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JPH0684989B2 - Radioactivity concentration measuring device - Google Patents
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JPH0684989B2 - Radioactivity concentration measuring device - Google Patents

Radioactivity concentration measuring device

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Publication number
JPH0684989B2
JPH0684989B2 JP973686A JP973686A JPH0684989B2 JP H0684989 B2 JPH0684989 B2 JP H0684989B2 JP 973686 A JP973686 A JP 973686A JP 973686 A JP973686 A JP 973686A JP H0684989 B2 JPH0684989 B2 JP H0684989B2
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JP
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radioactivity
data
ray
measurement
detector
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JP973686A
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哲夫 後藤
祥晃 大東
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、定型容器内に充填された非定型固体放射性廃
棄物等の放射性物質の濃度を核種別に測定する放射能濃
度測定装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a radioactivity concentration measuring device for measuring the concentration of radioactive substances such as atypical solid radioactive waste filled in a fixed container by nucleus type.

[発明の技術的背景とその問題点] 原子力施設より発生する配管やコンクリート廃材のよう
な非定型の固体廃棄物のうち、焼却処理や酸分解等の減
容処理を行うことができないものは、そのままドラム缶
等の定型容器内に収納して廃棄物貯蔵所等に廃棄保管さ
れている。こうした廃棄物を他施設へ移動する場合や施
設の許可貯蔵能力(放射能換算)を評価する場合には、
廃棄物中に含まれる放射能量を測定する必要がある。こ
のような場合には、一般に放射性物質より放出されるガ
ンマ線のエネルギーを弁別することができるNaI(Tl)
シンチレーション検出器やゲルマニウム半導体検出器等
を用いて内部の固体廃棄物を取り出すことなく容器の外
部より測定が行われている。
[Technical background of the invention and its problems] Among atypical solid wastes such as pipes and concrete waste generated from nuclear facilities, those that cannot undergo incineration treatment or volume reduction treatment such as acid decomposition are It is stored as it is in a fixed container such as a drum, and is disposed of at a waste storage place. When moving such waste to another facility or evaluating the permitted storage capacity (radioactivity conversion) of the facility,
It is necessary to measure the amount of radioactivity contained in the waste. In such a case, NaI (Tl) that can discriminate the energy of gamma rays generally emitted from radioactive materials
A scintillation detector, a germanium semiconductor detector, or the like is used to perform measurement from outside the container without taking out solid waste inside.

しかしながら、このような廃棄物の放射能定量には大き
な誤差が伴う。それは、一般に容器内に充填されている
放射性廃棄物の放射能の分布が局所的であり、かつガン
マ線の吸収体となる物質の分布が一様でない場合が多
く、検出器からの距離およびガンマ線吸収体の分布のバ
ラツキがそのまま測定値に影響を与えるためである。こ
のような誤差は測定対象が低エネルギーガンマ線放出核
種になる程顕著である。
However, there is a great error in quantifying the radioactivity of such waste. In general, the distribution of radioactivity of the radioactive waste packed in the container is local, and the distribution of substances that act as gamma-ray absorbers is not uniform in many cases, and the distance from the detector and gamma-ray absorption This is because the variation in body distribution directly affects the measured value. Such an error becomes remarkable as the measurement target becomes a low energy gamma ray emitting nuclide.

こうした影響をできるだけ排除するために、特に100KeV
前後の低エネルギー放出核種の分析を対象として従来実
施されていた方式を第5図ないし第8図に示す。第5図
は被測定容器1を回転台2上に載置し、検出器3を被測
定容器1の長手方向に移動させて測定を行なう方式であ
り、第6図は第5図と同様な方式で、円筒状の被測定容
器1をモータ4によって回転するロール5上において移
動させながら測定を行なうものである。これらはいずれ
も、被測定容器1を回転することにより、不均一な放射
能分布による距離のバラツキや、ガンマ線吸収体の分布
のバラツキを平均化することをめざしたものである。
In order to eliminate these effects as much as possible, especially 100 KeV
FIGS. 5 to 8 show the method conventionally used for the analysis of low energy emission nuclides before and after. FIG. 5 shows a system in which the container 1 to be measured is placed on the turntable 2 and the detector 3 is moved in the longitudinal direction of the container 1 to be measured to perform the measurement. FIG. 6 is similar to FIG. In this method, the cylindrical container 1 to be measured is moved on a roll 5 rotated by a motor 4, and the measurement is performed. Each of these aims at averaging variations in distance due to non-uniform radioactivity distribution and variations in gamma ray absorber distribution by rotating the container 1 to be measured.

