(57)【要約】【課題】パルス計数法とキャンベル法の２種の測定法の十分な重なりを確保する。【解決手段】放射線測定装置１００は、放射線検出器１と、放射線検出器１より出力されるパルス信号を増幅する前置増幅器２と、前置増幅器２で増幅されたパルス信号を測定時間Ｔにわたり計数して計数率を出力するパルス計数部１２と、計数率に対して不感時間による誤差を補正して補正後計数率を算出する不感時間補正部１３と、パルス計数部１２が出力する計数率と不感時間補正部１３が算出した補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力する不感時間評価部２０と、前置増幅器２で増幅された放射線検出器１の出力信号をキャンベル法で測定するキャンベル法測定部１１と、キャンベル法計数率と補正後計数率とを比較し、より直線特性に近い方の値を計数率の値として出力する信号選択部１４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象を順次検出する際に不感時間を生ずる放射線検出器と、
前記放射線検出器より出力されるパルス信号を増幅する前置増幅器と、
前記前置増幅器で増幅されたパルス信号を測定時間にわたり計数して計数率を得るパルス計数部と、
前記計数率に対して前記不感時間による誤差を補正して補正後計数率を算出する不感時間補正部と、
前記パルス計数部が出力する計数率と前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力する不感時間評価部と、
前記前置増幅器で増幅された前記放射線検出器の出力信号をキャンベル法で測定してキャンベル法計数率を得るキャンベル法測定部と、
前記キャンベル法計数率と前記補正後計数率とを比較し、より直線特性に近い方の値を計数率の値として出力する信号選択部と、
を備えることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
前記不感時間補正部は、次の式により補正後計数率ｎｃを算出することを特徴とする請求項１に記載の放射線測定装置。
ｎｃ＝Ｃ／（Ｔ−Ｃ・τ）
（ただし、Ｃは測定による前記計数率、Ｔは測定時間、τは不感時間を示す。）
【請求項３】
前記不感時間評価部は、
前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率および前記パルス計数部が得た前記計数率を受けて記憶する演算結果記憶部と、
不感時間が既知の検出器についての測定結果である計数率と真の計数率との対応関係を保存する不感時間既知検出器測定結果データベースと、
測定結果である計数率のそれぞれについて、前記演算結果記憶部から前記補正後計数率を読み出し、前記不感時間既知検出器測定結果データベースから前記真の計数率を読み出し、横軸に前記真の計数率をとり、縦軸に前記補正後計数率をとったグラフを作成するグラフ作成部と、
前記グラフについて、次の式に基づく近似曲線および当該近似曲線に対応する不感時間差分を求める不感時間算出部と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線測定装置。
ｎｃ＝ｎｔ／（１−ｎｔ・Δτ）
（ただし、ｎｃは前記補正後計数率、ｎｔは前記真の計数率、Δτは不感時間差分すなわち前記不感時間補正部にて使用されている不感時間と実際の不感時間との差を示す。）
【請求項４】
検出対象を順次検出する際に不感時間を生ずる放射線検出器から前置増幅器を介して出力された信号を受けて計数率を出力する演算装置であって、
前記前置増幅器で増幅されたパルス信号を測定時間にわたり計数して計数率を得るパルス計数部と、
前記計数率に対して前記不感時間による誤差を補正して補正後計数率を算出する不感時間補正部と、
前記パルス計数部が出力する計数率と前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力する不感時間評価部と、
前記前置増幅器で増幅された前記放射線検出器の出力信号をキャンベル法で測定してキャンベル法計数率を得るキャンベル法測定部と、
前記キャンベル法計数率と前記補正後計数率とを比較し、より直線特性に近い方の値を計数率の値として出力する信号選択部と、
を備えることを特徴とする演算装置。
【請求項５】
パルス計数部による測定およびキャンベル法測定部による測定を行う測定ステップと、
不感時間補正部が、パルス計数部の出力を不感時間補正して補正後計数率を算出する補正ステップと、
不感時間評価部が、前記パルス計数部が出力する計数率と前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力し、前記不感時間補正部が不感時間を修正する不感時間修正ステップと、
キャンベル法測定部の出力値とパルス計数の補正後計数率を比較し、より直線特性に近い方の計数率を選択して計数率として出力する選択ステップと、
