JPH0367214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は流体試料の採取装置に係り、特に放射
ガス、放射性液体などのように漏洩を許されない
試料の採取に好適なように改良した採取装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

第１図は、放射性ガスのサンプルを採取するよ
うに構成された従来の採取装置の一例を示す。こ
の従来装置の採取方法はバルブ１，２，３を閉に
し、バルブ４，５，６を開にし、ガラスびん（バ
ツチ採取容器）７のゴム栓８に注射針９を差し込
んだ状態を作り、真空ポンプ１０を作動させる。
真空ポンプ１０でガラスびん７と配管１１内を減
圧した後、バルブ４，５，６を閉にし、バルブ１
３を開にし、配管１２から放射性ガス試料を注入
し、配管１１，１３の系統へ通気する。ガス試料
を十分通気した後、バルブ１，３を閉じ、バルブ
４を開にする。このときガラスびん７の中は減圧
されているため、配管１１内の放射性ガス試料を
ガラスびん７の中へ吸収採取できる。

次にバルブ４を閉じてガラスびん７を注射針９
から引き抜く（第１図Ａの位置へガラスびんを移
動する）。この従来の装置では注射針９とバルブ
４の間に含まれる放射性ガス試料は外部雰囲気と
接するため、この機械全体を密封フード２０内に
設け、密封対策を図らなければならない。

また、この従来の採取方法では配管１１に設け
ている圧力計１４でガス試料通気後の圧力と減圧
採取後の圧力差から採取量を補正しなければなら
ないため誤差混入の要因が多く、正確な量の採取
が困難である。

このような問題点を解決したものとして特開昭
57−16331号公報に記載されたものがある。しか
し、この従来技術は、バツチ採取容器であるサン
プルベツセル外表面を洗浄することしか考慮しな
い。従つて、バツチ採取容器への配管系の汚染が
測定誤差となり、正確に測定できない問題点があ
る。

上例は放射性ガスの採取について述べたが、放
射性液体の試料採取についても同様の技術的問題
が有る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、汚染を外部へ漏洩することな
く正確な測定が可能でバツチ採取できる試料採取
装置を提することある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、流体試
料を移送する移送配管と、前記移送配管に着脱可
能に設けられ、前記流体資料を採取すべき内容積
を有する試料採取容器とを備える試料採取装置に
おいて、前記試料採取容器は、前記内容積をバイ
パスする流路と、前記内容積とバイパスする流路
を切り換える手段を有し、前記移送配管は、前記
流体試料と清浄流体とを切り換えて流通させる手
段とを有することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に、第２図について本発明の一実施例の基本
的構成を説明する。流体の移送配管１１の途中
に、試料を採取すべき試料採取部２８を有するバ
ツチ採取容器２９を着脱自在に介装接続する。３
２は圧着ジヨイントである。

そして、母管よりサンプリングした放射性ガス
試料又は清浄ガスを配管１１に選択的に供給し得
るように構成する。すなわち、ガス試料供給管１
２及び清浄ガス供給管３１を、流路切換用のバル
ブ２２を介して配管１１に接続する。

本実施例においては、採取容器２９内に、試料
採取部２８をバイパスする流路３０が設けられて
いる。２４及び、２５は流路切換用のバルブであ
る。バツチ採取容器（以下採取容器と略称する）
２９内に、流路切替え２４及び２５が設けられ
る。

