(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】
(24)【登録日】2023-11-28
(45)【発行日】2023-12-06
(54)【発明の名称】自己出力型ガンマ線検出器
(51)【国際特許分類】
G01T 1/28 20060101AFI20231129BHJP
G21C 17/10 20060101ALI20231129BHJP
G21C 17/104 20060101ALI20231129BHJP
【ＦＩ】
G01T1/28
G21C17/10 600
G21C17/104
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020068161
(22)【出願日】2020-04-06
(65)【公開番号】P2021165645
(43)【公開日】2021-10-14
【審査請求日】2022-12-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村上 洋平
(72)【発明者】
【氏名】伏見 篤
(72)【発明者】
【氏名】岡田 耕一
【審査官】大谷 純
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５５－０００４９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０８５１１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－２１１５７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４０９１２８８（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｔ １／１６、１／２８、３／００
Ｇ２１Ｃ １７／００－１７／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エミッタと、前記エミッタを囲むコレクタと、
前記エミッタおよび前記コレクタを結ぶ信号線と、
前記信号線に取り付けられた電流計を備え、
前記エミッタを複数備え、
前記コレクタの内面の表面積をＳ１とし、前記複数の前記エミッタの表面積の合計をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２である
ことを特徴とする自己出力型ガンマ線検出器。
【請求項2】
各前記エミッタに前記信号線がそれぞれ接続され、前記信号線が一つに結線されて前記電流計に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の自己出力型ガンマ線検出器。
【請求項3】
エミッタと、前記エミッタを囲むコレクタと、
前記エミッタおよび前記コレクタを結ぶ信号線と、
前記信号線に取り付けられた電流計を備え、
前記エミッタの表面に複数の突起物を設け、
前記コレクタの内面の表面積をＳ１とし、前記エミッタの表面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２である
ことを特徴とする自己出力型ガンマ線検出器。
【請求項4】
前記エミッタの前記複数の突起物の形状が全て等しいことを特徴とする請求項３に記載の自己出力型ガンマ線検出器。
【請求項5】
前記エミッタの前記複数の突起物が等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の自己出力型ガンマ線検出器。
【請求項6】
前記エミッタの前記複数の突起物は、形状が異なり間隔が一様ではない配置とされたことを特徴とする請求項３に記載の自己出力型ガンマ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軽水炉の炉出力の監視に使用される自己出力型ガンマ線検出器に関し、特に、沸騰水型原子炉の炉出力を変更したときの出力の監視に用いて好適な自己出力型ガンマ線検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電所は、その運転中に、炉心の出力を放射線検出器で監視することにより、計画通りの出力で原子炉が運転できているかを確認している。
現在の沸騰水型軽水炉では、放射線検出器として、ガンマ線を検出することで炉出力を監視する検出器であるガンマサーモメータが主流になりつつある。
