放射線測定装置およびその測定方法
【課題】簡単な構成で、中性子等の放射線の強度を効率よく能率的に測定することができるもの。
【解決手段】この放射線測定装置１０は、測定対象物１１を設置する測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内に設置され、中性子と反応して電離性粒子を生成する電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子が付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３内に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、生成された電離性粒子が電離して生成されるイオン対を、測定チャンバ１３内の気体とともに案内されるイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集されたイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定された電流値をデータ処理し、換算定数から中性子の強度を測定するデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３内の気体をイオン収集手段２１に輸送する気体輸送手段２１とを有するものである。
【解決手段】この放射線測定装置１０は、測定対象物１１を設置する測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内に設置され、中性子と反応して電離性粒子を生成する電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子が付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３内に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、生成された電離性粒子が電離して生成されるイオン対を、測定チャンバ１３内の気体とともに案内されるイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集されたイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定された電流値をデータ処理し、換算定数から中性子の強度を測定するデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３内の気体をイオン収集手段２１に輸送する気体輸送手段２１とを有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線による電離作用を利用して電流測定により、放射線測定物から放出される放射線を測定する放射線測定技術に係り、特に、中性子等の放射線を効率よく測定でき、簡素化された放射線測定装置およびその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の放射線測定装置は、測定対象物から放出される放射線により、その近傍の気体が電離されてイオン対が生成され、生成されるイオンは数秒から数１０秒の寿命をもち、その間は測定対象物の近傍に存在する。放射線による電離作用で生成されるイオン対のイオン数は、放射線の強度に比例するので、生成されるイオン数を測定すれば、放射線の強度を求めることができる。
【０００３】
この種の放射線測定装置として、ＢＦ３比例計数管、ホウ素被覆比例計数管、３Ｈｅ比例計数管等の中性子検出器がある。
【０００４】
ＢＦ３比例計数管は１０Ｂと熱中性子の（ｎ，α）反応の断面積が大きいことを利用した中性子検出器であり、この中性子検出器１は図９に示すように金属の円筒２内にＢＦ３ガスを充填し、円筒２を陰極として中心の芯線３を絶縁体４ａ，４ｂを介し支持し、陽極とした電極構造に構成される。
【０００５】
中性子検出器１は、金属の円筒の直径１５ｃｍφ、長さ１８０ｃｍまでの製作例が存在するが、一般には、直径２．５ｃｍφ、長さ数１０ｃｍである。そのため、大型の中性子検出器が必要な場合には、直径２．５ｃｍφ、長さ数１０ｃｍの市販のＢＦ３比例計数管を複数本組み合せて使用している。
【０００６】
また、ホウ素被覆比例計数管は、１０Ｂ（Ｂ−１０）の薄膜を円筒内面に被覆したものであり、中性子と１０Ｂの反応で生成した７Ｌｉとα粒子の電離性粒子（荷電粒子）がガス中を走る際に電離して電気信号を発生させ、この電気信号を測定することで中性子を検出している。中性子は電荷を持たないので、何らかの原子核反応により生成された電離性粒子（荷電粒子）を測定することにより、間接的に計数している。
【０００７】
中性子検出器としてのホウ素被覆比例計数管は金属の円筒内面にホウ素（Ｂ）を被覆したものであり、３Ｈｅ比例計数管は３Ｈｅと熱中性子の（ｎ，ｐ）反応を利用した反跳陽子比例計数管であり、いずれの中性子検出器も、ＢＦ３比例計数管と同じ課題を有する。
【０００８】
また、この種の放射線測定装置として、特許文献１に示されたものがある。この放射線測定装置ａは、図１０に示すように、測定容器ｂ内の測定チャンバｃに測定対象物ｄを収納し、電極ｅに電源ｆで電圧を印加したイオン収集手段としてのイオン検出器ｇ、イオン検出器ｇで収集したイオンを電流として計測する電流測定手段ｈ、測定チャンバｃ内部の気体を輸送配管ｉを通してイオン検出器ｇに輸送する気体輸送手段（吸引手段）ｊとから主に構成される。この放射線測定装置ａは、測定対象物ｄ内に収容された放射線源から放出された放射線により気体が電離され、イオンが生成される。
【０００９】
測定チャンバ内の気体は、気体輸送手段ｊでイオン検出器ｇまで吸引され、気体中のイオンとともに移送されて電極に収集され、電流測定手段ｈで電流値として測定される。なお、符号ｋはデータ処理手段であり、符号ｌは気体浄化手段である。
【特許文献１】特開２００６−１０５８７２号公報
【特許文献２】特開２００６−４６９７２号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４２３９号公報
【特許文献４】特開２００４−２３９７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の放射線測定装置ａにおいて、測定対象物ｄの寸法が短い場合、例えば１ｍ以下であれば、測定対象物を測定チャンバ内に収納させることができるので、問題ないが、制御棒や燃料棒のような長さ数ｍの測定対象物や、測定チャンバｃ内に設置できない大型の測定対象物の場合には、測定できないという課題がある。
【００１１】
また、従来の中性子検出器としてＢＦ３比例計数管等を採用した放射線測定装置においては、熱中性子との反応、例えば（ｎ，α）反応を起して生成した電離性粒子が、気体中を走って電離させ生成したイオンをその生成装置の電場で収集していた。
【００１２】
従来の放射線検出装置では、熱中性子との反応場所と電場のイオン収集場所とが同一場所である。しかも、イオンを効率よく収集するためには、強い電場が必要となり、金属の円筒の直径を大きくすると、電場の強度を保持して電極間に印加する電圧も強度を増加する必要がある。
【００１３】
ところが、電極間に印加する電圧は電極を保持する絶縁材の耐電圧等に制限があるので、放射線検出装置の大型化には寸法上の制約がある。
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、測定対象物から放出される中性子等の放射線の強度を、簡素な構成で、効率的に精度よく、しかも能率的に測定することができる放射線測定装置およびその測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る放射線測定装置は、上述した課題を解決するために、測定対象物を設置する測定チャンバを形成した測定容器と、前記測定チャンバ内に設置され、中性子と反応して電離性粒子生成手段が付着した支持手段と、前記測定チャンバ内に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段と、生成された電離性粒子が電離して生成されるイオンが、前記測定チャンバ内の気体とともに案内されるイオン収集手段と、上記イオン収集手段の電極に電源を供給する電源供給手段と、前記イオン収集手段で収集されたイオンを電流として測定する電流測定手段と、測定された電流値をデータ処理し、中性子強度の換算定数から中性子を測定するデータ処理手段と、前記測定チャンバ内の気体を前記イオン収集手段に輸送する気体輸送手段とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係る放射線測定方法は、上述した課題を解決するために、測定対象物から放出される中性子と電離性粒子生成手段との間の（ｎ，α）反応、（ｎ，ｐ）反応および（ｎ，ｆ）反応の少なくとも１種類の反応で電離性粒子を生成し、生成された電離性粒子が測定チャンバ内の気体を電離させてイオン対を生成し、生成されたイオン対をイオン収集手段に輸送して収集されるイオンを電流または電気量として測定し、この電流値から換算定数を用いて放射線の強度を測定することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る放射線測定装置およびその測定方法は、簡素な構成で測定対象物から放出される中性子等の放射線強度を効率的に精度よく、しかも、能率的に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る放射線測定装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る放射線測定装置の第１実施形態を示す概略構成図を示すものである。
【００２０】
図１に示された放射線測定装置１０は、例えば２３８Ｕや２４０Ｐｕの自発核分裂中性子や、α線と酸素等の軽元素との（α，ｎ）反応で゛発生した中性子を測定する中性子測定装置であり、測定対象物１１からの中性子を測定する中性子測定装置である。測定対象物１１は、中性子を放出する放射線源１２を備えている。
【００２１】
この放射線測定装置１０は、測定対象物１１を収納する測定チャンバ１３を形成した本体ケーシングとしての測定容器１４と、測定チャンバ１３内に設置され、例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂ（Ｂ−１０）のような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子付着手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、測定チャンバ１３内で放射線を放出する測定対象物１１を設けた設置台（架台）１８と、放射線源１２を含む測定対象物１１からの放射線による電離性粒子生成手段１５との反応で生成した電離性粒子が電離させてイオン対を形成し、このイオン対を測定チャンバ１３内の気体とともに絞り込んで案内する気体収束手段２０と、気体とともに案内されるイオン対を導く気体通過断面積の狭いイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３内の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで移送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過した気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００２２】
イオン収集手段２１は、陰極を構成するステンレス鋼等の金属製の円筒２８内の中心に陽極２２を構成する芯線２９が設けられ、この芯線２９の電極２２に測定チャンパ１３から気体とともに輸送されるイオンが収集される。なお、イオン収集手段２１を通過した気体を気体輸送手段２６により図示しない気体循環経路を経て気体浄化手段１７に案内し、イオンを除去して測定チャンパ１３内に導くようにしてもよい。この場合、気体浄化手段２７の設置は不要になる。
【００２３】
また、放射線測定装置１０の電離性粒子生成手段１５は、１０Ｂ（Ｂ−１０）の他に、熱中性子と（ｎ，ｔ）反応を起こす６Ｌｉや（ｎ，ｐ）反応を起こす例えば３Ｈｅ，（ｎ，ｆ）反応を起こす例えばＴｈ，Ｕ，Ｐｕおよびこれらの同位体でもよい。
【００２４】
なお、電離性粒子生成手段１５は、例えば１０Ｂで構成され、支持手段１６を構成する対のステンレス製の支持プレート１６ａ，１６ｂの表面に塗布され、装着される。電離性粒子生成手段１５（１５ａ，１５ｂ）は、支持手段１６の表面に薄い被膜、例えば１０Ｂの被膜を施して構成される。イオン収集手段は、ベルマウス状あるいはラッパ状に収集させる構造としてもよい。
【００２５】
次に、放射線測定装置１０の作用を説明する。
【００２６】
測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定対象物１１および周囲の物体で減速され、熱中性子となる。この熱中性子は、電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合には、以下の反応式で励起状態の７Ｌｉ，α粒子が放出される。
【００２７】
［化１］
１０Ｂ＋ｎ → ７Ｌｉ＊＋４Ｈｅ＊ ２．３１ＭｅＶ
ここで、７Ｌｉは０．８４ＭｅＶ、α粒子は１．４７ＭｅＶのエネルギを有しており、これらのエネルギの電離性粒子が生成した電離性粒子生成手段１５の内部で消滅しないように、電離性粒子生成手段１５は、支持手段１６の表面に施された１０Ｂの薄い被膜で構成される。
【００２８】
電離性粒子生成手段１５によって生成した電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体を電離し、イオン対を生成する。生成されたイオンは数秒から数１０秒程度の寿命を有し、測定チャンバ１３内の気体と共存する。
【００２９】
ここで、α粒子の空気のＷ値は３５．１ｅＶであるので、この値を用いて生成イオン対を概算すると、前述の反応式で生成されたエネルギ２．３１ＭｅＶの５０％が空気の電離に寄与するものと仮定した場合、約３３０００個のイオン対が生成される。このイオン対を電荷に変換すると、５．３Ｅ−１５Ｃ（５．３×１０−１５Ｃ）となる。この電荷換算エネルギは１個のイオン対の反応当りの生成電荷である。２個の反応では１２−１４Ｃとなり、このレベルはエレクトロメータで電気的に測定が可能となる。通常複数個の反応を対象とするので、充分に測定可能なレベルである。
【００３０】
この放射線測定装置１０において、測定対象物１１に含まれる放射線源１２から放出され中性子により、測定チャンバ１３内に生成されたイオンは、吸引手段としての気体輸送手段２６により、測定チャンバ１３内の気体とともに、気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送される。
【００３１】
このイオン収集手段２１を通過中に気体中に含まれるイオンは、電極（陽極）２２に収集され、電流測定手段２４により電流値として測定される。電流測定手段２４は、例えばエレクトロメータである。
【００３２】
ここで、測定対象物１１に含まれる放射線源１２を、中性子のみを放出する放射線源とすると、測定対象物１１が測定チャンバ１３に存在しない場合の電流を電流測定手段２４で事前に測定し、この電流値をバックグラウンド電流値とする。
【００３３】