次に、第２図に基づいて本実施例の基本動作を
説明する。ガス試料を、ガス試料供給管１２から
バルブ２１，２２、配管１１、バルブ２４、試料
採取部２８及びバルブ２５を介する系統にて出口
配管１３へ通気する。ガス試料を試料採取部２８
に十分通気した後、ガス試料供給側のバルブ２１
を閉じる。出口配管１３側は、常に大気圧状態に
維持しておく。この状態で一定時間放置すること
よつて、一定容積の空間である試料採取部２８内
も大気圧となる。圧力計１４で大気圧になつたこ
とを確認した後、流路切換えバルブ２４及び２５
を作動させて試料採取部２８内に一定量のガス試
料を正確に密封すると同時にガス試料はパージガ
ス流路３０を導通させる。採取量の正確さは±１
％以下を達成できる。次に清浄ガス供給管３１か
ら清浄ガスを供給して、配管１１、パージガス流
路３０及び出口配管１３の系統をパージ（清浄）
する。採取容器２９とガス循環系の両接合部には
圧着ジヨイント３２を設けてある。採取容器２９
のパージガス流路３０を介して流れる清浄ガスに
より、これらの接合部の圧着ジヨイント３２を洗
浄する。採取容器２９の接合部を洗浄した後、両
方の圧着ジヨイント３２をはずし、採取容器２９
を取りはずす。取りはずした採取容器２９をＢで
示す。

ガス試料を採取容器２９内で試料採取部２８側
に通気し始めて置換が終るまでの通気ガス容量
（Vp）、あるいはパージガス流路を清浄ガスでパ
ージ置換（洗浄）するまでの通気ガス容量
（Vp′）は、通気ガス流速が一定の場合、置換す
べき系統の容積（Ｖ）に依存する。実験的にVp，
Vp′＝α・V〓の関係を得ることができる。α，β
は係数である。この関係を利用して、装置固有の
ガス試料通気部の容積とパージガス通気部の容積
から置換に必要な通気ガス容量を求める。すなわ
ち、通気流速が決まれば、通気時間を決定するこ
とができ、ガス試料とパージガスのシーケンスを
決めることができる。以上が本実施例の基本動作
である。

この構成のバツチ採取装置を具体的に説明する
ため、採取容器の構成とその容器の自動ハンドリ
ング機、自動化シーケンスと制御方法を以下に説
明する。

第３図に採取容器の構造を示した。採取容器２
９の両端にはガス試料循環系と接合する圧着ジヨ
イント３２を設けてあり、ガス試料循環系のフレ
キシブル配管４０に設けた圧着ジヨイント３３と
圧着接合することによつて、接合部のガス流路が
導通状態となる。この圧着ジヨイント３２，３３
は、圧着しない状態でガス流路が密封状態とな
る。これは、ジヨイント内部にスプリングを設け
ておき、互いに押し合つたときにガス流路を開く
構造をとつている。第３図の圧着ジヨイント３
２，３３はガス流路が導通になつている状態を示
している。試料採取部２８と圧着ジヨイント３２
との間には、採取容器２９内でパージガス流路３
０と試料採取部２８のいずれかの流路を選択する
流路切替え機構４１がそれぞれ設けられている。
これらの流路切替え機構４１は円柱状をなしてお
り、３ケ所の埋め込みシールリングの間の直径を
細くすることによつて圧着ジヨイント３２，３３
側へ流路を連通させる。さらに、流路切替機構４
１は、縦軸方向に一定間隔で上下移動する構造に
なつている。この一定間隔の移送はベアリング４
２とスプリング４３で位置決めを図りその移送操
作は上、下方から外部機によつて行なう。４４，
４５は操作機構として設けたエアシリンダであ
る。

上に述べた流路切替え機構４１は、採取容器２
９の本に内蔵せしめて設けることが望ましい。こ
れは採取容器２９の移送時に流路切替機構４１の
誤操作を防止するためである。

第３図は上部のエアシリンダー４４で流路を切
替えた状態を示しており、ガス流路は試料採取部
２８を通過することになる。第３図にはガス流路
を矢印で示しており、試料採取部２８側を通気す
る状態を表わしている。

第４図は下部のエアシリンダー４５を作動させ
て、パージガス流路３０側に流路を切替えた状態
を示している。第３図と同様にガス流路を矢印で
示した。この状態にガス流路を切替えると、同時
に試料採取部２８内にはガス試料を密封すること
になる。