第7図は上記方式を改良したもので、検出器3の前面に
平行スリット型コリメータ6を置き、被測定容器1の長
手方向の視野を制限し、被測定容器1を回転機構ごと昇
降台7によって移動させて測定を行うものである。この
方式では、被測定容器1内の放射性物質より放出される
ガンマ線のうち検出器3まで長手方向に斜に横切る成分
がカットされるため、第5図および第6図の方式と比べ
て容器内の不均一の影響を小さくすることができる。
FIG. 7 shows an improved version of the above method, in which a parallel slit type collimator 6 is placed in front of the detector 3 to limit the visual field in the longitudinal direction of the container 1 to be measured, and the container 1 to be measured together with the rotating mechanism is lifted and lowered 7 It is moved by and measured. In this method, the components of the gamma rays emitted from the radioactive substance in the container 1 to be measured that cross the detector 3 obliquely in the longitudinal direction are cut, so that the inside of the container is different from the methods in FIGS. 5 and 6. It is possible to reduce the influence of the nonuniformity.

第8図は、第7図の方式にさらに改良を加えたもので、
検出器3前面に置かれた平行スリット型コリメータ6に
より被測定容器1を測定上いくつかのセグメントに分割
し、回転機構とともに被測定容器1をステップ状に上昇
させ、それぞれのセグメントごとに放射能率を評価し、
その合計により被測定容器1内の放射能量を測定すると
ともに、被測定容器1をはさんで検出器3と相対する位
置に測定対象核種以外の外部ガンマ線源8を配置してガ
ンマ線の透過率によりセグメント内部の密度の平均を求
め、セグメントごとにガンマ線の吸収補正を行なうもの
である。
FIG. 8 shows a modification of the method shown in FIG. 7,
The container 1 to be measured is divided into several segments for measurement by the parallel slit type collimator 6 placed on the front surface of the detector 3, and the container 1 to be measured is elevated stepwise together with the rotation mechanism, and the radioactivity is increased for each segment. Evaluate
The total amount is used to measure the amount of radioactivity in the container 1 to be measured, and the external gamma ray source 8 other than the nuclide to be measured is placed at a position facing the detector 3 with the container 1 to be measured interposed therebetween to determine the gamma ray transmittance. The average of the densities inside the segments is calculated, and the gamma ray absorption is corrected for each segment.

従来方式においては、容器の長手方向の放射能分布ある
いは密度分布に関してある程度正確なガンマ線の吸収補
正が可能であるが、容器の半径方向に放射能分布あるい
は密度分布が存在する場合には、放射能の評価値に大き
な差が生じることがある。第9図は放射能が局所的に偏
在している場合の例として、200l容器の鋼製ドラム缶容
器内に比重1.25の充填材を入れ、その中に点状の放射源
1個を埋め込んだ第7図の方式で測定した場合の測定結
果を示したもので、曲線Aは放射線源がドラム缶の表面
に位置している場合の評価値のドラム缶に均一に分布し
ている場合の評価値に対する比を、測定対象核種のガン
マ線エネルギーに関して求めたグラフであり、曲線B
は、放射線源がドラム缶の中心に位置している場合の同
じく評価値の比を表わしている。この図からも明らかな
ように、放射性物質が点状に偏在している場合には、ガ
ンマ線のエネルギーが低くなると、放射能量が過大もし
くは過少評価される傾向が大きくなり、放射能量の定量
に大きな誤差をもたらす。これはガンマ線のエネルギー
が低くなると、充填物によりガンマ線の吸収される割合
が増加するためである。
In the conventional method, it is possible to correct the gamma-ray absorption to some extent with respect to the radioactivity distribution or density distribution in the longitudinal direction of the container, but if the radioactivity distribution or density distribution exists in the container radial direction, There may be a large difference in the evaluation value of. Fig. 9 shows an example of a case where radioactivity is locally unevenly distributed. In a steel drum of a 200-liter container, a filling material with a specific gravity of 1.25 is placed, and one point-like radiation source is embedded in it. Fig. 7 shows the measurement results when measured by the method of Fig. 7, and the curve A is the ratio of the evaluation value when the radiation source is located on the surface of the drum can to the evaluation value when the radiation can is evenly distributed in the drum can. Is a graph of the gamma ray energy of the nuclide to be measured,
Represents the ratio of the evaluation values when the radiation source is located at the center of the drum. As is clear from this figure, when the radioactive material is unevenly distributed in spots, the lower the gamma ray energy, the greater the tendency for the activity to be overestimated or underestimated. Cause an error. This is because the lower the energy of gamma rays, the more the rate of absorption of gamma rays by the filler increases.

