゲイン補償方法であって、原子炉停止時及び定期検査時には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定検時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉定格運転時の指標核種には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定格時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉起動運転時及び停止運転時には、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、定検時主要核種と定格時主要核種とを指標核種として、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じたそれぞれの指標核種を用いて前記放射線検出器のゲインを補償し、各々の放射線検出器の出力の相関を維持することでゲート信号によるγ線エネルギースペクトルの測定精度を維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映した高精度計測が可能な原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施例である原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタを示す構成図。
【図２】実施例１の原子炉出力及び原子炉運転状況における多チャンネル波高分析装置で取得できるγ線エネルギースペクトルの一例。
【図３】実施例１の原子炉出力及び原子炉運転状況における多チャンネル波高分析装置で取得できるγ線エネルギースペクトルの他の一例。
【図４】実施例１の原子炉出力及び原子炉運転状況における多チャンネル波高分析装置で取得できるγ線エネルギースペクトルを示す更に他の一例。
【図５】実施例１の原子炉出力及び原子炉運転状況におけるγ線ピークの変動を示すγ線エネルギースペクトルの一例。
【図６】実施例１の指標核種のγ線ピーク変動値とゲイン調整値との関係を示す特性図。
【図７】実施例１の原子炉出力及び原子炉運転状況における原子炉出力と定検時主要核種指標領域と定格時主要核種指標領域を示す説明図。
【図８】実施例１の測定環境補償型放射線モニタにおけるゲイン補償方法の処理手順を示すフォローチャート。
【図９】実施例２の原子炉出力及び原子炉運転状況における原子炉出力と定検時主要核種指標領域と定格時主要核種指標領域を示す説明図。
【図１０】実施例３の原子炉出力及び原子炉運転状況における原子炉出力と定検時主要核種指標領域と定格時主要核種指標領域の一例を示す説明図。
【図１１】実施例３の原子炉出力及び原子炉運転状況における原子炉出力と定検時主要核種指標領域と定格時主要核種指標領域の他の一例を示す説明図。
【図１２】本発明の第４実施例である原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタを示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の測定環境補償型放射線モニタに関する知見について説明する。本発明の測定環境補償型放射線モニタは、本発明者らが校正用線源、自然放射性物質、光源及び温度情報を用いずに放射線検出器の設置環境及び測定環境に応じて放射線モニタのゲイン変動を補償できる、測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法を種々検討した際に得られた新たな知見に基づいたものである。
【００２３】
この知見は、原子力プラントで使用される設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、放射線検出器の検出器電源と、放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、多チャンネル波高分析装置で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出してゲイン補償を判別するピーク判別装置と、ピーク判別装置５で算出されたγ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置、を備えることで、原子炉停止時及び定期検査時には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定検時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉定格運転時の指標核種には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定格時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉起動運転時（原子炉立ち上げ時）及び停止運転時（原子炉立ち下げ時）には、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、定検時主要核種と定格時主要核種とを指標核種として、それぞれの原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種を用いて前記放射線検出器のゲインを補償する、測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法を提供するものである。
【００２４】
次に上記の新たな知見の内容を具体的に説明する。
【００２５】
原子力プラントで使用される設置環境の放射線を測定する放射線検出器には、一般的なγ線検出器を用いる。γ線検出器の例としては、半導体検出器の場合には、Ｇｅ、Ｓｉ、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ等があり、シンチレーション検出器の場合には、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＣｓＩ（Ｃｅ）、ＬａＢｒ３（Ｃｅ）、ＢＧＯ、ＧＳＯ、ＬｕＡＧ（Ｐｒ）、ＬＳＯ、ＹＡＰ等の無機シンチレータの他に、有機シンチレータがある。
