特許 6363497 中性子計測装置の調整装置及びその調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6363497

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】中性子計測装置の調整装置及びその調整方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 3/00 20060101AFI20180712BHJP

【ＦＩ】

   G01T3/00 E

   G01T3/00 A

【請求項の数】16

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-264105(P2014-264105)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2015-200634(P2015-200634A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2017年8月1日

(31)【優先権主張番号】特願2014-78044(P2014-78044)

(32)【優先日】2014年4月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富高 真

(72)【発明者】

【氏名】河野 繁宏

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 剛

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 大二郎

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平1-297596（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2010-281703（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2011-196739（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表2011-508196（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中性子密封線源が設置された際に、前記中性子密封線源から発せられた１つの中性子によって核分裂計数管で検出される中性子信号を中性子データとして記録する第１記録部と、
記録された複数の前記中性子データを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成する模擬波形生成部と、を備えることを特徴とする中性子測定装置の調整装置。

【請求項2】

前記中性子信号が発生していない状態で前記核分裂計数管において検出される信号をバックグランドデータとして記録する第２記録部と、をさらに備えて、
模擬波形生成部は、記録された複数の前記中性子データと前記バックグランドデータとを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成することを特徴とする請求項１に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項3】

前記模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を出力する模擬信号出力部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項4】

前記模擬波形生成部は、設定された前記入射中性子計数率になるように、任意に選択された前記中性子データを任意の時間に重畳して前記模擬波形データを生成することを特徴とする請求項１に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項5】

前記模擬波形生成部は、設定された前記入射中性子計数率になるように、任意に選択された前記中性子データを前記バックグランドデータの任意の時間に重畳して前記模擬波形データを生成することを特徴とする請求項２に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項6】

前記模擬波形生成部は、設定された前記入射中性子計数率になるように、任意に選択された前記中性子データを前記バックグランドデータの任意の時間に重畳して前記模擬波形データを生成することを特徴とする請求項２に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項7】

前記模擬波形生成部は、設定された前記入射中性子計数率になるように、任意に選択された前記中性子データを、乱数が適用された前記中性子信号の発生確率に基づいて計算された前記バックグランドデータの時間に重畳して前記模擬波形データを生成することを特徴とする請求項２に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項8】

前記模擬波形生成部は、設定された前記入射中性子計数率になるように、前記中性子データにおける波高の最大値に正規分布に基づく乱数を乗じたデータ値を、前記バックグランドデータの任意の時間に重畳して前記模擬波形データを生成することを特徴とする請求項２に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項9】

所定の範囲内で変化させた前記入射中性子計数率を自動で設定する入射計数率自動設定部をさらに備えることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項10】

前記入射中性子計数率に対応する前記中性子模擬信号が入力された中性子測定装置において測定された中性子計数率をそれぞれ取得して、前記入射中性子計数率と測定された前記中性子計数率との関係に基づいて前記中性子測定装置が有する補正係数を算出する補正係数計算部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項11】

入射計数率自動設定部は、予め設定されたプロファイルに基づいて変化させた前記入射中性子計数率を自動で設定し、
前記入射中性子計数率に対応する前記中性子模擬信号が入力された中性子測定装置において測定された中性子計数率をそれぞれ取得し、測定された前記中性子計数率が前記プロファイルに対して許容範囲内にあるか否かを判定する異常判定部を備えることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の中性子測定装置の調整装置。

【請求項12】

中性子密封線源が設置された際に、前記中性子密封線源から発せられた１つの中性子によって核分裂計数管で検出される中性子信号を中性子データとして複数記録する第１記録ステップと、
記録された複数の前記中性子データを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成する模擬波形生成ステップと、を含むことを特徴とする中性子測定装置の調整方法。

【請求項13】

前記中性子信号が発生していない状態で前記核分裂計数管において検出される信号をバックグランドデータとして記録する第２記録ステップと、をさらに含み、
前記模擬波形生成ステップは、記録された複数の前記中性子データと前記バックグランドデータとを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成することを特徴とする請求項１２に記載の中性子測定装置の調整方法。

【請求項14】

前記模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を出力する出力ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の中性子測定装置の調整方法。

【請求項15】

所定の範囲で変化させた前記入射中性子計数率を自動で設定する自動設定ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の中性子測定装置の調整方法。

【請求項16】

前記入射中性子計数率に対応する前記中性子模擬信号が入力された中性子測定装置において測定された中性子計数率をそれぞれ取得して、前記入射中性子計数率と測定された前記中性子計数率との関係に基づいて前記中性子測定装置が有する補正係数を算出する算出ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４または請求項１５のいずれか１項に記載の中性子測定装置の調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、中性子計測装置の調整技術に関する。