このように容器の半径方向に密度分布や放射能分布が存
在する場合には、核医学で主に用いられるガンマ線源を
用いたトランスミッションCTおよびシングルフォトンエ
ミッションCTの手法を取り入れることも考えられる。ト
ランスミッションCTは定型容器を回転もしくは平行移動
することで、同一断面で多数の透過率を求め、その情報
から密度分布の再構成を行なうものであり、シングルフ
ォトンエミッションCTは極めて細いコリメータを検出器
前面に置いて検出器の視野を細いビーム状に制限すると
ともに、トランスミッションCTと同様に定型容器を回転
もしくは平行移動することにより、多数のスキャニング
データを求め、それに基づいて容器断面の放射能分布の
再構成を行なうものである。
When there is a density distribution or radioactivity distribution in the radial direction of the container as described above, it may be possible to adopt a transmission CT method using a gamma ray source and a single photon emission CT method that are mainly used in nuclear medicine. Transmission CT is for rotating or translating a standard container to obtain multiple transmittances in the same cross section, and reconstructing the density distribution from that information.Single photon emission CT uses an extremely thin collimator in front of the detector. The detector is limited to a narrow beam in the field of view, and a large number of scanning data are obtained by rotating or translating the standard container in the same way as the transmission CT, and based on this, the radioactivity distribution of the container cross section is reconstructed. It is what configures.

このようなトランスミッションCTおよびシングルフォト
ンエミッションCTの方式を用いた例として、第10図に高
レベルガラス固化体の非破壊測定用に開発された測定装
置を示す。測定装置は、測定試料1を挟んで外部ガンマ
線源8および前面にスリット型コリメータ6を設置した
1または複数のガンマ線検出器3が配置されており、測
定試料は昇降用モータ9、回転用モータ10および水平走
行用モータ11によって、回転はもとより、上下方向およ
び水平方向に移動される。
As an example of using such transmission CT and single photon emission CT methods, Fig. 10 shows a measuring device developed for nondestructive measurement of high-level vitrified solids. The measurement apparatus is provided with an external gamma ray source 8 and one or more gamma ray detectors 3 each having a slit collimator 6 in front of which a measurement sample 1 is sandwiched, and the measurement sample includes a lifting motor 9 and a rotation motor 10. And, by the horizontal traveling motor 11, not only the rotation but also the vertical movement and the horizontal movement are performed.

このような方式の装置を用いて容器内の放射能量を求め
るには、第11図に示すように定型容器1をガンマ線検出
器3に対して上下移動することで円筒状のいくつかの薄
いセグメント12に分割し、さらにそれぞれのセグメント
12において細いメッシュに分割して評価する必要がある
が、この分割メッシュを細かくすることで、密度分布お
よび放射能分布による距離のバラツキやガンマ線の吸収
のバラツキによる測定誤差を減少させることができる。
しかしながら、この方式では、極めて多数の測定データ
が必要となる。たとえば容器内を10×10のメッシュに分
割した場合必要な測定データは、密度分布および放射能
分布のそれぞれについて200ないし300点である。さら
に、一点あたりの検出器からの測定データは、核種分析
に必要なエネルギースペクトルデータを使用した場合に
は、NaI(Tl)シンチレーション検出器で256個程度、ゲ
ルマニウム半導体検出器で2000ないし4000個であり、莫
大なメモリを必要とする。このため、核種別の放射能を
求める際には検出器の出力信号を、シングルチャンネル
波高弁別回路により、第12図に示すように、特定の核種
から放出されるガンマ線による光電ピークに相当する波
高ウィンドウのみに限定して計数するという方法がとら
れる。この場合、透過率測定用に用いられる外部ガンマ
線源からのガンマ線に対応するエネルギーウィンドウb
が1つと、容器内の測定核種と1対1に対応する1つま
たは複数のエネルギーウィンドウaが設定される。
In order to obtain the amount of radioactivity in a container using an apparatus of this type, the fixed container 1 is moved up and down with respect to the gamma ray detector 3 as shown in FIG. Divide into 12 and further each segment
In 12, it is necessary to divide the mesh into thin meshes for evaluation, but by making this divided mesh finer, it is possible to reduce measurement errors due to variations in distance due to density distribution and radioactivity distribution and variations in absorption of gamma rays.
However, this method requires an extremely large amount of measurement data. For example, when the inside of the container is divided into 10 × 10 mesh, the required measurement data are 200 to 300 points for each of the density distribution and the radioactivity distribution. Furthermore, when the energy spectrum data necessary for nuclide analysis is used, the measurement data from each detector is about 256 with NaI (Tl) scintillation detector and 2000 to 4000 with germanium semiconductor detector. Yes, and requires huge memory. For this reason, when determining the radioactivity for each nuclide, the output signal of the detector is measured by the single-channel wave height discriminating circuit, as shown in Fig. 12, as the wave height corresponding to the photopeak due to the gamma rays emitted from the specific nuclide. The method is limited to counting only windows. In this case, an energy window b corresponding to gamma rays from an external gamma ray source used for transmittance measurement
Is set, and one or a plurality of energy windows a corresponding to the measured nuclides in the container on a one-to-one basis are set.