を有することを特徴とする放射線測定方法。
【請求項６】
演算結果記憶部が不感時間補正部から順次出力される測定結果である計数率および補正後計数率を記憶する記憶ステップと、
グラフ作成部が、不感時間既知検出器測定結果データベースに収納された計数率と真の計数率との関係を用いて、演算結果記憶部に保存された計数率に対応する真の計数率を読み出し、同じ計数率に対応する補正後計数率と真の計数率の組を順次、グラフ上にプロットし、真の計数率に対する補正後計数率の関係グラフを作成する関係グラフ作成ステップと、
不感時間算出部が、真の計数率に対する補正後計数率の関係グラフ上に、次の式の関数形状による近似曲線を求め、不感時間を算出する不感時間算出ステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の放射線測定方法。
ｎｃ＝ｎｔ／（１−ｎｔ・Δτ）
（ただし、ｎｃは前記補正後計数率、ｎｔは前記真の計数率、Δτは不感時間差分すなわち前記不感時間補正部にて使用されている不感時間と実際の不感時間との差を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線測定装置、放射線測定方法、および演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉において、起動時および停止時の原子炉内の中性子を測定する起動領域モニタ（ワイド・レンジ・モニタ）としての中性子測定装置は、パルス計数法とキャンベル法を合わせて用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４４９３８１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、起動領域モニタにおいては、核分裂電離箱による中性子検出器を用いて、異なる２種類の測定方法、すなわち、パルス計数法とキャンベル法を組み合せて使用する。このため、この２つの方法の相互の切替え点において、中性子強度に対するパルス計数法に基づく中性子の測定結果およびキャンベル法に基づく中性子の測定結果の中性子束レベルへの依存特性が、直線的な特性から外れない様に、測定結果を滑らかに接続することが課題であった。
【０００５】
図６は従来のパルス計数法およびキャンベル法で測定した結果を、中性子強度を横軸としてグラフ化した模式図である。図６において、パルス計数法で測定した結果を示す曲線Ａとキャンベル法で測定した結果を示す曲線Ｂのそれぞれが、中性子強度に対して入出力直線性を保った部分が重なる範囲を、パルス測定法とキャンベル測定法の遷移領域と呼ぶ。
【０００６】
中性子検出器は検出器に入射する中性子１個に対して１つのパルス状の信号（パルス信号）を発生するが、中性子強度が高くなって中性子検出器に入射する中性子数が多くなると、もはやパルス信号を１つずつ個別に計数することが困難となり、いわゆる、パルス計数の飽和状態が発生する。
【０００７】
図６に示すように、曲線Ａは中性子強度が高くなると直線性を失う。特に、この非直線性は、１つのパルス信号を計数した直後の感度を持たない時間（不感時間）に起因して発生する。不感時間が長いほどパルス計数法の直線的応答からの逸脱がより低い計数率で生じる。
【０００８】
一方、キャンベル法による測定では、パルス信号の重なりで形成される中性子検出器出力信号の交流信号成分を二乗平均して測定を行っている。中性子強度が低い範囲では、中性子検出器信号の交流信号成分よりも、回路雑音や中性子以外の放射線によるバックグランドの交流成分の方が大きくなり、直線性が失われる。
【０００９】
パルス計数法において直線性が保たれる領域の上限の中性子強度が、キャンベル法で直線性が保たれる領域の下限の中性子強度よりも十分高くないと、十分な範囲の遷移領域を形成することができなくなる。この結果、パルス計数法からキャンベル法に測定方法を変更する際に測定値を滑らかに接続することが困難となる。
【００１０】
図７は、パルス領域とキャンベル領域との間に不連続領域が生じた場合を示すグラフである。このような場合は、パルス領域の測定結果とキャンベル領域の測定結果との間にギャップが生じてしまい、滑らかに接続することが困難となる。
【００１１】
パルス計数法とキャンベル法を組み合せて広い計測範囲を測定する方式があまり多く採用されていない理由としては、パルス計数法において不感時間が大きく２種の測定法の十分な重なりを確保できないという課題がある、また、キャンベル法においてバックグラウンドの交流成分が大きく２種の測定法の十分な重なりを確保できないとう問題があるという点である。
【００１２】
