JP4901377B2 - 放射能測定装置および放射能測定方法 - Google Patents

Description

本発明は液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置および放射能測定方法に関する。

一般に、液体中の放射能濃度を測定する装置としては、回転するドラムの一部をその液体に浸し、ドラム表面に付着した液体から放出される放射線を検出器で測定する装置がある。放出される放射線がα線の場合には、α線の空気中の飛程は約４ｃｍと短いため、α線検出器を液体の近傍に設置する必要がある。このため、検出器に液体の微粒子が付着し、検出特性が変化する可能性がある。

また、測定対象から放出される放射線によって、その近傍の気体が電離されてイオン対が生成される。そのイオンは数秒〜数１０秒の寿命で測定対象の近傍に存在する。そこで、測定室の中に測定対象を配置し、その測定室内で発生したイオンを収集して、放射線強度を求める放射線を測定する方法がある（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。
特開２００３−１９４９４６号公報 特開２００４−２３９７６２号公報

測定室の中に測定対象を配置し、その測定室内で発生したイオンを収集して、全放射能を測定する方法で液体中の放射能を測定する場合には、測定対象の液体を入れた容器を測定室内に設置して、測定をしなければならない。このため、液体のサンプリングなどの手間がかかるとともに、リアルタイムで測定できない。

そこで、本発明は、液体の測定対象の放射能濃度を簡便に精度よく測定できるようにすることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置において、前記液体から放出される放射線でその気体の一部を電離させるイオン発生手段と、前記イオン発生手段を通過した気体に含まれるイオンの量を計測するイオン計測手段と、を有し、前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出可能な気泡発生手段と、前記気泡発生手段が発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集口と、前記気泡収集口で受け止めた気体を前記イオン計測手段に輸送する気体輸送手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線でその気体の一部を電離させるイオン発生手段と、前記イオン発生手段を通過した気体に含まれるイオンの量を計測するイオン計測手段と、を有し、前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から前記イオン計測手段につながる気体輸送経路と、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出可能な気泡発生手段と、前記気泡発生手段が発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集口と、前記気泡収集口および前記気体輸送経路のいずれかを通過した気体を前記イオン計測手段に輸送するように切り替える輸送経路切替手段と、前記輸送経路切替手段を通過する気体を前記イオン計測手段に輸送する気体輸送手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、液体中の放射能濃度を測定する放射能測定方法において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線によってその気体の一部を電離させるイオン発生工程と、前記イオン発生工程で発生したイオンの量を計測するイオン計測工程と、を有し、前記イオン発生工程は、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出する気泡発生工程と、前記気泡発生工程により発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集工程と、前記気泡収集工程において受け止めた気体を前記イオン計測のために輸送する気体輸送工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、液体の測定対象の放射能濃度を簡便に精度よく測定できる。

本発明に係る放射能測定装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。なお、図１には測定対象の液体２を貯えた容器１も併せて示している。

この放射能測定装置は、パイプのような気体輸送経路４を有している。気体輸送経路４の一方の端部には、気体浄化手段１３が取り付けられている。気体輸送経路４の他方の端部には、イオン収集手段６が取り付けられていて、イオン収集手段６には、気体輸送手段８が取り付けられている。また、気体輸送手段８には排気浄化手段９が取り付けられている。

気体輸送経路４の途中には気体速度測定手段１４が取り付けられている。

イオン収集手段６は、外筒とその内部に収められた電極７を有している。イオン収集手段６には、電極７に電圧を印加するための電源１０が接続されている。また、イオン収集手段７には、収集したイオンを電流として測定する、たとえばエレクトロメータなどの、電流測定手段１１が接続されている。また、電流測定手段１１にはデータ処理手段１２が接続されている。