しかしながら、この方法は、容器内の小数の特定核種に
着目した場合には有効であるが、第13図に示すように互
いに分離不可能なほどエネルギーの近接した核種の場合
や測定対象の核種が多数の場合には、第14図に示すよう
に妨害核種からのコンプトンテールcによる影響で過大
に評価するおそれがある。また、多数の核種を同時に測
定対象とすることは、多数のシングルチャンネル波高弁
別回路および計数回路を必要とする点で困難である。
However, this method is effective when focusing on a small number of specific nuclides in the container, but as shown in FIG. 13, in the case of nuclides with energy close to each other that cannot be separated from each other or the nuclide to be measured is In many cases, as shown in Fig. 14, there is a risk of overestimation due to the effect of Compton tail c from the interfering nuclide. In addition, it is difficult to simultaneously measure a large number of nuclides because a large number of single-channel wave height discrimination circuits and counting circuits are required.

また、この方式は、多数の測定点を必要とするため1回
当たりの測定時間が極めて短く、開口部の狭いコリメー
タで検出器の視野を制限しているので、放射能の検出限
界が比較的高く、含有放射能が低い場合には、誤差が大
きくなる欠点があった。
In addition, since this method requires a large number of measurement points, the measurement time per measurement is extremely short, and the field of view of the detector is limited by a collimator with a narrow opening, so the detection limit of radioactivity is relatively low. When it is high and the contained radioactivity is low, there is a drawback that the error becomes large.

[発明の目的] 本発明はかかる点に対処してなされたもので、定型容器
の半径方向の密度分布および放射能分布による測定誤差
が少なく、かつ測定点がそれほど多くなることがない放
射能測定装置を提供しようとするものである。
[Object of the Invention] The present invention has been made in consideration of such a point, and there is little measurement error due to the radial density distribution and radioactivity distribution of a fixed container, and the radioactivity measurement does not increase so much. It is intended to provide a device.

[発明の概要] すなわち本発明は、外部線源と被検試料を挟んで放射状
に置かれた複数のエネルギースペクトル測定用γ線検出
器とその前面におかれた長方形型コリメータと、測定試
料を回転および垂直方向へ駆動機構により旋状もしくは
間欠的に垂直移動もしくは回転させることにより測定試
料から放出されるγ線を水平方向、垂直方向に複数に分
割された領域ごとに周囲から測定する機構と、前記エネ
ルギースペクトル測定用γ線検出器からの出力信号を外
部線源の発生するγ線エネルギーに対応する信号および
前記測定試料内の特定核種から発生するγ線エネルギー
に対応する信号の両者に分割し、円周方向角度毎にそれ
ぞれのデータをロギングする機構と、前記エネルギース
ペクトル測定用γ線検出器の出力パルスをそれぞれ合算
し、1周分のγ線スペクトルデータとして記憶する信号
処理部と、外部線源からの発生γ線に対応する円周方向
毎の計数率データから水平方向の一分割に着目した密度
分布を求め、測定試料内の特定核種から発生するγ線エ
ネルギーに対応する円周方向毎の計数率データから水平
方向の一分割に着目した特定核種の放射能分布を求め、
これらの分布から算出される他の核種の放射能換算計数
と、前記γ線スペクトルデータの光電ピーク計数率とか
ら、他の核種の放射能濃度を算出する演算装置を備えた
ことを特徴とする放射能濃度測定装置である。
[Summary of the Invention] That is, the present invention provides a plurality of γ-ray detectors for energy spectrum measurement radially arranged with an external radiation source and a test sample sandwiched therebetween, a rectangular collimator placed on the front surface thereof, and a measurement sample. A mechanism that measures the γ-rays emitted from the measurement sample by rotating or rotating vertically or intermittently by the driving mechanism in the spiral or intermittently from the surroundings in each of the horizontally and vertically divided regions. , Splitting the output signal from the energy spectrum measuring γ-ray detector into both a signal corresponding to γ-ray energy generated by an external source and a signal corresponding to γ-ray energy generated from a specific nuclide in the measurement sample. Then, the mechanism for logging each data for each angle in the circumferential direction and the output pulse of the γ-ray detector for energy spectrum measurement are summed up to obtain 1 A signal processing unit that stores as γ-ray spectrum data for the circumference and a density distribution focusing on one division in the horizontal direction from the count rate data for each circumferential direction corresponding to γ-rays generated from an external radiation source, and the measurement sample Obtain the radioactivity distribution of the specific nuclide focusing on the horizontal division from the count rate data for each circumferential direction corresponding to the γ-ray energy generated from the specific nuclide in
The radioactivity conversion count of other nuclides calculated from these distributions, and the photoelectric peak count rate of the γ-ray spectrum data, from the radioactivity concentration of other nuclides, characterized by comprising a computing device It is a radioactivity concentration measuring device.

