JP4512021B2 - 放射性試料の希釈操作用治具及び移送方法 - Google Patents

Description

本発明は、高レベル放射性試料を希釈し、低レベル放射能の分析ボックスに試料を移送する時に用いる放射性試料の希釈操作用治具及び移送方法に関する。

高レベル放射性試料は、分析前処理を行いやすい濃度に希釈し、汚染レベルの高いボックス（遮へい体有り）から、汚染レベルの低いボックス（遮へい体無し）に移送し、分析前処理を行っている。

従来の方法では、次の手法にて放射性試料を希釈・移送している（図６参照）。
（１）サンプリングポイントで試料採取した試料容器Ａを専用配管（試料容器を空気を駆動源として移送するシステム：以下気送管と称する）に挿入して高レベル放射性物質取り扱いボックスＥに移送する。
（２）同ボックスＥ内で試料容器Ａを開封し、ビーカＣを用いて希釈定容（１００倍〜１００００倍）する。
（３）空の希釈試料容器Ｂを同ボックスＥ内に搬入する。
（４）希釈定容した試料をビーカＣから希釈試料容器Ｂに移し替える。
（５）この希釈試料容器Ｂを気送箱Ｐに挿入し、気送管Ｍを経て低レベルの分析ボックスＫに移送する。
上記（２）から（５）までの開封、搬入、移し替え及び挿入操作は高レベル放射性試料取扱いボックスＥ設備に既設されている遠隔操作機器（マスター・スレーブ・マニピュレータ：以下ＭＳＭと略す、図示せず）を作業者が視認しながら操作して行っている。

上記する従来の放射性試料の希釈及び移送方法では、低レベルの分析ボックスＫに移送する希釈試料容器Ｂを、汚染レベルの高い領域で取り扱うため、希釈試料容器Ｂが汚染されると共に、希釈試料容器Ｂ表面に付着した汚染物が移送経路（気送管Ｍ）や低レベル分析ボックスＫに拡大する恐れがあった。当然ながら汚染物の発生は最小限に止め、その減容化が求められていた。

また、放射性試料液を搬送する気送ジャグ（試料容器）からの試料の漏れを防止することができる試料搬送用気送ジャグが提案されている。この試料搬送用気送ジャグは、カートリッジ内に収納されたジャグ本体と、ジャグ本体の入口部に取り付けられ入口部を閉じる内プラグと、内プラグ内に外部に面して設けられ内プラグと協働して中間室を画成する外プラグとを有し、本体内部が大気圧より低い圧力下に保持され、中間室が貫通孔を介して大気圧に維持されているものである（特許文献１参照）。

また、放射性物質のサンプルを気送子の中に入れて気力輸送（気送移送）する放射性物質移送装置において、放射能漏れや気送子の詰まりを安全且つ確実に検知する放射性物質移送装置の汚染検知装置が提案されている。この汚染検知装置は、放射性物質のサンプルを収納した気送子が気力移送される移送管に隣接且つ沿って施設されたフロー細管、フロー細管に検出溶液を流すポンプ、フロー細管に設けられたフローセル型分光光度計、フロー細管に連絡した酸化還元用電解装置及び分光光度計に連絡したデータ処理装置から構成され、放射線の照射を受けて価数が変わる成分元素を含む液をその検出溶液としているものである（特許文献２参照）。

また、放射性汚染液をサンプル容器に注入するための注入針が提案されている。この注入針は、注入針の軸部の側方に開口を設け、針先端に液溜りが生じない構造としたものである（特許文献３参照）。

特許第３３６４１９４号公報（図１） 特開平１０−１０４３９５号公報（図１） 実公平１−１２１７７号公報（図５）

本発明は、高レベル放射性試料取扱いボックスに設置されている遠隔操作機器により、高レベル放射性試料の希釈操作を容易に行い得ると共に、高レベル放射性試料による汚染物の減容化が図れる、放射性試料の希釈操作用治具及び移送方法を提案することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、以下の（１）〜（３）の手段を採用する。
（１）第１の手段は、高レベル放射性試料を希釈し、低レベル放射能の分析ボックスに試料を移送する時に用いる放射性試料の希釈操作用治具において、希釈試料を導くチューブと、同チューブ先端に装着するニードルと、同ニードルを装着するニードル部とを具え、同ニードル部が遠隔操作機器に保持可能な把持部の孔内に挿脱着可能であることを特徴とするものである。
なお、上記ニードルは、希釈試料を充填する容器のキャップに差込み可能なものでよく、所謂、注射針状のものでよい。
また、上記遠隔操作機器とは、例えば、所謂、ロボットアームや多関節アーム等のハンドリング機器であり、遠隔操作機器に保持可能な把持部とは、その外形がロボットアームなどにより把持が容易な形状、大きさの把持部でよく、例えば円柱状のものでよい。
また、上記挿脱着可能とは、ニードル部が把持部の孔内に挿入、及び、挿入後、所定位置に固定、及び、取外し可能なものである。

