本發(fā)明涉及設(shè)置在反應(yīng)堆設(shè)施等設(shè)施周邊的劑量率測(cè)定裝置。

背景技術(shù)：

以往，在反應(yīng)堆設(shè)施以及使用后燃料再處理設(shè)施等設(shè)施的周邊設(shè)置了與測(cè)定對(duì)象的放射線水平相對(duì)應(yīng)的靈敏度以及精度的多個(gè)劑量率測(cè)定裝置，用來對(duì)從自然放射線水平到事故時(shí)的高放射線水平的大范圍內(nèi)的劑量率進(jìn)行測(cè)定。

然而，在將多個(gè)劑量率測(cè)定裝置靠近設(shè)置的情況下，彼此可能成為放射線射入的障礙物。此外，由于準(zhǔn)備多個(gè)劑量率測(cè)定裝置，因此存在裝置成本變高的問題。因此，要求利用單個(gè)劑量率測(cè)定裝置進(jìn)行與大范圍劑量率相對(duì)應(yīng)的測(cè)定。

針對(duì)該需求，專利文獻(xiàn)1揭示了一種劑量率測(cè)定裝置，其在鉈激活碘化鈉閃爍檢測(cè)器上實(shí)施鉛屏蔽體，并根據(jù)測(cè)定現(xiàn)場的劑量率水平來自動(dòng)切換劑量率的測(cè)定方式。

在該劑量率測(cè)定裝置中，在低劑量率區(qū)域的劑量率(以下稱為低量程劑量率)的測(cè)定中采用波高辨別偏置調(diào)制方式(DBM方式：Discrimination Bias Modulation)，而在高劑量率區(qū)域的劑量率(以下稱為高量程劑量率)的測(cè)定中采用電流測(cè)定方式。

所謂DBM方式中，是將閃爍檢測(cè)器所輸出的電流脈沖轉(zhuǎn)換為模擬電壓脈沖來進(jìn)行放大，并將高頻噪聲去除，在DBM電路中以劑量率對(duì)其進(jìn)行加權(quán)來作為與劑量率成正比的重復(fù)頻率的脈沖，基于該脈沖來計(jì)算低量程劑量率。

此外，所謂電流測(cè)定方式，是將閃爍檢測(cè)器所輸出的直流電流輸入到電壓/頻率轉(zhuǎn)換器來作為與電壓成正比的重復(fù)頻率的脈沖，并基于該脈沖來計(jì)算高量程劑量率。

另外，作為依賴γ射線的能量而產(chǎn)生的誤差的能量特性在低量程劑量率和高量程劑量率中不同，而且，根據(jù)γ射線的能量，低量程劑量率和高量程劑量率的最佳切換點(diǎn)不同，因此，在以固定的劑量率切換兩個(gè)測(cè)定方式的情況下，會(huì)在切換點(diǎn)處產(chǎn)生輸出能量特性的階差。對(duì)此，專利文獻(xiàn)1中，通過在檢測(cè)器上設(shè)置鉛遮蔽體來使上述階差變小。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開昭61-104282號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

在專利文獻(xiàn)1所揭示的劑量率測(cè)定裝置中，通過在鉈激活碘化鈉閃爍檢測(cè)器上設(shè)置鉛屏蔽體，從而能在一定程度上抑制高劑量率區(qū)域的能量特性引起的誤差以及在切換點(diǎn)上產(chǎn)生的階差這兩者，但另一方面，存在低量程劑量率原本的輸出能量特性變差的問題。

由此，在單個(gè)劑量率測(cè)定裝置中進(jìn)行與大范圍的劑量率相對(duì)應(yīng)的測(cè)定的情況下，難以在測(cè)定對(duì)象的放射線的整個(gè)能量范圍內(nèi)獲得良好的輸出能量特性，也難以通過抑制低量程劑量率和高量程劑量率的切換點(diǎn)的階差來獲得良好的能量特性，因此，如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)成為課題。

本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于獲得一種劑量率測(cè)定裝置，其輸出能量特性在測(cè)定對(duì)象的放射線的整個(gè)能量范圍內(nèi)都良好，在整個(gè)測(cè)定區(qū)域中的線性良好，且切換點(diǎn)的階差得到抑制。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明所涉及的劑量率測(cè)定裝置包括：檢測(cè)部，該檢測(cè)部具有第一放射線檢測(cè)單元和第二放射線檢測(cè)單元，所述第一放射線檢測(cè)單元檢測(cè)放射線并輸出模擬電壓脈沖和直流電壓，所述第二放射線檢測(cè)單元利用三個(gè)以上的傳感器部來檢測(cè)放射線并輸出模擬電壓脈沖；以及測(cè)定部，該測(cè)定部具有低量程劑量率運(yùn)算單元、高量程劑量率運(yùn)算單元和能量補(bǔ)償系數(shù)決定單元，所述低量程劑量率運(yùn)算單元將利用從第一放射線檢測(cè)單元輸出的模擬電壓脈沖所獲得的第一波高頻譜轉(zhuǎn)換為低量程劑量率，所述高量程劑量率運(yùn)算單元將從第一放射線檢測(cè)單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成高量程劑量率，所述能量補(bǔ)償系數(shù)決定單元基于根據(jù)第二波高頻譜而求出的平均波高值來決定對(duì)于高量程劑量率的能量補(bǔ)償系數(shù)，所述第二波高頻譜利用從第二放射線檢測(cè)單元輸出的模擬電壓脈沖來獲得，第二放射線檢測(cè)單元的各傳感器部以第一放射線檢測(cè)單元的中心軸為中心彼此等間隔且相對(duì)于與中心軸垂直相交的平面彼此等角度地設(shè)置在不阻擋放射線射入到第一放射線檢測(cè)單元的位置上，高量程劑量率運(yùn)算單元將高量程劑量率與從能量補(bǔ)償系數(shù)決定單元獲取到的能量補(bǔ)償系數(shù)相乘，來對(duì)高量程劑量率的能量特性進(jìn)行補(bǔ)償。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的劑量率測(cè)定裝置，基于根據(jù)第二波高頻譜而求出的平均波高值來決定能量補(bǔ)償系數(shù)，對(duì)根據(jù)從第一放射線檢測(cè)單元輸出的直流電壓求出的高量程劑量率的能量特性進(jìn)行補(bǔ)償，其中，所述第二波高頻譜利用從具有三個(gè)以上傳感器部的第二放射線檢測(cè)單元輸出的模擬電壓脈沖來獲得，因此，能獲得一種劑量率測(cè)定裝置，其在測(cè)定對(duì)象的放射線的整個(gè)能量范圍中，輸出能量特性均良好，整個(gè)測(cè)定量程的線性良好，且切換點(diǎn)的階差得到抑制。

