放射性ガスモニタ
【課題】 原子炉から出るオフガス中の希ガスを高精度に検出する。
【解決手段】 配管１０には放射性ガスモニタが設けられ、その放射性ガスモニタは複数の検出器１２によって構成される。各検出器１２はシンチレータブロック１４と光電子増倍管１６とで構成される。配管１０の周囲を取り囲むように複数の検出器１２が設けられているため、13Ｎから出る陽電子の消滅により生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線が配管１０において散乱されてもそれをいずれかの検出器１２によって検出することが可能である。その結果、当該γ線の同時計数を行って、それを検出結果から効果的に除外可能である。
【解決手段】 配管１０には放射性ガスモニタが設けられ、その放射性ガスモニタは複数の検出器１２によって構成される。各検出器１２はシンチレータブロック１４と光電子増倍管１６とで構成される。配管１０の周囲を取り囲むように複数の検出器１２が設けられているため、13Ｎから出る陽電子の消滅により生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線が配管１０において散乱されてもそれをいずれかの検出器１２によって検出することが可能である。その結果、当該γ線の同時計数を行って、それを検出結果から効果的に除外可能である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所等で利用される放射性ガスモニタに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】エネルギー需要が年々増加する中で、核分裂によりエネルギーを取り出す原子力発電所は欠かせない存在となっている。原子力の平和利用を推進するためにより安全な設備が要望されている。
【０００３】原子炉内には多数の燃料棒が挿入されており、その燃料棒内での核分裂によりそれを取り囲む冷却水に熱が伝達され、熱サイクルが形成される。燃料棒は核分裂生成物を封じ込める第１の要となっており、それが破損することがないように万全の設計がなされている。万が一にも燃料棒が破損した場合、それによる影響が外界に生じないように二重、三重の安全システムが完備されている。
【０００４】上記のように燃料棒は重要な機能を果たしており、その健全性を常に監視しておくのが望ましい。このため原子炉内部から排気されるガス（以下、オフガス）のモニタリングが行われている。従来のガスモニタは、ガスが導入される配管の近傍に設けられ、ガスから出るγ線が電離箱の電流出力として検出されている。
【０００５】ところが、原子炉内での中性子、陽子の作用により酸素原子が放射化され、放射性をもった13Ｎガスが大量に生成される。その13Ｎから出る陽電子の消滅により５１１ｋｅＶのγ線が生ずるが、上記のガスモニタでの検出はそれが支配的になってしまう。更に当該γ線のコンプトン散乱などが観測をより困難にする。仮に燃料棒にリークが発生し、核分裂生成物としての希ガスが発生してもそれが微量であればそのγ線を検出するのは困難で、よって現状のガスモニタ単体でリーク検出を行うのは難しい。
【０００６】なお、核分裂生成物としての希ガスとしては、例えば、Ｘｅ−１３８、Ｋｒ−８７、Ｋｒ−８５、Ｋｒ−８８、Ｋｒ−８５ｍ、Ｘｅ−１３５、Ｘｅ−１３３、Ｘｅ−１３５ｍ、Ｘｅ−１３７、Ｋｒ−８９、Ａｒ−４１などがあげられる。オフガス中でそれらの希ガス成分は少なく、Ｎ−１３が大部分を占めている。
【０００７】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、核分裂で生成された希ガスを13Ｎガスの存在下で精度良く測定することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、本発明は、放射性ガスが導入される配管の近傍に設けられた放射性ガスモニタにおいて、前記配管の周囲を取り囲んで配列された複数の放射線検出器と、前記複数の放射線検出器でγ線の同時検出があった場合に、それを13Ｎから出る陽電子の消滅により生じる５１１ｋｅＶのγ線とみなして検出結果から除外する信号処理部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】上記構成によれば、原子炉（特に軽水炉）内部において酸素原子の放射化により多量の13Ｎが生成されても、放射性ガスとしてのオフガスの検出に当たって、13Ｎから放出される陽電子の消滅により生ずる５１１ｋｅＶのγ線を弁別して、検出結果から除外できる。すなわち、陽電子が消滅すると、２つの消滅γ線（５１１ｋｅＶ）が互いに反対方向に飛び出す。それを配管の周囲に配置された複数の放射線検出装置により検出してアンチコインシデンスを利用して５１１ｋｅＶのγ線を特定し、かつ除去するものである。希ガスに関しては基本的にそのような消滅γ線は観測されないので、結果として希ガスの検出感度を向上できる。
