特開 2024-171064 自己出力型検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171064

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】自己出力型検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/16 20060101AFI20241204BHJP

   G01T 3/00 20060101ALI20241204BHJP

   G21C 17/108 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

G01T1/16 B

G01T3/00 F

G21C17/108

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087934

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 幸太

(72)【発明者】

【氏名】岡田 耕一

【テーマコード（参考）】

2G075

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G075AA01

2G075BA03

2G075CA08

2G075DA08

2G075FA05

2G188AA20

2G188BB04

2G188BB09

2G188BB17

2G188CC28

2G188CC39

2G188DD10

2G188DD11

2G188DD12

2G188DD42

2G188EE01

(57)【要約】

【課題】低線量率環境においても、高感度に放射線を検出可能な自己出力型検出器を実現する。
【解決手段】自己出力型検出器１は、２つ以上の区画に分離された内部領域を有する絶縁材で構成された気密な絶縁材容器１２と、１以上の絶縁材容器１２の内部領域に封入されたエミッタ１１と、絶縁材容器１２の内部領域のうち、エミッタ１１が封入されていない側の１以上の内部領域に封入されたコレクタ１３と、エミッタ１１の封入された内部領域とコレクタ１３の封入された内部領域のいずれか一方以上の領域内に設けられた支持部１８と、を備える。
【選択図】 図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つ以上の区画に分離された内部領域を有する絶縁材で構成された気密な絶縁材容器と、
１以上の前記絶縁材容器の前記内部領域に封入されたエミッタと、
前記絶縁材容器の前記内部領域のうち、前記エミッタが封入されていない側の１以上の前記内部領域に封入されたコレクタと、
前記エミッタの封入された前記内部領域と前記コレクタの封入された前記内部領域のいずれか一方以上の領域内に設けられた支持部と、を備える
自己出力型検出器。

【請求項2】

請求項１に記載の自己出力型検出器において、
前記支持部は中空構造の絶縁材で構成される
自己出力型検出器。

【請求項3】

請求項２に記載の自己出力型検出器において、
前記中空構造の前記支持部を前記コレクタの封入された前記内部領域内に１つ以上有しており、
融解状態の前記エミッタが、前記中空構造を通じて異なる前記エミッタの封入された前記内部領域の間を相互に移動可能となっている
自己出力型検出器。

【請求項4】

請求項３に記載の自己出力型検出器において、
前記エミッタが鉛ビスマスである
自己出力型検出器。

【請求項5】

請求項１に記載の自己出力型検出器において、
前記内部領域に、空隙が形成されている
自己出力型検出器。

【請求項6】

請求項２に記載の自己出力型検出器において、
前記中空構造の前記支持部を前記エミッタの封入された前記内部領域内に１つ以上有している
自己出力型検出器。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自己出力型検出器において、
前記エミッタの封入された前記内部領域の径方向の厚みをＴｅ、前記コレクタの封入された前記内部領域の径方向の厚みをＴｃとしたときに、Ｔｅ＞Ｔｃである
自己出力型検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線量率を監視する自己出力型検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、金属製のエミッタと、エミッタの外側に配置されたコレクタと、エミッタとコレクタとを絶縁する絶縁材と、を備え、自己出力型検出器の長手方向の中心軸から径方向外側に直線を引いたときに、エミッタが直線と２回以上交差する自己出力型の放射線検出器が記載されている。

【0003】

特許文献２には、内部にエミッタ、外側にコレクタを備え、エミッタとコレクタの間が絶縁されている自己出力型検出器において、エミッタを封入するエミッタ容器を備え、エミッタ容器が気密であり、エミッタが高温によって溶融した際に自己出力型検出器の向きに依らず、エミッタ容器内の局所的なエミッタ密度が一定となるようにエミッタ質量とエミッタ容器の容積が調整されている自己出力型検出器が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－６４６７０号公報