關(guān)于本發(fā)明的上述以外的目的、特征、觀點(diǎn)及效果，可通過參照附圖的以下本發(fā)明的詳細(xì)說明變得更加清楚。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置的檢測(cè)部的圖。

圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體檢測(cè)器相對(duì)于測(cè)定空間的有效面積的圖。

圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體檢測(cè)器的平均波高值與能量補(bǔ)償系數(shù)的對(duì)應(yīng)表的圖。

圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置中低量程劑量率以及高量程劑量率的能量特性的圖。

圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置中放射線的輸入劑量率與最佳切換點(diǎn)的關(guān)系的圖。

圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置的閃爍光纖檢測(cè)器的圖。

圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置的檢測(cè)部的圖。

圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的劑量率測(cè)定裝置的運(yùn)算部的圖。

圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的劑量率測(cè)定裝置中高電壓與暗電流劑量率的對(duì)照表的圖。

圖12是表示本發(fā)明實(shí)施方式4所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖13是表示本發(fā)明實(shí)施方式5所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖14是對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式5所涉及的閃爍檢測(cè)器的低劑量率區(qū)域中的增益漂移補(bǔ)償動(dòng)作進(jìn)行說明的圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1.

下面，基于附圖說明本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置。圖1示出本實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)，圖2示出本實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置的檢測(cè)部。另外，在以下說明所使用的各圖中，對(duì)圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。

劑量率測(cè)定裝置1的檢測(cè)部2具有對(duì)放射線進(jìn)行檢測(cè)并輸出模擬電壓脈沖以及直流電壓的第一放射線檢測(cè)單元、以及利用三個(gè)以上的傳感器部來檢測(cè)放射線并輸出模擬電壓脈沖的第二放射線檢測(cè)單元。

本實(shí)施方式1中，如圖1所示，具備閃爍檢測(cè)器21作為第一放射線檢測(cè)單元，并具備三臺(tái)半導(dǎo)體檢測(cè)器22a、22b、22c作為第二放射線檢測(cè)單元。另外，以下說明中，在無需特意區(qū)別三臺(tái)半導(dǎo)體檢測(cè)器22a、22b、22c的情況下，統(tǒng)稱并記為半導(dǎo)體檢測(cè)器22。

閃爍檢測(cè)器21中使用無機(jī)閃爍檢測(cè)器、塑料閃爍檢測(cè)器等。本實(shí)施方式1中，使用代表無機(jī)閃爍檢測(cè)器的鉈激活碘化鈉(以下稱為NaI(Tl))閃爍檢測(cè)器。

閃爍檢測(cè)器21在低劑量率區(qū)域中，輸出離散的模擬電壓脈沖，該離散的模擬電壓脈沖具有與由NaI(Tl)閃爍所吸收的放射線的能量成正比的電壓，在高劑量率區(qū)域中，輸出與所吸收的放射線的能量成正比的直流電壓。

此外，對(duì)于半導(dǎo)體檢測(cè)器22，例如使用Si-PIN光電二極管檢測(cè)器。半導(dǎo)體檢測(cè)器22具備半導(dǎo)體傳感器作為傳感器部，對(duì)射入到各個(gè)傳感器部的放射線的能量進(jìn)行吸收，并輸出具有與所吸收的能量成正比的電壓的離散的模擬電壓脈沖。

另外，在選定半導(dǎo)體檢測(cè)器22時(shí)，在高量程劑量率的下限附近，若計(jì)數(shù)率過小，則所輸出的模擬電壓脈沖的重復(fù)頻率的波動(dòng)會(huì)變大，此外，在高量程劑量率的上限附近，若計(jì)數(shù)率過大，則會(huì)產(chǎn)生模擬電壓脈沖的堆積，能量補(bǔ)償系數(shù)的精度會(huì)降低，因此選擇具有適合高劑量率區(qū)域的檢測(cè)效率的半導(dǎo)體檢測(cè)器。

劑量率測(cè)定裝置1的測(cè)定部3具備脈沖放大器31、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器32(下面稱為A/D轉(zhuǎn)換器32)以及運(yùn)算部35的波高頻譜生成部351，以作為利用從閃爍檢測(cè)器21輸出的模擬電壓脈沖來獲得第一波高頻譜的單元。

脈沖放大器31對(duì)從閃爍檢測(cè)器21輸出的模擬電壓脈沖進(jìn)行放大，并將疊加的高頻噪聲去除。A/D轉(zhuǎn)換器32根據(jù)經(jīng)脈沖放大器31放大后的模擬電壓脈沖來測(cè)定波高值Vp1。波高頻譜生成部351基于從A/D轉(zhuǎn)換器32輸出的波高值Vp1來生成并輸出第一波高頻譜。

此外，測(cè)定部3的運(yùn)算部35具備G(E)函數(shù)存儲(chǔ)器352和低量程劑量率運(yùn)算部353，以作為將第一波高頻譜轉(zhuǎn)換為低量程劑量率DL的低量程劑量率運(yùn)算單元。

