JP2014232029A - α放射能の測定システムおよびその測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明により、大量の液体のα線の放射能濃度を、その場で効率よく正確に測定することを可能とするα放射能の測定システムおよびその測定方法を提供する。【解決手段】システム１０は、放射性核種を含む被検液１１を一時的に貯留する貯留槽１２と、貯留槽１２に貯留されている被検液１１を外部へ放出する放出管１６と、貯留槽１２に設置されて被検液１１を撹拌する撹拌部１４と、撹拌された被検液１１の一部を分岐したサンプル１５を層状に成形する成形基盤１９と、層状に成形されたサンプル１５から放出されるα線に基づく物理量を検出する検出部２４と、物理量に基づいて被検液１１の放射能濃度を導出する導出部２９と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、放射性核種を含む液体のα放射能の測定システムおよびその測定方法に関する。

放射性核種を含む液体を廃棄する場合、ウランまたはプルトニウムなどの濃度が基準値を超えていないか確認してから廃棄する必要がある。
液体を被測定対象としたα放射能の測定システムは、このような液体中のウランまたはプルトニウムなどの濃度の測定のために使用される。

例えば、使用済核燃料物質の再処理施設または事故などで放射性核種を含む大量の液体を施設の外部に放出する際などにこの測定装置が必要となる。
特に、放射性核種を含む大量の液体を施設の外部に放出する際などは、放出される液体（以下、「被検液」ともいう）のα放射能を連続的に測定することが望まれる。

ところで、α線は、β線やγ線に比べ、飛距離が非常に短く、液面から深さ２０μｍ程度以内から発せられたα線しか液面の外部に放出されないという特有の性質がある。
よって、α放射能の測定には、一般に、β放射能やγ放射能の測定には課されない制限がつく。

α線の検出方法または検出器そのものは、この性質を踏まえたものがすでにいくつか考案されている。
例えば、被検液全体のα線の放射能濃度を測定する際、サンプルを凝固させるなどのサンプルに応じた方法で、β線やγ線の影響を低減させる前処理を施す。

そして、凝固の後、例えば、シンチレーションやエネルギースペクトルなどからα放射能を測定する（例えば、特許文献１参照）。
しかし、これらの方法では、前処理に時間がかかり、放出または廃棄が進行している液体をその場で測定するのは困難である。

一方、被検液のサンプルを層状にしてβ線およびγ線の影響を低減させることで前処理を行わない方法も考案されている。
具体的には、例えば、回転するドラムの側周面または円板の回転面に層状に成形されたサンプルから発せられるα線を検出する（例えば、特許文献２または特許文献３参照）。

さらに、α線により電離されて生成したイオンの量の測定、ＩＣＰ−ＭＳなどの質量分析、またはプラズマ発光によるスペクトル分析などの方法も知られている。
これらいずれも、上述の前処理を行うことなく測定することが可能である。

特開２００６−３４３１１９号公報 特許第２５１９３２２号公報 特許第３１２１６９２号公報

放射性核種を含む大量の液体（被検液）を廃棄などする場合は、放出または廃棄が進行している液体をその場で効率よく正確に測定することが必要となる。

しかし、例えば検出器の感度がよくても、測定システム全体の構成などの要因で、被検液の一部を抽出したサンプルのα線の放射能濃度が液体のα線の放射能濃度から乖離することがある。
すなわちサンプルが被検液を代表していない場合があり、この場合、サンプルの放射能濃度が基準値以下であっても被検液の放射能濃度が基準値以下であることが担保されない。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、大量の液体のα線の放射能濃度を、その場で効率よく正確に測定することを可能とするα放射能の測定システムおよびその測定方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるα放射能の測定システムは、放射性核種を含む被検液を一時的に貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留されている前記被検液を外部へ放出する放出管と、前記貯留槽に設置されて前記被検液を撹拌する撹拌部と、撹拌された前記被検液の一部を分岐したサンプルを層状に成形する成形基盤と、層状に成形された前記サンプルから放出されるα線に基づく物理量を検出する検出部と、前記物理量に基づいて前記被検液の放射能濃度を導出する導出部と、を備えるものである。

