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JPH0613510Y2 - Neutron detector - Google Patents

Neutron detector

Info

Publication number
JPH0613510Y2
JPH0613510Y2 JP2025389U JP2025389U JPH0613510Y2 JP H0613510 Y2 JPH0613510 Y2 JP H0613510Y2 JP 2025389 U JP2025389 U JP 2025389U JP 2025389 U JP2025389 U JP 2025389U JP H0613510 Y2 JPH0613510 Y2 JP H0613510Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
neutron
detector
neutrons
neutron detector
sensitivity
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2025389U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02113184U (en
Inventor
敏 岩井
保美 遠藤
博一 諏訪
仁 横堀
勵 太田
Original Assignee
三菱原子力工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱原子力工業株式会社 filed Critical 三菱原子力工業株式会社
Priority to JP2025389U priority Critical patent/JPH0613510Y2/en
Publication of JPH02113184U publication Critical patent/JPH02113184U/ja
Application granted granted Critical
Publication of JPH0613510Y2 publication Critical patent/JPH0613510Y2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、核燃料サイクルの関連施設より生ずる廃棄物
中に含まれる超ウラン元素の核分裂時に放出されるよう
な中性子の検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a neutron detection device for neutrons emitted during nuclear fission of transuranic elements contained in wastes produced by related facilities of a nuclear fuel cycle. .

[従来の技術] 従来、いわゆるアクティブ中性子法による超ウラン元素
の検出装置は、第3図にその概要を示すように、被検査
体である廃棄物ドラム缶13に中性子発生源16からの中性
子を照射して、廃棄物トラム缶13の内部に閉じ込められ
た超ウラン元素の核分裂を誘発させ、この時に生じる中
性子を中性子検出器14により計測するものであり、上述
の廃棄物ドラム缶13、中性子検出器14及び中性子発生源
16はグラファイトのような中性子減速材12により取り囲
まれ、更にその外側を水ジャケットのような中性子遮蔽
体15が取り囲んでいる。
[Prior Art] Conventionally, a so-called active neutron detection device for transuranic elements irradiates a waste drum 13 as an object to be inspected with neutrons from a neutron source 16 as shown in FIG. Then, the nuclear fission of the transuranium element trapped inside the waste tram can 13 is induced, and the neutrons generated at this time are measured by the neutron detector 14, and the waste drum 13 and the neutron detector 14 described above are measured. And neutron source
16 is surrounded by a neutron moderator 12 such as graphite, and the outside thereof is surrounded by a neutron shield 15 such as a water jacket.

上述した検出装置11であると、ドラム缶13の内部で発生
する核分裂中性子を、中性子発生源16から生じる中性子
と区別して検出する必要があるため、中性子の計測は中
性子消滅時間差法の原理に基づいて行われている。第4
図(a)、(b)を参照して中性子消滅時間差法の原理につい
て説明すると、中性子発生源16からは高速中性子16aが
照射されるが、その高速中性子16aは、中性子減速材12
により減速・熱化され、熱中性子16bとなってドラム缶1
3内に入り、超ウラン元素17の核分裂を誘発し、新たに
高速の核分裂中性子16cを発生する。
If it is the detection device 11 described above, the fission neutrons generated inside the drum 13 need to be detected separately from the neutrons generated from the neutron source 16, so the measurement of neutrons is based on the principle of the neutron annihilation time difference method. Has been done. Fourth
(A), explaining the principle of the neutron annihilation time difference method with reference to (b), the fast neutron 16a is irradiated from the neutron source 16, the fast neutron 16a, the neutron moderator 12
Is decelerated / heated by and becomes thermal neutron 16b in drum 1
It enters into 3 and induces fission of transuranium element 17, and newly generates high-speed fission neutron 16c.

