(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（７）により放出されるガンマ線スペクトル及び中性子の両方を測定するモニタにおいて、測定しようとする前記物体（７）に接近するようにもたれされる正面（８）を有する鉛ブロック（１）を包含し、この鉛ブロック（１）がガンマ線エネルギー分析用のガンマ線検出器（２）と２つの中性子検出器（３）とを組み込んでおり、
前記ガンマ線検出器（２）が、前記鉛ブロック（１）の背面に接近して設けられていると共に、前記正面（８）から前記ガンマ線検出器（２）にまで延びているコリメータ（４）と組み合わされており、また、
前記２つの中性子検出器（３）が、互いにかつ前記正面（８）に平行に延びていると共に、前記正面（８）に接近するようにして前記コリメータ（４）の軸線の両側に対称的に設けられている、
ことを特徴とするモニタ。
【請求項２】
請求項１記載のモニタにおいて、前記コリメータ（４）が取外し可能な管により構成されていることを特徴とするモニタ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモニタにおいて、前記ガンマ線検出器（２）が、室温で作用する検出結晶を包含することを特徴とするモニタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のモニタにおいて、前記中性子検出器（３）の少なくともひとつが、カドミウム板（６）を、この中性子検出器（３）を囲撓している減速物質（５）のまわりに挿入し又は前記カドミウム板（６）を前記減速物質（５）から引っ込める機械的手段（９）を具備していることを特徴とするモニタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモニタにおいて、入射中性子を熱化せしめる減速物質（５′）が、前記中性子検出器（３）の各々のまわりに、前記コリメータ（４）の軸線に平行な面から始まって前記コリメータ（４）に向かって延びる実質的に９０°の区域にのみ設けられていることを特徴とするモニタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のモニタにおいて、アームが前記鉛ブロック（１）に固定され、このアームが前記物体（７）を越えたところで中性子源（１０）を前記コリメータ（４）の軸線に整列するようにして保持し、前記中性子源（１０）からの中性子ビームが前記物体（７）に当たるようにしたことを特徴とするモニタ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば使用済核燃料ピン又はピンアセンブリ若しくは核廃棄物質のような物体により放出されるガンマ線スペクトル及び中性子の両方を測定するモニタに関する。
特に、このモニタは、使用済核燃料ピンアセンブリにより放出される中性子及びガンマ放射線の現場測定を行って、燃焼、冷却及び在庫の期間における核燃料の特徴を表わすものである。
このような測定は、現在まで、２つの異なる測定装置、すなわちガンマ線検出器を備えている測定装置と中性子検出器を備えている測定装置とにより行われている。これらの装置は、３メートル又はそれ以上の長さを有している燃料ピン又はピンアセンブリに関して測定ヘッドを相対的移動せしめる機構と組み合わせなければならない。
これら２つの測定装置が燃料をうまく走査するようにせしめるためのコスト、及び非常に危険な環境において装置の測定ヘッドを交換する問題は別として、測定結果の精密度は、測定する燃料ピン又はピンアセンブリの各走査点につきガンマ線スペクトル及び中性子放出の両方に関する一対の測定値を関連せしめるための２つの測定サイクル間の相互関係の精密度にも依存する。
従来から、ガンマ線エネルギーの分析は、例えば鉛又はコンクリートのような放射線防護体の中又はその後に設けたガンマ線検出器により行われ、放射線防護体にはそれを通してごく小さいコリメータ通路がせん孔されていることはよく知られている。このコリメータの開口端は、走査しようとする燃料ピン又はピンアセンブリに接近するようにされていると共に、例えばＣｄＴｅ−結晶であるガンマ線検出器に連結されている。このような検出器は、コリメータの開口端に接近して存在するガンマ線スペクトルを測定する。
一般に使用されている中性子検出器は、約７０ｍｍの長さ及び１０ｍｍの直径の円筒形の235Ｕ核分裂室であり、これらの核分裂室は熱中性子には感応するが、しかし使用済燃料により放出される強度のガンマ放射線にはあまり感応しない。これらの核分裂室は、それらの軸線をコリメータの軸線に垂直にしてかつ測定点に可能な限り接近するようにして、設けなければならない。減速物質は、入射中性子を熱化せしめる。