（２）第２の手段は、前記手段（１）に係る放射性試料の希釈操作用治具において、前記ニードル部は弾力性のある左右に開いた羽部を具え、同羽部には返し爪が設けられていて、前記把持部に前記ニードル部を装着した時に、前記把持部の内周溝に前記返し爪が嵌まり込み外れ止めが図れることを特徴とするものである。
本手段の羽部は弾力性があるので、開いた羽部は容易に狭まり、把持部へのニードル部の装着が容易に行い得ると共に、装着後、返し爪が内周溝に嵌り込み抜け止めとなる、また、羽部を閉じる方向に把持することで返し爪が内周溝より外れるので、把持部よりのニードル部の取外しが行い得る。

（３）第３の手段は、高レベル放射性試料を希釈し、低レベル放射能の分析ボックスに試料を移送する放射性試料の移送方法において、遠隔操作機器により、把持部の孔内にニードル部を装着し、次に、前記把持部を遠隔操作機器により保持して、前記ニードル部のチューブの先端に装着されているニードルを希釈試料容器のゴムキャップに差込み、負圧力により希釈試料を前記希釈試料容器に充填した後、同希釈試料容器を高レベル放射性試料取扱いボックスの系外に気送移送することを特徴とするものである。
なお、上記負圧力による充填は、希釈試料容器を負圧状態に密閉しておくことが最も簡単な手法であり、ニードルをゴムキャップに刺すことにより、同容器内の負圧力により希釈試料がチューブを介して同容器内に供給される。
また、上記気送移送とは、気体の吐出力や吸引力により、気送管内の容器を気力移動させるものである。

第１の手段よりなる請求項１に記載の放射性試料の希釈操作用治具によれば、比較的、小さい形状であるニードル部を、把持部を介して遠隔操作機器により容易に操作でき、操作してニードルを希釈試料容器に刺し込んで、希釈試料容器内に希釈試料を充填できる。
この充填の際に希釈試料と直接、接触し汚染するのはチューブとニードルのみであり、汚染物が最小限のものとなり、その廃棄処理の場合には、ニードル部を廃棄処理すればよく、汚染物の減容化が図れる。また、把持部は繰返し使用すればよく、繰返し使用する把持部と使い捨てするニードル部を容易に着脱できる構造としたことにより低コスト化が達成できる作用効果を有するものである。

第２の手段よりなる請求項２に記載の放射性試料の希釈操作用治具によれば、上記手段（１）の作用効果を奏すると共に、把持部にニードル部が確実に固定されるので、ニードルを希釈試料容器に確実、安全に刺し込むことができる。また、羽部を閉じる方向に狭めることにより、把持部からニードル部を引き抜くことができ、効率よく連続して希釈試料の充填操作を行うことができる作用効果を有するものである。

第３の手段よりなる請求項３に記載の放射性試料の移送方法によれば、希釈試料に直接接し汚染するのは、ニードルとチューブのみで済み、汚染物の減容化が図れると共に、ニードルを希釈容器のゴムキャップに刺し込む際には、把持部を遠隔操作機器により把持して行うことができるので、希釈容器内への希釈試料の充填操作が、迅速、容易に行い得る作用効果を有するものである。

図１ないし図５は本発明に係る放射性試料の希釈操作用治具及び移送方法を説明するための実施例図であり、図１の（ａ）は希釈操作用治具の正面図、（ｂ）は把持部の斜視図、（ｃ）は希釈操作用治具を把持部に装着した組立状態の斜視図、図２は希釈操作用治具による希釈試料移し換え状態を示す斜視図、図３は希釈操作用治具による希釈試料移し換え要領を示す斜視図、図４は希釈操作用治具の正面図であり、同図中の（ａ）は希釈操作用治具のニードル先端部の拡大図、（ｂ）は希釈操作用治具の他のニードル先端部の拡大図である。図５は放射性試料の希釈及び移送方法を説明する説明図である。

