JP2007218827A

JP2007218827A - トリチウム検査装置およびトリチウム検査方法

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Publication number: JP2007218827A
Application number: JP2006042053A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Mogi; 健一茂木; Shoichi Nakanishi; 正一中西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP4592614B2

Abstract

【課題】ごく少量のトリチウム含有被検体を対象に高精度で且つ短時間でトリチウムを正確に検査可能なトリチウム検査装置およびトリチウム検査方法を提供すること。
【解決手段】トリチウム検査装置は、その主要部として被検査気体供給装置、被検体採取装置の一例としての平板体３、冷却装置４、β線検出装置６、およびトリチウム検出装置７から構成されており、平板体３の付着用面は冷却コイル４２により冷却されていて、付着用面に供給されたトリチウム含有被検体中の水蒸気は付着用面上で凝縮あるいは凝固して被検体層ＴＬが形成され、CａＦ_２（Eｕ）シンチレータ、ＹＡｌＯ_３（Ｃｅ）シンチレータなどから形成されたβ線検出装置６は被検体層ＴＬから発せられるβ線を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トリチウム検査装置およびトリチウム検査方法に関し、原子力炉施設、使用済燃料再処理施設、放射性同位元素使用施設、粒子線使用施設、あるいはかかる施設の解体前後でのトリチウム汚染の検査に好適なトリチウム検査装置および検査方法に関するものである。

従来のトリチウム検査装置は、汚染物を密閉容器に入れて加熱し、トリチウムを含む水蒸気をカバーガス中に蒸発させ、当該水蒸気を含むカバーガスを通気式電離箱に通し、トリチウムから放射されるβ線でカバーガスが電離して生成される電離電流を、高電圧を印加した電極に収集し、通気式電離箱から出力される電離電流を測定することによりトリチウムの放射能レベルを測定する。天然核種のラドン、トロンから放射されるα線のエネルギーは、ラドンが５．５ＭｅＶ、トロンが６．３ＭｅＶと高エネルギーであるのに対し、トリチウムから放射される放射線はβ線であって、その最大エネルギーが１８ｋｅＶ、平均エネルギーが５．７ｋｅＶと低エネルギーであるため、トリチウム測定上での障害を防止する観点からカバーガスとしてはラドン、トロンを含まない窒素ガスが窒素ボンベより供給する。将来、トリチウムの検査対象となる各種施設の解体の際に生じるトリチウム汚染物の量が増大すると、上記密閉容器も大型になり、また窒素ガスの消費量が増大してボンベの交換の頻度が高まることが予想され、このための労務改善策および保守費低減策が課題となる。また、トリチウムを水蒸気の形態で通気式電離箱で測定した場合は、水の形態で液体シンチレーションカウンターで測定した場合に比べて検出感度が低いという課題があった。

上記の対策として、トリチウム捕集部とトリチウム測定部とからなり、前記トリチウム捕集部は、サンプリング場所からサンプリング空気を引き込むサンプリング配管と、このサンプリング配管の一端が接続されサンプリング空気中の水分を凝結すると共に解凍してサンプリング水を取得する湿分採集部と、この湿分採集部からサンプリング水を採り出すサンプリング水導入管と、当該捕集部の各部の動作を制御する制御部とを備え、前記トリチウム測定部は、前記サンプリング水導入管の一端に接続されプラスチックシンチレータまたは液体シンチレータと前記サンプリング水とを直接接触させる測定容器と、この測定容器におけるプラスチックシンチレータまたは液体シンチレータとサンプリング水中のトリチュウとの反応による発光を検出する光検出手段と、この光検出手段から出力される信号パルスを計数する計数手段と、前記測定容器に導入されたサンプリング水の水量を測定する水量測定手段と、前記湿分採集部に導入されたサンプリング空気の量を測定する空気量測定手段と前記計数手段の計数値と前記水量測定手段の水量測定値と前記空気量測定手段の空気量測定値とを使用してトリチウム濃度を計算するデータ処理手段とを備えたトリチウム自動測定装置が、後記する特許文献１から従来公知である。

また、ガス中のトリチウム化水蒸気または他の親水性のトリチウム化核種に対して選択的に応答するのに適した吸湿シンチレータ部材において、前記シンチレータは、吸湿性材料の層を表面に有する固体シンチレータ材料からなるシンチレータ部材、および上記吸湿シンチレータ部材を製造する方法として、固体シンチレータ材料を吸湿性材料の層により皮膜するステップからなる方法は、後記する特許文献２から従来公知である。

