JP2015081910A - Accumulation device of gas generated by radiation disintegration - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an accumulation device of gas generated by radiation disintegration.SOLUTION: An accumulation device of gas generated by radiation disintegration includes: a container 10 which stores a water sample 70 containing tritium; a deaerator 20 connected to the container 10; a sampling syringe 30 connected to the container 10 and having a recovery part 31 being a closed space; and a copper pipe 40 which is connected to a pipeline 61. The sampling syringe 30 is configured such that, when the recovery part 31 has been evacuated by the deaerator 20, helium 3 is recovered into the recovery part 31 and the helium 3 inside the recovery part 31 can be transported under pressure to the inside of the copper pipe 40 according to a compression operation. The copper pipe 40 is configured such that the helium 3 can be encapsulated inside the copper pipe 40 by pressure bonding and closing an opening of its both ends.

Description

本発明は、放射壊変により生成されるガスの濃集装置に関する。   The present invention relates to a concentration device for gas generated by radiation decay.

地下水資源の開発や有効利用のため、あるいは廃棄物の埋め立て処分の環境影響評価のためには、対象区域での地下水の流動状況の把握が必要である。その流動状況を把握する一つの手法として、地下での水の滞留時間(地下水年代)を環境放射能を用いて測定する方法がある。   In order to develop and effectively use groundwater resources, or to assess the environmental impact of landfill disposal of waste, it is necessary to understand the flow of groundwater in the target area. One method for grasping the flow state is to measure the residence time (groundwater age) of underground water using environmental radioactivity.

そのような方法の一つとして、放射性同位体の一つであるトリチウム(3H)がβ崩壊してヘリウム3(3He)に変わることに着目し、3Heの濃度を測定することで地下水年代の推定をする方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。以下、同方法をトリチウム−ヘリウム法(3H−3He法)という。   As one of such methods, focusing on the fact that tritium (3H), which is one of the radioisotopes, is β decayed and changed to helium 3 (3He), the groundwater age is estimated by measuring the concentration of 3He. The method of doing is known (for example, refer nonpatent literature 1). Hereinafter, this method is referred to as a tritium-helium method (3H-3He method).

ヘリウム3は気体であるため、地下水試料を採取する際には、大気の混入を防止するための採水装置を用いる。採水装置では、大気が混入しないように地下水試料を銅管内に流通させ、その状態で銅管の両端を圧着することで、銅管内部に地下水試料を保持する。そして、希ガス分析用の質量分析器を用い、地下水試料が保持された銅管内のヘリウム3に対するヘリウム4の比を測定する。   Since helium 3 is a gas, when collecting a groundwater sample, a water sampling device is used to prevent air contamination. In the water sampling device, the groundwater sample is circulated in the copper pipe so that the atmosphere is not mixed, and the both ends of the copper pipe are crimped in this state, thereby holding the groundwater sample inside the copper pipe. Then, using a mass analyzer for rare gas analysis, the ratio of helium 4 to helium 3 in the copper pipe holding the groundwater sample is measured.

しかしながら、地下水試料から得られるヘリウム3の濃度が非常に低いため、ヘリウム3の濃度を正確に測定することが難しい。このため、ヘリウム3に対するヘリウム4の濃度の比を測定し、ガスの起源の推定が行われるというのが現状である。   However, since the concentration of helium 3 obtained from the groundwater sample is very low, it is difficult to accurately measure the concentration of helium 3. Therefore, the present situation is that the ratio of the concentration of helium 4 to helium 3 is measured to estimate the origin of the gas.

したがって、トリチウムから生成するヘリウム3の量を決定するためにはヘリウム3を濃縮して収集する(濃集する)ことが必要となる。   Therefore, in order to determine the amount of helium 3 produced from tritium, it is necessary to concentrate (collect) helium 3.

なお、このような問題は、トリチウム起源のヘリウム3を濃集する場合のみならず、放射壊変により生成されるガスを濃集する場合にも同様に存在する。   Such a problem is present not only when the helium 3 derived from tritium is concentrated, but also when the gas generated by the radiation decay is concentrated.

馬原保典、太田朋子:「2.環境トリチウムの現状と分布 2.5トリチウム+ヘリウム−3による地下水の年代測定と実測例」、J. Plasma Fusion Res. Vol.85. No.7 (2009) 434-436Yasunori Mahara, Atsuko Ota: "2. Current Status and Distribution of Environmental Tritium 2.5 Dating and Actual Measurement of Groundwater Using Tritium + Helium-3", J. Plasma Fusion Res. Vol.85. No.7 (2009) 434 -436

本発明は、放射壊変により生成されるガスの濃集装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the concentration apparatus of the gas produced | generated by radiation decay.