【００１０】配管の内部において、陽電子消滅により発生する２つの５１１ｅＶのγ線は互いに完全に反対方向に進行する。よって、理論的には、配管を介して２つの放射線検出器を直線上に配置しそれらを対向させておけば、同時生成される２つの５１１ｋｅＶのγ線を同時検出して、それを検出信号から除外することができる。しかし、実際には、配管でγ線は吸収または散乱され、配管の外側において、互いに１８０°正反対方向に放出される２つのγ線のみをとらえるだけでは不十分である。
【００１１】これに対し、本発明では、複数の放射線検出器が配管の周囲を取り囲んで設けられているので、配管において５１１ｋｅＶのγ線が散乱しても、同時生成された２つのγ線を有効に検出可能である。
【００１２】望ましくは、前記複数の放射線検出器は１つのメイン検出器と複数のサブ検出器とで構成され、前記信号処理部は、前記メイン検出器の検出結果から、前記メイン検出器といずれかの前記サブ検出器との間での同時検出による成分を除外する。
【００１３】望ましくは、前記信号処理部は、前記複数の放射線検出器の出力信号の中で単発信号だけを計数する。
【００１４】望ましくは、前記配管の周囲にその軸方向に沿って積層された複数段の放射線検出器アレイを含み、各放射線検出器アレイは前記配管の周囲に環状配列された複数の放射線検出器からなる。
【００１５】望ましくは、前記各放射線検出器は、前記配管に対向する内側面から外側面にかけて広がったシンチレータブロックと、前記シンチレータブロック内で放射線の入射により生じた光を受光する受光器と、で構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】図１には、本発明に係る放射性ガスモニタの好適な実施形態が示されており、図１はその正面図である。
【００１８】配管１０は、原子炉からの放射性ガスを流通させるものである。配管１０の所定箇所には本実施形態に係る放射性ガスモニタが設けられている。放射性ガスモニタの中央部には後に図２で示されるように貫通孔が形成され、その貫通孔内に配管１０が挿通されている。ここで、その挿通部分が測定対象となるガスを収容するガスチェンバとして位置付けられる。なお、配管１０内において放射性ガスは一定の流量をもって流通している。
【００１９】図１に示されるように、放射性ガスモニタは、複数の検出器１２によって構成される。図１に示す例では、複数段の検出器群によって放射性ガスモニタが構成されており、その段数は３であり、各段の検出器群は６つの検出器１２によって構成されている。ここで中段の検出器群における特定の検出器１２は必要に応じてメイン検出器１２Ａとして機能する。これについては後に説明する。
【００２０】各検出器１２は、シンチレータブロック１４と光電子増倍管（ＰＭＴ）１６とで構成される。シンチレータブロック１４は、図２に示されるように、配管１０側に対向する面側から反対側にかけて略三角形状に広がった形態を有する。ちなみに、各シンチレータブロック１４間においては光反射膜１４Ａによって相互への光の進入が阻止されている。シンチレータブロック１４内に放射線が進入すると、それに起因して発光が生じ、その光が光電子増倍管１６にて受光される。これによって電気的なパルスが外部に出力される。
【００２１】図１及び図２に示したように、本実施形態においては、配管１０の全周を取り囲むように複数の検出器を設け、しかもその複数の検出器の配列を配管１０の軸方向にも広げて配置しているため、13Ｎから出る陽電子の消滅により生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線が配管１０で散乱しても、それをもれなく検出することが可能であり、結果として、そのような妨害γ線を計数結果から除外することが可能となる。具体的には、例えば、メイン検出器１２Ａとそれ以外のサブ検出器（アンチ検出器）１２Ｂとの間において同時計数を行って上述の５１１ｋｅＶの一対のγ線を特定する場合において、互いに完全に反対方向に出るγ線の一方をメイン検出器１２Ａで検出すると共に、他方をそのメイン検出器１２Ａの反対側の検出器で検出器し得ると共に、たとえ配管１０上におけるγ線の散乱が生じたとしても、その散乱γ線を他の検出器１２によって検出可能である。その結果、同時計数の精度を高めることが可能である。
【００２２】図２において、上述したようにシンチレータブロック１４は、配管１０に対向する面１４Ｃからそれと反対側の面１４Ｂにかけて徐々に断面が増大された形態を有しているが、もちろん他の形態を採用することも可能である。また、図１及び図２に示したように、各段の検出器群が６つの検出器１２によって構成されていたが、もちろんそれ以外の個数によって検出器群を構成してもよい。いずれにしても配管１０の周囲全体を取り囲むように複数の検出器１２を配設するのが望ましい。