汚染レベルの高いボックスでは、遠隔操作機器（ＭＳＭ）を用いて移し換え作業を行うため、操作しやすい形状、大きさの治具を用いる必要がある。
一方、廃棄物の低減の観点からは、使い捨てとなる部分の物量を低減する必要がある。上記を考慮し、使い捨てるニードル部及び把持部を容易に分割できる構造の治具を考案した。
本希釈操作用治具は、ニードル部（ニードル、持ち手部を有す羽部及びフッ素樹脂製のチューブ）と、ニードル部が差し込み可能な把持部から構成される。ＭＳＭによる遠隔操作を行うため、大きさ及び形状を考慮し、ハンドリング操作が容易な治具構造を提案するものである。

図１ないし図５に基づき、希釈操作用治具１を説明する。本実施例に係る希釈操作用治具１は、ビーカＣの希釈試料を導くチューブ３と、チューブ３先端に装着するニードル４と、ニードル４を装着するニードル部２とを具え、ニードル部２が遠隔操作機器に保持可能な筒状の把持部５の孔５ａ内に挿脱着可能な構造としている。つまり、ニードル部２は把持部５の孔５ａ内に挿入、及び、挿入後、所定位置に固定、及び、取外し可能なものである。
放射性試料溶液を移し換えする治具は使い捨てされるため、廃棄物の発生物量を低減させることが不可欠である。そのために、繰り返し使用する把持部５と使い捨てとするニードル部２を容易に分割できる構造としている。また、遠隔操作（ハンドリング）機器を用いて容易に着脱できるように、下記１〜３の構造としている。

１、ニードル部
（１）ニードル部２のニードル４は弾力性のある高密度ポリエチレンに取り付けられており、その羽部２ａは、左右に開いた羽を有している。ニードル部２を把持部５に差し込んでいくと、開いた羽部２ａが把持部５の孔５ａの先端部のテーパに沿って押し付けられ、所定の位置まで挿入した時点で固定できる構造としている。特にハンドリング機器などのＭＳＭの操作性を考慮し、押し込むだけで固定できる程度の反力を有するように羽部２ａの開き角度を設定している。つまり、ニードル部２は弾力性のある左右に開いた一対の棒状の羽部２ａを具えている。
（２）ゴムキャップＢ１にニードル４（注射針）を突き刺す力によってニードル部２と把持部５が外れないようにニードル部２の羽部２ａには返し爪２ｂを設置している。つまり、羽部２ａの央部外側には返し爪２ｂが突設されていて、把持部５の孔５ａ内にニードル部２を刺し込んで装着した時に、把持部５の内周溝５ｂに返し爪２ｂが嵌まり込み外れ止めが図れる構造となっている。
（３）ニードル部２を取り外す場合は、羽部２ａをハンドリング機器で摘んで引き抜くことができる。つまり、一対の羽部２ａを閉じる方向に狭めることにより内周溝５ｂに嵌まり込んでいる返し爪２ｂが外れ、把持部５からのニードル部２の取外しが容易に行える構造となっている。
また、ニードル部２の先端部は先細りのテーパ状とされており、把持部５への挿入を容易ならしめている。また、把持部５の孔５ａの内周溝５ｂはリング状であるので、把持部５とニードル部との相対周方向位置を定めなくとも、ニードル部２を把持部５に挿入するだけで、返し爪２ｂが内周溝５ｂに嵌り込み固定が行い得る。

２、把持部
把持部５はＭＳＭで把持する部分であり、下記を考慮した仕様としている。
希釈試料容器ＢのゴムキャップＢ１にニードル４を突き刺すために約２Ｋｇｆの力が必要であり、把持部５はＭＳＭの爪先で両側から挟圧把持しやすい形状としている〔ＭＳＭの爪先は、ビーカ等の大きさ（約φ６０ｍｍ）をハンドリングすることを考慮した仕様であるため、把持部が極端に細いと操作性は悪くなる〕。上記を考慮し、把持部５は、直径３０ｍｍの円筒状のものとしている。つまり、把持部５の直径は遠隔操作機器に保持容易な大きさを有しており、また、その先端には把持部５の直径よりも小直径の突起部５ｃを設けている。

３、ニードル（注射針）
（１）ニードル４の針先は、汎用注射針の如く鋭利に先端を切断した針先形状と針の詰まり或いは針先による切断片が溶液中に混入する恐れがある場合は先端を円錐上に加工して側部に穴を開けた形状を選べばよい。つまり、ニードル４は図４の（ａ）に示すようにその先端に液開口４ａを設けても良く、また、（ｂ）に示すようにその側部に液開口４ｂを設けても良い。
ニードル４はゴムキャップＢ１の中央部分に垂直に突き刺す必要がある。もし、ゴムキャップＢ１の周辺部や斜め方向に突き刺した場合は、過剰な力がかかり、ニードル４の変形や脱落を生じる恐れがある。

