JP4679246B2 - 集塵体およびダストモニタ - Google Patents
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Description
増幅部222は、この検出信号を所定ゲインで増幅し、検出信号の振幅電圧(波高)を適宜調節する。
波高弁別部223は、詳しくはディスクリミネータ回路であり、分圧抵抗223a,223bで決定される検出基準波高電圧をコンパレータ223cに入力し、検出信号から検出基準波高電圧を上回るような信号を弁別してパルス信号として出力する。この波高弁別により、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドによるノイズ(以下バックグラウンドノイズという)は除去される。
中央処理部224はこのようなバックグラウンドノイズが除去されたパルス信号を計数するカウンタとして機能する。これにより放射線の線量が計数され、計数値を表す線量データを生成出力する。この線量データは通信線を介してコンピュータ等で構成される他の中央処理部へ送信されて各種処理が行われる。
このような検出器220では、仮に波高弁別部223がないと図15(b)の計数値−波高電圧線特性図で示すように、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドノイズも含む多数の計数値がカウンタから出力される。これは自然界に存在する天然の放射性物質すなわち自然核種からの放射線の線量も含むものとなる。
しかしながら、波高弁別部223の弁別により、検出基準波高電圧を上回る電圧の信号については検出対象としてパルス信号として出力するが、検出基準波高電圧を下回るバックグラウンドノイズは検出対象外となって除去するため、放射性物質取扱施設から漏洩する波高の高い人工放射性核種から放射される放射線の線量のみを検出できる。
従来技術のダストモニタ200はこのようなものであった。
この放射線ダストモニタも、図14で示したダストモニタ200と同様に、通気ユニット内に設置されたフィルタ(ろ紙)に放射線ダストを集塵させて、フィルタ(ろ紙)に対向するように配置された検出器が放射線を検出するというものである。
この放射線ダストモニタは、供給プーリから長尺帯状の濾紙を繰り出す方式を採用しており、濾紙の交換等の手間を低減させるものである。
しかしながら、単体方式では集塵用フィルタを決められた時間毎に交換して廃棄していたため、手間を要する上に、ごみを省力化できなかった。
また、連続方式では長尺の濾紙を使用するため交換に手間を要しない点では良いが、この濾紙の一部にでも放射能汚染があれば全て放射能汚染されているとして廃棄するか、または、ごみ処分時に再度分別作業するか、が必要であり、廃棄時の手間の削減やごみの省力化の点で改善する余地があった。
このような集塵用フィルタの廃棄損が大きいという問題は、放射線ダスト集塵用途に限らず起こりうる問題であり、対策が必要であった。
放射線ダストを捕集してモニタリングを行うダストモニタ用の集塵体であって、
絶縁体により形成される板状の絶縁ベース部と、
露出した絶縁体が外側を囲む状態となるように絶縁ベース部の一方の面に形成される電極と、
絶縁ベース部の両面を貫通した状態で、電極の周囲に設けられる一または複数以上の排気孔と、
を備え、
絶縁ベース部の他方の面ではそのまま絶縁体を露出させ、この露出する絶縁体のうち電極が対向する面を集塵面とすることを特徴とする。
請求項1に記載の集塵体において、
前記絶縁ベース部は、前記電極と対向する面である集塵面の全周囲を囲み、かつ排気孔内の全面を覆う外周電極を備えることを特徴とする。
放射線ダストを捕集して放射線を検出するダストモニタであって、
放射線ダストを含む空気を吸引して加圧の上で送出する圧送ポンプと、
圧送ポンプの下流側に配置され、圧送ポンプから排気された空気が通過するイオン化空間を有するイオン化室と、
イオン化室のイオン化空間内にイオンを放出して放射線ダストを正又は負の一方の極性に帯電させてイオン化放射線ダストとするイオン生成部と、
イオン化室のイオン化空間の下流側に配置され、イオン化放射線ダストを含む空気が流入する検出空間を有する検出部と、