【００２３】図３及び図４には、本実施形態に係る放射性ガスモニタの信号処理部の構成が示されている。ちなみに、図３は放射性ガスモニタを第１モードで動作させる場合の回路構成例を示しており、図４は放射性ガスモニタを第２モードで動作させるための回路構成例を示している。
【００２４】図３において、図１に示したメイン検出器１２Ａから出力される検出パルスは信号処理回路２２に入力され、一定の信号処理を経た後の信号がメイン信号として減算器２８に出力される。ここで、信号処理回路２２は、増幅器などを有するものであり、さらに光電子増倍管１６用の高電圧発生源を内蔵している。
【００２５】一方、複数のサブ検出器１２Ｂから出力される検出パルスは、各サブ検出器１２Ｂごとに設けられた信号処理回路２４に入力され、そこで一定の信号処理を受ける。ここで、各信号処理回路２４は、増幅器及び波高弁別器などを有しており、検出パルスを増幅した後に、一定の波高値以上の検出パルスを後段のＯＲ回路２６に出力している。ちなみに、この信号処理回路２４も上記の信号処理回路２２と同様に、光電子増倍管１６用の高電圧発生源を内蔵している。
【００２６】ＯＲ回路２６は、各サブ検出器１２Ｂからの検出パルスＳ1〜Ｓnに対して論理和をとる回路であり、すなわち加算回路に相当する。その加算後の信号Ｇはアンチ信号として減算器２８に出力されている。
【００２７】減算器２８はメイン信号Ｍからアンチ信号Ｇを減算する機能をもった回路であり、本実施形態において、この減算器２８はアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を含めて構成されている。すなわち、アンチ信号Ｇが入力される以外の期間においてメイン信号Ｍのサンプリングが実行されている。
【００２８】すなわち、上記のような構成によれば、メイン検出器１２Ａといずれかのサブ検出器１２Ｂとの間で同時計数が行われた場合に、それをアンチ信号Ｇとして特定してメイン信号Ｍからそのアンチ信号Ｇを除外することが可能となる。その結果、13Ｎから出る陽電子の消滅により生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線を計数結果から除外して、目的とする希ガスを高精度に計測することが可能となる。
【００２９】ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）３０は、減算器２８から出力される検出パルスを各波高値ごとに計数する回路である。演算部３２はＭＣＡ３０の分析結果に基づいて、各希ガスの濃度などを演算する回路である。ちなみに、この演算部３２に、希ガスの異常増加に基づく燃料棒の異常監視機能を付与するようにしてもよい。
【００３０】図３に示す構成例によれば、１つのメイン検出器１２Ａに対して複数のサブ検出器１２Ｂが独立して設けられているため、高い放射能量の場合であっても高計数率によるパイルアップを防止して計数精度を維持できるという利点がある。
【００３１】次に、図４を用いて第２のモードにおける信号処理例について説明する。
【００３２】この図４に示す構成は、図１に示した複数の検出器１２をそれぞれサブ検出器１２Ｂ及びメイン検出器１２Ａの兼用検出器として利用するものである。このような構成によれば、低い放射能量の場合に、特に感度を高めて測定精度を向上できるという利点がある。
【００３３】図４において、複数の検出器１２には信号処理回路３４が設けられている。各信号処理回路３４は、図３に示した信号処理回路２２及び信号処理回路２４をあわせた機能を有しており、具体的には、入力される検出パルスを増幅して出力する機能と、その検出パルスの増幅後に一定の波高値以上の検出パルスを出力する機能とを有している。ちなみに、各信号処理回路３４は光電子増倍管１６の電源としても機能している。
【００３４】図４において、ロジック回路３６には、各信号処理回路３４からの増幅後の検出パルスＮ1〜Ｎnと増幅及び波高弁別後の検出パルスＲ1〜Ｒnとが入力されている。そして、ロジック回路３６は、検出パルスＮ1〜Ｎnを全て加算してそれをメイン信号Ｍとして減算器２８へ出力する。これは図３に示したＯＲ回路２６と同様の機能である。
【００３５】一方、ロジック回路３６は、複数の検出パルスＲ1〜Ｒnの中で２つ以上同時に検出パルスが得られた場合にアンチ信号Ｇを出力している。その出力条件が図４において（Ｂ）に示されている。
【００３６】すなわち、この図４に示す構成例では、上述したように検出器１２が機能分離されておらず、それら全体としてメイン検出器１２Ａ及びサブ検出器１２Ｂとして機能している。
