JPS60168067A - 中性子感知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明のｉ”ｆ　（ｉｔ この発明は全般的に中性子束のエネルギ・レベルの測定
、す３に具体的に云えば、原子炉の炉心内に収容された
中□竹子及びガンマ線束の］］ネルギ・レベルの測定に
関づる。

１１Ｒ１１了を感知りる検出器（ｎｅｕｔｒｏｎ　５ｅ
ｎｓｉｔｉｖｅｄｅｔｃｃｔｏｒｓ　）が成る期間の間
、普通の核分裂軽水１３１（Ｉ　Ｗ＋＜　）に於【ノる
炉心内中性ｆ感知装置として使われる主な感知装置であ
った。ガスを充填したフィツション・チェンバが沸騰水
形原子炉（ＢＷｌ（）の炉心内計装の普通に使われる感
知装置として生れて来たが、加圧水彩原子炉（ＰＷＲ）
の炉心には自己給電式検出器（Ｓ　Ｐ　Ｄ　）が使われ
ている。米国特許第４，１２１．１０６号に（ま、電離
箱形中性子検出器が記載されている。米国特許第３．７
６０，１８３号には電離箱形及び自己給電形検出器の相
Ｏｕが記載され−（いる。

フイツション・ヂエンバに代るものが従来存右°りる。

その内の１つは、例えばガンマ線感知雷隙箱であり、こ
れは現在ではパワー・プラン１〜の原子炉の全出力連１
’ｒ＋の間、固定の炉心内出力領域感知装置の較正に使
われている。然し、こういう感知装置は高価で、製造が
困難であり、一般的に使うには幾分けん細である。別の
形の感知装置どして、前に述べたＳ　Ｐ　Ｄは、」−に
核燃オ′ミ１の管理１１Ｄひに定常状態の出力分布測定
用として、Ｐ　Ｗ　ｌ（に用いられている。都合の悪い
ことに、Ｓ　Ｐ　Ｄのエミッタ電極に酋通使ねれるアイ
ソトープの半減期が分程度である為、ＳＰＤは迅速な応
答を持たない。

この為、ＳＰＤをＢＷＲに使うことが出来ない。

これは、感知装置の包括的なイに号が迅速な安全機能の
為、並びに燃料の性能及び出力分イｌｉの監視に使われ
るからである。然し、上に述べた様な過渡的でない用途
では、Ｓ　ｌ〕Ｄは設置１並びに構成が筒中であり、信
頼性があり、低廉でか命が長い。

他の方式はそれ稈広く使われていない。熱雷対１１８知
装Ｆｉ　ｒは、出力信号が局部的なガンマ線束の関数（
゛あり、その為炉心内の局部的な出力の１安（゛あるか
、これが開発されてヨーロッパのＰＷＲに用いられ゛（
いる。その１例はガンマ・カップル感知装置（ガンマＦ
Ａ温度訓）である。都合の悪いことに、こういう装置は
、出力の信号レベルが低く、それに伴なってその織度を
制限する雑音の問題かある１、この応答は敏速ではない
が、電子式及び８１σ機によるデコンボリューション方
法を用いＣ１刀ンマ線束の即発成分を取出１ことが出来
る位に、設８１によって速くすることが出来る。こうい
うｌｊ法は非常に雑音の影響を受け易く、ＬＷＲの安全
機能に使うには精度が悪り−ざるのが６通である。それ
でもガンマ・カップル感知ＩＮ？ｉは簡単で、信頼性が
あり、頑丈で、低廉に製造出来る。

電離箱形感知装置と異なり、カンマ・カップル感知装置
は、使用中に故障づる惧れのある封じを用いｌζガス充
填容積を持たない。

フィラン−１ン・カップルが現イｌ使４つれている熱電
対形の別の感知装置である。これはガンマ・カップルど
同様ぐ（１するが、ノイッショ１ン・カッゾルに夕・ｊ
りる熱ａＧ＋は、熱電ス・ｊど緊密な伝熱接触をｌｔ’
１つ様に配＋ｉｖ（されｌ、：核分裂可能な〕Ｉイソト
−ノ゛にＪ、るものである。熱中性子が核分裂性ハλ子
核の核分裂を誘起りるｌ・〜、熱の形でエネルギが放出
され、局部的に配置された熱電文・１を加熱りる。この
加熱作用は局部的４に中性子束の関数である。更に、フ
ィツシ三１ン・カップルの）：＋Ａ　Ｉ様は、カンマ・
カッ−ゾルど同様に局部的なガンマ線束の関数である。

こういう装置の利点はてれらが頑丈であって、月じを必
要どＵず、比較的低ｊ＆に［１つ筒中に製造りることが
出来ることである。これらは、熱電対が自己給電式でｄ
うるという意味で、自己給電式である為に、電圧諒から
給電する必要がない。更に、インピータンスの小さい電
子回路を使うことが出来る。都合の悪いことに、ガンマ
線束の関数であるフイラン３ン・カップル信号の成分は
、同等の刈払の力゛ンマ・カップルに於（〕るよりも、
その信＞３が！ＩＩ！　Ｊｉｌｊ的にはザつと人さいり
れども、出力信号中の非直線Ｉ１１ど４Ｔつ−Ｃ現われ
る。更にガンマ線にλ・［りるフイラン」ン・カップル
の感１負は、＋３　Ｗ　Ｒ安全装量の感知装置に適用さ
れる即発対近延イ１：号比カ！〕：　１　ト１、□）判
ｔｒＩｉ　）、Ｌ　ｒ１’、　ＩＩ）　為、フイランＸ
１ン・カップルの寿命を制限りる。フイラン」ン・カッ
ゾルのＸＩ命【よ、感知装置の対応をかなり速くする為
に小さく　シ＜’ＣＣ）ればなら′／、Ｔい核分裂可能
な元素の）］法が小さいことによっても、短くなる。・
−に、二〇ノＩ命は、吸収几累内に含まれ（いるＵ−２
３１）ノフイソト−ブの燃焼によって短くなる。