【００２６】
いずれも放射線モニタに適用可能である。一般的なγ線検出器にはエネルギー分解能を維持するために前置増幅器が備えられている。シンチレーション検出器の場合には、シンチレータからの発光を電気信号に変換するための光検出器が必要となる。
【００２７】
一般的に用いられる光検出器は光電子増倍管、フォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードである。シンチレータ及び光検出器は光学グリースによって直接接着する以外に、ライトガイドを介することで、シンチレータと光検出器との幾何条件の違いによる集光効率の劣化を抑制する手段がある。
【００２８】
放射線検出器の検出器電源は、放射線計測で一般的に用いられる電源を使用する。この電源によって前記前置増幅器及び前記光検出器を動作させ、後段の回路系へ信号を出力する。
放射線検出器の後段に取付けるゲイン調整装置は、ゲイン調整量に相当する外部入力に対して出力ゲインを調整可能とする。
【００２９】
多チャンネル波高分析装置は、通常の放射線計測で使用する一般的な装置を用いる。一般的な多チャンネル波高分析装置は、放射線検出器の出力をリニアアンプ等で波形整形し、アナログ‐デジタル（ＡＤ）変換することでγ線エネルギースペクトルを形成する機能を有する。
また、放射線検出器の出力をＡＤ変換し、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を活用してデジタルで信号処理を実施することでγ線エネルギースペクトルを形成する、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）による多チャンネル波高分析装置もある。
【００３０】
ピーク算出装置は、前記多チャンネル波高分析装置で取得したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークを、γ線エネルギースペクトルの平滑化及びγ線エネルギーに相当するチャネルを微分等の処理をすることで、γ線ピーク中心測定値やγ線ピークのＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）等を算出する機能を有する。
【００３１】
ピーク判別装置は、前記ピーク算出装置で算出したγ線ピーク中心測定値と、事前に設定したγ線ピーク中心設定値とのずれを判別する機能を有する。有意なγ線ピーク中心のずれを確認できた場合には、後述するゲイン補償装置に対してゲイン調整を許可する信号を出力する。
【００３２】
ゲイン補償装置は、前記γ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定し、前記ゲイン調整装置のゲインを調整する機能を有する。前記ピーク判別装置からゲイン調整を許可する信号を入力した場合、γ線ピーク中心測定値をγ線ピーク中心設定値まで調整するゲイン調整量を決定し、ゲイン調整量に応じた信号を前記ゲイン調整装置に入力する。前記ピーク判別装置からゲイン調整を許可する信号が入力されない場合は、ゲイン調整を実施しない。
【００３３】
原子炉出力及び原子炉運転状況における指標核種について、原子炉停止時及び定期検査時の指標核種（定検時主要核種）は、原子炉運転によって生成され、原子炉運転中に配管、機器及びプラント構造物に付着する。もしくは一次系冷却材中に存在する。定検時主要核種の一例として、Ｃｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｍｎ−５４、Ｆｅ−５９、Ｅｕ−１５２、Ｅｕ−１５４、Ｓｃ−４６、Ｚｎ−６５、Ｃｓ−１３４、Ｔａ−１８２、Ｒｈ−１０６、Ｎｂ−９４、Ｃｒ−５１等が挙げられる。
【００３４】
Ｃｏ−６０はＣｏ−５９の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に１１７３ｋｅＶ及び１３３２ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は５．２７年であるため、原子炉運転中に生成されたＣｏ−６０は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００３５】
Ｃｏ−５８はＮｉ−５８の（ｎ，ｐ）反応で生成される放射性核種であり、電子捕獲及びβ＋崩壊によって主に８１１ｋｅＶ及び５１１ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は７０．８６日であるため、原子炉運転中に生成されたＣｏ−５８は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００３６】
Ｍｎ−５４はＦｅ−５４の（ｎ，ｐ）反応で生成される放射性核種であり、電子捕獲によって主に８３５ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は３１２．１日であるため、原子炉運転中に生成されたＭｎ−５４は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
Ｆｅ−５９はＦｅ−５８の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に１０９９ｋｅＶ及び１２９２ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は４４．５日であるため、原子炉運転中に生成されたＦｅ−５９は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００３７】
Ｅｕ−１５２及びＥｕ−１５４は、Ｅｕ−１５１及びＥｕ−１５３の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種である。また、原子炉圧力容器内の燃料棒に含まれる核分裂生成物としても確認できる。
【００３８】