本発明により、大量の液体のα線の放射能濃度を、その場で効率よく正確に測定することを可能とするα放射能の測定システムおよびその測定方法が提供される。

本発明の第１実施形態にかかるα放射能の測定システムの構成図。 本発明の第２実施形態にかかるα放射能の測定システムの構成図。 本発明の第２実施形態にかかるα放射能の測定システムの変形例を示す図。 本発明の第３実施形態にかかるα放射能の測定システムの構成図。 本発明の第４実施形態にかかるα放射能の測定システムの構成図。 （Ａ）は第５実施形態にかかるα放射能の測定システムの成形基盤の斜視図、（Ｂ）は第５実施形態にかかるα放射能の測定システムの成形基盤の変形例の側面断面図。 （Ａ）は第５実施形態にかかるα放射能の測定システムの成形基盤の変形例の斜視図、（Ｂ）は第５実施形態の成形基盤の変形例の側面断面図。 本発明の第５実施形態の測定部の変形例を示す図。 本発明の第５実施形態の測定部の変形例を示す図。 本発明の第５実施形態の測定部の変形例を示す図。 本発明の第１実施形態にかかるα放射能の測定システムの動作手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態にかかるα放射能の測定システムの動作手順を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかるα放射能の測定システム１０（以下、単に「システム１０」という）の構成図である。

本発明の第１実施形態にかかるシステム１０は、図１に示されるように、放射性核種を含む被検液１１を一時的に貯留する貯留槽１２と、貯留槽１２に貯留されている被検液１１を外部へ放出する放出管１６と、貯留槽１２に設置されて被検液１１を撹拌する撹拌部１４と、撹拌された被検液１１の一部を分岐したサンプル１５を層状に成形する成形基盤１９と、層状に成形されたサンプル１５から放出されるα線に基づく物理量Ｒを検出する検出部２４と、物理量Ｒに基づいて被検液１１の放射能濃度を導出する導出部２９と、を備える。

第１実施形態においては、物理量Ｒはα線のパルス数である。
そして、上述のうち成形基盤１９、検出部２４および導出部２９を備える測定部６０は、第１実施形態では、さらに、検出部２４で検出されたα線のパルス数を計数する計数部２５と、サンプル１５の流量を計測する計測部２３と、を備える。

貯留槽１２は、被検液１１の量によって規模が異なり、例えば、箱大から部屋大まで幅広く想定される。
貯留槽１２には、放出弁３８を有する放出管１６および分岐弁１８を有する分岐管１７が接続されている。

放出管１６は、貯留槽１２に一時的に貯留されている放射性核種を含む被検液１１を外部へ放出するための配管である。
分岐管１７は、貯留槽１２で攪拌された被検液１１の一部をサンプル１５として分岐して成形基盤１９に移送するための配管である。

貯留槽１２に流入してくる被検液１１は、貯留槽１２の流入口の付近に設置されるフィルタなどの除去手段１３（図中「不純物除去手段１３」）により、不純物が除去される。
不純物は、例えば、海水に起因する堆積物や事故で流出した油分などであり、攪拌を継続しても被検液１１の液面への浮遊や沈殿がおこる。

浮遊や沈殿がおこると、被検液１１からサンプル１５を分岐する位置によって測定部６０で測定されるα線の放射能濃度が変動し、被検液１１の正確な放射能濃度を取得できない。
そこで、除去手段１３で貯留槽１２に流入してくる被検液１１から不純物を除去することで、攪拌によって被検液１１を十分に均一することができる。

つまり、撹拌部１４で撹拌することで被検液１１を十分に均一にすることができれば、正確な放射能濃度の取得の阻害を防止する。
なお、除去手段１３により除去される対象は、α線の検出でノイズとなるβ線またはγ線の各核種などであってもよい。

撹拌部１４は、図１に示されるインペラなどで、貯留槽１２に設置されて被検液１１を撹拌する。
撹拌部１４には、貯留槽１２の内部の側面に設置されたジェット噴射器などで対流をおこすことで攪拌するものなど、従来各種の攪拌手段が適宜使用できる。

成形基盤１９は、撹拌された被検液１１の一部を分岐したサンプル１５を層状に成形する。
第１実施形態における成形基盤１９は、サンプル１５をその傾斜表面に流動させて層状に成形する傾斜体１９ａである。

成形基盤１９を傾斜表面を有する傾斜体１９ａとすると、単純な形状で故障が少なく、さらにスペースに対する測定の面積を広くとれるので、処理能力が高く、好適である。

計測部２３は、例えば、光学的干渉を利用するセンサなどであり、傾斜体１９ａの傾斜表面を流動するサンプル１５に向けて設置されてサンプル１５の流量を計測する。
この流量は、導出部２９でα線の放射能濃度を導出するための分母となるものであり、サンプル１５のうち検出部２４がα線を検出する領域の流量である必要がある。

よって、α線が検出部２４により検出される領域のサンプル１５の流量をより正確に計測部２３で計測する観点では、計測部２３は検出部２４のより近くに設置されるのがよい。
ただし、サンプル１５が傾斜体１９ａの傾斜表面を均等の厚さで流動することが担保される場合、計測部２３は、例えば分岐管１７に設置され、分岐管１７を流動するサンプル１５を計測してもよい。

