JPH03189587A - トリチウムモニタ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はトリチウムモニタ、特に膜分離器を用いてトリ
チウム検出エア中に含まれるトリチウム濃度測定を行う
改良されたトリチウムモニタに関する。

［従来の技術］ 今日、各分野において放射性物質が幅広く使用されてお
り、このような放射性物質の一種としてトリチウムが知
られている。このトリチウムのエネルギは、他の放射性
物質に比べ低レベルであるが、物質の透過や吸着が非常
に激しいことからその取扱量が多くなると飛散等による
汚染が無視できなくなり実測による安全管理が必要とな
る。

特に、このようなトリチウムは、医療用に、また将来の
エネルギ源としての核融合研究、核燃料再処理、重水型
原子炉、中性子トリチウムターゲット等において膨大な
量の使用が予想され、今日その実測による安全管理の必
要性はますます高まっている。

このような気中トリチウムの実ΔＩｌｌは、安全管理上
高い信頼性をもって行われることが必要とされ、更にそ
の安全管理を確実なものとするため、気中トリチウムを
低濃度から高濃度に渡り連続実時間で測定することが望
まれる。

このような気中トリチウムモニタとして、従来より電離
和式のものが周知であり、電離箱内における電離量から
気中トリチウム濃度を測定していた。

しかし、気中にはトリチウム以外に２２２Ｒｎ２０ （ラドン、以下Ｒｎとする）、　　　Ｒｎ　（）ロン、
以下Ｔｎとする）等が存在し、これらＲｎ５Ｔｎはトリ
チウムβ線の杓子個分相当の電離を生じるα線を放出し
ている。従って、単に電離箱のみを用いたトリチウム濃
度測定装置では、気中に存在するＲｎ、Ｔｎによる影響
を受けやすく、気中のトリチウム濃度が低い場合には、
これを正確にｉ’１ｌｌｌ定することができないという
欠点があった。

このような欠点を解消し、気中からトリチウムを抽出し
、Ｒｎ、Ｔｎの影響を受けることなく気中トリチウムの
濃度測定を可能とするため、透過膜を有する膜分離器を
用いたトリチウム濃度測定装置が知られている。

この装置は、気中に存在するトリチウムが特別な場合を
除きその化学的形状がＨＴＯＳＤＴＯ。

Ｔ２Ｏ等の水蒸気の形で存在することに着目し、この気
中の水蒸気を膜分離器内の透過膜を介してＲｎ、Ｔｎを
除去しながら抽出し、抽出された水分から気中のトリチ
ウム濃度を／ＴＩＩ＋定するものである。

ここにおいて用いられる透過膜は、親水性基を有するフ
ッ素化共重合体から構成された中空糸膜であり、膜の両
側に湿度の異なる気体が存在する場合に、高湿度側気体
中に含まれる水分を低湿度側の気体に向は選択透過し、
更にこの選択透過に際し他の物質例えばＲｎ５Ｔｎ等を
透過しないという優れた性質を有している。

膜分離器は、このような透過膜の性質を利用し、気中ト
リチウム検出用の検出エアを通過させる検出エア通路を
透過膜の一側面に沿って設け、更に、透過膜の他側面に
沿って乾燥したキャリアガス（パージガスとも言う）を
検出エアと逆方向に通過させるキャリアガス通路を設け
たものであり、検出エア中食まれる水分、すなわちトリ
チウム水をこの透過膜を介してキャリアガス内に取り込
み、この取り込まれたトリチウム水からＲｎ、Ｔｎの影
響を受けることなく検出エア中に含まれるトリチウム濃
度を正確に測定している。

第３図にはこのような膜分離器の一例が示されており、
第４図には第３図に示す膜分離器の■−■断面図が示さ
れている。

この膜分離器１０は円筒形状に形成された外管１２と、
この外管１２内側に収納された複数の内管１４と、から
なり、内管１４は、透過膜を用いて形成され、その両端
が閉口された状態で仕切り板１６を介して外管１２の内
側面に支持されている。

そして、外管１２の両端面にはトリチウム検出エア１０
０の取入、取出を行うエア取入口１８及びエア取出口２
０が設けられており、内管１４の内部はエア取入口１８
から取り入れられた検出エア１００を取出口２０に向は
通過させる検出エア通路２２を形成している。

また、外管１２の側面には、内管１４の外側面と外管１
２の内側面との間に乾燥したキャリアガスの取入及び取
出を行うガス取入口２４及びガス取出口２６が設けられ
ており、内管１４の外側面は外管１２の内側面との間に
ガス取入口２４から取り入れられたキャリアガス２００
をガス取出口２６に向は通過させるキャリアガス通路を
形成している。