現イ１の技術には別の問題も存在する。実用的で信用な
フィランコン・カップルを開発しようとする従来の試み
は、限られた範囲でしか成功しなかった。これは主に、
これまでに開発された感知装置の応答時間が遅く、寿命
が短く、直線性のよくｈい信号を発生していＩごｌ）日
うである。＠瓜は、応答に対して相補゛関係を持つこと
が判っているが、問題ではなかった。

従って、原子炉内のエネルギ・レベル（カンマ線束及び
中１’１子束）を測定′りる新しい又は改良された感知
装置か必廿で“ある。

弁明の大約 要約ずれは、この発明は線束の場のエネルギ・レベルを
測定する方法ど装置を提イバする。この弁明はガンマ線
及び中性子の両方を持つ線束の場の中に配置された検出
装置によって発生された信号を受取つ“（解析覆る電気
装置ど協動し−（作用りる。

少なくどし第１の感知装置を備えた第１の検出器を中性
子及びカンマ線の線束の場の中に配置し、電気装置に電
気結合する。第２の検出器が少なくとも第２の感知装；
ζ１を持っていて、第１の感知装置ｒイに電気結合され
る。この検出器が中ｆ１了及びガンマ線の環境内に配置
され、電気装置に電気結合される。核分裂物質が第１の
感知装置と熱伝導関係を持つ様に第１の検出器内に収容
される。核分裂物質はガンマ線及び中性子の捕獲によっ
て加熱され１ｑる様になっていて、それににって第１の
感知装置を加熱することが出来、第１の信号を出力とし
て発生し、これが電気装置に送出される。非核分裂物質
が第２の感知装置と熱伝導関数を持つ様に第２の検出器
内に収容されている。非核分裂物ｖ′１はガンマ線の捕
獲によっ゛（加熱され１；する様になっていて、これに
よって第２の感知装置を加熱ｊＪることが出来、この感
知装置が第２のイへ号を出力どして発生する。第２の信
号は第１の信号と共に７１．２気Ｈｔｄぐ解析すること
が出来、こうして線束の揚に於りるエネルギ・レベル中
性子束及びガンマ線束を決定でることが出来る。

この第１の実施例の別の特徴は、感知装置として熱雷対
を使うこと、感知装置を金属の球の中に配ｆｆ’ｔ”ｌ
ること、核分裂物質の混合物の層を形成１？）為に７９
％ＬＪ　−２３’ｌ　：　２１％ＬＪ−２３５の比のウ
ラン・アイソトープを使うこと、第１及び第２の感知装
置のガンマ線吸収特性を釣合ゼること、検出器の容積を
略同−に覆ることが挙げられる。

第２の実施例を簡単に説明Ｊると、少なくともガンマ線
及び中性子を持つ線束の場のエネルギ・レベルを測定す
る方法及び縮小形回路装置を提供する。この装置は、第
１の阜根の十に形成され（いて、少４ｉ：りとｂ一部分
がガンマ線及び中性子の捕獲によって加熱され１１）る
核分裂物質Ｃ′覆われｌ（少なくとム第１の熱雷対を有
ν゛る。加熱された核分裂物質が第１の熱雷対を加熱し
て、この熱？Ｕス・１から第１の信号を発生さける。第
１の熱電対がこうして熱接点どして作用り−る。少なく
とも第２の熱電対を第２の基板の十−に形成し、少４「
りどし一部分がガンマ線の捕獲によって加熱され（！Ｉ
る非核分裂物質で覆われている。加熱された非核分裂物
質が第２の熱電対を＋Ｊｌ］熱し、この熱電対１１１１
う第２の信号を発生させる。こうして第２の熱電対が熱
接員に対りる冷接Ｊ１λどして作用づる。史に、第１及
び第２の熱電文・ｊを７’７いに電気接続りると」Ｌに
、線束の場のＪネルギ束を決定しくＪ８電気装置にも’
ＩＩＮ気１＆続Ｊる手段を没りる。

この第２の実施例の別の特徴としては、複数個の第１及
び第２の熱電対を直列に接続し℃す゛−七パイルを形成
づること、高品質のセラミック伺ｓ’＋＋で形成されＩ
Ｓ絶縁基板を用意づること、甲独並びに複数個の熱電ス
・１を形成する為の第１及び第２のライ＼７としで２種
類の成る商品名のり［丁１メル及びシフルメル合金拐料
を使うこと、核分裂物質を形成づるのにＵ　、、、、−
２３４及びＬＪ−２３！：５の混合物を使うこと、鉱物
質で絶縁された材料の中に詰込まれ１、：蜜月ハウジン
グ内に検出器を収容することが挙げられる。

この弁明の好ましい実施例が図面に示されていイ〉。図
面は以下この発明の好ましい実施例の４シ成１１【びに
イ′１川の説明と共に見れば、この発明の詳細な説明り
るのに役立つ。