【特許文献2】特開２０２０－６７３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

自己出力型検出器は、電圧の印加を必要とせず、検出器を構成する物質中の電子数の変化に応じて流れる電流を計測することによって放射線量を計測する検出器である。

【0006】

自己出力型検出器は、計測対象の放射線毎に自己出力型ガンマ線検出器（ＳＰＧＤ：Ｓｅｌｆ ｐｏｗｅｒｅｄ ｇａｍｍａ ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）や、自己出力型中性子検出器（ＳＰＮＤ：Ｓｅｌｆ ｐｏｗｅｒｅｄ ｎｅｕｔｒｏｎ ｒａｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と呼ばれる。本明細書中では主にＳＰＧＤを例に挙げて説明するが、基本的な考え方、構造はＳＰＮＤも同様である。

【0007】

自己出力型ガンマ線検出器は、ガンマ線の照射によりエミッタ中の電子が弾き出されることによって生じるエミッタの電子の減少に伴って発生する電流値を計測する。同様に、自己出力型中性子検出器は、エミッタ材と中性子の核反応によってエミッタ中の電子が放出されることで生じるエミッタの電子数の変化によって発生する電流値を計測する。エミッタ中の電子の増減には、ベータ崩壊などの崩壊現象も利用される。

【0008】

このように自己出力型ガンマ線検出器と自己出力型中性子検出器とは、類似の原理によって動作するものであり、ほぼ同様の構造である。これらの差異は主にエミッタの物質の差異によってもたらされる。

【0009】

しかしながら、ガンマ線との相互作用のみ、あるいは中性子との核反応のみが起こる物質は存在しない。このため、ガンマ線との相互作用で電子を放出しやすい物質をエミッタとして採用した場合は自己出力型ガンマ線検出器、中性子との核反応で電子を放出しやすい物質をエミッタとして採用した場合は自己出力型中性子検出器として動作する。

【0010】

ここで言う電子の放出し易さは環境に依存し、中性子の少ない環境に適用する自己出力型ガンマ線検出器のエミッタの選択の幅は広く、ガンマ線の少ない環境に適用する自己出力型中性子検出器のエミッタの選択の幅は広い。ＳＰＧＤは電離箱などで見られる電子の増幅機構を持たないため、微小な電流を計測することになり、適用は高線量率環境のみに限られる。

【0011】

原子炉内への適用を考えた場合、原子炉内はガンマ線の線量率が高く、中性子束も多い。さらに原子炉内は高温である。このような環境に適用可能な自己出力型ガンマ線検出器として上述の特許文献２がある。特許文献２の自己出力型検出器は、原子炉の運転状態においては融解した状態で存在する鉛ビスマスをエミッタとして採用した検出器であり、ガンマ線に対する線源弱係数が大きく、同程度の原子番号を有する元素に対して熱中性子吸収断面積が比較的小さい鉛とビスマスからエミッタが構成される。

【0012】

一方で、比較的低い線量率の範囲または環境における自己出力型検出器の構造としては上述の特許文献１がある。特許文献１に記載の自己出力型検出器は、内部に金属製のエミッタとエミッタの外側にコレクタを有し、エミッタとコレクタとを絶縁する絶縁材を有し、検出器の長手方向の中心軸から径方向に多層化することで、エミッタとコレクタそれぞれの放射線との相互作用確率を保ったまま、エミッタまたはコレクタで発生し、エミッタまたはコレクタ自身に吸収されるとの自己吸収の確率を低減することで、効率的に電流が得られるＳＰＧＤが開示されている。

【0013】

しかしながら、比較的低いガンマ線線量率の範囲を測定可能な自己出力型検出器で原子炉内のような中性子束が多く、高温環境において適用を可能とするには、特許文献２に記載の自己出力ガンマ線検出器のように融解状態で存在するエミッタを封止した上でガンマ線に対して高感度化する必要がある。

【0014】

そのため、特許文献１に記載のように検出器の長手方向の中心軸から径方向に多層化することを考えると、限られた外径の中にエミッタ層、コレクタ層、絶縁層を構成しなければならないため、各層の厚みが制限される。そのため、融解状態のエミッタを気密状態にするための絶縁材からなる絶縁ケースの径方向の厚みが制限される。

【0015】

エミッタの物質の選択次第では高温環境と低温環境を経験する環境下においては、温度変化に伴う体積変化が生じる。体積変化において、例えば高温環境において膨張する物質では、膨張に伴う絶縁材ケースの径方向の変位により、ケースの破損または気密状態が崩壊する可能性があるため、対策が必要である。なお、前述の絶縁材ケースの破損は一例であり、内部構造物の体積変化に伴い発生する絶縁材ケースの破損の事例はこれに限定されない。