次に、この放射能測定装置を用いて液体の放射能濃度を測定する方法を説明する。

まず、測定対象の液体２に気体輸送経路４の一部を浸ける。このとき、気体輸送経路４の両端部は、液体２の外部に配置する。

気体輸送手段８によって、外部から気体浄化手段１３を通して気体輸送経路４に導入された気体５は、イオン収集手段６に輸送され排気浄化手段９を経て外部に排出される。気体浄化手段１３は、導入される気体から気体中のイオンやエアロゾルを浄化する。

気体輸送経路４の液体２に浸けられた部分の内部の気体５は、液体２から放出される放射線によって、その一部が電離され、イオン対が発生する。このイオンを含んだ気体５は、イオン収集手段６に輸送される。このイオン対の数は放射能濃度と比例関係にある。

イオン収集手段６は、電源１０によって電圧が印加された電極７によって発生した電場によってイオンを収集する。たとえば、電極７に正の電圧が印加されている場合には、気体中の負のイオンが電極７に収集される。収集されたイオンの量は、イオン電流として電流測定手段１１によって測定される。イオン収集手段６を通過した気体は、排気浄化手段９でイオンなどを取り除かれて浄化された後に、外部に排出される。

データ処理手段１２は、電流測定手段１１によって測定されたイオン電流と、電流から放射能濃度への換算定数を用いて放射能濃度を求める。この換算定数は、予め求めておく。なお、データ処理手段１２は、気体速度測定手段１４で測定した気体の速度から求めた気体輸送経路４を通過した気体の量に基づいて、イオンの量を補正してもよい。

なお、気体輸送手段８は、外部の気体を気体輸送経路４を介してイオン収集手段６に送ることができれば、取り付け位置は上述の位置に限定されるものではなく、たとえば気体浄化手段１３の上流側に設置してもよい。

このように、この放射能測定装置では、いわゆる検出器の役目をする気体輸送経路４は、その周囲を測定対象である液体２に囲まれるため、単純な構成の装置でイオンを高効率で収集して測定できる。したがって、液体中の放射能濃度を精度よく測定することができる。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る第２の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第２の実施の形態の放射能測定装置は、第１の実施の形態の放射能測定装置に気体輸送経路の一端を液体中に配置するなどの変更を施したものである。

この放射能測定装置において、気体輸送経路４の一端は気泡排出口１６として、液体２の中に配置される。気体輸送経路４は、イオン収集手段６に接続されている気体輸送手段８とは接続されていない状態となる。このため、気体輸送経路４に気体を導入するための気体輸送手段１５が気体輸送経路４と気体浄化手段１３の間に取り付けられている。

気泡排出口１６の上方には、気泡収集口１８が配置され、気泡収集口１８は気体輸送管１９を介してイオン収集手段６に接続されている。気体輸送管１９には、液体２の外部に位置するように気体取入口２０が形成されていて、気体取入口２０には、気体浄化手段２１が取り付けられている。

気体輸送経路４に取り付けられた気体輸送手段１５によって導入された気体５は、液体２の中に位置する気泡排出口１６から気泡１７となって液体２に導入される。この気泡１７は、液体２の中を上昇して気泡収集口１８によって受け止められ、気泡１７の内部の気体は気体輸送管１９を介してイオン収集手段６に輸送される。

気泡収集口１８で収集される気体の量が気体輸送手段８で吸引する気体の量よりも少ない場合には、気体取入口２０から外部の気体が気体輸送管１９に吸引される。なお、気体取入口２０から吸引される気体は、気体浄化手段２１を通過しているので、外部の気体中のイオンやエアロゾルは取り除かれている。

液体２が放出する放射線が、たとえばα線のように、配管などの壁を透過しない場合であっても、この放射能測定装置では、α線を遮蔽する物体がない気泡の状態で液体２から放出される放射線が照射される。このため、α線によっても気泡１７の内部の気体の一部は電離されて、イオン対を生成する。このイオンは気泡収集口１８で受け止められてイオン収集手段６に輸送されて、そのイオンの量が計測される。したがって、この放射能測定装置では、液体２のα線の放射能濃度も測定することができる。