上記目的を達成するための第1の態様は、放射性同位体を含む水試料を貯留する容器と、前記容器に接続された脱気装置と、前記容器に接続された閉空間である回収部を有する回収手段とを備え、前記回収手段は、前記脱気装置が前記容器内の水試料を脱気すると共に前記回収部内を真空にした後、前記容器内で前記放射性同位体から生成された放射壊変ガスが前記回収部内に回収されるように構成されていることを特徴とする放射壊変により生成されるガスの濃集装置にある。   A first aspect for achieving the above object includes a container for storing a water sample containing a radioisotope, a deaeration device connected to the container, and a recovery unit that is a closed space connected to the container. And the recovery means has a radiation generated from the radioisotope in the container after the degassing device degass the water sample in the container and evacuates the recovery part. It is in the concentrator of the gas produced | generated by the radiation decay characterized by the destruction gas being collect | recovered in the said collection | recovery part.

かかる第1の態様は、容器内の水試料を脱気し、当初から存在する放射壊変起源のガスを除去するので、回収手段で得られたガスには脱気前から存在する放射壊変起源のガスが含まれない。すなわち、脱気後に水に溶存する放射性同位体のみを起源とする放射壊変起源のガスを回収手段内に濃集することができる。この濃集されたガスを質量分析器で測定することで、例えば地下水の年代測定をより精度よく行うことができる。   In the first aspect, the water sample in the container is degassed, and the gas of the radiation decay origin that is present from the beginning is removed. Does not contain gas. That is, it is possible to concentrate in the recovery means the gas that originates in the radiation decay that originates only from the radioisotope dissolved in water after deaeration. By measuring this concentrated gas with a mass analyzer, for example, dating of groundwater can be performed more accurately.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載する放射壊変により生成されるガスの濃集装置において、前記回収手段は、前記回収部を有する容積可変型容器及び金属管であり、前記容積可変型容器は、前記容器内の水試料を脱気するとともに前記回収部が前記脱気装置により真空にされた後、前記容器内から前記放射壊変ガスを吸引して回収し、この回収した放射壊変ガスを前記金属管内部に圧送することが可能に構成され、前記金属管は、両端の開口を圧着して閉止することでその内部に前記放射壊変ガスを封止することが可能に構成されていることを特徴とする放射壊変により生成されるガスの濃集装置にある。   According to a second aspect of the present invention, in the gas concentration device produced by radiation decay described in the first aspect, the recovery means is a variable volume container and a metal tube having the recovery part, The variable volume container degasses the water sample in the container and, after the collection unit is evacuated by the degassing device, sucks and collects the radiation decay gas from the container, and collects this Radiation decay gas is configured to be capable of being pumped into the metal tube, and the metal tube is configured to be capable of sealing the radiation decay gas inside by crimping and closing the openings at both ends. It is in the concentrator of the gas produced | generated by the radiation decay characterized by being characterized.

かかる第2の態様では、容積可変型容器で一度回収した放射壊変ガスを銅管内部に濃縮して保持することができ、その銅管をそのまま質量分析器に供することができる。   In the second aspect, the radiation decay gas once collected in the variable volume container can be concentrated and held in the copper tube, and the copper tube can be directly used in a mass spectrometer.

本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様に記載する放射壊変により生成されるガスの濃集装置において、前記容器と前記回収手段とを接続する管路内部を冷却することにより、脱気により水試料から蒸発した水を液体化する冷却装置を備えることを特徴とする放射壊変により生成されるガスの濃集装置にある。   According to a third aspect of the present invention, in the gas concentration apparatus produced by the radiation decay described in the first or second aspect, by cooling the inside of a pipe line connecting the container and the recovery means. And a concentrating device for gas generated by radiation decay, comprising a cooling device for liquefying water evaporated from a water sample by deaeration.

かかる第3の態様では、冷却装置により水蒸気が冷却されて水となる。すなわち、濃集装置外に水が排出されないので、容器内の水、冷却装置により捕集された水の重量を測定することで、任意の量の水試料から生成する放射壊変ガスの量を求めることができる。   In the third aspect, the water vapor is cooled by the cooling device to become water. That is, since water is not discharged outside the concentration device, the amount of radiation decay gas generated from an arbitrary amount of water sample is determined by measuring the weight of water in the container and water collected by the cooling device. be able to.

本発明によれば、放射壊変により生成されるガスの濃集装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the concentration apparatus of the gas produced | generated by radiation decay is provided.