G(E)函數(shù)存儲(chǔ)器352中存儲(chǔ)有稱為G(E)函數(shù)的表格，該G(E)函數(shù)將例如測(cè)定能量范圍50keV～3000keV分割成10ch～600ch的通道，并使各通道(ch(i))與每單位計(jì)數(shù)率的劑量率Gi(nGy·h^-1/cpm)對(duì)應(yīng)起來。

低量程劑量率運(yùn)算部353使用存儲(chǔ)在G(E)函數(shù)存儲(chǔ)器352中的表格，基于從波高頻譜生成部351輸出的第一波高頻譜的頻譜數(shù)據(jù)，將以恒定周期測(cè)定到的各通道的每單位計(jì)數(shù)率的劑量率Gi與計(jì)數(shù)Ni的積進(jìn)行累計(jì)而得到的ΣGi·Ni除以恒定周期時(shí)間，以作為該運(yùn)算周期的劑量率。并且，將該劑量率在最新的測(cè)定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)列進(jìn)行移動(dòng)平均來求出平均劑量率，并作為低量程劑量率DL來進(jìn)行輸出。

此外，測(cè)定部3具備電壓/頻率轉(zhuǎn)換器33(下面稱為V/F轉(zhuǎn)換器33)、計(jì)數(shù)器34以及運(yùn)算部35的高量程劑量率運(yùn)算部354，以作為將從閃爍檢測(cè)部21輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為高量程劑量率DH的高量程劑量率運(yùn)算單元。

V/F轉(zhuǎn)換器33將從閃爍檢測(cè)器21輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為與該電壓值成正比的重復(fù)頻率的數(shù)字脈沖。計(jì)數(shù)器34輸出在恒定周期內(nèi)對(duì)從V/F轉(zhuǎn)換器33輸出的數(shù)字脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)而得到的計(jì)數(shù)值Ni。

高量程劑量率運(yùn)算部354對(duì)將從計(jì)數(shù)器34輸出的計(jì)數(shù)值除以恒定周期時(shí)間而求得的計(jì)數(shù)率乘以劑量率換算系數(shù)η，以作為該運(yùn)算周期的劑量率。并且，將該劑量率在最新的測(cè)定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)列進(jìn)行移動(dòng)平均來求出平均劑量率，并作為高量程劑量率DH。

測(cè)定部3具備脈沖加法電路37、脈沖放大器38、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器39(下面稱為A/D轉(zhuǎn)換器39)以及運(yùn)算部35的波高頻譜生成部357，以作為利用從半導(dǎo)體檢測(cè)器22輸出的模擬電壓脈沖來獲得第二波高頻譜的單元。

脈沖加法電路37將分別從半導(dǎo)體檢測(cè)器22a、22b、22c輸出的模擬電壓脈沖進(jìn)行加法合成來作為一串模擬電壓脈沖列。脈沖放大器38對(duì)從脈沖加法電路37輸出的模擬電壓脈沖進(jìn)行放大，并將疊加的高頻噪聲去除。

A/D轉(zhuǎn)換器39根據(jù)經(jīng)脈沖放大器38放大后的模擬電壓脈沖來測(cè)定波高值Vp2。波高頻譜生成部357基于從A/D轉(zhuǎn)換器39輸出的波高值Vp2來生成并輸出第二波高頻譜。

并且，測(cè)定部3具備平均波高值運(yùn)算部356和能量特性補(bǔ)償部355，以作為基于根據(jù)第二波高頻譜而求出的平均波高值來決定針對(duì)高量程劑量率DH的能量補(bǔ)償系數(shù)的能量補(bǔ)償系數(shù)決定單元。

平均波高值運(yùn)算部356基于第二波高頻譜來求出該恒定周期的恒定周期平均波高值，并輸出將該恒定周期平均波高值在最新的測(cè)定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)列進(jìn)行移動(dòng)平均而得到的平均波高值。

能量特性補(bǔ)償部355中存儲(chǔ)有基于型式試驗(yàn)而生成的已知的能量的放射線的平均波高值PH與能量補(bǔ)償系數(shù)β的對(duì)應(yīng)表(參照?qǐng)D4)。能量特性補(bǔ)償部355將從平均波高值運(yùn)算部356獲取到的平均波高值與對(duì)應(yīng)表進(jìn)行核對(duì)，輸出對(duì)應(yīng)的能量補(bǔ)償系數(shù)。

從能量特性補(bǔ)償部355獲取到能量補(bǔ)償系數(shù)的高量程劑量率運(yùn)算部354將高量程劑量率與能量補(bǔ)償系數(shù)相乘，輸出對(duì)能量特性進(jìn)行了補(bǔ)償?shù)母吡砍虅┝柯?DH×β)。

此外，測(cè)定部3具備劑量率切換單元、即劑量率切換部358，該劑量率切換部358求出補(bǔ)償了能量特性的高量程劑量率與低量程劑量率的比，基于該比以及補(bǔ)償了能量特性的高量程劑量率，來對(duì)低量程劑量率和補(bǔ)償了能量特性的高量程劑量率進(jìn)行切換并進(jìn)行輸出。劑量率切換部358基于進(jìn)行了能量補(bǔ)償?shù)母吡砍虅┝柯逝c低量程劑量率的比(DH×β)/DL，來將其輸出從低量程劑量率切換為高量程劑量率，或從高量程劑量率切換為低量程劑量率。

