JPS649596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料針を検査するためのγ放射線検出
器にかかわる。このγ放射線検出器は、原子炉用
で多数の燃料ペレツトを含む燃料針または燃料棒
の中の、プルトニウムおよび／またはウランの含
量が一定の範囲外にある、プルトニウムおよび／
または酸化ウランのペレツトの存在を検知するこ
とを可能にする。

最初の中性子原子炉では、燃料は、ウランと酸
化プルトニウムのペレツトによつてつくられた、
針の形で提供されていることは知られている。い
わゆる水型原子炉では、核燃料は、濃縮酸化ウラ
ンのペレツトによつてつくられた棒の形で提供さ
れている。これらペレツトのプルトニウムおよ
び／またはウランの含量を検査することは重量で
ある。というのは、それらの含量は原子炉の満足
な運転に対し責任があり、そして最適の性能を確
実にするからである。この目的のために、棒また
は針がウランまたプルトニウムの均一な分布を有
することは絶対必要である。したがつて、これら
の棒または針はペレツトごとに検査されねばなら
ず、それには非常に高い検出感度が要求される。
γ放射線検出器によつて燃料針を検査するため
に、二つの方法を使用することができる。第一
に、検査が燃料に固有のγ放射線に基づくいわゆ
る受動的方法があり、そして第二に、検査が燃料
の中性子照射ののち放射されるγ放射線に基づく
いわゆる能動的方法がある。

燃料針用のγ放射線検出器は既知であり、それ
は光電子増倍管と協働する環状シンチレータを含
んでいる。この環状検出器は、燃料針または燃料
棒を中心に置き、燃料針または燃料棒は、検査が
受動的方法による場合は直接、また検査が能動的
方法を用いるときは照射器を通つたのち、自動運
搬装置によつて検出器を通る。一搬に３個の光電
子増倍管があり、それらはシンチレータの周囲に
規則的に分布されて測定装置に接続され、測定装
置は、受動的方法には毎秒約20000ないし30000パ
ルス、そして能動的方法には毎秒約100000パルス
の速度で光電子増倍管によつて放射されるパルス
を記録する高速計数電子装置によつて構成されて
いる。これらの測定装置はまた、コンピユータと
ともに印字機用の曲線追跡器を含んでいる。一般
に、環状シンチレータはコリメータと協働し、コ
リメータの口は検査されるペレツトの長さについ
て調節されることができる。環状シンチレータの
形状寸法は、核分裂性物質の含量（プルトニウム
および／または濃縮ウラン）が決められた規格外
にあるペレツトを高い検査速度で検出することを
可能にする。高すぎる含量は燃料の局部的融解と
周囲のさやの破砕の危険に導く。低すぎる含量は
燃料針の熱性能を低下させる。そのうえ、この環
状の形は、ペレツトのすべてが正しいウランおよ
び／またはプルトニウムの含量を有する針または
棒の廃棄を防ぐことを可能にする。

これらの検出器によつて行なわれる検査または
制御の良否は本質的に、シンチレータと協働する
光電子増倍管の利得の安定いかんによる。γ光子
の数に突然の変化があるとき、光電子増倍管の利
得は大きく変動する。その結果、光電子増倍管の
出力信号は大きくゆがめられ、そしてそれらの振
幅はもはや入射γ光子のエネルギに比例しない。
これら利得の変動を最小にするために、コンデン
サが光電子増倍管のダイノードに供給する分割ブ
リツジの最後の抵抗器を並列に置かれている。し
かし、各コンデンサが安定器として働いたのち、
その電荷を再び得るまでにある遅れがある。その
結果、光電子増倍管のダイノードに接続された各
抵抗器−コンデンサの組み合わせの時定数は、γ
放射線の活動に逆比例して減らされねばならな
い。各光電子増倍管の分割ブリツジはそのとき非
常に高い流量を有し、そして光電子増倍管に接続
された電子測定装置は、非常に高い電流に耐える
ことができねばならない。その結果、これら電子
装置はたいへん複雑になる。

そのうえ、この既知の検出器では、環状シンチ
レータは１片から成るので、光子のグループはい
くつかの光電子増倍管によつて見られる。したが
つて、燃料によつて放射されるγ光線の高い放率
能の場合、各光電子増倍管は非常に高い計数率で
作動し、その結果、光電子増倍管のダイノードに
供給する分割ブリツジに接続されたいかなる利得
安定装置も、入射γ光子の数の突然の大きな変化
によつて生ずる変動も完全に除くことができな
い。そのええ、光電子増倍管に見られるスペクト
ルはエネルギ分解を著しく減少させる。この減少
は吸収によつて生じ、それはシンチレータをつく
る結晶の中の光子の特定数の進路に関連して変化
する。