本実施形態に係る濃集装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the concentration apparatus which concerns on this embodiment. 水試料の脱気を行う際の濃集装置の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the concentration apparatus at the time of deaerating a water sample. 濃集装置1を養生させた状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which made the concentration apparatus 1 cure. サンプリングシリンジにヘリウム3を回収する際の濃集装置の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the concentration apparatus at the time of collect | recovering helium 3 to a sampling syringe. サンプリングシリンジから銅管にヘリウム3を濃集する際の濃集装置の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the concentration apparatus at the time of concentrating helium 3 to a copper pipe from a sampling syringe. 銅管の断面図である。It is sectional drawing of a copper pipe. 膨張部材の概略図である。It is the schematic of an expansion member.

〈実施形態1〉
以下、放射性同位体としてトリチウムを例にとり、トリチウムの放射壊変により生成されるガスの濃集装置(以下、濃集装置と称する。)について説明する。
<Embodiment 1>
Hereinafter, a gas concentration device (hereinafter referred to as a concentration device) generated by tritium radiation decay will be described by taking tritium as an example of a radioisotope.

図1は、本実施形態に係る濃集装置の概略構成図である。図示するように、濃集装置1は、水試料70を内部に貯留することができる容器10と、脱気装置(真空ポンプ)20と、回収手段としてのサンプリングシリンジ30及び銅管40(金属管)と、冷却装置50とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a concentration device according to the present embodiment. As shown in the figure, the concentration device 1 includes a container 10 that can store a water sample 70 therein, a deaeration device (vacuum pump) 20, a sampling syringe 30 and a copper tube 40 (metal tube) as recovery means. ) And a cooling device 50.

容器10と冷却装置50に接続されたバッファ容器51との間には、第1管路61が接続され、バッファ容器51とサンプリングシリンジ30との間には、第2管路62が接続されている。第2管路62の分岐部P1から脱気装置20の間には、第3管路63が接続され、第3管路63の分岐部P2から銅管40の間には、第4管路64が接続されている。さらに、第1管路61の分岐部P3から第2管路の分岐部P4の間には、第5管路65が接続され、第2管路62の分岐部P5からサンプリングシリンジ30(後端部側)の間には、第6管路66が接続されている。   A first conduit 61 is connected between the container 10 and the buffer container 51 connected to the cooling device 50, and a second conduit 62 is connected between the buffer container 51 and the sampling syringe 30. Yes. A third pipe 63 is connected between the branch part P1 of the second pipe 62 and the deaerator 20, and a fourth pipe is connected between the branch part P2 of the third pipe 63 and the copper pipe 40. 64 is connected. Further, a fifth pipe 65 is connected between the branch part P3 of the first pipe 61 and the branch part P4 of the second pipe, and the sampling syringe 30 (rear end) is connected from the branch part P5 of the second pipe 62. The sixth pipe line 66 is connected between the (part side).

水試料70とは、年代測定の対象となる地域で採取した地下水であり、トリチウム(放射性同位体)を含むものである。また、水試料70には、すでにトリチウムがβ崩壊することで生じたヘリウム3も含まれている。   The water sample 70 is groundwater collected in an area to be dating, and contains tritium (a radioactive isotope). In addition, the water sample 70 also contains helium 3 that has already been generated as a result of β-decay of tritium.

容器10は、水試料70を貯留可能なものである。容器10は栓で封止することで内部を密閉し、外気が内部に入り込むことを防止できるようになっている。その栓を貫通して第1管路61が容器10内部に連通している。   The container 10 can store the water sample 70. The container 10 is sealed with a stopper so that the inside is sealed to prevent outside air from entering the inside. The first pipe 61 communicates with the inside of the container 10 through the stopper.

また、容器10内部には、ゴムなどの弾性材料からなる袋状の膨張部材71が配置されている。膨張部材71には、その内部に空気を送り込む管路72が接続されており、管路72の一端は容器10の外部に露出している。この管路72を介して膨張部材71に空気を送り込むことで、膨張部材71は膨張し、容器10内部の水位を押し上げることができる。これにより、容器10の上部にある空間部73の気体を水位の上昇により第1管路61に押し出すことができる。   A bag-like expansion member 71 made of an elastic material such as rubber is disposed inside the container 10. A pipe line 72 that feeds air into the expansion member 71 is connected to the expansion member 71, and one end of the pipe line 72 is exposed to the outside of the container 10. By sending air to the expansion member 71 through the pipe line 72, the expansion member 71 expands and can push up the water level inside the container 10. Thereby, the gas of the space part 73 in the upper part of the container 10 can be pushed out to the 1st pipe line 61 by the raise of a water level.