對(duì)劑量率切換部358的切換方法進(jìn)行簡單說明(參照?qǐng)D6)。在基于高量程劑量率(DH×β)為設(shè)定值C以上的條件而使劑量率上升的情況下，在(DH×β)/DL達(dá)到設(shè)定點(diǎn)A1以上時(shí)，從低量程劑量率切換為進(jìn)行了能量補(bǔ)償?shù)母吡砍虅┝柯什⑦M(jìn)行輸出。另一方面，在劑量率下降的情況下，在基于高量程劑量率(DH×β)為設(shè)定值C以上的條件而使(DH×β)/DL為設(shè)定點(diǎn)A2以下時(shí)，從進(jìn)行了能量補(bǔ)償?shù)母吡砍虅┝柯是袚Q為低量程劑量率并進(jìn)行輸出。另外，對(duì)設(shè)定點(diǎn)A1、A2設(shè)定A1＞A2的滯后。對(duì)于設(shè)定點(diǎn)B1、B2也同樣。

此外，測(cè)定部3具備對(duì)從劑量率切換部358輸出的劑量率進(jìn)行顯示并進(jìn)行各部分的設(shè)定等操作的顯示及操作部36、以及提供使閃爍檢測(cè)器21動(dòng)作的高電壓的高壓電源40。顯示及操作部36對(duì)通過手動(dòng)操作從波高頻譜生成部351輸出的波高頻譜進(jìn)行顯示。由此，操作員能確認(rèn)要注意的核素的存在。由高壓電源40提供給閃爍檢測(cè)器21的高電壓的設(shè)定在顯示及操作部36中進(jìn)行。

接著，使用圖2和圖3對(duì)檢測(cè)部2的各構(gòu)成要素的配置進(jìn)行說明。圖2中，閃爍檢測(cè)器21從上到下依次配置有：吸收放射線的能量來發(fā)出熒光的圓柱狀的閃爍體211；將該熒光轉(zhuǎn)換為電子并使其倍增來轉(zhuǎn)換為模擬電流脈沖的光電子倍增管212；將模擬電流脈沖轉(zhuǎn)換為模擬電壓脈沖的功能部(省略圖示)；以及將模擬電流脈沖轉(zhuǎn)換為直流電壓的功能部(省略圖示)。這些功能部配置在貫穿支架24的檢測(cè)器殼體213內(nèi)。

另一方面，半導(dǎo)體檢測(cè)器22a、22b各自的半導(dǎo)體傳感器被過濾板23覆蓋，該半導(dǎo)體檢測(cè)器22a、22b安裝于支架24的側(cè)面。支架24是將三棱錐的上部切除后的形狀，內(nèi)部為空洞。另外，未圖示的半導(dǎo)體檢測(cè)部22c安裝于支架24的背面?zhèn)鹊膫?cè)面。

半導(dǎo)體檢測(cè)器22設(shè)置在不會(huì)阻擋放射線射入到閃爍檢測(cè)器21的閃爍體211的位置。此外，安裝在支架24上的半導(dǎo)體檢測(cè)器22的各半導(dǎo)體傳感器以閃爍檢測(cè)器21的中心軸Z為中心而彼此等間隔且相對(duì)于與中心軸Z垂直相交的平面彼此等角度地進(jìn)行設(shè)置。

檢測(cè)部外套25的內(nèi)部包含有閃爍檢測(cè)器21、半導(dǎo)體檢測(cè)器22以及支架24，并對(duì)它們進(jìn)行遮光。此外，在將檢測(cè)部2設(shè)置于室外的情況下，檢測(cè)部外套25采用阻隔外界氣體的防水結(jié)構(gòu)?；?6對(duì)檢測(cè)部外套25及其內(nèi)部所包含的設(shè)備進(jìn)行支撐，并將閃爍檢測(cè)器21保持在所決定的高度。

此外，如圖3所示，半導(dǎo)體檢測(cè)器22將各傳感器部配置成：從與中心軸Z平行的方向(圖中為箭頭標(biāo)記Y)對(duì)各傳感器部的敏感面進(jìn)行透視而得到的面積S2的總和(3×S2)、與從垂直于中心軸Z的方向(圖中為箭頭標(biāo)記X)對(duì)各傳感器部的敏感面進(jìn)行透視而得到的面積S1相等(S1＝3×S2)。

通過采用這種配置，使得半導(dǎo)體檢測(cè)器22對(duì)測(cè)定空間的靈敏度的方向依賴性得到抑制。即，高劑量率區(qū)域中測(cè)定空間的放射線的平均能量與綜合半導(dǎo)體檢測(cè)器22的輸出而求出的平均波高值的相關(guān)性不受放射線的射入方向影響。通過實(shí)驗(yàn)來精密地調(diào)整半導(dǎo)體檢測(cè)器22的各傳感器部相對(duì)于中心軸Z的角度，從而能進(jìn)一步減小半導(dǎo)體檢測(cè)器22的靈敏度的方向依賴性。

圖4示出半導(dǎo)體檢測(cè)器22的平均波高值PH與能量補(bǔ)償系數(shù)β的對(duì)應(yīng)表。能量補(bǔ)償系數(shù)是對(duì)根據(jù)從閃爍檢測(cè)器21輸出的直流電壓而獲得的高量程劑量率的能量特性的失真進(jìn)行修正的系數(shù)，該能量補(bǔ)償系數(shù)根據(jù)高劑量率區(qū)域中的測(cè)定空間的放射線的平均能量與半導(dǎo)體檢測(cè)器22的平均波高值的相關(guān)性來求出。能量特性補(bǔ)償部355參照?qǐng)D4所示的表格，來決定與平均波高值相對(duì)應(yīng)的能量補(bǔ)償系數(shù)。

在圖4所示的例子中，將對(duì)于Cs(銫)-137的平均波高值PHs的能量修正系數(shù)βs設(shè)為1，對(duì)于其他平均波高值PH的能量補(bǔ)償系數(shù)β用βs相對(duì)比來表示。測(cè)定能量范圍與一般的劑量率測(cè)定裝置同樣，設(shè)為50keV～3000keV，在其上限及下限、進(jìn)而在該上下限之間分割出的多個(gè)點(diǎn)上通過實(shí)驗(yàn)來求得平均波高值和能量補(bǔ)償系數(shù)。關(guān)于實(shí)驗(yàn)困難這一方面，通過分析來求出平均波高值和能量補(bǔ)償系數(shù)。