従って、例えば、湿度Ｏ％のキャリアガス２００をキャ
リアガス通路２８に供給することにより、検出エア１０
０内に水蒸気の形として含まれているトリチウムは透過
膜をもって形成された内管１４を介して検出エア通路２
２側からキャリアガス通路２８側に透過し、キャリアガ
ス２００内に取り込まれることになる。この際、Ｒｎ５
Ｔｎは透過膜によりその透過を阻止されるため、その透
過膜を透過しキャリアガス２００内に取り込まれる水分
にはトリチウムのみが含まれることになり、従ってこの
キャリアガス２００内に取り込まれた水分から検出エア
１００内に含まれるトリチウム濃度を低濃度から高濃度
にわたり確実に検出することが可能となる。

第５図には前述した膜分離器１０を用いて形成された従
来のトリチウムモニタが示されており、この装置は、検
出エア１００をフィルタ３２を介して膜分離器１０のエ
ア取入口１８に導き膜分離器１０内部に形成された検出
エア通路２２を通過させた後エア取出口２０から膜分離
器１０の外部に取り出している。そして、エア取出口２
０から取り出された検出エア１００は、更に流ご計３４
に導かれ、ここで単位時間当りの流量が測定されている
。

ここにおいて、このような検出エア１００の流れは、ポ
ンプ３６を用い膜分離器１０のエア取出口２０の気圧を
エア取入口１８側の気圧に比し負の圧力とし、その気圧
差により取入口１８側から検出エア１００を取り込むこ
とにより行われ、この際取り込む検出エア１００の流量
調整はバルブ３８を用いエア取出口２０の負圧を調整す
ることにより行われる。

また、第５図の装置では、乾燥したキャリアガス２００
は、ガス供給部である窒素ガス（Ｎ２）等が封入された
ガスボンベ４０からバルブ４２、流量計４４を介して膜
分離器１０のガス取入口２４に導かれ、このキャリアガ
ス２００は膜分離器内部に設けられたキャリアガス通路
２８を通過した後ガス取出口２６から取り出される。こ
のキャリアガス２００は、前述したごとく、キャリアガ
ス通路２８内を通過する途中で透過膜、すなわち、内管
１４を介して検出エア１００に含まれるトリチウム水を
その内部に取り込み、トリチウム水を十分に取り込んだ
状態でガス取出口２６から取り出される。

このとき、検出エア１００をキャリアガス２００より十
分多く流すことにより、ガス取出口２６でのキャリアガ
ス２００の相対湿度をエア取入口１８で検出エア１００
の相対湿度と等しくすることができ、その結果エア取出
口２６から取り出されるキャリアガス２００のトリチウ
ム濃度を検出エア１００のトリチウム濃度と等しくする
ことができる。

このようにしてガス取出口２６から取り出されたキャリ
アガス２００は電離箱４６へ導かれ、ここでその内部に
取り込まれたトリチウム水の放射線量が測定された後排
気される。測定器４８は、電離箱４６でＡＩす定された
キャリアガス２００内の放射線量から、検出エア１００
のトリチウム濃度を演算し、その演算値を表示している
。

ここにおいて、前述したごとく、膜分離器１０は検出エ
ア１００からＲｎ、Ｔｎ等を透過することなく気中に含
まれる水分のみを選択透過しキャリアガス２００内に取
り込むため、測定器４８には検出エア１００のトリチウ
ム濃度がＲｎ５Ｔｎの影響を受けることなく正確に表示
されることとなる。

なお、前述の排気されたガスの一部を再利用する発明が
知られている（例えば特開昭６１−１５５９８１号参照
）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述したトリチウムの連続モニタを行う場合、
キャリアガスを非常に多量必要とし、このために、第１
にボンベ等の取換えの煩しさ及びその人件費が問題とな
り、第２にキャリアガスの費用が経時的に増大してゆく
という経済的問題を生じていた。また、キャリアガスの
一部を再利用する方法も考えられているが、同様の理由
で根本的解決はなされていなかった。

発明の目的 本発明はこのような従来の課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、キャリアガスとしてボンベに封入され
た高価なガスを用いるのではなく、原価が全くかからな
い大気中の空気を利用することにより、メンテナンスの
必要性を極力おさえた長期連続運転可能かつ経済的なト
リチウムモニタを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明はトリチウムモニタ
において、ガス供給部に、空気を取り込み除湿する除湿
手段と、該除湿手段から流出するエア中のトリチウム検
出妨害物質を吸着する吸着手段と、を設け、キャリアガ
スとして空気を用いたことを特徴とする。

［作用コ 以上の構成によれば、トリチウムモニタにおいて、除湿
手段にて空気の除湿並びにトリチウム除去かでき、その
後、吸着手段にて乾燥された空気中のトリチウム検出時
の妨害物質となるＲｎ、Ｔｎを取り除くことができる。