電子捕獲及びβ−崩壊によって、Ｅｕ−１５２は主に１４０８ｋｅＶ及び１２２ｋｅＶ、Ｅｕ−１５４は主に１２７４ｋｅＶ、７２３ｋｅＶ及び１２３ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期はＥｕ−１５２で１３．５４年、Ｅｕ−１５４で８．５９３年であるため、原子炉運転中に生成されたＥｕ−１５２及びＥｕ−１５４は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００３９】
Ｓｃ−４６はＳｃ−４５の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に８８９ｋｅＶ及び１１２１ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は８３．７９日であるため、原子炉運転中に生成されたＳｃ−４６は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００４０】
Ｚｎ−６５はＺｎ−６４の（ｎ，γ）反応、Ｃｕ−６５の（ｐ，ｎ）反応で生成される放射性核種であり、電子捕獲及びβ＋崩壊によって主に１１１６ｋｅＶ及び５１１ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は２４４．３日であるため、原子炉運転中に生成されたＺｎ−６５は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００４１】
Ｃｓ−１３４はＣｓ−１３３の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に６０５ｋｅＶ及び７９６ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は２．０６５年であるため、原子炉運転中に生成されたＣｓ−１３４は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００４２】
Ｔａ−１８２はＴａ−１８１の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に１１２１ｋｅＶ及び１２２１ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は１１４．４日であるため、原子炉運転中に生成されたＴａ−１８２は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００４３】
Ｎｂ−９４はＮｂ−９３  の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に８７１ｋｅＶ及び７０３ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は２．０３×１０４年であるため、原子炉運転中に生成されたＮｂ−９４は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００４４】
Ｃｒ−５１はＣｒ−５０  の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、電子捕獲によって主に３２０ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は２７．７日であるため、原子炉運転中に生成されたＣｒ−５１は原子炉停止時及び定期検査時でも確認できる。
【００４５】
原子炉定格運転時の指標核種（定格時主要核種）は、原子炉運転によって生成され、短半減期のため原子炉停止時及び定期検査時には確認できない放射性核種である。定格時主要核種の一例として、Ｎ−１６、Ｎ−１３、Ｆ−１８、Ｏ−１９、Ｍｎ−５６等が挙げられる。
【００４６】
Ｎ−１６はＯ−１６の（ｎ，ｐ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に６１２９ｋｅＶ及び７１１５ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は７．１３秒であるため、原子炉運転中のみ存在を確認できる核種である。
【００４７】
Ｎ−１３はＯ−１６の（ｐ，α）反応で生成される放射性核種であり、電子捕獲及びβ＋崩壊によって主に５１１ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は９．９６分であるため、原子炉運転中のみ存在を確認できる核種である。
【００４８】
Ｆ−１８はＯ−１８の（ｐ，ｎ）反応で生成される放射性核種であり、電子捕獲及びβ＋崩壊によって主に５１１ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は１０９．８分であるため、原子炉運転中のみ存在を確認できる核種である。
【００４９】
Ｏ−１９はＯ−１８の（ｎ，γ）反応で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に１９７ｋｅＶ及び１３５７ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は２６．９秒であるため、原子炉運転中のみ存在を確認できる核種である。
【００５０】
Ｍｎ−５６はＭｎ−５５の（ｎ，γ）反応、Ｆ−５６の（ｎ，ｐ）反応、Ｃｏ−５９の（ｎ，α）反応等で生成される放射性核種であり、β−崩壊によって主に８４６ｋｅＶ、１８１０ｋｅＶ及び２１１３ｋｅＶのエネルギーを持つγ線を放射する。半減期は２．５７９時間であるため、原子炉運転中のみ存在を確認できる核種である。
【００５１】
原子炉定格運転時のほとんどは、原子炉停止時及び定期検査時に確認できるＣｏ−６０、Ｃｏ−５８等の定検時主要核種の強度がＮ−１６、Ｎ−１３等の定格時主要核種の強度と比較して低いため、γ線エネルギースペクトル上に定検時主要核種由来のγ線ピークを測定することが困難であり、定検時主要核種のみでのゲイン補償が困難である。
【００５２】