また、計測部２３は、分岐管１７を流動するサンプル１５を計測するとともにその流量に合わせて分岐弁１８の開閉を調節し、この流量を調整する機能を備えてもよい。
さらに、分岐管１７に、分岐弁１８に加えてポンプ（図示せず）を備え、計測部２３にポンプをも制御する機能を備えることもできる。

検出部２４は、例えば収容部５５に固定された半導体検出器であり、層状に成形されたサンプル１５から放出されるα線に基づく物理量Ｒを検出する。
第１実施形態において、物理量Ｒは、サンプル１５から放出されるα線そのものである。

α線は、上述のとおり、β線やγ線に比べ、飛距離が非常に短く、液面から深さ２０μｍ程度以内から発せられたα線しか液面の外部に放出されない。
すなわち、α線の検出強度は、深さが一定値以上になるとその深さにほとんど依存しない。

一方、β線やγ線などは、この一定値よりも深い位置から発せられても液面の外に放出され、α線検出のノイズとなる。
そこで、サンプル１５の液面からα線を直接的に検出する場合、β線やγ線に由来するノイズをキャンセルするために、サンプル１５の厚さを数十μｍ程度の層状にし、検出部２４をこの液面に近づけて設置する。

検出部２４には、例えば、ＺｎＳあるいはガラスシンチレータと光電子増倍管などで構成されるシンチレーション検出器が使用できる。
なお、各種の不要な放射線による検出におけるノイズを低減させるため、鉛などの遮蔽材で検出部２４の側面などを遮蔽してもよい。

また、検出部２４で検出したα線は、その単位時間当たりのパルス数が検出部２４に接続されたマルチチャンネルスケーラなどの計数部２５で計数される。
また、検出を終えたサンプル１５は、成形基盤１９の下流に配置された貯槽２６に貯蔵される。

導出部２９は、計数部２５から送られるパルス数および計測部２３から送られる流量に基づいて被検液１１の放射能濃度を導出する。
導出部２９では、単純にパルス数を流量で割って放射能濃度とするに限らず、必要に応じ、例えばノイズに対する補正など、各種の補正が行われる。

なお、導出された放射能濃度が十分に低いと判断できる場合、作業員は放出弁３８を開放し、施設の外部の、例えば海に被検液１１を放出する。
なお、放出が開始されても、サンプル１５の分岐および測定は継続されて、放射能濃度の導出が続けられる。
作業員は、導出される放射能濃度によって、被検液１１の放射能濃度を監視する。

次に第１実施形態にかかるシステム１０の動作手順を図１および図１１を用いて説明する。
図１１は第１実施形態にかかるシステム１０の動作手順を示すフローチャートである。

まず、放出弁３８および分岐弁１８が閉止された貯留槽１２に、放射性核種を含む被検液１１を除去手段１３で不純物を除去しながら貯留する（ステップＳ１１）。
そして、撹拌部１４で被検液１１を撹拌する（ステップＳ１２）。

次に、分岐弁１８を開放し、撹拌された被検液１１の一部を分岐したサンプル１５を層状に成形する（ステップＳ１３）。
そして、サンプル１５の流量を計測部２３で計測する（ステップＳ１４）。
計測する位置は、分岐弁１８の位置でも、傾斜体１９ａの位置でもよく、システム１０の設計に合わせて適宜決定される。

そして、検出部２４でサンプル１５から放出されるα線を検出する（ステップＳ１５）。
検出されたα線は、計数部２５でそのパルス数が計数され、導出部２９に送られる。
そして、導出部２９においてパルス数および計測部２３で計測された流量に基づいて被検液１１のα線の放射能濃度を導出する（ステップＳ１６）。

放射能濃度が十分に低いと判断されれば、放出弁３８を開放し、被検液１１を施設の外部へ放出する（ステップＳ１７）。
一方、排出弁３５も開放し、サンプル１５を排出し、例えば放出される被検液１１に合流させる。

被検液１１の放出の後も放射能濃度の導出は継続される（ステップＳ１８；ＮＯ；ステップＳ１１へ）。
貯留槽１２の被検液１１が一定値以下の量になると放出を終了し（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、放射能濃度の導出も終了する。

なお、被検液１１は、連続的にα放射能を測定されながら連続的に放出されても、α放射能の測定と被検液１１の放出が交互に繰り返されてもよい。

以上のように、本発明の第１実施形態にかかるシステム１０によれば、被検液１１を分岐させて測定することで、大量の被検液１１のα線の放射能濃度を、その場で効率よく測定することができる。
また、放出されている被検液１１をその場で連続して測定することで、放射能濃度が許容値を超えた場合に早急な対処ができる。