従来のトリチウム汚染検査装置は、上記のように構成されているため、トリチウム捕集部で捕集された試料水が測定容器に導入される経路に試料水が付着し、測定に必要な試料水の量を確保するには水蒸気発生装置で多量の水蒸気を供給して試料水を増やす必要があり、このためにトリチウム測定感度が低下するという問題があった。また、プラスチックシンチレータは、分子構造に水素原子を含むため、トリチウムと同位体交換で汚染されるという問題があった。また、吸湿性材料の層を表面に有する固体シンチレータは、吸湿性材料に取り込まれた水蒸気を放出させて次の測定を行える状態にするのに時間がかかり、また、残留水蒸気が測定誤差になるという問題があった。
特開平８−７５８６３号公報特表２００１−５１７８０２号公報

本発明は、斯界における如上の問題に鑑みて、ごく少量のトリチウム含有被検体を対象に高精度で且つ短時間でトリチウムを正確に検査可能なトリチウム検査装置およびトリチウム検査方法を提供することを課題とするものである。

本発明のトリチウム検査装置は、被検査気体供給装置から供給された被検査気体に含まれているトリチウムを付着させるための付着用面を有する被検体採取装置、上記付着用面を冷却してトリチウムを含有する液体または固体の被検体層を付着させる冷却装置、上記付着用面に対向して設置されて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力するβ線検出装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明のトリチウム検査方法は、被検査気体供給装置から供給された被検査気体に含まれているトリチウムを付着させるための付着用面を有する被検体採取装置、上記付着用面を冷却してトリチウムを含有する液体または固体の被検体層を付着させる冷却装置、上記付着用面に対向して設置されて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力するβ線検出装置を備えたトリチウム検査装置を用い、上記付着用面に平均厚さが０．０５mm〜０．５mmの上記被検体層を付着させる第一工程、上記β線検出装置にて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力する第二工程を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、上記被検体採取装置の上記付着用面に液体または固体として付着させた薄い被検体層をトリチウムを含む被検体とするので、当該被検体の量は、前記特許文献１の場合と比較して極端に少量で済む。また当該被検体層の形成は、冷却された上記被検体採取装置の上記付着用面に沿って上記被検査気体を単に流すだけであるので、被検体層の形成が頗る簡単且つ短時間で行うことができ、上記付着用面の対面位置でトリチウムのβ線の検出が可能であるので、トリチウム検査上でエラーの原因となる異物の混入の可能性が極めて少なく、よって検体採取装置が頗る簡単且つ小型化が可能となり、しかも高感度並びに高精度でトリチウムを検査することができる。

本発明は、カバー気体としてボンベから供給される窒素などのボンベ入りガスを排除するものではないが、たとえボンベ入りガスを使用するとしても、前記した理由からその使用量は従来技術の場合と比較してかなり少量で済むのでボンベ交換の頻度も軽減する。

またさらに本発明は、上記付着用面の薄い被検体層は、加熱により簡単且つ短時間で蒸発除去できるので、水蒸気の形態のトリチウムを含む被検体を対象として、それのトリチウム含有量の経時変化の測定や、多数の被検体を能率的に検査する場合に好適である。

また前記特許文献２の場合では、β線検出装置としてのシンチレータとして吸湿性材料層付きのシンチレータを採用する必要があったが、本発明ではシンチレータとして従来公知あるいは周知の各種のものが採用が可能であり、検査の状況並びに条件に応じて所望のシンチレータを採用できる。

以下において、同符号は、同個所を示す。

実施の形態１．
図1〜図３は、実施の形態１を説明するものであって、図１は、実施の形態１におけるトリチウム検査装置の構成図であり、図２は図1の一部に就いての詳細図であり、図３は図２の一部に就いてのさらに詳細な断面図である。
図1〜図３において、当該トリチウム検査装置１は、その主要部として、被検査気体供給装置２、前記被検体採取装置の一例としての平板体３、冷却装置４、β線検出装置６、およびトリチウム検出装置７から構成されている。被検査気体供給装置２は、密閉容器２１、ファンヒータ２２、ポンプ２３、ダストフィルタ２４、温度計２５、湿度計２６から構成されている。平板体３は、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な構造用金属にて形成されており、そのβ線検出装置６と対向する面がトリチウムを含有する被検体層を付着させるための付着用面３１となっていて付着用面３１上にはトリチウムを含有する被検体層ＴＬ（図３参照）が後記する方法で形成される。