好ましい実施例の詳しい説明 広義に１１うと、この発明が提供りる新規な感知装置１
）ρびにイれに関連した電子回路はガンマ線捕１１１及
び湿度補償をした増殖ｆ［フイクシヨン・カッグル感知
装置どなる。この感知装？ｔ−／Ｊ（発生づるアノ」」
グ出力信号をシル波し、ディジタル化し、ディジタル・
マイクロプロセッサによってデコンボリ２−シ・ｔンに
かりて、門通の核分裂原子炉の炉心内で兄受（］られる
様な「即発」中性子及びガンマ線束の実時間の目安を得
る。感知装置は自己給電式であり、ｆ、ｒＨ通の低イン
ピーダンスの１１“１流回路を利用していて、現存の感
知装置の月じゃカスを使わイｆいのが望ましい。この感
知装置前はズｉのが長く＜（る様に、イして頑丈である
様に讃ツ１すると杖に、雑音レベルが低く、測定精度が
高い出力信号を光／：１−！Ｊる様に設５１？ｌること
が望ましい。この感知装置は、ＩＷＲの現存の安全関係
装置に使うのに適切４１２５ミリ秒程度の速い応答時間
を待つ様に設計覆ることが出来る。

第１図（まこの発明の第１の実施例の全般的な能動形検
出素子２０の簡略断面図である。熱雷対２２が、典型的
には、好ましい実施例を形成７るのに、？１通使われる
りａメル及びノフルメルの様な熱電対用合金で構成され
た第１のワイへ７２６及び第２のワイ１７２８を公知の
方法で接合りることにより、接点２４の所に形成される
。両方のワイＶは直径が１乃至２ミル程度に非常に小さ
い。熱電対１盲点２４は、復で説明づる全屈合金で構成
づることが好ましい充Ｉ１１月料３２を収めた第１の球
３０の公称中心に埋込む。

酔い殻体３４が充填Ｈ旧３２を取囲んでいて、厚さ数ミ
ルの金の薄層で構成ηることが好ま１〕い。

殻体３３４は熱結合が出来る１　１！ＹのｌｔＡ　Ｉｔ
から選択され？〉、１こういう材料は金、白金及びパラ
ジウムを含む。好ましい実施例では、この材料は金であ
るが、ぞれは金が熱的にりぐれた品質である為であり、
１−１つ０．１乃至０．３ミルの範囲内、好ましく【よ
０．２ミルという様に非常に幼く作ることが出来るから
である。球３０の直径は典型的には３５乃〒／１．　Ｏ
ミルであり、（１）充填材料３２が核分裂成分を持つ場
合、接点２４の核分裂加熱及びカンマ線加熱を行う源で
あるか、或いは（２）光１１０Ａ　ｌ’ｉ１３２が非核
分裂物質で構成される場合、接＋’ｉ　２４のガンマ線
加熱だけの源である。充填材料３２が加熱されるにつれ
て、熱雷対２２が酋通の様に作用して、出力ワイ１７２
６，２８の間に電圧を発生する。この電圧は熱雷対の接
点の湿度に対して関数関係を右する。

ワイヤ２６．２８の間に充填材料３２の加熱によって発
生された電圧は、１つ又は２つの信号成分と雑音と（゛
構成されるが、２１（音はガンマ線束及び中１で］子束
の場の」ニネルギに油接的な関係を持たない。充填材料
３３２が非核分裂性の金属て・構成される場合、ワイｔ
’２（ｉ、２８の間に現４つれる出力電圧信号は、（１
）鮪音に、（２）（イ）球の中、（ａ　）熱電対の接点
及び（ハ）線束の場の中にｉ（するワイー）２６．２８
に於りるガンマ線の吸収による宙１ｉ仏号を加えたｂの
である。この分！Ｉ！）　Ｆ公知の様に、ガンマ線加熱
は、充填材料３２の様な材料がガンマ線を吸収づること
によつｌ起る。充填＄Ａｉｌ　３２が受りる加熱の程１
αは、充填材料３２を照射リ−るガンマ線束に比例りる
。

他１ｊ、充填材料３２が種々のウラン・アイソ］〜−ブ
の混合物の様な核分裂物質、即ち、好ましい実施例Ｃは
、約７９％Ｕ−２３４：　２１％（）−２３５）の割合
の（ノー２３４及びＵ−２３５ｉ’イソ１−−ブで１１
４成される場合、ワイヤ２６．２８の間に現われる出力
電圧信号は、（１）ガンマ線吸収、（２）Ｕ−２３５の
核分裂、（３）雑音、及び（４）熱電対の接点２４によ
る（イ）中性子（ロ）ガンマ線の吸収及び〈ハ）線束の
場の中にあるワイｔ’２６．２Ｆ、）の部分による吸収
の為に起る加熱の、（ｒｆ月に対りる寄与を表わす。米
国特許第４゜１２１．１０（ｉ月に記載されている様に
、Ｕ　−２３１４の目的は、Ｕ−２３４に於（］る熱外
中性子の１１１１獲過程を通じてＵ−２３５を再生する
ことにＪ：す、検出素子２０の有効寿命を延ば１ごとで
ある。