そこで、本実施形態は、パルス計数法とキャンベル法の２種の測定法の十分な重なりを確保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、本発明の実施形態に係る放射線測定装置は、検出対象を順次検出する際に不感時間を生ずる放射線検出器と、前記放射線検出器より出力されるパルス信号を増幅する前置増幅器と、前記前置増幅器で増幅されたパルス信号を測定時間にわたり計数して計数率を得るパルス計数部と、前記計数率に対して前記不感時間による誤差を補正して補正後計数率を算出する不感時間補正部と、前記パルス計数部が出力する計数率と前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力する不感時間評価部と、前記前置増幅器で増幅された前記放射線検出器の出力信号をキャンベル法で測定してキャンベル法計数率を得るキャンベル法測定部と、前記キャンベル法計数率と前記補正後計数率とを比較し、より直線特性に近い方の値を計数率の値として出力する信号選択部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の実施形態は、検出対象を順次検出する際に不感時間を生ずる放射線検出器から前置増幅器を介して出力された信号を受けて計数率を出力する演算装置であって、前記前置増幅器で増幅されたパルス信号を測定時間にわたり計数して計数率を得るパルス計数部と、前記計数率に対して前記不感時間による誤差を補正して補正後計数率を算出する不感時間補正部と、前記パルス計数部が出力する計数率と前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力する不感時間評価部と、前記前置増幅器で増幅された前記放射線検出器の出力信号をキャンベル法で測定してキャンベル法計数率を得るキャンベル法測定部と、前記キャンベル法計数率と前記補正後計数率とを比較し、より直線特性に近い方の値を計数率の値として出力する信号選択部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の実施形態に係る放射線測定方法は、パルス計数部による測定およびキャンベル法測定部による測定を行う測定ステップと、不感時間補正部が、パルス計数部の出力を不感時間補正して補正後計数率を算出する補正ステップと、不感時間評価部が、前記パルス計数部が出力する計数率と前記不感時間補正部が算出した前記補正後計数率を受けて不感時間の修正値を出力し、前記不感時間補正部が不感時間を修正する不感時間修正ステップと、キャンベル法測定部の出力値とパルス計数の補正後計数率を比較し、より直線特性に近い方の計数率を選択して計数率として出力する選択ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本実施形態によれば、パルス計数法とキャンベル法の２種の測定法の十分な重なりを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る放射線測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】パルス計数法における数え落ちを説明する概念的グラフである。
【図３】実施形態に係る放射線測定方法の手順を示すフロー図である。
【図４】実施形態に係る放射線測定方法において不感時間評価部での評価を示すフロー図である。
【図５】実施形態に係る放射線測定装置により遷移領域を作り出した例を示すグラフである。
【図６】従来のパルス計数法およびキャンベル法で測定した結果を、中性子強度を横軸としてグラフ化した模式図である。
【図７】パルス領域とキャンベル領域との間に不連続領域が生じた場合を示すグラフである。
【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放射線測定装置および放射線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】
図１は、実施形態に係る放射線測定装置の構成を示すブロック図である。放射線測定装置１００は、放射線検出器１および前置増幅器２、ならびに演算装置１０を有する。演算装置１０は、キャンベル法測定部１１、パルス計数部１２、不感時間補正部１３、信号選択部１４、および不感時間評価部２０を有する。
【００２０】
放射線検出器１は、たとえば、１個の放射線の検出に応じて１個のパルス信号を出力する。前置増幅器２は、パルス信号が入力されると、増幅したパルス信号を出力する。
【００２１】
演算装置１０のキャンベル法測定部１１は、入力されたパルス信号を個々に計数するのではなく、前置増幅器２からの信号変化を受けて、その交流成分を取り出し、交流成分の二乗平均値を演算する。キャンベル法測定部１１は、この二乗平均値に換算係数を乗じて、計数率に変換して出力する。
【００２２】