しかしながら、ガンマサーモメータは、ガンマ線の線量率を熱に変換して測定するため、低出力領域での測定は原理的に困難となる。そのため、将来の低出力領域の運転時における、ガンマ線による炉出力を測定する技術が求められている。
現在の沸騰水型軽水炉では、放射線検出器として、ガンマ線を検出することで炉出力を監視する検出器であるガンマサーモメータが主流になりつつある。
しかしながら、ガンマサーモメータは、ガンマ線の線量率を熱に変換して測定するため、低出力領域での測定は原理的に困難となる。そのため、将来の低出力領域の運転時における、ガンマ線による炉出力を測定する技術が求められている。
【0003】
ガンマ線検出器としては、上記のガンマサーモメータの他に、自己出力型ガンマ線検出器（Self-Powered Gamma-ray Detector:ＳＰＧＤ）がある。
ＳＰＧＤは、エミッタおよびコレクタと呼ばれる部材から構成される（例えば、特許文献１を参照）。エミッタにガンマ線が衝突すると、コンプトン散乱および光電効果により電子が放出され、放出された電子がコレクタで吸収される。エミッタおよびコレクタをケーブルなどで接続し、両者の間に電流計を設置することで、電子の需給に伴う電位差を測定することができる。
この方式であれば、ガンマ線を熱に変換することなく、直接測定することが可能となる。
ＳＰＧＤは、エミッタおよびコレクタと呼ばれる部材から構成される（例えば、特許文献１を参照）。エミッタにガンマ線が衝突すると、コンプトン散乱および光電効果により電子が放出され、放出された電子がコレクタで吸収される。エミッタおよびコレクタをケーブルなどで接続し、両者の間に電流計を設置することで、電子の需給に伴う電位差を測定することができる。
この方式であれば、ガンマ線を熱に変換することなく、直接測定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－８５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、標準的なＳＰＧＤの線量率の測定下限値は数ｋＧｙ／ｈであり、低出力時の炉出力監視のためには数十ｋＧｙ／ｈの測定が必要となることを考えると、標準的なＳＰＧＤをそのまま低出力時の監視に用いることは困難である。
低出力時の監視にＳＰＧＤを使用するためには、検出器の高感度化が必要となる。
低出力時の監視にＳＰＧＤを使用するためには、検出器の高感度化が必要となる。
【0006】
上述した問題の解決のために、本発明においては、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出を可能にする、感度の高い自己出力型ガンマ線検出器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、エミッタと、エミッタを囲むコレクタと、エミッタおよびコレクタを結ぶ信号線と、信号線に取り付けられた電流計を備える。
そして、本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、コレクタの内面の表面積をＳ１とし、エミッタの表面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２である。
第１の本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、さらに、エミッタを複数備え、複数のエミッタの表面積の合計を上記のＳ２とする。
第２の本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、さらに、エミッタの表面に複数の突起物を設けている。
そして、本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、コレクタの内面の表面積をＳ１とし、エミッタの表面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２である。
第１の本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、さらに、エミッタを複数備え、複数のエミッタの表面積の合計を上記のＳ２とする。
第２の本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、さらに、エミッタの表面に複数の突起物を設けている。
【発明の効果】
【0008】