【背景技術】

【0002】

商業用原子力発電所の原子炉あるいは核融合実験炉で発生する中性子は、γ線との弁別性能が良いと言う利点から、核分裂を利用した核分裂計数管を用いた中性子計測装置により測定される。

【0003】

一般的に、核分裂計数管を用いて中性子を測定する方法には、核分裂計数管から出力される中性子信号を個々に計数するパルス計測法と、核分裂計数管から出力される中性子信号のゆらぎ（変動）成分の２乗平均電圧値を測定するキャンベル計測法と、中性子信号を直流電流として測定する方法とがある。

【0004】

パルス計測法とキャンベル計測法とを用いた広域中性子計測装置（以下、中性子計測装置と省略する）は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の起動時に使用される起動領域監視装置あるいは核融合実験炉の中性子測定に適用されている。

【0005】

この中性子計測装置では、中性子計数率が低い領域ではパルス計測法を用いて測定を行う一方、中性子計数率が高い領域ではキャンベル計測法を用いて測定を行う。このように、２つの計測方法を用いることで広いレンジでの中性子計測を実現している。なお、中性子計数率とは、１秒間に核分裂計測管により検出される中性子の数を示す。

【0006】

ところで、この計測装置では、異なる２つの計測系（パルス計測系とキャンベル計測系）において測定結果の直線性が保持されるように、補正係数を用いて測定値の補正を行っている。測定結果である中性子計数率から原子炉の出力を求めるため、測定結果の直線性が保持されることは原子炉の出力をモニターする上で重要となる。

【0007】

しかし、中性子信号の測定は、核分裂計数管から出力される中性子信号の変化や回路特性の微少な変化によって測定結果が影響される。特に、キャンベル計測では中性子信号のゆらぎ成分の２乗平均電圧値を利用しているため、その影響は顕著になる。このため、実際に中性子計数率を測定する際は、補正係数での調整が随時必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１−２９７５９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特に、中性子計数率が高い領域での測定に用いられるキャンベル計測系において、前述の補正係数を高い精度で調整する為には、高い中性子計数率の状態を模擬的に作り出すことが可能な実験原子炉（中性子照射施設）での調整作業が必要となる。

【0010】

しかし、実験原子炉の利用可能時期及び期間は、設備の使用状況に依存する。また、核燃料物質として取り扱われる核分裂計数管の輸送、取扱い、保管等に関わる厳格な管理が必要となる。このため、中性子計測装置の調整を簡易に実施することができないという問題があった。

【0011】

一方、汎用信号発生器を用いて調整する方法がある。しかし、単一周波数の正弦波を用いた簡易的な調整方法であるため、実験原子炉を用いた実際の中性子測定による調整の代用とするには不十分であり、補正係数を高い精度で調整することは困難であった。

【0012】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、実験原子炉を使用すること無く、簡易かつ高い精度で中性子計測装置の調整を可能とする中性子計測装置の調整技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本実施形態に係る中性子計測装置の調整装置は、中性子密封線源が設置された際に、前記中性子密封線源から発せられた１つの前記中性子によって前記核分裂計数管で検出される前記中性子信号を中性子データとして記録する第１記録部と、記録された複数の前記中性子データを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成する模擬波形生成部と、を備えることを特徴とする。

【0014】

本実施形態に係る中性子計測装置の調整方法は、中性子密封線源が設置された際に、前記中性子密封線源から発せられた１つの前記中性子によって前記核分裂計数管で検出される前記中性子信号を中性子データとして複数記録する第１記録ステップと、記録された複数の前記中性子データを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成する模擬波形生成ステップと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、実験原子炉を使用すること無く、簡易かつ高い精度で中性子計測装置の調整を可能とする中性子計測装置の調整技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に適用される中性子計測装置の構成図。

【図2】中性子計測装置と第一実施形態に係る調整装置との構成を示す構成図。

【図3】（Ａ）第１記録部に記録される中性子データの一例を示す図、（Ｂ）時間幅Ｔ_ｄにおいて、複数の中性子が検出された場合における中性子データの一例を示す図、（Ｃ）第２記録部に記録されるバックグランドデータの一例を示す図。