冷却装置４は、冷却室４１、冷却コイル４２、および冷凍機４３から構成されており、冷却室４１内には平板体３とβ線検出装置６とが図示するように互いに対向して設置されている。冷却コイル４２には冷凍機４３から冷媒(図示せず)が送られ、当該冷媒が循環して冷却コイル４２を冷却する。また冷却コイル４２は、平板体３の上記付着用面３１の反対側に熱的に結合された状態で設置されていて、冷凍機４３の稼動により平板体３を、即ち付着用面３１を冷却する機能をなす。

β線検出装置６は、例えば固体シンチレータから構成されており、当該β線検出装置から出力する信号を入力してトリチウムを検出するトリチウム検出装置７を備えている。またトリチウム検出装置７は、ライトガイド７１、２台の光電子増倍管７２、７３、２台のプリアンプ７４、７５、同時計数回路７６、およびトリチウム計量部７７から構成されている。

図１〜図３および後続の各図において、符号ａは密閉容器２１のガス出口、符号ｂはダストフィルタ２４のガス出口、符号ｃは温度計２５のガス入口、符号ｄは冷却室４１のガス入口、符号ｅは冷却室４１のガス出口、符号ｆは被検査気体供給装置２のガス入口、をそれぞれ示す。

次に実施の形態１のトリチウム検査装置１の動作につき説明する。密閉容器２１は、その内部にファンヒータ２２を備えており、容器２１内に収容された被検体の一種である汚染物Sは、ファンヒータ２２で加熱され、その際に汚染物Sの表面または表面層に吸着された水蒸気は、蒸発して密閉容器２１内に存在しているガス（以下、カバーガスと称す。）中に放出される。密閉容器２１内の当該水蒸気を含むカバーガスは、ポンプ２３によりダストフィルタ２４に導入され、カバーガス中の粒子状放射性核種を含むダストはダストフィルタ２４により除去される。

ファンヒータ２２は、それを駆動するために印加される電圧を変えることにより汚染物Sを加熱するための熱風の温度を容易に変えることができる。したがって、汚染物Sの材質および大きさを予め分類整理して上記印加電圧を設定しておけば、ファンヒータ２２は、最適印加電圧を選択することによりスイッチ操作で簡単に操作できる。またファンヒータ２２を複数設け、熱風を吹き付ける角度および場所を変えることにより、あるいはファンヒータ２２を固定して汚染物Sを回転させることにより、汚染物Sを効率良く加熱することができて加熱時間を短縮できる。

なお汚染物Sに対する加熱手段は、ファンヒータ２２に限定されるものでなく、赤外線ランプあるいはその他の加熱手段であってよく、加熱方法に就いても汚染物Sを効果的に加熱し得る限り任意であってよい。また上記のカバーガスとしては、通常、本発明のトリチウム検査装置が設置された個所周辺の空気が使用されるが、かかる空気は、ラドン、トロンあるいはその他のガス状放射性核種、さらにラドンやトロンの子孫核種のような粒子状放射性核種が含まれている。これに対してダストフィルタ２４は、粒子状放射性核種が上記被検体層ＴＬに混入するのを防止する。なお上記ガス状放射性核種は、希ガスが主体であり、水などの多くの被検気体との親和性が低いために上記被検体層ＴＬに混入する可能性は小さい。

ダストが除去されたカバーガスの温度と湿度とは、温度計２５と湿度計２６とでそれぞれ測定され、次いで冷却室４１内を符号ｄ、ｅの方向に流されて上記付着用面３１に供給される。上記したように付着用面３１は冷却コイル４２により冷却されているので、カバーガス中の水蒸気は凝縮あるいは凝固して張り付いたような状態になって被検体層ＴＬが形成される。凝縮あるいは凝固せずに冷却室４１を通過した余剰のカバーガスは、ポンプ２３により三方電磁弁８を経由して密閉容器２１に還流され循環される。よって、ポンプ２３、密閉容器２１、冷却室４１、三方電磁弁８、およびそれらを繋ぐ管路を含むものは、循環排気装置の例である。

かくして付着用面３１上に形成された被検体層ＴＬからは、当該被検体層ＴＬ内に含有されているトリチウムからβ線が発生し、それはβ線検出装置６により検出され、β線検出装置６は検出したβ線量に対応する量のパルス信号を出力する。当該パルス信号は、温度計２５から出力された温度信号および湿度計２６から出力された湿度信号と共に、トリチウム検出装置７に入力される。