また、測定対象物１１が測定チャンバ１３内にある場合に、電流測定手段２４で測定した電流値をグロス電流値として設定し、データ処理手段２５によりグロス電流値からバックグラウンド電流値を減算し、この減算値をネット電流値として算出する。このネット電流値を測定し、このネット電流値から中性子強度の換算定数を用いて中性子強度を簡単に求めることができる。
【００３４】
図１に示された放射線測定装置１０によれば、測定チャンバ１３および電離性粒子生成手段１５は、電離性粒子の生成場所に電場を不要としたので、測定対象物１１の寸法や目標とする中性子検出効率に応じて大型化することができる。
【００３５】
一方、この放射線測定装置１０では、中性子との原子核反応で生成する電離性粒子の生成場所と、測定チャンパ１３内の気体が電離され、収集されるイオン収集場所とを分離させることができるので、イオン収集手段２１の寸法を測定チャンバの寸法と同一とすることなく小型化することができる。小型化しても、イオン収集手段２１は適切な強さの電場を作ることができる寸法に製作することができる。
【００３６】
放射線測定装置１０として中性子測定効率の高い中性子測定装置が要求される場合、多数の小型中性子検出器を組み合せて使用することなく、１個の大型中性子検出器で中性子測定効率を向上させることができる。また、大型中性子検出器を採用しても、イオン収集手段２１は大型化することなく、従来の放射線検出装置より小型化が図れるので、簡素な構成で中性子を高効率に測定することができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【００３８】
第２実施形態に示された放射線測定装置１０Ａは、中性子を放出する放射線源１２を含む測定対象物１１を測定チャンバ１３の外部に設置して中性子を測定する装置である。
【００３９】
この放射線測定装置１０Ａは、測定対象物１１から放出される中性子を高感度に検出できるように測定対象物１１の寸法および形状を考慮して測定チャンバ１３の寸法等の条件が決定される。
【００４０】
第２実施形態に示された放射線測定装置１０Ａを説明するに当り、第１実施形態に示された放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００４１】
図２に示された放射線測定装置１０Ａは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３の外部近傍に設置され、放射線源１２を備えた測定対象物１１と、測定チャンバ１３内に設置され、熱中性子と反応する（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂ（Ｂ−１０）のような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する気体とともに気体輸送経路３０を介して輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３内の気体をイオン収集手段２１まで輸送する吸引手段を兼ねる気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とで構成される。気体輸送経路３０は気体収束手段のようにベルマウス状あるいはラッパ状の気体収束構造を構成してもよい。
【００４２】
なお、電離性粒子生成手段１５は、支持手段１６の対をなす支持プレート１６ａ，１６ｂに被膜した１０Ｂで構成した例を示したが、電離性粒子生成手段１５は測定容器１４の内面に被膜させてもよい。また、電離性粒子生成手段１５を被膜した支持手段１６の被膜していない面を測定チャンバ１３の内面に向けて設置してもよい。さらに、電離性粒子生成手段１５が被膜された支持手段１６を電離性粒子生成手段１５の表面の気体が流動するようにして測定チャンバ１３内に多層にあるいは格子状に配置してもよい。
【００４３】
次に、第２実施形態に示された放射線測定装置１０Ａの作用を説明する。
【００４４】
この放射線測定装置１０Ａは、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定対象物１１あるいは周囲の物体で減速されて熱中性子となる。この熱中性子は測定チャンバ１３の内部に入射されて、測定チャンバ１３内部の電離性粒子生成手段１５と反応する。電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合には、熱中性子と１０Ｂが（ｎ，α）反応（原子核反応）を起こし、励起状態の７Ｌｉとα粒子が放出される。α粒子はヘリウムの原子核で陽子２個と中性子２個とからなり、電離性粒子を構成している。
【００４５】
生成された電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体を電離し、この電離作用で生成されたイオン対には、気体輸送手段（吸引手段）２６の作動により、測定チャンバ１３内の気体とともに気体輸送経路３０を経てイオン収集手段２１に輸送される。輸送されたイオン対は、イオン収集手段２１を通過中にイオンは電極２９に収集され、電流測定手段２４によりグロス電流値として測定される。
【００４６】
一方、電流測定手段２４では、測定対象物１１が測定チャンバ１３の外部近傍に存在せず、測定対象物１１が測定チャンバ１３内に影響を及ぼさない状態で測定した電流値をバックグラウンド電流値とする。データ処理手段２５は、グロス電流値からバックグラウンド電流値を減算して、ネット電流値を算出する。このネット電流値と前もって得られた中性子強度の換算定数から、測定対象物１１の中性子強度を求めることができる。
【００４７】
図２に示された放射線測定装置１０Ａは、例えば測定対象物１１が大きく、測定チャンバ１３に収納できない場合にも、測定チャンバ１３および電離性粒子生成手段１５は、要求される検出効率に応じて測定することができるように大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法は測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法・空間に設置可能である。
【００４８】
放射線測定装置１０Ａに要求される中性子検出効率に応じて、放射線測定装置１０Ａの簡素化・大型化を図ることができ、複数の中性子検出器と組み合せなくても、中性子を簡便に、しかも高効率に測定することができる。
【００４９】
［第３の実施形態］
図３は、本発明に係る放射線測定装置１０Ｂの第３実施形態を示す概略構成図である。
【００５０】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂを説明するに当り、図１に示された放射線測定装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００５１】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂは、測定チャンバ１３の内部に測定対象物１１、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３３を収納し、中性子を測定する中性子測定装置である。
【００５２】
放射線測定装置１０Ｂは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内に収納され、放射線源１２を備えた測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され熱中性子と反応して例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３の内部に設置され測定対象物１１から放出された中性子を減速して熱中性子を生成する例えばポリエチレンのような中性子減速手段としての中性子減速材３３と、この中性子減速材１８の帯電を防止するために周囲を覆った例えばステンレス製のカバー３４の帯電防止手段と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、前記熱中性子と荷電粒子生成手段１５で生成した電離性粒子が電離する気体を気体通過断面積の狭いイオン収集手段２１に絞る気体収束手段２０と、中心に電極２２を有し気体とともに輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００５３】
また、測定チャンバ１３内に設置される中性子減速材３３は、中性子を減速して熱中性子を生成する熱中性子生成手段を構成し、ステンレス製のカバー３４は、中性子減速材３３への帯電を防止する帯電防止を構成している。
【００５４】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂの作用を説明する。
【００５５】
図３に示された放射線測定装置１０Ｂにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、中性子減速材３３で減速されて熱中性子となる。この熱中性子は、例えばステンレス製の支持手段１６を透過して１０Ｂの電離性粒子生成手段１５に到達すると、１０Ｂは熱中性子との（ｎ，α）反応により電離性粒子（荷電粒子）を生成する。
【００５６】
生成された電離性粒子は測定チャンバ１３内の近傍の気体を電離させ、イオン対が生成される。生成されたイオンは数秒から数１０秒程度、気体中に存在し、共存する。
【００５７】
熱中性子により、測定チャンバ１３の内部で生成したイオン対は、気体輸送手段２６の吸引作用により、測定チャンバ１３内の気体とともに気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで案内され、輸送される。案内されたイオン対のイオンはイオン収集手段２１を通過中に電極２２に収集され、収集されたイオンは電流測定手段２４にグロス電流値として測定される。
【００５８】
電流測定手段２１により電流として測定されたグロス電流値は、第１実施形態と同様なデータ処理をデータ処理手段２５で行なうことで、中性子強度を求めることができる。
【００５９】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂによれば、測定チャンバ１３、１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５およびポリエチレンのような中性子減速材３３は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段は測定チャンバ１３とは異なり小型化することができ、適切な電場を形成するような寸法に設定できる。したがって、多数の小型中性子検出器を組み合せて複雑な放射線測定装置をすることはなく、簡便で簡素な大型の放射線測定装置を構成することができ、この放射線測定装置１０Ｂで中性子を高効率に精度よく測定することができる。
【００６０】
［第４の実施形態］
図４は、本発明に係る放射線測定装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【００６１】
この実施形態に示された放射線測定装置１０Ｃを説明するに当り、第１実施形態の放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００６２】
図４に示された放射線測定装置１０Ｃは、放射線源１２を含む測定対象物１１を測定チャンバ１３の外部に設置し、測定チャンバ１３の内部に電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３３を収納した中性子測定装置である。
【００６３】
この放射線測定装置１０Ｃは、測定対象物１１を内在させず、外部近傍に設置した測定チャンバ１３を有する測定容器１４と、測定チャンバ１３の内部に設置され、中性子を減速して熱中性子を生成する中性子減速材３３と、この中性子減速材３３の帯電を防止するために周囲を覆った、例えばステンレス製のカバー３４と、熱中性子と（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、この電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する例えば空気のような気体とともに輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、このイオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体をイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７で構成される。
【００６４】
中性子減速材３３は、ポリエチレン等からなり、熱中性子生成手段を構成しており、ステンレス製のカバー３４は中性子減速材３３への帯電を防止する帯電防止手段を構成している。
【００６５】
次に、放射線測定装置１０Ｃの作用を説明する。
【００６６】
この放射線測定装置１０Ｃにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は測定容器１４の壁を透過して、測定チャンバ１３の内部に入射し、中性子減速材３３で減速され熱中性子となる。この熱中性子は、測定チャンバ１３内に設置された電離性粒子生成手段１５と原子核反応が生じる。電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合には、熱中性子は１０Ｂと（ｎ，α）反応を起こして電離性粒子が放出される。内部の気体を電離し、その結果、イオン対を生成する。生成されたイオンは、第１実施形態の場合と同様、気体輸送手段２６により測定チャンバ１３内の気体とともに輸送され、イオン収集手段２１に案内される。イオン収集手段２１では、気体とともに輸送されるイオンを電極２２にて収集し、収集されたイオンを電流として電流測定手段２４で測定する。測定されたイオンの電流値は、データ処理手段２５でデータ処理を行なえば、中性子強度を求めることができる。
【００６７】
第４実施形態に示された放射線測定装置１０Ｃにおいては、測定チャンバ１３、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３３は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法も測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。したがって、要求される中性子検出効率に応じて、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｃを得ることができる。
【００６８】
［第５の実施形態］
図５は、本発明に係る放射線測定装置の第５実施形態を示す概略構成図である。
【００６９】
この放射線測定装置１０Ｄを説明するに当り、第１実施形態の放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００７０】
図５に示された放射線測定装置１０Ｄは、測定容器１４内に形成される測定チャンバ１３の内部に測定対象物１１および電離性粒子生成手段１５をそれぞれ収納し、測定容器１４の周囲に熱中性子生成手段としての中性子減速材３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）を設置した中性子測定装置である。
【００７１】