脱気装置20は、管路60側を真空にすることが可能な装置であり、第1管路61、第2管路62、第3管路63を介して容器10に接続されている。脱気装置20により、容器10内部の水試料70に溶けている気体を容器10の外部(脱気装置20)に排出することが可能となっている。すなわち、詳細は後述するが、水試料70に溶けているヘリウム3などのガスを水試料70から脱気することができる。   The deaeration device 20 is a device that can evacuate the pipe line 60 side, and is connected to the container 10 via a first pipe line 61, a second pipe line 62, and a third pipe line 63. The degassing device 20 can discharge the gas dissolved in the water sample 70 inside the container 10 to the outside of the container 10 (the degassing device 20). That is, although details will be described later, a gas such as helium 3 dissolved in the water sample 70 can be degassed from the water sample 70.

また、脱気装置20は、第2管路62や第4管路64を介して、サンプリングシリンジ30及び銅管40にも接続しており、それらの内部を真空にすることが可能となっている。   Moreover, the deaeration device 20 is also connected to the sampling syringe 30 and the copper pipe 40 via the second pipe line 62 and the fourth pipe line 64, and the inside thereof can be evacuated. Yes.

容積可変型容器の一例であるサンプリングシリンジ30は、内部に閉空間である回収部31を有しており、当該回収部31は、第1管路61、第2管路62を介して容器10に接続されている。回収部31には、容器10内部で生じたヘリウム3が回収されるようになっている。また、ピストン32を押圧することで回収部31が圧縮され、ヘリウム3を管路60を介して銅管40内に圧送することが可能となっている。   A sampling syringe 30 which is an example of a variable volume container has a collection unit 31 which is a closed space inside, and the collection unit 31 is connected to the container 10 via a first pipeline 61 and a second pipeline 62. It is connected to the. The recovery unit 31 is configured to recover the helium 3 generated inside the container 10. Moreover, the recovery part 31 is compressed by pressing the piston 32, and the helium 3 can be pumped into the copper pipe 40 via the pipe line 60.

さらに、サンプリングシリンジ30の後端側、すなわち、ピストン32側の空間部33は、第6管路66に接続され、第6管路66、第3管路63を介して脱気装置20に接続されている。したがって、脱気装置20により、回収部31のみならず、ピストン32側の空間部33も真空にすることが可能となっている。このような構成とすることで、より少ない荷重でピストン32を可動させることが可能となる。   Furthermore, the rear end side of the sampling syringe 30, that is, the space portion 33 on the piston 32 side is connected to the sixth pipeline 66 and is connected to the deaeration device 20 via the sixth pipeline 66 and the third pipeline 63. Has been. Therefore, not only the recovery unit 31 but also the space 33 on the piston 32 side can be evacuated by the deaeration device 20. With such a configuration, the piston 32 can be moved with a smaller load.

銅管40は、両端が開口した銅製の管状部材である。一端の開口から第4管路64が差し込まれ、サンプリングシリンジ30から圧送されたヘリウム3がその内部に供給されるようになっている。また、両端部分は、圧着してその開口を閉じることが可能となっている。   The copper tube 40 is a copper tubular member having both ends opened. The fourth pipe 64 is inserted from the opening at one end, and the helium 3 pumped from the sampling syringe 30 is supplied to the inside. Moreover, both ends can be crimped to close the openings.

図には、銅管40の一方の開口が閉じ、他方の開口が第4管路64に差し込まれた状態を示している。この状態で内部にヘリウム3を濃集させたのち、他方の開口を閉じることで、ヘリウム3を外気から遮断した状態で銅管40内部に保持することができる。そして、この銅管40を第4管路64から取り外して希ガス分析用の質量分析器に供することができる。   The figure shows a state in which one opening of the copper pipe 40 is closed and the other opening is inserted into the fourth pipe line 64. In this state, the helium 3 is concentrated inside, and the other opening is closed, so that the helium 3 can be held inside the copper tube 40 in a state of being cut off from the outside air. And this copper pipe 40 can be removed from the 4th pipe line 64, and it can use for the mass analyzer for a noble gas analysis.

冷却装置50は、第1管路61の一部を冷却する装置である。ここでは、第1管路61の途中に内部空間を有するバッファ容器51を設け、バッファ容器51を外表面から冷却するように冷却装置50を構成してある。   The cooling device 50 is a device that cools a part of the first pipeline 61. Here, a buffer container 51 having an internal space is provided in the middle of the first pipeline 61, and the cooling device 50 is configured to cool the buffer container 51 from the outer surface.

冷却装置50は、バッファ容器51内において、ヘリウム3は気体で維持される一方、水(水蒸気)などヘリウム3以外の気体については液体となる温度に調整する。   The cooling device 50 adjusts the temperature of the buffer container 51 so that the helium 3 is maintained in a gas state, while the gas other than the helium 3 such as water (water vapor) becomes a liquid.

これにより、ヘリウム3が気体として、サンプリングシリンジ30に流通する一方で、水蒸気などは水としてバッファ容器51内に留めることができる。   Thereby, helium 3 flows as a gas to the sampling syringe 30, while water vapor or the like can remain in the buffer container 51 as water.