β線検出装置６としては、従来から斯界で公知あるいは周知の固体シンチレータが例示される。なおトリチウムから放射されるβ線のエネルギーは、前記したように最大エネルギーが１８ｋｅＶ、平均エネルギーが５．７ｋｅＶと微弱のため、固体シンチレータから形成されたβ線検出装置６は、カバーガスに直接触れるように設置されるとβ線の検出能が向上するので好ましい。そのために上記固体シンチレータとしては、潮解性がなく、耐食性を有し、量子効率が高く、さらに同位体交換でトリチウム汚染しないものが好ましく、例えばCａＦ_２（Eｕ）シンチレータおよびＹＡｌＯ_３（Ｃｅ）シンチレータは、上記条件を満たす好適なシンチレータ例である。上記シンチレータは、結晶に水素原子を含まないためにトリチウムとの同位体交換反応がない。加えてプラスチックシンチレータと比較して、同一エネルギーのβ線に対して約２倍の光子を放出し、量子効率が高い。

付着用面３１上の被検体層ＴＬの厚みとトリチウムの検出感度との関係は、一般的に、トリチウムから放射されるβ線の最大エネルギーに相当する飛程で検出感度が飽和する特性になり、よって被検体層ＴＬの当該飛程以上の厚みは、検出感度に寄与しない。トリチウムから放射されるβ線のエネルギーは微弱であり、以上のことから被検体層ＴＬの厚みＴ（図３参照）は、０．０５ｍｍあれば十分である。また被検体層ＴＬの厚み０．０５ｍｍは、水の形態でも表面張力で平板体３から落下することがないので、被検体層ＴＬは、水の形態または氷の形態のいずれでもであってもよい。夏場は空気中の水蒸気密度が高く、冬場は低いので、冷凍機４３から冷却コイル４２に供給される冷媒の温度制御に幅をもたせることにより、自動的に夏場は凝縮、冬場は凝固となるため、安定して適度の量の被検体層ＴＬが採取できる。

また幾何学的効率とカバーガスによる減衰を考慮すると、β線検出装置６としての固体シンチレータは、平板体３にできるだけ近接して配置するのが望ましく、平板体３上に被検体層ＴＬを形成し、固体シンチレータを対面するように配置することにより良好なトリチウム検出条件が実現できる。上記を顧慮し、且つ実際上の装置の製造や操作の容易さ、およびトリチウムの検査精度などを考慮すると、一般的には、被検体層ＴＬの厚みＴは、０．０１ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであり、付着用面３１とβ線検出装置６の付着用面３１に対向する外表面との間隔Ｄ１は、０．５ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ、被検体層ＴＬとβ線検出装置６の外表面との間隔Ｄ２は、０〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍである。

一つの被検体層ＴＬに就いての検査が終了すると、冷凍機４３は冷却モードから加熱モードに自動的に切り替わり、温度の高い媒体が冷却コイル４２に供給されて平板体３は加熱され、平板体３上の被検体層ＴＬは蒸発してカバーガス中に放出され、上記加熱モード切り替わりの際に自動的に切り替わった電磁弁８から周辺空気を吸入し、三方電磁弁９を経て外部に排気される。

β線検出装置６は、トリチウムから放射されたβ線が入射すると蛍光を発する。当該蛍光は、ライトガイド７１で伝達されて２台の光電子増倍管７２、７３に入射し、それぞれ電流パルスに変換される。光電子増倍管７２、７３から出力された電流パルスは、それぞれプリアンプ７４、７５に入力されて電圧パルスに変換される。当該電圧パルスは、同時計数回路７６に入力され、同時に電圧パルスが入力されたらトリチウムを検出したとしてデジタルパルスを出力する。なおトリチウムから放射されるβ線は、エネルギーが低いため、光電子増倍管７２、７３から出力される前記電流パルスと熱雑音によるノイズパルスを識別してノイズパルスを除去する必要があるが、光電子増倍管７２、７３の両方で熱雑音が同時発生する確率は極めて低いため、プリアンプ７４、７５からそれぞれ出力される電圧パルスを同時計数回路７６で同時計数することにより前記熱雑音を排除できる。

トリチウム計量部７７では、同時計数回路７６から出力されたデジタルパルスおよび温度計６と湿度計７から出力された温度信号と湿度信号が入力され、デジタルパルスを計数して測定時間で割り算して計数率ｎが求られ、当該計数率ｎに予め校正試験で求めておいた単位計数率当たりのトリチウム濃度のｋ換算定数を乗じて試料水のトリチウムの放射能量Ｃが求められる。また、温度信号Ｔ（℃）と湿度信号Ｈ（％RH）から、下式（１）からカバーガスの水蒸気密度W（カバーガス１ｃｍ³あたりに含まれている水のｇ数）が求められる。よって、温度計６、湿度計７、およびトリチウム計量部７７は、水蒸気密度測定装置として機能する。
W＝(H／１００)×{０．０００８０４／(１＋０．００３６６T)}×(ｅ／P)・・・・（１）
ここに、ｅは、Ｔ℃における飽和水蒸気圧であって、Ｔ℃に対応する飽和水蒸気圧のテーブルをトリチウム計量部７７に記憶させておく。一方、Ｐは、カバーガスの圧力(ｅと同じ単位)であり、概ね大気圧である。