このように、この放射能測定装置では、いわゆる検出器の役目をする気泡１７は、その周囲を液体２で囲まれるため、α線のように透過力が弱い放射線でも、単純な構成の装置でイオンを高効率で収集して測定できる。したがって、液体中の放射能濃度を精度よく測定することができる。

なお、気泡収集口１８は、気泡１７を受け止めることができる位置であれば、どこに配置してもよい。たとえば、気泡収集口１８を水面よりも上方に配置し、液体２の中を上昇した気泡１７が液面に到達して液面よりも上方に放出された気体を気泡収集口１８で収集してもよい。また、液体２が流動している場合には、その流動に伴って気泡１７が流れていく位置に配置すればよい。また、気泡収集口１８は、気泡１７を効率よく収集するために、下方に向かって開口面積が拡大しているほうが好ましい。

［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る第３の実施の形態の放射能測定装置の一部拡大立断面図である。図４は、第３の実施の形態の気体通過手段の図３におけるIV−IV矢視平断面図である。

第３の実施の形態の放射能測定装置は、第２の実施の形態の放射能測定装置における気泡排出口に気体通過板２７を追加したものである。

本実施の形態における気泡排出口１６には、たとえば直径が同じ円形の複数の気体通過孔２８が設けられた気体通過板２７が取り付けられている。気体輸送経路４を輸送されてきた気体５は、気体通過孔２８を通過して気泡１７として液体２の中に放出される。気泡１７の直径は、気体通過孔２８の直径にほぼ等しい。このため、気泡１７を通過する放射線の距離は、それぞれ気泡１７において、ほぼ等しくなり、同一の放射線であれば、それぞれの気泡１７の中で生成するイオン対の数はほぼ等しくなる。したがって、気泡１７の大きさの違いに起因して発生するイオンの数の変動が小さくなり、イオン計測手段で測定される電流値の変動も小さくなり、測定精度が向上する。

このように、この放射能測定装置では、イオン生成数の変動が小さく、測定される電流値の変動が小さくなるので、精度よく放射能を求めることができる。

なお、気体通過板２７は着脱式とし、直径が異なる気体貫通孔を有する複数種類の気体通過板を使用しても良い。

［第４の実施の形態］
図５は、本発明に係る第４の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第４の実施の形態の放射能測定装置は、第２の実施の形態の放射能測定装置の気泡排出口および気泡収集手段を、気体排出口および気体収集口に代えたものである。

この放射能測定装置では、液体２の液面近傍に、気体輸送経路４を介して気体輸送手段１５によって供給される気体を液面に平行に流れるように排出する気体排出口４２を有している。また、気体排出口４２に対向するようにその開口が配置された気体収集口４３を有している。気体収集口４３は、気体輸送管１９を介してイオン収集手段６に接続されている。

気体排出口４２から排出された気体は、液体２の液面近傍で液体２から放出される放射線によって一部が電離され、イオン対が発生する。このイオンは気体排出口４２から排出された気体とともに、気体輸送手段８によって吸引されている気体収集口４３で収集されて、イオン収集手段６に輸送され、イオン電流として計測される。このイオン電流と、予め求めたイオン電流と放射能濃度の換算定数から、液体２の放射能濃度を求めることができる。

このように、この放射能測定装置では、その中に測定器や第２の実施の形態の放射能測定装置の気体輸送経路などを入れることができない液体２であっても、精度よい放射能濃度の測定が可能である。なお、この放射能測定装置は、対象が液体の場合の他、放射能で汚染された機器類、放射化した機器類など固体に対しても適用可能である。

また、この放射能測定装置は、第２の実施の形態の放射能測定装置の気泡排出口および気泡収集手段を、気体排出口および気体収集口に代えただけであり、それぞれの形態は、ほぼ同じなので、これらを液体中または気中の両方で使えるようにすることで、いずれの実施の形態の放射能測定装置にもなるようにもできる。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明に係る第５の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第５の実施の形態の放射能測定装置は、第２の実施の形態の放射能測定装置に、気体輸送経路を２系統にするなどの変更を施したものである。

