中性子検出位置と時間を同時に考慮した炉雑音測定法の開発に関する研究

原子炉の動特性を調べるためには、中性子束の空間的及び時間的変化を測定することが重要であるが、これまでの動特性パラメータ測定に用いられてきた炉雑音測定手法では、中性子束の時間的変化は得られても、空間的変化に関する正確な情報は得ることは困難であった。一方、近年位置検出型中性子検出器の開発が進み、中性子検出の位置と時間情報とを同時に測定することが可能となってきた。昨年度までの研究において、測定でデータをパーソナルコンピューターのメモリーに直接書き込む新しい方法を用いた測定システムの開発を行い、複数の検出器を用いた場合でも1μsec以下という高い時間精度で、しかも長時間にわたる炉雑音測定が可能となった。さらに、この測定システムと位置検出型中性子検出器を組み合わせた炉雑音測定実験を、京都大学原子炉実験所の臨界集合体実験装置(KUCA)の固体減速架台で行ってきた。本年度はこれらの測定システムを用いたデータの収集を行うとともに、炉雑音解析法の1つであるRossi-α法に、基づき、中性子を検出した時刻と空間高次モードの重ね合わせで表わされる測定位置の情報とを同時に考慮することができる炉雑音理論式の導出を行い、実験データの解析を行った。これらの研究の結果、今回開発した測定システムにより中性子検出位置と時間を同時に測定できる炉雑音実験手法を確立することができ、さらに新たに導出した理論が実験結果を定量的に説明できることが判った。

原子炉の動特性を調べるためには、中性子束の空間的及び時間的変化を測定することが重要であるが、これまでの動特性パラメータ測定に用いられてきた炉雑音測定手法では、中性子束の時間的変化は得られても、空間的変化に関する正確な情報は得ることは困難であった。一方、近年位置検出型中性子検出器の開発が進み、中性子検出の位置と時間情報とを同時に測定することが可能となってきた。昨年度までの研究において、測定でデータをパーソナルコンピューターのメモリーに直接書き込む新しい方法を用いた測定システムの開発を行い、複数の検出器を用いた場合でも1μsec以下という高い時間精度で、しかも長時間にわたる炉雑音測定が可能となった。さらに、この測定システムと位置検出型中性子検出器を組み合わせた炉雑音測定実験を、京都大学原子炉実験所の臨界集合体実験装置(KUCA)の固体減速架台で行ってきた。本年度はこれらの測定システムを用いたデータの収集を行うとともに、炉雑音解析法の1つであるRossi-α法に、基づき、中性子を検出した時刻と空間高次モードの重ね合わせで表わされる測定位置の情報とを同時に考慮することができる炉雑音理論式の導出を行い、実験データの解析を行った。これらの研究の結果、今回開発した測定システムにより中性子検出位置と時間を同時に測定できる炉雑音実験手法を確立することができ、さらに新たに導出した理論が実験結果を定量的に説明できることが判った。