【図4】（Ａ）第１記録部に記録された複数の中性子データを示す図、（Ｂ）任意に選択された中性子データとバックグランドデータとを示す図、（Ｃ）中性子データが重畳された後のバックグランドデータを示す図、（Ｄ）設定された入射中性子計数率になるように、中性子データをバックグランドデータに重畳して生成された模擬波形データを示す図。

【図5】（Ａ）第１記録部に記録された複数の中性子データを示す図、（Ｂ）任意に選択された中性子データを示す図、（Ｃ）選択した中性子データを任意の時間ｔに挿入した後のデータを示す図、（Ｄ）設定された入射中性子計数率になるように、中性子データを時間幅Ｔの間に重畳して生成された模擬波形データを示す図。

【図6】中性子模擬信号を出力する動作を示すフローチャート。

【図7】模擬波形データの生成動作を示すサブルーチン（第１の生成方法）。

【図8】中性子信号の発生確率に乱数を適用して模擬波形データを生成する方法を説明する説明図。

【図9】模擬波形データの生成動作を示すサブルーチン（第２の生成方法）。

【図10】入射中性子計数率と測定された中性子計数率との関係を示すグラフ。

【図11】中性子計測装置と第二実施形態に係る調整装置との構成を示す構成図。

【図12】自動で設定された入射中性子計数率と測定された中性子計数率との関係を示すグラフ。

【図13】入射中性子計数率を自動で変化させて、補正係数を算出する動作を示すフローチャート。

【図14】中性子計測装置と第三実施形態に係る調整装置との構成を示す構成図。

【図15】入射中性子計数率のプロファイル、このプロファイルに対して設定される測定値の許容範囲、及びプロファイルに沿って中性子計測装置で測定された波形データの関係を示すグラフ。

【図16】入射中性子計数率をプロファイルに基づいて変化させて、中性子計測装置における測定異常を判定する動作を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
まず、図１を用いて本実施形態に適用される中性子計測装置１０の構成を説明する。
中性子計測装置１０は、核分裂計数管１１と、前置増幅器１２と、信号処理部１３と、を備えている。

【0018】

核分裂計数管１１は、中性子が入射すると負の極性をもつパルス状の中性子信号を出力するものである。核分裂計数管１１から出力された中性子信号は、前置増幅器１２により増幅される。信号処理部１３は、増幅された中性子信号から中性子計数率を測定する。

【0019】

信号処理部１３は、パルス計測部１４と、キャンベル計測部１５と、計数率演算部１６と、補正係数格納部１７と、電源供給部１８と、を備えている。電源供給部１８は、前置増幅器１２に電力を供給し、前置増幅器１２を介して核分裂計数管１１に高電圧を供給している。

【0020】

パルス計測部１４は、前置増幅器１２で増幅された中性子信号のパルス数を計数するものである。一方、キャンベル計測部１５は、前置増幅器１２で増幅された中性子信号のゆらぎ（変動）成分の２乗平均値（分散）を測定するものである。

【0021】

補正係数格納部１７は、各計測系（パルス計測及びキャンベル計測）における測定結果の直線性を保持させるための補正係数を、計測系ごとに少なくとも１つ格納している。

【0022】

計数率演算部１６は、各計測系での測定値に補正係数を乗じて中性子計数率を演算する。そして、中性子計数率の低い領域では、パルス計測系から得られた中性子計数率を測定結果とし、中性子計数率の高い領域では、キャンベル計測系から得られた中性子計数率を測定結果とする。

【0023】

第一実施形態に係る中性子計測装置１０の調整装置２０は、図２に示すように、中性子密封線源１９が設置された際に、中性子密封線源１９から発せられた１つの中性子によって核分裂計数管１１で検出される中性子信号を中性子データとして記録する第１記録部２１と、中性子信号が発生していない状態で核分裂計数管１１において検出される信号をバックグランドデータとして記録する第２記録部２２と、記録された複数の中性子データとバックグランドデータとを用いて、設定された入射中性子計数率に対応する模擬波形データを生成する模擬波形生成部２３と、模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を信号処理部１３に出力する模擬信号出力部２４と、を備える。なお、中性子計測装置１０と調整装置２０とは、調整を実施する際に電気的に接続される。

【0024】

調整装置２０は、各計測系（パルス計測及びキャンベル計測）における補正係数を調整するために、設定された入射中性子計数率に対応する中性子模擬信号を生成して中性子計測装置１０に出力するものである。

【0025】

ここで、調整装置２０を用いて補正係数を決定し、補正係数格納部１７（図１）に格納されている補正係数を調整する流れを簡単に説明する。

【0026】

調整装置２０は、所定の範囲（例えばキャンベル計測を用いる中性子計数率の高い範囲）で設定変更された入射中性子計数率に対応する中性子模擬信号をそれぞれ生成して、中性子計測装置１０に出力する。