もし、ガンマ線検出及び中性子検出の両方を結合するヘッドが考慮される場合には、これらの両検出器は燃料ピン又はピンアセンブリの走査測定点に可能な限り接近させるようにしなければならない。しかし、中性子検出器は、コリメータを囲撓する減速物質の遮へい効果をあまり弱めないようにするために、ガンマ線検出器のコリメータにあまり接近させて設けてはならないものである。その妥協は２つの検出器間の距離にもたらされるが、この距離は同一測定点での両検出器の正確な同時測定を不可能にするものである。同時測定においてこの距離によりもたらされる誤差は、もし測定しようとする値が走査通路に沿ってかなり変化する場合には（これは特に燃料ピンの両端での場合である）、黙認できないものである。
本発明は、ガンマ線スペクトルと中性子放出との同時測定を確実にし、燃料ピン又はピンアセンブリのいかなる特定の走査点にも関連させることができるモニタを提案するものである。
本発明によれば、この目的は、物体（例えば、使用済核燃料ピン又はピンアセンブリ若しくは核廃棄物質）により放出されるガンマ線スペクトル及び中性子の両方を測定するモニタにおいて、測定しようとする前記物体に接近するようにもたれされる正面を有する鉛ブロックを包含し、この鉛ブロックがガンマ線エネルギー分析用のガンマ線検出器と２つの中性子検出器とを組み込んでおり、前記ガンマ線検出器が、前記鉛ブロックの背面に接近して設けられていると共に、前記正面から前記ガンマ線検出器にまで延びているコリメータと組み合わされており、また、前記２つの中性子検出器が、互いにかつ前記正面に平行に延びていると共に、前記正面に接近するようにして前記コリメータの軸線の両側に対称的に設けられていることを特徴とするモニタにより達成される。
また、本発明の好適な実施例によれば、モニタは次のような特徴を有する。
前記コリメータは、取外し可能な管により構成される。
前記ガンマ線検出器は、室温で作用する検出結晶（例えば、ＣｄＴｅ結晶又はＣｄＺｎＴｅ結晶）を包含する。
前記中性子検出器の少なくともひとつは、カドミウム板を、この中性子検出器を囲撓する減速物質のまわりに挿入し又は前記カドミウム板を前記減速物質から引っ込める機械的手段を具備する。
入射中性子を熱化せしめる減速物質は、前記中性子検出器の各々のまわりに、前記コリメータの軸線に平行な面から始まって前記コリメータに向かって延びる実質的に９０°の区域にのみ設けられる。
アームが前記鉛ブロックに固定され、このアームが例えば前記燃料ピン又はピンアセンブリのような前記物体を越えたところで中性子源を前記コリメータの軸線に整列するようにして保持し、前記中性子源からの中性子ビームが前記物体に当たるようする。
以下、本発明の好適な実施例を添付図面により一層詳細に説明する。
図１は、本発明によるモニタの概略斜視図である。
図２は、図１のモニタの断面図であって、監視しようとする燃料ピンとの関連を示す。
図３は、モニタの選択的な他の実施例を詳細に示す図である。
図１及び図２を参照するに、本発明によるモニタは鉛ブロック１を包含し、この鉛ブロックの中にはガンマ線エネルギー分析用のガンマ線検出器２と２つの中性子検出器３とが設けられている。鉛ブロックはモニタの測定面である正面８を有し、この正面が測定しようとする物体、例えば燃料ピン又はピンアセンブリ７に可能な限り接近するようにされる。コリメータ４は、正面８から鉛ブロックを通して鉛ブロックの後部分のガンマ線検出器２まで延びている。このコリメータの孔は約２又は３ｍｍの直径を有し、また鉛ブロックの高さは約２７０ｍｍであり、更に正面８の寸法は例えば２００ｍｍ×２００ｍｍとされている。
従来技術によれば、ガンマ線検出器２は室温で作用する結晶、例えばＣｄＴｅ結晶又はＣｄＺｎＴｅ結晶を包含する。プレアンプリファイアはガンマ線検出器２に統合されており、また出口導体（図示せず）は測定結果を処理及び解析するための中性子計測装置に接続されている。このようなガンマ線検出器２においては、６６２ＫｅＶから７．２ＫｅＶのエネルギー分解能（ＦＷＨＭ）が成し遂げられ、使用済燃料の核分裂生成物のガンマ線エネルギー分析を可能にする。
コリメータ４は、ガンマ線検出器２の遮へいを増強するためにタングステン又は同種の材料で作られている取外し可能な管を備えることができる。この管はその孔の直径又は材料を必要コリメータ機能に適合するようにするために取外し可能とされるものである。