この放射線測定装置１０Ｄは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内の設置台１８上に設けられ、放射線源１２を備えた測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され、熱中性子と反応して例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３の周囲に配置した中性子減速材３５と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、前記熱中性子と電離性粒子生成手段１５で生成した電離性粒子が電離する例えば空気のような気体をベルマウス状あるいはラッパ状に絞り込む気体収束手段２０と、中心に電極２２を有し気体とともに輸送されるイオンを収集する気体通過断面積の狭いイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００７２】
次に、放射線測定装置１０Ｄの作用を説明する。
【００７３】
図５に示された放射線測定装置１０Ｄにおいて、測定チャンバ１３の内部に設置された測定対象物１１の放射線源１２から中性子が放出され、放射線源１２から放出された中性子は、測定容器１４の壁を通過する一方、周囲の中性子減速材３５により減速され、熱中性子となる。
【００７４】
この熱中性子は測定容器１４の壁を透過し、測定チャンバ１３の内部の電離性粒子生成手段１５に到達する。電離性粒子生成手段１５が例えば１０Ｂ（Ｂ−１０）である場合、１０Ｂは熱中性子と（ｎ，α）反応が生じ、電離性粒子を生成する。
【００７５】
この電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体をイオン化エネルギで電離し、イオン対を生成させる。生成されたイオンは、測定チャンバ１３内の気体とともに吸引手段である気体輸送手段２６で吸引され、気体収束手段２０で絞り込まれてイオン収集手段２１に輸送される。イオン収集手段２１に輸送されたイオン対のうちイオン（陰イオン）は、イオン収集手段２０の電極（陽極）２２に積極的に収集され、収集されたイオンによる電流は、電流測定手段２４で測定され、グロス電流値が算出される。
【００７６】
このグロス電流値は、測定チャンバ１３内に測定対象物がない場合のバックグラウンド電流値と比較され、データ処理手段２５にてグロス電流値からバックグラウンド電流値が減算されてネット電流値が算出される。このネット電流値から中性子の換算定数を用いるデータ処理を行なって中性子強度を求めることができる。
【００７７】
図５に示された放射線測定装置１０Ｄによれば、測定チャンバ１３、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３５は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法は、測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、イオン収集手段２１が適切な電場を作るような寸法に設定可能である。
【００７８】
したがって、測定対象物１１の３Ｄ寸法に応じて測定容器１４等の大きさ、形状を適宜設定して大型化することで、大型でも簡素な構造の放射線測定装置１０Ｄを提供することができる。要求される中性子検出効率に応じて、多数の中性子検出器を組み合せて使用することを必要とせず、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｄが得られる。
【００７９】
［第６の実施形態］
図６は、本発明に係る放射線測定装置の第６実施形態を示す概略構成図である。
【００８０】
この放射線測定装置１０Ｅを説明するに当り、第１実施形態に示した放射線測定装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡便化する。
【００８１】
第６実施形態で示された放射線測定装置１０Ｅは、放射線源１２を含む測定対象物１１を測定容器１４の外部に設置するとともに、測定容器１４の周囲に中性子減速材３５を配置し、測定チャンバ１３の内部に電離性粒子生成手段１５を収納した中性子測定装置である。
【００８２】
この放射線測定装置１０Ｅは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定容器１４の周囲に設置された中性子減速材３５と、測定容器１４の外部近傍に設置された放射線源１２を有する測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され、熱中性子と（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、この電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する例えば空気のような測定チャンバ１３内の気体が、気体輸送経路３０を介して輸送されるイオン収集手段２１と、このイオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段で２１収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体をイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００８３】
イオン収集手段２１は陰極を構成する金属製円筒の中心に同心状に配設された芯線からなる電極（陽極）２２が設けられ、イオン収集手段２１の電極間に、電源供給手段２３により所定の電圧が印加される。
【００８４】
第６実施形態に示された放射線測定装置１０Ｅにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定容器１４周囲の中性子減速材３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）で減速されて熱中性子（低速中性子）となる。この熱中性子は測定容器１４の壁を透過して測定チャンバ１３内に入射される。入射された熱中性子は電離性粒子生成手段１５と衝突して原子核反応を生じさせる。電離性粒子生成手段１５が、１０Ｂの場合、熱中性子は１０Ｂと（ｎ，α）反応を起こし、電離性粒子が放出される。
【００８５】
放出される電離性粒子は、測定チャンバ１３内部の気体を電離し、その結果、イオン対（正イオンと負イオン）を生成する。測定チャンバ１３内に生成されたイオン対は、気体輸送手段２６の吸引作用により、測定チャンバ１３内の気体とともに気体輸送経路３０を介してイオン収集手段２１に輸送される。イオン収集手段２１に輸送されたイオン対のうち陽イオンは、イオン収集手段２１の電極（負極）２２に収集される。収集されたイオンによる電流は、電流測定手段２４により測定され、グロス電流値が計測される。
【００８６】
このグロス電流値は、第１実施形態に示された放射線測定装置１０と同様なデータ処理がデータ処理手段２５で行なわれ、予め算出されたバックグラウンド電流値とからネット電流値を算出する。このネット電流値と中性子強度への換算定数を用いて測定対象物の中性子強度を求めることができる。
【００８７】
この放射線測定装置１０Ｅによれば、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３５は、要求される中性子検出効率に応じて大きな測定対象物１１を効率的に測定できるように、大型化することができる。
【００８８】
一方、イオン収集手段２１の寸法は測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。したがって、測定チャンバ１３に測定対象物１１や中性子減速材３５を収納しない場合についても、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｅを得ることができる。
【００８９】
［第７の実施形態］
図７は、本発明に係る放射線測定装置の第７実施形態を示す概略構成図である。
【００９０】
この実施形態の放射線測定装置１０Ｆを説明するに当り、第１実施形態の放射線測定装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００９１】
第７実施形態の放射線測定装置１０Ｆは、測定チャンバ１３の内部に放射線源１２を備えた測定対象物１１を収納し、この測定対象物１１から放出される中性子を測定する中性子測定装置である。この中性子測定装置は、測定対象物１１が中性子の他に、例えばα線を検出している場合にも、精度よく中性子を測定することができる。
【００９２】
この放射線測定装置１０Ｆは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内に設置された放射線源１２を有する測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され、熱中性子と反応して例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、電離性粒子生成手段１５と気体との間に設置して電離性粒子生成手段１５で生成した電離性粒子を遮蔽して気体を電離しないようにする電離性粒子遮蔽手段３６と、この電離性粒子遮蔽手段３６を駆動する遮蔽手段駆動手段３７と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する例えば空気のような気体を絞り込むように案内する気体収束手段２０と、測定チャンバ１３内の気体ともに輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００９３】
次に、放射線測定装置１０Ｆの作用（測定方法）を説明する。
【００９４】
この放射線測定装置１０Ｆにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定対象物１１や周囲の物体で減速させて熱中性子となり、この熱中性子は電離性粒子生成手段１５と原子核反応が生じる。電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合、この１０Ｂ（Ｂ−１０）は熱中性子と（ｎ，α）反応が生じて７Ｌｉとα粒子が生成され、電離性粒子が放出される。
【００９５】
生成された電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体を電離させ、イオン対を生成する。このとき、電離性粒子遮断手段３７は遮蔽手段駆動手段３８により駆動され、電離性粒子生成手段１５の前面に移動し、電離性粒子を遮蔽した状態にセットする。電離性粒子が遮蔽した状態で測定チャンバ１３内部の気体は気体輸送手段２６により輸送され、気体収束手段２０を介してイオン収集手段２１に導かれる。
【００９６】
イオン収集手段２０は、測定チャンバ１３内の気体とともに移送されるイオンを収集し、収集されたイオンによる電流値を電流測定手段２４でグロス電流値として測定する。グロス電流値は、データ処理手段２５により、予め測定されたバックグラウンド電流値を減算してネット電流値を算出し、このネット電流値から中性子強度への換算定数を用いて測定対象物１１の中性子強度を求めることができる。
【００９７】
第７実施形態に示された放射線測定装置１０Ｆによれば、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４および電離性粒子生成手段１５は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法も測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。したがって、中性子以外の放射線を放出する測定対象物１１についても、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｆを得ることができる。
【００９８】
なお、本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態から第７実施形態の説明では、電離性粒子生成手段１５は１０Ｂ（Ｂ−１０）で構成し、この１０Ｂが中性子と（ｎ，α）反応して電離性粒子を生成する例を示したが、電離性粒子生成手段１５は中性子と（ｎ，ｔ）反応を起こす６Ｌｉであっても、中性子と（ｎ，α）反応を起こす６Ｌｉであっても、中性子と（ｎ，ｐ）反応を起こす３ＬＨｅを収納した物体であっても、さらに、中性子と（ｎ，ｆ）反応を起こす２３５Ｕ，Ｕ同位体，Ｐｕ同位体、およびＴｈ同位体であってもよく、また、これらの元素およびその同位体の少なくとも１種類を含むものであってもよい。
【００９９】
また、第３実施形態ないし第６実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂ〜１０Ｅにおいて、中性子減速材の周囲を囲む熱中性子吸収手段（図示せず）と、測定した電流値から熱外中性子の強度を算出するデータ処理手段２５を備え、このデータ処理手段２５により熱外中性子を測定してもよい。
【０１００】
［第８の実施形態］
本発明に係る放射線測定装置の第８実施形態について説明する。
【０１０１】
第８実施形態に示された放射線測定装置１０Ｇは、図７に示された放射線測定装置１０Ｆに、中性子強度測定手段と放射線源分離手段（共に図示せず）とを備えた放射線測定装置である。
【０１０２】
中性子強度測定手段は、電離性粒子を遮蔽した状態で測定したバックグラウンド電流値を、電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出し、中性子強度への換算定数が測定対象物１１のチャンバ強度を求める手段である。また、放射線源分離手段は、測定対象物１１の中性子強度と中性子以外の強度とから、測定対象物１１の放射線源をウラン（Ｕ）、プルトニウム（Ｐｕ）、ＴＲＵに分類する手段である。
【０１０３】
ここで、Ｕ，Ｐｕ，ＴＲＵの代表として、２４４Ｃｍの１ｇ当りの自発核分裂中性子の放出率や、Ｕ，Ｐｕ，ＴＲＵの酸化物を仮定した場合に、軽元素の酸素とα線の（α，ｎ）反応で生成した中性子の放出率、およびα線放出率の一例を計算すると以下の放出率表面で表わされる。
【表１】
【０１０４】
放出率表で対象とする放射線源において、Ｕは天然ウラン、Ｐｕは２３９Ｐｕが約７５ｗｔ％、２４０Ｐｕが約１８ｗｔ％の存在比として計算した。また、放出率表では、α線に対する中性子の放出率比をＵを基準として表した。放出率比はＵが１．０、Ｐｕが０．１３８、２４４Ｃｍが７．９５であり、Ｕ，Ｐｕ，２４４Ｃｍの対象によって大きく異なる。
【０１０５】
したがって、中性子強度とα線強度から中性子／α線の強度比を計算し、この強度比を予め求めたＵ，Ｐｕ，２４４Ｃｍの中性子／α線の強度比と比較することにより、放射線源の対象の書類を容易に求めることができる。
【０１０６】
第８実施形態に示される放射線測定装置１０Ｇは、測定容器１４の測定チャンバ１３内に、電離性粒子生成手段１５で生成した電離性粒子を遮蔽して測定チャンバ１３の気体の電離化を部分的に防止する電離性粒子遮蔽手段３７と、電離性粒子遮蔽手段３７を駆動する遮蔽手段駆動手段３８と、電離性粒子を遮蔽した状態でバックグラウンド電流値を、電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出する手段と、このネット電流値から中性子強度への換算定数を用いて中性子強度を算出する手段とを構成され、このネット電流値算出手段と中性子強度算出手段とからデータ処理装置２５が構成される。
【０１０７】
また、この放射線測定装置１０Ｇは、電離性粒子を遮蔽した状態で測定したバックグラウンド電流値を電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出し中性子強度を求める手段と、測定対象物がない状態で電離性粒子を遮蔽した状態で測定した測定対象物の電流値を前記バックグラウンド電流値から減算して中性子以外の強度を求める手段と、前記中性子強度と中性子以外の強度から測定対象物の放射線源をウラン，プルトニウム，ＴＲＵに分類する手段とを有するものである。