さらに、この測定において、撹拌部１４または除去手段１３を設けることにより、被検液１１の全体の放射能濃度に対するサンプル１５の代表性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかるシステム１０の構成図である。

本発明の第２実施形態にかかるシステム１０は、図２に示されるように、成形基盤１９の下流に配置されて検出を終えたサンプル１５を貯蔵する貯槽２６と、貯槽２６を貯留槽１２に接続する返還管３４と、被検液１１またはサンプル１５に含まれる放射性核種に基づく時間的または位置的に異なる２以上の指標値Ｍどうしを比較する比較部３１と、比較された２以上の指標値Ｍの差異が閾値Ｆを超えた場合にサンプル１５は被検液１１を代表していないとして不採用判定する判定部３２と、を備える。

さらにシステム１０は、不採用判定を通知する信号を受信して貯槽２６のサンプル１５を返還管３４から貯留槽１２に返還する返還部３３を備える。

貯槽２６は、成形基盤１９の下流に配置されてα線の検出の済んだサンプル１５を貯蔵する。
貯槽２６の底面または側面には、排出弁３５を有し、排出が可能な放射能濃度のサンプル１５を排出する排出管２１が接続されている。

比較部３１は、被検液１１またはサンプル１５に含まれる放射性核種に基づく時間的に異なる２以上の指標値Ｍどうしを比較する。
例えば、指標値Ｍは、一定の時間区間Γごとに導出部２９で導出された放射能濃度である。
比較部３１は、連続する時間区間Γに属するα線の放射能濃度を次々と比較していく。

判定部３２は、比較された２以上の指標値Ｍの差異が閾値Ｆを超えた場合にサンプル１５は被検液１１を代表していないとして不採用判定する。
貯留している被検液１１が十分に多い場合、新たな被検液１１を貯留槽１２に流入させながら測定したとしても、被検液１１の全体の放射能濃度に急激な変化はおこらない。

つまり、導出された放射能濃度が連続する時間区間Γで急激に変化した場合、この変化は、α核種を多く含む不純物のサンプル１５への混入などによるものと考えられる。
すなわち、サンプル１５の放射能濃度が急激に変化した場合、サンプル１５は被検液１１を代表していないと考えることができるということである。

ここで、閾値Ｆは、一定であってもよいし、指標値Ｍの絶対値などに依存して変動するものであってもよい。
なお、判定部３２の不採用判定を導出部２９にフィードバックさせることもできる。
フィードバックされた不採用判定は、例えば、不採用判定がされた放射能濃度をその後の計算や出力される数値から除外するなどの処置に利用できる。

返還部３３は、不採用判定を通知する信号を受信し、貯槽２６を貯留槽１２に接続する返還管３４から貯槽２６のサンプル１５を貯留槽１２に返還する。
返還部３３は、例えば、返還管３４に設置されるポンプ２８と、不採用判定の信号を受信する受信部３７と、この信号の受信でポンプ２８を制御する制御部３９などからなる。

この制御部３９は返還弁２７および排出弁３５の開閉をも制御してもよい。
例えば、判定部３２の閾値Ｆをいくつか設定しておき、これらの閾値Ｆと指標値Ｍの差異との大小関係で返還弁２７および排出弁３５を細かく制御することもできる。

ところで、図３は、第２実施形態にかかるシステム１０の変形例を示す図である。
図３に示されるように、比較部３１は導出部２９ではなく検出部２４または計数部２５などに接続されてもよい。
つまり、指標値Ｍは、導出部２９の放射能濃度に限らず、例えば、検出部２４で検出されるα線の強度や計数部２５で計数されたα線のパルス数であってもよい。

次に第２実施形態にかかるシステム１０の動作手順を図２および図１２を用いて説明する。
図１２は第２実施形態にかかるシステム１０の動作手順を示すフローチャートである。
被検液１１を貯留槽１２に貯留するステップ（ステップＳ１１）から放射能濃度を導出するステップ（ステップＳ１６）までは第１実施形態と同じ動作手順であるので省略する。

まず、ステップＳ１６で導出された放射能濃度を時間区間Γで区切り、指標値Ｍとし、連続する時間区間Γに属する指標値Ｍどうしを比較する（ステップＳ２１）。
前述のとおり、比較される指標値Ｍは、計数されたα線のパルス数やα線の強度などでもよい。

比較された指標値Ｍの差が閾値Ｆよりも大きい場合は（ステップＳ２２；ＮＯ）、判定部３２は不採用判定する（ステップＳ２３）。
そして、不採用判定されたことが導出部２９に報告され、例えば、該当する放射能濃度がその後の計算や出力される数値から除外される（ステップＳ２４）。