この時、この種の中性子検出器14は、熱中性子16bに対
しては殆ど反応しないように設計されているので、中性
子検出器14で測定される中性子時間対応は第4図(b)で
示すようになる。即ち、中性子発生源16から高速中性子
16aがパルス照射されると、照射された高速中性子16aは
照射後極めて短時間で中性子検出器14により計測され、
その後に、超ウラン元素17の核分裂により発生した核分
裂中性子16cが計測される。前述したように、核分裂を
誘発する因子となるん熱中性子16bは中性子検出器14に
は殆ど検出されないので、中性子発生源16から発生され
た高速中性子16aの減衰後に測定される中性子は全て核
分裂中性子と評価される。
At this time, since this kind of neutron detector 14 is designed to hardly react to thermal neutrons 16b, the neutron time measured by the neutron detector 14 is shown in FIG. 4 (b). Like That is, fast neutrons from the neutron source 16
When 16a is pulse-irradiated, the irradiated fast neutron 16a is measured by the neutron detector 14 in a very short time after irradiation,
After that, fission neutrons 16c generated by fission of transuranium element 17 are measured. As described above, the thermal neutron 16b that is a factor inducing fission is hardly detected by the neutron detector 14, so all neutrons measured after decay of the fast neutron 16a generated from the neutron source 16 are all fission neutrons. Is evaluated.

[考案が解決しようとする課題] 上述の検出装置11を用いて核分裂中性子16cを測定する
際、パルス照射後の経過時間と共に、発生する核分裂中
性子量は減衰してゆくので、経過時間後半における核分
裂中性子検出のためには、中性子検出器14の感度が高い
ことが望ましい。しかし、パルス照射後の経過時間前半
においては、発生する核分裂中性子量が多いため、中性
子検出器の感度が高すぎると、逆に中性子検出器に、窒
息現象と言われている不感状態が発生してしまい、正し
い計測が不可能になるため、中性子検出器14の感度を高
くすることにも限度があり、結局、感度の点では必ずし
も満足し得ない検出装置の使用を余儀なくされている。
[Problems to be Solved by the Invention] When fission neutrons 16c are measured using the detection device 11 described above, the amount of fission neutrons generated is attenuated along with the elapsed time after pulse irradiation. For neutron detection, it is desirable that the neutron detector 14 has high sensitivity. However, in the first half of the elapsed time after pulse irradiation, the amount of fission neutrons generated is large, so if the sensitivity of the neutron detector is too high, on the contrary, a dead state called a choking phenomenon occurs. Since the correct measurement becomes impossible, there is a limit to increase the sensitivity of the neutron detector 14, and in the end, a detection device that is not always satisfactory in terms of sensitivity is used.

従って、本考案の目的は、上述のような不感状態を生じ
ることなく超ウラン元素を高精度で検出しうる中性子検
出装置を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a neutron detector which can detect transuranium elements with high accuracy without causing the insensitive state as described above.

[課題を解決するための手段] この目的から、本考案は、検査対象物を収容するための
閉じた空間を画成する減速容器と、前記検査対象物に照
射する高速中性子を発生するための中性子発生源と、該
中性子発生源からの前記高速中性子の熱化による熱中性
子の照射を受けて前記検査対象物から発生する中性子を
検出するための中性子検出器とを備える中性子検出装置
において、該中性子検出器は、エネルギー1Mevの中性
子感度が0.01cps以下の第1中性子検出器と、エネルギ
ー1Mevの中性子感度が0.1cps以上の第2中性子検出器
とからなることを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] To this end, the present invention provides a deceleration container that defines a closed space for accommodating an inspection object and a fast neutron that irradiates the inspection object. In a neutron detector comprising a neutron source and a neutron detector for detecting neutrons generated from the inspection object by receiving irradiation of thermal neutrons by thermalization of the fast neutrons from the neutron source, The neutron detector is characterized by including a first neutron detector having a neutron sensitivity of 0.01 cps or less at an energy of 1 Mev and a second neutron detector having a neutron sensitivity of 0.1 cps or more at an energy of 1 Mev.

[作用] 中性子発生源から照射された高速中性子は、減速容器の
中性子減速材で減速されて熱化し、この熱中性子が検査
対象物を照射する。検査対象物が超ウラン元素を含んで
いると、超ウラン元素は核分裂して高速の核分裂中性子
を発生する。
[Operation] The fast neutrons emitted from the neutron source are decelerated by the neutron moderator in the moderator to be thermalized, and the thermal neutrons irradiate the inspection object. If the inspection object contains transuranic elements, the transuranic elements undergo fission and generate high-speed fission neutrons.

この核分裂中性子を中性子消滅時間差法により第1、第
2中性子検出器が計測する。
The fission neutrons are measured by the first and second neutron detectors by the neutron annihilation time difference method.