[発明の実施例] 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.

第1図および第2図に本発明の放射能濃度測定装置の一
実施例を示す。本発明の検出部は、試料である定型容器
21を載置する回転台22と、この回転台22ごと試料を昇降
する昇降台23と、試料にガンマ線を透過させる外部ガン
マ線源24と、試料から放出されるガンマ線および外部ガ
ンマ線源24からの試料を透過したガンマ線を検出する複
数のガンマ線検出器25と、このガンマ線検出器25の前面
に置かれた長方形型コリメータ26で主として構成され
る。ガンマ線検出器25に接続される前置増幅器27および
線形増幅器28と、これらの増幅器を経た信号を入力し、
1つは外部ガンマ線源24からのガンマ線に相当するウィ
ンドウ幅のパルス、もう1つのはコバルト−60もしく
は、セシウム−137等の容器内廃棄物に普遍的に含有さ
れると考えられる予め設定された核種に相当するウィン
ドウ幅のパルスをそれぞれ取り出す。2系統のシングル
チャンネル波高分析器29、29aと、それぞれのシングル
チャンネル波高分析器29、29aの出力パルスを計数する
カウンタ30、30aと、各カウンタの出力を入力し、演算
装置31に出力するカウンタスキャナ32と、線形増幅器を
経た各検出器からの検出信号を入力し加算するサムアン
プ33と、サムアンプ33に接続されるアナログ−デジタル
コンバータ34と、このアナログ−デジタルコンバータ34
からの加算されたデータをスペクトルデータとして蓄え
るプロセスメモリ35とで構成される。演算装置31はカウ
ンタスキャナ32及びプロセスメモリ35からデータを入力
し、且つ角度及び高さ位置検出機構36から位置検出信号
を入力して、外部ガンマ線源24からの透過ガンマ線によ
り密度分布を、特定核種の放出ガンマ線よりその核種の
放射能分布をそれぞれ算出し、これらの密度分布および
特定核種の放射能分布を用いて他の核種に対する放射能
換算計数を求めることにより、スペクトルデータから分
析される任意の核種の放射能量を算出する。
1 and 2 show an embodiment of the radioactivity concentration measuring apparatus of the present invention. The detection unit of the present invention is a standard container that is a sample.
A rotary table 22 on which 21 is mounted, an elevating table 23 that elevates and lowers the sample together with the rotary table 22, an external gamma ray source 24 that transmits gamma rays to the sample, and a gamma ray emitted from the sample and a sample from the external gamma ray source 24. It is mainly composed of a plurality of gamma ray detectors 25 for detecting gamma rays that have passed through and a rectangular collimator 26 placed in front of the gamma ray detectors 25. The preamplifier 27 and the linear amplifier 28 connected to the gamma ray detector 25 and the signals passed through these amplifiers are input,
One is a pulse having a window width corresponding to gamma rays from an external gamma ray source 24, and the other is a preset pulse which is considered to be universally contained in waste in a container such as cobalt-60 or cesium-137. A pulse with a window width corresponding to the nuclide is extracted. Two single-channel wave height analyzers 29, 29a, counters 30, 30a for counting the output pulses of the respective single-channel wave height analyzers 29, 29a, and a counter for inputting the output of each counter and outputting it to the arithmetic unit 31 The scanner 32, a sum amplifier 33 for inputting and adding detection signals from the detectors that have passed through the linear amplifier, an analog-digital converter 34 connected to the sum amplifier 33, and this analog-digital converter 34.
And a process memory 35 for storing the added data from the above as spectrum data. The arithmetic unit 31 inputs the data from the counter scanner 32 and the process memory 35, and also inputs the position detection signal from the angle and height position detection mechanism 36, and determines the density distribution by the transmitted gamma ray from the external gamma ray source 24 and the specific nuclide. The radioactivity distribution of the nuclide is calculated from the emission gamma ray of each, and the radioactivity conversion coefficient for other nuclides is calculated using these density distribution and the radioactivity distribution of the specific nuclide. Calculate the radioactivity of the nuclide.