本発明の目的は、これらの欠点を除去し、そし
て特に光子の同じグループがいくつかの光電子増
倍管によつて補集されることを防ぐ、燃料針用の
γ放射線検出器を得ることである。これは、光電
子増倍管の利得の変動のかなりな減少、各光電子
増倍管に接続された分割ブリツジの流量の減少、
および検出器のエネルギ分解の改善に導く。

したがつて、本発明は測定装置に接続された光
電子増倍管と協働する環状シンチレータを含む、
燃料針を検査するためのγ放射線検出器にかかわ
り、その環状シンチレータは互いに光学的に分離
された扇形に分割され、扇形のおのおのは一つの
光電子増倍管を備えている。

本発明のもう一つの特徴によれば、γ放射線検
出器はまた、検査される燃料針の中に含まれる各
ペレツトから来る放射線をコリメートすることの
できる環状の絞りを含んでいる。

本発明のもう一つの利点によれば、絞りは調節
可能に開かれることができる。

本発明のもう一つの特徴によれば、環状シンチ
レータはタリウムで活性化されたヨウ化ナトリウ
ムのシンチレータである。

本発明のもう一つの利点によれば、シンチレー
タの扇形はアルミナの層によつて光学的に分離さ
れている。

もう一つの特徴によれば、それら扇形は全く同
じである。

もう一つの好ましい特徴によれば、シンチレー
タと絞りは、検出器の外部のγ放射線から保護す
る遮蔽囲いの中に置かれている。

以下に本発明を、制限的でない実施例について
図面によりさらに詳しく説明する。

第１図は、検出器の軸線に垂直の平面における
燃料針用の既知のγ放射線検出器を概略図で示
す。この既知の検出器は、光電子増倍管２，３，
４と協働する環状シンチレータを含んでいる。こ
の検出器は、多数の酸化ウランおよび／または酸
化プルトニウムの燃料ペレツトによつて構成され
た棒または針１６の形にある核燃料のプルトニウ
ムおよび／またはウランの含量を検査することを
可能にする。それはまたコリメータ６の絞りを含
み、その形状は第３図でよく理解することがで
き、その機能は、各ペレツトによつてシンチレー
タ１の方向に放射されるγ放射線の流れを、ほぼ
各燃料ペレツトの長さに制限することである。数
を３個に制限された光電子増倍管２，３，４は、
規則的に環状シンチレータ１の周囲に分布され、
そしてそれらの出力は電子測定装置に接続されて
いる。しかし、光電子増倍管は異なる方式で分布
できることは明らかである。詳しく示されていな
いが、電子測定装置は一般に、曲線追跡器または
印字機、ならびにコンピユータと協働する電子パ
ルス計数回路を含んでいる。

前記のように、針１６のペレツトによるγ放射
線放射から生ずる８または９のようなγ光子のグ
ループは、いくつかの光電子増倍管によつて集め
られることができる。こうして、たとえばγ光子
のグループ８は光電子増倍管２，３によつて集め
られることができる一方、γ光子のグループ９は
三つの光電子増倍管によつて同時に集められるこ
とができる。これは前記の欠点に導く。

第２図は本発明による検出器を示し、同じ部材
には第１図のものと同じ番号が与えられている。
この検出器は光学的に分離された全く同じ扇形１
０，１１，１２に分割された環状シンチレータ１
を含み、そして扇形のそれぞれに光電子増倍管
２，３，４が備えられている。このシンチレータ
は、好ましくはタリウムで活性化されたヨウ化ナ
トリウムの類型である。シンチレータの各扇形は
アルミナのような光学的絶縁物の層１３，１４，
１５によつて光学的に分離されている。環状の絞
り６は、放射される放射線の流れをほぼ前記ペレ
ツトの長さに制限するように、燃料針１６のペレ
ツトからの放射線をコリメートすることを可能に
する。光電子増倍管の出力は、たとえば曲線追跡
器または印字機、ならびにコンピユータ（それら
のすべては図示されていない）と協働する電子計
数回路によつて構成された測定装置７に接続され
ている。あとで示す絞り６は環状の絞りであつ
て、この口は調節されることができる。この検出
器は、それを検出器の外部のγ放射線から保護す
る遮蔽囲いで囲まれている。囲いは第２図に示さ
れていないが、あとで詳しく説明する。シンチレ
ータ１の各扇形はアルミナのような光学的絶縁物
の層１３，１４，１５によつ光学的に分離され、
それは一つのペレツトによつて放射される放射線
から生ずるγ光子のグループがいくつもの光電子
増倍管によつて同時に捕集されることを防ぐ。前
記のように、これは光電子増倍管の利得の大きな
変動を防ぎ、そしてエネルギ分解を改善する。こ
のシンチレータの扇形１０，１１，１２は全く同
じであるを要しない。