実施の形態１の装置の内容積（即ち、図１における符号ａから符号ｂ〜符号ｆを経て符号ａに至る間に含まれている容器や気体搬送管路内の合計内容積、以下の循環排気装置においても同様である。）をＶとすると、カバーガス中の水蒸気量はＶ×Ｗとなる。被検体層ＴＬの量は、被検体層ＴＬの面積と厚みの積であり、当該面積は平板体３の付着用面３１の面積であり、当該厚みはトリチウムから放射されるβ線の最大エネルギーに相当する飛程とすれば、必要な被検体層ＴＬの量、即ち必要な試料水は一義的に決定する。

トリチウム計量部７７は、カバーガスの最初の水蒸気密度W１に対して目標水蒸気密度W２を、Ｖ×（W１−W２）が上記試料水の量となるように自動で設定し、水蒸気密度が目標値のW２まで減少したら必要な試料水が確保できたとみなしてβ線検出装置６からトリチウム検査に自動的に切り換え、上記のように被検体層ＴＬのトリチウムの放射能量Ｃを求め、当該放射能量ＣにW１と(W１−W２)の比を乗じて下式（２）にて汚染物Sの表面または表面層に吸着されたトリチウムの放射能量Cｓを求めて出力する。
Cｓ＝Ｃ×W1／（W１−W２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

なお、カバーガスとしてトリチウム汚染検査装置の周辺空気を使用する場合、汚染物Ｓの検査を行う前に、前記と同様の方法にて空気中の水蒸気からバックグラウンド試料としての被検体層ＴＬを採取し、当該被検体層ＴＬに就きバックグラウンド計数率がトリチウム検査に支障がないレベルであること、例えばバックグラウンド計数率の統計的変動をσとしたときに、3σに相当の計数率に単位計数率当たりのトリチウム濃度の換算定数を乗じたトリチウムの放射能量が、測定目標レベルより低いことを確認しておく。当該バックグラウンド計数率n_bをトリチウム計量部７７に記憶させておき、上記の汚染物の測定結果としての計数率ｎからバックグラウンド計数率n_bを引き算して正味計数率n_Nを求め、正味計数率n_Nに単位計数率当たりのトリチウム濃度の換算定数ｋを乗じて下式（３）のようにして正味の放射能量C_Nを演算することにより、高精度でトリチウムの放射能量を測定できる。
C_N＝ｋ×n_N＝ｋ×(ｎ−n_b)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）

以上のように実施の形態１では、検査対象の汚染物Sを密閉容器２１に入れてファンヒータ２２で加熱し、汚染物Sの表面または表面層に吸着された水蒸気を効率良く蒸発させてカバーガス中に放出させ、放出させたトリチウムを含む水蒸気を平板体３の上に平面状に凝縮または凝固させて被検体層ＴＬを採取し、平面状の被検体層ＴＬから放射されるトリチウムのβ線を対面に近接設置した剥き出しの固体シンチレータなどのβ線検出装置６で検出するようにし、測定に供される試料水量は必要最小限で済むようにしたので、さらにβ線検出装置６に入射するまでのβ線エネルギー損失を小さくし且つ近距離で好適な幾何学的条件でトリチウムのβ線を検出するようにしたので、汚染物Ｓから放出される水蒸気量が少量でも高感度でトリチウム汚染を検査することができ、それと共に装置を小型化できる。

また固体シンチレータとして、潮解性がなく、耐食性を有するCａＦ_２（Eｕ）シンチレータやＹＡｌＯ_３（Ｃｅ）シンチレータを使用することにより当該シンチレータを剥き出しにしてカバーガスに直接触れる状態で使用可能であり、保護膜によるβ線エネルギー損失がないため、またプラスチックシンチレータに比べて量子効率が高いため、更に同位体交換でトリチウム汚染することがないため、高感度でトリチウム汚染を検査することができる。また、ファンヒータ２２を使用して汚染物Sを加熱するため、汚染物Sの形状が複雑でも熱風を吹き付けることで、影になっている箇所にも熱が伝わり、汚染物Sから水蒸気を確実に蒸発させ、均一に且つ効率良く加熱できるのでトリチウム汚染を高精度で検査できる。また光電子増倍管７２、７３の両方が熱雑音を同時発生する確率は極めて低いことに着目し、プリアンプ７４、７５からそれぞれ出力される電圧パルスを同時計数回路７６で同時計数することにより光電子増倍管７２、７３の熱雑音を排除できるため、トリチウム汚染を高感度かつ高精度で検査できる。