【0016】

また、ケースの厚みを厚くして破損を防ぐ構造では、エミッタ及びコレクタの径方向の層の数が制限されるため、ガンマ線に対する感度が向上されないことが懸念されることから、対策が必要となる。

【0017】

本発明の目的は、低線量率環境においても、高感度に放射線を検出可能な自己出力型検出器を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、２つ以上の区画に分離された内部領域を有する絶縁材で構成された気密な絶縁材容器と、１以上の前記絶縁材容器の前記内部領域に封入されたエミッタと、前記絶縁材容器の前記内部領域のうち、前記エミッタが封入されていない側の１以上の前記内部領域に封入されたコレクタと、前記エミッタの封入された前記内部領域と前記コレクタの封入された前記内部領域のいずれか一方以上の領域内に設けられた支持部と、を備える。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、低線量率環境においても、高感度に放射線を検出することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1A】実施例１の自己出力型検出器の基本概念を示す概略断面図である。

【図1B】実施例１の自己出力型検出器の基本概念を示す概略断面図である。

【図2】実施例１の自己出力型検出器の基本概念を示す概略横断面図である。

【図3】実施例１の自己出力型検出器における支持部の基本概念を示す概略図である。

【図4】実施例２の自己出力型検出器における変形例の一例を示す概略図である。

【図5】実施例３の自己出力型検出器における変形例の一例を示す概略図である。

【図6】実施例４の自己出力型検出器における支持部の基本概念を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に本発明の自己出力型検出器の実施例を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0022】

＜実施例１＞
本発明の自己出力型検出器の実施例１について図１Ａ乃至図３を用いて説明する。図１Ａは、実施例１の自己出力型検出器１の基本概念を示す概略断面図である。図１Ｂは、図１Ａで示した自己出力型検出器１において、長手方向の中心軸上に切断面を回転させることによって得られる断面図である。図２は、図１Ａに示した自己出力型検出器１の横断面図である。図３は、本発明による実施例１の自己出力型検出器１における支持部の基本概念を示す概略図である。

【0023】

図１Ａに示す自己出力型検出器１は、中心に鉛ビスマス製のエミッタ１１、外側にＳＵＳ製の外部コレクタ１４が存在する。

【0024】

エミッタ１１は、Ａｌ_２Ｏ_３製の絶縁材容器１２に覆われていることで、１以上の絶縁材容器１２の内部領域に封入されている状態である。絶縁材容器１２は気密（液密）であり、エミッタ１１が溶融しても絶縁材容器１２の外に漏れることはない。

【0025】

このエミッタ１１は少なくとも２層以上の複層構造により、ガンマ線あるいは中性子のいずれかの放射線を専用で検出するものであり（本実施例ではガンマ線用とする）、外部コレクタ１４と電気的に接続されている。外部コレクタ１４は、ケーブル１６の芯線１５と電気的に接続されている。

【0026】

絶縁材容器１２は、２つ以上の区画に分離された内部領域を有する絶縁材で構成されており、図２に示すように長手方向の中心軸から径方向に伸ばした直線Ｌに対して、少なくとも３つ以上の絶縁材容器の内壁と交わる交点が存在する。上述の直線Ｌに対して、径方向の内側から外側にかけて、最内径の層（領域）を１層、その１つ外側の層（領域）を２層、さらに外側を３層と層の数だけ層数を割り当てた場合に、奇数次の層と偶数次の層は分離されており、かつ、各々の層が気密となっている。

【0027】

ここで、自己出力型検出器１自体の厚さは、入射する放射線のエネルギー、及び設置スペースに制約されるが、エミッタ１１の積層数は多ければ多いほどよく、厚ければ厚いほうが良いことから、エミッタ１１の封入された内部領域の径方向の厚みをＴｅ、コレクタ１３の封入された内部領域の径方向の厚みをＴｃとしたときに、Ｔｅ＞Ｔｃであることが望ましい。