また、定格時主要核種は短半減期であるため、原子炉停止時及び定期検査時にはそのほとんどが減衰しており、一般的な放射線検出器でその存在を確認することは困難であり、定格時主要核種のみでのゲイン補償が困難である。
【００５３】
原子炉起動運転時（原子炉立ち上げ時）及び停止運転時（原子炉立ち下げ時）は、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、前記した定検時主要核種及び定格時主要核種を指標核種として用いる。詳細は下記に示す。
【００５４】
原子炉起動運転時の場合、起動初期時はＣｏ−６０、Ｃｏ−５８等の定検時主要核種によるゲイン補償を実施する。原子炉出力が上がるに従って、Ｎ−１６、Ｎ−１３等の定格時主要核種によるγ線強度が高くなるため、定検時主要核種によるγ線ピークの確認が困難となってくる。
【００５５】
このため、定検時主要核種によるγ線ピークが確認できなくなる前に、ゲイン補償のための指標核種を定格時主要核種に変更する、２つ以上の指標核種から主となる指標核種を選定するゲイン補償アルゴリズムが必要である。
【００５６】
原子炉停止運転時は原子炉起動運転時と逆の手順となり、原子炉出力が下がるに従って、定格時主要核種によるγ線強度が低くなるため、定検時主要核種によるγ線ピークが確認できるようになってくる。
【００５７】
このため、定格時主要核種によるγ線ピークが確認できなくなる前に、ゲイン補償の指標核種を定検時主要核種に変更する、２つ以上の指標核種から主となる指標核種を選定するゲイン補償アルゴリズムが必要である。
【００５８】
以上により、設置環境の放射線を測定する放射線検出器と、放射線検出器の検出器電源と、放射線検出器の出力ゲインを可変に調整できるゲイン調整装置と、ゲイン調整装置の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置と、γ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置と、ピーク算出装置で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出し、ゲイン補償を判別するピーク判別装置と、γ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定し、ゲイン調整装置のゲインを調整するゲイン補償装置を備えることで、原子炉停止時及び定期検査時には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定検時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉定格運転時の指標核種には、その原子炉出力及び原子炉運転状況で確認できる特有の放射性核種（以下、定格時主要核種とする）をゲイン補償のための指標核種とし、原子炉起動運転時（原子炉立ち上げ時）及び停止運転時（原子炉立ち下げ時）には、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じて、定検時主要核種と定格時主要核種とを指標核種として、それぞれの原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種を用いて放射線検出器のゲインを補償することを特徴とすることで、校正用線源、自然放射性物質、光源及び温度情報を用いることなく、原子炉出力及び原子炉運転状況などの放射線検出器の設置環境及び測定環境に応じて、放射線検出器のゲイン変動を補償できる。
【００５９】
次に本発明の好適な実施例である測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法について、図面を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【００６０】
図１は、本発明の第１実施例である原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタ７の基本構成を示している。
【００６１】
第１実施例の測定環境補償型放射線モニタ７は、原子炉建屋８の内部に格納された原子炉格納容器９の内部に設置され、設置環境の放射線を測定する放射線検出器１と、原子炉格納容器９の外部にそれぞれ設置されており、前記放射線検出器１に電力を供給する検出器電源１５と、放射線検出器１の出力ゲインを可変に調整するゲイン調整装置２と、ゲイン調整装置２の出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置３と、前記多チャンネル波高分析装置３で算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置４と、ピーク算出装置４で算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出してゲイン補償を判別するピーク判別装置５と、ピーク判別装置５で算出されたγ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置２のゲインを調整するゲイン補償装置６とから構成されている。
【００６２】
前記測定環境補償型放射線モニタ７の放射線検出器１は、検出器電源１５及びゲイン調整装置２にそれぞれ接続されており、前記ゲイン調整装置２は多チャンネル波高分析装置３及びゲイン補償装置６にそれぞれ接続されている。
【００６３】
前記多チャンネル波高分析装置３はピーク算出装置４に接続され、ピーク算出装置４はピーク判別装置５に接続され、ピーク判別装置５はゲイン補償装置６に接続されている。
【００６４】
測定環境補償型放射線モニタ７の設置環境として、図１に示したように原子力プラントが挙げられる。前記測定環境補償型放射線モニタ７の設置位置は原子力プラントの原子炉建屋８内の原子炉格納容器９の内部となっている。
【００６５】
原子炉建屋８内の機器には、原子炉圧力容器１０を内部に収容した原子炉格納容器９と、蒸気タービン（図示せず）に原子炉圧力容器１０で発生した蒸気を供給する主蒸気配管１１と、蒸気タービンの復水器で冷却された復水を前記原子炉圧力容器１０に供給する給水系配管１２と、原子炉圧力容器１０に設置されており、原子炉圧力容器１０内の冷却材を再循環させるＰＬＲ配管１４及びこのＰＬＲ配管１４に設置されて冷却材を循環させるＰＬＲポンプ１３がある。