この放射能測定装置では、気体輸送手段１５には輸送経路切替手段３３を介して２系統気体輸送経路３２が接続されている。２系統気体輸送経路３２は独立した２系統の経路を有していて、それぞれの経路には第１および第２の気泡排出口３０，３１がそれぞれ取り付けられている。第１の気泡排出口３０は液体２に浸けたときに、液面からの深さが、第２の気泡排出口３１よりも深い位置になるようになっている。

まず、輸送経路切替手段３３によって第１の気泡排出口３０から気泡を放出させて第１のイオン電流を測定する。次に、輸送経路切替手段３３を切り替えて、第２の気泡排出口３１から気泡を放出させて第２のイオン電流を測定する。第１の気泡排出口３０から放出された気泡１７と、第２の気泡排出口３１から放出された気泡１７は、気泡１７の状態で液体２の中を移動する距離が異なるため、液体２の中に存在する時間が異なる。

液体２から放出されるα線によって気体中に生成されるイオンは、気体が気泡１７の状態で液体２に存在する場合に電離されるものがほとんどである。したがって、気泡１７が気体２の内部に存在している時間の経過に伴って、気泡１７の内部のα線に起因するイオンは増加する。

したがって、第１の気泡排出口３０から放出された気泡１７を集めて測定したイオン電流を、第２の気泡排出口３１から放出された気泡１７を集めて測定したイオン電流から減算すると、第２の気泡排出口３１と第１の気泡排出口の設置位置の間の液体２の中に含まれる放射線源によって照射され生成したイオンによるイオン電流が算出される。そこで、予め求めた電流値から放射能濃度への換算定数に基づいて、第１および第２の気泡排出口３０，３１の間の放射能濃度を求めることができる。

このように、この放射能測定装置では、第１の気泡排出口３０と第２の気泡排出口３１の間の放射能濃度を求めることができ、求めようとする領域の放射能濃度を精度よく測定することができる。

なお、第１の気泡排出口３０と第２の気泡排出口３１の位置は、求めようとする位置の任意に設定することが可能である。また、イオン収集手段６などを２台設けた２系統のイオン電流測定系を設けてもよい。

［第６の実施の形態］
図７は、本発明に係る第６の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第６の実施の形態の放射能測定装置は、第５の実施の形態の放射能測定装置の第１および第２の気泡排出口の位置を変化できるようしたものである。

この放射能測定装置の２系統気体輸送経路３２には、支持機構３６が取り付けられている。支持機構３６は移動手段３５によって垂直方向に駆動されるようになっている。つまり、２系統気体輸送経路３２は、支持機構３６の移動に伴って、第１の気泡排出口３０と第２の気泡排出口３１の距離を一定に保ったまま、鉛直方向に移動する。

また、２系統気体輸送経路３２は、移動２系統気体輸送経路３４によって輸送経路切替手段３３に接続されていて、２系統気体輸送経路３２の移動に伴って、輸送経路切替手段３３などを移動させる必要がないようになっている。

この放射能測定装置では、鉛直方向に第１および第２の気泡排出口３０，３１の位置を変化させることができるため、求めようとする深さの液体の放射能濃度を求めることができる。また、深さ方向の、放射能濃度の分布を求めることも可能である。

［第７の実施の形態］
図８は、本発明に係る第７の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第７の実施の形態の放射能測定装置は、第２の実施の形態の放射能測定装置に加圧手段などを追加したものである。

この放射能測定装置では、気体輸送管１９の途中には加圧手段４４が第１の開閉手段４５を介して接続されている。加圧手段４４は、たとえばコンプレッサである。また、気体輸送管１９の加圧手段４４が取り付けられた位置よりもイオン収集手段６に近い位置には、第２の開閉手段４６が挿入されている。