上述の本発明によれば、エミッタの表面積をコレクタの内面の表面積よりも大きくしたことにより、ガンマ線を照射した際の電子の放出量を大きくすることができるので、自己出力型ガンマ線検出器の高感度化が可能となる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】ＳＰＧＤの基本構成の要部の水平断面図である。
【図2】改良型沸騰水型原子炉の概略構成図である。
【図3】改良型沸騰水型原子炉の燃料集合体の概略構成図（水平断面図）である。
【図4】実施例１のＳＰＧＤの中心軸に垂直な面における断面図である。
【図5】実施例１のＳＰＧＤの中心軸を含む面における断面図である。
【図6】実施例２のＳＰＧＤの中心軸を含む面における断面図である。
【図7】実施例３のＳＰＧＤの中心軸を含む面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明に係る実施の形態及び実施例について、文章もしくは図面を用いて説明する。ただし、本発明に示す構造、材料、その他具体的な各種の構成等は、ここで取り上げた実施の形態及び実施例に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0011】
ガンマサーモメータは、ガンマ線の線量率を熱に変換して測定するため、低出力領域での測定は原理的に困難となる。
そのため、本願の発明者は、ガンマ線検出器として自己出力型ガンマ線検出器（ＳＰＧＤ）に着目した。
しかしながら、前述したように、標準的なＳＰＧＤをそのまま低出力時の監視に用いることは困難である。
そのため、本願の発明者は、ガンマ線検出器として自己出力型ガンマ線検出器（ＳＰＧＤ）に着目した。
しかしながら、前述したように、標準的なＳＰＧＤをそのまま低出力時の監視に用いることは困難である。
【0012】
本願の発明者は、ガンマ線がエミッタに照射されて発生する電子のエミッタ内での飛程が小さく、エミッタからコレクタに到達する電子のほぼ全ては、エミッタの表面で生成されることに着目した。すなわち、エミッタの中心付近で電子が生成したとしても、電子はそのままエミッタの中で失速し停止してしまう。
また、ＳＰＧＤでは、ガンマ線がエミッタに照射されて発生した電子がコレクタに到達することにより正の電流が流れ、その電流を電流計で測定することで、ガンマ線を検出している。しかし、ガンマ線がコレクタに照射されても電子が発生し、コレクタで発生した電子がエミッタに到達して負の電流となり、正負の電流が相殺された値が測定値となるため、測定値が小さくなって感度が低くなる。
そこで、本願の発明者は、コレクタの構造の制約の中で、エミッタの表面積を大きくすることで、エミッタからコレクタへ到達する電子の数を増やして、上記の正の電流の量を大きくできることを見出した。
また、ＳＰＧＤでは、ガンマ線がエミッタに照射されて発生した電子がコレクタに到達することにより正の電流が流れ、その電流を電流計で測定することで、ガンマ線を検出している。しかし、ガンマ線がコレクタに照射されても電子が発生し、コレクタで発生した電子がエミッタに到達して負の電流となり、正負の電流が相殺された値が測定値となるため、測定値が小さくなって感度が低くなる。
そこで、本願の発明者は、コレクタの構造の制約の中で、エミッタの表面積を大きくすることで、エミッタからコレクタへ到達する電子の数を増やして、上記の正の電流の量を大きくできることを見出した。
【0013】
本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、エミッタと、エミッタを囲むコレクタと、エミッタおよびコレクタを結ぶ信号線と、信号線に取り付けられた電流計を備える。
そして、本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、コレクタの内面の表面積をＳ１とし、エミッタの表面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２である。
このようにエミッタの表面積をコレクタの内面の表面積よりも大きくしたことにより、ガンマ線を照射した際の電子の放出量を大きくすることができるので、自己出力型ガンマ線検出器の高感度化が可能となる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
そして、本発明の自己出力型ガンマ線検出器は、コレクタの内面の表面積をＳ１とし、エミッタの表面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２である。