（二の過程ｔま検出素子２０内の温度に対づる影響はツ
バ（視りることが用法、従ってワイヤ２６．２８の間の
信号電圧に対づる望ましくない寄与は無視しく１〕る。

土に述べた所から、（１〉非核分裂充填材）′１３２を
収めた第１図の球３０のガンマ線質ｍ吸収特性が、（２
）核分裂充填月利３２を収めた第１図の球３０のガンマ
線質ｍ吸収特性に人体等しくなる様に選ばれていれば、
（３）ワイ１７２６．２８の間の電圧信号は、充填材料
３２としてノド核分裂物質を収めに球３０ぐも、核分裂
物質を収めた球３３０でも略同−のガンマ線吸収信号に
なる。

更に、一方は非核分裂充填材料３２を収め、他ブｊは核
分裂充填材料３２を収めた第１図の２つの球３０を２つ
の球３０の各々の中にある接点２４を通じて電気結合り
るど、第１図の１対の熱雷対２２の出力電圧信号は、ガ
ンマ線束が存在しくも、中性子束が存在しないど略げ口
である。史に、２つの球３０の出力信号は、並置である
為に相殺されるので、温石変動による共通様式の２１１
八が排除される。この共通様式のけ１音が排除されるこ
とは、低雑昌の出力信号をブを牛りるという利貞がある
。

核分裂性の球に対しで非核分裂＋！１の球のガンマ線Ｘ
ｉ　ｆｆ！吸収特性を正しく選ぶには、密度及び原子量
Ｓ’３の様なｆｌ質をと慮りることが心弁（・ある。原
ｒ香号は７４乃至９２の範囲内であるが、人体９２であ
ることが好ましい。

第２図は第１図の実施例の側面…ｉ而面であり、第１図
の検出素子２０を２個用いている。その一方は核分裂充
填材料３２を収めており、他りは非核分裂充填材料３２
を収めている。これらの検出器は協動関係を持つ様に配
置され（、第２図に示（］たこの弁明の感知装置３６と
なる。第１の検出器３８は、第１図の検出素子２０と構
成が略同じぐあり、第１の材料４０を充填しＣある。今
の場合、この材料が核分裂物質である０、第２の検出器
４２も構成は第１図の検出素子２０ど略同じであり、第
２の材料を充填しである。今の場合、この拐オ゛！］は
ガンマ線吸収特性の点で適当に選んだ非核分裂物質（あ
る。

検出器３ε３．４２は球形であることが好ましい。

第゛１の検出器３８の中心の近くに、第１図の熱電ス・
１２２ど略同じ様に形成された第１の熱雷対４６か配Ｆ
ｌされる。同様に、第２の熱゛市対４８が第２の（・５
）出品４２の中心の近くに配置べされる。第１及び第２
の殻体５０．５２が、検出素子２０の周りに第１図の殻
体３４を形成したのど略同じ形で、検出器３８．４２の
面上に形成される。熱雷対４６．４８は第１のワイ（７
５４を介して豆いに電気結合ηる。第１の熱雷対４６が
第２のワイヤ５６を介して第１の導線６０の基部にある
接点５８に接続される。同様に、第２の熱雷対４８が第
３のＣソイ１フ６２を介して第２の導線Ｃ３６１７）　
ＪＪ部【こある接ｓ１“１６／Ｉに接続される。。

最後に、随意選択の第４のツイヤ６８が第１のワイ＼７
５）４を接ｒ：ａ　７０の所から、図面では破線ぐ示し
た第ぐ３の導線７４の基部に設りられた接点７２に電気
結合りる。第４のワイ＼７６８及び第３の導線７４覧ま
ＦｊＵハ選択であるが、原子炉が運丁停庄状態にある１
１，１、！５；（子かの□炉心（図に小しく４１い）の
温度を直接的に監？３Ｎ　＝Ｊる温Ｉ良感知手段とづる
為に、設【ノることか好ましい。運％、停止の間、非核
分裂↑ノ１検出器４２は炉心の？晶度に門係りる測定ｉ
＋Ｊ能４昌ＩＴをブＬ〈１りる。

グーゾル７６が、今述べた第１の心線（５０、第２の導
線６６及び第３の導線７４を取巻くさや７（うで構成さ
れている。クープルアＧは円形断面（ｄすることがりｒ
ましい。さへゝ）７８の中には７９　ｋ　６０　。

６６、７４を実質的に取囲むと同時に、これらの３３木
の導線をさや７ε３から電気的に隔離１！する第１の絶
縁物８０が配ｒｔされている。第１の絶縁物８０は、シ
リカ、ノｌルミノ又はマグネジ）７又はイの相合Ｕの様
な山Ｊ月ぐ人−丁し１；ノる１１１Ｙの絶縁月オ゛３１
か＋）７バ１ｊぐされる１、 ジＩＴケッ１〜８２が円形断面を持つ管に形成８れる。

このジトケットは、３０４又は３１６型ステンレス鋼を
含む材料から選択することが好ましい。

ジトクット８２の１端（第２図で右の端）はリッｆ８／
Ｉを持ち１．これがシトクツＩ〜ε３２Ｊ、リム人さく
Ｉ：１白（￥の間Ｌ１をｆｌつ（いて、ケーブルの喘８
６を受入れることが出来る。ケーブルの端８６が溶接部
８３８の様な手段により、ジトケッ１〜ε３２にしっか
りとしｌ１合される。りｆましい実施例では、この溶１
８部はシ（・ケラｌ−８８のリップ８４及びケーブルの
喘８（３の両力を取巻く１個の溶接部８８である。