感度が低い第1中性子検出器の場合、パルス照射してか
ら核分裂中性子が消滅するまでの時間経過のうち後半以
降は、検出器感度が不十分でデータの精度が劣るため、
第1中性子検出器は、時間経過の前半の核分裂中性子の
検出に用いる。一方、感度が良い第2中性子検出器の場
合、パルス照射してから核分裂中性子が消滅するまでの
時間経過の前半には、検出器感度が高すぎるための測定
系に窒息状態もしくは不感状態が起きるので、時間経過
の後半の核分裂中性子の検出に用いる。
In the case of the low sensitivity first neutron detector, since the detector sensitivity is insufficient and the accuracy of the data is poor after the latter half of the time elapsed from the pulse irradiation until the fission neutron disappears,
The first neutron detector is used to detect fission neutrons in the first half of the elapsed time. On the other hand, in the case of the highly sensitive second neutron detector, in the first half of the time elapsed from the pulse irradiation until the disappearance of the fission neutrons, the suffocation state or dead state occurs in the measurement system because the detector sensitivity is too high. Therefore, it is used for the detection of fission neutrons in the latter half of the passage of time.

好適な実施例においては、第1、第2中性子検出器によ
りこのように検出されたデータは処理装置に送られ、こ
こで、時間的にずれた第1中性子検出器の計測範囲のデ
ータと、第2中性子検出器の計測範囲のデータとが合成
され、かくして好適に計測が行われる。
In a preferred embodiment, the data thus detected by the first and second neutron detectors is sent to a processing device, wherein the time-shifted data of the measuring range of the first neutron detector, The data in the measurement range of the second neutron detector is combined, and thus the measurement is suitably performed.

[実施例] 次に、本考案の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明する。
[Embodiment] Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本考案による中性子検出装置1を部分的に破
断して示すもので、同検出装置1は、従来と同様に、ド
ラム缶3のような検査対象物を収納しうる内部空間を画
成する黒鉛ブロックのようの中性子減速材からなる減速
容器2と、装置外部の中性子線量率を低減するためにこ
の減速容器2を取り囲む水ジャケツトのような中性子遮
蔽体5a〜5f(実施例では底部も遮蔽体5fにより覆ってい
るが、これは省略してもよい)と、黒鉛ブロック内に収
容され中性子を発生する中性子発生源もしくは発生器6
とを備えている。ドラム缶3内には、プルトニウムのよ
うな原子番号92以上の超ウラン元素を含む核燃料廃棄物
(図示せず)が貯蔵されている。また、第1図において
は、このドラム缶3の出し入れをするために、中性子遮
蔽体5dが駆動装置8により図において斜め下方に、即ち
中性子遮蔽体5eから離間する方向に引き出された状態で
示されている。
FIG. 1 shows a partially broken view of a neutron detection device 1 according to the present invention. The detection device 1 is similar to a conventional device, and defines an internal space for accommodating an inspection object such as a drum can 3. And a moderator 2 made of a neutron moderator such as a graphite block, and neutron shields 5a to 5f such as water jackets surrounding the moderator 2 to reduce the neutron dose rate outside the apparatus (bottom part in the embodiment). Is also covered by the shield 5f, but this may be omitted) and a neutron source or generator 6 housed in the graphite block and generating neutrons.
It has and. In the drum 3 is stored nuclear fuel waste (not shown) containing transuranium elements with atomic numbers of 92 or more, such as plutonium. Further, in FIG. 1, in order to take in and out the drum can 3, the neutron shield 5d is shown in a state of being pulled out obliquely downward in the drawing by the drive device 8, that is, in a direction away from the neutron shield 5e. ing.

本考案によると、検出装置1は、中性子発生源6から離
間して黒鉛ブロック内に埋設された2種の中性子検出器
4a、4b(第1、第2中性子検出器)を図示のように備え
ている。好適な実施例では、高感度の中性子検出器4bは
従来と同様にエネルギー1MeVの中性子の感度が0.2cps
であり、低感度の中性子検出器4aは、エネルギー1MeV
の中性子の感度が0.01cpsである。しかし、中性子検出
器4bは感度が0.1cps以上であればよく、また、中性子検
出器4aは感度が0.01cps以下であればよい。
According to the present invention, the detection device 1 comprises two types of neutron detectors which are separated from the neutron source 6 and embedded in a graphite block.
4a, 4b (first and second neutron detectors) are provided as shown. In the preferred embodiment, the high sensitivity neutron detector 4b has a sensitivity of 0.2 cps for neutrons having an energy of 1 MeV as in the conventional case.
And the low-sensitivity neutron detector 4a has an energy of 1 MeV
Has a neutron sensitivity of 0.01 cps. However, the neutron detector 4b may have a sensitivity of 0.1 cps or higher, and the neutron detector 4a may have a sensitivity of 0.01 cps or lower.