第1管路61には、容器10とバッファ容器51との間にバルブV1が設けられている。第2管路62には、バッファ容器51と分岐部P4との間にバルブV2が設けられている。第3管路63には、分岐部P1と分岐部P2との間にバルブV3が設けられ、分岐部P2と脱気装置20との間にバルブV4が設けられている。第5管路65にはバルブV5が設けられ、第6管路66にはバルブV6が設けられている。   The first pipe 61 is provided with a valve V <b> 1 between the container 10 and the buffer container 51. In the second pipeline 62, a valve V2 is provided between the buffer container 51 and the branch portion P4. In the third pipeline 63, a valve V3 is provided between the branch part P1 and the branch part P2, and a valve V4 is provided between the branch part P2 and the deaeration device 20. The fifth pipe 65 is provided with a valve V5, and the sixth pipe 66 is provided with a valve V6.

上述した構成の濃集装置1を用いて、トリチウム起源のヘリウム3を回収する動作を説明する。   The operation of recovering helium 3 derived from tritium using the concentration device 1 having the above-described configuration will be described.

図2は、水試料の脱気を行う際の濃集装置1の状態を示す概略図である。同図に示すように、まず、容器10の水試料70を脱気する。具体的には、バルブV1〜V4、V6を開け、バルブV5を閉じた状態で脱気装置20を動作させることで、水試料70の脱気を行う。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a state of the concentration device 1 when degassing a water sample. As shown in the figure, first, the water sample 70 in the container 10 is degassed. Specifically, the water sample 70 is deaerated by opening the valves V1 to V4 and V6 and operating the deaerator 20 with the valve V5 closed.

この脱気により、水試料70に溶存していたヘリウム3が気体として排出される。このヘリウム3は、管路60を介して濃集装置1の系外に排出される。この結果、水試料70は、溶存していたヘリウム3などのガスが脱気されることになるが、トリチウムは含まれたままの状態である。   By this deaeration, helium 3 dissolved in the water sample 70 is discharged as a gas. This helium 3 is discharged out of the system of the concentrator 1 through the pipe line 60. As a result, the dissolved water such as helium 3 is degassed from the water sample 70, but the tritium remains contained.

また、この脱気の際には、サンプリングシリンジ30の回収部31、空間部33、及び銅管40内部も減圧され、真空になっている。   Further, during the deaeration, the collection unit 31, the space unit 33, and the copper tube 40 inside the sampling syringe 30 are also decompressed and evacuated.

図3は、濃集装置1を養生させた状態を示す概略図である。脱気により、濃集装置1からヘリウム3が排出されたあと、バルブV1、V5を閉じた状態で所定期間、養生(放置)する。このとき、各バルブや各配管、例えば第1管路61にリークが生じた場合の対策として、第1管路61の容器10からすぐ上流部分(図の符号61a)をクランプ等で閉塞することが好ましい。このように第1管路61を閉塞することで、大気中のトリチウムが第1管路61のリークを介して容器10内に混入することを防止することができる。   FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the concentration device 1 is cured. After the helium 3 is discharged from the concentrator 1 by degassing, the valve V1, V5 is closed and left for a predetermined period. At this time, as a countermeasure when a leak occurs in each valve or each pipe, for example, the first pipe 61, the upstream portion (reference numeral 61a in the figure) of the first pipe 61 from the container 10 is closed with a clamp or the like. Is preferred. By closing the first conduit 61 in this way, it is possible to prevent tritium in the atmosphere from being mixed into the container 10 through the leakage of the first conduit 61.

このように、外気とは遮断された状態でヘリウム3が除去された水試料70を容器10内に放置する。期間としては、容器10の容積や水試料70の量にもよるが、およそ数ヶ月から十数ヶ月程度である。   In this manner, the water sample 70 from which the helium 3 has been removed is left in the container 10 while being blocked from the outside air. Although it depends on the volume of the container 10 and the amount of the water sample 70, the period is about several months to ten and several months.

このような状況で濃集装置1を養生し続けると、水試料70内のトリチウムが壊変し、ヘリウム3が生じる。そして、容器10内は真空に維持されているので、ヘリウム3は、水試料70から溶出し、空間部73に蓄積される。   If the concentration device 1 is kept cured in such a situation, the tritium in the water sample 70 is destroyed and helium 3 is generated. Since the inside of the container 10 is maintained in a vacuum, the helium 3 is eluted from the water sample 70 and accumulated in the space 73.