【００３７】減算器２８では、メイン信号Ｍからアンチ信号Ｇを減算する処理を実行し、具体的には、図３に示した減算器２８と同様に、アンチ信号Ｇが入力されている期間外においてメイン信号Ｍのサンプリングを実行している。これにより、単発パルスのみがサンプリングされる。マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）３０と演算部３２は、図３に示したものと同様の機能を有している。
【００３８】上記の各構成例によれば、妨害核種である13Ｎに影響されずにオフガス中の希ガスから放出されるγ線を精度良く測定でき、例えば短半減期核種及び長半減期核種の比率を精度良く求めることが可能となる。さらに、原子炉内部における燃料棒の破損状態がピンホールであるか亀裂状態であるかなどを早期に確認できるなどの利点を得られる。
【００３９】図１及び図２に示した構成例によれば、各検出器がそれぞれ比較的小さな体積によって分割されているため、パルス重畳による数え落としといった問題も解消可能である。さらに、上記構成によればメイン検出器１２Ａとサブ検出器１２Ｂが全く同じ構成を有しているため、製造時におけるコストを低減できるという利点を得られる。
【００４０】図５には、比較例の構成が示されている。この構成例において、配管１０の一方側にはメイン検出器５０が設けられ、他方側にはサブ検出器６０が設けられている。ここで、メイン検出器５０はシンチレータ５２、光電子増倍管５４及び鉛コリメータ５６で構成されている。また、サブ検出器６０は、シンチレータ６２、光電子増倍管６４及び鉛コリメータ６６で構成されている。このような構成例では、陽電子の消滅（符号１００参照）により反対方向に生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線１０２，１０４を配管１０の両側において検出するものであるが、上述したように、配管１０においてγ線１０４の散乱などが生じ、その結果、理想的な同時計数が行われない可能性がある。
【００４１】これに対し、上記の実施形態によれば、そのような散乱が生じても配管１０の軸方向及びそれと直交する全周に沿って多数の検出器が配列されているため、そのような散乱γ線を効率的に検出できるという利点がある。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、目的とする核種からの放射線を高精度に検出できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る放射性ガスモニタの検出部の正面図である。
【図２】 図１に示す検出部の上面図である。
【図３】 第１モードにおける信号処理部の構成例を示す図である。
【図４】 第２モードにおける信号処理部の構成例を示す図である。
【図５】 比較例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 配管、１２ 検出器、１２Ａ メイン検出器、１２Ｂ サブ検出器、１４ シンチレータブロック、１６ 光電子増倍管（ＰＭＴ）、２２，２４，３４信号処理回路、２６ ＯＲ回路、２８ 減算器、３０ ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）、３２ 演算部、３６ ロジック回路。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所等で利用される放射性ガスモニタに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】エネルギー需要が年々増加する中で、核分裂によりエネルギーを取り出す原子力発電所は欠かせない存在となっている。原子力の平和利用を推進するためにより安全な設備が要望されている。
【０００３】原子炉内には多数の燃料棒が挿入されており、その燃料棒内での核分裂によりそれを取り囲む冷却水に熱が伝達され、熱サイクルが形成される。燃料棒は核分裂生成物を封じ込める第１の要となっており、それが破損することがないように万全の設計がなされている。万が一にも燃料棒が破損した場合、それによる影響が外界に生じないように二重、三重の安全システムが完備されている。
【０００４】上記のように燃料棒は重要な機能を果たしており、その健全性を常に監視しておくのが望ましい。このため原子炉内部から排気されるガス（以下、オフガス）のモニタリングが行われている。従来のガスモニタは、ガスが導入される配管の近傍に設けられ、ガスから出るγ線が電離箱の電流出力として検出されている。
【０００５】ところが、原子炉内での中性子、陽子の作用により酸素原子が放射化され、放射性をもった13Ｎガスが大量に生成される。その13Ｎから出る陽電子の消滅により５１１ｋｅＶのγ線が生ずるが、上記のガスモニタでの検出はそれが支配的になってしまう。更に当該γ線のコンプトン散乱などが観測をより困難にする。仮に燃料棒にリークが発生し、核分裂生成物としての希ガスが発生してもそれが微量であればそのγ線を検出するのは困難で、よって現状のガスモニタ単体でリーク検出を行うのは難しい。