第３図は、測定を妨げる外部のγ放射線から保
護する遮蔽囲い１５′の中にある、第２図の検出
器を概略図で示す。この検出器は、その軸線に平
行の平面に沿う断面で示されている。同じ構成部
分には第２図のものと同じ番号が与えられてい
る。遮蔽囲い１５′は厚い鉛の囲いである。この
図は、光電子増倍管２と４に接続された測定装置
を示していない。前記のようにこの検出器は、さ
や１７の中に含まれた核燃料ペレツト５によつて
放射されるγ放射線を測定することによつて針ま
たは棒１６を検査することを可能にする。ウラン
および／または酸化プルトニウムのこれらペレツ
トはウランおよび／またはプルトニウムの含量を
有し、それは針または棒１６を方向１８に動かす
ことによつて、本発明による検出器で検査され
る。前記の方法、すなわち能動的または受動的方
法のいずれも使用できることは明らかである。絞
り６は、γ放射線を通さない二つの環状部材１
９，２０を含んでいる。これらの部材は間隔ｅを
有し、それは検査されるペレツト５の長さについ
て、図示しない装置によつて調節されることがで
きる。これら二つのγ放射線を通さない部材は、
シンチレータ１の方向に放射されるγ放射線の流
れをほぼ一つのペレツトの長さに制限することを
可能にする。針または棒１６の移動は、明らかに
検出器の軸線２１に起こる。絞り６の口ｅを調節
できることは、ペレツトの長さと、検査または制
御の速度に妥協する最適の状態を得ることを可能
にする。

本発明は前記の実施例に制限されず、そして本
発明の範囲から逸脱することなくそれに種々な改
変を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、検出器の軸線に垂直の平面における
既知の形式の燃料針用のγ放射線検出器の概略
図、第２図は、検出器の軸線に垂直の平面におけ
る、本発明による燃料針用のγ放射線検出器の概
略図、そして第３図は、検出器の軸線に平行の平
面における、遮蔽された容器の中にある本発明に
よる検出器の概略図である。 図面の符号１は特許請求の範囲に記載の「環状
シンチレータ」、２，３，４は「光電子増倍管」、
５は「ペレツト」、６は「環状の絞り」、７は「測
定装置」、１０，１１，１２は「扇形」、１３，１
４，１５は「アルミナの層」、１５′は「遮蔽囲
い」、１６は「燃料針」を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料針を検査するためのγ放射線検出器にお
   いて、 前記燃料針を包囲する環状シンチレータにし
   て、複数の扇形部分に分割され、各扇形部分が光
   電子増倍管を備えていて、該扇形部分と光電子増
   倍管が、前記燃料針から発せられた光子群が複数
   の光電子増倍管によつて捕集されるのを防止する
   ように光学的絶縁物によつて互いに分離されてい
   る環状シンチレータと、 検査される燃料針中のペレツトからの放射線を
   コリメートする環状の絞りにして、放射線を通さ
   ない２つの環状部材を有しており、該環状部材が
   燃料針の長手方向に離隔されていて、該離隔距離
   が検査されるペレツトの長さに応じて調節される
   環状の絞りとを有していることを特徴とするγ放
   射線検出器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のγ放射線検出器
   において、前記環状シンチレータはタリウムで活
   性化されたヨウ化ナトリウムのシンチレータであ
   るγ放射線検出器。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のγ放射線検出器
   において、前記シンチレータの前記扇形はアルミ
   ナの層によつて光学的に分離されているγ放射線
   検出器。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のγ放射線検出器
   において、前記扇形は全く同じであるγ放射線検
   出器。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のγ放射線検出器
   において、前記シンチレータと前記絞りは、前記
   検出器の外部のγ放射線から保護する遮蔽囲いの
   中に置かれるγ放射線検出器。