また検査が終了すると、冷凍機４３は冷却モードから加熱モードに自動的に切り替わり、温度の高い冷媒を冷却コイル４２に供給して平板体３上の被検体層ＴＬを強制的に蒸発させるため、次のトリチウム検査のための準備時間が短縮される。またさらに、温度計２５と湿度計２６から出力された温度信号と湿度信号は、トリチウム計量部７７に入力され、温度信号と湿度信号からカバーガスに含まれる水蒸気密度が求められ、水蒸気密度に基づき被検体層ＴＬを採取するのに必要な時間が演算されて、自動運転の時間割りに組み込まれるため、時間割りの無駄がなくなるために装置の利用率が向上する。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２を説明するものであって、被検体採取装置２の密閉容器２１に就いての他の例を説明する断面図である。図４においては、実施の形態１で採用されたファンヒータ２２に代えて赤外線ランプ２７とミラー２８が採用されている。なお符号ａと符号ｆとの間は省略しているが、前記図１のそれと同じである。赤外線ランプ２７から放射される赤外線をミラー２８で絞って汚染物Sの一例としてのコンクリート破砕粉に照射し、５００℃以上で加熱するようにしたので、コンクリート破砕粉の表面の水蒸気はもとよりコンクリート成分の水酸化カルシウムが分解して発生する水蒸気がカバーガス中に放出されるため、コンクリート内部のトリチウムまで容易に検査でき、従来、大掛かりで高価格であったコンクリート用トリチウム汚染検査装置を安価で提供できる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３を説明するものであって、被検体採取装置２の密閉容器２１に就いての他の例を説明する断面図である。実施の形態３においては、密閉容器２１としてドラム缶が採用され、且つ実施の形態１で使用されたファンヒータ２２が省略された構成となっていることのみ実施の形態１と異なり、その他の構成は同じである。以下、前記図１〜図３を参照して説明すると、ドラム缶２１内のカバーガスは、ポンプ２３で吸引され、トリチウムを含む水蒸気は冷却装置４で冷却され、平板体３上に凝縮または凝固させて被検体層ＴＬが採取され、トリチウムから放射されるβ線はβ線検出装置６にて検出される。この結果、実施の形態１と同様に、水蒸気を水または霜の形態に変えることでトリチウムが濃縮されるため、ドラム缶２１内の汚染物から放出される水蒸気量が少量でもトリチウム汚染を確実に検査することができる。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４を説明するものであって、トリチウム検査装置の一部断面図を含む他の構成図である。実施の形態１では、測定対象の汚染物Sを密閉容器２１の内部に入れてファンヒータ２２で加熱して汚染物Sの表面または表面層に吸着された水蒸気を蒸発させてカバーガス中に放出させ、当該カバーガスをポンプ２３で吸入したが、実施の形態４では、図６に示すように、実施の形態１で採用された密閉容器２１の代わりに吸入器２１１が採用され、ファンヒータ２２の代わりに前記実施の形態２の場合と同様の赤外線ランプ２７とミラー２８を備えている。吸入器２１１は、椀を下向きにしたようなものであって下端は開放状態であり、開放された状態にある汚染物Sは、赤外線ランプ２７から放射される赤外線をミラー２８で絞ってスポット的に加熱され、当該加熱箇所の表面または表面層から蒸発した水蒸気は、吸引器２１１により汚染物S周辺の空気と共にポンプ２３にて吸引され、吸引ガスは、実施の形態１の場合と同様にトリチウム検査される。赤外線ランプ２７とミラー２８は、汚染物Sの加熱したい箇所をスポット的に加熱し、実施の形態１におけるファンヒータ２２のように空気の流れを乱すことがなく、蒸発した水蒸気を効率良く回収可能となる。このため、小型で安価な可搬型のトリチウム検査装置を提供できる。なお赤外線ランプ２７は、それを稼動させるための印加電圧を変えることにより汚染物の材質に応じて加熱温度を容易に調節できる。このことは、前記実施の形態２、３、および後記の実施の形態においても同じである。
なお実施の形態４は、実施の形態１などで採用された密閉容器２１の代わりに大気に開放された吸入器２１１が採用され、そのために実施の形態１において説明した装置の内容積Ｖが確定しないのでトリチウムの定量は困難ではあるが、トリチウムの有無の検査には簡便に利用できる効果がある。