以上のように構成された放射能濃度測定装置の動作につ
いて次に説明する。測定に際して回転台22上に載置され
た被測定容器21は、長方形開口部を有する長方形型コリ
メータ26によって被測定容器21の長手方向の視野を制限
されたガンマ線検出器25と、昇降台23による被測定容器
21自体の平行移動により、薄い円筒状のセグメントに分
割され測定される。これらのセグメントの一つ一つにお
いて、被測定容器21は一定角度で回転され、角度位置検
出機構からの位置検出信号に応じて一定角度ごとの各ガ
ンマ線検出器25による計数データがロギングされる。こ
うして一定角度ごとに、各ガンマ線検出器25の検出信号
に対して設けられたエネルギーウィンドウの数すなわち
2とガンマ線検出器25の数の積に相当する数、すなわち
シングルチャンネル波高分析器の数と同数のデータがロ
ギングされ、一回転分のデータが得られるとともに、各
ガンマ線検出器25の検出信号はサムアンプ33により合算
され、回転分のスペクトルデータとしてプロセスメモリ
35に記憶される。これらの1セグメントごとのデータ
は、その都度、演算装置31により処理されるか、もしく
は適当な外部記憶装置に記憶された後、演算装置31によ
り一括処理される。演算装置31においては、次に述べる
データ処理方式に基づいて核種別の放射能濃度が算出さ
れる。
Next, the operation of the radioactivity concentration measuring apparatus configured as described above will be described. The measurement container 21 placed on the rotary table 22 at the time of measurement is a gamma ray detector 25 in which the visual field in the longitudinal direction of the measurement container 21 is limited by the rectangular collimator 26 having a rectangular opening, and the elevating table 23. Container to be measured
By the translation of 21 itself, it is divided into thin cylindrical segments and measured. In each of these segments, the container 21 to be measured is rotated at a fixed angle, and the count data by each gamma ray detector 25 for each fixed angle is logged according to the position detection signal from the angular position detection mechanism. Thus, for each constant angle, the number of energy windows provided for the detection signal of each gamma ray detector 25, that is, the number corresponding to the product of 2 and the number of gamma ray detectors 25, that is, the same number as the number of single-channel wave height analyzers. Data is logged and one rotation worth of data is obtained, and the detection signals of each gamma ray detector 25 are summed by the sum amplifier 33, and are processed as spectrum data for rotation in the process memory.
Stored in 35. The data for each one segment is processed by the arithmetic unit 31 each time, or after being stored in an appropriate external storage unit, is collectively processed by the arithmetic unit 31. The arithmetic unit 31 calculates the radioactivity concentration of each nucleus based on the data processing method described below.

まず、第3図に示すように被測定容器21の断面を方形の
メッシュに分割して考える。このとき、回転角度θにお
けるK番目のガンマ線検出器25による外部ガンマ線源4
の透過ガンマ線に相当する計数データIk(θ)と、被測
定容器1のない状態における計数データI0との比は、l
ijを外部ガンマ線源4とガンマ線検出器5を結ぶ線rayk
(θ)がメッシュ(i、j)を横切る距離とすれば、次
式で表わされる。
First, as shown in FIG. 3, the cross section of the container 21 to be measured is divided into square meshes for consideration. At this time, the external gamma ray source 4 by the Kth gamma ray detector 25 at the rotation angle θ
The ratio of the count data Ik (θ) corresponding to the transmitted gamma ray of the above and the count data I 0 in the state without the container 1 to be measured is
ij is a rayrayk connecting the external gamma ray source 4 and the gamma ray detector 5
If (θ) is the distance across the mesh (i, j), it is expressed by the following equation.

ここで、μijはメッシュ(i、j)における線吸収係数
である。線吸収係数は密度に比例しているため、密度の
再構成は、(I)式をμijの分布について解くことによ
って行なわれる。
Here, μ ij is the linear absorption coefficient in the mesh (i, j). Since the linear absorption coefficient is proportional to the density, the density can be reconstructed by solving the equation (I) for the distribution of μ ij .

また、第4図に示すように、放射能分布aijは次式で表
わされる。
Moreover, as shown in FIG. 4, the radioactivity distribution a ij is expressed by the following equation.

Σ fijaij=Nk(θ)…(II) (i、j)∈rayk(θ) ここで、Nk(θ)は回転角度(θ)におけるK番目のガ
ンマ線検出器25による計数率データであり、rayk(θ)
はガンマ線検出器25の視野であり、fijはメッシュ
(i、j)からガンマ線検出器25までの間の線吸収係数
μijの分布とガンマ線検出器25の見込み角度εを考慮し
た重み計数である。この(II)式を解くことによって放
射能分布aijが求められる。しかしながら、これはあく
まで代表として選択した特定核種の放射能分布であり、
他の含有核種は考慮されていない。
Σ f ij a ij = Nk (θ) (II) (i, j) ∈ rayk (θ) where Nk (θ) is the count rate data by the Kth gamma ray detector 25 at the rotation angle (θ). Yes, rayk (θ)
Is the field of view of the gamma ray detector 25, and f ij is a weighting coefficient considering the distribution of the linear absorption coefficient μ ij between the mesh (i, j) and the gamma ray detector 25 and the expected angle ε of the gamma ray detector 25. is there. The radioactivity distribution a ij can be obtained by solving this equation (II). However, this is just the radioactivity distribution of the specific nuclide selected as a representative,
Other contained nuclides are not considered.