この状態でパージ（洗浄）用の流路３０を介し
て圧着ジヨイント３２，３３の接合部を充分にパ
ージする。以上のようにして採取容器２９へのガ
ス試料の密封採取と採取容器２９の取りはずし時
の洗浄パージを実施する。

採取容器２９で採取したガス試料には、低エネ
ルギーのγ線を放出する放射性核種を含む場合が
多い。代表的な低エネルギーのγ線放出核種には
¹³³Xe（81Kev）がある。この低エネルギーγ線
を効率良く測定するためには、採取容器２９の肉
厚をできるだけ薄くしておくことが好都合であ
る。本実施例においては、この点を考慮して、採
取容器２９には壁厚の薄い放射線測定窓３４を設
けている。この放射線測定窓３４に向つて放射線
検出器を配置し、試料採取部２８に含まれるガス
試料の放射能濃度を測定することができる。

特に、本実施例のごとく放射性流体の試料を採
取する場合は、採取量の定量精度の高いことが放
射能分析の精度を確保するために重要である。

次に、採取容器２９をガス試料循環系への自動
的に移送接合あるいは取りはずすハンドリング機
構について説明する。

第５図、採取容器２９のハンドリング機構図を
した。採取容器２９のハンドリングはターンテー
ブル５０に実装した爪付きアーム（チヤツキング
アーム）５１が主体となる。まず、の位置へ爪
を開いた状態でアーム５１を前進させ、採取容器
２９を受けとる（爪を閉じる）。次にアーム５１
を後退させて爪を90゜回転させる。この状能が
である。次にターンテーブル５０を90゜回転させ
採取容器２９をガス試料循環系５２へ移送する。
ここでアーム５１を前進させ、ガイドレール５３
の位置まで移送する。採取容器２９をガス試料循
環系５２の接合部へ移送するあいだに採取容器２
９の方向を調整する必要がある。これは採取容器
２９の流路切替用エアシリンダー４４，４５の方
向と一致させるためである。ガス試料循環系５２
にはガス試料循環用のフレキシブル配管４０を設
けた圧着ジヨイント３３が開いた状態で設けてあ
る。この圧着ジヨイント３３はエアシリンダー５
４で圧着、開放の開閉操作を実施する。

第６図に採取容器２９の方向調節機構を示し
た。ガイドレール５３上でアーム５１の爪５５を
開き、採取容器２９を開放する。採取容器２９は
左右対称の円筒状をなしているが、ガイドレール
５３と接触する部分の一部に切欠状の平滑部５６
を設けており、アーム５１を前進させて回転移送
するあいだに採取容器２９の方向調節を図る。す
なわち、採取容器２９が回転して、平滑部５６が
ガイドレール５３の平面と一致するところで回転
が止まり、以下所定の位置まですべり移送とな
る。本実施例においては、この採取容器２９の回
転移送を容易にするためピンチローラ５８を設け
てある。所定の位置にはストツパー５６とクラン
プ５７が設けてあり、採取容器２９の位置決めと
固定を図る。

第７図に採取容器２９をガス試料循環系に移送
し接合した状態を示した。第６図で説明した採取
容器２９の移送と所定の位置固定を図つた後、圧
着ジヨイント３３を操作するエアシリンダー５４
を伸ばし、採取容器２９とガス試料循環系（フレ
キシブル配管４０）と接合を図る。

以降、第３図で説明した採取容器２９のガス流
路切替機構４１を操作して、ガス試料のバツチ採
取を実施する。配管１１及び１３と採取容器２９
の接合部の洗浄を実施した後、圧着ジヨイント３
３、クランプ５７を採取容器２９から脱着する。
採取容器２９の取り出しは、爪を開いた状態でア
ーム５１を前進させ、直接、採取容器２９を把持
する。採取容器２９取り出し時には、採取容器２
９の方向を調節する必要がなく、採取容器２９を
アーム５１の爪で把持してアーム５１を後退させ
る。次にターンテーブル５０を90゜回転させる
（第７図中の位置となる）。さらに、アーム５１
を90゜回転させて採取容器２９の受け渡し部（第
７図中の位置）へアーム５１を前進させて移送
する。受け渡し部アーム５１の爪を開放し、アー
ム５１を後退させる。