実施の形態５．
図７は、実施の形態５を説明するものであって、トリチウム検査装置一部である被検体採取装置２の他の例の一部断面図を含む説明図である。前記実施の形態４では、大気中に解放された汚染物Sを赤外線ランプ２７から放射される赤外線をミラー２８で絞ってスポット的に加熱し、加熱箇所の表面または表面層から蒸発した水蒸気を、吸入器２１１により汚染物S周辺の空気と共に吸引するようにしたが、実施の形態５では、図７に示すように、吸入器２１１は、その下縁に全周に亘るリング状のゴム製吸盤２１２を備え、汚染物Sの検査対象面に吸盤２１２を押し付けて当該検査対象面を取り込んでシールする。かくすると、汚染物Sが例えばコンクリート面のような広がりがある場合、検査対象面から蒸発した水蒸気を確実に回収でき、その結果、実施の形態１で説明した平板体３、β線検出装置６およびその他の装置を用いて高精度でトリチウム汚染を検査できる。また、当該コンクリート面の内部まで検査する場合については、赤外線ランプ２７の印加電圧を高めて加熱温度を上げてコンクリー面内部の水蒸気を放出させ、且つこれを飛散させることなく確実に採取することができる。

実施の形態６．
図８は、実施の形態６を説明するものである。実施の形態６は、前記実施の形態１とは、水蒸気供給装置２９がダストフィルタ２４のガス出口ｂと温度計２５のガス入口ｃとの間に追加設置されている点において異なり、その他は同構造である。水蒸気供給装置２９は、純水を収容した給水タンク２９１、ガラス繊維２９２、加熱容器２９３、加熱容器２９３の外部に設けられて当該容器を加熱するヒータ２９４、および電磁弁２９５から構成されたものである。水蒸気供給装置２９は、電磁弁２９５を介してダストフィルタ２４と温度計２５とを繋ぐ管路に気密に接続されており、ガラス繊維２９２の一端部は、給水タンク２９１内の純水中に浸漬し、その他端は加熱容器２９３内に達している。ヒータ２９４にて加熱容器２９３を加熱し且つ電磁弁２９５を開状態とすると、上記純水は毛細管現象によりガラス繊維２９２間を上昇して加熱容器２９３に達し、そこで加熱され気化し、上記管路内を通過するカバーガスに供給される。しかして実施の形態６は、汚染物Ｓ（図示せず）から水蒸気を採取し難い条件下でもトリチウム汚染検査を行うことができ、また利用率の高いトリチウム汚染検査装置を供給できる。

実施の形態７．
図９は、実施の形態７を説明するものである。実施の形態７は、前記実施の形態１とは、冷却装置４として冷却コイル４２および冷凍機４３に代えてペルチェ素子５を含むものが採用された点において異なり、その他は同構造である。図９において、冷却装置４は、ペルチェ素子５、放熱フィン５１、送風ファン５２、およびペルチェ素子５を稼動させる直流電源(図示せず)を備えている。またペルチェ素子５の冷却面は平板体３と熱的に接合され、ペルチェ素子５の放熱面は放熱フィン５１と熱的に接合されている。当該直流電源からペルチェ素子５に一方向に電流を流すと、ペルチェ素子５の冷却面が冷却されて平板体３が冷却され、付着用面３１上に被検体層ＴＬが採取される。一方、ペルチェ素子５の発熱面は、放熱フィン５１が熱的に接合され、送風ファン５２から送られる風で放熱する。一方、ペルチェ素子５に上記と反対に電流を流すと、冷却面は逆転して放熱面となり、上記平板体３2は加熱され、被検体層ＴＬは強制的に蒸発せしめられる。ペルチェ素子５は、スポット的な冷却に適しており、電流を逆転することにより容易に熱の流れを逆転することができるため、本発明のトリチウム検査装置１を小型化することができ、さらに安価な携帯型の装置の提供が可能となる。

本発明は、コンクリートなど、トリチウム汚染の可能性のある種々の材料や物質に就いてトリチウム汚染の検査に有用である。

実施の形態１でのトリチウム検査装置の構成図である。図1の一部の詳細図である。図２の一部の詳細な断面図である。実施の形態２での密閉容器の断面図である。実施の形態３での密閉容器の断面図である。実施の形態４でのリチウム検査装置の一部断面図を含む構成図である。実施の形態５でのトリチウム検査装置の一部断面図を含む説明図である。実施の形態６における水蒸気供給装置の説明図である。実施の形態７でのトリチウム検査装置の説明図である。