【０１０８】
また、放射線源の対象が２種類で既知ならば、混在率と中性子／α線放出率比の関係を前もって求めておけば、測定された前記放出率比から混在率も求めることができる。
【０１０９】
第８実施形態に示された放射線測定装置１０Ｇによれば、中性子のみでなく、その中性子を放出する発生源（放射線源１２）の対象をＵ、Ｐｕ、２４４Ｃｍと区別することができ、さらに混在が２種類の場合には混在率まで求めることができる。簡便にしかも中性子を高効率に測定できる放射線測定装置を得ることができる。
【０１１０】
［第９の実施形態］
図８は、本発明に係る放射線測定装置の第９実施形態を示す概略構成図である。
【０１１１】
この放射線測定装置１０Ｈは、放射線源１２から中性子だけでなく、α線、β線およびγ線をも放出している測定対象物１１から、放射線強度を精度よく効率的に測定する放射線測定装置である。
【０１１２】
図８に示された放射線測定装置１０Ｈを説明するに当り、図１に示された放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【０１１３】
この放射線測定装置１０Ｈは、測定容器１４内に形成される測定チャンバ１３を第１ないし第４の測定室１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに区画し、測定対象物１１を収納する第１の測定室１３ａでα線による電離イオンを生成させ、第１の測定室１３ａを囲む第２の測定室１３ｂでβ線による電離イオンを生成させ、第２の測定室１３ｂを囲む第３の測定室１３ｃで中性子線に起因する電離イオンを生成させ、第３の測定室１３ｃを囲む第４の測定室１３ｄでγ線による電離イオンを生成させている。放射線源１２から放出される放射線（α線，β線，中性子線，γ線）の特性を利用して第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄを略同心形状の多層構造に構成したものである。
【０１１４】
測定容器１４内の測定チャンバ１３を同心状に仕切る第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄには、流入する気体のイオンを浄化する気体浄化手段１７が設けられる。気体浄化手段１７（１７ａ〜１７ｄ）は、第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄに流入する気体のイオンを除去するために、各測定室毎にそれぞれ設けられる。
【０１１５】
測定チャンバ１３の各測定室１３ａ〜１３ｄに流入する気体のイオンは第１〜第４の気体浄化手段１７ａ〜１７ｄにより除去され、浄化される一方、各測定室１３ａ〜１３ｄの気体を流出する通路として同心状の第１〜第４の気体輸送経路４０ａ〜４０ｄと、各気体輸送経路４０ａ〜４０ｄを切り替える輸送経路切替手段４１とが設けられ、この輸送経路切替手段４１とが設けられ、この輸送経路切替手段４１を介してイオン収集手段２１に接続される。
【０１１６】
この放射線測定装置１０Ｈは、測定容器１４の測定チャンバ１３、例えば第１測定室１３ａ内に、放射線源１２を備えた測定対象物１１が設置される一方、第３測定室１３ｃに仕切る壁に、電離性粒子生成手段１５が設置される。
【０１１７】
第４実施形態に示された放射線測定装置１０Ｈは、同心状に多層の測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内の第１測定室１３ａに設置された放射線源１２を有する測定対象物１１と、測定チャンバ１３の第３測定室１３ｃを仕切る壁に設置された電離性粒子生成手段１５と、測定チャンバ１３の第１〜第４測定室１３ａ〜１３ｄにそれぞれ流入する気体のイオンを除去する第１〜第４の気体浄化手段１７（１７ａ〜１７ｄ）と、測定チャンバ１３内の第１〜第４測定室１３ａ〜１３ｄの気体を第１〜第４の気体輸送経路４０ａ〜４０ｄを介して案内する輸送経路切替手段４１と、輸送経路切替手段４１で選択的に切り替えられた第１〜第４の気体輸送経路４０ａ〜４０ｄからの気体を絞り込んで案内されるイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１に気体とともに導かれるイオンを収集する電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体をイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【０１１８】
なお、気体輸送手段２６の下流側に気体浄化手段２７を設けた例を示したが、気体浄化手段２６通過後の気体を測定チャンバ１３や測定チャンバ１３の各測定室１３ａ〜１３ｄに循環される気体輸送経路（図示せず）を設け、この気体輸送経路の途中あるいは測定チャンバ１３に流入する前に気体中のイオンを除去する。気体輸送手段を設けて気体循環系を構成してもよい。
【０１１９】
ところで、図８に示された放射線測定装置１０Ｈは、測定対象物１１の放射線源１２からα線、β線、γ線および中性子線が放出されている。測定チャンバ１３の第１の測定室１３ａではα線、第２の測定室１３ｂではβ線、第３の測定室１３ｃでは中性子線の（ｎ，α）反応に起因する電離性粒子、第４の測定室１３ｄではγ線の影響で電離したイオン数からそれぞれの放射能を求める。ここで、第２の測定室１３ｂの壁はβ線を遮蔽しγ線を透過するような材質および厚さが選定される。
【０１２０】
測定容器１４の測定チャンバ１３内の各測定室１３ａ〜１３ｄを上述のように設定すれば、第４の測定室１３ｄはγ線のみ、第３の測定室１３ｃは中性子およびγ線、第２の測定室１３ｂはβ線およびγ線、第１の測定室１３ａはα線、β線およびγ線である。
【０１２１】
第９実施形態に示された放射線測定装置１０Ｈにおいて、第１に、輸送経路切替手段４１により第４の気体輸送経路４０ｄを選択する。第４の測定室１３ｄ内の気体を気体輸送経路４０ｄおよび輸送経路切替手段４１を介してイオン収集手段２１に輸送し、このイオン収集手段２１にて第１実施形態に示されたものと同様に、第４の測定室１３ｄ内の気体中に含まれるイオンを収集し、このイオンの収集で得られる電流をグロス電流値として電流測定手段２４にて測定する。
【０１２２】
以後、順次輸送経路切替手段４１により第３〜第１の気体４１ｃ〜４１ａを順次選択し、第３〜第１の測定室１３ｃ〜１３ａの気体をイオン収集手段２１に輸送し、第１実施形態のものと同様に、各測定室１３ｃ〜１３ａの気体中のイオンをイオン収集手段２１にて収集し、第３〜第１の測定室１３ｃ〜１３ａ内の気体中のイオンをイオン収集手段２１にて収集し、第３〜第１の測定室１３ｃ〜１３ａの気体中に含まれるイオンによるグロス電流値を測定する。
【０１２３】
次に、測定チャンバ１３内の第１の測定室１３ａに測定対象物１１がない場合の各測定室１３ａ〜１３ｄのバックグラウンド電流値をイオン収集手段２１を介して電流測定手段２４で測定し、続いてデータ処理手段２５によりグロス電流値からバックグラウンド電流値を減算してネット電流値を求めるデータ処理を行なう。このデータ処理から第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄのネット電流値をそれぞれ得ることができる。
【０１２４】
第４の気体輸送経路１３ｄの電流値は主にγ線に起因し、第３の測定室１３ｃは中性子、第２の測定室１３ｂはβ線、第１の測定室１３ａは主にα線にそれぞれ起因したものであり、測定により求めたこれらのネット電流値と前もって求めたそれぞれの換算定数を使用して、測定対象物１１のα線、β線、中性子線、γ線の強度を求めることができる。
【０１２５】
この場合、第３と第２の測定室１３ｃ，１３ｂの電流にはγ線も混入し、第１の測定室１３ａの電流にはβ線とγ線も混入する。そこで、第３と第２測定室１３ｃ，１３ｂの電流は第４の測定室１３ｄのネット電流値を基に混入したγ線を補正し、第１の測定室１３ａのネット電流値は第４の測定室１３ｄのネット電流値とγ線を補正した第２の測定室１ｂのネット電流値で補正すれば、さらに精度よく放射線の強度を求めることができる。
【０１２６】
この放射線測定装置１０Ｈにおいては、測定チャンバ１３内の第１の測定室１３ａは、要求される放射線検出効率に応じて大型化することができ、一方、イオン収集手段２１の寸法も測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。さらに、γ線の影響を補正して中性子を求めたり、同一の放射線計測系（イオン収集手段２１、電流測定手段２４およびデータ処理手段２５）を使用してα線、β線およびγ線も簡便に求めることができる。
【０１２７】
したがって、簡便にしかも高効率で放射線（α線、β線、γ線および中性子線）を測定できる放射線測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の第１実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態を示す構成図。
【図３】本発明に係る放射線測定装置の第３実施形態を示す構成図。
【図４】本発明に係る放射線測定装置の第４実施形態を示す構成図。
【図５】本発明に係る放射線測定装置の第５実施形態を示す構成図。
【図６】本発明に係る放射線測定装置の第６実施形態を示す構成図。
【図７】本発明に係る放射線測定装置の第７および第８実施形態を示す構成図。
【図８】本発明に係る放射線測定装置の第９実施形態を示す構成図。
【図９】従来の中性子検出器の一例を説明する図。
【図１０】従来の放射線測定装置を示す構成図。
【符号の説明】
【０１２９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ 放射線測定装置
１１ 測定対象物
１２ 放射線源
１３ 測定チャンバ（測定室）
１４ 測定容器（本体ケーシング）
１５ 電離性粒子生成手段
１６ 支持手段
１７ 気体浄化手段
１８ 設置台（架台）
２０ 気体収束手段
２１ イオン収集手段
２２ 電極
２３ 電源供給手段
２４ 電流測定手段
２５ データ処理手段
２６ 気体輸送手段
２７ 気体浄化手段
２８ 円筒
２９ 芯線（電極）
３０ 気体輸送経路
３３ 中性子減速材（熱中性子生成手段）
３４ カバー（帯電防止手段）
３５ 中性子吸収材
３６ 電離性粒子遮蔽手段
３７ 遮蔽手段駆動手段
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 気体輸送経路
４１ 輸送経路切替手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線による電離作用を利用して電流測定により、放射線測定物から放出される放射線を測定する放射線測定技術に係り、特に、中性子等の放射線を効率よく測定でき、簡素化された放射線測定装置およびその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の放射線測定装置は、測定対象物から放出される放射線により、その近傍の気体が電離されてイオン対が生成され、生成されるイオンは数秒から数１０秒の寿命をもち、その間は測定対象物の近傍に存在する。放射線による電離作用で生成されるイオン対のイオン数は、放射線の強度に比例するので、生成されるイオン数を測定すれば、放射線の強度を求めることができる。
【０００３】
この種の放射線測定装置として、ＢＦ３比例計数管、ホウ素被覆比例計数管、３Ｈｅ比例計数管等の中性子検出器がある。
【０００４】
ＢＦ３比例計数管は１０Ｂと熱中性子の（ｎ，α）反応の断面積が大きいことを利用した中性子検出器であり、この中性子検出器１は図９に示すように金属の円筒２内にＢＦ３ガスを充填し、円筒２を陰極として中心の芯線３を絶縁体４ａ，４ｂを介し支持し、陽極とした電極構造に構成される。
【０００５】
中性子検出器１は、金属の円筒の直径１５ｃｍφ、長さ１８０ｃｍまでの製作例が存在するが、一般には、直径２．５ｃｍφ、長さ数１０ｃｍである。そのため、大型の中性子検出器が必要な場合には、直径２．５ｃｍφ、長さ数１０ｃｍの市販のＢＦ３比例計数管を複数本組み合せて使用している。
【０００６】
また、ホウ素被覆比例計数管は、１０Ｂ（Ｂ−１０）の薄膜を円筒内面に被覆したものであり、中性子と１０Ｂの反応で生成した７Ｌｉとα粒子の電離性粒子（荷電粒子）がガス中を走る際に電離して電気信号を発生させ、この電気信号を測定することで中性子を検出している。中性子は電荷を持たないので、何らかの原子核反応により生成された電離性粒子（荷電粒子）を測定することにより、間接的に計数している。
【０００７】
中性子検出器としてのホウ素被覆比例計数管は金属の円筒内面にホウ素（Ｂ）を被覆したものであり、３Ｈｅ比例計数管は３Ｈｅと熱中性子の（ｎ，ｐ）反応を利用した反跳陽子比例計数管であり、いずれの中性子検出器も、ＢＦ３比例計数管と同じ課題を有する。
【０００８】
また、この種の放射線測定装置として、特許文献１に示されたものがある。この放射線測定装置ａは、図１０に示すように、測定容器ｂ内の測定チャンバｃに測定対象物ｄを収納し、電極ｅに電源ｆで電圧を印加したイオン収集手段としてのイオン検出器ｇ、イオン検出器ｇで収集したイオンを電流として計測する電流測定手段ｈ、測定チャンバｃ内部の気体を輸送配管ｉを通してイオン検出器ｇに輸送する気体輸送手段（吸引手段）ｊとから主に構成される。この放射線測定装置ａは、測定対象物ｄ内に収容された放射線源から放出された放射線により気体が電離され、イオンが生成される。
【０００９】
測定チャンバ内の気体は、気体輸送手段ｊでイオン検出器ｇまで吸引され、気体中のイオンとともに移送されて電極に収集され、電流測定手段ｈで電流値として測定される。なお、符号ｋはデータ処理手段であり、符号ｌは気体浄化手段である。
【特許文献１】特開２００６−１０５８７２号公報
【特許文献２】特開２００６−４６９７２号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４２３９号公報
【特許文献４】特開２００４−２３９７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の放射線測定装置ａにおいて、測定対象物ｄの寸法が短い場合、例えば１ｍ以下であれば、測定対象物を測定チャンバ内に収納させることができるので、問題ないが、制御棒や燃料棒のような長さ数ｍの測定対象物や、測定チャンバｃ内に設置できない大型の測定対象物の場合には、測定できないという課題がある。
【００１１】
また、従来の中性子検出器としてＢＦ３比例計数管等を採用した放射線測定装置においては、熱中性子との反応、例えば（ｎ，α）反応を起して生成した電離性粒子が、気体中を走って電離させ生成したイオンをその生成装置の電場で収集していた。
【００１２】
従来の放射線検出装置では、熱中性子との反応場所と電場のイオン収集場所とが同一場所である。しかも、イオンを効率よく収集するためには、強い電場が必要となり、金属の円筒の直径を大きくすると、電場の強度を保持して電極間に印加する電圧も強度を増加する必要がある。
【００１３】
ところが、電極間に印加する電圧は電極を保持する絶縁材の耐電圧等に制限があるので、放射線検出装置の大型化には寸法上の制約がある。