さらに、不採用判定を通知する信号を受信した返還部３３は、返還管３４から貯槽２６のサンプル１５を貯留槽１２に返還する（ステップＳ２５；ステップＳ１２へ）。
指標値Ｍの差が閾値Ｆより小さい場合は（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、判定部３２は、採用判定する（ステップＳ２６）。

採用判定がされると、放出弁３８が開放され、施設の外部へ被検液１１が放出される（ステップＳ２７）。
また、排出弁３５も開放され、サンプル１５が排出管２１から排出される。
放出弁３８および排出弁３５は、判定部３２の判定を確認した作業員が行ってもよいし、返還部３３と同様に、判定部３２の判定を基準とした自動制御がなされてもよい。

貯留槽１２の被検液１１が一定値以下の量になるまで、放射能濃度の代表性を担保しながらサンプル１５のα線を測定する（ステップＳ２８；ＮＯ；ステップＳ１２へ）。
なお、放出を継続しながら新たな被検液１１を貯留槽１２へ流入させてもよい。

貯留槽１２の被検液１１が一定値以下の量になると、サンプル１５のα放射能の測定および被検液１１の放出を終了する（ステップＳ２８；ＹＥＳ）。
なお、測定されたα線は返還の判定のみの利用に限定されず、上述の放出弁３８の開閉や記録データその他に用いることができ、その用途は多様である。

なお、上述したものを除き、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、本発明の第２実施形態にかかるシステム１０によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第１実施形態に加え、サンプル１５の代表性を放射能濃度の急激な変化を定量化して継続的に監視することで、被検液１１の全体の放射能濃度に対するサンプル１５の代表性をさらに向上させることができる。

また、サンプル１５に不採用判定がなされた場合に、サンプル１５を貯留槽１２へ返還し、返還されたサンプル１５を含めて攪拌しなおすことで被検液１１の真の放射能濃度を得ることができる。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態にかかるシステム１０の構成図である。

本発明の第３実施形態にかかるシステム１０は、図４に示されるように、第２実施形態に加え、貯留された被検液１１から放出されるγ線を測定する第１検知部４１と、サンプル１５から放出されるγ線を測定する第２検知部４２と、を備える。
そして、指標値Ｍは、第１検知部４１および第２検知部４２で同時点で測定されたγ線の強度に基づくものに変更される。

比較部３１は、検出部２４、計数部２５または導出部２９に替えて、第１検知部４１および第２検知部４２に接続される。

そして、第１検知部４１および第２検知部４２から同時点で検知された指標値Ｍであるγ線の強度を比較する。
α線は上述のとおり、一定の厚み以上の被検液１１からは、その強度を高い精度で検出することは困難である。

しかし、γ線は、被検液１１やサンプル１５の形状に限定なく、容易に正確な検知ができる。
そこで、例えば、貯留槽１２の側面や被検液１１の液面に向けて第１検知部４１を設置して、第１のγ線の強度または計数率などを検知する。

また、指標値Ｍとしては、γ線に限らずβ線の強度または計数率であってもよい。
また、分岐管１７またはサンプル１５の液面にその検知面を向けて第２検知部４２を設置し、第２のγ線の強度を検知する。

そして、比較されるγ線どうしの強度または計数率の比率が既定の閾値Ｆより大きくなった場合に、サンプル１５は、返還されることとなる。
なお、第２実施形態の閾値Ｆと同様に、閾値Ｆは、指標値Ｍの絶対値などに依存して変動するものであってもよい。

また、サンプル１５の代表性をより確実にするために、γ線の検知に加え、第２実施形態のα線の放射能濃度の時間区間Γごとの変化も合わせて比較してもよい。
γ線の検知は、測定部６０からは独立しているため、サンプル１５の代表性の確認に冗長性を持たせることができる。

なお、第１検知部４１および第２検知部４２を設けることおよび指標値Ｍがγ線の強度または計数率であること以外は、第３実施形態は第２実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、本発明の第３実施形態にかかるシステム１０によれば、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第１実施形態または第２実施形態に加え、第１検知部４１および第２検知部４２を備えることで、指標値Ｍを測定部６０から独立して取得してサンプル１５の採用判定をすることができる。

なお、第２実施形態と同様に、この判定をもとに、導出部２９で導出された放射能濃度から不採用判定されたサンプル１５のデータを除くことなどして、導出される放射能濃度の信頼性をも向上することができる。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態にかかるシステム１０の構成図である。