【0027】

中性子計測装置１０の信号処理部１３は、入力した中性子模擬信号から中性子計数率をそれぞれ測定する。作業員は、測定された中性子計数率と入射中性子計数率との関係に基づいて測定中性子計数率の傾きを導出し、この傾きから補正係数を決定する。
そして、補正係数格納部１７に格納されている補正係数は、この決定された補正係数に調整される。

【0028】

続けて、具体的な構成について説明する。
中性子密封線源１９は、１つの中性子によって核分裂計数管１１で検出される中性子信号を第１記録部２１で記録するために用いるものであり、自発核分裂により中性子を発するカルホルニウム等の放射性同位体を用いた密封線源である。中性子密封線源１９は、中性子計測装置１０の近傍に設置される。

【0029】

核分裂計数管１１は、中性子密封線源１９の中性子が入射するとパルス状の中性子信号を出力する。なお、核分裂計数管１１をポリエチレン等で覆うことで、計数管内で効率よく核分裂反応を発生させることができる。

【0030】

核分裂計数管１１から出力されたパルス状の中性子信号は、前置増幅器１２を介して増幅されて、第１記録部２１に入力される。

【0031】

第１記録部２１は、１つの中性子により検出された中性子信号を中性子データとして記録する。そして、第１記録部２１は、一定の時間幅の中性子データを複数記録していく。

【0032】

図３（Ａ）は、第１記録部２１（図２）に記録される中性子データの一例を示しており、第１記録部２１には１つの中性子によって核分裂計数管１１（図２）で検出される中性子信号が時間幅Ｔ_ｄで記録される。

【0033】

なお、第１記録部２１は、図３（Ｂ）に示されるような、時間幅Ｔ_ｄにおいて、複数の中性子が検出された場合における中性子データは記録対象から除外する。時間幅Ｔ_ｄは、中性子計測装置１０でのキャンベル計測における演算周期以上に設定される。

【0034】

一方、第２記録部２２は、中性子信号が発生していない状態で核分裂計数管１１において検出される信号、すなわちα線や計測系によるノイズ信号（ホワイトノイズ）等を含んだ信号をバックグランドデータとして記録する。

【0035】

図３（Ｃ）は、第２記録部２２に記録されるバックグランドデータの一例を示しており、所定の時間幅Ｔでバックグランドデータが記録される。なお、バックグランドデータの時間幅Ｔは、中性子データの時間幅Ｔ_ｄよりも十分に長い、Ｔ≫Ｔ_ｄを満たすように設定される。

【0036】

模擬波形生成部２３（図２）は、第１記録部２１から複数の中性子データを入力し、第２記録部２２からバックグランドデータを入力する。そして、記録された複数の中性子データとバックグランドデータとを用いて、設定された入射中性子計数率Ｎに対応する模擬波形データの生成を行う。なお、入射中性子計数率Ｎは、調整装置２０のユーザインターフェース（図示省略）等を介して作業員により入力設定される。

【0037】

図４（Ａ）〜（Ｄ）を用いて模擬波形データを生成する方法を具体的に説明する。
ここでは、図４（Ａ）に示すように、第１記録部２１においてｍ個の中性子データが時間幅Ｔ_ｄで記録されたものとする。なお、データ数ｍは、十分に多いものとする。

【0038】

模擬波形生成部２３は、ｍ個の中性子データのうちから、任意に１つの中性子データを選択する。さらに、バックグランドデータ内の時間（ｔ＝０，１，２，，，Ｔ）のうちから任意の時間ｔを選択する（図４（Ｂ））。そして、バックグランドデータ内の時間ｔに選択した中性子データを重畳させる（図４（Ｃ））。

【0039】

そして、重畳により生成される波形データが入射中性子計数率Ｎの波形データになるまで、バックグランドデータへの中性子データの重畳を繰り返して模擬波形データを生成する（図４（Ｄ））。入射中性子計数率Ｎにするために必要な重畳回数ｋは下記の式（１）で表される。