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、測定対象物から放出される中性子等の放射線の強度を、簡素な構成で、効率的に精度よく、しかも能率的に測定することができる放射線測定装置およびその測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る放射線測定装置は、上述した課題を解決するために、測定対象物を設置する測定チャンバを形成した測定容器と、前記測定チャンバ内に設置され、中性子と反応して電離性粒子生成手段が付着した支持手段と、前記測定チャンバ内に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段と、生成された電離性粒子が電離して生成されるイオンが、前記測定チャンバ内の気体とともに案内されるイオン収集手段と、上記イオン収集手段の電極に電源を供給する電源供給手段と、前記イオン収集手段で収集されたイオンを電流として測定する電流測定手段と、測定された電流値をデータ処理し、中性子強度の換算定数から中性子を測定するデータ処理手段と、前記測定チャンバ内の気体を前記イオン収集手段に輸送する気体輸送手段とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係る放射線測定方法は、上述した課題を解決するために、測定対象物から放出される中性子と電離性粒子生成手段との間の（ｎ，α）反応、（ｎ，ｐ）反応および（ｎ，ｆ）反応の少なくとも１種類の反応で電離性粒子を生成し、生成された電離性粒子が測定チャンバ内の気体を電離させてイオン対を生成し、生成されたイオン対をイオン収集手段に輸送して収集されるイオンを電流または電気量として測定し、この電流値から換算定数を用いて放射線の強度を測定することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る放射線測定装置およびその測定方法は、簡素な構成で測定対象物から放出される中性子等の放射線強度を効率的に精度よく、しかも、能率的に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る放射線測定装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る放射線測定装置の第１実施形態を示す概略構成図を示すものである。
【００２０】
図１に示された放射線測定装置１０は、例えば２３８Ｕや２４０Ｐｕの自発核分裂中性子や、α線と酸素等の軽元素との（α，ｎ）反応で゛発生した中性子を測定する中性子測定装置であり、測定対象物１１からの中性子を測定する中性子測定装置である。測定対象物１１は、中性子を放出する放射線源１２を備えている。
【００２１】
この放射線測定装置１０は、測定対象物１１を収納する測定チャンバ１３を形成した本体ケーシングとしての測定容器１４と、測定チャンバ１３内に設置され、例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂ（Ｂ−１０）のような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子付着手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、測定チャンバ１３内で放射線を放出する測定対象物１１を設けた設置台（架台）１８と、放射線源１２を含む測定対象物１１からの放射線による電離性粒子生成手段１５との反応で生成した電離性粒子が電離させてイオン対を形成し、このイオン対を測定チャンバ１３内の気体とともに絞り込んで案内する気体収束手段２０と、気体とともに案内されるイオン対を導く気体通過断面積の狭いイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３内の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで移送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過した気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００２２】
イオン収集手段２１は、陰極を構成するステンレス鋼等の金属製の円筒２８内の中心に陽極２２を構成する芯線２９が設けられ、この芯線２９の電極２２に測定チャンパ１３から気体とともに輸送されるイオンが収集される。なお、イオン収集手段２１を通過した気体を気体輸送手段２６により図示しない気体循環経路を経て気体浄化手段１７に案内し、イオンを除去して測定チャンパ１３内に導くようにしてもよい。この場合、気体浄化手段２７の設置は不要になる。
【００２３】
また、放射線測定装置１０の電離性粒子生成手段１５は、１０Ｂ（Ｂ−１０）の他に、熱中性子と（ｎ，ｔ）反応を起こす６Ｌｉや（ｎ，ｐ）反応を起こす例えば３Ｈｅ，（ｎ，ｆ）反応を起こす例えばＴｈ，Ｕ，Ｐｕおよびこれらの同位体でもよい。
【００２４】
なお、電離性粒子生成手段１５は、例えば１０Ｂで構成され、支持手段１６を構成する対のステンレス製の支持プレート１６ａ，１６ｂの表面に塗布され、装着される。電離性粒子生成手段１５（１５ａ，１５ｂ）は、支持手段１６の表面に薄い被膜、例えば１０Ｂの被膜を施して構成される。イオン収集手段は、ベルマウス状あるいはラッパ状に収集させる構造としてもよい。
【００２５】
次に、放射線測定装置１０の作用を説明する。
【００２６】
測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定対象物１１および周囲の物体で減速され、熱中性子となる。この熱中性子は、電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合には、以下の反応式で励起状態の７Ｌｉ，α粒子が放出される。
【００２７】
［化１］
１０Ｂ＋ｎ → ７Ｌｉ＊＋４Ｈｅ＊ ２．３１ＭｅＶ
ここで、７Ｌｉは０．８４ＭｅＶ、α粒子は１．４７ＭｅＶのエネルギを有しており、これらのエネルギの電離性粒子が生成した電離性粒子生成手段１５の内部で消滅しないように、電離性粒子生成手段１５は、支持手段１６の表面に施された１０Ｂの薄い被膜で構成される。
【００２８】
電離性粒子生成手段１５によって生成した電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体を電離し、イオン対を生成する。生成されたイオンは数秒から数１０秒程度の寿命を有し、測定チャンバ１３内の気体と共存する。
【００２９】
ここで、α粒子の空気のＷ値は３５．１ｅＶであるので、この値を用いて生成イオン対を概算すると、前述の反応式で生成されたエネルギ２．３１ＭｅＶの５０％が空気の電離に寄与するものと仮定した場合、約３３０００個のイオン対が生成される。このイオン対を電荷に変換すると、５．３Ｅ−１５Ｃ（５．３×１０−１５Ｃ）となる。この電荷換算エネルギは１個のイオン対の反応当りの生成電荷である。２個の反応では１２−１４Ｃとなり、このレベルはエレクトロメータで電気的に測定が可能となる。通常複数個の反応を対象とするので、充分に測定可能なレベルである。
【００３０】
この放射線測定装置１０において、測定対象物１１に含まれる放射線源１２から放出され中性子により、測定チャンバ１３内に生成されたイオンは、吸引手段としての気体輸送手段２６により、測定チャンバ１３内の気体とともに、気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送される。
【００３１】
このイオン収集手段２１を通過中に気体中に含まれるイオンは、電極（陽極）２２に収集され、電流測定手段２４により電流値として測定される。電流測定手段２４は、例えばエレクトロメータである。
【００３２】
ここで、測定対象物１１に含まれる放射線源１２を、中性子のみを放出する放射線源とすると、測定対象物１１が測定チャンバ１３に存在しない場合の電流を電流測定手段２４で事前に測定し、この電流値をバックグラウンド電流値とする。
【００３３】
また、測定対象物１１が測定チャンバ１３内にある場合に、電流測定手段２４で測定した電流値をグロス電流値として設定し、データ処理手段２５によりグロス電流値からバックグラウンド電流値を減算し、この減算値をネット電流値として算出する。このネット電流値を測定し、このネット電流値から中性子強度の換算定数を用いて中性子強度を簡単に求めることができる。
【００３４】
図１に示された放射線測定装置１０によれば、測定チャンバ１３および電離性粒子生成手段１５は、電離性粒子の生成場所に電場を不要としたので、測定対象物１１の寸法や目標とする中性子検出効率に応じて大型化することができる。
【００３５】
一方、この放射線測定装置１０では、中性子との原子核反応で生成する電離性粒子の生成場所と、測定チャンパ１３内の気体が電離され、収集されるイオン収集場所とを分離させることができるので、イオン収集手段２１の寸法を測定チャンバの寸法と同一とすることなく小型化することができる。小型化しても、イオン収集手段２１は適切な強さの電場を作ることができる寸法に製作することができる。
【００３６】
放射線測定装置１０として中性子測定効率の高い中性子測定装置が要求される場合、多数の小型中性子検出器を組み合せて使用することなく、１個の大型中性子検出器で中性子測定効率を向上させることができる。また、大型中性子検出器を採用しても、イオン収集手段２１は大型化することなく、従来の放射線検出装置より小型化が図れるので、簡素な構成で中性子を高効率に測定することができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【００３８】
第２実施形態に示された放射線測定装置１０Ａは、中性子を放出する放射線源１２を含む測定対象物１１を測定チャンバ１３の外部に設置して中性子を測定する装置である。
【００３９】
この放射線測定装置１０Ａは、測定対象物１１から放出される中性子を高感度に検出できるように測定対象物１１の寸法および形状を考慮して測定チャンバ１３の寸法等の条件が決定される。
【００４０】
第２実施形態に示された放射線測定装置１０Ａを説明するに当り、第１実施形態に示された放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００４１】
図２に示された放射線測定装置１０Ａは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３の外部近傍に設置され、放射線源１２を備えた測定対象物１１と、測定チャンバ１３内に設置され、熱中性子と反応する（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂ（Ｂ−１０）のような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する気体とともに気体輸送経路３０を介して輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３内の気体をイオン収集手段２１まで輸送する吸引手段を兼ねる気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とで構成される。気体輸送経路３０は気体収束手段のようにベルマウス状あるいはラッパ状の気体収束構造を構成してもよい。
【００４２】
なお、電離性粒子生成手段１５は、支持手段１６の対をなす支持プレート１６ａ，１６ｂに被膜した１０Ｂで構成した例を示したが、電離性粒子生成手段１５は測定容器１４の内面に被膜させてもよい。また、電離性粒子生成手段１５を被膜した支持手段１６の被膜していない面を測定チャンバ１３の内面に向けて設置してもよい。さらに、電離性粒子生成手段１５が被膜された支持手段１６を電離性粒子生成手段１５の表面の気体が流動するようにして測定チャンバ１３内に多層にあるいは格子状に配置してもよい。
【００４３】
次に、第２実施形態に示された放射線測定装置１０Ａの作用を説明する。
【００４４】
この放射線測定装置１０Ａは、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定対象物１１あるいは周囲の物体で減速されて熱中性子となる。この熱中性子は測定チャンバ１３の内部に入射されて、測定チャンバ１３内部の電離性粒子生成手段１５と反応する。電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合には、熱中性子と１０Ｂが（ｎ，α）反応（原子核反応）を起こし、励起状態の７Ｌｉとα粒子が放出される。α粒子はヘリウムの原子核で陽子２個と中性子２個とからなり、電離性粒子を構成している。
【００４５】
生成された電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体を電離し、この電離作用で生成されたイオン対には、気体輸送手段（吸引手段）２６の作動により、測定チャンバ１３内の気体とともに気体輸送経路３０を経てイオン収集手段２１に輸送される。輸送されたイオン対は、イオン収集手段２１を通過中にイオンは電極２９に収集され、電流測定手段２４によりグロス電流値として測定される。
【００４６】
一方、電流測定手段２４では、測定対象物１１が測定チャンバ１３の外部近傍に存在せず、測定対象物１１が測定チャンバ１３内に影響を及ぼさない状態で測定した電流値をバックグラウンド電流値とする。データ処理手段２５は、グロス電流値からバックグラウンド電流値を減算して、ネット電流値を算出する。このネット電流値と前もって得られた中性子強度の換算定数から、測定対象物１１の中性子強度を求めることができる。
【００４７】
図２に示された放射線測定装置１０Ａは、例えば測定対象物１１が大きく、測定チャンバ１３に収納できない場合にも、測定チャンバ１３および電離性粒子生成手段１５は、要求される検出効率に応じて測定することができるように大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法は測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法・空間に設置可能である。
【００４８】
放射線測定装置１０Ａに要求される中性子検出効率に応じて、放射線測定装置１０Ａの簡素化・大型化を図ることができ、複数の中性子検出器と組み合せなくても、中性子を簡便に、しかも高効率に測定することができる。
【００４９】
［第３の実施形態］
図３は、本発明に係る放射線測定装置１０Ｂの第３実施形態を示す概略構成図である。
【００５０】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂを説明するに当り、図１に示された放射線測定装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００５１】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂは、測定チャンバ１３の内部に測定対象物１１、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３３を収納し、中性子を測定する中性子測定装置である。
【００５２】
