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Development of optical fiber detector for measurement of fast neutron

高速中性子測定用光ファイバー検出器の開発

八木 貴宏*; 三澤 毅*; Pyeon, C. H.*; 宇根崎 博信*; 代谷 誠治*; 川口 真一*; 岡嶋 成晃; 谷 和洋*

Yagi, Takahiro*; Misawa, Tsuyoshi*; Pyeon, C. H.*; Unesaki, Hironobu*; Shiroya, Seiji*; Kawaguchi, Shinichi*; Okajima, Shigeaki; Tani, Kazuhiro*

燃料板のギャップのような狭い空隙に中性子検出器を挿入して、リアル・タイムで高速中性子を測定するために、光ファイバーを用いた中性子検出器が開発されてきた。この検知器は、先端が中性子を検出する物質とZnS(Ag)のようなシンチレーターの混合体で覆われた光ファイバーから成る。高速中性子用の光ファイバー検出器には、中性子を検出する物質として、これまで$$^{232}$$Thが利用されてきた。これは、$$^{232}$$Thが高速中性子と核分裂反応を起こすことを利用している。しかし、$$^{232}$$Thが核燃料物質であることから、その使用場所が限定されてしまう。そこで、本研究では、$$^{232}$$Thを利用しないで高速中性子を測定することができる新たな光ファイバー検出器を開発し、その検知器特性を調べた。検出器特性を調べるために、D-T中性子発生装置のターゲット近傍の高速中性子束分布及び高速炉臨界実験装置における高速中性子束分布測定を行い、放射化法による結果と比較した。その結果、ZnS(Ag)を用いた新たな光ファイバー検知器による高速中性子束分布測定結果は放射化法で測定した結果と一致し、ZnS(Ag)を用いた光ファイバー検知器が高速中性子測定に有効であることがわかった。

In order to insert a neutron detector in a narrow space such as a gap of between fuel plates and measure the fast neutrons in real time, a neutron detector with an optical fiber has been developed. This detector consists of an optical fiber whose tip is covered with mixture of neutron converter material and scintillator such as ZnS(Ag). The detector for fast neutrons uses ThO$$_{2}$$ as converter material because $$^{232}$$Th makes fission reaction with fast neutrons. The place where $$^{232}$$Th can be uses is limited by regulations because $$^{232}$$Th is nuclear fuel material. The purpose of this research is to develop a new optical fiber detector to measure fast neutrons without $$^{232}$$Th and to investigate the characteristic of the detector. These detectors were used to measure a D-T neutron generator and fast neutron flux distribution at Fast Critical Assembly. The results showed that the fast neutron flux distribution of the new optical fiber detector with ZnS(Ag) was the same as it of the activation method, and the detector are effective for measurement of fast neutrons.

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