另外，測(cè)定能量范圍的下限的50keV設(shè)定成實(shí)質(zhì)上能測(cè)定Xe-133的γ射線81keV。在能量補(bǔ)償系數(shù)的下限處，可以對(duì)X射線80keV或Am-241的γ射線60keV(有效能量57keV)的頻譜進(jìn)行測(cè)定，求出對(duì)應(yīng)的能量補(bǔ)償系數(shù)。

如上所述，本實(shí)施方式1中，根據(jù)從半導(dǎo)體檢測(cè)器22輸出的模擬電壓脈沖的頻譜而求出的平均波高值能獲得與測(cè)定空間的平均能量良好的相關(guān)性。因此，利用圖4所示與平均波高值相對(duì)應(yīng)的能量補(bǔ)償系數(shù)的表格來對(duì)高量程劑量率的能量特性進(jìn)行補(bǔ)償，從而能進(jìn)行高精度的測(cè)定。

此外，通過在半導(dǎo)體檢測(cè)器22中設(shè)置過濾板23，來使模擬電壓脈沖的脈沖列的計(jì)數(shù)率衰減，使其大致與劑量率成正比而不依賴于放射線的能量。由此，計(jì)數(shù)效率與測(cè)定空間的劑量率的比成為合適的值，能抑制高劑量率區(qū)域中脈沖相互的堆積，并抑制低計(jì)數(shù)率區(qū)域中的計(jì)數(shù)率過小而精度降低的情況。

接著，對(duì)能量特性補(bǔ)償部355中對(duì)于高量程劑量率的能量特性的補(bǔ)償進(jìn)行說明。圖5是表示本實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置1中的低量程劑量率和高量程劑量率的能量特性的圖，示出在將低量程劑量率對(duì)于Cs-137的γ射線的能量662keV的射入的響應(yīng)設(shè)為1時(shí)其他能量的響應(yīng)比。

圖5中，橫軸表示放射線的能量E(MeV)，縱軸表示將P點(diǎn)設(shè)為基準(zhǔn)值1時(shí)的劑量率測(cè)定裝置1的響應(yīng)比F。此外，圖5中，用a表示的實(shí)線是低量程劑量率的能量特性，用b表示的虛線是高量程劑量率的補(bǔ)償前的能量特性，用c表示的虛線是高量程劑量率的補(bǔ)償后的能量特性。

如圖5所示，對(duì)于低量程劑量率的能量特性a，利用G(E)函數(shù)使波高頻譜極其精細(xì)地與劑量率對(duì)應(yīng)，從而在低能量區(qū)域中獲得良好的能量特性。

另一方面，高量程劑量率的補(bǔ)償前的能量特性b尤其在低能量區(qū)域中會(huì)有較大的失真，但在補(bǔ)償后的能量特性c中，則獲得良好的能量特性。其結(jié)果，在測(cè)定對(duì)象的放射線的整個(gè)能量范圍內(nèi)獲得良好的輸出能量特性。

另外，圖5中，使用代表值作為與各能量相對(duì)應(yīng)的能量補(bǔ)償系數(shù)，因此，補(bǔ)償后的高量程劑量率的能量特性c會(huì)因設(shè)備差異而殘留少許失真。這種設(shè)備差異所引起的失真理論上能通過對(duì)各個(gè)檢測(cè)器準(zhǔn)備圖4所示的表格來消除，但并不現(xiàn)實(shí)，因此使用代表值。

接著，對(duì)劑量率切換部358中低量程劑量率與高量程劑量率的切換點(diǎn)的設(shè)定進(jìn)行說明。劑量率切換部358基于從低量程劑量率運(yùn)算部353輸出的低量程劑量率與從高量程劑量率運(yùn)算部354輸出的高量程劑量率的比來檢索最佳切換點(diǎn)，并執(zhí)行切換。

從低量程劑量率DL向高量程劑量率DH的切換在(DH×β)/DL超過1+k1時(shí)執(zhí)行，從高量程劑量率DH向低量程劑量率DL的切換在(DH×β)/DL降低到1+k2時(shí)執(zhí)行。

若使上升時(shí)和下降時(shí)的切換點(diǎn)相同，則劑量率會(huì)在維持在切換點(diǎn)附近并擺動(dòng)的情況下產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)作、指示變得不穩(wěn)定。因此，使k1＞k2來適當(dāng)設(shè)置滯后。k1、k2設(shè)為正(+)值，使得切換點(diǎn)的階差在精度的范圍內(nèi)，此外在急劇的上升應(yīng)答時(shí)能準(zhǔn)確地進(jìn)行切換動(dòng)作。

圖6示出本實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置1中放射線的輸入劑量率及輸出劑量率與最佳切換點(diǎn)的關(guān)系。圖6中，橫軸示意性表示輸入劑量率D(in)(μGy/h),縱軸示意性表示輸出劑量率D(out)(μGy/h)，a1及a2示意性表示Am(镅)-241的有效能量57keV的劑量率的輸入輸出響應(yīng)特性。

此外，b1及b2示意性表示Cs-137的有效能量660keV的劑量率的輸入輸出響應(yīng)特性，是相對(duì)于Am-241的特性向高劑量率一側(cè)呈直線地偏移了約1位的形狀。

a1是低量程劑量率運(yùn)算部353的輸入輸出響應(yīng)特性，在低劑量率一側(cè)線性良好，在高劑量率一側(cè)飽和之后變成下降趨勢(shì)(Am-241的虛線)。此外，a2是高量程劑量率運(yùn)算部354的輸入輸出響應(yīng)特性，在低劑量率一側(cè)，閃爍檢測(cè)器21的暗電流Id(虛線)占主導(dǎo)地位，隨著輸入劑量率的增加，呈現(xiàn)出良好的線性。