放射線測定装置１０Ｂは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内に収納され、放射線源１２を備えた測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され熱中性子と反応して例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３の内部に設置され測定対象物１１から放出された中性子を減速して熱中性子を生成する例えばポリエチレンのような中性子減速手段としての中性子減速材３３と、この中性子減速材１８の帯電を防止するために周囲を覆った例えばステンレス製のカバー３４の帯電防止手段と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、前記熱中性子と荷電粒子生成手段１５で生成した電離性粒子が電離する気体を気体通過断面積の狭いイオン収集手段２１に絞る気体収束手段２０と、中心に電極２２を有し気体とともに輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００５３】
また、測定チャンバ１３内に設置される中性子減速材３３は、中性子を減速して熱中性子を生成する熱中性子生成手段を構成し、ステンレス製のカバー３４は、中性子減速材３３への帯電を防止する帯電防止を構成している。
【００５４】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂの作用を説明する。
【００５５】
図３に示された放射線測定装置１０Ｂにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、中性子減速材３３で減速されて熱中性子となる。この熱中性子は、例えばステンレス製の支持手段１６を透過して１０Ｂの電離性粒子生成手段１５に到達すると、１０Ｂは熱中性子との（ｎ，α）反応により電離性粒子（荷電粒子）を生成する。
【００５６】
生成された電離性粒子は測定チャンバ１３内の近傍の気体を電離させ、イオン対が生成される。生成されたイオンは数秒から数１０秒程度、気体中に存在し、共存する。
【００５７】
熱中性子により、測定チャンバ１３の内部で生成したイオン対は、気体輸送手段２６の吸引作用により、測定チャンバ１３内の気体とともに気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで案内され、輸送される。案内されたイオン対のイオンはイオン収集手段２１を通過中に電極２２に収集され、収集されたイオンは電流測定手段２４にグロス電流値として測定される。
【００５８】
電流測定手段２１により電流として測定されたグロス電流値は、第１実施形態と同様なデータ処理をデータ処理手段２５で行なうことで、中性子強度を求めることができる。
【００５９】
第３実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂによれば、測定チャンバ１３、１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５およびポリエチレンのような中性子減速材３３は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段は測定チャンバ１３とは異なり小型化することができ、適切な電場を形成するような寸法に設定できる。したがって、多数の小型中性子検出器を組み合せて複雑な放射線測定装置をすることはなく、簡便で簡素な大型の放射線測定装置を構成することができ、この放射線測定装置１０Ｂで中性子を高効率に精度よく測定することができる。
【００６０】
［第４の実施形態］
図４は、本発明に係る放射線測定装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【００６１】
この実施形態に示された放射線測定装置１０Ｃを説明するに当り、第１実施形態の放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００６２】
図４に示された放射線測定装置１０Ｃは、放射線源１２を含む測定対象物１１を測定チャンバ１３の外部に設置し、測定チャンバ１３の内部に電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３３を収納した中性子測定装置である。
【００６３】
この放射線測定装置１０Ｃは、測定対象物１１を内在させず、外部近傍に設置した測定チャンバ１３を有する測定容器１４と、測定チャンバ１３の内部に設置され、中性子を減速して熱中性子を生成する中性子減速材３３と、この中性子減速材３３の帯電を防止するために周囲を覆った、例えばステンレス製のカバー３４と、熱中性子と（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、この電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する例えば空気のような気体とともに輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、このイオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体をイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７で構成される。
【００６４】
中性子減速材３３は、ポリエチレン等からなり、熱中性子生成手段を構成しており、ステンレス製のカバー３４は中性子減速材３３への帯電を防止する帯電防止手段を構成している。
【００６５】
次に、放射線測定装置１０Ｃの作用を説明する。
【００６６】
この放射線測定装置１０Ｃにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は測定容器１４の壁を透過して、測定チャンバ１３の内部に入射し、中性子減速材３３で減速され熱中性子となる。この熱中性子は、測定チャンバ１３内に設置された電離性粒子生成手段１５と原子核反応が生じる。電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合には、熱中性子は１０Ｂと（ｎ，α）反応を起こして電離性粒子が放出される。内部の気体を電離し、その結果、イオン対を生成する。生成されたイオンは、第１実施形態の場合と同様、気体輸送手段２６により測定チャンバ１３内の気体とともに輸送され、イオン収集手段２１に案内される。イオン収集手段２１では、気体とともに輸送されるイオンを電極２２にて収集し、収集されたイオンを電流として電流測定手段２４で測定する。測定されたイオンの電流値は、データ処理手段２５でデータ処理を行なえば、中性子強度を求めることができる。
【００６７】
第４実施形態に示された放射線測定装置１０Ｃにおいては、測定チャンバ１３、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３３は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法も測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。したがって、要求される中性子検出効率に応じて、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｃを得ることができる。
【００６８】
［第５の実施形態］
図５は、本発明に係る放射線測定装置の第５実施形態を示す概略構成図である。
【００６９】
この放射線測定装置１０Ｄを説明するに当り、第１実施形態の放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００７０】
図５に示された放射線測定装置１０Ｄは、測定容器１４内に形成される測定チャンバ１３の内部に測定対象物１１および電離性粒子生成手段１５をそれぞれ収納し、測定容器１４の周囲に熱中性子生成手段としての中性子減速材３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）を設置した中性子測定装置である。
【００７１】
この放射線測定装置１０Ｄは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内の設置台１８上に設けられ、放射線源１２を備えた測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され、熱中性子と反応して例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３の周囲に配置した中性子減速材３５と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、前記熱中性子と電離性粒子生成手段１５で生成した電離性粒子が電離する例えば空気のような気体をベルマウス状あるいはラッパ状に絞り込む気体収束手段２０と、中心に電極２２を有し気体とともに輸送されるイオンを収集する気体通過断面積の狭いイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００７２】
次に、放射線測定装置１０Ｄの作用を説明する。
【００７３】
図５に示された放射線測定装置１０Ｄにおいて、測定チャンバ１３の内部に設置された測定対象物１１の放射線源１２から中性子が放出され、放射線源１２から放出された中性子は、測定容器１４の壁を通過する一方、周囲の中性子減速材３５により減速され、熱中性子となる。
【００７４】
この熱中性子は測定容器１４の壁を透過し、測定チャンバ１３の内部の電離性粒子生成手段１５に到達する。電離性粒子生成手段１５が例えば１０Ｂ（Ｂ−１０）である場合、１０Ｂは熱中性子と（ｎ，α）反応が生じ、電離性粒子を生成する。
【００７５】
この電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体をイオン化エネルギで電離し、イオン対を生成させる。生成されたイオンは、測定チャンバ１３内の気体とともに吸引手段である気体輸送手段２６で吸引され、気体収束手段２０で絞り込まれてイオン収集手段２１に輸送される。イオン収集手段２１に輸送されたイオン対のうちイオン（陰イオン）は、イオン収集手段２０の電極（陽極）２２に積極的に収集され、収集されたイオンによる電流は、電流測定手段２４で測定され、グロス電流値が算出される。
【００７６】
このグロス電流値は、測定チャンバ１３内に測定対象物がない場合のバックグラウンド電流値と比較され、データ処理手段２５にてグロス電流値からバックグラウンド電流値が減算されてネット電流値が算出される。このネット電流値から中性子の換算定数を用いるデータ処理を行なって中性子強度を求めることができる。
【００７７】
図５に示された放射線測定装置１０Ｄによれば、測定チャンバ１３、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３５は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法は、測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、イオン収集手段２１が適切な電場を作るような寸法に設定可能である。
【００７８】
したがって、測定対象物１１の３Ｄ寸法に応じて測定容器１４等の大きさ、形状を適宜設定して大型化することで、大型でも簡素な構造の放射線測定装置１０Ｄを提供することができる。要求される中性子検出効率に応じて、多数の中性子検出器を組み合せて使用することを必要とせず、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｄが得られる。
【００７９】
［第６の実施形態］
図６は、本発明に係る放射線測定装置の第６実施形態を示す概略構成図である。
【００８０】
この放射線測定装置１０Ｅを説明するに当り、第１実施形態に示した放射線測定装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡便化する。
【００８１】
第６実施形態で示された放射線測定装置１０Ｅは、放射線源１２を含む測定対象物１１を測定容器１４の外部に設置するとともに、測定容器１４の周囲に中性子減速材３５を配置し、測定チャンバ１３の内部に電離性粒子生成手段１５を収納した中性子測定装置である。
【００８２】
この放射線測定装置１０Ｅは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定容器１４の周囲に設置された中性子減速材３５と、測定容器１４の外部近傍に設置された放射線源１２を有する測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され、熱中性子と（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、この電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する例えば空気のような測定チャンバ１３内の気体が、気体輸送経路３０を介して輸送されるイオン収集手段２１と、このイオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段で２１収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体をイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００８３】
イオン収集手段２１は陰極を構成する金属製円筒の中心に同心状に配設された芯線からなる電極（陽極）２２が設けられ、イオン収集手段２１の電極間に、電源供給手段２３により所定の電圧が印加される。
【００８４】
第６実施形態に示された放射線測定装置１０Ｅにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定容器１４周囲の中性子減速材３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）で減速されて熱中性子（低速中性子）となる。この熱中性子は測定容器１４の壁を透過して測定チャンバ１３内に入射される。入射された熱中性子は電離性粒子生成手段１５と衝突して原子核反応を生じさせる。電離性粒子生成手段１５が、１０Ｂの場合、熱中性子は１０Ｂと（ｎ，α）反応を起こし、電離性粒子が放出される。
【００８５】
放出される電離性粒子は、測定チャンバ１３内部の気体を電離し、その結果、イオン対（正イオンと負イオン）を生成する。測定チャンバ１３内に生成されたイオン対は、気体輸送手段２６の吸引作用により、測定チャンバ１３内の気体とともに気体輸送経路３０を介してイオン収集手段２１に輸送される。イオン収集手段２１に輸送されたイオン対のうち陽イオンは、イオン収集手段２１の電極（負極）２２に収集される。収集されたイオンによる電流は、電流測定手段２４により測定され、グロス電流値が計測される。
【００８６】
このグロス電流値は、第１実施形態に示された放射線測定装置１０と同様なデータ処理がデータ処理手段２５で行なわれ、予め算出されたバックグラウンド電流値とからネット電流値を算出する。このネット電流値と中性子強度への換算定数を用いて測定対象物の中性子強度を求めることができる。
【００８７】
この放射線測定装置１０Ｅによれば、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４、電離性粒子生成手段１５および中性子減速材３５は、要求される中性子検出効率に応じて大きな測定対象物１１を効率的に測定できるように、大型化することができる。
【００８８】
一方、イオン収集手段２１の寸法は測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。したがって、測定チャンバ１３に測定対象物１１や中性子減速材３５を収納しない場合についても、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｅを得ることができる。