シトクツｌ−ε３２をグープルの喘８６の周りに（まめ
る過程で、ジトケッｉ〜８２は第１の検出器３８及び第
２の検出器４２を取巻く様にもはめられる。

シトケッ１〜８２をケーブルの端８６に結合することに
Ｊ、って出来に室９０の中に、熱的な接触及び電気絶縁
を行４ｊうことか出来る第２の絶縁物９２が配置される
。この第２の絶縁物９２は酸化ベリリウム（［３ｃＯ）
の細かい粉末であることが好ましい。これが検出器どジ
トケットＥ３２の内へＶの間の熱的な接触を持たせると
共に、検出器とジャ９９１８２０間の７ｕ気的な隔離作
用をりる。絶縁物９２（上細かい粉末の形にすることが
好ましいが、超１′、波突固めの様な公知の方法を用い
（突内められる。第２の絶縁物９２が室９０内に配置さ
れる第１層の絶縁物である。

次にわ）木状の第３３の絶縁物９４を第２の絶縁物９２
の周りに注ぎ、それを実質的に覆う。第３の絶縁物９４
は酸化マグネシウム及び酸化シリコンを含む祠オ゛之１
から選は゛れる。これ【Ｊ第１の検出器３Ｅ３及び第２
の検出器４２の間の熱陣壁になる。第３３の絶縁物９４
が検出：≦３８．／１２の間の空間内に配置され、何れ
の検出器とも接触しない。最後に、第１の絶縁物９６が
室９０内の所定位置に配置され、第２の検出器４２及び
第３の絶縁物９４を実質的に覆う。第４の絶縁物９６は
’ｌｉ　９０内に配置される第３層の絶縁材１１になる
。第４の絶縁物９６は、第２の絶縁物９２ど同じく、検
出器４２どジｌ＋ケットε３２の内壁の間の良好４「熱
的な接触が（【１られる様にＪると同時に、検出器４２
とシトクツ１−８２の間の電気的な隔離作用を行う様に
１ｉｉ＞八ｌされている。第４の絶縁物９６に適した材
料は酸化ベリリウムであり、好ましい実施例では、第２
の絶縁物９２に使われるのと同じ絶縁物である。３３つ
の層全部は、細かい粉末であることが好ましいが、超音
波突内めの様な公知の方法を用い（突内められる。。

最後に、溶接部１０２の様な取付は手段にＪ：す、ント
クッｌ〜８２の外側の端１００に端蓋９８を固定ζ〕る
。円形のシャケラ１−８２に対しては、この溶接部は、
ジ（・フット８２及び端蓋９８の円周を１１ン巻く１個
の連わ、的な溶接部である。こうして室１〕０が密閉さ
れて、その電圧が局部的な熱中性子束の関数である様な
水密な電圧源を形成する。

第３図は第２図のケーブル７６を線３−３で切った断面
図である。児易くづる為に、第３図のケーブル７６の断
面は、第２図にケーブル７６に対しｃ反時計廻りに９０
°回転している。前に述べた様に、第３図のクーゾル７
６は円形１１７ｉ面を１、′１つことがりｆましく、グ
ープル７（５のさや７ε３の中に収容されて、第１の絶
縁物８０にカブレル」］じされた前述の導線６０．Ｃ３
６，７／ｌを持−）でいる。

動作について説明りると、感知装置をカンマ線及び中性
ｆ−４含む線束の揚の中に配置りる。第１のく核分裂）
物質４０を収めた第１のく核分裂士（し）検出器３　Ｂ
が中１ノ１子及びガンマ線の捕）へにＪ、つＣ熱的に加
熱され、第１の熱雷対の接点４ＧＣ線Ｆ）６．５４の間
に電圧信号を発生りる。同様（ご、第２のく非核分裂ｌ
１１）検出器４２が第２のくノ１核ブ）裂）物質／１４
を収容していて、これがカンマ線の捕獲によつ′（加熱
され（Ｉ＋１１４子の捕獲にＪ、っ（は加熱されない）
、こうして熱的に加熱される。加熱された物ｖ′（４／
ｌが第２の熱電対の接点４ε３を熱的に加熱し、こうし
てソイ＼７５４及び５）４０間に電圧を発生する。ガン
マ線加熱作用が両方の検出器３Ｂ、／１２で起り、熱雷
ス４４Ｇ、’１８がソイＸ７５４を通じて電気結合され
−Ｃいるから、各々の検出器３ε３，４２で起るカンマ
ｒ、ｔｌ　１１１１熱作用が、カン）ノ線加熱１１川に
応？″ｉ＋、−ｃ発生される電気信号を相殺（Ｊる。こ
の相殺作用にＪ、す、カンマ線束信号が実“Ｃ′１的に
演滅して、実質的に中性子束だけを表ねＩ）合成イｉ’
ｌ　’＞−ｊがソイ＼’６２．６（３にざｔ勺される。

中１’ｔ、−、＋−東が検出器３８．４２によって発生
される電圧に両接的イ１関係を１．１つから、導線６０
．６６か１）出る信号は、炉心内の中性子束の直接的な
目安とイする。この為、この発明の感知装置Ｃ３０は、
再′１形中Ｖ１子感知装置を用いてディジタル形（Ｆｊ
号処理に適し１こ）］ｆ１丈４τ中性子中性子キ範■η
監視手段にイｊ　る　。