同樣，b1是低量程劑量率運(yùn)算部353的輸入輸出響應(yīng)特性，在低劑量率一側(cè)線性良好，在高劑量率一側(cè)飽和之后變成下降趨勢(shì)(Cs-137的虛線)。此外，b2是高量程劑量率運(yùn)算部354的輸入輸出響應(yīng)特性，在低劑量率一側(cè)，閃爍檢測(cè)器21的暗電流Id占主導(dǎo)地位，但隨著輸入劑量率的增加，呈現(xiàn)出良好的線性。

另外，圖6中，A1表示(DH×β)/DL為1+k1處的切換點(diǎn)，A2表示(DH×β)/DL為1+k2處的切換點(diǎn)。A1及A2設(shè)定成考慮暗電流Id且其影響變小的劑量率。同樣，B1表示(DH×β)/DL為1+k1處的切換點(diǎn)，B2表示(DH×β)/DL為1+k2處的切換點(diǎn)。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置1，根據(jù)從三臺(tái)半導(dǎo)體檢測(cè)器22輸出的模擬電壓脈沖來獲得第二波高頻譜，基于根據(jù)該第二波高頻譜而求出的平均波高值來決定能量補(bǔ)償系數(shù)，對(duì)根據(jù)從閃爍檢測(cè)器21輸出的直流電壓而獲得的高量程劑量率的能量特性進(jìn)行補(bǔ)償，此外，基于暗電流Id的影響變小的劑量率(圖6中為設(shè)定點(diǎn)C)以上的條件，并基于(DH×β)/DL的比來自動(dòng)決定低量程劑量率與高量程劑量率的切換點(diǎn)，因此，在測(cè)定對(duì)象的放射線的整個(gè)能量范圍內(nèi)，輸出能量特性均良好，整個(gè)測(cè)定量程內(nèi)線性良好，且切換點(diǎn)的階差得到抑制，能高精度地進(jìn)行與大范圍的劑量率相對(duì)應(yīng)的測(cè)定。

并且，由于能根據(jù)需要在顯示及操作部36中顯示利用從閃爍檢測(cè)器21輸出的模擬電壓脈沖而獲得的第一波高頻譜，因此在設(shè)施發(fā)生事故時(shí)能長期掌握Cs-134、Cs-137的核素的存在。

實(shí)施方式2.

本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖7所示。此外，在圖7中，對(duì)與圖1相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略說明。上述實(shí)施方式1中，使用三臺(tái)半導(dǎo)體檢測(cè)器22a、22b、22c作為第二放射線檢測(cè)單元，而在本實(shí)施方式2中，使用一臺(tái)閃爍光纖檢測(cè)器27。此外，測(cè)定部3具備提供使閃爍光纖檢測(cè)器27動(dòng)作的高電壓的高壓電源41。

圖8示出了本實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置1A的閃爍光纖檢測(cè)器27。閃爍光纖檢測(cè)器27通過將傳感器部即多個(gè)閃爍光纖一分為三，從而具有三個(gè)帶狀的閃爍光纖271a、271b、271c。以下說明中，在無需特意區(qū)別三個(gè)閃爍光纖271a、271b、271c的情況下，統(tǒng)稱為閃爍光纖271。

如圖8所示，各閃爍光纖271連接有光纖272。光纖272插入到光導(dǎo)273端面的孔中并在光學(xué)上與光導(dǎo)273進(jìn)行耦合，光導(dǎo)273與光電子倍增管274光學(xué)耦合。閃爍光纖271發(fā)出與所吸收的放射線的能量成正比的光量的熒光。光電子倍增管274將該熒光轉(zhuǎn)換為電子并進(jìn)行倍增，以輸出與光量成正比的電荷量的電流脈沖。

分配電路275對(duì)由測(cè)定部3的高壓電源41提供的高電壓進(jìn)行分割，作為偏置進(jìn)行分配，以使光電子倍增管274動(dòng)作。從光電子倍增管274輸出的電流脈沖經(jīng)由前置放大器276(參照?qǐng)D9)輸入到測(cè)定部3的脈沖放大器38。

圖9示出了本實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置1A的檢測(cè)部2。此外，在圖9中，對(duì)與圖2相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略說明。閃爍光纖檢測(cè)器27設(shè)置在不會(huì)阻擋放射線射入到閃爍檢測(cè)器21的閃爍體211的位置。

帶狀的閃爍光纖271a、271b以及未圖示的閃爍光纖271c分別與光纖272a、272b以及未圖示的光纖272c相連。各閃爍光纖271以閃爍檢測(cè)器21的中心軸Z為中心彼此等間隔且相對(duì)于與中心軸Z垂直相交的平面彼此等角度地進(jìn)行設(shè)置。

并且，與上述實(shí)施方式1同樣，通過使所有三個(gè)帶狀的閃爍光纖271a、271b、271c的中心軸方向的敏感面積的總和與各自的直角方向的敏感面積大致相等，來抑制閃爍光纖檢測(cè)器27對(duì)于測(cè)定空間的靈敏度的方向依賴性。

遮光過濾殼體277對(duì)整個(gè)閃爍光纖檢測(cè)器27進(jìn)行遮光，并進(jìn)行電學(xué)屏蔽。并且，遮光過濾殼體277與上述實(shí)施方式1中設(shè)置在半導(dǎo)體檢測(cè)器22上的過濾板23(參照?qǐng)D2)同樣具有如下作用：即，使閃爍光纖檢測(cè)器27的模擬電壓脈沖的脈沖列的計(jì)數(shù)率衰減，使其大致與劑量率成正比而不依賴于放射線的能量。

本實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置1A中的低量程劑量率運(yùn)算單元、高量程劑量率運(yùn)算單元以及能量補(bǔ)償系數(shù)決定單元的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與上述實(shí)施方式1相同，因此省略說明。

根據(jù)本實(shí)施方式2，除了與上述實(shí)施方式1同樣的效果以外，使用一臺(tái)閃爍光纖檢測(cè)器27代替三臺(tái)半導(dǎo)體檢測(cè)器22來作為第二放射線檢測(cè)單元，從而實(shí)現(xiàn)了裝置的簡化。

實(shí)施方式3.