【００８９】
［第７の実施形態］
図７は、本発明に係る放射線測定装置の第７実施形態を示す概略構成図である。
【００９０】
この実施形態の放射線測定装置１０Ｆを説明するに当り、第１実施形態の放射線測定装置１０と同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【００９１】
第７実施形態の放射線測定装置１０Ｆは、測定チャンバ１３の内部に放射線源１２を備えた測定対象物１１を収納し、この測定対象物１１から放出される中性子を測定する中性子測定装置である。この中性子測定装置は、測定対象物１１が中性子の他に、例えばα線を検出している場合にも、精度よく中性子を測定することができる。
【００９２】
この放射線測定装置１０Ｆは、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内に設置された放射線源１２を有する測定対象物１１と、測定チャンバ１３の内部に設置され、熱中性子と反応して例えば（ｎ，α）反応で電離性粒子を生成する１０Ｂのような電離性粒子生成手段１５と、電離性粒子生成手段１５を付着した支持手段１６と、電離性粒子生成手段１５と気体との間に設置して電離性粒子生成手段１５で生成した電離性粒子を遮蔽して気体を電離しないようにする電離性粒子遮蔽手段３６と、この電離性粒子遮蔽手段３６を駆動する遮蔽手段駆動手段３７と、測定チャンバ１３に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段１７と、電離性粒子が電離する例えば空気のような気体を絞り込むように案内する気体収束手段２０と、測定チャンバ１３内の気体ともに輸送されるイオンを収集するイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１の電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体を気体収束手段２０を経てイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【００９３】
次に、放射線測定装置１０Ｆの作用（測定方法）を説明する。
【００９４】
この放射線測定装置１０Ｆにおいて、測定対象物１１の放射線源１２から放出された中性子は、測定対象物１１や周囲の物体で減速させて熱中性子となり、この熱中性子は電離性粒子生成手段１５と原子核反応が生じる。電離性粒子生成手段１５が１０Ｂの場合、この１０Ｂ（Ｂ−１０）は熱中性子と（ｎ，α）反応が生じて７Ｌｉとα粒子が生成され、電離性粒子が放出される。
【００９５】
生成された電離性粒子は、測定チャンバ１３内の気体を電離させ、イオン対を生成する。このとき、電離性粒子遮断手段３７は遮蔽手段駆動手段３８により駆動され、電離性粒子生成手段１５の前面に移動し、電離性粒子を遮蔽した状態にセットする。電離性粒子が遮蔽した状態で測定チャンバ１３内部の気体は気体輸送手段２６により輸送され、気体収束手段２０を介してイオン収集手段２１に導かれる。
【００９６】
イオン収集手段２０は、測定チャンバ１３内の気体とともに移送されるイオンを収集し、収集されたイオンによる電流値を電流測定手段２４でグロス電流値として測定する。グロス電流値は、データ処理手段２５により、予め測定されたバックグラウンド電流値を減算してネット電流値を算出し、このネット電流値から中性子強度への換算定数を用いて測定対象物１１の中性子強度を求めることができる。
【００９７】
第７実施形態に示された放射線測定装置１０Ｆによれば、測定チャンバ１３を形成した測定容器１４および電離性粒子生成手段１５は、要求される中性子検出効率に応じて大型化することができる。一方、イオン収集手段２１の寸法も測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。したがって、中性子以外の放射線を放出する測定対象物１１についても、簡便にしかも高効率で中性子を測定できる放射線測定装置１０Ｆを得ることができる。
【００９８】
なお、本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態から第７実施形態の説明では、電離性粒子生成手段１５は１０Ｂ（Ｂ−１０）で構成し、この１０Ｂが中性子と（ｎ，α）反応して電離性粒子を生成する例を示したが、電離性粒子生成手段１５は中性子と（ｎ，ｔ）反応を起こす６Ｌｉであっても、中性子と（ｎ，α）反応を起こす６Ｌｉであっても、中性子と（ｎ，ｐ）反応を起こす３ＬＨｅを収納した物体であっても、さらに、中性子と（ｎ，ｆ）反応を起こす２３５Ｕ，Ｕ同位体，Ｐｕ同位体、およびＴｈ同位体であってもよく、また、これらの元素およびその同位体の少なくとも１種類を含むものであってもよい。
【００９９】
また、第３実施形態ないし第６実施形態に示された放射線測定装置１０Ｂ〜１０Ｅにおいて、中性子減速材の周囲を囲む熱中性子吸収手段（図示せず）と、測定した電流値から熱外中性子の強度を算出するデータ処理手段２５を備え、このデータ処理手段２５により熱外中性子を測定してもよい。
【０１００】
［第８の実施形態］
本発明に係る放射線測定装置の第８実施形態について説明する。
【０１０１】
第８実施形態に示された放射線測定装置１０Ｇは、図７に示された放射線測定装置１０Ｆに、中性子強度測定手段と放射線源分離手段（共に図示せず）とを備えた放射線測定装置である。
【０１０２】
中性子強度測定手段は、電離性粒子を遮蔽した状態で測定したバックグラウンド電流値を、電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出し、中性子強度への換算定数が測定対象物１１のチャンバ強度を求める手段である。また、放射線源分離手段は、測定対象物１１の中性子強度と中性子以外の強度とから、測定対象物１１の放射線源をウラン（Ｕ）、プルトニウム（Ｐｕ）、ＴＲＵに分類する手段である。
【０１０３】
ここで、Ｕ，Ｐｕ，ＴＲＵの代表として、２４４Ｃｍの１ｇ当りの自発核分裂中性子の放出率や、Ｕ，Ｐｕ，ＴＲＵの酸化物を仮定した場合に、軽元素の酸素とα線の（α，ｎ）反応で生成した中性子の放出率、およびα線放出率の一例を計算すると以下の放出率表面で表わされる。
【表１】
【０１０４】
放出率表で対象とする放射線源において、Ｕは天然ウラン、Ｐｕは２３９Ｐｕが約７５ｗｔ％、２４０Ｐｕが約１８ｗｔ％の存在比として計算した。また、放出率表では、α線に対する中性子の放出率比をＵを基準として表した。放出率比はＵが１．０、Ｐｕが０．１３８、２４４Ｃｍが７．９５であり、Ｕ，Ｐｕ，２４４Ｃｍの対象によって大きく異なる。
【０１０５】
したがって、中性子強度とα線強度から中性子／α線の強度比を計算し、この強度比を予め求めたＵ，Ｐｕ，２４４Ｃｍの中性子／α線の強度比と比較することにより、放射線源の対象の書類を容易に求めることができる。
【０１０６】
第８実施形態に示される放射線測定装置１０Ｇは、測定容器１４の測定チャンバ１３内に、電離性粒子生成手段１５で生成した電離性粒子を遮蔽して測定チャンバ１３の気体の電離化を部分的に防止する電離性粒子遮蔽手段３７と、電離性粒子遮蔽手段３７を駆動する遮蔽手段駆動手段３８と、電離性粒子を遮蔽した状態でバックグラウンド電流値を、電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出する手段と、このネット電流値から中性子強度への換算定数を用いて中性子強度を算出する手段とを構成され、このネット電流値算出手段と中性子強度算出手段とからデータ処理装置２５が構成される。
【０１０７】
また、この放射線測定装置１０Ｇは、電離性粒子を遮蔽した状態で測定したバックグラウンド電流値を電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出し中性子強度を求める手段と、測定対象物がない状態で電離性粒子を遮蔽した状態で測定した測定対象物の電流値を前記バックグラウンド電流値から減算して中性子以外の強度を求める手段と、前記中性子強度と中性子以外の強度から測定対象物の放射線源をウラン，プルトニウム，ＴＲＵに分類する手段とを有するものである。
【０１０８】
また、放射線源の対象が２種類で既知ならば、混在率と中性子／α線放出率比の関係を前もって求めておけば、測定された前記放出率比から混在率も求めることができる。
【０１０９】
第８実施形態に示された放射線測定装置１０Ｇによれば、中性子のみでなく、その中性子を放出する発生源（放射線源１２）の対象をＵ、Ｐｕ、２４４Ｃｍと区別することができ、さらに混在が２種類の場合には混在率まで求めることができる。簡便にしかも中性子を高効率に測定できる放射線測定装置を得ることができる。
【０１１０】
［第９の実施形態］
図８は、本発明に係る放射線測定装置の第９実施形態を示す概略構成図である。
【０１１１】
この放射線測定装置１０Ｈは、放射線源１２から中性子だけでなく、α線、β線およびγ線をも放出している測定対象物１１から、放射線強度を精度よく効率的に測定する放射線測定装置である。
【０１１２】
図８に示された放射線測定装置１０Ｈを説明するに当り、図１に示された放射線測定装置１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。
【０１１３】
この放射線測定装置１０Ｈは、測定容器１４内に形成される測定チャンバ１３を第１ないし第４の測定室１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに区画し、測定対象物１１を収納する第１の測定室１３ａでα線による電離イオンを生成させ、第１の測定室１３ａを囲む第２の測定室１３ｂでβ線による電離イオンを生成させ、第２の測定室１３ｂを囲む第３の測定室１３ｃで中性子線に起因する電離イオンを生成させ、第３の測定室１３ｃを囲む第４の測定室１３ｄでγ線による電離イオンを生成させている。放射線源１２から放出される放射線（α線，β線，中性子線，γ線）の特性を利用して第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄを略同心形状の多層構造に構成したものである。
【０１１４】
測定容器１４内の測定チャンバ１３を同心状に仕切る第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄには、流入する気体のイオンを浄化する気体浄化手段１７が設けられる。気体浄化手段１７（１７ａ〜１７ｄ）は、第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄに流入する気体のイオンを除去するために、各測定室毎にそれぞれ設けられる。
【０１１５】
測定チャンバ１３の各測定室１３ａ〜１３ｄに流入する気体のイオンは第１〜第４の気体浄化手段１７ａ〜１７ｄにより除去され、浄化される一方、各測定室１３ａ〜１３ｄの気体を流出する通路として同心状の第１〜第４の気体輸送経路４０ａ〜４０ｄと、各気体輸送経路４０ａ〜４０ｄを切り替える輸送経路切替手段４１とが設けられ、この輸送経路切替手段４１とが設けられ、この輸送経路切替手段４１を介してイオン収集手段２１に接続される。
【０１１６】
この放射線測定装置１０Ｈは、測定容器１４の測定チャンバ１３、例えば第１測定室１３ａ内に、放射線源１２を備えた測定対象物１１が設置される一方、第３測定室１３ｃに仕切る壁に、電離性粒子生成手段１５が設置される。
【０１１７】
第４実施形態に示された放射線測定装置１０Ｈは、同心状に多層の測定チャンバ１３を形成した測定容器１４と、測定チャンバ１３内の第１測定室１３ａに設置された放射線源１２を有する測定対象物１１と、測定チャンバ１３の第３測定室１３ｃを仕切る壁に設置された電離性粒子生成手段１５と、測定チャンバ１３の第１〜第４測定室１３ａ〜１３ｄにそれぞれ流入する気体のイオンを除去する第１〜第４の気体浄化手段１７（１７ａ〜１７ｄ）と、測定チャンバ１３内の第１〜第４測定室１３ａ〜１３ｄの気体を第１〜第４の気体輸送経路４０ａ〜４０ｄを介して案内する輸送経路切替手段４１と、輸送経路切替手段４１で選択的に切り替えられた第１〜第４の気体輸送経路４０ａ〜４０ｄからの気体を絞り込んで案内されるイオン収集手段２１と、イオン収集手段２１に気体とともに導かれるイオンを収集する電極２２に電源を供給する電源供給手段２３と、イオン収集手段２１で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段２４と、測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段２５と、測定チャンバ１３の気体をイオン収集手段２１まで輸送する気体輸送手段２６と、イオン収集手段２１を通過後の気体を浄化する気体浄化手段２７とから構成される。
【０１１８】
なお、気体輸送手段２６の下流側に気体浄化手段２７を設けた例を示したが、気体浄化手段２６通過後の気体を測定チャンバ１３や測定チャンバ１３の各測定室１３ａ〜１３ｄに循環される気体輸送経路（図示せず）を設け、この気体輸送経路の途中あるいは測定チャンバ１３に流入する前に気体中のイオンを除去する。気体輸送手段を設けて気体循環系を構成してもよい。
【０１１９】
ところで、図８に示された放射線測定装置１０Ｈは、測定対象物１１の放射線源１２からα線、β線、γ線および中性子線が放出されている。測定チャンバ１３の第１の測定室１３ａではα線、第２の測定室１３ｂではβ線、第３の測定室１３ｃでは中性子線の（ｎ，α）反応に起因する電離性粒子、第４の測定室１３ｄではγ線の影響で電離したイオン数からそれぞれの放射能を求める。ここで、第２の測定室１３ｂの壁はβ線を遮蔽しγ線を透過するような材質および厚さが選定される。
【０１２０】
測定容器１４の測定チャンバ１３内の各測定室１３ａ〜１３ｄを上述のように設定すれば、第４の測定室１３ｄはγ線のみ、第３の測定室１３ｃは中性子およびγ線、第２の測定室１３ｂはβ線およびγ線、第１の測定室１３ａはα線、β線およびγ線である。
【０１２１】
第９実施形態に示された放射線測定装置１０Ｈにおいて、第１に、輸送経路切替手段４１により第４の気体輸送経路４０ｄを選択する。第４の測定室１３ｄ内の気体を気体輸送経路４０ｄおよび輸送経路切替手段４１を介してイオン収集手段２１に輸送し、このイオン収集手段２１にて第１実施形態に示されたものと同様に、第４の測定室１３ｄ内の気体中に含まれるイオンを収集し、このイオンの収集で得られる電流をグロス電流値として電流測定手段２４にて測定する。
【０１２２】
以後、順次輸送経路切替手段４１により第３〜第１の気体４１ｃ〜４１ａを順次選択し、第３〜第１の測定室１３ｃ〜１３ａの気体をイオン収集手段２１に輸送し、第１実施形態のものと同様に、各測定室１３ｃ〜１３ａの気体中のイオンをイオン収集手段２１にて収集し、第３〜第１の測定室１３ｃ〜１３ａ内の気体中のイオンをイオン収集手段２１にて収集し、第３〜第１の測定室１３ｃ〜１３ａの気体中に含まれるイオンによるグロス電流値を測定する。
【０１２３】
次に、測定チャンバ１３内の第１の測定室１３ａに測定対象物１１がない場合の各測定室１３ａ〜１３ｄのバックグラウンド電流値をイオン収集手段２１を介して電流測定手段２４で測定し、続いてデータ処理手段２５によりグロス電流値からバックグラウンド電流値を減算してネット電流値を求めるデータ処理を行なう。このデータ処理から第１〜第４の測定室１３ａ〜１３ｄのネット電流値をそれぞれ得ることができる。
【０１２４】