感知’ＪＡ　Ｆ（Ｊ　６　（７）　！Ｉｔｉ型的な＼」
法は、外径が約１００ミル、端蓋９Ｂからクープルの端
８６まで測つｌご右効艮９０が２００乃至３００ミルの
範囲Ｃあり、ケーーゾル７　（３の長さは力１心及σ容
器から出てｉｌりのに十分４Ｃ長さである。少なくとも
４個の感知装置３６を間械的な集成体く図に示してない
）（１−１絹含１４、米１１・ｌ　Ｈｒ＋’を第４，１
２１，１０６号に記載されている様に、炉心内の半径方
向並びに軸／ｊ向のカンマ線及び中＋ｌイ東の分イａｒ
の両方を感知乃ることが好ましい。導線６０　、６６か
ら出て来る出力信号は、定常段階に於りる原子炉の酋通
の運転中は、約１０乃至約１．０００マイクロボルトの
範囲内の直流電圧である。中性子及びガンマ線の過渡状
態では、過渡的１．Ｋｉ白流出力信号は線束の実際の過
渡状態の時点より時間的にｄれ、従って、過渡状態の時
点に於りる瞬時的な線束の正確な目安を発生する為の信
号処理を必要とする。

第２図に示しｌｃ形の第１の検出器３８Ａ″−び第２の
検出器４２によって１【Ｉられる別の利点は、熱雷対４
６．４８にＪ、つ（ブを生される出力（ｉｊ尼が、人々
「ノイＶ５６，６２及び導線６０．６６を通過づる時、
環境の熱的な温石に実質的に無関係であることがある。

好ましい実施例では、環境の熱的な温ｒαは、感知装置
３６をその中に浸漬した原子炉冷ｆ、ｌＩ材の温度であ
り、この為、感知装置３６は温度補償されているという
望ましい結果が４！ｌられる。

この発明では、１゛温度補償」と言う言葉は、第１の（
核分裂性）検出器３８及び第２のく非核分裂性）検出器
４２の信号の電気結合ソイＡ７５４による相！：１作用
により、感知装置３６をその中に設けｌζ環樟の温度を
表４っづイ８号成分が実質的に相殺されることを意味づ
る。従って、導線６０．６６がらの出カイ−；は、この
様に１へ知装冒がある環境による実質的な、熱的な温度
成分を含んでいない。

（−の）品庶補償という望ましい特徴は、電気的に結合
（＼れた検出器３８及び４２が前述の様にガンマｔ！ｉ
ｔ　ｉｌｉ　（ｎされ（いることどは別にあるしのであ
る。

第’Ｉｆはこの発明の第２の実施例の一部分を切欠いた
平面図て”ある。第４図では、感知装置１３０が酋通の
半導体製造技術によっＣ製造されＩご装置Ｎで４１４成
されている１、この第２の実施例は感知装置１３０によ
って発生される全体的な４ｇ　Ｆ’ｉ出力を増大する為
に、超小形技術を用いている。

第４図及び第５図が広義にみたこの発明の第２の実施例
をボしている。第５図は第４図の線５−５で切った側面
断面図である。絶縁体基板１３２の中に複数個の熱接点
１３４及び冷接点１３６が形成されており、全ての接点
は熱雷対である。複数個の第１のソイＡ７１３８及び第
２のワイヤ１４Ｏが図示の様に結合されて、接点１３４
，１３６を作る。

ソイ１７１３８は同じく第１の）金属月利で（１４成さ
れてＪ）す、ソイ１ノ１　／Ｉ　Ｏｂ同じ（第２の）金
属月利で（ｊ、ｉ成され−（いるが、この（第２の）金
屈月わ１はソイＡ７１３８を形成づるのに使われる（第
１の）月利どは異なる。

ソイＡ７’１３８及び１４０が図示の様に交互に接ｙ；
、１１３４．１ご３Ｇを形成りる様に１＆続され、接点
が熱電対を作る。この様な配列は典型的には４ノー−七
パイルと呼ばれる。接点１３４，１３６の配列の両端で
′、接点１／Ｉ２及び１４４が大／Ｚの導線１４６．１
４８に電気接続され、これらの導線が適当ｔ５．電ｒ回
路に接続される。使う１１．ｌｒ、熱１ｇ　＋：、ｉ　
ｉに３４及び冷接点１３６は中性子束の源の中に配置、
９ｊされる。熱電対が加熱されて直流電圧を発生し、こ
の直流型Ｊｌｔ　ｈ＜導線１／１６．１４８を介し−（
差動増幅′ａ１０８に出力される。

第４図及び第５図について更に訂しく説明りると、感知
装置１３０を製造する最初の」−程として、絶縁体基板
１３２を形成づるのに標準的な超小形技侑を用いる。１
次に絶縁体基板１３２の上に導電層１５０（熱接点１３
４、ソイＡ７１３８，１４０及び冷接ｒ、’、１１３６
（’構成される）を形成りる。次に、基板１３２及び導
電層１３４のＦに−Ｆ側層の絶縁体１？）２を形成して
、導電層の各部分を密封りるど」ξに電気絶縁する。酋
通のフＡトマスク技栴を用いて、上側層１５２に熱平面
１５４及び冷中面１　！ｉ　６を食刻する。これらの平
面１！５４，１５６は上側層１５２の上面１５８より低
い高さの所にある、。