【０００６】なお、核分裂生成物としての希ガスとしては、例えば、Ｘｅ−１３８、Ｋｒ−８７、Ｋｒ−８５、Ｋｒ−８８、Ｋｒ−８５ｍ、Ｘｅ−１３５、Ｘｅ−１３３、Ｘｅ−１３５ｍ、Ｘｅ−１３７、Ｋｒ−８９、Ａｒ−４１などがあげられる。オフガス中でそれらの希ガス成分は少なく、Ｎ−１３が大部分を占めている。
【０００７】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、核分裂で生成された希ガスを13Ｎガスの存在下で精度良く測定することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、本発明は、放射性ガスが導入される配管の近傍に設けられた放射性ガスモニタにおいて、前記配管の周囲を取り囲んで配列された複数の放射線検出器と、前記複数の放射線検出器でγ線の同時検出があった場合に、それを13Ｎから出る陽電子の消滅により生じる５１１ｋｅＶのγ線とみなして検出結果から除外する信号処理部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】上記構成によれば、原子炉（特に軽水炉）内部において酸素原子の放射化により多量の13Ｎが生成されても、放射性ガスとしてのオフガスの検出に当たって、13Ｎから放出される陽電子の消滅により生ずる５１１ｋｅＶのγ線を弁別して、検出結果から除外できる。すなわち、陽電子が消滅すると、２つの消滅γ線（５１１ｋｅＶ）が互いに反対方向に飛び出す。それを配管の周囲に配置された複数の放射線検出装置により検出してアンチコインシデンスを利用して５１１ｋｅＶのγ線を特定し、かつ除去するものである。希ガスに関しては基本的にそのような消滅γ線は観測されないので、結果として希ガスの検出感度を向上できる。
【００１０】配管の内部において、陽電子消滅により発生する２つの５１１ｅＶのγ線は互いに完全に反対方向に進行する。よって、理論的には、配管を介して２つの放射線検出器を直線上に配置しそれらを対向させておけば、同時生成される２つの５１１ｋｅＶのγ線を同時検出して、それを検出信号から除外することができる。しかし、実際には、配管でγ線は吸収または散乱され、配管の外側において、互いに１８０°正反対方向に放出される２つのγ線のみをとらえるだけでは不十分である。
【００１１】これに対し、本発明では、複数の放射線検出器が配管の周囲を取り囲んで設けられているので、配管において５１１ｋｅＶのγ線が散乱しても、同時生成された２つのγ線を有効に検出可能である。
【００１２】望ましくは、前記複数の放射線検出器は１つのメイン検出器と複数のサブ検出器とで構成され、前記信号処理部は、前記メイン検出器の検出結果から、前記メイン検出器といずれかの前記サブ検出器との間での同時検出による成分を除外する。
【００１３】望ましくは、前記信号処理部は、前記複数の放射線検出器の出力信号の中で単発信号だけを計数する。
【００１４】望ましくは、前記配管の周囲にその軸方向に沿って積層された複数段の放射線検出器アレイを含み、各放射線検出器アレイは前記配管の周囲に環状配列された複数の放射線検出器からなる。
【００１５】望ましくは、前記各放射線検出器は、前記配管に対向する内側面から外側面にかけて広がったシンチレータブロックと、前記シンチレータブロック内で放射線の入射により生じた光を受光する受光器と、で構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】図１には、本発明に係る放射性ガスモニタの好適な実施形態が示されており、図１はその正面図である。
【００１８】配管１０は、原子炉からの放射性ガスを流通させるものである。配管１０の所定箇所には本実施形態に係る放射性ガスモニタが設けられている。放射性ガスモニタの中央部には後に図２で示されるように貫通孔が形成され、その貫通孔内に配管１０が挿通されている。ここで、その挿通部分が測定対象となるガスを収容するガスチェンバとして位置付けられる。なお、配管１０内において放射性ガスは一定の流量をもって流通している。
【００１９】図１に示されるように、放射性ガスモニタは、複数の検出器１２によって構成される。図１に示す例では、複数段の検出器群によって放射性ガスモニタが構成されており、その段数は３であり、各段の検出器群は６つの検出器１２によって構成されている。ここで中段の検出器群における特定の検出器１２は必要に応じてメイン検出器１２Ａとして機能する。これについては後に説明する。