このようにエミッタの表面積をコレクタの内面の表面積よりも大きくしたことにより、ガンマ線を照射した際の電子の放出量を大きくすることができるので、自己出力型ガンマ線検出器の高感度化が可能となる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
【0014】
本発明に係る自己出力型ガンマ線検出器が適用される沸騰水型原子炉とは、通常の沸騰水型原子炉（Boiling Water Reactor:ＢＷＲ）、改良型沸騰水型原子炉（Advanced Boiling Water Reactor:ＡＢＷＲ）、高経済性単純化沸騰水型原子炉（Economic Simplified Boiling Water Reactor:ＥＳＢＷＲ）等を含む。
通常の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）は、再循環ポンプを備え冷却材として水（冷却水）を原子炉圧力容器外へ通流し、再び原子炉圧力容器内のダウンカマへ流入させることで冷却水を循環させる構成である。
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）は、インターナルポンプを備え、冷却水を原子炉圧力容器内で循環させる構成である。
高経済性単純化沸騰水型原子炉（ＥＳＢＷＲ）は、ＡＢＷＲにおけるインターナルポンプを不要とする。
通常の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）は、再循環ポンプを備え冷却材として水（冷却水）を原子炉圧力容器外へ通流し、再び原子炉圧力容器内のダウンカマへ流入させることで冷却水を循環させる構成である。
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）は、インターナルポンプを備え、冷却水を原子炉圧力容器内で循環させる構成である。
高経済性単純化沸騰水型原子炉（ＥＳＢＷＲ）は、ＡＢＷＲにおけるインターナルポンプを不要とする。
【0015】
以下では、炉心として、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）を例として説明する。
なお、上述のように、ガンマ線検出器が炉出力監視の主流となりつつある技術背景を踏まえると、ＳＰＧＤは、横断面十字状の制御棒（十字型制御棒）を装荷する燃料集合体の体数が異なる、他の沸騰水型原子炉にも適用可能である。
なお、上述のように、ガンマ線検出器が炉出力監視の主流となりつつある技術背景を踏まえると、ＳＰＧＤは、横断面十字状の制御棒（十字型制御棒）を装荷する燃料集合体の体数が異なる、他の沸騰水型原子炉にも適用可能である。
【0016】
【0017】
図１に示すＳＰＧＤ１００は、コレクタ１０１およびそれに内包されるエミッタ１０２から構成される。
コレクタ１０１は、底面を有する円筒状の構造となっている。
エミッタ１０２は、従来のＳＰＧＤの設計では、１本の円柱状の構造となっている。
コレクタ１０１は、底面を有する円筒状の構造となっている。
エミッタ１０２は、従来のＳＰＧＤの設計では、１本の円柱状の構造となっている。
【0018】
コレクタ１０１の内面１０３の表面積Ｓ１は、従来のＳＰＧＤの設計通りにエミッタ１０２を１本の円柱状の構造とした場合には、エミッタ１０２の表面積（外面１０４の表面積）Ｓ２よりも大きくなる（Ｓ１＞Ｓ２）。
【0019】
これに対して、本発明に係るＳＰＧＤでは、エミッタの本数もしくは形状を、従来のＳＰＧＤのエミッタの構造から変更することにより、コレクタの内面の表面積Ｓ１よりもエミッタの表面積Ｓ２が大きい構成（Ｓ１＜Ｓ２）とする。
【0020】
次に、本発明に係るＳＰＧＤを適用する改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）について説明する。
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の概略構成図を、図２に示す。
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の概略構成図を、図２に示す。
【0021】
図２に示すＡＢＷＲ２００は、原子炉圧力容器２０１内に円筒状の炉心シュラウド２０２が設けられ、炉心シュラウド２０２内に、複数体の燃料集合体（図示せず）が装荷された炉心２０３が設置されている。
また、原子炉圧力容器２０１内には、炉心２０３を覆うシュラウドヘッド２０４に取り付けられ上方へと延伸する気水分離器２０５、及び気水分離器２０５の上方に配される蒸気乾燥器２０６が設けられている。