【0028】

この絶縁材容器１２は後述する支持部１８によって、奇数次または偶数次の層間が電気的に接続されているが、絶縁されていてもよく、特に限定されない。

【0029】

支持部１８は、エミッタ１１の封入された内部領域とコレクタ１３の封入された内部領域のいずれか一方以上の領域内（本実施例ではコレクタ１３の封入された内部領域内）に設けられた絶縁材容器１２と同じくＡｌ_２Ｏ_３で構成された部材であり、絶縁材容器１２の一部として成型される。

【0030】

自己出力型検出器１は、その使用環境が過酷であり、温度変化によりエミッタ１１またはコレクタ１３の体積変化することがほとんどである。この際、エミッタ１１とコレクタ１３との容積が異なるため、体積変化量が異なる。これに伴い、絶縁材容器１２の壁が低圧側に押し出されて変形することを補うため、支持部１８は絶縁材容器１２の内壁の中心軸上から数えて任意のｎ枚目と（ｎ＋１）枚目との間の領域に挿入され、絶縁材容器１２の壁の変形を抑制するスペーサの役割を持つ。

【0031】

図３に支持部１８の層内における構造を示す。図３に示すように、支持部１８は中空構造の絶縁材で構成されることが望ましく、これにより支持部１８の存在する層の前後の層を電気的に接続可能である。図３に示すように、支持部１８をコレクタ１３の封入された内部領域内に設けることで、１層目のエミッタ１１と３層目のエミッタ１１の層とを電気的に接続する。融解状態で存在するエミッタ１１は、支持部１８の中空構造と通じて、中空構造を通じて異なるエミッタ１１の封入された内部領域の間を相互に移動可能となっている。

【0032】

支持部１８が設けられる自己出力型検出器１の軸方向位置は、１つの場合は軸方向中央部、２つの場合は軸方向１／４及び３／４に近い部分、等、軸方向で略均等に内周側と外周側とを支持することが好適である。

【0033】

支持部１８が設けられる自己出力型検出器１の周方向についても特に限定は無いが、周方向で均等に支持することが好適であるが、構造が複雑になり製造性の観点などから１カ所以上であればよい。

【0034】

絶縁材容器１２を気密容器とする方法は、例えば３Ｄプリンタなどによる成型が応用できる。適切な寸法で成型した絶縁材容器内にエミッタ１１を溶かしながら入れ、エミッタ１１に金属製の芯線を挿入する。絶縁材容器の開口部から外へは芯線のみが出ているため、開口部を加熱しながら挟んだり、耐熱・絶縁性の接着材により封止することができる。

【0035】

ここでは支持部１８がＡｌ_２Ｏ_３で絶縁材容器１２の一部としたが、気密容器として成形可能で、高温環境において融解したエミッタ１１を保持可能であれば、必ずしもＡｌ_２Ｏ_３である必要はなく、石英ガラスなど他の物質でもよい。また、絶縁性を保つことができれば、絶縁材容器１２の一部として成型されなくてもよい。

【0036】

コレクタ１３は、絶縁材容器１２の内部領域のうち、エミッタ１１が封入されていない側の１以上の内部領域に封入されたＡｌ等の密度の小さい軽金属で構成される。

【0037】

支持部１８が挿入されたコレクタ１３層は、支持部１８の容積分だけコレクタ１３の体積が減少する。そのため、支持部１８のコレクタ１３の層に占める割合を抑えることが望ましい。また、支持部１８が円周上の一部に偏って存在する場合には、円周方向でガンマ線に対する感度が変化するため、円周方向に等分に配置されることが望ましい。

【0038】

図２に示すようにエミッタ１１は、絶縁材容器１２の奇数次の層に存在し、コレクタ１３は偶数次の層に存在し、互いに電気的に接続されない。エミッタ１１が存在する層に電気的に接続された芯線１５とコレクタ１３が存在する層及び自己出力型検出器１の外側の外部コレクタ１４に電気的に接続された芯線１５を電流計測装置２０に接続し、流れる電流を計測する。

【0039】

電流計測装置２０は、流れる電流値を計測し、コレクタ１３等が配置されている空間でのガンマ線強度や中性子強度を演算する。

【0040】

図２では、エミッタ１１とコレクタ１３の存在する層を規定したが、偶数次のエミッタ１１、奇数次の層にコレクタ１３が存在してもよい。この場合、自己出力型検出器１の外側の外部コレクタ１４とコレクタ１３が電気的に接続されて束ねられた芯線１５と、エミッタ１１の層に電気的に接続された芯線１５を電流計測装置２０に接続することで電流値を測定する。