【００６６】
原子力プラントの定検時主要核種及び定格時主要核種は、原子炉建屋８内に存在する配管、機器及び構造物に付着もしくは一次系冷却材中に存在する。
【００６７】
図１に第１実施例の測定環境補償型放射線モニタ７を設置する原子力プラントとして沸騰水型原子炉の構成を示したが、同様の軽水炉である加圧水型原子炉、重水炉、黒鉛炉、高速増殖炉、ガス冷却炉、溶融金属冷却炉、又は溶融塩原子炉にも前記測定環境補償型放射線モニタ７を適用することができる。
【００６８】
図２乃至図４に本実施例の測定環境補償型放射線モニタ７の放射線検出器１で検出した原子炉出力及び原子炉運転状況による放射線のγ線エネルギースペクトルを示す。
【００６９】
図２は原子炉停止時及び定期検査時において放射線検出器１で検出した放射線のγ線エネルギースペクトル１７を示す。
【００７０】
図２では検出した放射線のγ線エネルギースペクトル１７の一例として、原子炉建屋８及び原子炉建屋８の内部に存在する配管、機器、構造物及び一次系冷却材中に存在するＣｏ−６０によるγ線ピーク１６を示した。原子炉は停止しているので、定格時主要核種によるγ線エネルギースペクトルは測定できない。
【００７１】
図３は原子炉起動運転時及び原子炉停止運転時において放射線検出器１で検出した放射線のγ線エネルギースペクトル１８を示す。図３では検出したγ線エネルギースペクトル１８の一例として、定格時主要核種をＮ−１６とし、Ｎ−１６のγ線ピーク１９を示した。
【００７２】
放射線検出器１との相互作用で、電子対生成によるシングルエスケープピーク２０及びダブルエスケープピーク２１が測定できる。また、Ｃｏ−６０によるγ線ピーク１６も示されている。
【００７３】
図３では定検時主要核種及び定格時主要核種のいずれも確認できる領域におけるγ線エネルギースペクトルを示したが、原子炉起動運転時ならば、徐々にＮ−１６の定格時主要核種の強度が高くなり、Ｃｏ−６０の定検時主要核種によるγ線ピークが確認できなくなる。
【００７４】
また原子炉停止運転時ならば、徐々にＮ−１６の定格時主要核種の強度が低くなり、Ｎ−１６の定格時主要核種によるγ線ピークが確認できなくなる。
【００７５】
図４は原子炉定格運転時において放射線検出器１で検出したγ線エネルギースペクトル２２を示す。図４では検出したγ線エネルギースペクトル２２の一例として、定格時主要核種をＮ−１６とし、Ｎ−１６のγ線ピークを示した。電子対生成によるシングルエスケープピーク２０及びダブルエスケープピーク２１も測定できる。
【００７６】
原子炉定格運転時ではＮ−１６による強度が定検時主要核種による強度と比較して高いため、定検時主要核種によるγ線ピークは確認できない。
【００７７】
図２乃至図４で放射線検出器１で検出した放射線のγ線エネルギースペクトルをそれぞれ示したように、原子炉出力及び原子炉運転状況によって放射線検出器１で測定できるγ線エネルギースペクトル及びγ線ピークは異なる。このため、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種によってゲイン補償をしなければならない。
【００７８】
図５には、ゲイン補償しない場合の原子炉出力及び原子炉運転状況において放射線検出器１で測定したγ線ピークの変動を示す。原子炉起動運転時及び原子炉停止運転時のγ線エネルギースペクトル１８を一点鎖線で、原子炉定格運転時のγ線エネルギースペクトル２２を鎖線で、原子炉停止時及び定期検査時のγ線エネルギースペクトル１７を実線で夫々示している。
【００７９】
図５は測定したγ線ピークの変動の一例として、温度変動によるＣｏ−６０のγ線ピーク１６及びＮ−１６のγ線ピーク１９の変動を示している。
【００８０】
原子炉起動に伴い放射線検出器１の設置環境の温度は上昇するため、例えば使用する放射線検出器１が温度上昇に伴う負のゲイン増倍率を備えている場合、放射線検出器１の出力レベルが低下し、見かけ上γ線エネルギーが低下する。
【００８１】
そこで、この出力レベルの低下を補償する、つまりゲインを補償するため、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種を選定し、指標核種のγ線ピーク中心測定値をγ線ピーク中心設定値に調整する。
【００８２】
本実施例の測定環境補償型放射線モニタ７に設置されたゲイン補償装置６における放射線検出器１の出力ゲインを可変に調整する機能について説明する。
【００８３】
図６は指標核種のγ線ピーク変動値とゲイン調整値との関係を示している。ここでγ線ピーク変動値は指標核種のγ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値の差分とし、図６ではＸ軸に示す。ゲイン調整値はγ線ピーク変動値をほとんどゼロとするゲイン調整量とし、図６ではＹ軸に示す。
【００８４】
前記ゲイン補償装置６では、図６に示したゲイン補償関数Ｆ（Ｘ）を用いてγ線ピーク変動値からゲイン調整値を導出する。図６のゲイン補償関数Ｆ（Ｘ）は、一例として一次関数とした。
【００８５】
この機能はゲイン補償装置６に備えられており、導出したゲイン調整値をゲイン調整装置２へ入力することで、放射線検出器１の出力ゲインを可変に調整してゲイン補償を可能とする。
【００８６】
図７は原子炉運転状況における原子炉出力と、ゲイン補償のための主要核種指標領域を示している。
【００８７】
図７に示したように原子炉停止時及び定期検査時は、原子炉出力が０％であり、この場合は定検時主要核種指標領域２３となるため、指標核種は定検時主要核種となる。
【００８８】
原子炉起動運転時は、原子炉出力が上昇していき、原子炉出力上昇途中で定格時主要核種指標領域２４に入る。定検時主要核種指標領域２３及び定格時主要核種指標領域２４が重なる領域が存在するので、この領域の指標核種は定検時主要核種、定格時主要核種のいずれも選択できる。
【００８９】
原子炉出力がさらに上昇すると、定検時主要核種指標領域２３を出るので、その際の指標核種は定格時主要核種となる。