本発明の第４実施形態にかかるシステム１０は、図５に示されるように、成形基盤１９に残留する放射性核種を除去する洗浄手段を備える。

洗浄手段は、例えば、残留する放射性核種を除去する洗浄液５１を成形基盤１９に付与する付与手段５２と、成形基盤１９に設置されて洗浄液５１を微小振動させる振動子５３と、洗浄し終えた洗浄液５１を回収する回収管５４と、を備える。

α線を連続的に測定すると、成形基盤１９に被検液１１に溶解しない微粒子状態のα核種またはα核種を含む微粒子が、成形基盤１９に沈着して残留する。
これらの微粒子がα線を放出することで、測定期間に伴ってサンプル１５に見かけ上の放射能濃度が上昇して測定誤差が大きくなり、サンプル１５の代表性が低下する。

また、例えば、第３実施形態のγ核種の検知においても、γ核種が分岐管１７に残留することで、第２検知部４２が検知するγ線の量が上昇していく。
そして、サンプル１５が被検液１１を代表しているか否かの判断が不正確なものとなる。

そこで、定期的に洗浄液５１で成形基盤１９を洗浄して沈着して残留する放射性核種や放射性核種を含む微粒子を除去する。
洗浄液５１を付与する付与手段５２は、例えば、図５に示されるように、成形基盤１９を収納する収容部５５の内壁面に開口端を有する配管である。

洗浄の際には、例えば、返還弁２７が閉止され、この配管に設けられた洗液弁５６で供給量を調節された洗浄液５１で成形基盤１９から放射性核種を除去する。
放射性核種を含んだ洗浄液５１は貯槽２６に一時的に貯蔵され、回収管５４に設けられた回収弁５８が開放され、回収管５４から回収される。

なお、付与手段５２は、図５に示される配管に限らず、成形基盤１９、分岐管１７または収容部５５などの構造によって異なる構造にすることができる。
例えば、柔軟性のあるチューブであって、外側チューブに内側チューブを通した二重構造を有するものを分岐管１７とする例を挙げる。

外側チューブと内側チューブの間に洗浄液５１が通され、洗浄の際には、内側チューブが有する無数の微細な孔から圧力などで洗浄液５１を付与する方法なども適用できる。
この方法では、分岐管１７に残留した微粒子も除去することができる。

また、洗浄液５１は、種類は限定されず、残留する放射性核種を低減することができれば水などでもよい。
洗浄液５１の付与と同時に振動子５３で洗浄液５１を振動させると、成形基盤１９などの表面を傷付けずに効果的に放射性核種を除去することができる。

なお、洗浄手段は、放射性核種が残留しやすい個所にブラシなどを備えていてもよい。
なお、洗浄手段が対象とする部材は成形基盤１９に限らず、分岐管１７または貯槽２６など、検出されるα線の強度の誤差の原因となる個所も対象となりうる。

なお、放射性核種の洗浄手段を設けること以外は、第４実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

このように、本発明の第４実施形態にかかるシステム１０によれば、第１実施形態の効果に加え、洗浄手段で残留する放射性核種を除去することで、被検液１１の全体の濃度に対するサンプル１５の代表性をより向上させることができる。

（第５実施形態）
図６（Ａ）は第５実施形態にかかるシステム１０の成形基盤１９の斜視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の成形基盤１９の変形例の側面断面図である。

本発明の第５実施形態にかかるシステム１０の成形基盤１９は、図６に示されるように、流動するサンプル１５に回転の側面を浸漬させて回転するドラム１９ｂである。
ドラム１９ｂの回転の側面に付着したサンプル１５は、この側面で薄い液層６５になる。

そして、液層６５となったサンプル１５から放出されるα線を、この側面に向けて設置された検出部２４で検出する。
この液層６５の厚さは、回転軸６２を伝って付与されるドラム１９ｂの回転速度によって調整される。

また、図７（Ａ）は第５実施形態にかかるシステム１０の成形基盤１９の変形例の斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の成形基盤１９の変形例の側面断面図である。
図７に示されるように、成形基盤１９は、回転面を流動するサンプル１５に浸漬させて回転する回転板１９ｃであってもよい。

この場合は、サンプル１５の液層６５は回転板１９ｃの回転面に形成されるので、検出部２４の検出面は回転板１９ｃの回転面に向けて設置される。

いずれの成形基盤１９の場合も、成形基盤１９の回転速度を調整することで、液層６５の厚さを高精度に調整できる。
また、図８は、第５実施形態にかかるシステム１０の測定部６０（図１）の変形例を示す図である。

図８に示されるように、測定部６０は、サンプル１５の一部をプラズマ化するプラズマ生成部６４と、プラズマ化で発生したプラズマ光７２をスペクトル分析する光学解析器６７と、を備え、導出部２９は、スペクトル分析で取得されたα核種の数量に基づいて被検液１１の放射能濃度を導くものに替えられてもよい。