【0041】

芯線１５はケーブル１６の芯の線である。ケーブル１６は同軸ケーブルでもＭＩケーブルでもよい。ケーブル１６は電流計測装置２０に接続される。自己出力型検出器１の外周のうち、ケーブル１６が存在する場所以外あるいはコレクタ部を除いてＳＵＳ製のハウジング１７で覆われている。

【0042】

原子炉核計装管内に図１Ａの自己出力型検出器１を設置すると、約２８０℃の高温にさらされ、エミッタ１１の鉛ビスマスは融点が約１２５℃であることから、エミッタ１１は溶融する。この時、絶縁材容器１２はＡｌ_２Ｏ_３製であり、１０００℃以上でも形状を保つことができる。絶縁材容器１２が気密であり、エミッタ１１の体積、絶縁材容器１２の容積、芯線１５の絶縁材容器１２内での深さを適切に調整しているため、エミッタ１１溶融時でもエミッタ１１と芯線１５が接触し、電気的に接続されている。

【0043】

エミッタ１１が溶融している状態であっても、ガンマ線がエミッタと相互作用を起こした際に電子はエミッタ１１から放出される。この時、一般的な自己出力型ガンマ線検出器の動作と同様に、エミッタ１１中の電子数の変化のために電気的に接続されている芯線１５を通じて電流が流れる。ガンマ線がエミッタ１１と相互作用を起こし、エミッタ１１から放出される電子が多いほど発生する電流値は大きくなる。このため、芯線１５及びケーブル１６の先に接続されている電流計測装置２０によって電流値を計測することによって自己出力型検出器１に照射されたガンマ線量あるいは線量率が監視できる。

【0044】

原子炉において少なくとも定格運転時は炉内の線量率は、原子炉出力に比例している。したがって、原子炉計装管内に設置した図１Ａの自己出力型検出器１によって得られる電流値の監視によって原子炉出力が監視できる。

【0045】

ここではエミッタ１１を鉛ビスマスとしたが、Ｐｂ、Ｂｉなど他の物質でも同様の機能を満たすことができる。さらに自己出力型中性子検出器として運用する場合も中性子感度が高く、融点の低い物質をエミッタ１１として採用して同様の機能を満たすことができる。

【0046】

また、ここでは外部コレクタ１４をＳＵＳとしたが、必ずしもＳＵＳ製である必要はなく、Ａｌなどの他の物質でも同様の機能を満たすことができる。

【0047】

また、絶縁材容器１２として、Ａｌ_２Ｏ_３を採用したが、気密容器として整形可能で、高温環境において溶融したエミッタ１１を保持可能であれば、必ずしもＡｌ_２Ｏ_３である必要はない。石英ガラスなど他の物質でも同様の機能を満たすことができる。

【0048】

次に、本実施例の効果について説明する。

【0049】

上述した本発明の実施例１の自己出力型検出器１は、２つ以上の区画に分離された内部領域を有する絶縁材で構成された気密な絶縁材容器１２と、１以上の絶縁材容器１２の内部領域に封入されたエミッタ１１と、絶縁材容器１２の内部領域のうち、エミッタ１１が封入されていない側の１以上の内部領域に封入されたコレクタ１３と、エミッタ１１の封入された内部領域とコレクタ１３の封入された内部領域のいずれか一方以上の領域内に設けられた支持部１８と、を備える。

【0050】

このような上述した本発明の実施例１の自己出力型検出器１は、ガンマ線に対して高感度にするために必要な多層化において、絶縁材容器１２に支持部１８を備えることで絶縁材容器１２の内壁の破損を従来の構造に比べて減らすことができるため、高温において溶解しても安定して動作する検出器とすることができる。従って、ガンマ線との相互作用確率が高く、中性子との反応断面積が比較的低く、高温で動作可能であるため、原子炉内の核計装においてガンマ線の線量率を測定可能とする。