したがって、次に上記の過程で求められた密度および特
定核種の放射能分布を用いて、他の核種に対する放射能
換算係数が求められる。このような換算係数の算出は、
たとえば放射能分布や密度分布を考慮した2次元および
回転方向の積分によって行なわれる。
Therefore, next, by using the density and the radioactivity distribution of the specific nuclide obtained in the above process, the radioactivity conversion coefficient for other nuclides is obtained. Calculation of such conversion factor is
For example, it is performed by two-dimensional and rotational direction integration considering the radioactivity distribution and the density distribution.

一方、セグメント全体に対して測定を行なって得られた
スペクトルデータを解析することにより、核種別の計数
率が求められるが、このデータには放射能および密度の
分布による影響が含まれている。したがってこれらの核
種別の計数率データより前述の換算係数を用いて、密度
および放射能分布の影響を除外した任意の核種の放射能
量が算出される。
On the other hand, the counting rate for each nucleus type can be obtained by analyzing the spectrum data obtained by performing the measurement on the entire segment, but this data includes the influence of the distribution of radioactivity and density. Therefore, from the count rate data of these nuclides, the above-mentioned conversion factor is used to calculate the radioactivity of any nuclide excluding the effects of density and radioactivity distribution.

なお、上記の関係が成立するためには、特定核種と他の
核種の容器内の分布の相関性あることが必要とされる
が、これは多くの場合成立する。例えば、原子力発電所
で比較的半減期が長く支配的な核種はコバルト−60で、
原子力発電所で発生する廃棄物中に普遍的に存在する。
In order for the above relationship to be established, it is necessary that there is a correlation between the distribution of the specific nuclide and the other nuclide in the container, but this is often established. For example, in nuclear power plants, the dominant nuclide with a relatively long half-life is cobalt-60,
It is universally present in the waste generated by nuclear power plants.

また、上記構成の装置においてはスペクトル測定用も密
度および放射能分布測定用も同じガンマ線検出器を用い
たが、本発明の装置としては、これに限定されることな
く、スペクトル測定用に、密度および放射能分布用とは
別のガンマ線検出器を用いることもできる。この場合に
は、スペクトル測定用のガンマ線検出器には、検出器前
面のコリメータは不要で、単独のデータ感度の良い測定
が可能となる。
Further, in the device having the above-mentioned configuration, the same gamma ray detector was used for both the spectrum measurement and the density and radioactivity distribution measurement, but the device of the present invention is not limited to this, for the spectrum measurement, the density It is also possible to use a gamma ray detector other than that for the radioactivity distribution. In this case, the gamma ray detector for spectrum measurement does not require a collimator on the front surface of the detector, and independent measurement with high data sensitivity is possible.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明においては、代
表核種の放射能分布より他の核種の放射能分布の推定が
なされるため、密度及び放射能分布を求めるには外部ガ
ンマ線源の透過ガンマ線と代表となる特定核種のガンマ
線のみを測定すれば良く、測定データをかなり少なくす
ることができるとともに、密度分布や放射能分布の影響
を考慮した誤差の少ない核種別の放射能濃度を効率よく
測定することができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, in the present invention, since the radioactivity distributions of other nuclides are estimated from the radioactivity distributions of the representative nuclides, it is necessary to determine the density and the radioactivity distribution externally. It is sufficient to measure only the transmitted gamma rays of the gamma ray source and the representative gamma rays of a specific nuclide, and the measured data can be considerably reduced, and the radioactivity of the nuclide type with less error considering the influence of the density distribution and the radioactivity distribution. The concentration can be measured efficiently.