更に、検出装置1は、第1図に概略的に示したように、
中性子検出器4a、4bに接続されそれ等の測定結果を処理
する処理装置9と、該処理装置9に接続され処理結果を
表示する表示装置10とを備えることができる。
Furthermore, the detection device 1, as shown schematically in FIG.
It may be provided with a processing device 9 connected to the neutron detectors 4a and 4b and processing the measurement results thereof, and a display device 10 connected to the processing device 9 and displaying the processing results.

次に、上述の検出装置1の動作について説明すると、先
ず、駆動装置8を操作してドラム缶3を内部に運び込
み、黒鉛ブロックで囲まれた閉じた空間内に安置する。
この後、中性子発生源6を駆動して、超ウラン元素の検
査を行う。中性子発生源6から発生した高速中性子16a
(第4図参照)は黒鉛ブロックにより減速、熱化され、
同黒鉛ブロックで囲まれた閉じた空間内に供給される。
この熱中性子16bは、ドラム缶3内に超ウラン元素17
(第4図参照)が存在する時に、核分裂を誘起し、新た
に高速中性子16c(第4図参照)を発生する。
Next, the operation of the above-described detection device 1 will be described. First, the drive device 8 is operated to bring the drum 3 into the inside and place it in the closed space surrounded by the graphite block.
After that, the neutron source 6 is driven to inspect the transuranium element. Fast neutron 16a generated from neutron source 6
(See Fig. 4) is decelerated and heat-treated by the graphite block,
It is supplied into the closed space surrounded by the graphite block.
The thermal neutrons 16b are transferred to the drum 3 and the uranium element 17
When (see Fig. 4) exists, it induces fission and newly generates fast neutrons 16c (see Fig. 4).

この高速の核分裂中性子16cを中性子検出器4a及び4bに
より計測する。第2図(a)、(b)はドラム缶3内に1mgの
239Puが入っている時、239Puからの核分裂中性子16cの
時間スペクトルを中性子削滅時間差法の原理を用いてそ
れぞれ中性子検出器4a、4bにより単独で測定したもので
ある。第2図(a)から了解されるように、感度が低い中
性子検出器4aの場合、パルス照射してから核分裂中性子
16cが消滅するまでの時間経過のうち時間t以降は、
検出器感度が不十分でデータの精度が劣るため、中性子
検出器4aは、時間経過の前半の核分裂中性子16cの検出
に用いる。一方、感度が従来と同様に良い中性子検出器
4bの場合、パルス照射してから核分裂中性子16cが消滅
するまでの時間経過の前半には、従来の技術に関連して
冒頭に述べたように、検出器感度が高すぎるため測定系
に窒息状態もしくは不感状態が起きるため、時間経過の
後半の核分裂中性子16cの検出に用いる。
This high-speed fission neutron 16c is measured by neutron detectors 4a and 4b. 2 (a) and 2 (b) show that 1 mg of
When 239 Pu is contained, the time spectrum of the fission neutron 16c from 239 Pu is independently measured by the neutron detectors 4a and 4b using the principle of neutron ablation time difference method. As can be seen from Fig. 2 (a), in the case of the low sensitivity neutron detector 4a, fission neutrons are emitted after pulse irradiation.
After time t 2 in the time elapsed until 16c disappears,
Since the detector sensitivity is insufficient and the accuracy of the data is poor, the neutron detector 4a is used for detecting the fission neutrons 16c in the first half of the time passage. On the other hand, the sensitivity is as good as the conventional one.
In the case of 4b, in the first half of the time lapse from the pulse irradiation until the fission neutron 16c disappears, as described at the beginning in relation to the conventional technique, the detector sensitivity is too high and the measurement system is suffocated. Alternatively, it is used to detect fission neutrons 16c in the latter half of the passage of time because a dead state occurs.