圖10示出本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的劑量率測(cè)定裝置的運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式3所涉及的劑量率測(cè)定裝置除了在測(cè)定部3的運(yùn)算部35中具備閃爍檢測(cè)器21的暗電流補(bǔ)償單元、即暗電流補(bǔ)償部359以外，結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與上述實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?相同，因此，這里沿用圖1進(jìn)行說明。

暗電流補(bǔ)償部359基于向閃爍檢測(cè)器21提供高電壓的高壓電源40的高電壓設(shè)定值來求出閃爍檢測(cè)器21的暗電流，并計(jì)算與該暗電流相當(dāng)?shù)陌惦娏鲃┝柯?。高壓電?0的設(shè)定由顯示及操作部36來進(jìn)行。

通常，高壓電源40輸出的高電壓VH在700V～1000V的范圍內(nèi)使用。該范圍的高電壓VH的變化量的對(duì)數(shù)與閃爍檢測(cè)器21輸出的暗電流Id的變化量的對(duì)數(shù)大致成正比，隨著高電壓VH的增加，暗電流Id呈指數(shù)函數(shù)增加。在定期檢查時(shí)，根據(jù)需要調(diào)整高電壓VH來進(jìn)行閃爍檢測(cè)器21的增益調(diào)整，而到裝置更新為止的整個(gè)使用期間內(nèi)的高電壓VH的調(diào)整范圍大致為100V～150V。

本實(shí)施方式3中，關(guān)于高電壓VH的使用范圍700V～1000V，對(duì)每個(gè)閃爍檢測(cè)器21測(cè)定高電壓VH與暗電流Id的關(guān)系，生成圖11所示那樣的對(duì)照表。對(duì)照表從顯示及操作部36輸入，并存儲(chǔ)在暗電流補(bǔ)償部359中。此外，若從顯示及操作部36設(shè)定高電壓VH，則從暗電流補(bǔ)償部359輸出對(duì)應(yīng)的暗電流Id。

高電壓VH與暗電流劑量率的對(duì)照表的示例如圖11所示。該示例中，將相對(duì)于基準(zhǔn)溫度下的高電壓VH的暗電流劑量率設(shè)為Ds，在高電壓VH的使用范圍700V～1000V的上限及下限、以及該上下限之間分割出的多個(gè)點(diǎn)處，通過實(shí)驗(yàn)或分析求出相對(duì)于高電壓VH的暗電流劑量率D。

高量程劑量率運(yùn)算部354對(duì)利用從閃爍檢測(cè)器21輸出的直流電壓而獲得的高量程劑量率DH乘以從能量特性補(bǔ)償部355獲取到的能量補(bǔ)償系數(shù)β，以對(duì)能量特性進(jìn)行補(bǔ)償，然后減去從暗電流補(bǔ)償部359獲取到的暗電流劑量率D，輸出所得到的高量程劑量率(DH×β-D)。

根據(jù)本實(shí)施方式3，除了與上述實(shí)施方式1及實(shí)施方式2同樣的效果，對(duì)高量程劑量率所包含的閃爍檢測(cè)器21的暗電流劑量率進(jìn)行補(bǔ)償，因此能改善高量程劑量率的下限量程附近的測(cè)定精度，能在整個(gè)測(cè)定量程內(nèi)獲得更好的線性。由此，能改善低量程劑量率運(yùn)算部353與高量程劑量率運(yùn)算部354的切換點(diǎn)附近的輸出能量特性。

實(shí)施方式4.

圖12示出本發(fā)明實(shí)施方式4所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式4所涉及的劑量率測(cè)定裝置1B的檢測(cè)部2具有溫度傳感器28，該溫度傳感器28對(duì)設(shè)置有閃爍檢測(cè)器21的測(cè)定空間的溫度進(jìn)行檢測(cè)，并輸出溫度信號(hào)。此外，測(cè)定部3具有基于從溫度傳感器28輸出的溫度信號(hào)來輸出測(cè)定到的溫度的溫度測(cè)定部42、以及與上述實(shí)施方式3同樣的暗電流補(bǔ)償部359。

上述實(shí)施方式3中，基于高壓電源40的高電壓設(shè)定值來求出閃爍檢測(cè)器21的暗電流劑量率，而本實(shí)施方式4所涉及的劑量率測(cè)定裝置1B求出依賴于閃爍檢測(cè)器21溫度的暗電流劑量率，從而提高了從高量程劑量率排除的暗電流劑量率的準(zhǔn)確性。

關(guān)于劑量率測(cè)定裝置1B的其他結(jié)構(gòu)，與上述實(shí)施方式2所涉及的劑量率測(cè)定裝置1A(參照?qǐng)D7)同樣，因此省略說明。另外，本實(shí)施方式4所涉及的、求出依賴于閃爍檢測(cè)器21溫度的暗電流劑量率的方法也能適用于上述實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置1(參照?qǐng)D1)。

暗電流補(bǔ)償部359基于從溫度測(cè)定部42輸出的溫度與高壓電源40的高電壓設(shè)定值來求出閃爍檢測(cè)器21的暗電流，并計(jì)算與該暗電流相當(dāng)?shù)陌惦娏鲃┝柯蔇。具體而言，暗電流補(bǔ)償部359將從溫度測(cè)定部42輸出的閃爍檢測(cè)器21的溫度T(℃)代入下式1，求出絕對(duì)溫度Ta。

