光学ファイバーを利用した中性子束分布位置超高分解能リアルタイム測定システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558184
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 森 千鶴夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (80023068)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市原 千博 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (90027475) ; 小林 圭二 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (30027445) ; 代谷 誠二 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (80027474) ; 佐久間 洋一 核融合科学研究所, 放射線管理部, 助教授 (30133119) ; 瓜谷 章 名古屋大学, 工学部, 助手 (10213521)
• Keywords: 中性子 / 光学ファイバー / 位置分布 / レンチレータ / 細隙挿入 / 臨界集合体 / ガンマ線 / 速中性子

Research Abstract

本研究の目的は、数mm程度の極めて狭い間隙における中性子束やガンマ線の強度分布を測定するための検出法を開発である。
1)熱中性子束の測定のために、光ファイバーの先端に中性子コンバータを混合したシンチレータを塗布した検出器を新しく開発した。
熱中性子のコンバータとして、反応断面積の大きいLi-6は、反応のQ値もB-10に比べると大きく、γ線との弁別が比較的容易で、良好なコンバータであった。殊に濃縮したLi-6を用いれは高い感度が得られることが分かった。しかし、速中性子による反跳陽子の影響を排除するために、波高弁別に注意する必要がある。
熱中性子束密度が高い場合には、U-235がコンバータとして極めて良好であった。すなわち、核分裂エネルギーが非常に大きいため、核分裂によって発生するパルスは、γ線との弁別は勿論のこと、速中性子によって放出された反跳陽子によるパルスとの波高弁別も容易であった。
2)γ線の強度分布の測定のためのシンチレーション検出器の開発を行った。ZuS(Ag)シンチレータと、CsI(TI)シンチレータの比較を行った。CsI(TI)は単結晶であるため透明で光の透過性がよくパルス波高が高い。したがってファイバー中で発生するチェレンコフ光によるパルスとの弁別が容易である。また、原子番号が大きく、γ線に対する検出効率が大きい。したがってγ線の強度分布の測定にはCsI(TI)シンチレータが適していることが分かった。
3)京都大学原子炉実験所・臨界実験装置の炉心中の熱中性子束分布の測定、γ線強度分布の測定を試み、10数分の測定時間で、精度の高い位置分布測定が可能であることが分かった。今後、各実験・研究所でこの測定法が利用される機運にある。

Research Products

• [Publications] 森 千鶴夫: "光学ファイバーを用いた位置高分解能中性子束分布迅速測定法の開発" 放射線. 21. 79-84 (1995)
• [Publications] 三戸祐一郎: "シンチレータ塗布・光ファイバーを用いた中性子束分布・位置高分解能迅速測定法の開発" 京都大学原子炉実験所第30回学術講演会報文集. 30. 219-224 (1996)
• [Publications] 影山一巳: "シンチレータ塗布・光ファイバーを用いたγ線強度分布測定法の開発" 京都大学・原子炉実験所第30回学術講演会報文集. 30. 225-228 (1996)