パルス計数部１２は、一定時間内に入力されたパルスの数を数え上げ、計数率を出力する。不感時間補正部１３は、入力された計数率に対して不感時間補正演算をし、補正した計数率を出力する。すなわち、パルス計数部１２側の測定は、具体的には計数である。
【００２３】
不感時間評価部２０は、演算結果記憶部２１、グラフ作成部２２、不感時間算出部２３、および不感時間既知検出器測定結果データベース２４を有する。
【００２４】
図２は、パルス計数法における数え落ちを説明する概念的グラフである。横軸は時間、縦軸は前置増幅器２からパルス計数部１２へ出力される信号の信号レベルである。パルス計数部１２は、前置増幅器２から受けた実線Ｓで示す信号の信号レベルの絶対値が破線で示す閾値を超えると、計数信号を発生する。計数信号を発生した時点から不感時間τが存在する。
【００２５】
この間に新たな信号が入力されても、計数信号が発生しない。すなわち、この新たな信号は計数されず数え落ちとなる。非まひ型の計数方式の場合は、計数時間Ｔのなかで計数値がＣであるとすると、実際の計数時間は（Ｔ−Ｃ・τ）である。ここで、非まひ型とは、不感時間中に新たなパルス信号が入力された場合でも不感時間が延長されないような計数方式であり、一般的な方式である。
【００２６】
したがって、非まひ型では、計数時間Ｔにおいて、Ｃ個の信号を検知した場合、放射線検出器１の前置増幅器２から入力された信号の真の計数率として補正された補正後計数率ｎ０は、次の式（１）により求められる。ただし、ｎ（＝Ｃ／Ｔ）は、実際の計数率である。
ｎ０＝Ｃ／（Ｔ−Ｃ・τ）
＝（Ｃ／Ｔ）／（１−（Ｃ／Ｔ）・τ）
＝ｎ／（１−ｎ・τ）                      …（１）
ここで、不感時間τは、事前に実測等により求めておくこともできる。
【００２７】
信号選択部１４は、キャンベル法測定部１１の出力値と、不感時間補正部１３の出力である補正後計数率ｎ０を入力として受け入れる。信号選択部１４は、キャンベル法測定部１１の出力値と不感時間補正部１３の出力値を比較して、より直線特性に近い計数率を選択して、計数率として出力する。
【００２８】
不感時間評価部２０は、不感時間補正部１３で用いられる不感時間τｐが、実際の不感時間τｔに対応しているかを評価し、不感時間差分Δτ＝（τｐ−τｔ）を算出するものである。
【００２９】
不感時間補正部１３は、パルス領域および遷移領域の各出力において、前述の式（１）を用いた演算を順次実行し、想定した不感時間に対応する補正後計数率ｎｃを算出する。ここで、以上に述べた記号を用いると、式（１）は次の式（２）となる。
ｎｃ＝ｎ／（１−ｎ・τｐ）＝ｎ／（１−ｎ（τｔ＋Δτ））        …（２）
【００３０】
演算結果記憶部２１は、不感時間補正部１３より出力される補正後の計数率ｎｃおよびこの際の計測値ｎを入力として受け入れ、受け入れた内容を記憶する。
【００３１】
グラフ作成部２２は、真の計数率とみなす値ｎｔを横軸にとり、式（２）で算出した補正後計数率ｎｃを縦軸にとって、この座標系上に、演算結果記憶部２１に記憶された内容をプロットする。また、グラフ作成部２２は、このために、不感時間既知検出器測定結果データベース２４から測定結果である計数率ｎに対応する真の計数率とみなす値ｎｔの値を読み取る。
【００３２】
不感時間算出部２３は、次の式（３）に示す関数形状に基づいて、最小二乗法により近似曲線を求め、その近似曲線に対応する不感時間差分Δτを得る。
ｎｃ＝ｎｔ／（１−ｎｔ・Δτ）＝ｎｔ／（１−ｎｔ（τｐ−τｔ））  …（３）
【００３３】
ここで、式（３）の導出過程を説明する。まず、想定した不感時間に対応する補正後計数率ｎｃは前述のように次の式（２）により与えられる。
ｎｃ＝ｎ／（１−ｎ・τｐ）＝ｎ／（１−ｎ（τｔ＋Δτ））      …（２）
【００３４】
次に、実際の不感時間τｔとこれに対応した真の計数率ｎｔの関係は、次の式(４)により与えられる。
ｎｔ＝ｎ／（１−ｎ・τｔ）      …（４）
【００３５】
式（２）と式（４）に基づいて変形すれば式（３）が得られる。
【００３６】
不感時間既知検出器測定結果データベース２４は、不感時間τｔが正確に把握できている検出器について、測定結果である計数率ｎとこれに対応する真の計数率ｎｔの組をあらかじめ採取した結果をデータベースとして保管する。
【００３７】
グラフ作成部２２がグラフを作成するには、横軸の値を提供する式(４)の関係が得られるデータが必要である。このデータを得る具体的な方法の一つとして、不感時間が正確に把握できている検出器について、式（４）の関係を使用する。
【００３８】
不感時間τｔが正確に把握できている検出器についての計数率ｎｔを用いることにより、これに対応する計数率ｎが式（４）により算出できる。さらに、この計数率ｎに対応する補正後計数率ｎｃが式（２）により算出できる。このようにして、ｎｔおよびｎｃが算出できるので、グラフ作成部２２によるグラフの作成が可能となる。