【0040】

ｋ＝Ｎ×Ｔ・・・式（１）
ｋ：重畳回数
Ｎ：入射中性子計数率［ｃｐｓ］
Ｔ：バックグランドデータの時間幅［ｓ］

【0041】

このように、任意に選択した中性子データをバックグランドデータの任意の時間に重畳することで、一様な確率分布を有する入射中性子計数率Ｎの模擬波形データが生成される。

【0042】

模擬信号出力部２４（図２）は、生成された模擬波形データを電気信号に変換する。そして、変換した電気信号を中性子模擬信号として信号処理部１３に出力する。

【0043】

なお、模擬波形生成部２３は、模擬波形データを生成する際に、バックグランドデータに中性子データを重畳させて生成する必要は必ずしも無く、単に所定の時間幅の間に中性子データを重畳させて生成しても良い。

【0044】

この場合の模擬波形生成方法を、図５（Ａ）〜（Ｄ）を用いて具体的に説明する。なお、図４（Ａ）と同様に、第１記録部２１においてｍ個の中性子データが時間幅Ｔ_ｄで記録されたものとする（図５（Ａ））。

【0045】

模擬波形生成部２３は、ｍ個の中性子データのうちから、任意に１つの中性子データを選択する（（図５（Ｂ））。そして、時間幅Ｔのうちから任意の時間ｔを選択して、時間ｔに選択した中性子データを挿入する（図５（Ｃ））。

【0046】

そして、重畳により生成される波形データが入射中性子計数率Ｎの波形データになるまで、中性子データの重畳を繰り返して模擬波形データを生成する（図５（Ｄ））。このようにすることで、バックグランドデータを取得する必要が無いため、簡易に模擬波形データを生成できる。

【0047】

図６は、中性子模擬信号を出力する動作を示すフローチャートである（適宜、図２参照）。

【0048】

第１記録部２１は、中性子密封線源１９が設置された際に、中性子密封線源１９から発せられた１つの中性子によって核分裂計数管１１で検出される中性子信号を中性子データとして記録する（Ｓ１０）。

【0049】

一方、第２記録部２２は、中性子信号が発生していない状態で核分裂計数管１１において検出される信号をバックグランドデータとして記録する（Ｓ１１）。

【0050】

ユーザインターフェースを介して作業員により入射中性子計数率Ｎが設定される（Ｓ１２）。そして、模擬波形生成部２３は、入射中性子計数率Ｎに対応する模擬波形データを生成する（Ｓ１３）。

【0051】

図７は、模擬波形データの生成動作を示すサブルーチンである。
まず、模擬波形生成部２３は、重畳の試行回数ｉを初期値：０に設定する（Ｓ１５）。

【0052】

模擬波形生成部２３は、複数の中性子データのうちから、任意に１つの中性子データを選択して（Ｓ１６）、バックグランドデータ内の任意の時間に選択した中性子データを重畳させる（Ｓ１７）。

【0053】

そして、模擬波形生成部２３は、重畳の試行回数ｉが必要な重畳回数ｋに一致したか否かを判定する（Ｓ１８）。一致しない場合は、試行回数ｉを１つ増加させて、Ｓ１６、Ｓ１７を実行してバックグランドデータに中性子データを重畳させる（Ｓ１８：ＮＯ、Ｓ１９）。

【0054】

一方、重畳を繰り返して、試行回数ｉが必要な重畳回数ｋと一致した場合は、模擬波形データの生成動作を終了する（Ｓ１８：ＹＥＳ）。

【0055】

ここで、模擬波形データを作成する他の方法について説明する。
ランダムな中性子信号の発生はポアソン過程に従うため、ある中性子信号の発生時刻Ｔ_ｎ−１と次の中性子信号の発生時刻Ｔ_ｎの差がΔｔ以下となる発生確率Ｐ｛Ｔ_ｎ−Ｔ_ｎ−１≦Δｔ｝は、入射中性子計数率Ｎとした場合、次式（２）で表される。

【0056】

【数1】

【0057】

模擬波形生成部２３は、式（２）の発生確率Ｐに一様な確率分布をもつ乱数を与えることでΔｔを決定する。そして、バックグランドデータ内の時間ｔ＝０から時間Δｔだけ進んだ時間ｔ＝ｔ＋Δｔに、任意に選択した中性子データを重畳する。

【0058】

同じように、発生確率Ｐに一様な確率分布をもつ乱数を与えてΔｔを決定して、バックグランドデータ内でさらに時間Δｔだけ進んだ時間ｔ＝ｔ＋Δｔに、任意に選択した中性子データを重畳する。