２つの円筒形の中性子検出器３は、（図２において燃料ピン又はピンアセンブリ７の軸線に沿う）走査方向に垂直であると共に、互いに平行であり、かつコリメータ４の両側においてブロック１の正面８に接近してこの正面に平行であるように設けられている。各中性子検出器３の軸線とコリメータ４の軸線との間の距離は、次の２つの正反対の要求に応じなければならない。すなわち、一方において、この距離は、中性子検出器及び減速物質の存在によりコリメータの孔まわりの鉛ブロックの遮へい効果を弱めないようにするために十分に大きくしなければならない。他方において、この距離は、中性子検出器及びガンマ線検出器が調査点に可能な限り接近するようにするために可能な限り小さくしなければならない。中性子放出がコリメータ４により占有されている仮想位置の両側に設けられている２つの中性子検出器３により測定されるために、これら２つの中性子検出器の測定効果を結合することができ、そしてその平均値をコリメータ４の軸線に沿う中性子放出の放射能強さに高い精密度で対応するように確立せしめることができる。
中性子検出器は、熱中性子には感応するが、しかし使用済燃料により放出される強度のガンマ放射線にはあまり感応しない235Ｕ核分裂室とすることができる。入射高速中性子は、中性子検出器３を囲撓している減速物質５により熱化される。図１及び図２に示される第１の実施例において、この減速物質５は中性子検出器３を完全に囲撓して、円筒形の管状を有している。図３に示される本発明の第２の実施例によれば、減速物質５′は中性子検出器３の軸線まわりの全周の約９０°の区域のみを占有している。この区域は、コリメータ４の軸線に平行な面から始まって、コリメータに向かって延びている。このような形状は、コリメータの両側において燃料ピン又はピンアセンブリ７の減少した長さ範囲から来る中性子の寄与を増大せしめると共に、前記範囲の外側からの中性子の寄与を減少せしめるものである。したがって、より高い精密度が得られる。
追加的な特徴によれば、中性子検出器３の少なくともひとつは、その減速物質５と一緒に、カドミウム板６を減速物質５のまわりに挿入する又はカドミウム板６を減速物質から引っ込める機械的手段９と組み合わされる。適所にカドミウム板６を備える中性子検出器３は、主として、中性子検出器３のカドミウムを通過する高速中性子に応答し、熱中性子及び低エネルギー中性子は吸収される。このような測定は、湿式貯蔵の下で、燃料の特徴を表わすのを容易にする追加の情報を与える。カドミウム板６は、２つの中性子検出器がカドミウム板により遮へいされないで用いられている主走査サイクルの後に行われる分離走査サイクルの間中挿入される。
以上述べたモニタは、受動的又は能動的測定のために用いることができる。この後者の場合においては、図２に示されるように、例えばアイソトープ中性子源又は中性子発生装置のような中性子源１０を、燃料ピン又はピンアセンブリ７を越えたところにコリメータ４と整列するようにして設けられなければならない。それから、源１０を保持すると共に鉛ブロック１に堅固に接続されるアーム（図示せず）を設けなければならない。それから、減速物質が入射中性子を熱化せしめるために源１０と燃料ピン又はピンアセンブリ７との間に設けられる。
本発明は、上述しかつ図面に示された実施例に限定されるものではない。例えば、鉛ブロックは矩形状又は円形状の断面とすることができる。コリメータは単に鉛ブロックの孔により構成することができ、又は挿入管をタングステン又はガンマ放射線を遮へいするために適当な他の材料で作って用いることができる。中性子検出器は、例えば3Ｈｅ、ＢＦ3のような任意の他の適当な型式のものでもよい。
また、適当な水密ケーシングが用いられる場合には、モニタは湿式貯蔵に加えて乾式貯蔵環境でも用いることができる。
最後に、本発明によるモニタは、燃料ピンの軸線に平行にしてこれらの燃料ピンを走査するためにのみならず、燃料ピンアセンブリの燃焼プロフィルを監視するためにも用いることができる。この後者の場合においては、鉛ブロックが燃料アセンブリのまわりを回転することにより、相対的走査移動が行われる。
モニタは、測定を最適にする追加の特徴、例えば繰返し可能な計数ジオメトリーを成し遂げ、またそれぞれの測定位置を限定するような特徴を組み込むことができる。
【図１】
0003940961.tif 000002
【図２】
0003940961.tif 000003
【図３】
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