そのためには、図５に示す気送管Ｍの先端部分に、図３に示す挿入用のガイド６を設置すれば良い。つまり、上述する本希釈操作用治具１により、希釈試料容器ＢにビーカＣ内の希釈液を充填する場合には、遠隔操作機器により、ニードル部２を把持部５に挿入し、ニードル４を希釈試料容器のゴムキャップＢ１に刺し込めばよいが、その際の操作を更に確実、迅速容易に行うためには、図３に示すように、上面が把持部５の外周円弧に沿う円弧状のガイド６を用いればよい。ガイド６上に把持部５を載置し矢印ア方向に把持部５をスライドさせ、ニードル４を仕切り板７に設けている針孔７ａを通して、ガイド６上に固定されている希釈試料容器ＢのゴムキャップＢ１に刺し込めばよい。このようにすれば、ニードル４をゴムキャップＢ１の真ん中に確実かつ迅速に刺すことができる。
なお、図５においては、希釈試料容器Ｂに、垂直方向（上向き方向）にニードル４を刺しているが、ボックスＱ内に希釈試料容器Ｂの回転機構を設け、希釈試料容器Ｂを横置きし、更に、図３に示すガイド６を設けて水平方向に刺すようにしてもよい。また、図５の仕切り板７の垂直方向に、図３に示すガイド６を延設しても良い。

本希釈試料操作用治具１によれば、次の効果を得ることができる。
（１）高レベル放射性試料取扱いボックスＥ内でのＭＳＭを用いた操作性を向上させることができる。
（２）繰り返し使用する把持部５と使い捨てとするニードル部２を容易に分割できる構造としたことにより、放射性廃棄物の発生量を低減させることが可能となる。
（３）遠隔操作機器による把持部５へのニードル部２の挿入及び取り外しは、直線方向移動で行い得、確実、迅速に希釈試料の希釈試料容器Ｂへの充填操作を行うことができる。

なお、図２、３中、Ｄはチューブ３の基端をビーカＣ内に収納して支えるビーカキャップである。また、図３においては図示省略しているが、希釈試料容器Ｂの回りは箱状のもの及びその前面は仕切り板７で囲まれており、汚染飛沫液が掛からないように、かつ、高レベル放射能雰囲気から隔離している。

次に、放射性試料の希釈、移送方法を図３及び図５に基づき説明する。
本移送方法は、放射能汚染が移送経路や低レベルの分析ボックスに拡散することを防止するため、移送する希釈試料容器Ｂを高レベルの分析ボックス内に搬入せずに（同ボックス内の汚染雰囲気に曝されないように）、希釈した放射性試料を希釈試料容器Ｂに専用治具を用いて充填するものを示したものである。
試料サンプリング設備Ｈよりの高レベル放射性試料は、遮へい体Ｆ及びＳＵＳ容器Ｇを有する高レベル放射性試料取扱いボックスＥ内で遠隔操作（ハンドリング）機器を用いて希釈処理されている。また、低レベル放射性試料を取り扱う分析ボックスでは、グローブによる操作を行っている。
低レベル放射性の分析ボックスに移送する希釈試料容器Ｂを、高レベル放射性の分析ボックス内で取り扱わない状態で、希釈した試料溶液を注入するため、下記の希釈、移送方法を提案する。

放射性試料の希釈操作手順は次の通りである（図３、５参照）。
（１）サンプリングポイントで試料を採取し、試料を充填した試料容器Ａを気送管、管路切り替え装置Ｎ、ボックス０を経て、高レベル放射性試料取り扱いボックスＥに移送する。
（２）同ボックスＥ内で試料容器Ａを開封し、ビーカＣを用いて希釈定容（１００倍〜１００００倍）する。
（３）希釈試料容器Ｂを高レベル放射性試料取扱いボックスＥ内に設置された気送装置の先端部分のボックスＱ内に導入する（但し、この場合、希釈試料容器Ｂは、上記ボックスＥ内の高レベルの放射性雰囲気内にさらされないように隔離された状態である）。
（４）この希釈試料容器Ｂはポリ容器にゴムキャップＢ１を被せたものであり、内部は減圧された状態に保持されている。
（５）ニードル４（注射針）とチューブ３から構成される希釈操作用治具１を気送装置のホルダ部分のボックスＱ内にセットする。
（６）チューブ３の先端をビーカＣ内の試料溶液Ｒ中に浸した状態で保持する。
なお、チューブ３の跳ね上がりを防止するための専用治具（ビーカキャップＤ）等を活用する。
（７）ニードル４を仕切り板７の針孔７ａからゴムキャップＢ１に突き刺す。
（８）ビーカＣ内の希釈試料溶液Ｒは、減圧された希釈試料容器Ｂ側に吸引される。
（９）希釈試料溶液Ｒの吸引が停止したことを確認し、ニードル４を希釈試料容器Ｂから抜きとる。
（１０）圧力空気を駆動源とした気送管Ｍ、管路切り替え装置Ｎを経て、希釈試料容器Ｂを低レベル放射性試料取扱いボックスＫ側へ移送する。