次に平面１５４，１５６をメタライズして、メタライズ
した前層１６０及びメタライズした６層１（５２を形成
する。十に３４（べた比のｊＪ−２３１及びＬＪ−２３
５の混合物をメタライズした前層１６（）の、１に蒸７
＋：Ｊる。不活１す（非核分裂性）金属をメタライスし
た６層１６２の上に蒸着づる。核分裂物質（゛核分裂病
１６４を形成し、不活性金属で不１ｉ’ｊ　ｆ１層１６
６を形成Ｊる。第４図及び第５図に小し！〔作用素子の
典型的な寸法は、長さ０．２０１１・１、幅Ｑ　、　０
７０１１Ｊ、ｌＩ２さ０　、０　／Ｉ　＜）　ｌｌ−１
である９゜第４図に承り様に、導線１４６．１４８を鉱
物至（゛絶縁されたクープルに包み込んで電気箱ｌ（を
隔り。第４図及び第５図に示した構成の感知ｔ４ｉ７１
１３０の主な利１：％Ｆは、η線１４６，１４８の間の
出力信号の強さを強める為に、希望りるだＬＪ多くσ。

熱接点１３４及び冷接点１３６を形成覆ることが出来る
こと（パある。

第４図の平面状投影から容易に考えられる別の実施例ｔ
よ、第５図の感知ＷｉＰＪ１３０の種々の層を沈積した
円筒の表面に第４図の感知装Ｆｉ　１３０を形成づるこ
とであり、これによってし同様な結果がｌＩられる。

この発明は２つの好ましい実施例につい−（以上例示し
た様に、従来技術に較べで数多くの改良並びに初産をも
たら一層。現在使われている電Ｈ箱形感知装置で必要ど
されるのと対照的に、高電圧封じもガス月じ一〇必要で
はない。この為現在の感知装置より６一層低廉に製造Ｊ
ることの出来る簡単ぐ小形で頑丈な設置１になる。使用
中にひ’　Ｆ＋’ｌれの／１じるｕｌ　ｌｉＵ　ｆ’ｌ
のある判じがない為、例えば雷１ｆｌ１箱形感知装首で
感知装置とクープルの間のガスの移動にＪ、る感知装置
の望ましり４ｆい過渡的な挙動を１１１り倶れがなり４
Ｉ：す、性能の信頼性が高くなる。

第２図の感知装置ｄ３６はガンン補ｔｌ、１　’ｅ　シ
てあり、この為Ｉ（１！存の設工１の６のよりも、中性
子ズＩ命が長くなる。感知装置の寿命は、電子回路の限
界と、負）２図の検出器；３Ｅ３に含まれる核分裂物質
並びに第６図の核分裂層１６４のウラン含イ１ｆｆｌが
使用中に最終的に燃焼Ｊることによって定まる。更に、
どの感知装置は、イの設置１に共通様式のものを排除す
るぢえが含まれているから、本質的に低ｍ８装向である
、。

この発明は炉心の］、ネルギ分布を測定する多様＜７ノ
Ｊ法を作る機会を提供する。現在使われている電１イ１
箱と組合ばてこの発明を利用ザれば、中性子！（８知装
置の共通様式の故障の機会が少なくなり、こうして原子
炉の安全性が高くなる。この発明は、粕瓜を一層にクシ
、直線性を一層よくし、原子力発電所の実際のエネルギ
限界に近い運転を達成するｒｉ）能性を提供りる。