この放射能測定装置では、まず、第２の開閉手段４６を閉鎖し、第１の開閉手段４５を開放にし、加圧手段４４を作動させて気体輸送管１９を加圧し、その経路内の液面を気泡収集口１８の面まで低下させる。これにより、気泡収集口１８から気体輸送管１９の内部の気体が液体２の中に放出され、気体輸送管１９の内部には液体がなくなる。

次に、第１の開閉手段４５を閉鎖し、加圧手段４４を停止し、第２の開閉手段４６を開放すると、気泡収集口１８近傍の液体２が気体輸送管１９の内部に、その液面が周囲と等しくなるまで進入する。このような状態で、気体輸送手段１５により気泡排出口１６から液体２の中に気体を排出すると、気泡１７は気泡収集口１８で収集され気体輸送管１９の経路内を液面まで移動する。

この気泡１７の移動経路の液体は、気泡収集口１８近傍の液体を吸い上げたものであり、気泡１７はこの液体が放出する放射線で電離されイオンが生成する。気体輸送管１９の経路内の液面上に到達した気泡１７中の気体は、イオン収集手段６によって収集されて、イオン電流として測定され、液体中の放射能濃度が求められる。

このように、この放射能測定装置では、気泡が移動する経路の液体は、気泡収集口１８の近傍の液体を収集したものであり、気泡収集口１８の近傍の局所的な液体の放射能濃度を、精度よく測定することができる。

［第８の実施の形態］
図９は、本発明に係る第８の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第８の実施の形態の放射能測定装置は、第７の実施の形態の放射能測定装置の気体輸送管の途中に液体導入経路などを追加したものである。

この放射能測定装置において、気体輸送管１９の途中の加圧手段４４と気泡収集口１８との間に液体導入経路４９が第３の開閉手段４８を介して接続されている。この液体導入経路４９は、液体２の液面近傍に配置される。

この放射能測定装置では、まず、第２の開閉手段４６を閉鎖し、第１の開閉手段４５を開放にし、加圧手段４４を作動させて気体輸送管１９を加圧し、その経路内の液体２の液面が気泡収集口１８の面まで低下し、気泡収集口１８から気体輸送管１９の内部の気体が液体２中に放出され、その経路内には液体２がなくなる。

次に、第１の開閉手段４５を閉鎖し、加圧手段４４を停止し、第３の開閉手段４８を開放にすると、液面近傍の液体２が液体導入経路４９および第３の開閉手段４８を通過して気体輸送管１９の内部に液面が周囲と等しくなるまで進入する。

このような状態で、第３の開閉手段４８を閉鎖し、第２の開閉手段４６を開放し、気体輸送手段１５により気泡排出口１６から液体２の中に気体を排出すると、気泡は気泡収集口１８で収集され気体輸送管１９の経路内を液面まで移動する。この移動経路の液体２は、液面近傍の液体２を吸い込んだものであり、気泡１７の内部の気体の一部は、この液体２が放出する放射線で電離されイオンが生成する。

気体輸送管１９の経路内の液面上に到達した気泡中の気体に含まれるイオンは、イオン収集手段６によって収集されてイオン電流として測定され、液体中の放射能濃度が求められる。

このように、この放射能測定装置では、気泡が移動する周囲の液体２は、液面近傍の液体を収集したものあり、液面近傍の局所的な放射能濃度を、精度よく測定することができる。

［第９の実施の形態］
図１０は、本発明に係る第９の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第９の実施の形態の放射能測定装置は、第２の実施の形態の放射能測定装置における気泡排出口から気泡収集口への気泡の流れと並行する気体輸送経路を追加するものである。

この放射能測定装置において、気泡排出口１６は、第１の輸送経路切替手段２３を介して気体輸送経路４と接続されている。また、気泡収集口１８は、第２の輸送経路切替手段２４を介して気体輸送管１９に接続されている。