【0059】

そして、バックグランドデータ内の時間ｔが、バックグランドの時間幅Ｔを超えるｔ＞Ｔとなるまで重畳を繰り返して、模擬波形データを生成する。

【0060】

図８は、中性子信号の発生確率に乱数を適用して模擬波形データを生成する方法を説明する説明図である。

【0061】

バックグランドデータ内の時間ｔ_ｎ−１において、発生確率Ｐに一様な確率分布をもつ乱数を与えることでΔｔを決定する。バックグランドデータ内の時間ｔ_ｎ−１から時間Δｔだけ進んだ時間ｔ_ｎ＝ｔ_ｎ−１＋Δｔに、任意に選択した中性子データを重畳する。

【0062】

同様に、バックグランドデータ内の時間ｔ_ｎにおいて、発生確率Ｐに一様な確率分布をもつ乱数を与えることでΔｔを決定する。バックグランドデータ内の時間ｔ_ｎから時間Δｔだけ進んだ時間ｔ_ｎ＋１＝ｔ_ｎ＋Δｔに、任意に選択した中性子データを重畳する。

【0063】

そして、バックグランドデータ内の時間ｔが、バックグランドの時間幅Ｔを超えるｔ＞Ｔとなるまで重畳を繰り返す。このように、中性子データがバックグランドの時系列に沿って重畳されて模擬波形データが生成される。

【0064】

図９は、模擬波形データの生成動作を示すサブルーチンである（第２の生成方法）。
まず、模擬波形生成部２３（図２）は、バックグランドデータ内の時間ｔを初期値：０に設定する（Ｓ２０）。

【0065】

模擬波形生成部２３は、中性子信号の発生確率Ｐを一様乱数としてΔｔを決定して（Ｓ２１）、Δｔだけ進んだバックグランドデータ内の時間ｔ＝ｔ＋Δｔを計算する（Ｓ２２）。

【0066】

そして、模擬波形生成部２３は、バックグランドデータ内の時間ｔと時間幅Ｔとを比較する（Ｓ２３）。バックグランドデータの時間ｔが時間幅Ｔ以下の場合には、任意に中性子データを選択して、バックグランドデータ内の時間ｔに選択した中性子データを重畳させる（Ｓ２３：ＮＯ、Ｓ２４、Ｓ２５）。

【0067】

重畳を繰り返して、バックグランドデータ内の時間ｔが時間幅Ｔより大きくなった場合には、模擬波形データの生成動作を終了する（Ｓ２３：ＹＥＳ）。

【0068】

さらに、第１記録部２１（図２）で記録された中性子データの個数が少ない場合において、模擬波形データを生成する方法について説明する。

【0069】

中性子信号の波高分布は正規分布となることが知られている。この性質を利用して、記録されている中性子データにおける波高の最大値に正規分布に基づく乱数を乗じたデータ値を、バックグランドデータの任意の時間に重畳する。そして、入射中性子計数率Ｎになるように、ｋ回重畳（式（１）参照）を繰り返して模擬波形データを生成する。

【0070】

これにより、中性子データの個数が少ない場合であっても、一様な確率分布を有する入射中性子計数率Ｎの模擬波形データが生成できる。

【0071】

図６に示すフローチャートに戻って説明を続ける。
模擬信号出力部２４は、生成された模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を信号処理部１３に出力する（Ｓ１４）。

【0072】

中性子計測装置１０の信号処理部１３は、出力された中性子模擬信号から中性子計数率を測定する。また、模擬波形生成部２３における入射中性子計数率Ｎの設定を変更することで、入射中性子計数率に対応する中性子模擬信号がそれぞれ出力され、信号処理部１３において中性子計数率が測定される。

【0073】

図１０は、入射中性子計数率と中性子計測装置１０で測定された中性子計数率との関係を示したグラフである。ここでは、入射中性子計数率Ｎとして、キャンベル計測を用いる中性子計数率の高い範囲における入射中性子計数率を３点設定して、中性子計測装置１０での測定中性子係数率の結果をプロットしている。

【0074】

入射中性子計数率Ｎと測定中性子計数率の関係から、測定中性子計数率の直線性が確認できる。そして、最小二乗法等の直線近似を行うことで、測定中性子計数率の傾きＳ_Ｂが求まる。

【0075】

これにより、キャンベル計測における補正係数（１／Ｓ_Ｂ）を決定することが可能となる。そして、中性子計測装置１０の補正係数格納部１７に格納されている補正係数は、この決定された補正係数に調整される。

【0076】

このように、中性子密封線源１９を用いて検出される中性子データとバックグランドデータとに基づいて模擬波形データを生成し、中性子模擬信号を中性子計測装置１０に出力することにより、実験原子炉を使用することなく、簡易に中性子計測装置１０の補正係数を調整することが可能となる。

