JPS6080755A - トリチウム濃度測定方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は気体試料中のトリチウム（Ｔ）濃度の測定法に
関するものである。トリチウムは、生体を構成する有機
化合物の基本構成元素の一つである水素（Ｈ）の放射性
同位元素であるため、医用、生物学的応用、原子力安全
関連面より重要な測定対象となっている。この種のトリ
チウム測定法には、一般に （１）　高感度である。

（２）　検出部の汚染がなく、安定性がよいっ（３）　
連続測定が可能である。

（４）　妨害成分の影響を受けないっ ことが′望まれる。

〔従来技術とその問題点〕

気体試料中のトリチウム濃度を測定する方法としては、
従来、この気体試料を通気形電離箱に直接溝いて測定す
る方法や、含トリチウム水を凍結採取しこれを液体シン
チレータ中で融解させて該シンチレータによって測定す
る方法等が知られているが、これらの方法には （１）　感度が十分でない。

（２）　検出部への水型トリチウム（ＨＴＯ，Ｔ２Ｏ）
等の吸着・吸蔵によりバックグラウンドが増大すＳＯＸ
・・・・・・）の混入により安定性が低下するう（４）
　“４Ｃ２“Ｋｒ等の妨害成分の影響を受け易い。

等の欠点があるっ 〔発明の目的〕 この発明は、上述の欠点を除去して、検出部の汚染がな
く、高感度で安定して試料中のトリチウム濃度を連続測
定できる方法を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明者らは種々検討した結果、上記のような特長を有
するトリチウム濃度の測定法を得るには、次の（１）〜
（Ｉｌ＋　）の項目を満たす必要があり、このような条
件を満たずものとして含トリチウム水の軍１気分解によ
る水素発生技術の利用がとくに有効であることを見い出
した。

（＋）　検出部において、トリチウムを含む化合物が乾
燥した気体状態（例えば水素分子（ＨＴ　＋　’ｒ２　
）＋炭化水素（ＣＨ３Ｔ、・・・）等）を保つ。

（１１）　トリチウムの濃縮が可能である。

（Ｉｌ＋）　検出部の前段において、腐蝕・汚染物質を
除去しつる。

本発明の要点を以下に箇榮書きする。

（１）トリチウム（Ｔ）を水素分子（ＨＴ、Ｔ２）、水
（ＨＴＯ，Ｔ２Ｏ）あるいは炭化水素（ＯＨ，Ｔ、・・
・）等の化学形態で含む流動する試料の流量を測定する
。

（２）　前記試料中のトリチウム（Ｔ）および水素（Ｈ
）を、一旦水（ｆ（ＴＯ、Ｔ２Ｏ、Ｈ２Ｏ）の化学形態
にする。

（３）　）ＩＪチウムを含む水を、両面に電極触媒を接
合されたプロトン導電性を有する電解質膜の陽極側より
該電解質膜へ連続的に供給する。

（４）　電極（触媒）間に電圧を加えておき、陰極側に
水素分子（Ｈ２，ＨＴ、Ｔ２）状態の水素ガスを連続的
に発生させる。

（５）　陰＆側に水素ガスが発生している時の両電極触
媒間を流れる電流を検出して、この検出結果から発生水
素ガスの流量を測定する。

（６）　陰極側ｆこ発生した水素カスを放射線検出器へ
連続的に導き、この水素ガス中のトリチウム濃度を測定
する。

（７）　前記試料および前記水素ガスの各流量測定結果
と前記トリチウム濃度測定結果とを用いて演算器で所定
の原線を行い、この演算結果から前記試料中のトリチウ
ム＃度を測定する。