符号の説明

１トリチウム検査装置、２被検査気体供給装置、２１密閉容器、
２１１吸入器、２１２吸盤、２２ファンヒータ、２３ポンプ、
２４ダストフィルタ、２５温度計、２６湿度計、２７赤外線ランプ、
２８ミラー、２９水蒸気供給装置、２９１給水タンク、２９２ガラス繊維、
２９３加熱容器、２９４ヒータ、２９５電磁弁、３平板体、３１付着用面、
４冷却装置、４１冷却室、４２冷却コイル、４３冷凍機、５ペルチェ素子、
５１放熱フィン、５２送風ファン、６ β線検出装置、７トリチウム検出装置、
７１ライトガイド、７２光電子増倍管、７３光電子増倍管、７４プリアンプ、
７５プリアンプ、７６同時計数回路、７７トリチウム計量部、８電磁弁、
９三方電磁弁、S 汚染物、ＴＬ被検体層。

Claims

被検査気体供給装置から供給された被検査気体に含まれているトリチウムを付着させるための付着用面を有する被検体採取装置、上記付着用面を冷却してトリチウムを含有する液体または固体の被検体層を付着させる冷却装置、上記付着用面に対向して設置されて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力するβ線検出装置を備えたことを特徴とするトリチウム検査装置。
上記被検査気体供給装置は、トリチウム汚染物を必要に応じて加熱して上記トリチウム汚染物を覆うカバー気体中にトリチウムを含む水蒸気を放出させる加熱装置および上記被検査気体に含まれている粒子状物質を除去する粒子状物質除去装置を備え、上記冷却装置は、上記被検体層を加熱蒸発させる加熱機能を兼備する冷却加熱装置であり、上記β線検出装置は、上記β線検出装置から出力する信号を入力してトリチウムを検出するトリチウム検出装置を備えたことを特徴とする請求項1記載のトリチウム検査装置。
上記被検査気体供給装置および上記被検体採取装置に上記カバー気体を循環させると共にトリチウム検査後に上記カバー気体を外部に排気する循環排気装置を備えたことを特徴とする請求項1または請求項２記載のトリチウム検査装置。
上記被検査気体供給装置は、上記トリチウム汚染物を収容したドラム缶を含むものであることを特徴とする請求項３記載のトリチウム検査装置。
上記被検査気体供給装置は、上記トリチウム汚染物を気密に囲む吸盤付きトリチウム捕獲容器を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項３のいずれか一項記載のトリチウム検査装置。
上記被検査気体供給装置は、上記トリチウム汚染物を加熱するための赤外線を放射する赤外線ランプと赤外線を集光するミラーを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項３のいずれか一項記載のトリチウム検査装置。
上記被検体採取装置は、構造用金属で形成された平板体であり、上記β線検出装置は、CａＦ_２（Eｕ）シンチレータまたはＹＡｌＯ_３（Ｃｅ）シンチレータであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトリチウム検査装置。
上記トリチウム検出装置は、上記β線検出装置から発する上記信号を受信する複数の光電変換素子、上記複数の光電変換素子からの信号を受信して同時計数する同時計数装置を備えたことを特徴とする請求項２記載のトリチウム検査装置。
上記冷却加熱装置は、冷凍機およびペルチェ素子のいずれか一方または両方を含むものであることを特徴とする請求項２記載のトリチウム検査装置。
上記カバー気体中の水蒸気密度を測定する水蒸気密度測定装置を備えことを特徴とする請求項２記載のトリチウム検査装置。
上記カバー気体中に水蒸気を供給する水蒸気供給装置を備えたことを特徴とする請求項請求項２または請求項１０記載のトリチウム検査装置。
上記付着用面と上記β線検出装置の上記付着用面に対向する外表面との間隔が１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトリチウム検査装置。
被検査気体供給装置から供給された被検査気体に含まれているトリチウムを付着させるための付着用面を有する被検体採取装置、上記付着用面を冷却してトリチウムを含有する液体または固体の被検体層を付着させる冷却装置、上記付着用面に対向して設置されて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力するβ線検出装置を備えたトリチウム検査装置を用い、上記付着用面に平均厚さが０．０５mm〜０．５mmの上記被検体層を付着させる第一工程、上記β線検出装置にて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力する第二工程を含むことを特徴とするトリチウム検査方法。