絶縁体により形成される板状の絶縁ベース部と、露出した絶縁体が外側を囲む状態となるように絶縁ベース部の一方の面に形成される電極と、を有し、絶縁ベース部の他方の面ではそのまま絶縁体を露出させ、この露出する絶縁体のうち電極が対向する面を集塵面とし、この集塵面を含む面のみが検出部の検出空間と面するように配置される集塵体と、
検出部の検出空間に連通するように形成され、イオン化放射線ダスト捕集後の空気を排気する排気路と、
検出部の検出空間内で集塵体と有感面とが対向するように検出部に取付けられ、放射線ダストから有感面に放射される放射線の検出に応じて検出信号を出力する放射線検出器と、
を備え、
検出空間内の放射線検出器の有感面と集塵体の集塵面との間へイオン化放射線ダストを含む空気が流入したときにイオン化放射線ダストと反対の極性の電圧が電極に印加されて発生する集塵面からの吸引力によりイオン化放射線ダストが集塵面に捕集され、集塵されたイオン化放射線ダストが放射線検出器の有感面に対向する状態で検出されることを特徴とする。
請求項3に記載のダストモニタにおいて、
前記排気路の開口部周囲および排気路内に外周電極を設け、
イオン化放射線ダストと同極の電圧が印加された外周電極からの斥力によりイオン化放射線ダストを排気路に通過させないようにするとともに、集塵面からの吸引力により集塵体の集塵面にイオン化放射線ダストを集塵させることを特徴とする。
放射線ダストを捕集して放射線を検出するダストモニタであって、
放射線ダストを含む空気を吸引して加圧の上で送出する圧送ポンプと、
圧送ポンプの下流側に配置され、圧送ポンプから排気された空気が通過するイオン化空間を有するイオン化室と、
イオン化室のイオン化空間内にイオンを放出して放射線ダストを正又は負の一方の極性に帯電させてイオン化放射線ダストとするイオン生成部と、
イオン化室のイオン化空間の下流側に配置され、イオン化放射線ダストを含む空気が流入する検出空間を有する検出部と、
排気孔が検出部の検出空間と連通するとともに集塵面を含む面のみが検出部の検出空間と面するように配置される請求項1の集塵体と、
検出部の検出空間内で集塵体と有感面とが対向するように検出部に取付けられ、放射線ダストから有感面に放射される放射線の検出に応じて検出信号を出力する放射線検出器と、
を備え、
検出空間内の放射線検出器の有感面と集塵体の集塵面との間へイオン化放射線ダストを含む空気が流入したときにイオン化放射線ダストと反対の極性の電圧が電極に印加されて発生する集塵面からの吸引力によりイオン化放射線ダストが集塵面に捕集されるとともに捕集後の空気が排気孔を通じて排気され、集塵されたイオン化放射線ダストが放射線検出器の有感面に対向する状態で検出されることを特徴とする。
放射線ダストを捕集して放射線を検出するダストモニタであって、
放射線ダストを含む空気を吸引して加圧の上で送出する圧送ポンプと、
圧送ポンプの下流側に配置され、圧送ポンプから排気された空気が通過するイオン化空間を有するイオン化部と、
イオン化室のイオン化空間内にイオンを放出して放射線ダストを正又は負の一方の極性に帯電させてイオン化放射線ダストとするイオン生成部と、
イオン化室のイオン化空間の下流側に配置され、イオン化放射線ダストを含む空気が流入する検出空間を有する検出部と、
排気孔が検出部の検出空間と連通するとともに集塵面を含む面のみが検出部の検出空間と面するように配置される請求項2の集塵体と、
検出部の検出空間内で集塵体と有感面とが対向するように検出部に取付けられ、放射線ダストから有感面に放射される放射線の検出に応じて検出信号を出力する放射線検出器と、
を備え、
検出空間内の放射線検出器の有感面と集塵体の集塵面との間へイオン化放射線ダストを含む空気が流入したときにイオン化放射線ダストと同極の電圧が印加された集塵体の外周電極からの斥力によりイオン化放射線ダストを排気孔に通過させないようにした状態で、イオン化放射線ダストと反対の極性の電圧が電極に印加されて発生する集塵面からの吸引力によりイオン化放射線ダストが集塵面に捕集されるとともに捕集後の空気が排気孔を通じて排気され、集塵されたイオン化放射線ダストが放射線検出器の有感面に対向する状態で検出されることを特徴とする。
また、イオン生成系は、イオン生成部30、高圧電源部70により構成される。
また、放射線検出系は、検出部40、放射線検出器50、検出器用ドライバ80、検出信号処理部100、情報解析部120により構成される。