以上この発明の好ましい実施例に訂しく説明したのは、
例示の為にｉｌぎイ１い。この詳しい説明はこの発明を
ｍ羅するーｂのて゛はなく、或いはこの発明をこ）に具
体的に示したものに制約ηるっもりｔ）ない。勿論、以
上説明した所から、いろいろな変更が考えられる。好ま
しい実施例を選んで説明しＩこのは、この発明の考え一
１ｃびにこの発明の実際の応用を最すよく説明して、当
業者がこれまで説明しなかっｌこ他の種々の実施例でこ
の発明を最もよく利用ηることが出来る様に、１１つ考
えている特定の用途に最ム適しだ秤々の変更を加えるこ
とが出来る様にηる為である。この発明の範囲は特許請
求の範囲の記載のみによって限定されることを承知され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の一般的な検出器の構
％ｌ、例を承り簡略断面図、第２図は第１図の検出器と
同じ様に作られた第１及び第２の検出器をハウジング内
に配置ｖ（シて、このブを明の実施例に従っ（ケーブル
に接続した場合を示寸詳（］い断面図、第３図は第２図
のケーブルを線３−３で切−）ｋ断面図、第４図はこの
弁明の第２の実施例の検出器の一部分を切欠いた平面図
、第５図は第４図に示したこの発明の第２の実施例を線
５−５で切った断面図である。 土な符号の説明 ３２・・・充電＋Ａ料、３８・・・第１の検出器、４２
・・・第２の検出器、 ５４．５６．６２・・・ソイへ７゜ Ｒｉ、’＋出願人 じネラル・エレクｌ〜リック・カンパニイ代理人　（７
６３０）　生　沼　徳　ニＦＩＧ−／。 Ｆ／に、　＋　２゜ Ｆ／に、＋　４゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　ガンマ線及び中性子の両りを持つ線束の場の中に
   配置へされた検出８１器によつ（発生された信号を受取
   って解析する電気装置と協働して用いられ、前記線束の
   場の１ネルギ・レベルを測定づる装置に於て、少なくと
   も第１の感知装置を備えていて、中性子及びガンマ線の
   環境内に配置され且つ前記電気装置に電気結合された第
   １の検出器と、少なくとも第２の感知装置を持っていて
   、前記第１の感知装置に電気結合され、中＋！１ｆ及び
   ガンマ線の環境内に配置され且つ電気装置に電気結合さ
   れた第２の検出器と、前記第１の感知装置と熱伝導関係
   を持つ様に前記第１の検出器内に収容されていて、ガン
   マ線及び中性子を捕獲づることによって加熱され得る様
   になっていて、これにＪ：って第１の感知装置を加熱す
   ることが出来、該感知装置が前記電気装置に送出される
   第１の信号を出力どして発イ［′？ｌる様にづる核分裂
   物質と、前記第２の感知装置と熱伝導関係を持つ様に前
   記第２の検出器内に収容されていて、ガンマ線を捕獲り
   ること・にＪ、って加熱され１１する様になっていて、
   これにＪ、って第２の感知装置を加熱づることが出来、
   該第２の感知装置が第２の信号を出ツノとしてブを生Ｊ
   る様にづる非核分裂物質とを有し、前記電気装；６で前
   記第１の信号と共に第２の信号を解析して、線束の場の
   エネルギ・レベル、中性子束及びガンマ線束を決定りる
   ことが出来る様にした装置。 ２、特許請求の範囲１）に記載した装置に於（、少なく
   とｔ）１つの感知装置が熱電対である装置１゜ ３）　特３′（請求の範囲２）に記載した装置に於て、
   前記熱雷対が少なくとも２木の導線を持ち、該導線はク
   ロメル・アルメルを含む合金材料で構成されている装置
   。 ４）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於−（、少
   なくとも１つの検出器が球で構成されている装置。 ５）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、少な
   くとも１つの検出器が金属ｌ１で構成されている装置。 ６）　特許請求の範囲１）に記載した装置Ｎに於て、第
   １の検出器が金属の球である装置。 ７）　特１．７１品求の範囲１）に記載した装置に於て
   、少なくとも１つの感知装置が少なくとも１つの球形検
   出器の人体中心に配置されている）！ｉ置。 ８）　特晶′１請求の範囲１〉に記載した装置に於て、
   少なくとも１つの検出器が球の形に形成されノζ金属材
   旧（・構成されていて、金の助層で被覆されている装置
   。 ９）　Ｉｊｊ訂晶求の範囲１）に記載しＩ、：菰直に於
   て、前記検出器がハウジングに１・１人されている装置
   。 １０）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、前
   記核分裂物質がＵ−２３４及びＵ−２３５を含む′３Ａ
   岡。 １１）　特６′１請求の範囲１０）に記載した装置Ｎに
   於て、Ｕ−２３４のｔＪ−２３５に対づる比が７０％対
   ２１％Ｃある装置。 １２、特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、前記
   非核分裂物質はそのガンマ線吸収特性が前記核分裂物質
   のガンマ線吸収特性と略同−である様に選ばれていて、
   ガンマ線の吸収によって前記核分裂物質及び前記非核分
   裂物質の両方が略同じ湿度に加熱される様にした装置。 １３）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、第
   １及び第２の感知装置の電気結合に使われる結合部も電
   気装置に接続されている装置。 １４）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、前
   記第１の検出器及び第２の検出器が略同−の容積を待つ
   装置。 １５）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、前
   記第１及び第２の検出器が球形であって、ｆの各々が略
   同−の直径を持つでいる装置。 ′１Ｇ）　特許請求の範１ｌｌ１１）に記載した装置に
   ／／２．　’Ｕ　、前記核分裂物質及び非核分裂物ＳＯ
   よＩＪ−２３３５５の形をしたウランと略同−の熱特性
   を持つ様に選ばれている装置。 ’１　’７　＞　’Ｍｌ　ｉ＋’Ｉ晶求の範囲１）に記
   載し！ご装置に於て、前記第１及び第２の検出器がガン
   マ補償をｔｌなう様に作用し、この為検出器り日らの最
   終的な出力信号が、中性子の吸収のみによる熱的な１ｊ
   １１熱作用に関する分裂１された情報を含んＣ′いる装
   置。 １８　）　Ｑ！ｒ　ｉ’ｌ請求の範囲１）に記載し！、
   ：装置に於て、前記非核分裂物質がタングステン合金で
   構成されている装置。 １９）　特許′［請求の範囲１）に記載した装置に於て
   、前記非核分裂物質が略純粋なタングステンで４１４成
   されている装置。 ２０）　特許請求の範囲１）に記載した装置に於て、前
   記第１及び第２の検出器がｌｊいに熱的に隔離されてい
   る装置。 ２１）　狛６′１請求の範囲２０）に記載した装置Ｎに
   於て、検出器の熱的な隔離が検出器を２酸化ケイ素中に
   カブはル封じりることによっＣ行４つれる装置。 ２２、特許請求の範囲１）に記載したＵ置に於て、各々
   の検出器が酸化ベリリウムの中に埋設され、埋設検出器
   が２　ＡＩ２化ケイ素の層によってＩｊいに隔離されて
   いる′ＶＡ買。 ２３）　１・：ｒ　＋：’Ｆ　請求の範ｍ１１）に記載
   した装置に於（、ガンマ線及び中性子が透過し得る壁を
   持つスノンレス鋼の防水ハウジング内に収容されている
   装置Ｉｖ（。