【００９０】
原子炉定格運転時では、原子炉定格運転時の指標核種は定格時主要核種となる。なお、原子炉運転中は定検時主要核種も生成されるので、定検時主要核種の強度は高くなっていく。
【００９１】
その後の原子炉停止運転時は、原子炉起動運転時と逆の手順で原子炉出力が下降していくと定検時主要核種指標領域２３に入る。定検時主要核種指標領域２３及び定格時主要核種指標領域２４が重なる領域が存在するので、この領域の指標核種は定検時主要核種と定格時主要核種のいずれも選択できる。
【００９２】
そして再び原子炉停止時及び定期検査時には、定検時主要核種指標領域２３であるので、指標核種は定検時主要核種となる。
【００９３】
次に本実施例の測定環境補償型放射線モニタ７のゲイン補償方法について説明する。
【００９４】
図８に本実施例の測定環境補償型放射線モニタ７のゲイン補償方法の処理手順のフローチャートを示す。このゲイン補償方法の処理は測定環境補償型放射線モニタ７に含まれる装置によって実施される。図８に示した処理手順のフローチャートに沿って、本実施例の測定環境補償型放射線モニタ７によるゲイン補償方法を説明する。
【００９５】
図１及び図８において、
測定環境補償型放射線モニタ７の放射線検出器１で放射線の測定を開始する前に、予め、ゲイン補償装置６によって、ゲイン補償に用いるγ線ピークのγ線ピーク中心設定値を設定する（処理手順Ｓ１）。
【００９６】
その後、放射線検出器１で測定した放射線を多チャンネル波高分析装置３に入力させて、任意の所定時間までγ線エネルギースペクトルを形成する（処理手順Ｓ２）。
【００９７】
そして所定時間を過ぎた時点で多チャンネル波高分析装置３でのγ線エネルギースペクトルの形成を終了する（処理手順Ｓ３）。
【００９８】
次に、ピーク算出装置４によって、取得できたγ線エネルギースペクトル上に存在するγ線ピークを検索する（処理手順Ｓ４）。
【００９９】
次に、前記ピーク算出装置４にて、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種が放射するγ線によるγ線ピーク中心測定値を算出する（処理手順Ｓ５）。
【０１００】
次に、ピーク判別装置５によって、事前に設定したγ線ピーク中心設定値と、測定したγ線ピーク中心測定値を比較して、有意なずれがあるか判別する（処理手順Ｓ６）。
【０１０１】
前記ピーク判別装置５で判別した結果、有意な差があると判別された場合は、ゲイン補償装置６によって、このずれを調整できるゲイン調整量を算出する（処理手順Ｓ７）。
【０１０２】
そして、ゲイン補償装置６によって算出したゲイン調整量に基づいてゲイン調整装置２を調節して、放射線検出器１の出力ゲインの調整を実施する（処理手順Ｓ８）。
【０１０３】
処理手順Ｓ６にてピーク判別装置５で判別した結果、有意な差がない場合、及び処理手順Ｓ８にてゲイン補償装置６による放射線検出器１の出力ゲインの調整を実施した場合、測定を継続するか判別する（処理手順Ｓ９）。
【０１０４】
そして、放射線検出器１による放射線の測定を継続する場合は、処理手順Ｓ２に戻り、それ以外は測定を終了する（処理手順Ｓ１０）。
【０１０５】
本実施例の測定環境補償型放射線モニタ７によって、校正用線源、自然放射性物質、又は光源及び温度情報を用いずに、原子炉出力及び原子炉運転状況などの放射線検出器の設置環境及び測定環境に応じて、放射線検出器のゲイン変動を補償でき、高精度及び高信頼の放射線モニタが実現できる。
【０１０６】
また、Ｓｉ半導体検出器やＧｅ半導体検出器等の半導体検出器だけでなく、安価なシンチレーション検出器でも採用することができるので、コスト低減にも寄与できる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施例によれば、校正用線源、自然放射性物質、又は光源及び温度情報を用いずに、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映して高精度計測を可能とした原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法が実現できる。
【実施例２】
【０１０８】
本発明の第２実施例である測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法について図９に基づいて説明する。
【０１０９】
本実施例における原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタの構成は図１に示した第１実施例の測定環境補償型放射線モニタ７と同じ構成であるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【０１１０】
実施例２の測定環境補償型放射線モニタでは、原子炉停止時及び定期検査時は定検時主要核種を指標核種とし、原子炉起動運転時、原子炉停止運転時及び原子炉定格運転時は定格時主要核種及び定検時主要核種を指標核種とすること以外は実施例１の測定環境補償型放射線モニタ７の場合と同じである。
【０１１１】
本実施例の測定環境補償型放射線モニタの放射線検出器１の設置環境及び測定環境によって、検出できる定検時主要核種及び定格時主要核種の強度は異なる。これは原子炉建屋８内の配管、機器、構造物の幾何配置及びその構造に依存する。
【０１１２】
このために、図９のように原子炉定格運転時であっても、多チャンネル波高分析装置３で取得できるγ線エネルギースペクトル上に定検時主要核種によるγ線ピークが測定できる場合がある。
【０１１３】
そこで、この条件を満たす場合に、本実施例の測定環境補償型放射線モニタにおいては、原子炉停止時及び定期検査時は定検時主要核種を指標核種とし、原子炉起動運転時、原子炉停止運転時及び原子炉定格運転時は定格時主要核種及び定検時主要核種を指標核種とすることで、その設置環境及び測定環境の放射線環境に応じたゲインの補償を可能にしている。
【０１１４】
本実施例の測定環境補償型放射線モニタのゲイン補償方法は図８に示した第１実施例の測定環境補償型放射線モニタ７におけるゲイン補償方法の処理手順のフローチャートと同じであるので、その説明は省略する。