【0077】

さらに、中性子密封線源１９から検出される中性子信号を用いて中性子模擬信号を出力するため、実験原子炉で検出される中性子信号に即した模擬信号の出力が可能となるため、高い精度で補正係数を調整することが可能となる。

【0078】

（第二実施形態）
図１１は、第二実施形態に係る調整装置２０の構成図を示している。なお、第一実施形態と重複する構成、動作については説明を省略する。

【0079】

第一実施形態と異なる点は、所定の範囲内で変化させた入射中性子計数率を自動で設定する入射計数率自動設定部２５と、入射中性子計数率に対応する中性子模擬信号から測定された中性子計数率をそれぞれ取得して、入射中性子計数率と測定された中性子計数率との関係に基づいて補正係数を算出する補正係数計算部２６と、をさらに備える点にある。

【0080】

入射計数率自動設定部２５は、所定の範囲、例えばキャンベル計測を用いる中性子計数率の高い範囲である（Ｎ_Ｌ〜Ｎ_Ｈ）について、下限のＮ_Ｌから上限のＮ_Ｈまで一定の計数率間隔ΔＮで変化させていく。そして、変化させた入射中性子計数率Ｎを模擬波形生成部２３に自動で設定する。

【0081】

模擬波形生成部２３は、自動で設定された入射中性子計数率Ｎに対応する模擬波形データを生成する。そして、模擬信号出力部２４は、模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を信号処理部１３に順次出力する。信号処理部１３は、各中性子模擬信号から中性子計数率を測定する。

【0082】

補正係数計算部２６は、信号処理部１３で測定された中性子計数率を取得する。そして、入射中性子計数率Ｎと測定中性子計数率との関係から測定中性子計数率の傾きを求めて、補正係数を算出する。

【0083】

図１２は、自動で設定された入射中性子計数率と中性子計測装置１０で測定された中性子計数率との関係を示すグラフである。

【0084】

入射中性子計数率Ｎは下限のＮ_Ｌから上限のＮ_Ｈまで一定の計数率間隔ΔＮで設定され、各入射中性子計数率Ｎに対応して中性子計測装置１０で測定された中性子計数率がプロットされている。

【0085】

補正係数計算部２６は、最小二乗法等の直線近似を行うことで測定中性子計数率の傾きＳ_Ｂを求めて、補正係数（１／Ｓ_Ｂ）を算出する。

【0086】

図１３は、入射中性子計数率を自動で変化させて、補正係数を算出する動作を示すフローチャートである（適宜、図１１参照）。なお、Ｓ３０、Ｓ３１は、図６のＳ１０、Ｓ１１と同一の動作となるため説明を省略する。

【0087】

まず、入射計数率自動設定部２５は、入射中性子計数率Ｎを初期値：Ｎ_Ｌに設定する（Ｓ３２）。

【0088】

模擬波形生成部２３は、入射中性子計数率Ｎに対応する模擬波形データを生成する（Ｓ３３）。そして、模擬信号出力部２４は、生成された模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を信号処理部１３に出力する（Ｓ３４）。補正係数計算部２６は、信号処理部１３で測定された中性子計数率を取得する（Ｓ３５）。

【0089】

入射計数率自動設定部２５は、入射中性子計数率Ｎが上限のＮ_Ｈと一致するか否かを判定する（Ｓ３６）。一致しない場合（Ｓ３６：ＮＯ）、入射中性子計数率ＮをΔＮだけ増加させて模擬波形生成部２３に設定して（Ｓ３７）、Ｓ３３〜Ｓ３５を実行する。

【0090】

一方、一致する場合には、補正係数計算部２６は入射中性子計数率と取得した測定中性子計数率との関係に基づいて補正係数を算出する（Ｓ３６：ＹＥＳ、Ｓ３８）。

【0091】

このように、所定の範囲内で入射中性子計数率を自動で設定し、測定された中性子計数率に基づいて補正係数を自動で算出することにより、作業員が補正係数を求めること無く効率的に補正係数を算出することが可能となる。

【0092】

（第三実施形態）
図１４は、第三実施形態に係る調整装置２０の構成図を示している。なお、第二実施形態と重複する構成、動作については説明を省略する。

【0093】

第二実施形態と異なる点は、入射計数率自動設定部２５は、予め設定されたプロファイルに基づいて変化させた入射中性子計数率を自動で設定し、入射中性子計数率に対応する中性子模擬信号から測定された中性子計数率をそれぞれ取得し、測定された中性子計数率がプロファイルに対して許容範囲内にあるか否かを判定する異常判定部２７をさらに備える点にある。