圧送ポンプ10は、例えばシロッコ式ポンプであり、吸入口11と吐出口12とを備える。吸入口11は、図示しないが、例えば、放射性同位元素取扱施設の施設内空気を排気する排気口に接続されたり、また、放射性同位元素取扱施設の施設内にそのまま配置される。なお、空気に含まれる汚染物質を除去するような汚染除去手段を吸入口11の上流側に配置しても良い。吐出口12は、イオン化室20の流入口に接続される。
この圧送ポンプ10は、空気系の最上流に位置し、放射線ダストを含む空気を吸引してイオン化室20および検出部40へ空気を圧送排気する。
集塵体42は、絶縁ベース部421、電極422、排気孔423を備える。
絶縁ベース部421は絶縁体を材料とし、略円板状に形成されたベース部である。例えば、集塵体42の径は約8cmである。この絶縁体は、詳しくは、高い誘電率を有する誘電体であるが、広いバンドギャップを有するため、電気的には絶縁体としてもふるまう。この誘電体の例として、多くのプラスティック、セラミック、マイカ(雲母)やガラスエポキシ樹脂なども用いることができる。なお、誘電体を用いる理由については後述する。絶縁ベース部421の例として厚さは1mm〜2mm程度のガラスエポキシ樹脂製円板であり、さらに集塵した放射線ダストを容易にクリーニングできるように表面絶縁コートとしてソルダーレジスト処理を施す。価格が安価であるという利点がある。
この集塵体42による集塵原理については後述する。
また、他の集塵体の構成として上記絶縁ベース部421にテフロン(登録商標)(3層)樹脂の絶縁ベース部を採用して、三層構造とし、表面のテフロンコーティングにより、表面強度は非常に高いクリーニング(再利用)性能を持たせるようにしても良い。
集塵体42はこのようなものである。
この放射線検出器50は、図4でも示すように、直下に設置した集塵体42に集塵されているイオン化放射線ダストの放射線を測定する検出器であり、放射線が特定の物質に入射するとき、その放射線エネルギーが吸収されて光のエネルギーに変換するシンチレータと、僅かな光を電気信号に変換・増幅する光電子増倍管を組み合わせたものである。この電気信号は、検出器用ドライバ80へ出力される。
検出信号処理部100は、検出器用ドライバ80から出力された検出信号を入力し、デジタルの検出データに変換して、情報解析部120へ出力する。
情報解析部120は、検出データを入力し、所望の解析を行ってグラフ形式(例えば、図11,図12の特性図参照)や帳票形式にまとめて出力する。また、データを保存する機能も有する。
まず、図6で示すように、コンプレッサ式の圧送ポンプ10は、放射線ダストを含む空気を吸引して下流にあるイオン化室20へ送る。この吸気量は例えば最大40(Nl/min)程度である。イオン化室20のイオン化空間および検出部40の検出空間は圧送される圧縮空気により高圧となる。このため、集塵体42の排気孔423(図8参照)から下流側へ空気が排気される。排気された空気は排気流路60を経てダストモニタ1の外へ放出されることとなる。
イオン生成部30の放電針からコロナ放電させてプラスイオンが照射され、イオン化空間内の雰囲気をプラスイオン化させる。この雰囲気を放射線ダストが通過すると、プラスイオンが放射線ダストに付着して正極に帯電したイオン化放射線ダストを生成する。図7で示すように複数の放電針近傍のイオン高濃度領域を通過するため、イオン化放射線ダストが確実に生成される。
先に説明したように、絶縁ベース部421は誘電体である。図9(a)で示すように電極422にマイナス高電圧を印加すると電界が形成される。誘電体に電界をかけると電荷は移動するのではなく、誘電体を構成する粒子は局所的に変位し、正負の電荷の重心の位置が僅かにずれる。この結果、粒子は電気双極子の集団を構成し、電界の方向に並ぶ誘電分極が起こる。この誘電分極により、電界方向(矢印A方向)では内部の隣り合う双極子の電荷が打ち消され、見かけ上では絶縁ベース部421の電極側にプラスの分極電荷が、また、絶縁ベース部421の集塵面側にマイナスの分極電荷が現れる。
仮に導電体のみの集塵体とするとイオンが吸収されるため、イオン化放射線ダストが直ちに通常の放射線ダストとなって、集塵できないが、本形態のように誘電体を介在させたため、イオン化放射線ダストに付着するイオンを吸収するという事態は回避される。