上部格子板２０７が、シュラウドヘッド２０４の下方で炉心シュラウド２０２内に配され、炉心シュラウド２０２に取り付けられて炉心２０３の上端部に位置している。
炉心支持板２０８が、炉心２０３の下端部に位置して炉心シュラウド２０２内に配され、炉心シュラウド２０２に設置されている。
また、複数の燃料支持金具２０９が炉心支持板２０８に設置されている。
さらに、原子炉圧力容器２０１内には、燃料集合体の核反応を制御するため炉心２０３へ複数の横断面十字状の制御棒（図示せず）を挿入可能とする制御棒案内管２１０が設けられている。
原子炉圧力容器２０１の底部より下方に設置された制御棒駆動機構ハウジング（図示せず）内に制御棒駆動機構２１１を備え、制御棒は制御棒駆動機構２１１に連結されている。
また、原子炉圧力容器２０１内には、炉心２０３を覆うシュラウドヘッド２０４に取り付けられ上方へと延伸する気水分離器２０５、及び気水分離器２０５の上方に配される蒸気乾燥器２０６が設けられている。
上部格子板２０７が、シュラウドヘッド２０４の下方で炉心シュラウド２０２内に配され、炉心シュラウド２０２に取り付けられて炉心２０３の上端部に位置している。
炉心支持板２０８が、炉心２０３の下端部に位置して炉心シュラウド２０２内に配され、炉心シュラウド２０２に設置されている。
また、複数の燃料支持金具２０９が炉心支持板２０８に設置されている。
さらに、原子炉圧力容器２０１内には、燃料集合体の核反応を制御するため炉心２０３へ複数の横断面十字状の制御棒（図示せず）を挿入可能とする制御棒案内管２１０が設けられている。
原子炉圧力容器２０１の底部より下方に設置された制御棒駆動機構ハウジング（図示せず）内に制御棒駆動機構２１１を備え、制御棒は制御棒駆動機構２１１に連結されている。
【0022】
原子炉圧力容器２０１の底部である下鏡２１２に、その下方より原子炉圧力容器２０１の内部へ貫通するよう複数のインターナルポンプ２１３が設置されている。複数のインターナルポンプ２１３は、複数の制御棒案内管２１０の最外周部より外側であって、環状に相互に所定の間隔にて離間し、複数台配されている。
これにより、インターナルポンプ２１３は、制御棒案内管２１０等と干渉することはない。そして、各インターナルポンプ２１３のインペラが、円筒状の炉心シュラウド２０２と原子炉圧力容器２０１の内面との間に形成される環状のダウンカマ２１４内に位置付けられている。
原子炉圧力容器２０１内の冷却材である水（冷却水）は、各インターナルポンプ２１３のインペラにより、ダウンカマ２１４を介して、下鏡２１２側から炉心２０３へ供給される。
これにより、インターナルポンプ２１３は、制御棒案内管２１０等と干渉することはない。そして、各インターナルポンプ２１３のインペラが、円筒状の炉心シュラウド２０２と原子炉圧力容器２０１の内面との間に形成される環状のダウンカマ２１４内に位置付けられている。
原子炉圧力容器２０１内の冷却材である水（冷却水）は、各インターナルポンプ２１３のインペラにより、ダウンカマ２１４を介して、下鏡２１２側から炉心２０３へ供給される。
【0023】
炉心２０３内に流入する冷却水は、燃料集合体（図示せず）の核反応により加熱され気液二相流となり、気水分離器２０５へ流入する。
気水分離器２０５を通流する気液二相流は、湿分を含む蒸気（気相）と水（液相）に分離され、液相は再び冷却水としてダウンカマ２１４へ降下する。
一方、蒸気（気相）は、蒸気乾燥器２０６へと導入され湿分が除去された後、主蒸気配管２１５を介してタービン（図示せず）へ供給される。
復水器等を介して給水配管２１６より原子炉圧力容器２０１内に流入する冷却水は、ダウンカマ２１４内を下方へと通流する（降下する）。
このように、インターナルポンプ２１３は、炉心２０３で発生する熱を効率良く冷却するため、冷却水を炉心２０３へ強制循環させる。
気水分離器２０５を通流する気液二相流は、湿分を含む蒸気（気相）と水（液相）に分離され、液相は再び冷却水としてダウンカマ２１４へ降下する。
一方、蒸気（気相）は、蒸気乾燥器２０６へと導入され湿分が除去された後、主蒸気配管２１５を介してタービン（図示せず）へ供給される。
復水器等を介して給水配管２１６より原子炉圧力容器２０１内に流入する冷却水は、ダウンカマ２１４内を下方へと通流する（降下する）。
このように、インターナルポンプ２１３は、炉心２０３で発生する熱を効率良く冷却するため、冷却水を炉心２０３へ強制循環させる。
【0024】
次に、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）において、ＳＰＧＤを設置する場所について説明する。