【００２０】各検出器１２は、シンチレータブロック１４と光電子増倍管（ＰＭＴ）１６とで構成される。シンチレータブロック１４は、図２に示されるように、配管１０側に対向する面側から反対側にかけて略三角形状に広がった形態を有する。ちなみに、各シンチレータブロック１４間においては光反射膜１４Ａによって相互への光の進入が阻止されている。シンチレータブロック１４内に放射線が進入すると、それに起因して発光が生じ、その光が光電子増倍管１６にて受光される。これによって電気的なパルスが外部に出力される。
【００２１】図１及び図２に示したように、本実施形態においては、配管１０の全周を取り囲むように複数の検出器を設け、しかもその複数の検出器の配列を配管１０の軸方向にも広げて配置しているため、13Ｎから出る陽電子の消滅により生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線が配管１０で散乱しても、それをもれなく検出することが可能であり、結果として、そのような妨害γ線を計数結果から除外することが可能となる。具体的には、例えば、メイン検出器１２Ａとそれ以外のサブ検出器（アンチ検出器）１２Ｂとの間において同時計数を行って上述の５１１ｋｅＶの一対のγ線を特定する場合において、互いに完全に反対方向に出るγ線の一方をメイン検出器１２Ａで検出すると共に、他方をそのメイン検出器１２Ａの反対側の検出器で検出器し得ると共に、たとえ配管１０上におけるγ線の散乱が生じたとしても、その散乱γ線を他の検出器１２によって検出可能である。その結果、同時計数の精度を高めることが可能である。
【００２２】図２において、上述したようにシンチレータブロック１４は、配管１０に対向する面１４Ｃからそれと反対側の面１４Ｂにかけて徐々に断面が増大された形態を有しているが、もちろん他の形態を採用することも可能である。また、図１及び図２に示したように、各段の検出器群が６つの検出器１２によって構成されていたが、もちろんそれ以外の個数によって検出器群を構成してもよい。いずれにしても配管１０の周囲全体を取り囲むように複数の検出器１２を配設するのが望ましい。
【００２３】図３及び図４には、本実施形態に係る放射性ガスモニタの信号処理部の構成が示されている。ちなみに、図３は放射性ガスモニタを第１モードで動作させる場合の回路構成例を示しており、図４は放射性ガスモニタを第２モードで動作させるための回路構成例を示している。
【００２４】図３において、図１に示したメイン検出器１２Ａから出力される検出パルスは信号処理回路２２に入力され、一定の信号処理を経た後の信号がメイン信号として減算器２８に出力される。ここで、信号処理回路２２は、増幅器などを有するものであり、さらに光電子増倍管１６用の高電圧発生源を内蔵している。
【００２５】一方、複数のサブ検出器１２Ｂから出力される検出パルスは、各サブ検出器１２Ｂごとに設けられた信号処理回路２４に入力され、そこで一定の信号処理を受ける。ここで、各信号処理回路２４は、増幅器及び波高弁別器などを有しており、検出パルスを増幅した後に、一定の波高値以上の検出パルスを後段のＯＲ回路２６に出力している。ちなみに、この信号処理回路２４も上記の信号処理回路２２と同様に、光電子増倍管１６用の高電圧発生源を内蔵している。
【００２６】ＯＲ回路２６は、各サブ検出器１２Ｂからの検出パルスＳ1〜Ｓnに対して論理和をとる回路であり、すなわち加算回路に相当する。その加算後の信号Ｇはアンチ信号として減算器２８に出力されている。
【００２７】減算器２８はメイン信号Ｍからアンチ信号Ｇを減算する機能をもった回路であり、本実施形態において、この減算器２８はアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を含めて構成されている。すなわち、アンチ信号Ｇが入力される以外の期間においてメイン信号Ｍのサンプリングが実行されている。
【００２８】すなわち、上記のような構成によれば、メイン検出器１２Ａといずれかのサブ検出器１２Ｂとの間で同時計数が行われた場合に、それをアンチ信号Ｇとして特定してメイン信号Ｍからそのアンチ信号Ｇを除外することが可能となる。その結果、13Ｎから出る陽電子の消滅により生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線を計数結果から除外して、目的とする希ガスを高精度に計測することが可能となる。
【００２９】ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）３０は、減算器２８から出力される検出パルスを各波高値ごとに計数する回路である。演算部３２はＭＣＡ３０の分析結果に基づいて、各希ガスの濃度などを演算する回路である。ちなみに、この演算部３２に、希ガスの異常増加に基づく燃料棒の異常監視機能を付与するようにしてもよい。