このような従来技術の送風原理を本発明の集塵体に採用すると、図10(a)で示すように、流れやすい排気孔423へ空気が集中して流れて、集塵面上に空気が流れない滞留領域が形成され、イオン化放射線ダストが集塵面に到達せずに排気孔423を介して排気され、集塵が効率的に行われないという問題があることが本発明者により知見された。そこで、従来の負圧吸引方式での捕集でなく、圧送方式を採用した。これにより、図10(b)で示すように、集塵体42に空気を吹き付けることとなり、集塵体42の全面に放射線ダストが吹き付けられてプラスのイオン化放射線ダストが集塵体42の集塵面に吸引される。このため、イオン化放射線ダストが確実に捕集される。
絶縁ベース部461は絶縁体を材料とし、略円板状に形成されたベース部である。例えば、集塵体の径は約8cmである。この絶縁体は、詳しくは、高い誘電率を有する誘電体であり、多くのプラスティック、セラミック、マイカ(雲母)やガラスエポキシ樹脂などを用いることができる。なお、本形態では材質として厚さは1mm〜2mm程度のガラスエポキシ樹脂製円板で、集塵した放射線ダストを容易にクリーニングできるように表面絶縁コートとしてソルダーレジスト処理を施す。価格が安価であるという利点がある。
外周電極464は、図13(b)に示すように、排気孔463を覆う導電体(例えば銅箔など)である。
先に説明したように、絶縁ベース部461は誘電体であり、電極462にマイナス高電圧(DC−5000V)を印加すると電界が形成され、誘電分極により、絶縁ベース部461の電極側にプラスの分極電荷が、また、絶縁ベース部461の集塵面側にマイナスの分極電荷が現れる。
このようにプラスイオン化されたイオン化放射線ダストが、マイナスの分極電荷が現れれた集塵面に吸引されて、電気的な集塵が行われる。
さらに、外周電極464にはプラス電圧(DC+aV)を印加した状態とし、プラスイオン化されたイオン化放射線ダストが排気孔463を通過しようとすると、斥力が加わるため通過しにくくなっており、この斥力に加え、集塵面の引力により、イオン化放射線ダストが集塵面に確実に集塵される。なお、外周電極464への電線(図示せず)は、電線挿通孔415(図3,図4参照)を通過させることとなる。このように構成しても良い。
なお、本形態では特に集塵体が用いられる装置の具体例として放射線ダストの放射線を計測するダストモニタ1を挙げて説明したが、放射線ダスト以外にも通常のダストを用いる各種の計測装置・処理装置の集塵体として適用しても良い。
10:圧送ポンプ
11:吸入口
12:吐出口
20:イオン化室
30:イオン生成部
40:検出部
41:引出し部
411:ベース部
411a:載置部
411b:段部
412:正面部
412a:孔
413:固定板
414:固定ねじ
415:電線挿通孔
42:集塵体
421:絶縁ベース部
422:電極
423:排気孔
43:固定部
44:電線
45:検出部本体
451:収納穴
46:集塵体
461:絶縁ベース部
462:電極
463:排気孔
464:外周電極
50:放射線検出器
60:排気流路
70:高圧電源部
80:検出器用ドライバ
90:電源部
100:検出信号処理部
110:電源部
120:情報解析部
Claims (6)
- 放射線ダストを捕集してモニタリングを行うダストモニタ用の集塵体であって、
絶縁体により形成される板状の絶縁ベース部と、
露出した絶縁体が外側を囲む状態となるように絶縁ベース部の一方の面に形成される電極と、
絶縁ベース部の両面を貫通した状態で、電極の周囲に設けられる一または複数以上の排気孔と、
を備え、
絶縁ベース部の他方の面ではそのまま絶縁体を露出させ、この露出する絶縁体のうち電極が対向する面を集塵面とすることを特徴とする集塵体。 - 請求項1に記載の集塵体において、
前記絶縁ベース部は、前記電極と対向する面である集塵面の全周囲を囲み、かつ排気孔内の全面を覆う外周電極を備えることを特徴とする集塵体。 - 放射線ダストを捕集して放射線を検出するダストモニタであって、
放射線ダストを含む空気を吸引して加圧の上で送出する圧送ポンプと、
圧送ポンプの下流側に配置され、圧送ポンプから排気された空気が通過するイオン化空間を有するイオン化室と、
イオン化室のイオン化空間内にイオンを放出して放射線ダストを正又は負の一方の極性に帯電させてイオン化放射線ダストとするイオン生成部と、
イオン化室のイオン化空間の下流側に配置され、イオン化放射線ダストを含む空気が流入する検出空間を有する検出部と、