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の燃料集合体の概略構成図（水平断面図）を、図３に示す。
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の燃料集合体の概略構成図（水平断面図）を、図３に示す。
【0025】
図３に示す燃料集合体３００は、横断面が正方形状の角筒であるチャンネルボックス３０１、複数の燃料棒（図示せず）、下部タイプレート（図示せず）、上部タイプレート（図示せず）、複数の燃料スペーサ（図示せず）を有している。
そして、チャンネルボックス３０１の内部の空間（燃料領域）３０２に、複数の燃料棒および減速材が設けられる。
また、各燃料棒の下端部が下部タイプレートに支持され、各燃料棒の上端部が上部タイプレートに支持される。
燃料集合体３００の横断面における、各燃料棒および減速材（図示せず）の配置および形状は、用途に合わせて変更が可能である。
そして、チャンネルボックス３０１の内部の空間（燃料領域）３０２に、複数の燃料棒および減速材が設けられる。
また、各燃料棒の下端部が下部タイプレートに支持され、各燃料棒の上端部が上部タイプレートに支持される。
燃料集合体３００の横断面における、各燃料棒および減速材（図示せず）の配置および形状は、用途に合わせて変更が可能である。
【0026】
横断面が十字形をしている制御棒３０４は、図３に示すように、炉心の横断面において、隣接して配置された４体の燃料集合体３００毎に一体の割合で配置される。
制御棒３０４は、図３に示すように、燃料集合体３００の外側で、燃料集合体３００の一つのコーナー部に面して配置される。
制御棒３０４の二枚のブレードが、一体の燃料集合体３０１の二つの側壁部３０５および３０６に対向している。
制御棒３０４は、中性子吸収材（例えば、ボロン）を充填した中性子吸収材領域（図示せず）、およびフォロアー部（図示せず）を有する。
制御棒３０４が挿入されておらず、かつチャンネルボックス３０１の外側の領域である水領域３０７に、検出器としてＳＰＧＤ３０８が設置される。
制御棒３０４は、図３に示すように、燃料集合体３００の外側で、燃料集合体３００の一つのコーナー部に面して配置される。
制御棒３０４の二枚のブレードが、一体の燃料集合体３０１の二つの側壁部３０５および３０６に対向している。
制御棒３０４は、中性子吸収材（例えば、ボロン）を充填した中性子吸収材領域（図示せず）、およびフォロアー部（図示せず）を有する。
制御棒３０４が挿入されておらず、かつチャンネルボックス３０１の外側の領域である水領域３０７に、検出器としてＳＰＧＤ３０８が設置される。
【実施例】
【0027】
続いて、本発明の自己ガンマ線検出器（ＳＰＧＤ）の具体的な実施例を説明する。
【0028】
【0029】
図４および図５に示すＳＰＧＤ４００は、コレクタ４０１と、コレクタ４０１に内包される複数本のエミッタ４０２と、ケーブル４０３と、ケーブル４０４と、電流計４０５とから、構成されている。
複数本のエミッタ４０２は、多数（少なくとも２本）の円柱形のエミッタ４０２で構成されており、それぞれのエミッタ４０２は、他のエミッタ４０２とは接触せずに離れて配置されている。
ケーブル４０３は、コレクタ４０１に接続されている。
ケーブル４０４は、複数のエミッタ４０２に接続されたケーブルがまとめられて一つに結線されて電流計４０５に接続されている。これにより、それぞれのエミッタ４０２においてガンマ線が照射された発生した電子による電流を検出できる。
電流計４０５は、コレクタ４０１からのケーブル４０３とエミッタ４０２からのケーブル４０４の間に設置され、両者を接続する。
複数本のエミッタ４０２は、多数（少なくとも２本）の円柱形のエミッタ４０２で構成されており、それぞれのエミッタ４０２は、他のエミッタ４０２とは接触せずに離れて配置されている。
ケーブル４０３は、コレクタ４０１に接続されている。
ケーブル４０４は、複数のエミッタ４０２に接続されたケーブルがまとめられて一つに結線されて電流計４０５に接続されている。これにより、それぞれのエミッタ４０２においてガンマ線が照射された発生した電子による電流を検出できる。
電流計４０５は、コレクタ４０１からのケーブル４０３とエミッタ４０２からのケーブル４０４の間に設置され、両者を接続する。
【0030】
実施例１のＳＰＧＤ４００は、一本の太いエミッタを用いる従来の構成よりも、エミッタ４０２を複数本に分割することで、エミッタ４０２の総表面積（全てのエミッタ４０２の外面４０７の表面積の合計）Ｓ２を増やすことを特徴としている。