【００３９】
以上のように算出された不感時間差分Δτにより、不感時間補正部１３で使用している不感時間τｐを補正する指令を不感時間評価部２０から不感時間補正部１３に出力し、不感時間補正部１３は、不感時間を補正する。
【００４０】
図３は、実施形態に係る放射線測定方法の手順を示すフロー図である。まず、パルス計数部１２による測定すなわち計数、およびキャンベル法測定部１１による測定を並行して行う（ステップＳ１０）。
【００４１】
次に、パルス計数部１２の出力を、不感時間補正部１３が補正し補正後計数率ｎ０を算出する（ステップＳ２０）。次に、不感時間評価部２０が、より正確な不感時間を算出する（ステップＳ３０）。不感時間評価部２０が算出した結果を不感時間補正部１３に出力する。
【００４２】
不感時間補正部１３は、不感時間評価部２０が算出したより正確な不感時間を受け入れて、補正に使用している不感時間を修正する（ステップＳ４０）。信号選択部１４は、キャンベル法測定部１１の出力値と、不感時間補正部１３からの補正後計数率ｎ０とを比較し、より直線特性に近い値を選択し、計数率として出力する（ステップＳ５０）。
【００４３】
図４は、実施形態に係る放射線測定方法において不感時間評価部での評価を示すフロー図である。
【００４４】
演算結果記憶部２１は、不感時間補正部１３から順次出力される測定結果である計数率および補正後計数率を保存、記憶する（ステップＳ３１）。
【００４５】
次に、グラフ作成部２２は、不感時間既知検出器測定結果データベース２４に収納された計数率ｎと真の計数率ｎｔとの関係を用いて、演算結果記憶部２１に保存された計数率ｎに対応する真の計数率ｎｔを読み出す（ステップＳ３２）。
【００４６】
次に、グラフ作成部２２は、同じ計数率ｎに対応する補正後計数率ｎｃと真の計数率ｎｔの組を順次、グラフ上にプロットし、真の計数率ｎｔに対する補正後計数率ｎｃの関係グラフを作成する（ステップＳ３３）。
【００４７】
次に、不感時間算出部２３は、真の計数率ｎｔに対する補正後計数率ｎｃの関係グラフ上に、式（３）の関数形状による近似曲線を求める（ステップＳ３４）。この近似曲線を設定することにより、式（３）の不感時間差分Δτが求められる。不感時間差分Δτは、それまで推定して使用してきた不感時間と真の不感時間との差であるので、この分を補正することにより、真の不感時間に近づけることができる。
【００４８】
図５は、実施形態に係る放射線測定装置により遷移領域を作り出した例を示すグラフである。横軸は中性子強度、縦軸は計数率を示す。横軸、縦軸とも対数目盛である。一点鎖線Ｂは、キャンベル法測定部１１の出力による計数率である。破線Ａ０は、従来の方法によるパルス計数による計数率である。また、実線Ａ１は、本実施形態により算出された補正後計数率ｎ０である。
【００４９】
従来の方法については、一点鎖線Ｂと破線Ａ０との関係で、遷移領域が殆どない場合を示している、一方、本実施形態により補正を行った結果得られた計数率ｎ０を示す実線Ａ１と、キャンベル法による計数率を示す一点鎖線Ｂとの関係では、十分な遷移領域が得られる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態によれば、不感時間補正演算に使用する不感時間の値が誤差を持っていても、修正しながら、実際の不感時間となるように補正し演算を進めることができ、パルス法による計測の直線領域をさらに確保することができる。
【００５１】
［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。
【００５２】
たとえば、実施形態では、中性子検出器による中性子束の計測の場合を例にとって示しているが、これに限定されない。順次、パルス信号で検出し、不感時間を生ずる計測の場合であれば、本発明の演算装置を用いて、より真値に近い計測を実施することができる。
【００５３】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。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。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】
【００５４】
１…放射線検出器、２…前置増幅器、１０…演算装置、１１…キャンベル法測定部、１２…パルス計数部、１３…不感時間補正部、１４…信号選択部、２０…不感時間評価部、２１…演算結果記憶部、２２…グラフ作成部、２３…不感時間算出部、２４…不感時間既知検出器測定結果データベース、１００…放射線測定装置
【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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