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

第1図は本発明の放射能濃度測定装置の一実施例を示す
構成図、第2図は第1図に示す検出部の側面図、第3図
および第4図は密度分布の評価の際の容器断面の分割例
を示す説明図、第5図ないし第8図は従来の放射能測定
装置を示す概略図、第9図は第7図に示す装置を用いて
ドラム缶内の缶表面及び缶中心に点状の放射線源を埋め
込んだ場合の測定対象核種のガンマ線エネルギーに対す
る放射能評価値の変化を示すグラフ、第10図は高レベル
ガラス固化体の非破壊測定用に開発されたトランスミッ
ションCTおよびシングルフォトンエミッションCT用測定
装置を示す説明図、第11図は第10図に示す装置における
試料のセグメント分割例を示す説明図、第12図および第
13図は測定対象核種からのガンマ線に対するエネルギー
ウィンドウと外部ガンマ線源からのガンマ線に対するエ
ネルギーウィンドウを示すグラフ、第14図は測定対象核
種のガンマ線に相当するエネルギーウィンドウにおける
妨害核種のコンプトンテールの存在を示すグラフであ
る。 21……被測定容器 22……回転台 23……昇降台 24……外部ガンマ線源 25……ガンマ線検出器 26……コリメータ 27……前置増幅器 28……線形増幅器 29、29a……シングルチャンネル波高分析器 30、30a……カウンタ 31……演算装置 32……カウンタスキャナ 33……サムアンプ 34……アナログ−デジタルコンバータ 35……プロセスメモリ 36……角度及び高さ位置検出機構
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the radioactivity concentration measuring apparatus of the present invention, FIG. 2 is a side view of the detection unit shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are diagrams for evaluating the density distribution. 5 to 8 are schematic views showing a conventional radioactivity measuring device, and FIG. 9 is a can surface in a drum can and a can using the device shown in FIG. Fig. 10 is a graph showing the change in the radioactivity evaluation value with respect to the gamma ray energy of the nuclide to be measured when a point-like radiation source is embedded in the center, Fig. 10 is a transmission CT developed for nondestructive measurement of high level vitrified solid Explanatory diagram showing a measuring device for single photon emission CT, FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of segment division of a sample in the device shown in FIG. 10, FIG. 12 and FIG.
Fig. 13 is a graph showing the energy window for gamma rays from the nuclide to be measured and the energy window for gamma rays from an external gamma ray source, and Fig. 14 shows the existence of the Compton tail of the interfering nuclide in the energy window corresponding to the gamma rays of the nuclide to be measured. It is a graph. 21 …… Container to be measured 22 …… Rotating stand 23 …… Lifting stand 24 …… External gamma ray source 25 …… Gamma ray detector 26 …… Collimator 27 …… Preamplifier 28 …… Linear amplifier 29, 29a …… Single channel Wave height analyzer 30, 30a …… Counter 31 …… Computing device 32 …… Counter scanner 33 …… Sum amplifier 34 …… Analog-digital converter 35 …… Process memory 36 …… Angle and height position detection mechanism

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部線源と被検試料を挟んで放射状に置か
れた複数のエネルギースペクトル測定用γ線検出器とそ
の前面におかれた長方形型コリメータと、測定試料を回
転および垂直方向へ駆動機構により旋状もしくは間欠的
に垂直移動もしくは回転させることにより測定試料から
放出されるγ線を水平方向、垂直方向に複数に分割され
た領域ごとに周囲から測定する機構と、 前記エネルギースペクトル測定用γ線検出器からの出力
信号を外部線源の発生するγ線エネルギーに対応する信
号および前記測定試料内の特定核種から発生するγ線エ
ネルギーに対応する信号の両者に分割し、円周方向角度
毎にそれぞれのデータをロギングする機構と、前記エネ
ルギースペクトル測定用γ線検出器の出力パルスをそれ
ぞれ合算し、1周分のγ線スペクトルデータとして記憶
する信号処理部と、 外部線源からの発生γ線に対応する円周方向毎の計数率
データから水平方向の一分割に着目した密度分布を求
め、測定試料内の特定核種から発生するγ線エネルギー
に対応する円周方向毎の計数率データから水平方向の一
分割に着目した特定核種の放射能分布を求め、これらの
分布から算出される他の核種の放射能換算計数と、前記
γ線スペクトルデータの光電ピーク計数率とから、他の
核種の放射能濃度を算出する演算装置を備えたことを特
徴とする放射能濃度測定装置。
1. A plurality of γ-ray detectors for measuring an energy spectrum, which are radially arranged with an external radiation source and a test sample sandwiched therebetween, and a rectangular collimator placed in front of the detector, and the measurement sample is rotated and vertically. A mechanism for measuring the γ-rays emitted from the measurement sample by rotating vertically or intermittently in a spiral or intermittent manner by a drive mechanism from the surroundings in each of a plurality of divided regions in the horizontal and vertical directions, and the energy spectrum measurement. The output signal from the γ-ray detector for use is divided into both a signal corresponding to the γ-ray energy generated by the external radiation source and a signal corresponding to the γ-ray energy generated from the specific nuclide in the measurement sample, in the circumferential direction. A mechanism for logging each data for each angle and the output pulse of the γ-ray detector for measuring the energy spectrum are added together, and the γ-ray spectrum for one rotation is obtained. The signal processing unit that stores the data as a data source, and the density distribution focusing on one division in the horizontal direction from the count rate data for each circumferential direction corresponding to the γ-rays generated from the external radiation source, and from the specific nuclide in the measurement sample Obtain the radioactivity distribution of a specific nuclide focusing on one horizontal division from the count rate data for each circumferential direction corresponding to the generated γ-ray energy, and calculate the radioactivity equivalent counts of other nuclides calculated from these distributions. A radioactivity concentration measuring device comprising an arithmetic unit for calculating radioactivity concentrations of other nuclides from the photoelectric peak count rate of the γ-ray spectrum data.
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