この結果、エミッタ４０２の総表面積Ｓ２を、コレクタの内面４０６の表面積Ｓ１よりも大きくすることが達成できる。
この結果、エミッタ４０２の総表面積Ｓ２を、コレクタの内面４０６の表面積Ｓ１よりも大きくすることが達成できる。
【0031】
コレクタ４０１を円筒形、複数本のエミッタ４０２をそれぞれ円柱形、としたときには、コレクタ４０１とエミッタ４０２の長さがほぼ等しいので、（コレクタ４０１の内径）＜（エミッタ４０２の外径の合計）とすれば、Ｓ１＜Ｓ２となる。
【0032】
実施例１のＳＰＧＤ４００によれば、エミッタ４０２の総表面積Ｓ２を、コレクタの内面４０６の表面積Ｓ１よりも大きくすることにより、ガンマ線を照射した際の電子の放出量を大きくできるので、自己出力型ガンマ線検出器の高感度化が可能となる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
【0033】
（実施例２）
実施例２のＳＰＧＤの中心軸に垂直な面における断面図を、図６に示す。
実施例１は、従来のＳＰＧＤの設計と同様の円柱形のエミッタを作製することを前提にしていたが、実施例２では、実施例１のように複数本のエミッタを用いなくても、１本のエミッタでエミッタの表面積を拡大できる構造とした。
実施例２のＳＰＧＤの中心軸に垂直な面における断面図を、図６に示す。
実施例１は、従来のＳＰＧＤの設計と同様の円柱形のエミッタを作製することを前提にしていたが、実施例２では、実施例１のように複数本のエミッタを用いなくても、１本のエミッタでエミッタの表面積を拡大できる構造とした。
【0034】
図６に示すＳＰＧＤ５００は、外側のコレクタ５０１と、コレクタ５０１に内包される１本のエミッタ５０２と、コレクタ５０１に接続されたケーブル５０３と、エミッタ５０２に接続されたケーブル５０４と、ケーブル５０３とケーブル５０４の間に設置され両者を接続する電流計５０５から構成される。
【0035】
この構成では、エミッタ５０２に、規則的に配置された複数の突起物５０６を有することを特徴とする。複数の突起物５０６は、形状が全て等しく、かつ、等間隔に配置されている。
この複数の突起物５０６を有することにより、一本の円柱形でエミッタを作製した場合と比較して、エミッタ５０２の表面積Ｓ２を大きくできる。
なお、エミッタ５０２の突起物５０６の形状として、突起の長さや、エミッタ５０２の軸方向に対する角度は、コレクタ５０１に収まる範囲で自由に設定することが出来るが、突起物５０６の大きさや間隔は一定とする。これにより、例えばエミッタ５０２をねじの鋳型に入れることで作成することを可能にするなど、エミッタ５０２の作製が簡易となる。
突起物５０６の大きさや間隔や個数は、エミッタ５０２の表面積Ｓ２がコレクタ５０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくなるように、それぞれ選定する。
この複数の突起物５０６を有することにより、一本の円柱形でエミッタを作製した場合と比較して、エミッタ５０２の表面積Ｓ２を大きくできる。
なお、エミッタ５０２の突起物５０６の形状として、突起の長さや、エミッタ５０２の軸方向に対する角度は、コレクタ５０１に収まる範囲で自由に設定することが出来るが、突起物５０６の大きさや間隔は一定とする。これにより、例えばエミッタ５０２をねじの鋳型に入れることで作成することを可能にするなど、エミッタ５０２の作製が簡易となる。
突起物５０６の大きさや間隔や個数は、エミッタ５０２の表面積Ｓ２がコレクタ５０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくなるように、それぞれ選定する。
【0036】
実施例２のＳＰＧＤ５００は、エミッタ５０２に複数の突起物５０６を有することにより、一本の円柱形でエミッタを製作した場合と比較して、エミッタ５０２の表面積を大きくできる。
これにより、エミッタ５０３の表面積Ｓ２を、コレクタ５０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくすることが可能になる。
これにより、エミッタ５０３の表面積Ｓ２を、コレクタ５０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくすることが可能になる。
【0037】