さらに、第１の輸送経路切替手段２３と第２の輸送経路切替手段２４の間には、気泡排出口１６から気泡収集口１８への気泡の流れと並行するように、対象気体輸送経路２２が接続されている。対象気体輸送経路２２は、たとえばパイプであって、その一部は液体２の中に浸けられるようになっている。

第１の輸送経路切替手段２３は、気体輸送手段１５によって気体輸送経路４に導入された気体５が、気泡排出口１６から放出されるか、対象気体輸送経路２２を通るかを切り替えることができる。また、第２の輸送経路切替手段２４は、気泡収集口１８で収集された気体か、対象気体輸送経路２２を通過した気体のどちらがイオン収集手段６に輸送されるかを切り替えることができる。なお、第１の輸送経路切替手段２３と第２の輸送経路切替手段２４は、連動して切り替えるようになっていることが好ましい。

この放射能測定装置では、まず、第１および第２の輸送経路切替手段２３，２４によって、気体が気泡排出口１６および気泡収集口１８を通過するように切り替えて、第１のイオン電流を計測する。この第１のイオン電流は、気体輸送経路４を気体が通過する時に液体２から放出される放射線や宇宙線などによって生成したイオン、液体２の中を気泡１７が上昇する時にその中の気体が液体２から放出される放射線や宇宙線などの照射で生成したイオン、気体輸送管１９を気体が通過する時に宇宙線などの照射で生成したイオンに起因している。

次に、第１の輸送経路切替手段２３と第２の輸送経路切替手段２４により、気体が対象気体輸送経路２２を通過するように切り替えて、第２のイオン電流を計測する。この第２のイオン電流は、気体輸送経路４を気体が通過する時に液体２から放出される放射線や宇宙線などの照射で生成したイオン、対象気体輸送経路２２を通過する時にその中の気体が液体２から放出される放射線や宇宙線などの照射で生成したイオン、気体輸送管１９を気体が通過する時に宇宙線などの照射で生成したイオンに起因している。

そこで、第１のイオン電流から第２のイオン電流を減算すると、液体２の中を気泡１７が上昇する時にその中の気体が液体２から放出される放射線や宇宙線などによって生成したイオンから、対象気体輸送経路２２を通過する時にその中の気体が液体２から放出される放射線や宇宙線などによって生成したイオンを減算したものとなる。

一般的に、α線は薄い板厚の壁もほとんど透過しない。この放射能測定装置でも、対象気体輸送経路２２の壁をα線は透過しないようにしておく。

液体２には、たとえばＵ２３５、Ｕ２３８、Ａｍ２４１のようにα線を放出する放射線源を含んでいるとすると、第１の電流値にはα線によるイオンが含まれている。一方、第２の電流値にはα線によるイオンが含まれていない。このため、第１の電流値から第２の電流値を減算すれば、液体２の中のα線に起因するイオン電流のみを求めることができる。ここで、予め求めたα線の放射能濃度とイオン電流の換算定数に基づいて、α線の放射能濃度を求めることができる。この放射能濃度は、β線、γ線や宇宙線などに起因するイオンの影響を排除したものである。

このように、この放射能測定装置では、気体中にα線によるイオンが生成される経路と生成されない経路を設けて、その差からα線によるイオンに起因する電流値を求めるので、液体２の中にα線以外のβ線、γ線を放出する放射線源が含まれていても、精度よくα線の放射能濃度を測定することができる。

なお、第１のイオン電流と第２のイオン電流の測定順序は逆でもよい。また、液体２の中にβ線を放出する放射線源が含まれている場合には、対象気体輸送経路２２の壁の材質と厚さをβ線が透過しないように設定すれば、同様の方法によって、β線の放射能濃度を精度よく測定することができる。また、イオン収集手段６などを２台ずつ設けて、２系統のイオン電流測定手段によってイオン電流を測定してもよい。