【０１１５】
以上説明したように、本実施例によれば、校正用線源、自然放射性物質、又は光源及び温度情報を用いずに、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映して高精度計測を可能とした原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法が実現できる。
【実施例３】
【０１１６】
本発明の第３実施例である測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法について図１０に基づいて説明する。
【０１１７】
本実施例における原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタの構成は図１に示した第１実施例の測定環境補償型放射線モニタ７と同じ構成であるので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【０１１８】
実施例３の測定環境補償型放射線モニタでは、原子炉出力低下時のゲイン補償のための指標核種を定格時主要核種及び定検時主要核種を組合せることで、放射線モニタのゲインを補償すること以外は実施例１及び実施例２の測定環境補償型放射線モニタ７の場合と同じである。
【０１１９】
原子炉定格運転中には、燃料漏えいを検査するためのパワーサプレッションテスト（ＰＳＴ）、原子炉内構造物の応力腐食割れ（ＳＣＣ）を抑制するための水素注入及び貴金属注入（ＮＭＣＡ）等が実施されることがある。
【０１２０】
これらの処理が実施された場合に、放射線検出器１の設置位置によっては炉出力低下に伴う定格時主要核種の強度の低下が起こることがある。この場合に、本実施例の測定環境補償型放射線モニタにおいては、ゲイン補償装置６によって、予め定格時主要核種と定検時主要核種との組合せを設定しておき、原子炉出力低下時のゲイン補償のための指標核種を図１０に示すように定格時主要核種及び定検時主要核種を組合せることで、放射線モニタのゲインを補償することができる。
【０１２１】
定格時主要核種及び定検時主要核種の組合せは、ピーク算出装置４及びピーク判別装置５の演算を行ない、ゲイン補償装置６を介してゲイン調整装置２を調節することで行なわれる。
【０１２２】
また、図１１に示すように、放射線検出器１の設置環境及び測定環境によっては原子炉出力低下時のゲイン補償のための指標核種を変更する必要が無い場合もある。
【０１２３】
以上説明したように、本実施例によれば、校正用線源、自然放射性物質、又は光源及び温度情報を用いずに、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映して高精度計測を可能とした原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法が実現できる。
【実施例４】
【０１２４】
図１２は、本発明の第４実施例である原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタ７の基本構成を示している。
【０１２５】
第４実施例の測定環境補償型放射線モニタ２８は、原子炉建屋８の内部に格納された原子炉格納容器９の内部に設置され、２個の設置環境の放射線を測定する放射線検出器１ａ、１ｂと、原子炉格納容器９の外部にそれぞれ設置されており、前記放射線検出器１ａ、１ｂに電力をそれぞれ供給する検出器電源１５ａ、１５ｂと、放射線検出器１ａ、１ｂの出力ゲインを可変に調整するゲイン調整装置２ａ、２ｂと、ゲイン調整装置２ａ、２ｂの出力からγ線エネルギースペクトルを算出する多チャンネル波高分析装置３ａ、３ｂと、前記多チャンネル波高分析装置３ａ、３ｂで算出したγ線エネルギースペクトル上のγ線ピークのγ線ピーク中心測定値を算出するピーク算出装置４ａ、４ｂと、ピーク算出装置４ａ、４ｂで算出した前記γ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを算出してゲイン補償を判別するピーク判別装置５ａ、５ｂと、ピーク判別装置５ａ、５ｂで算出されたγ線ピーク中心測定値とγ線ピーク中心設定値とのずれを調整するゲイン調整量を決定して前記ゲイン調整装置２ａ、２ｂのゲインを調整するゲイン補償装置６ａ、６ｂとを設置している。
【０１２６】
複数の放射線検出器１ａ、１ｂが相関を有する一般的な放射線計測方法として同時計数法、逆同時計数法によって放射線を計測する場合、測定環境補償型放射線モニタ２８に、更に前記ゲイン調整装置２ａ、２ｂの出力をそれぞれ分岐して取得した前記複数個の放射線検出器１ａ、１ｂの出力からゲート信号を出力するゲート２５と、前記ゲート２５から出力したゲート信号によるγ線エネルギースペクトルを形成する多チャンネル波高分析装置２７と、前記ゲート２５のゲート信号を計数するスケーラー２６とを備えている。
【０１２７】
上記構成の測定環境補償型放射線モニタ２８によれば、複数個設置されたいずれの放射線検出器１ａ、１ｂに対してもゲインを補償して、各々の放射線検出器１ａ、１ｂの出力の相関を維持することで、ゲート信号によるγ線エネルギースペクトルを出力する放射線検出器１ａ、１ｂの測定精度を維持することが可能となる。
【０１２８】
実施例４の測定環境補償型放射線モニタ２８では、Ｎ個（Ｎ≧２）以上の放射線検出器１ａ、１ｂ、・・１ｎを用いていずれかの放射線検出器１ａの出力を他の放射線検出器１ｂに対するゲート信号として取扱い、ゲート２５からの信号によって多チャンネル波高分析装置２７で処理されたγ線エネルギースペクトルを取得する放射線モニタ２８の場合に、いずれの放射線検出器１ａ、１ｂに対してもゲインを補償し、各々の放射線検出器１ａ、１ｂの出力の相関を維持するように構成していること以外は、実施例１、実施例２、実施例３の測定環境補償型放射線モニタと同様である。
【０１２９】
Ｎ個（Ｎ≧２）以上の放射線検出器１ａ、１ｂによって高精度の測定を実施する放射線モニタの場合、その多くが各々の出力に対して相関を有しているため、各々のゲインの変動を抑制して高精度測定を維持する必要がある。