【００３０】図３に示す構成例によれば、１つのメイン検出器１２Ａに対して複数のサブ検出器１２Ｂが独立して設けられているため、高い放射能量の場合であっても高計数率によるパイルアップを防止して計数精度を維持できるという利点がある。
【００３１】次に、図４を用いて第２のモードにおける信号処理例について説明する。
【００３２】この図４に示す構成は、図１に示した複数の検出器１２をそれぞれサブ検出器１２Ｂ及びメイン検出器１２Ａの兼用検出器として利用するものである。このような構成によれば、低い放射能量の場合に、特に感度を高めて測定精度を向上できるという利点がある。
【００３３】図４において、複数の検出器１２には信号処理回路３４が設けられている。各信号処理回路３４は、図３に示した信号処理回路２２及び信号処理回路２４をあわせた機能を有しており、具体的には、入力される検出パルスを増幅して出力する機能と、その検出パルスの増幅後に一定の波高値以上の検出パルスを出力する機能とを有している。ちなみに、各信号処理回路３４は光電子増倍管１６の電源としても機能している。
【００３４】図４において、ロジック回路３６には、各信号処理回路３４からの増幅後の検出パルスＮ1〜Ｎnと増幅及び波高弁別後の検出パルスＲ1〜Ｒnとが入力されている。そして、ロジック回路３６は、検出パルスＮ1〜Ｎnを全て加算してそれをメイン信号Ｍとして減算器２８へ出力する。これは図３に示したＯＲ回路２６と同様の機能である。
【００３５】一方、ロジック回路３６は、複数の検出パルスＲ1〜Ｒnの中で２つ以上同時に検出パルスが得られた場合にアンチ信号Ｇを出力している。その出力条件が図４において（Ｂ）に示されている。
【００３６】すなわち、この図４に示す構成例では、上述したように検出器１２が機能分離されておらず、それら全体としてメイン検出器１２Ａ及びサブ検出器１２Ｂとして機能している。
【００３７】減算器２８では、メイン信号Ｍからアンチ信号Ｇを減算する処理を実行し、具体的には、図３に示した減算器２８と同様に、アンチ信号Ｇが入力されている期間外においてメイン信号Ｍのサンプリングを実行している。これにより、単発パルスのみがサンプリングされる。マルチチャンネルアナライザ（ＭＣＡ）３０と演算部３２は、図３に示したものと同様の機能を有している。
【００３８】上記の各構成例によれば、妨害核種である13Ｎに影響されずにオフガス中の希ガスから放出されるγ線を精度良く測定でき、例えば短半減期核種及び長半減期核種の比率を精度良く求めることが可能となる。さらに、原子炉内部における燃料棒の破損状態がピンホールであるか亀裂状態であるかなどを早期に確認できるなどの利点を得られる。
【００３９】図１及び図２に示した構成例によれば、各検出器がそれぞれ比較的小さな体積によって分割されているため、パルス重畳による数え落としといった問題も解消可能である。さらに、上記構成によればメイン検出器１２Ａとサブ検出器１２Ｂが全く同じ構成を有しているため、製造時におけるコストを低減できるという利点を得られる。
【００４０】図５には、比較例の構成が示されている。この構成例において、配管１０の一方側にはメイン検出器５０が設けられ、他方側にはサブ検出器６０が設けられている。ここで、メイン検出器５０はシンチレータ５２、光電子増倍管５４及び鉛コリメータ５６で構成されている。また、サブ検出器６０は、シンチレータ６２、光電子増倍管６４及び鉛コリメータ６６で構成されている。このような構成例では、陽電子の消滅（符号１００参照）により反対方向に生ずる一対の５１１ｋｅＶのγ線１０２，１０４を配管１０の両側において検出するものであるが、上述したように、配管１０においてγ線１０４の散乱などが生じ、その結果、理想的な同時計数が行われない可能性がある。
【００４１】これに対し、上記の実施形態によれば、そのような散乱が生じても配管１０の軸方向及びそれと直交する全周に沿って多数の検出器が配列されているため、そのような散乱γ線を効率的に検出できるという利点がある。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、目的とする核種からの放射線を高精度に検出できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る放射性ガスモニタの検出部の正面図である。
【図２】 図１に示す検出部の上面図である。
【図３】 第１モードにおける信号処理部の構成例を示す図である。
【図４】 第２モードにおける信号処理部の構成例を示す図である。
