位置分解能と検出効率を向上させた革新的細径光ファイバー中性子検出器の開発

原子炉での中性子の測定をリアルタイムで行うためにはBF-3、He-3などの検出器を使用しているが、これらの検出器は大きさの制限のため検出器を設置することで体系への外乱を与えてしまうという問題がある。この問題を解決するために光ファイバーを用いた新しい中性子検出器(以下、光ファイバー検出器)を開発してきた。この検出器は光ファイバーの先端に中性子反応物質(LiF、Li-glass、B203など)とシンチレータを塗布したもので、BF-3等と比べて検出効率が低いという欠点はあるものの、微細な隙間に挿入することができるため測定場に外乱を与えることが無く、さらに先端に取り付ける中性子反応物質の種類を変更することにより様々なエネルギーの中性子を測定できるという長所がある。この検出器を熱中性子体系および高速炉体系に用いて中性子束の測定を行い、検出器の開発を行って。高速炉体系では高速炉臨界集合体(FCA)において中性子束分布の詳細測定を行い、核分裂計数管を用いた他の測定手法との比較、および計算値との比較を行った。その結果、光ファイバー検出器を用いた実験では炉心内の狭隘な隙間に設置することができるため、これまで測定することが難しかった位置での中性子束分布を簡易に測定できることが判った。また実験結果は燃料とブランケットとの境界付近を除いて計算結果と良く一致した。さらに中性子反応物質を変化させることにより、これまでの光ファイバー検出器では測定が難しかった数MeVの高速エネルギー領域の中性子束分布を詳細に測定できることが新たに判った。また、熱中性子体系では時系列データの測定も可能で、パルス中性子法実験などにも利用できることが判った。

原子炉での中性子の測定をリアルタイムで行うためにはBF-3、He-3などの検出器を使用しているが、これらの検出器は大きさの制限のため検出器を設置することで体系への外乱を与えてしまうという問題がある。この問題を解決するために光ファイバーを用いた新しい中性子検出器(以下、光ファイバー検出器)を開発してきた。この検出器は光ファイバーの先端に中性子反応物質(LiF、Li-glass、B203など)とシンチレータを塗布したもので、BF-3等と比べて検出効率が低いという欠点はあるものの、微細な隙間に挿入することができるため測定場に外乱を与えることが無く、さらに先端に取り付ける中性子反応物質の種類を変更することにより様々なエネルギーの中性子を測定できるという長所がある。この検出器を熱中性子体系および高速炉体系に用いて中性子束の測定を行い、検出器の開発を行って。高速炉体系では高速炉臨界集合体(FCA)において中性子束分布の詳細測定を行い、核分裂計数管を用いた他の測定手法との比較、および計算値との比較を行った。その結果、光ファイバー検出器を用いた実験では炉心内の狭隘な隙間に設置することができるため、これまで測定することが難しかった位置での中性子束分布を簡易に測定できることが判った。また実験結果は燃料とブランケットとの境界付近を除いて計算結果と良く一致した。さらに中性子反応物質を変化させることにより、これまでの光ファイバー検出器では測定が難しかった数MeVの高速エネルギー領域の中性子束分布を詳細に測定できることが新たに判った。また、熱中性子体系では時系列データの測定も可能で、パルス中性子法実験などにも利用できることが判った。