以上のように、本発明では試料中よりトリチウム（Ｔ）
および水素（Ｈ）を選択的に分離し、水素分子（Ｈ２，
ＨＴ、Ｔ２）の化学形態にて検出部へ連続的に導入する
ようにしたため、前述した（１）〜（ＩＩ＋　）の要求
項目をすべて満たすことができるっ′　［発明の実施例
〕 以下に、この発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。第１図は、この発明の一実施例を適用したトリチウ
ム濃度測定装置の系統図であるつれる。４はこの試料１
０の流入管路に設けられて該試料の流量に応じた電気信
号４ａを出力する流量計である。反応器１ではその内部
に酸化鋼あるいは白金・アルミナ触媒等が充填されかつ
これらが数百度の温度に加熱されているので、この反応
器１に流入した試料１０中のトリチウム（Ｔ）および水
素（Ｈ）はすべて水（ＨＴＯ、Ｔ２Ｏ、Ｈ２Ｏ’）の化
学形態になる。２０はこのような化学形態の水を気相ま
たは液相才たは両相の状態で含んで反応益１から流出す
る試料ガスである。２４は炭化けい素（ＳｉＣ）粉末を
テフロンで結着させて作った多孔質膜に濃厚燐酸を含浸
させて形成した強い吸湿性を有するプロトン導電性を有
する電解質膜、２３ａ　、２３ｂはこの電解質膜２４の
両面に接合した多孔質の白金製電極触媒、２２ａ　、２
２ｂは電極触媒２３ａ、２３ｂのそれぞれ外面に接合し
た導電性と通気性とを有するカレントコレクタ、２１ａ
、２１ｂは力Ｌ／７トコレクタ２２ａ、２２ｂのそれぞ
れ外面に接合した主電極、２は上述の電融質膜２４、電
極触媒２３ａ、２３ｂ、カレントコレクタ２２ａ、２２
ｂ、主電極２１　ａ　、　２１ｂからなる電解セルで、
両主電極２１ａ、２１１）間には前者が陽極側になるよ
うにして電源５によって直流電圧が印加されている。反
応器１から流出した試料ガス２０は電源５の陽極側カレ
ントコレクタ２２Ｈに導かれるが、この場合電解セル２
が上述のように構成されているので、カレントコレクタ
２２ａに導かれた試料ガス２０中の水は大部分電極触媒
２３ａを介して電解質膜２４に吸湿されてここで電気分
解され、この結果カレントコレクタ２２ａ、２２ｂ中に
はそれぞれ分子状態の酸素ガスおよび水素ガス（Ｈ２，
ＨＴ、Ｔ２）が連続的に発生する。したがってカレント
コレクタ２２ａからは試料ガス２０の除湿された残余成
分と前述の電気分解によって発生した酸素ガスとの混合
ガス３０が流出し、カレントコレクタ２２ｂカ）らζま
この電気分解によって発生した水素ガス４０力３流出す
る。６は主電極２１ａ、２１ｂ間を流れる電解電流に応
じた電気信号６ａを出力するＭ１解電流測定器である。

このため信号６ａはファラデーの法則によって水素ガス
４０の流量に応じた信号となる。３は水素ガス４０を貫
流させ該ガス中のトリチウム濃度に応じた電気信号３ａ
を出力する放射線検出器で、７は信号３ａと信号６ａと
の積正こ対する信号４ａの比を演算する演算器、７８Ｇ
よその出力電気信号である。

第１図の装置は上述のように構成されて０るので試料ガ
ス１０の流量をＸ　［：　ＣｌＴｌ’　／ｌｎｉ　ｎ　
）、水素ガス４０の流量をＹ　（ｃｍ”　／ｍｉｎ　）
、該水素ガス中のトリチウム濃度をＺ（Ｃ１／ｃｍ“〕
とすると試料ガス１０中（７）　）　ＩＪ　チ’７ム濃
度Ｒ［Ｃｉ　／ｃｍ’　）は（１）式で表され、また前
述したように Ｒ，、、、、（Ｙ、Ｚ）／Ｘ　・・・・・・（１）信号
４ａ、（３ａ、３ａはそれぞれ前記の流量Ｘ。

流量Ｙ、濃度Ｚに応じた信号で、演算器７は上述の演算
を行うように構成されているので、結局、演算器の出力
信号７ａはトリチウム濃度Ｒに応じた信号となる。すな
わち第１図の装置においては信号７ａによって試料ガス
１０中のトリチウム濃度Ｒを連続的に測定することがで
き、この場合トリチウムの検出は水素ガス４０について
行われるので、検出器３に試料ガス１０中に存在する腐
食・汚染物質や測定妨害成分が流入することがなく、ま
た水膨トリチウムが流入することもなく、その上試料ガ
ス１０中のトリチウムは水素ガス４０中に濃縮されてい
るのでトリチウム濃度凡の測定が高感度に行われること
になる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明においては、トリチウム（
Ｔ）を水素分子（ＨＴ、Ｔ２Ｏ）ある（７）番ま炭化水
素（ＣＨ，Ｔ　、・・・）等の化学形態で含む流動する
気体状態の試料中のトリチウム濃度を、（１）　前記試
料の流量を測定する。