図4は、サンプリングシリンジにヘリウム3を回収する際の濃集装置1の状態を示す概略図である。同図に示すように、容器10でトリチウムから新たに壊変したヘリウム3をサンプリングシリンジ30に回収する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of the concentration device 1 when helium 3 is collected in the sampling syringe. As shown in the figure, helium 3 newly destroyed from tritium is collected in a sampling syringe 30 in a container 10.

具体的には、養生後、バルブV1〜V4、V6を閉じ、バルブV5を開け、容器10からサンプリングシリンジ30の回収部31に至るまで連通させる。そして、管路72から膨張部材71に空気を送り込んで膨張部材71を膨張させる。これにより、空間部73のヘリウム3を第1管路61に押し出す。   Specifically, after curing, the valves V1 to V4 and V6 are closed, the valve V5 is opened, and communication is performed from the container 10 to the collection unit 31 of the sampling syringe 30. Then, air is sent from the pipe line 72 to the expansion member 71 to expand the expansion member 71. As a result, the helium 3 in the space 73 is pushed out to the first pipeline 61.

一方、サンプリングシリンジ30のピストン32を引くことで回収部31を拡張し、その内部にヘリウム3を取り込む。なお、回収部31及び空間部33がほぼ真空に維持されることで両空間部に圧力差が生じていないので、ピストン32により拡張した回収部31をそのままの大きさで維持することができる。すなわち、両空間部の圧力差によりピストン32が回収部31を押し潰してしまうことはない。   On the other hand, the recovery unit 31 is expanded by pulling the piston 32 of the sampling syringe 30 and helium 3 is taken into the recovery unit 31. In addition, since the pressure difference is not produced in both space parts because the collection | recovery part 31 and the space part 33 are maintained substantially vacuum, the collection | recovery part 31 expanded by the piston 32 can be maintained with the same size. That is, the piston 32 does not crush the collection part 31 due to the pressure difference between the two space parts.

膨張部材71を膨張させる程度は、押し上げられた水が第1管路61〜第5管路65〜第2管路62に進入する程度とし、サンプリングシリンジ30の回収部31には到達しない程度とすることが好ましい。これにより、容器10や各管路にヘリウム3が残らず、全てのヘリウム3を回収部31に回収することができる。   The degree to which the expansion member 71 is inflated is such that the pushed-up water enters the first pipe 61 to the fifth pipe 65 to the second pipe 62 and does not reach the collection unit 31 of the sampling syringe 30. It is preferable to do. Thereby, the helium 3 does not remain in the container 10 or each pipeline, and all the helium 3 can be recovered in the recovery part 31.

このようにして膨張部材71の膨張と、サンプリングシリンジ30による吸引により容器10の空間部73に存在していたヘリウム3は、回収部31内に捕集される。   Thus, the helium 3 existing in the space 73 of the container 10 is collected in the recovery unit 31 by the expansion of the expansion member 71 and the suction by the sampling syringe 30.

図5は、サンプリングシリンジから銅管にヘリウム3を濃集する際の濃集装置1の状態を示す概略図であり、図6は、銅管の断面図である。同図に示すように、サンプリングシリンジ30に回収されたヘリウム3を銅管40に圧送する。   FIG. 5 is a schematic view showing a state of the concentration device 1 when the helium 3 is concentrated from the sampling syringe to the copper tube, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the copper tube. As shown in the figure, the helium 3 collected in the sampling syringe 30 is pumped to the copper tube 40.

具体的には、バルブV1、V2、V4〜6を閉じ、バルブV3を開けた状態でサンプリングシリンジ30のピストン32を押圧することで、回収部31内のヘリウム3に圧力をかけ、第2管路62及び第4管路64を介して銅管40に圧送する。   Specifically, by closing the valves V1, V2, V4 to 6 and pressing the piston 32 of the sampling syringe 30 with the valve V3 opened, pressure is applied to the helium 3 in the recovery unit 31, and the second pipe It is pumped to the copper pipe 40 through the path 62 and the fourth pipe 64.

図6(a)に示すように、銅管40は、管状に形成され、一方の開口41が圧着されて閉止されている。濃集装置1の第4管路64の先端部には、環状のシール部材67が取り付けられている。銅管40の他方の開口42は、シール部材67を介して管路60に取り付けられている。   As shown to Fig.6 (a), the copper pipe 40 is formed in the tubular shape, and the one opening 41 is crimped | bonded and closed. An annular seal member 67 is attached to the distal end portion of the fourth conduit 64 of the concentration device 1. The other opening 42 of the copper pipe 40 is attached to the pipe line 60 via a seal member 67.

銅管40の内部空間43は、上述した脱気工程において真空状態にされ、その後のサンプリングシリンジ30からの圧送によりヘリウム3が濃集された状態となる。すなわち、銅管40の内部空間43は、ヘリウム3のみで満たされている。   The internal space 43 of the copper tube 40 is evacuated in the above-described deaeration process, and the helium 3 is concentrated by the pressure feeding from the sampling syringe 30 thereafter. That is, the internal space 43 of the copper tube 40 is filled only with helium 3.