【0051】

また、支持部１８は中空構造の絶縁材で構成されるため、エミッタ１１の層間またはコレクタ１３の層間において電気的に接続させることが可能となり、エミッタ１１とコレクタ１３から電気的に接続する芯線１５の数を減らすことが可能となり、構造を簡素化することができる。このため、エミッタまたはコレクタまたはその両方が融解状態で使用する自己出力型ガンマ線検出器を幅広い線量率環境に適用することができる。

【0052】

更に、エミッタ１１の封入された内部領域の径方向の厚みをＴｅ、コレクタ１３の封入された内部領域の径方向の厚みをＴｃとしたときに、Ｔｅ＞Ｔｃであることで、放射線と反応するエミッタ１１を厚くなることから、より高感度な放射線の検出を実現することができる。

【0053】

なお、自己出力型検出器１において中心軸側から「エミッタ１１」→「コレクタ１３」→「エミッタ１１」→「外部コレクタ１４」よりもエミッタ１１やコレクタ１３を多層とする場合も、いずれか１以上の層に支持部１８が存在すればよいが、この場合も全ての層に支持部１８が設けられることが望ましい。これは後述する他の実施例の自己出力型検出器においても同様である。

【0054】

＜実施例２＞
本発明の実施例２の自己出力型検出器について図４を用いて説明する。図４は、実施例２の自己出力型検出器１Ａの概略断面図である。

【0055】

上述した実施例１の自己出力型検出器１では、支持部１８を周方向の任意の箇所に設ける構造としたが、図４に示す本実施例の自己出力型検出器１Ａは、支持部１８Ａを全周方向に設けることでより絶縁材容器１２の変形の抑制を向上させることを目的とした構造としている。

【0056】

図４において、支持部１８Ａは、エミッタ１１Ａの層、コレクタ１３Ａの層のそれぞれの層に設置され、長手方向に少なくとも１箇所以上の位置に設置される。

【0057】

このような構造では、エミッタ１１Ａの層とコレクタ１３Ａの層とは支持部１８Ａを境界に領域が分離されることになる。このため、分離された領域間を電気的に接続するため、支持部１８Ａを貫くように芯線１５を設置する。支持部１８Ａで長手方向に分離されたエミッタ１１Ａ及びコレクタ１３Ａの層は、円周方向には電気的に接続されているため、分離された領域内の少なくとも１箇所以上で芯線１５が接続されていればよい。

【0058】

なお、支持部１８Ａを支持部１８と同様に中空構造とすることも可能であり、この場合は芯線１５を延長させる必要は無くなる。

【0059】

その他の構成・動作は前述した実施例１の自己出力型検出器と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

【0060】

本発明の実施例２の自己出力型検出器においても、前述した実施例１の自己出力型検出器とほぼ同様な効果が得られる他、エミッタ１１Ａ及びコレクタ１３Ａの層内に支持部１８Ａが全周方向に形成されるため、より高強度な構造を実現することができる。

【0061】

＜実施例３＞
本発明の実施例３の自己出力型検出器について図５を用いて説明する。図５は、実施例３の自己出力型検出器の概略断面図である。

【0062】

上述した実施例１の自己出力型検出器１では、コレクタ１３の層内に支持部１８を設ける構造としたが、図５に示す本実施例の自己出力型検出器１Ｂでは、前述の構造に加えて、エミッタ１１Ｂの層内にも支持部１８Ｂを設けることでより絶縁材容器１２の変形の抑制を向上させる構造としたものである。

【0063】

実施例３において、エミッタ１１Ｂ及びコレクタ１３Ｂは絶縁材容器１２に封入される。実施例１との差異は、支持部１８Ｂがコレクタ１３Ｂの層内のみならずエミッタ１１Ｂの層内にも設置されることである。

【0064】

長手方向の任意の位置に支持部１８Ｂは設置され得るが、エミッタ１１Ｂの層に設置される支持部とコレクタ１３Ｂの層に設置される支持部１８Ｂは、支持部１８Ｂの中空構造内の領域が接触しない位置に設置されることが望ましい。これは、エミッタ１１Ｂとコレクタ１３Ｂとの電気的な接触を回避するためである。