以上が採取容器２９の自動ハンドリング機構で
ある。

この採取容器２９の受け渡し部以降では、他の
移送装置でハンドリング移送を図るか、手動で移
送することになる。

第８図には本実施例のシーケンスフローチヤー
トを示した。ガス試料バツチ採取装置に起動開始
信号を与えて、起動がかかると第１の工程でアー
ム５１が採取容器５１を受け取りに前進する。こ
こで採取容器２９の有無を検出し、無い場合には
異常アラームを発して装置を停止状態にする。採
取容器２９が有る場合には、前述した自動ハンド
リング処理を実行する。

採取容器２９の有無の検出は光電検出器などを
用いて行なう。

第９図には本実施例の制御装置の構成を示し
た。本実施例のシーケンスはすべてマイクロコン
ピユータ６０で実行する。マイクロコンピユータ
６０のシーケンス出力信号は入出力インターフエ
ース６１を介して電磁リレー回路６２に伝えられ
る。電磁リレー回路６２の出力は電磁バルブ６３
を作動させる。各電磁バルブ６３には高圧ボンベ
６４から圧縮空気を接続しており、電磁バルブ６
３の開閉動作に従つてエアシリンダー６５やガス
試料循環系のバルブ６６が動作することになる。
これらの動作はマイクロコンピユータ６０の記憶
シーケンスに従つて実行することになる。また、
本装置の起動、停止等の操作信号はオペレーター
コンソール６７から入力しインタフエース６１を
介してマイクロコンピユータ６０に取り込まれ
る。また、マイクロコンピユータにはバツチ採取
の時刻、採取場所、採取容器の識別番号などのラ
ベル出力の機能を設ける。ラベリングの時期につ
いては、ガス試料をバツチ採取した後の最終工程
で実施する。採取容器を受け渡し部に移送すると
き（第７図のの位置）が良く、ラベリングの方
法については、インクの吹き付け印刷（インクジ
エツトプリンター）などを用いる。この方法は採
取容器の移送中に非接触状態で印刷できるため任
意の工程で容易に実施できる。

第１０図に採取容器の他の実施例を示した。こ
れは、採取容器２９のガス流路切替え機構７０に
スプリング７１を利用した例である。第１０図の
状態はパージガス流路３０が導通しており、バツ
チ採取容積２８側に切替える場合にはエアシリン
ダー７２を作動させて実施する。再度パージガス
流路側に切替える場合は、エアシリンダー７２を
元に戻すとスプリング７１の力で流路が切替わ
る。また、圧着ジヨイント７３も、密封機能（採
取容器２９側のジヨイントと押し合つて導通とな
り、圧着を開放した場合に密封状態となる機能）
がないものでも、本来のバツチ採取機能に支障は
ない。また、採取容器２９、ガス流路切替え機構
７０の形状も円筒状以外、たとえば、長方形に製
作することも可能であり、製作が容易となる。

第１１図にも、採取容器の他の実施例を示し
た。本実施例は、一つのガス流路切替え機構でガ
ス試料の通気、洗浄ガスの通気を切替えるもので
ある。

採取容器２９には、一つの流路切替え機構８０
と試料採取部２８およびガス試料循環ノズル８１
を設ける。また、ガス試料の入口部圧着ジヨイン
ト８２及び出口部圧着ジヨイント８３も、前述し
た目的と同様に、ガス試料通気時に必要な密封性
から設ける。第１１はガス試料通気系との導通状
態を示しており、ガス試料は入口部圧着ジヨイン
ト８２、ガス流路切替え機構８０及びガス試料循
環ノズル８１を介して流れ、再度ガス流路切替え
機構を通り、出口部圧着ジヨイント８３を通つて
通気する。ガス試料循環ノズル８１は、試料採取
部２８のガス置換条件を良くするために設けるも
のである。この導通状態でガス試料を試料採取部
２８に通気する。以降の処理を次の図で説明す
る。