（２）　前記試料中のトリチウムおよび水素（Ｈ）を一
旦水の化学形態にする。

（３）トリチウムを含む前記水を、両面に電極角虫媒を
接合されたプロトン導電性電解質膜よりなる電解セルの
陽極側より該′１！屏質膜に連続的に供給する。

（４）　両軍１極触媒間に′電圧を加え”Ｃ電解質膜に
供給される水を逐次ｓ１気分解し、電解セルの陰極ｇＡ
ｌｌにトリチウムを含む水素ガスを発生させるつ（５）
　陰極側に発生する水素ガスの景を電解電流を測定して
検出する。

（６）　陰極側に発生した水素ガスを放射線検出器に連
続的に導き、この水素ガス中のトリチウム濃度を測定す
るっ （７）　試料流量の測定結果と電解電流の測定結果と水
素ガス中のトリチウム濃度測定結果とを用（、ｗて演算
器で所定の演算を行う。

という工程を経て前記演算結果にもとづいて測定するよ
うにしたので、このような測定方法によれば試料ガス中
よりトリチウム（Ｔ）および水素（Ｈ）のみを水素分子
（Ｈ，、ＨＴ、Ｔ２）　の化学形態で連続的に分離して
放射線検出部へ導入することができ、また演算器でトリ
チウム濃度の算出が自動的に行われる結果、このような
測定方法においては、 （１）　放射線検出部において、トリチウムを含む化合
物が気体状態（本発明では水素分子）を保つ。

（１１）　トリチウムを濃縮する。

（Ｉｌ＋　）　放射線検出部の前段において腐蝕争汚染
物質を除去する。

ことが可能となり、本発明の目的である、（１）　検出
感度の向上、 （２）　バックグラウンドの低下、 （３）　安定性の向上 （４）　連続測定 のすべての項目を満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用したトリチウム濃度測
定装置の系統図である。 ２・・・・・・電解セル、３・・・・・・放射線検出器
、７・・・・・・演算器、１０・・・・・・気体試料、
２１ａ・・・・・・陽極としての主電極、２１ｂ・・・
・・・陰極としての主電極、２３ａ。 ２３ｂ・・・・・・α極触媒、２４・・・・・・電解質
膜。 第１頁の続き ０発　明　者　小知和　真−横須賀市長板所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の各工程からなるトリチウム濃度測定方法。 （１）トリチウム（Ｔ）を水素分子（ＨＴ　。 Ｔ２Ｏ）あるいは炭化水素（ＣＨ３Ｔ、・・・・・・）
   等の化学形態で含む流動する気体状態の試料の流量を測
   定する第１工程。 （２）　前記試料中のトリチウム（Ｔ）および水素（Ｈ
   ）を水（ＨＴＯ、Ｔ２０　、　Ｈ２０）　（Ｄ　化学形
   ｉ１にする第２工程。 （３）　）！Ｊチウム（Ｔ）を含む水を、両面に電極触
   媒を接合されたプロトン導電性電解質膜より成る電解セ
   ルの陽極側より前記電解質膜へ供給する第３工程。 （４）　電極間に電圧を加え水の電気分解を行い、陰極
   側にトリチウム（Ｔ）を含む水素分子（ＨＴ。 Ｔ２．Ｈ２）状態の水素ガスを発生させる第４工程。 （５）　第４工程における電解電流を測定する第５工程
   。 （６）　第４工程で発生した水素ガスを放射線検出器へ
   導入し、このガス中のトリチウム濃度を測定する第６エ
   程。 （７）　第１工程における測定結果と第５工程における
   測定結果と第６エ程における測定結果とを用いて演算器
   で所定の演算を行い、この演算結果にもとづいて前記試
   料中のトリチウム濃度を測定する第７エ程。