Ta＝T+273(K) (式1)

接著，將絕對(duì)溫度Ta代入光電子倍增管領(lǐng)域中通常已知的表示暗電流與溫度的關(guān)系的下式2，求出依賴于溫度的暗電流I(T)。另外，E及Q是由光電子倍增管所決定的常數(shù)。E與光電子倍增管的光電面的功函數(shù)有關(guān)，基于光電子倍增管制造商的出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)來求出。

I(T)＝Q(Ta)^5/4exp(-E/Ta) (式2)

暗電流補(bǔ)償部359求出基準(zhǔn)溫度T₀與高電壓設(shè)定值的條件下的暗電流Id與依賴于溫度的暗電流I(T)的比、即Id/I(T)，并乘以上述實(shí)施方式3所示的暗電流劑量率D(參照?qǐng)D11)。由此，獲得反映了溫度特性的暗電流劑量率。

高量程劑量率運(yùn)算部354對(duì)利用從閃爍檢測(cè)器21輸出的直流電壓而獲得的高量程劑量率乘以從能量特性補(bǔ)償部355獲取到的能量補(bǔ)償系數(shù)，以對(duì)能量特性進(jìn)行補(bǔ)償，然后減去反映了從暗電流補(bǔ)償部359所獲取到的溫度特性的暗電流劑量率，輸出所得到的高量程劑量率。

根據(jù)本實(shí)施方式4，除了與上述實(shí)施方式1到實(shí)施方式3同樣的效果以外，在高量程劑量率運(yùn)算部354中對(duì)反映了溫度特性的暗電流劑量率進(jìn)行補(bǔ)償，因此能求出更準(zhǔn)確地排除了暗電流的凈高量程劑量率，高量程劑量率的測(cè)定精度得以提高。

實(shí)施方式5.

圖13示出本發(fā)明實(shí)施方式5所涉及的劑量率測(cè)定裝置的整體結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式5所涉及的劑量率測(cè)定裝置1C基于第一波高頻譜來對(duì)閃爍檢測(cè)器21的構(gòu)成材料所包含的天然的放射性核素K-40的頻譜波峰進(jìn)行檢測(cè)，通過對(duì)該頻譜波峰與基準(zhǔn)位置的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，從而對(duì)低量程劑量率的溫度依賴性和光電子倍增管212的漂移進(jìn)行補(bǔ)償。

本實(shí)施方式5所涉及的劑量率測(cè)定裝置1C具有設(shè)置在測(cè)定部3中的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器43(下文稱為D/A轉(zhuǎn)換器43)以及追加至運(yùn)算部35的K-40波峰檢測(cè)部3500以及增益補(bǔ)償部3510，以作為增益補(bǔ)償單元。此外，具有與上述實(shí)施方式4同樣的溫度傳感器28和溫度測(cè)定部42。

關(guān)于劑量率測(cè)定裝置1C的其他結(jié)構(gòu)，與上述實(shí)施方式4所涉及的劑量率測(cè)定裝置1B(參照?qǐng)D12)同樣，因此省略說明。另外，本實(shí)施方式5所涉及的增益補(bǔ)償單元也能應(yīng)用于上述實(shí)施方式1所涉及的劑量率測(cè)定裝置1(參照?qǐng)D1)。

利用圖14對(duì)低劑量率區(qū)域中閃爍檢測(cè)器21的增益漂移補(bǔ)償動(dòng)作進(jìn)行說明。圖14示出基于第一波高頻譜的頻譜數(shù)據(jù)的各通道中的計(jì)數(shù)，橫軸為通道，縱軸為計(jì)數(shù)。圖中，a示出K-40的波峰位于基準(zhǔn)位置A的情況，b示出同一波峰低于基準(zhǔn)位置的情況，c示出同一波峰較高的情況。在沒有增益補(bǔ)償單元的情況下，K-40的波峰如b或c那樣變動(dòng)。

K-40波峰檢測(cè)部3500基于從波高頻譜生成部351獲取到的第一波高頻譜，對(duì)閃爍檢測(cè)器21的構(gòu)成材料所包含的天然的放射性核素K-40的頻譜波峰進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)K-40的波峰波高值進(jìn)行分析。

增益補(bǔ)償部3510基于從溫度測(cè)定部42獲取到的溫度以及從K-40峰值檢測(cè)部3500獲取到的K-40的頻譜峰值的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)K-40的頻譜峰值與基準(zhǔn)位置的偏差進(jìn)行補(bǔ)償，并決定恢復(fù)到基準(zhǔn)位置所需的增益。D/A轉(zhuǎn)換器43將從增益補(bǔ)償部3510輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓，輸出到脈沖放大器31來設(shè)定增益。K-40的波峰位置的檢測(cè)精度依賴于波峰計(jì)數(shù)。此外，波峰位置的變動(dòng)短期依賴于溫度，而長期依賴于光電子倍增管212的增益漂移。因此，即便連續(xù)地進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并間斷地進(jìn)行基于K-40的波峰位置檢測(cè)的增益補(bǔ)償也沒有問題。

根據(jù)本實(shí)施方式5，除了與上述實(shí)施方式1至實(shí)施方式4同樣的效果以外，由于測(cè)定部3中具備增益補(bǔ)償單元，并對(duì)低量程劑量率的溫度依賴性和光電子倍增管212的漂移進(jìn)行補(bǔ)償，因此要求高穩(wěn)定性的低劑量率區(qū)域中的測(cè)定精度得以提高。另外，本發(fā)明可以在其發(fā)明范圍內(nèi)對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行自由組合，或者對(duì)各個(gè)實(shí)施方式適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變形、省略。

工業(yè)上的實(shí)用性

本發(fā)明能用于設(shè)置在反應(yīng)堆設(shè)施等設(shè)施周邊的劑量率測(cè)定裝置。