【０１３０】
複数の放射線検出器１ａ、１ｂが相関を有する放射線計測方法として、同時計数法、逆同時計数法等を行う場合、複数の放射線検出器１ａ、１ｂで検出された信号はゲイン調整装置２ａ、２ｂを経由してゲート２５に入力され、スケーラ２６でγ線の数をカウントされると共に、ゲート２５から多チャンネル波高分析装置２７に入力して処理される。
【０１３１】
そこで、本実施例の測定環境補償型放射線モニタ２８においては、複数の各々の放射線検出器１ａ、１ｂでのγ線エネルギースペクトルを各々の放射線検出器１ａ、１ｂに対応した多チャンネル波高分析装置３ａ、３ｂにてγ線ピークを算出し、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種によってゲインを補償することで、ゲート信号によって処理されたγ線エネルギースペクトルを処理することなく、ゲイン補償することが可能であり、高精度の測定が維持できる。
【０１３２】
本実施例の測定環境補償型放射線モニタ２８のゲイン補償方法は図８に示した第１実施例の測定環境補償型放射線モニタ７におけるゲイン補償方法の処理手順のフローチャートと基本的には同じであるので、その説明は省略する。
【０１３３】
以上説明したように、本実施例によれば、校正用線源、自然放射性物質、又は光源及び温度情報を用いずに、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映して高精度計測を可能とした原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法が実現できる。
【実施例５】
【０１３４】
本発明の第５実施例である測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法について説明する。
【０１３５】
本実施例である原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタにおいては、γ線ピークの代わりに、放射線検出器１と放射線検出器１に入射するγ線との相互作用のコンプトン効果によってγ線エネルギースペクトル上に形成されるコンプトン端を用いてゲイン補償すること以外は、第１実施例乃至第４実施例に示した測定環境補償型放射線モニタ７と同じである。
【０１３６】
有機シンチレータ等の密度が低く、光電効果によるγ線ピークの形成に時間がかかる放射線検出器を用いる場合に、本実施例の測定環境補償型放射線モニタにおいては、γ線ピーク中心測定値及びγ線ピーク中心設定値を、コンプトン端測定値及びコンプトン端設定値とすることで、ゲイン補償することが可能であり、高精度の測定を維持できる。
【実施例６】
【０１３７】
本発明の第６実施例である測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法について説明する。
【０１３８】
本実施例である原子炉建屋内の原子炉格納容器に設置された測定環境補償型放射線モニタにおいては、多チャンネル波高分析装置３で取得したγ線エネルギースペクトルのγ線ピーク中心測定値を用いて、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じたγ線エネルギースペクトルのエネルギー校正を実施すること以外は、第１実施例乃至第５実施例に示した測定環境補償型放射線モニタ７と同じである。
【０１３９】
一般的にγ線エネルギースペクトルのエネルギー校正は、取得した複数のγ線ピーク中心測定値を一次関数等でフィッティングし、校正曲線を導出することで実施する。
【０１４０】
定検時主要核種が放射するγ線エネルギーは、代表的な定格時主要核種であるＮ−１６が放射するγ線エネルギーと比較して低いため、高エネルギー領域でのエネルギー校正の誤差が大きくなる場合がある。
【０１４１】
この場合に、本実施例の測定環境補償型放射線モニタにおいては、原子炉出力及び原子炉運転状況に応じた指標核種を用いて校正曲線を導出することで、高精度のエネルギー校正が可能となる。
【０１４２】
上記した第５実施例、並びに第６実施例の測定環境補償型放射線モニタで説明したように、これらの実施例においても、校正用線源、自然放射性物質、又は光源及び温度情報を用いずに、放射線検出器の温度変動、経年劣化、或いは線量率変動等の変動による検出器動作特性を反映して高精度計測を可能とした原子力プラントで使用される放射線モニタ及び放射線モニタのゲイン補償方法が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は原子力プラントで使用される放射線モニタの放射線検出器のゲイン変動を補償する測定環境補償型放射線モニタ及びそのゲイン補償方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
１、１ａ、１ｂ：放射線検出器、２、２ａ、２ｂ：ゲイン調整装置、３、３ａ、３ｂ：多チャンネル波高分析装置、４、４ａ、４ｂ：ピーク算出装置、５、５ａ、５ｂ：ピーク判別装置、６、６ａ、６ｂ：ゲイン補償装置、７：測定環境補償型放射線モニタ、８：原子炉建屋、９：原子炉格納容器、１０：原子炉圧力容器、１１：主蒸気配管、１２：給水系配管、１３：ＰＬＲポンプ、１４：ＰＬＲ配管、１５：検出器電源、１６：Ｃｏ−６０のγ線ピーク、１７：原子炉停止時及び定期検査時のγ線エネルギースペクトル、１８：原子炉起動運転時及び原子炉停止運転時のγ線エネルギースペクトル、１９：Ｎ−１６のγ線ピーク、２０：シングルエスケープピーク、２１：ダブルエスケープピーク、２２：原子炉定格運転時のガンマ線エネルギースペクトル、２３：定検時主要核種指標領域、２４：定格時主要核種指標領域、２５：ゲート、２６：スケーラー、２７：多チャンネル波高分析装置、２８：測定環境補償型放射線モニタ。
【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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