そして、図6(b)に示すように、第4管路64に取り付けたまま銅管40の他方の開口42を圧着して閉止することで、内部空間43を密閉した空間とする。これにより、内部空間43に、ヘリウム3を外気から遮断した状態で保持することができる。   And as shown in FIG.6 (b), the other opening 42 of the copper pipe 40 is crimped | bonded and closed with attaching to the 4th pipe line 64, and the internal space 43 is made into the sealed space. Thereby, it is possible to hold the helium 3 in the internal space 43 in a state of being cut off from the outside air.

以後、第4管路64から銅管40を取り外し、その銅管40を質量分析器に供し、内部空間43のヘリウム3の濃度を測定する。そして、測定されたヘリウム3の濃度に基づいてトリチウム−ヘリウム法を用いることで地下水の年代推定を行うことができる。   Thereafter, the copper pipe 40 is removed from the fourth pipe 64, and the copper pipe 40 is used in a mass analyzer to measure the concentration of helium 3 in the internal space 43. The age of the groundwater can be estimated by using the tritium-helium method based on the measured concentration of helium 3.

以上に説明した濃集装置1によれば、サンプリングシリンジ30で一度捕集したヘリウム3を圧縮して銅管40に圧送するので、いわば、銅管40内には、水試料70中のヘリウム3がガスとして濃縮された状態で回収されることになる。   According to the concentration device 1 described above, the helium 3 once collected by the sampling syringe 30 is compressed and pumped to the copper tube 40, so to speak, the helium 3 in the water sample 70 is contained in the copper tube 40. Is recovered in a concentrated state as a gas.

また、濃集装置1では、サンプリングシリンジ30での回収に先立ち、容器10内の水試料70を脱気し、当初から存在するヘリウム3を除去する(又は無視できるほどごく微量の濃度にする)。そして、ヘリウム3が無い状態から一定期間養生し、その間に生じたトリチウム起源のヘリウム3を得ることができる。すなわち、得られたヘリウム3の濃度には、養生前から存在するヘリウム3が含まれず、より正確なトリチウム起源のヘリウム3の濃度を得ることができる。   Moreover, in the concentration apparatus 1, prior to the collection by the sampling syringe 30, the water sample 70 in the container 10 is degassed and the helium 3 existing from the beginning is removed (or the concentration is negligibly small). . Then, it is cured for a certain period from the state without helium 3, and helium 3 derived from tritium generated during that period can be obtained. That is, the obtained concentration of helium 3 does not include helium 3 existing before curing, and a more accurate concentration of helium 3 derived from tritium can be obtained.

さらに、脱気の際には、容器10から第1管路61を介して水蒸気が系外に排出されようとしても、冷却装置50により水になり、濃集装置1の外部に排出されない。すなわち、当初に容器10内に供給した水試料70に含まれる水の量は、濃集装置1内において変化がない。したがって、当初の水試料70の全体の量をXとし、ヘリウム3を銅管40に回収し終えた後に、容器10内の水試料70、冷却装置50により捕集された水、各管路に残存した水の量を測定した総計をYとすれば、XとYの差がヘリウム3の量となる。このように、水の量を測定することで、任意の量の水試料70から生成されるヘリウム3の量を求めることができる。   Furthermore, when degassing, even if the water vapor is about to be discharged out of the system from the container 10 via the first pipe 61, it becomes water by the cooling device 50 and is not discharged outside the concentration device 1. That is, the amount of water contained in the water sample 70 initially supplied into the container 10 does not change in the concentration device 1. Therefore, after the total amount of the initial water sample 70 is X and helium 3 is collected in the copper tube 40, the water sample 70 in the container 10, the water collected by the cooling device 50, If the total of the amount of remaining water measured is Y, the difference between X and Y is the amount of helium 3. Thus, by measuring the amount of water, the amount of helium 3 generated from an arbitrary amount of water sample 70 can be determined.

なお、回収手段としてサンプリングシリンジ30及び銅管40を例示したが、外気から遮断された状態で、容器10から供給されるトリチウム起源のヘリウム3を回収できる構成であれば、回収手段の具体的構成は特に限定されない。   In addition, although the sampling syringe 30 and the copper tube 40 were illustrated as a collection | recovery means, if it is the structure which can collect | recover the tritium origin helium 3 supplied from the container 10 in the state interrupted | blocked from external air, the specific structure of a collection | recovery means Is not particularly limited.