そして、このトリチウム、Ｒｎ５Ｔｎ等が除去された空
気すなわちトリチウムモニタにおけるキャリアガスは、
膜分離器にて検出エア中のトリチウムを受は取り、担体
となって検出器へ流入しトリチウムの濃度測定が行われ
る。

従って、このキャリアガスにおけるトリチウム濃度がす
なわち検出エア中のトリチウム濃度であり、検出困難な
大気中のトリチウムが経済的かつ精度良く検出可能であ
る。

［実施例コ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。な
お、上記第３図、第４図及び第５図に示す従来装置と対
応する部材には同一符号を付してその説明を省略し、ま
た、図面簡略化のため各図面には装置の主要部を図示し
、それ以外の圧力計等を省略する。

第２図には本発明のトリチウムモニタの全体構成が示さ
れており、ガス供給部５０及び補償用電離箱５２以外は
、従来例と同じである。

測定点より導入された検出エア１００は膜分離器１０に
入り、一方、ガス供給部５０を出たキャリアガス３００
は補償用電離箱５２を介し前記膜分離器１０に入る。そ
して、この膜分離器１ｏにおいて！・リチウムを含む水
蒸気は検出エア１００からキャリアガス３００に選択移
行し、この後キャリアガスは電離箱４６に入り、ガスに
含有されるトリチウムの放射線量が測定される。

次に、本発明の特徴的部分であるガス供給部を説明する
。

第１図には本発明のトリチウムモニタにおけるガス供給
部５０が示され、その内部に大気中の空気をキャリアガ
スとして精製する各工程、除湿手段５４及び吸着手段５
６が示されている。

除湿手段５４は、フィルタ５８、ポンプ６０、ドレイン
６２、膜分離器６４、流量計６６、及びバルブ６８．７
０より構成されている。

詳述すれば、大気中の空気３００は、フィルタ５８にて
塵、ゴミ等を除去されポンプ６０へ送られる。このポン
プ６０は、空気３００の吸引作用及びポンプ６０以後の
圧力を上昇させ、本実施例では１気圧を約８気圧に上昇
させている。ここで、１気圧下に存在していた空気３０
０内の水蒸気は、８気圧に加圧された結果、気体温度で
決定される飽和水蒸気圧を越える水蒸気が流化し、ドレ
イン６２を介し流出する。

前記ドレイン６２を出た上記の飽和水蒸気を含む空気３
００は、エア取入ロア２より膜分離器６４に流入される
。

この膜分離器６４は、上記膜分離器１０と同様の水蒸気
選択透過作用を有し、前記ドレイン６２以後の空気３０
０に含まれる水分を更に取り除く。

また、本実施例では、膜分離器６４と膜分離器１０は同
一のものを用い、より経済性を向上させている。そして
当然のごとく、膜分離器６４は除湿機能を有する他の装
置に置換可能である。

ここで、膜分離器６４は前述した親水性の透過膜１４を
有し、該透過膜１４を介し前述した検出エア通路２２の
空気３００に含まれる水蒸気をキャリアガス通路２８に
選択透過させるのであるが、本実施例の膜分離器６４で
は、この水蒸気を受は取るキャリアガスに膜分離器６４
を出た空気３００の一部を帰還させた帰還エア４００を
用いている。

この帰還エア４００は上記膜分離器６４のエア取出ロア
４より流出する空気３００をバルブ６８．７０の作用に
より分枝点７６にて分流したものであり、実施例では２
５％のエアを帰還し膜分離器６４のキャリアガス通路２
８に流入している。なお、この帰還させる割合と除湿効
果とは相関があり、帰還エアを増すと除湿効果が向上す
る。また、前記バルブ６８．７０はエアの圧力を８気圧
（実際には膜分離器６４の圧損失が考慮される）から１
気圧に戻す作用をなしている。

従って、バルブ７０．６８を出たそれぞれの帰還エア４
００及び空気３００は、膨張し、湿度が低下する。

そして、膜分離器６４では前述したごとく、検出エア通
路２２に空気３００が充満し、キャリアガス通路２８に
バルブ７０を出た乾いた帰還エア４００がガス取入ロア
７を介し流入する。

その結果、水蒸気圧の差により空気３００中の水蒸気は
透過膜１４を介し帰還エア４００に移行し空気３００の
湿度が低下することとなる。そして、膜分離器６４を通
過した空気３００は極度に乾燥されることになり、この
乾燥された空気３００を前述した帰還エア４００つまり
キャリアガスとしているので、装置運転以後は相乗効果
的に除湿作用が進み、実施例ではこの除湿手段を通り上
記バルブ６８．７０を通過したそれぞれ空気３００、帰
還エア４００に含まれる水蒸気量は、露点温度−４０℃
の飽和水蒸気量に換算される。これは、エアがほぼ室温
とした場合、相対湿度にしておよそ０．６％以下であり
、キャリアガスとして十分な値である。

