流束密度とは？

流速密度とは、1秒間に 1cm x 1cm の平面を1秒間で通り抜ける中性子線のカウント率＝中性子線の個数です。

原子炉の周辺や中性子を発する放射線源の周りで流速密度を測定し、その値に球の表面面積である 4πr2 を乗ずることで中心にある中性子線発生源からの総カウント数を求めることが可能となります。

ここで r は中性子線発生源からの距離です。

流束密度測定は、容易に近づくことができない中性子線線源に対する有効な測定方法です。

線量率の測定時のエネルギー応答

核分裂の過程から発生する高速中性子線は、高いエネルギーを持っています。

空間中を高速で飛び、分厚い金属などほとんどの物質を簡単に透過します。中性子線を測定・検出するには、減速材が必要になります。減速材がない場合、中性子線は検出器自体を簡単に通り抜けてしまい測定できません。

減速材（黒い部分）は、水素原子を多く含む物質でできており高速で移動する中性子線を衝突させて減速させることができます。中性子線が低速になれば、中心にある検出器で捕まえて測定することができるようになります。

ここでは線量率（μSv/h )の測定における減衰材の厚みと検出器のエネルギー応答の関係をご紹介します。

どちらのタイプの検出器でも、測定する対象となる中性子線が、Pu-α-Be 、Cf-252 の場合には、応答(縦軸) = 1 に近くなっています。応答1は校正の基準値となっています。

線量率測定では、Pu-α-Be 、Cf-252 核種由来の場合には、どちらの測定器でも常に正確な値を示すことが分かります。

大きい減速材の場合には、応答のラインは 1 近くで水平に近く、広いエネルギーで正しい線量率測定ができるようになっています。

探索モード、流束密度の測定時のエネルギー応答

中性子線の発生源がどこにあるのか、汚染源を探すような目的の場合には、減速材が小さい方が感度が高く、よりすばやい応答が期待できます。

ここでは探索モード、流速密度の測定における減衰材の厚みと検出器のエネルギー応答の関係をご紹介します。

探索モード、流速密度の測定の場合には、中性子線を捕まえる能力が高いほど測定時間が短縮できます。グラフでいえば、線が上の方にある方が感度が高いことを示しています。

小さい減速材の検出器は、熱中性子線と呼ばれる低いエネルギー(横軸左側）～Ra-γ-Be までの応答（縦軸）は、グラフの縦方向が高い位置にあります。感度が高く、これらの測定に向いていることを示しています。

一方で減速材の大きい検出器は、熱中性子線の応答（縦軸）は 0.0017 と小さくなっています。つまり熱中性子線に対して感度がとても低くなっていることが分かります。大きい方の検出器は熱中性子線の探索にはあまり向いていません。線量が高い場合には、それでも測定は可能です。