絶縁体により形成される板状の絶縁ベース部と、露出した絶縁体が外側を囲む状態となるように絶縁ベース部の一方の面に形成される電極と、を有し、絶縁ベース部の他方の面ではそのまま絶縁体を露出させ、この露出する絶縁体のうち電極が対向する面を集塵面とし、この集塵面を含む面のみが検出部の検出空間と面するように配置される集塵体と、
検出部の検出空間に連通するように形成され、イオン化放射線ダスト捕集後の空気を排気する排気路と、
検出部の検出空間内で集塵体と有感面とが対向するように検出部に取付けられ、放射線ダストから有感面に放射される放射線の検出に応じて検出信号を出力する放射線検出器と、
を備え、
検出空間内の放射線検出器の有感面と集塵体の集塵面との間へイオン化放射線ダストを含む空気が流入したときにイオン化放射線ダストと反対の極性の電圧が電極に印加されて発生する集塵面からの吸引力によりイオン化放射線ダストが集塵面に捕集され、集塵されたイオン化放射線ダストが放射線検出器の有感面に対向する状態で検出されることを特徴とするダストモニタ。 - 請求項3に記載のダストモニタにおいて、
前記排気路の開口部周囲および排気路内に外周電極を設け、
イオン化放射線ダストと同極の電圧が印加された外周電極からの斥力によりイオン化放射線ダストを排気路に通過させないようにするとともに、集塵面からの吸引力により集塵体の集塵面にイオン化放射線ダストを集塵させることを特徴とするダストモニタ。 - 放射線ダストを捕集して放射線を検出するダストモニタであって、
放射線ダストを含む空気を吸引して加圧の上で送出する圧送ポンプと、
圧送ポンプの下流側に配置され、圧送ポンプから排気された空気が通過するイオン化空間を有するイオン化室と、
イオン化室のイオン化空間内にイオンを放出して放射線ダストを正又は負の一方の極性に帯電させてイオン化放射線ダストとするイオン生成部と、
イオン化室のイオン化空間の下流側に配置され、イオン化放射線ダストを含む空気が流入する検出空間を有する検出部と、
排気孔が検出部の検出空間と連通するとともに集塵面を含む面のみが検出部の検出空間と面するように配置される請求項1の集塵体と、
検出部の検出空間内で集塵体と有感面とが対向するように検出部に取付けられ、放射線ダストから有感面に放射される放射線の検出に応じて検出信号を出力する放射線検出器と、
を備え、
検出空間内の放射線検出器の有感面と集塵体の集塵面との間へイオン化放射線ダストを含む空気が流入したときにイオン化放射線ダストと反対の極性の電圧が電極に印加されて発生する集塵面からの吸引力によりイオン化放射線ダストが集塵面に捕集されるとともに捕集後の空気が排気孔を通じて排気され、集塵されたイオン化放射線ダストが放射線検出器の有感面に対向する状態で検出されることを特徴とするダストモニタ。 - 放射線ダストを捕集して放射線を検出するダストモニタであって、
放射線ダストを含む空気を吸引して加圧の上で送出する圧送ポンプと、
圧送ポンプの下流側に配置され、圧送ポンプから排気された空気が通過するイオン化空間を有するイオン化部と、
イオン化室のイオン化空間内にイオンを放出して放射線ダストを正又は負の一方の極性に帯電させてイオン化放射線ダストとするイオン生成部と、
イオン化室のイオン化空間の下流側に配置され、イオン化放射線ダストを含む空気が流入する検出空間を有する検出部と、
排気孔が検出部の検出空間と連通するとともに集塵面を含む面のみが検出部の検出空間と面するように配置される請求項2の集塵体と、
検出部の検出空間内で集塵体と有感面とが対向するように検出部に取付けられ、放射線ダストから有感面に放射される放射線の検出に応じて検出信号を出力する放射線検出器と、
を備え、
検出空間内の放射線検出器の有感面と集塵体の集塵面との間へイオン化放射線ダストを含む空気が流入したときにイオン化放射線ダストと同極の電圧が印加された集塵体の外周電極からの斥力によりイオン化放射線ダストを排気孔に通過させないようにした状態で、イオン化放射線ダストと反対の極性の電圧が電極に印加されて発生する集塵面からの吸引力によりイオン化放射線ダストが集塵面に捕集されるとともに捕集後の空気が排気孔を通じて排気され、集塵されたイオン化放射線ダストが放射線検出器の有感面に対向する状態で検出されることを特徴とするダストモニタ。
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