プラズマ生成部６４は、例えばレーザ６８を照射してサンプル１５をプラズマ化するレーザ光源などである。
発生したプラズマ光７２は、レンズ７１で集光されて検出部２４ａ（２４）で検出される。
検出部２４ａは、第１実施形態のシンチレーション検出器から、光電効果型などの光検出器に替えられる。

光学解析器６７は、検出部２４ａから送られるプラズマ光７２の情報をスペクトル分析する。
発生したプラズマ光７２は、サンプル１５を構成する各種の元素によるものであり、サンプル１５がどのような構成および含有率で成り立つかがわかる。

つまり、サンプル１５を構成する元素、さらには構成する放射性核種の含有率がわかり、α線の放射能濃度がわかる。
この場合、必ずしも流量の情報を用いなくともα線の放射能濃度がわかることがあり、この場合は計測部２３を備えなくてもよい。

また、図９は、測定部６０の変形例を示す図である。
図９に示されるように、測定部６０は、サンプル１５を気化させる気体生成部７４と、気化したサンプル１５を質量分析する質量分析器６９と、を備え、導出部２９は、質量分析で取得されたα核種の数量に基づいて被検液１１の放射能濃度を導くものに替えられてもよい。

気体生成部７４は、例えばレーザ６８などを照射してサンプル１５を気化させる。
このサンプル１５は、吸引パイプ７３で吸引されて質量分析器６９で質量分析がされる。
この場合もプラズマ分析の場合と同様に、必ずしも流量の情報を用いなくともα線の放射能濃度がわかることがあり、この場合は計測部２３を備えなくてもよい。

なお、光学解析器６７および質量分析器６９はいずれも、市販品を適宜利用できる。
また、光学解析器６７（図８）や質量分析器６９による元素の分析では、サンプル１５から放出される放射線の検出は不要となる。
すなわち、γ線またはβ線によるノイズを考慮しなくてよく、サンプル１５がある程度の厚さをもたせることができる。

また、図１０は、測定部６０の変形例を示す図である。
測定部６０は、図１０に示されるように、サンプル１５から放射されるα線によるサンプル１５およびその周辺の空気の電離で発生するイオンを利用するものであってもよい。
α線は電離する力が強く、空気やサンプル１５そのものをもイオン化させる。

そこで、図１０に示されるように、測定部６０は、検出部２４ｂ（２４）を、サンプル１５の近傍に配置された電極７７とし、サンプル１５から放射されるα線でイオンとなった空気およびサンプル１５を電極７７へ電解を作って誘導する電源電圧７８と、このイオンが電極７７に到達して回路を流れる電流を検流する検流計７９と、保持部８４で保持される電流の強度とα線の強度との相関関係に基づいて検流された電流の強度をα線の強度に変換する変換部８１と、を備えるものであってもよい。

この場合、導出部２９は、この変換部８１および計測部２３からそれぞれ送られるα線の強度および流量に基づいて、α線の放射能濃度を導出する。

成形基盤１９には、電極７７の下流でイオンを吸気する吸気部８５が設けられたダクト８６が接続され、成形基盤１９を流動するサンプル１５の表面で発生するイオンが電極７７へ吸気される。
なお、ダクト８６には吸気部８５とともにサンプル１５の上流から送風する送風部８７が備えられてもよい。

以上のように、測定部６０の構成は、数多く考えられ、γ線やβ線の影響を抑えてα線の放射能濃度を正確に測定することができれば、特定のものに限定されない。
なお、測定部６０の構造、α線の放射能濃度の導出方法および物理量Ｒが上述のものの中から適宜選択されること以外は、第３実施形態は第１実施形態から第４実施形態のいずれかと同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。

図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
このように、本発明の第５実施形態にかかるシステム１０によれば、システム１０の構造または被検液１１の状態に合わせて適宜測定部６０の構成を選択することができる。

以上のべた少なくとも一つの実施形態のシステム１０によれば、被検液１１を分岐させて測定することで、大量の被検液１１のα線の放射能濃度を、その場で効率よく測定することができる。
また、放出されている被検液１１をその場で連続して測定することで、放射能濃度が許容値を超えた場合に早急な対処ができる。