従って、中性子検出器4a、4bによりこのように検出され
たデータは処理装置9に送られ、ここで、第2図(c)に
示すように、中性子検出器4aの計測範囲、即ち第2図
(a)における時間t(照射高速中性子16aが消滅するま
での時間)から経過時間のほぼ前半tまでのデータ
と、中性子検出器4bの計測範囲、即ち第2図(b)におけ
る経過時間のほぼ後半の間t−tのデータとが合成
されて、表示装置10に表示される。
Therefore, the data thus detected by the neutron detectors 4a and 4b are sent to the processing device 9, where the measurement range of the neutron detector 4a, that is, FIG. 2 is shown, as shown in FIG. 2 (c).
Data from time t 1 (time until the irradiation fast neutrons 16a disappear) to almost the first half t 2 of the elapsed time in (a) and the measurement range of the neutron detector 4b, that is, the elapsed time in FIG. 2 (b) During the latter half of the period, the data of t 3 −t 2 is combined and displayed on the display device 10.

[考案の効果] 以上のように、本考案の検出装置は、感度が異なる2種
の中性子検出器を備えているので、時間tで照射高速
中性子16aが消滅してから、時間tで核分裂中性子16c
が消滅するまでの全範囲に亙つて好適に計測することが
でき、感度が良い中性子検出器を1個のみ用いる従来の
場合と比較して、不感状態を生じることなく感度を約1.
5倍に広げることができる。
Thus Effect of invention], the detection device of the present invention, since the sensitivity is provided with two different neutron detectors, since disappeared irradiating fast neutrons 16a is at time t 1, at time t 3 Fission neutron 16c
Can be suitably measured over the entire range until disappearance, and has a sensitivity of about 1.
Can be expanded five times.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本考案による中性子検出装置を部分的に破断
して示す斜視図、第2図(a)、(b)は、第1図の中性子検
出装置における2種の中性子検出器を用いて計測された
データを別個に示すグラフ、第2図(c)は、第2図(a)及
び(b)のグラフを本考案に基づいて合成して得られたグ
ラフ、第3図は、従来の検出装置の概要断面図、第4図
(a)及び(b)は、中性子消滅時間差法による測定原理の説
明図である。 1……中性子検出装置、2……減速容器 3……検査対象物(ドラム缶) 4a……エネルギー1Mevの中性子感度が0.01cps以下の第
1中性子検出器 4b……エネルギー1Mevの中性子感度が0.1cps以上の第
2中性子検出器 6……中性子発生源 16a……高速中性子、16b……熱中性子 16c……核分裂中性子
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of the neutron detector according to the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show two types of neutron detectors in the neutron detector of FIG. 2 (c) is a graph obtained by synthesizing the graphs of FIGS. 2 (a) and 2 (b) based on the present invention, and FIG. 3 is a graph showing separately measured data. FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional detection device.
(a) And (b) is explanatory drawing of the measurement principle by a neutron annihilation time difference method. 1 ... Neutron detector, 2 ... Deceleration container 3 ... Inspection object (drum can) 4a ... 1st neutron detector with energy 1 Mev neutron sensitivity of 0.01 cps or less 4b ... Energy 1 Mev neutron sensitivity 0.1 cps Second neutron detector 6 ...... Neutron source 16a …… Fast neutron, 16b …… Thermal neutron 16c …… Fission neutron

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−269090(JP,A) 特開 平2−222857(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-61-269090 (JP, A) JP-A-2-222857 (JP, A)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】検査対象物を収容するための閉じた空間を
画成する減速容器と、前記検査対象物に照射する高速中
性子を発生するための中性子発生源と、該中性子発生源
からの前記高速中性子の熱化による熱中性子の照射を受
けて前記検査対象物から発生する核分裂中性子を検出す
るための中性子検出器とを備える中性子検出装置におい
て、前記中性子検出器は、エネルギー1Mevの中性子感
度が0.01cps以下の第1中性子検出器と、エネルギー1M
evの中性子感度が0.1cps以上の第2中性子検出器とから
なる、ことを特徴とする中性子検出装置。
1. A deceleration container defining a closed space for accommodating an inspection object, a neutron generation source for generating fast neutrons for irradiating the inspection object, and the neutron generation source. In a neutron detector comprising a neutron detector for detecting fission neutrons generated from the inspection object by receiving thermal neutron irradiation due to thermalization of fast neutrons, the neutron detector has a neutron sensitivity of energy 1 Mev First neutron detector with 0.01cps or less and energy 1M
A neutron detector comprising a second neutron detector having a neutron sensitivity of ev of 0.1 cps or more.
JP2025389U 1989-02-27 1989-02-27 Neutron detector Expired - Lifetime JPH0613510Y2 (en)

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JPH02113184U JPH02113184U (en) 1990-09-11
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