実施例２のＳＰＧＤ５００によれば、エミッタ５０２の表面積Ｓ２を、コレクタ５０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくできることにより、ガンマ線を照射した際の電子の放出量を大きくできるので、自己出力型ガンマ線検出器の高感度化が可能となる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
【0038】
（実施例３）
実施例３のＳＰＧＤの中心軸に垂直な面における断面図を、図７に示す。
実施例２ではエミッタ５０２の突起物５０６が全て同じ大きさ、かつ等間隔で配置された規則的な構成であったが、実施例３では、大きさや間隔が一様ではない突起物を有する構造とした。
実施例３のＳＰＧＤの中心軸に垂直な面における断面図を、図７に示す。
実施例２ではエミッタ５０２の突起物５０６が全て同じ大きさ、かつ等間隔で配置された規則的な構成であったが、実施例３では、大きさや間隔が一様ではない突起物を有する構造とした。
【0039】
図７に示すＳＰＧＤ６００は、外側のコレクタ６０１と、コレクタ６０１に内包される１本のエミッタ６０２と、コレクタ６０１に接続されたケーブル６０３と、エミッタ６０２に接続されたケーブル６０４と、ケーブル６０３とケーブル６０４の間に設置され両者を接続する電流計６０５から構成される。
【0040】
この構成では、エミッタ６０２に複数の突起物６０６を有することを特徴としている。
複数の突起物６０６は、実施例２の複数の突起物５０６とは異なり、形状が異なり間隔が一様ではない配置とされている。
この複数の突起物６０６を有することにより、一本の円柱形でエミッタを作製した場合と比較して、エミッタ６０２の表面積を大きくできる。
複数の突起物６０６は、実施例２の複数の突起物５０６とは異なり、形状が異なり間隔が一様ではない配置とされている。
この複数の突起物６０６を有することにより、一本の円柱形でエミッタを作製した場合と比較して、エミッタ６０２の表面積を大きくできる。
【0041】
例えば、ブリッジ加工や化学物質での腐食作用等の簡易な製造方法により、エミッタ６０２の表面を粗くすることで、形状が異なり間隔が一様ではない配置とされた、複数の突起物６０６を形成することができる。
【0042】
実施例３のＳＰＧＤ６００は、エミッタ６０２に複数の突起物６０６を有することにより、一本の円柱形でエミッタを製作した場合と比較して、エミッタ６０２の表面積を大きくできる。
これにより、エミッタ６０３の表面積Ｓ２を、コレクタ６０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくすることが可能になる。
これにより、エミッタ６０３の表面積Ｓ２を、コレクタ６０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくすることが可能になる。
【0043】
実施例３のＳＰＧＤ６００によれば、エミッタ６０２の表面積Ｓ２を、コレクタ６０１の内面の表面積Ｓ１よりも大きくできることにより、ガンマ線を照射した際の電子の放出量を大きくできるので、自己出力型ガンマ線検出器の高感度化が可能となる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
これにより、ガンマ線の線量が少ない場合でもガンマ線の検出が可能となり、自己出力型ガンマ線検出器を用いて低出力時の炉出力を監視することができる。
【符号の説明】
【0044】
１００ ＳＰＧＤ、１０１ コレクタ、１０２ エミッタ、１０３ コレクタの内面、１０４ エミッタの外面、２００ ＡＢＷＲ、２０１ 原子炉圧力容器、２０２ 炉心シュラウド、２０３ 炉心、２０４ シュラウドヘッド、２０５ 気水分離機、２０６ 蒸気乾燥器、２０７ 上部格子板、２０８ 炉心支持板、２０９ 燃料指示金具、２１０ 制御棒案内管、２１１ 制御棒駆動機構、２１２ 下鏡、２１３ インターナルポンプ、２１４ ダウンカマ、２１５ 主蒸気配管、２１６ 給水配管、３００ 燃料集合体、３０１ チャンネルボックス、３０４ 制御棒、３０５，３０６ 側壁部、３０７ 水領域、３０８ ＳＰＧＤ、４００ ＳＰＧＤ、４０１ コレクタ、４０２ エミッタ、４０３，４０４ ケーブル、４０５ 電流計、４０６ コレクタの内面、４０７ エミッタの外面、５００ ＳＰＧＤ、５０１ コレクタ、５０２ エミッタ、５０３，５０４ ケーブル、５０５ 電流計、５０６ 突起物、６００ ＳＰＧＤ、６０１ コレクタ、６０２ エミッタ、６０３，６０４ ケーブル、６０５ 電流計、６０６ 突起物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】