第１２図に採取容器の密封状態を示した。ガス
流路切替機構８０を切替えて、ガス試料を試料採
取部２８へ密封採取する。ガス試料を密封したガ
ス流路切替え機構８０の状態では圧着ジヨイント
８２，８３の出入口流路を直接導通する構造とな
る。これは圧着ジヨイント８２，８３を含めた、
ガス試料通気系統をパージするためである。この
状態でガス試料をパージした後圧着ジヨイント８
２，８３を開放し、採取容器２９を他へ移送す
る。第１３図にはガス流路切替え機構８０の縦断
面図を示した。この流路切替え状態は試料採取部
２８を密封している状態を示している。この状態
から流路切替え機構８０を下方向に操作すると、
試料採取部２８とガス試料出入口側が導通状態と
なる。

本実施例は前述した採取容器を簡略化するもの
であり、採取容器２９の取扱い移送などの自動化
ハンドリングも、大幅に単純化できる。このこと
は、バツチ採取装置の信頼性を大きく向上させ
る。

以上はバツチ採取容器の他の実施例であるが、
ガス試料を外部へ取り出し移送しない場合への適
用も考えられる。第１４図に配管系統内でガス試
料を密封して分析を図る実施例を示した。ガス試
料を入口配管９０から流入させ密封部９１を通し
て、出口配管９２へ流す。ガス試料を通気した
後、バルブ９３，９４をパージ側配管９９に切替
え、配管９６、バルブ９５から清浄ガスを通気さ
せる。この状態ではバルブ９３，９４間の密封部
９１だけに一定量のガス試料が残留することにな
る。このガス試料の放射能を放射線検出器９７と
放射能分析器９８で分析する。分析終了後はバル
ブ９３，９４を切替え、ガス試料を清浄ガスでパ
ージして、次のガス試料を分析する待状態にす
る。この変形例は、ガス試料を外部に取り出さな
くてもすむ場合の構成であり、任意の場所へ非常
に単純なサンプリングシステムを作ることができ
る。

以上の説明で明らかにしたように、本発明を適
用すると放射性流体を安全に正確にサンプリング
することができ、特に原子炉における放射性ガス
試料の採取などにおいて実用的価値が高い。以下
に、本発明を原子力発電プラントに適用する場合
の具体的な設置場所について説明を加える。従来
のガス試料採取場所は、復水器の抽気系（オフガ
ス系と呼ばれている）が主体となつている。本発
明の適用場所は従来実施している場所はもとよ
り、従来作業員が原子炉運転中に入り込めない場
所などにも容易に設置可能である。すなわち、本
発明で述べた自動ガス試料バツチ採取装置から他
へ移送する移送装置にエアシユータ機構等を用い
ることで任意の場所でのガス試料バツチ採取が可
能となる。

具体的には、原子炉格納容器内の雰囲気ガス、
SGTS系（緊急時ガス放出系）、主蒸気系など必
要性に応じて本発明を適用することができる。

また、以上の実施例では、ガス試料を対象に説
明したが、水などの液体試料についても同じ方式
の試料採取法を適用できる。

上記の例のように、放射性試料などの如く外部
への漏洩が許されないといつた条件において、本
発明を適用すると、密封フードを設ける必要が無
いとともに、従来法におけるが如く真空系を設け
る必要も無いので、従来の採取装置に比して構造
が著しく単純化される。