【0065】

図５に示す自己出力型検出器１Ｂは、エミッタ１１Ｂとコレクタ１３Ｂの領域はそれぞれ層をまたいで電気的に接触していることになる。したがって、エミッタ１１Ｂ及びコレクタ１３Ｂから電流を計測するための導線（芯線１５）は、少なくとも１箇所以上で接続されていればよい。

【0066】

その他の構成・動作は前述した実施例１の自己出力型検出器と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

【0067】

本発明の実施例３の自己出力型検出器においても、前述した実施例１の自己出力型検出器とほぼ同様な効果が得られる他、より高強度な構造を実現することができ、より配線を簡易にすることができる。

【0068】

＜実施例４＞
本発明の実施例４の自己出力型検出器について図６を用いて説明する。図６は、実施例４の自己出力型検出器の概略断面図である。図６は、第４実施形態に係る自己出力型検出器１Ｃの絶縁材容器１２Ｃのエミッタ１１Ｃやコレクタ１３Ｃの体積増加の影響を緩和する構造を示す図である。

【0069】

上述した実施例１の自己出力型検出器１では、エミッタ１１の物質の選択次第では高温環境において膨張する可能性があり、その対策として支持部１８を設置した。図６に示す本実施例の自己出力型検出器１Ｃでは、支持部１８の設置に加え、絶縁材容器１２Ｃ内の内部領域に、空隙６０を設ける構造としたものである。

【0070】

図６に示す自己出力型検出器１Ｃにおいて、絶縁材容器１２Ｃは、内部にエミッタ１１Ｃの他に空隙６０が形成されており、この空隙６０に気体（例えば、空気）が封入された気密な容器である。気密容器の成型を低圧環境で実施するなどして、空隙６０の気体の圧力は常温あるいはエミッタ１１Ｃの膨張前の時点で負圧であることが望ましい。空隙６０の気体以外は図１Ａと同様の物質で構成されている。

【0071】

温度上昇に伴い、融点の低いエミッタ１１Ｃは膨張あるいは溶融して体積が増加する。このとき、絶縁材容器１２Ｃ内に負圧の空隙６０の気体を設けることで、絶縁材容器１２Ｃに内側から大きな圧力がかかることが無く、変形や破壊などにより、気密が破れることを回避することができる。

【0072】

空隙６０の気体が存在する分、絶縁材容器１２Ｃ内に空間が発生する可能性はあるが、エミッタ１１Ｃが溶融あるいは膨張したときにエミッタ１１Ｃと芯線１５が接触し、電気的に接続できるようにエミッタ１１Ｃの体積、絶縁材容器１２Ｃの容積、芯線１５の絶縁材容器１２Ｃ内での深さを適切に調整している。

【0073】

このような構成とすることで、エミッタ１１Ｃが高温において体積が増加した場合で、気密が破れること無く、自己出力型検出器１Ｃとして動作することが可能である。このため、ケーブル１６の先に接続されている電流計測装置２０によって電流値を計測することによって自己出力型検出器１Ｃに照射されたガンマ線量あるいは線量率が監視できる。

【0074】

ここでは絶縁材容器１２Ｃ内の空隙６０の気体を負圧の空気としているが、ＨｅやＡｒなどの希ガスやＣＯ_２などの気体でも良く、あるいは負圧の空隙６０の気体の代わりに真空としても同様の動作が可能である。

【0075】

その他の構成・動作は前述した実施例１の自己出力型検出器１と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

【0076】

本発明の実施例４の自己出力型検出器１Ｃにおいても、前述した実施例１の自己出力型検出器１とほぼ同様な効果が得られる他、溶融したエミッタ１１Ｃ等の膨張により強い構造となることから、更なる信頼性の向上を達成することができる。

【0077】

＜その他＞
以上、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。

【0078】

例えば、実施例１乃至実施例４では、自己出力型検出器１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、その中心軸に対して垂直な断面の形状が円の形態について説明したが、断面は円以外にも三角形や四角形などの多角形の形状とすることができる。

【符号の説明】

【0079】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…自己出力型検出器
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…エミッタ
１２，１２Ｃ…絶縁材容器
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…コレクタ
１４…外部コレクタ
１５…芯線
１６…ケーブル
１７…ハウジング
１８，１８Ａ，１８Ｂ…支持部
２０…電流計測装置
６０…空隙
Ｌ…直線

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】