【図５】 比較例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 配管、１２ 検出器、１２Ａ メイン検出器、１２Ｂ サブ検出器、１４ シンチレータブロック、１６ 光電子増倍管（ＰＭＴ）、２２，２４，３４信号処理回路、２６ ＯＲ回路、２８ 減算器、３０ ＭＣＡ（マルチチャンネルアナライザ）、３２ 演算部、３６ ロジック回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 放射性ガスが導入される配管の近傍に設けられた放射性ガスモニタにおいて、前記配管の周囲を取り囲んで配列された複数の放射線検出器と、前記複数の放射線検出器でγ線の同時検出があった場合に、それを13Ｎから出る陽電子の消滅により生じる５１１ｋｅＶのγ線とみなして検出結果から除外する信号処理部と、を含むことを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項２】 請求項１記載の放射性ガスモニタにおいて、前記複数の放射線検出器は１つのメイン検出器と複数のサブ検出器とで構成され、前記信号処理部は、前記メイン検出器の検出結果から、前記メイン検出器といずれかの前記サブ検出器との間での同時検出による成分を除外することを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項３】 請求項１記載の放射性ガスモニタにおいて、前記信号処理部は、前記複数の放射線検出器の出力信号の中で単発信号だけを計数することを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項４】 請求項１記載の放射性ガスモニタにおいて、前記配管の軸方向に沿って積層された複数段の放射線検出器アレイを含み、各放射線検出器アレイは前記配管の周囲に環状配列された複数の放射線検出器からなることを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項５】 請求項４記載の放射性ガスモニタにおいて、前記各放射線検出器は、前記配管に対向する内側面から外側面にかけて広がったシンチレータブロックと、前記シンチレータブロック内で放射線の入射により生じた光を受光する受光器と、で構成されることを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項１】 放射性ガスが導入される配管の近傍に設けられた放射性ガスモニタにおいて、前記配管の周囲を取り囲んで配列された複数の放射線検出器と、前記複数の放射線検出器でγ線の同時検出があった場合に、それを13Ｎから出る陽電子の消滅により生じる５１１ｋｅＶのγ線とみなして検出結果から除外する信号処理部と、を含むことを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項２】 請求項１記載の放射性ガスモニタにおいて、前記複数の放射線検出器は１つのメイン検出器と複数のサブ検出器とで構成され、前記信号処理部は、前記メイン検出器の検出結果から、前記メイン検出器といずれかの前記サブ検出器との間での同時検出による成分を除外することを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項３】 請求項１記載の放射性ガスモニタにおいて、前記信号処理部は、前記複数の放射線検出器の出力信号の中で単発信号だけを計数することを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項４】 請求項１記載の放射性ガスモニタにおいて、前記配管の軸方向に沿って積層された複数段の放射線検出器アレイを含み、各放射線検出器アレイは前記配管の周囲に環状配列された複数の放射線検出器からなることを特徴とする放射性ガスモニタ。
【請求項５】 請求項４記載の放射性ガスモニタにおいて、前記各放射線検出器は、前記配管に対向する内側面から外側面にかけて広がったシンチレータブロックと、前記シンチレータブロック内で放射線の入射により生じた光を受光する受光器と、で構成されることを特徴とする放射性ガスモニタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【公開番号】特開２００１−４２０３９（Ｐ２００１−４２０３９Ａ）
【公開日】平成１３年２月１６日（２００１．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２１６５２８
【出願日】平成１１年７月３０日（１９９９．７．３０）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年２月１６日（２００１．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年７月３０日（１９９９．７．３０）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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