更に、前述の構造機能から容易に理解し得るよ
うに、本発明装置は自動化を阻害するような問題
点が無い。このため、特に放射性の流体試料を採
取する場合は全自動化機器として本発明を適用し
た試料採取装置を構成すると、採取作業者の被ば
く低減あるいは密封採取が可能となる点では採取
作業者の体内摂取の危険も完全に防止できる。ま
た、採取容器にラベリングを実施することによつ
て、複数のサンプリングポイントから多数のガス
試料を採取する場合の識別を明確になし得る。こ
れは、最終分析結果の誤評価を防止するとともに
分析結果を反映する場合の正確度を向上させるこ
とになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の試料採取装置によ
れば、汚染を外部へ漏洩することなく正確な測定
が可能でバツチ採取できる試料採取装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス試料バツチ採取装置の構成
図、第２図は本発明の一実施例の基本構成図、第
３図は同バツチ採取容器のガス試料採取流路を示
す構造図、第４図は同バツチ採取容器のパージガ
ス流路を示す構造図、第５図は同バツチ採取容器
のハンドリング機構図、第６図は同バツチ採取容
器の方向調節機構図、第７図は同バツチ採取容器
のハンドリング機構図、第８図は同本発明のシー
ケンスフローチヤート、第９図は同じく本発明の
制御装置の構成図、第１０図は前記と異なる実施
例におけるバツチ採取容器の断面図、第１１図乃
至第１３図は同じく作動説明のための断面図、第
１４図は同分析試料の採取の説明図である。 １，２，３，４，５，６……バルブ、７……ガ
ラスびん（バツチ採取容器）、８……ゴム栓、９
……注射針、１０……真空ポンプ、１１，１２，
１３……配管、１４……圧力計、２０……密封フ
ード、２１，２２，２４，２５……バルブ、２８
……試料採取部、２９……バツチ採取容器、３０
……パージガス流路、３１……清浄ガス供給配
管、３２，３３……圧着ジヨイント、３４……放
射線測定窓、４０……フレキシブル配管、４１…
…流路切替機構、４２……位置固定用ベアリン
グ、４３……スプリング、４４……ガス流路切替
用上部エアシリンダー、４５……ガス流路切替用
下部エアシリンダー、５０……ターンテーブル、
５１……爪付きアーム、５２……ガス試料循環
系、５３……ガイドレール、５４……エアシリン
ダー、５５……アームの爪、５６……ストツパ
ー、５７……クランプ、５８……ピンチローラ、
６０……マイクロコンピユータ、６１……入出力
インターフエース、６２……電磁リレー回路、６
３……電磁バルブ、６４……高圧ボンベ、６５…
…エアシリンダー、６６……バルブ、６７……オ
ペレータコンソール、７０……ガス流路切替え機
構、７１……スプリング、７２……エアシリンダ
ー、７３……圧着ジヨイント、８０……ガス流路
切替え機構、８１……ガス試料循環ノズル、８
２，８３……圧着ジヨイント、９０……入口配
管、９１……ガス試料密封部、９２……出口配
管、９３，９４，９５……バルブ、９６……配
管、９７……放射線検出器、９８……放射能分析
器、９９……パージ側配管、１００……しやへい
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体試料を移送する移送配管と、前記移送配
   管に着脱可能に設けられ、前記流体試料を採取す
   べき内容積を有する試料採取容器とを備える試料
   採取装置において、 前記試料採取容器は、前記内容積をバイパスす
   る流路と、前記内容積とバイパスする流路とを切
   り換える手段を有し、前記移送配管は、前記流体
   試料と清浄流体とを切換えて流通させる手段とを
   有することを特徴とする試料採取装置。 ２ 前記着脱を自動的に行う手段を有することを
   特徴とする特許請求範囲第１項に記載の試料採取
   装置。 ３ 前記試料採取容器は、前記内容積と外壁の厚
   さの一部を他の部分よりも薄くしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の試料採取装
   置。 ４ 前記試料採取容器は、その姿勢と方向を一定
   にする手段を有すること特徴とする特許請求範囲
   第２項に記載の試料採取装置。 ５ 前記試料採取容器が所定の位置あるか否かを
   検出し、その検出結果に基づいて前記着脱を制御
   する手段を有することを特徴とする特許請求範囲
   第２項に記載の試料採取装置。