さらに、この測定において、撹拌部１４または除去手段１３を設けることにより、被検液１１の全体の放射能濃度に対するサンプル１５の代表性を向上させることができる。
また、サンプル１５に不採用判定がなされた場合に、サンプル１５を貯留槽１２へ返還し、返還されたサンプル１５を含めて攪拌しなおすことで被検液１１の真の放射能濃度を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…システム(α放射能の測定システム)、１１…被検液、１２…貯留槽、１３…除去手段（不純物除去手段）、１４…撹拌部、１５…サンプル、１６…放出管、１７…分岐管、１８…分岐弁、１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）…成形基盤（傾斜体、ドラム、回転板）、２１…排出管、２３…計測部、２４（２４ａ、２４ｂ）…検出部、２５…計数部、２６…貯槽、２７…返還弁、２８…ポンプ、２９…導出部、３１…比較部、３２…判定部、３３…返還部、３４…返還管、３５…排出弁、３７…受信部、３８…放出弁、３９…制御部、４１…第１検知部、４２…第２検知部、５１…洗浄液、５２…付与手段、５３…振動子、５４…回収管、５５…収容部、５６…洗液弁、５８…回収弁、６０…測定部、６２…回転軸、６４…プラズマ生成部、６５…液層、６７…光学解析器、６８…レーザ、６９…質量分析器、７１…レンズ、７２…プラズマ光、７３…吸引パイプ、７４…気体生成部、７７…電極、７８…電源電圧、７９…検流計、８１…変換部、８４…保持部、８５…吸気部、８６…ダクト、８７…送風部、Ｆ…閾値、Ｍ…指標値、Ｒ…物理量、Γ…時間区間。

Claims (14)

1. 放射性核種を含む被検液を一時的に貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽に貯留されている前記被検液を外部へ放出する放出管と、
   前記貯留槽に設置されて前記被検液を撹拌する撹拌部と、
   撹拌された前記被検液の一部を分岐したサンプルを層状に成形する成形基盤と、
   層状に成形された前記サンプルから放出されるα線に基づく物理量を検出する検出部と、
   前記物理量に基づいて前記被検液の放射能濃度を導出する導出部と、を備えることを特徴とするα放射能の測定システム。
2. 前記成形基盤の下流に配置されて前記検出を終えた前記サンプルを貯蔵する貯槽と、
   前記貯槽を前記貯留槽に接続する返還管と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のα放射能の測定システム。
3. 前記被検液または前記サンプルに含まれる前記放射性核種に基づく時間的または位置的に異なる２以上の指標値どうしを比較する比較部と、
   比較された２以上の前記指標値の差異が閾値を超えた場合に前記サンプルは前記被検液を代表していないとして不採用判定する判定部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のα放射能の測定システム。
4. 前記貯槽の前記サンプルを前記返還管から前記貯留槽に返還する返還部を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のα放射能の測定システム。
5. 前記指標値は、前記検出部で検出されたα線の強度に基づくものであって一定の時間区間で区切られるとともに連続した前記時間区間に属することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のα放射能の測定システム。
6. 貯留された前記被検液から放出されるγ線を測定する第１検知部と、
   前記サンプルから放出されるγ線を測定する第２検知部と、を備え、
   前記指標値は、前記第１検知部および前記第２検知部で同時点に測定された前記γ線の強度に基づくものであることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
7. 前記サンプルの流量を計測する計測部を備え、
   前記導出部は、前記流量および前記物理量に基づいて前記被検液の放射能濃度を導出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
8. 前記成形基盤は、前記サンプルをその傾斜表面に流動させて前記層状に成形する傾斜体であり、前記傾斜表面を流動する前記サンプルの流量を調整する流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
9. 前記成形基盤に残留する放射性核種を除去する洗浄手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
10. 前記洗浄手段は、残留する放射性核種を除去する洗浄液を前記成形基盤に付与する付与手段であることを特徴とする請求項９に記載のα放射能の測定システム。
11. 前記貯留槽に流入してくる前記被検液から不純物を除去する除去手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
12. 前記サンプルの一部をプラズマ化するプラズマ生成部と、
    前記プラズマ化で発生したプラズマ光をスペクトル分析する光学解析器と、を備え、
    前記導出部は、前記スペクトル分析で取得されたα核種の数量に基づいて前記被検液の放射能濃度を導くことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
13. 前記サンプルを気化させる気体生成部と、
    前記気化した前記サンプルを質量分析する質量分析器と、を備え、
    前記導出部は、前記質量分析で取得されたα核種の数量に基づいて前記被検液の放射能濃度を導くことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のα放射能の測定システム。
14. 放射性核種を含む被検液を一時的に貯留するステップと、
    前記被検液を撹拌するステップと、
    撹拌された前記被検液の一部を分岐したサンプルを層状に成形するステップと、
    層状に成形された前記サンプルから放出されるα線に基づく物理量を検出するステップと、
    前記物理量に基づいて前記被検液の放射能濃度を導出するステップと、
    前記放射能濃度が十分低いと判断された場合に前記被検液を放出するステップと、を含むことを特徴とするα放射能の測定方法。

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