第４の気体輸送経路１３ｄの電流値は主にγ線に起因し、第３の測定室１３ｃは中性子、第２の測定室１３ｂはβ線、第１の測定室１３ａは主にα線にそれぞれ起因したものであり、測定により求めたこれらのネット電流値と前もって求めたそれぞれの換算定数を使用して、測定対象物１１のα線、β線、中性子線、γ線の強度を求めることができる。
【０１２５】
この場合、第３と第２の測定室１３ｃ，１３ｂの電流にはγ線も混入し、第１の測定室１３ａの電流にはβ線とγ線も混入する。そこで、第３と第２測定室１３ｃ，１３ｂの電流は第４の測定室１３ｄのネット電流値を基に混入したγ線を補正し、第１の測定室１３ａのネット電流値は第４の測定室１３ｄのネット電流値とγ線を補正した第２の測定室１ｂのネット電流値で補正すれば、さらに精度よく放射線の強度を求めることができる。
【０１２６】
この放射線測定装置１０Ｈにおいては、測定チャンバ１３内の第１の測定室１３ａは、要求される放射線検出効率に応じて大型化することができ、一方、イオン収集手段２１の寸法も測定チャンバ１３の寸法と同一とすることなく小型化でき、適切な電場を作るような寸法に設定可能である。さらに、γ線の影響を補正して中性子を求めたり、同一の放射線計測系（イオン収集手段２１、電流測定手段２４およびデータ処理手段２５）を使用してα線、β線およびγ線も簡便に求めることができる。
【０１２７】
したがって、簡便にしかも高効率で放射線（α線、β線、γ線および中性子線）を測定できる放射線測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明に係る放射線測定装置の第１実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に係る放射線測定装置の第２実施形態を示す構成図。
【図３】本発明に係る放射線測定装置の第３実施形態を示す構成図。
【図４】本発明に係る放射線測定装置の第４実施形態を示す構成図。
【図５】本発明に係る放射線測定装置の第５実施形態を示す構成図。
【図６】本発明に係る放射線測定装置の第６実施形態を示す構成図。
【図７】本発明に係る放射線測定装置の第７および第８実施形態を示す構成図。
【図８】本発明に係る放射線測定装置の第９実施形態を示す構成図。
【図９】従来の中性子検出器の一例を説明する図。
【図１０】従来の放射線測定装置を示す構成図。
【符号の説明】
【０１２９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ 放射線測定装置
１１ 測定対象物
１２ 放射線源
１３ 測定チャンバ（測定室）
１４ 測定容器（本体ケーシング）
１５ 電離性粒子生成手段
１６ 支持手段
１７ 気体浄化手段
１８ 設置台（架台）
２０ 気体収束手段
２１ イオン収集手段
２２ 電極
２３ 電源供給手段
２４ 電流測定手段
２５ データ処理手段
２６ 気体輸送手段
２７ 気体浄化手段
２８ 円筒
２９ 芯線（電極）
３０ 気体輸送経路
３３ 中性子減速材（熱中性子生成手段）
３４ カバー（帯電防止手段）
３５ 中性子吸収材
３６ 電離性粒子遮蔽手段
３７ 遮蔽手段駆動手段
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 気体輸送経路
４１ 輸送経路切替手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を設置する測定チャンバを形成した測定容器と、
前記測定チャンバ内に設置され、中性子と反応して電離性粒子を生成する電離性粒子生成手段と、
上記電離性粒子生成手段が付着した支持手段と、
前記測定チャンバ内に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段と、
生成された電離性粒子が電離して生成されるイオンが、前記測定チャンバ内の気体とともに案内されるイオン収集手段と、
上記イオン収集手段の電極に電源を供給する電源供給手段と、
前記イオン収集手段で収集されたイオンを電流として測定する電流測定手段と、
測定された電流値をデータ処理し、中性子強度の換算定数から中性子を測定するデータ処理手段と、
前記測定チャンバ内の気体を前記イオン収集手段に輸送する気体輸送手段とを有することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
前記測定容器の測定チャンバ内あるいは測定チャンバの外側近傍に、放射線源を備えた測定対象物を設置する一方、前記イオン収集手段通過後の気体を浄化する気体浄化手段を備えた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項３】
前記測定対象物から放出された中性子を減速させる中性子減速手段と、この中性子減速手段への帯電を防止するために、周囲を覆ったカバー等の帯電防止手段とを、前記測定容器の測定チャンバ内に設けた請求項１または２記載の放射線測定装置。
【請求項４】
前記測定対象物を測定容器の外側近傍に設置するとともに、前記測定容器の測定チャンバに、中性子と反応して電離性粒子を生成する電離性粒子生成手段および前記測定対象物が放出される中性子を減速させる中性子減速手段を設けた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項５】
前記測定容器の周囲に配置され、前記測定対象物から放出された中性子を減速する中性子減速手段を備えた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項６】
前記中性子減速手段の周囲を囲む熱中性子回収手段と、前記電流測定手段で測定した電流値から熱外中性子の強度を算出するデータ処理手段とをさらに設けた請求項３ないし６のいずれか記載の放射線測定装置。
【請求項７】
前記測定容器の周囲に配置され、前記測定対象物から放出された中性子を減速する中性子減速手段を備えるとともに、上記中性子減速手段の外側に放射線源を備えた測定対象物を設置した請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項８】
前記電離性粒子生成手段は、中性子と（ｎ，ｔ）反応を起こす６Ｌｉ、前記中性子と（ｎ，α）反応を起こす６Ｌｉあるいは１０Ｂ、前記中性子と（ｎ，ｐ）反応を起こす３Ｈｅを収納した物体、ならびに、前記中性子と（ｎ，ｆ）反応を起こす２３５Ｕ，Ｕ同位体、Ｐｕ同位体およびＴｈ同位体の少なくとも一種類が選択されたものである請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項９】
前記測定容器の測定チャンバ内に、前記電離性粒子生成手段で生成された電離性粒子を遮蔽して気体の電離を防止する電離性粒子遮蔽手段と、
この電離性粒子遮蔽手段を駆動する遮蔽駆動手段とを備えた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項１０】
前記電離性粒子遮蔽手段で遮蔽した状態で電離性粒子を測定したバックグラウンド電流値を、電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出し、中性子強度の換算定数から中性子強度を求める手段と、
前記測定対象物がなく、電離性粒子を遮蔽した状態で測定した電流値を前記バックグラウンド電流値から減算して中性子以外の強度を求める手段と、
前記中性子強度と中性子以外の強度から測定対象物の放射線域をＵ，Ｐｕ，ＴＲＵに分類する手段を有する請求項９記載の放射線測定装置。
【請求項１１】
測定容器の測定チャンバ内に、測定対象物を囲みα線による電離イオンを生成する第１の測定室と、この測定量を囲みβ線による電離イオンを生成する第２の測定室と、第２の測定室を囲み中性子線に起因する電離イオンを生成する第３の測定室と、第３の測定室を囲みγ線による電離イオンを生成する第４の測定室とを設け、
前記第３の測定室に設置した電離性粒子生成手段と、
前記測定チャンバの第１〜第４の測定室の気体を輸送する第１〜第４の気体輸送経路と、
上記各気体輸送経路を経て輸送される気体中のイオンを収集するイオン収集手段と、
このイオン収集手段の電極に電源を供給する電源供給手段と、
前記イオン収集手段で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段と、
測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段と、
前記測定チャンバの各測定室内の気体をイオン収集手段に輸送する気体輸送手段とをさらに備え、
前記データ処理手段は、前記気体チャンバの各測定室の気体中に含まれるイオンの電流値から、α線、β線、γ線および中性子線の強度を測定することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１２】
前記気体輸送手段通過後の気体を測定容器内の測定チャンバに循環させる気体輸送経路と、
循環した気体が前記測定チャンバに流入する前に気体中のイオンを除去する気体浄化手段を備えた請求項１または１１記載の放射線測定装置。
【請求項１３】
測定対象物から放出される中性子と電離性粒子生成手段との間の（ｎ，α）反応、（ｎ，ｐ）反応および（ｎ，ｆ）反応の少なくとも１種類の反応で電離性粒子を生成し、
生成された電離性粒子が測定チャンバ内の気体を電離させてイオン対を生成し、
生成されたイオン対をイオン収集手段に輸送して収集されるイオンを電流または電気量として測定し、
この電流値から換算定数を用いて放射線の強度を測定することを特徴とする放射線測定方法。
【請求項１】
測定対象物を設置する測定チャンバを形成した測定容器と、
前記測定チャンバ内に設置され、中性子と反応して電離性粒子を生成する電離性粒子生成手段と、
上記電離性粒子生成手段が付着した支持手段と、
前記測定チャンバ内に流入する気体中のイオンを除去する気体浄化手段と、
生成された電離性粒子が電離して生成されるイオンが、前記測定チャンバ内の気体とともに案内されるイオン収集手段と、
上記イオン収集手段の電極に電源を供給する電源供給手段と、
前記イオン収集手段で収集されたイオンを電流として測定する電流測定手段と、
測定された電流値をデータ処理し、中性子強度の換算定数から中性子を測定するデータ処理手段と、
前記測定チャンバ内の気体を前記イオン収集手段に輸送する気体輸送手段とを有することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
前記測定容器の測定チャンバ内あるいは測定チャンバの外側近傍に、放射線源を備えた測定対象物を設置する一方、前記イオン収集手段通過後の気体を浄化する気体浄化手段を備えた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項３】
前記測定対象物から放出された中性子を減速させる中性子減速手段と、この中性子減速手段への帯電を防止するために、周囲を覆ったカバー等の帯電防止手段とを、前記測定容器の測定チャンバ内に設けた請求項１または２記載の放射線測定装置。
【請求項４】
前記測定対象物を測定容器の外側近傍に設置するとともに、前記測定容器の測定チャンバに、中性子と反応して電離性粒子を生成する電離性粒子生成手段および前記測定対象物が放出される中性子を減速させる中性子減速手段を設けた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項５】
前記測定容器の周囲に配置され、前記測定対象物から放出された中性子を減速する中性子減速手段を備えた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項６】
前記中性子減速手段の周囲を囲む熱中性子回収手段と、前記電流測定手段で測定した電流値から熱外中性子の強度を算出するデータ処理手段とをさらに設けた請求項３ないし６のいずれか記載の放射線測定装置。
【請求項７】
前記測定容器の周囲に配置され、前記測定対象物から放出された中性子を減速する中性子減速手段を備えるとともに、上記中性子減速手段の外側に放射線源を備えた測定対象物を設置した請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項８】
前記電離性粒子生成手段は、中性子と（ｎ，ｔ）反応を起こす６Ｌｉ、前記中性子と（ｎ，α）反応を起こす６Ｌｉあるいは１０Ｂ、前記中性子と（ｎ，ｐ）反応を起こす３Ｈｅを収納した物体、ならびに、前記中性子と（ｎ，ｆ）反応を起こす２３５Ｕ，Ｕ同位体、Ｐｕ同位体およびＴｈ同位体の少なくとも一種類が選択されたものである請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項９】
前記測定容器の測定チャンバ内に、前記電離性粒子生成手段で生成された電離性粒子を遮蔽して気体の電離を防止する電離性粒子遮蔽手段と、
この電離性粒子遮蔽手段を駆動する遮蔽駆動手段とを備えた請求項１記載の放射線測定装置。
【請求項１０】
前記電離性粒子遮蔽手段で遮蔽した状態で電離性粒子を測定したバックグラウンド電流値を、電離性粒子の遮蔽がない状態で測定したグロス電流値から減算してネット電流値を算出し、中性子強度の換算定数から中性子強度を求める手段と、
前記測定対象物がなく、電離性粒子を遮蔽した状態で測定した電流値を前記バックグラウンド電流値から減算して中性子以外の強度を求める手段と、
前記中性子強度と中性子以外の強度から測定対象物の放射線域をＵ，Ｐｕ，ＴＲＵに分類する手段を有する請求項９記載の放射線測定装置。
【請求項１１】
測定容器の測定チャンバ内に、測定対象物を囲みα線による電離イオンを生成する第１の測定室と、この測定量を囲みβ線による電離イオンを生成する第２の測定室と、第２の測定室を囲み中性子線に起因する電離イオンを生成する第３の測定室と、第３の測定室を囲みγ線による電離イオンを生成する第４の測定室とを設け、
前記第３の測定室に設置した電離性粒子生成手段と、
前記測定チャンバの第１〜第４の測定室の気体を輸送する第１〜第４の気体輸送経路と、
上記各気体輸送経路を経て輸送される気体中のイオンを収集するイオン収集手段と、
このイオン収集手段の電極に電源を供給する電源供給手段と、
前記イオン収集手段で収集したイオンを電流として測定する電流測定手段と、
測定した電流値のデータ処理を行なうデータ処理手段と、
前記測定チャンバの各測定室内の気体をイオン収集手段に輸送する気体輸送手段とをさらに備え、
前記データ処理手段は、前記気体チャンバの各測定室の気体中に含まれるイオンの電流値から、α線、β線、γ線および中性子線の強度を測定することを特徴とする放射線測定装置。
【請求項１２】
前記気体輸送手段通過後の気体を測定容器内の測定チャンバに循環させる気体輸送経路と、
循環した気体が前記測定チャンバに流入する前に気体中のイオンを除去する気体浄化手段を備えた請求項１または１１記載の放射線測定装置。
【請求項１３】
測定対象物から放出される中性子と電離性粒子生成手段との間の（ｎ，α）反応、（ｎ，ｐ）反応および（ｎ，ｆ）反応の少なくとも１種類の反応で電離性粒子を生成し、
生成された電離性粒子が測定チャンバ内の気体を電離させてイオン対を生成し、
生成されたイオン対をイオン収集手段に輸送して収集されるイオンを電流または電気量として測定し、
この電流値から換算定数を用いて放射線の強度を測定することを特徴とする放射線測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−８９３１０（Ｐ２００８−８９３１０Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６７０１１（Ｐ２００６−２６７０１１）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]