【0094】

入射計数率自動設定部２５は、計数率の設定情報であるプロファイルに応じて入射中性子計数率Ｎを変化させて、入射中性子計数率Ｎを模擬波形生成部２３に自動で設定する。

【0095】

模擬波形生成部２３は、自動で設定された入射中性子計数率Ｎに対応する模擬波形データを生成する。そして、模擬信号出力部２４は、模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を信号処理部１３に順次出力する。信号処理部１３は、各中性子模擬信号から中性子計数率を測定する。

【0096】

異常判定部２７は、信号処理部１３で測定された中性子計数率を取得する。そして、プロファイルに対して予め設定された許容範囲内に、信号処理部１３の測定結果が包含されるか否かにより異常判定を行う。

【0097】

図１５は、入射中性子計数率のプロファイル、このプロファイルに対して設定されている測定値の許容範囲、及びプロファイルに沿って測定された中性子計数率の測定波形を示したグラフである。

【0098】

図１５に示されるように、プロファイルに沿って入射中性子計数率を設定することで、急峻な中性子計数率変化に対する応答性の確認を行うことができる。測定波形１では応答が早すぎることによるオーバーシュートとなっており、測定波形２では時間遅れにより性能を満足しないことが分かる。

【0099】

図１６は、中性子計測装置１０における測定異常を判定する動作を示すフローチャートである（適宜、図１４参照）。なお、Ｓ４０、Ｓ４１は、図６のＳ１０、Ｓ１１と同一の動作となるため説明を省略する。

【0100】

まず、入射計数率自動設定部２５は、入射中性子計数率Ｎをプロファイルの初期値に設定する（Ｓ４２）。

【0101】

模擬波形生成部２３は、入射中性子計数率Ｎに対応する模擬波形データを生成する（Ｓ４３）。そして、模擬信号出力部２４は、生成された模擬波形データを電気信号に変換した中性子模擬信号を信号処理部１３に出力する（Ｓ４４）。異常判定部２７は、信号処理部１３で測定された中性子計数率を取得する（Ｓ４５）。

【0102】

入射計数率自動設定部２５は、プロファイルの計数範囲について測定が完了したか否かを判定する（Ｓ４６）。測定が完了していない場合（Ｓ４６：ＮＯ）、入射計数率自動設定部２５はプロファイルに沿って入射中性子計数率Ｎを設定して（Ｓ４７）、Ｓ４３〜Ｓ４５を実行する。

【0103】

一方、測定が完了した場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、異常判定部２７は測定された中性子計数率がプロファイルに対して設定された許容範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ４８）。

【0104】

そして、異常判定部２７は、測定された中性計数率が許容範囲に無い場合は、異常を出力する（Ｓ４８：ＮＯ、Ｓ４９）。一方、測定された中性計数率が許容範囲にある場合には終了する（Ｓ４８：ＹＥＳ）。

【0105】

このように、プロファイルに沿って入射中性子計数率Ｎを設定し、測定された中性子計数率の異常判定を行うことで、実験原子炉で実施することなく、測定に係る応答性を確認することが可能となる。また、補正係数を決定した後に、その妥当性を確認する際にも利用することもできる。

【0106】

以上述べた各中性子計測装置の調整装置によれば、中性子密封線源を用いて検出される中性子データとバックグランドデータとに基づいて模擬波形データを生成し、中性子模擬信号を中性子計測装置に出力することにより、実験原子炉を使用することなく、簡易かつ高い精度で中性子計測装置を調整することができる。

【0107】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0108】

また、調整装置２０の各構成要素はプロセッサにより実現可能であるが、第１記録部２１及び第２記録部２２は波形データを取得する性能を持つオシロスコープで代替しても良く、模擬信号出力部２４は模擬波形データを読み込んで電気信号として出力できる汎用の任意波形発生器で代替しても良い。

【符号の説明】

【0109】

１０ 中性子計測装置
１１ 核分裂計数管
１２ 前置増幅器
１３ 信号処理部
１４ パルス計測部
１５ キャンベル計測部
１６ 計数率演算部
１７ 補正係数格納部
１８ 電源供給部
１９ 中性子密封線源
２０ 中性子計測装置の調整装置（調整装置）
２１ 第１記録部
２２ 第２記録部
２３ 模擬波形生成部
２４ 模擬信号出力部
２５ 入射計数率自動設定部
２６ 補正係数計算部
２７ 異常判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】