〈実施形態2〉
容器10の内の水試料70の水位を上昇させる膨張部材の他の形態を例示する。図7は、膨張部材が設けられた容器の概略図である。なお、実施形態1と同一のものには同一の符号を付し重複する説明は省略する。
<Embodiment 2>
The other form of the expansion member which raises the water level of the water sample 70 in the container 10 is illustrated. FIG. 7 is a schematic view of a container provided with an expansion member. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as Embodiment 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図7(a)に示すように、内部に空間を有する容器10の底部側に、膨張部材としてピストン71Aを設けてもよい。このピストン71Aを押し上げることにより、容器10内の水試料70をその水位を上昇させ、空間部73の気体を第1管路61に押し出すことができる。   As shown to Fig.7 (a), you may provide piston 71A as an expansion member in the bottom part side of the container 10 which has space inside. By pushing up the piston 71 </ b> A, the water level of the water sample 70 in the container 10 can be raised, and the gas in the space 73 can be pushed out to the first pipe 61.

また、図7(b)に示すように、内部に空間を有する容器10の底部側に貫通孔を設け、該貫通孔にシール部材を介して膨張部材として棒状部材71Bを設けてもよい。棒状部材71Bを容器10内に押し込むことで、水試料70の水位を上昇させ、空間部73の気体を第1管路61に押し出すことができる。   Moreover, as shown in FIG.7 (b), a through-hole may be provided in the bottom part side of the container 10 which has space inside, and the rod-shaped member 71B as an expansion member may be provided in this through-hole via a sealing member. By pushing the rod-like member 71 </ b> B into the container 10, the water level of the water sample 70 can be raised, and the gas in the space 73 can be pushed out to the first pipeline 61.

本発明は、地下水年代を推定する産業分野で利用することができる。   The present invention can be used in the industrial field of estimating groundwater age.

1 濃集装置
10 容器
20 脱気装置
30 サンプリングシリンジ
31 回収部
32 ピストン
40 銅管
50 冷却装置
51 バッファ容器
61〜66 管路
70 水試料
V1〜V6 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Concentrator 10 Container 20 Deaerator 30 Sampling syringe 31 Collecting part 32 Piston 40 Copper pipe 50 Cooling device 51 Buffer container 61-66 Pipe line 70 Water sample V1-V6 Valve

Claims (3)

放射性同位体を含む水試料を貯留する容器と、
前記容器に接続された脱気装置と、
前記容器に接続された閉空間である回収部を有する回収手段とを備え、
前記回収手段は、前記脱気装置が前記容器内の水試料を脱気すると共に前記回収部内を真空にした後、前記容器内で前記放射性同位体から生成された放射壊変ガスが前記回収部内に回収されるように構成されている
ことを特徴とする放射壊変により生成されるガスの濃集装置。
A container for storing a water sample containing a radioisotope;
A deaerator connected to the vessel;
A recovery means having a recovery portion that is a closed space connected to the container;
The recovery means is configured such that after the degassing device degass the water sample in the container and evacuates the recovery part, the radioactive decay gas generated from the radioisotope in the container is in the recovery part. An apparatus for concentrating gas generated by radiation decay, characterized by being configured to be recovered.
請求項1に記載する放射壊変により生成されるガスの濃集装置において、
前記回収手段は、前記回収部を有する容積可変型容器及び金属管であり、
前記容積可変型容器は、前記容器内の水試料を脱気するとともに前記回収部が前記脱気装置により真空にされた後、前記容器内から前記放射壊変ガスを吸引して回収し、この回収した放射壊変ガスを前記金属管内部に圧送することが可能に構成され、
前記金属管は、両端の開口を圧着して閉止することでその内部に前記放射壊変ガスを封止することが可能に構成されている
ことを特徴とする放射壊変により生成されるガスの濃集装置。
In the concentration apparatus of the gas produced | generated by the radiation decay of Claim 1,
The collection means is a variable volume container and a metal tube having the collection unit,
The variable volume container degasses the water sample in the container and, after the recovery unit is evacuated by the degassing device, sucks and recovers the radiation decay gas from the container, Configured to be able to pump the radiation decay gas into the metal pipe,
The metal tube is configured such that the radiation decay gas can be sealed inside by crimping and closing the openings at both ends. Concentration of gas generated by radiation decay apparatus.
請求項1又は請求項2に記載する放射壊変により生成されるガスの濃集装置において、
前記容器と前記回収手段とを接続する管路内部を冷却することにより、脱気により水試料から蒸発した水を液体化する冷却装置を備える
ことを特徴とする放射壊変により生成されるガスの濃集装置。
In the concentration apparatus of the gas produced | generated by the radiation decay as described in Claim 1 or Claim 2,
A cooling device for liquefying water evaporated from a water sample by deaeration by cooling the inside of a pipe line connecting the container and the recovery means is provided. Collector.
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