そして、前記帰還エア４００は膜分離器６４にて十分に
水蒸気を含み、ガス取入ロア８より流量計５８に送られ
、その後エア５００となり排気される。

ここで、本発明における除湿手段５４において特徴的な
ことは、除湿手段５４にてキャリアガスとなる空気３０
０を極度に乾燥させたことにより、トリチウムを除去し
たことと共に後述する吸着手段５６の吸着効果をより向
上させたことである。

前述の除湿手段５４では、トリチウムは除去されている
が、トリチウム検出の妨害物質Ｒｎ、Ｔｎはまだ除去さ
れていない。このＲｎ５Ｔｎを除去するのが吸着手段５
６である。

吸着手段５６は、吸着器８０、流ｍ計８２、フィルタ８
４により構成されＲｎ５Ｔｎ等の除去を行っており、以
下に各作用を述べる。

上記吸着器８０は、Ｒｎ５Ｔｎ等を吸るする作用を有す
る物質、例えば活性炭より構成され、除湿手段５４より
流出する乾燥空気３００を取り込みＲｎ、Ｔｎの、吸着
を行っている。そして、この活性炭等の効率及び寿命は
、取り込む気体の湿度に左右されるので、本発明による
除湿手段５４による乾燥空気３００では、長期間その効
果を保つことができ、メンテナンスの省力化を図ること
ができる。

Ｒｎ、Ｔｎが除去された空気３００は、その後流量計８
２を介しフィルタ８４に入り、ここで、活性炭粒子等の
微小粒子が取り除かれる。

従って、この吸着手段５６によれば、Ｒｎ、Ｔｎは完全
に除去され、更に長期間の連続使用に対しても十分な効
果を呈することができる。

このガス供給部５０により空気３００はキャリアガスと
して要求されるべきトリチウム、Ｒｎ。

Ｔｎ等を含有しないガスとなり、大気中の空気をトリチ
ウムモニタにおけるキャリアガスとして用いることが可
能となる。

次に第２図に示される補償用電離箱５２について説明す
る。

補償用電離箱５２と電離箱４６には、互いに逆電圧がか
けられ、両者の出力の和が測定器４８に送られている。

つまり、補償用電離箱５２は、外界からのγ線等の影響
及びキャリアガス中の極微小量のトリチウムの影響をキ
ャンセルするために設けられている。しかしながら、こ
こでのトリチウムの濃度は、測定対象となるトリチウム
に比し十分小さいので一般的には無視できる。また、こ
の補償用電離箱７８はガス供給部５０の動作モニタとし
て用いることが可能であり、つまりこの補償用電離箱５
２の測定値がキャリアガス３００の検出妨害物質の濃度
指数を示すこととなる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、トリチウムモニタ
のキャリアガスとして大気中の空気を用いることができ
るので、従来キャリアガスとして用いていたＮ２ガス等
が全く不必要になり、キャリアガスに係るコストを削除
できる。

また同様に、ガスボンベの取換え、保守等の人的労力も
省くことができ、結果として、それに係るコストも削減
できる。

従って、本発明により、特にトリチウムを長期間連続モ
ニタする場合、従来装置に比べ何ら精度低下させること
なく、高い経済性と同時に保守上の利点を有しながら安
定にトリチウム濃度を連続計測することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るトリチウムモニタのガス供給部
の概略図、 第２図は、本発明に係るトリチウムモニタの全体構成図
、 第３図は、膜分離器の側断面図、 第４図は、第３図のｎ−ｎ断面図、 第５図は、従来のトリチウムモニタの全体構成図である
。 １０．６４　　・・・　膜分離器 １４　・・・　透過膜（内管） ２２　・・・　検出エア通路 ２８　・・・　キャリアガス通路 ・・・　電離箱 ・・・　ガス供給部 ・・・　補償用電離箱 ・・・　除湿手段 ・・・　吸着手段 ・・・　吸着器 ０　・・・　検出エア ０　・・・　キャリアガス ０　・・・　キャリアガス ０　・・・　帰還エア。 （空気）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部に設けられた透過膜により検出エア中のトリチウム
   を含む水蒸気をキャリアガスに選択抽出させる膜分離器
   と、 この膜分離器より流出するキャリアガス中のトリチウム
   濃度を検出する検出手段と、 前記膜分離器にキャリアガスを供給するガス供給部と、 を含むトリチウムモニタにおいて、 前記ガス供給部には、 空気を取り込み除湿する除湿手段と、 この除湿手段から流出するエア中のトリチウム検出妨害
   物質を吸着する吸着手段と、 を設け、キャリアガスとして空気を用いたことを特徴と
   するトリチウムモニタ。