上記開封、希釈定容、セット、突き刺し、抜きとり操作などは高レベル放射性試料取扱いボックスＥ設備に既設されている遠隔操作機器（例えば、マスター・スレーブ・マニピュレータ：ＭＳＭ、図示せず）を作業者が視認しながら操作して行う。また、ビーカＣや希釈操作用治具１の上記ボックスＥ内への搬入は、ボックスＥに設けられている搬入口から行う。

本方法を適用することにより、次の効果を得ることができる。
放射性レベルの高いボックスから放射性レベルの低いボックスに試料溶液を移送する操作において、汚染拡大を防止するため、専用の治具を用いた移し換え手法を適用することにより、ビーカＣ内の試料を直接、希釈試料容器Ｂに注入することが可能である。
この方法を用いることにより、希釈試料容器Ｂを汚染レベルの高いボックス内に搬入する必要がないため、容器表面に付着した汚染物が、気送管Ｍ内や汚染レベルの低いボックスに拡大することを防止することができる。
また、気送管Ｍは、設備内の主要ボックスに連結するように設置されており、一度、汚染が拡大すると、その除染作業が非常に困難であるが、本方法によればそのような不具合が生じない。
上記の効果等により、放射性試料を希釈し、移送する操作において、施設の安全性（汚染拡大防止、作業員の被曝防止）を向上させることができる。
高レベルの放射性試料を希釈して汚染レベルの高いボックスから汚染レベルの低いボックスに移送する操作において、作業の安全性の向上（汚染拡大防止、被曝防止）が図れる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく必要に応じ、適宜設計変更し得るものである。また、上記実施例における各構成要素には、当業者が容易に想定できるものや、実質的に同一のものが含まれる。

（ａ）は本発明の実施例に係る希釈操作用治具の正面図、（ｂ）は把持部の斜視図、（ｃ）は希釈操作用治具を把持部に装着した組立状態の斜視図である。 本発明の実施例に係る希釈操作用治具による希釈試料移し換え状態を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る希釈操作用治具による希釈試料移し換え要領を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る希釈操作用治具の正面図であり、同図中（ａ）は希釈操作用治具のニードル先端部の拡大図、（ｂ）は希釈操作用治具の他のニードル先端部の拡大図である。 本発明の実施例に係る放射性試料の希釈及び移送方法を説明する説明図である。 従来の放射性試料の希釈及び移送方法を説明する説明図である。

符号の説明

１ 希釈操作用治具
２ ニードル部
２ｂ 返し爪
３ チューブ
４ ニードル
５ 把持部
５ａ 孔
５ｂ 内周溝
Ａ 試料容器
Ｂ 希釈試料容器
Ｂ１ ゴムキャップ
Ｃ ビーカ
Ｄ ビーカキャップ
Ｅ 高レベル放射性試料取扱いボックス

Claims (3)

1. 高レベル放射性試料を希釈し、低レベル放射能の分析ボックスに試料を移送する時に用いる放射性試料の希釈操作用治具において、希釈試料を導くチューブと、同チューブ先端に装着するニードルと、同ニードルを装着するニードル部とを具え、同ニードル部が遠隔操作機器に保持可能な把持部の孔内に挿脱着可能であることを特徴とする放射性試料の希釈操作用治具。
2. 前記ニードル部は弾力性のある左右に開いた羽部を具え、同羽部には返し爪が設けられていて、前記把持部に前記ニードル部を装着した時に、前記把持部の内周溝に前記返し爪が嵌まり込み外れ止めが図れることを特徴とする請求項１に記載の放射性試料の希釈操作用治具。
3. 高レベル放射性試料を希釈し、低レベル放射能の分析ボックスに試料を移送する放射性試料の移送方法において、遠隔操作機器により、把持部の孔内にニードル部を装着し、次に、前記把持部を遠隔操作機器により保持して、前記ニードル部のチューブの先端に装着されているニードルを希釈試料容器のゴムキャップに差込み、負圧力により希釈試料を前記希釈試料容器に充填した後、同希釈試料容器を高レベル放射性試料取扱いボックスの系外に気送移送することを特徴とする放射性試料の移送方法。

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