［第１０の実施の形態］
図１１は、本発明に係る第１０の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第１０の実施の形態の放射能測定装置は、第９の実施の形態の放射能測定装置における気泡排出口から気泡収集口への気泡の流れと並行する気体輸送経路を２本とするものである。

この放射能測定装置では、第１の輸送経路切替手段２３と第２の輸送経路切替手段２４の間には、気泡排出口１６から気泡収集口１８への気泡の流れと並行するように、第１および第２の対象気体輸送経路２５，２６が接続されている。第１の対象気体輸送経路２５の壁は、γ線およびβ線が透過するようになっている。第２の対象気体輸送経路２６の壁は、γ線が透過しβ線が透過しないようになっている。第１の対象気体輸送経路２５は、たとえば０．１ｍｍ肉厚のステンレス配管であって、第２の対象気体輸送経路２６は、たとえば５ｍｍ肉厚のステンレス配管である。

第１の輸送経路切替手段２３は、気体輸送手段１５によって気体輸送経路４に導入された気体５を、気泡排出口１６、第１の対象気体輸送経路２５または第２の対象気体輸送経路２６のいずれかに供給するように切り替えるものである。第２の輸送経路切替手段２４は、気泡収集口１８で収集された気体、第１の対象気体輸送経路２５を通過した気体または第２の対象気体輸送経路２６を通過した気体のいずれかがイオン収集手段６に輸送されるように切り替えるものである。

この放射能測定装置では、まず、第１および第２の輸送経路切替手段２３，２４によって、気体が気泡排出口１６及び気泡収集口１８を通過するように切り替えて、第１のイオン電流を計測する。この第１のイオン電流は、液体２から放出されるα線、β線およびγ線などの放射線に起因するものである。

次に、第１および第２の輸送経路切替手段２３，２４により、気体が第１の対象気体輸送経路２５を通過するように切り替えて、第２のイオン電流を計測する。この第２のイオン電流は、液体２から放出されるβ線およびγ線などの放射線に起因するものであって、α線の影響はない。

さらに、第１の輸送経路切替手段２３と第２の輸送経路切替手段２４により、気体が第２の対象気体輸送経路２６を通過するように切り替えて、第３のイオン電流を計測する。この第３のイオン電流は、液体２から放出されるγ線などの放射線に起因するものであって、α線およびβ線の影響はない。

そこで、第１のイオン電流から第２のイオン電流を減算すると、液体２から放出されるα線にのみ起因するイオン電流が求められる。また、第２のイオン電流から第３のイオン電流を減算すると、液体２から放出されるβ線にのみ起因するイオン電流が求められる。予め求めたα線の放射能濃度とイオン電流の換算定数、および、β線の放射能濃度とイオン電流の換算定数に基づいて、液体２のα線およびβ線の放射能濃度をそれぞれ求めることができる。これらの放射能濃度は、γ線や宇宙線などに起因するイオンの影響を排除したものである。

また、宇宙線によるイオンの生成量がγ線によるイオンの生成量より十分小さい場合には、第２の対象気体輸送経路２６を通過した気体のイオンを収集して測定したイオン電流は、液体２が放出するγ線に起因するものがほとんどである。そこで、このイオン電流と予め求めたγ線の放射能濃度と電流値の換算定数に基づいてγ線の強度を求めることができる。

このように、この放射能測定装置では、液体２に各種の放射線を放出する放射線源が含まれていても、α線、β線およびγ線の種類に区別して放射能濃度あるいは放射線強度を測定することができ、精度よく放射能を求めることができる。

なお、イオン収集手段６などを３台ずつ設けて、３系統のイオン電流測定手段によってイオン電流を測定してもよい。

［第１１の実施の形態］
図１２は、本発明に係る第１１の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

第１１の実施の形態の放射能測定装置は、第１の実施の形態の放射能測定装置の液体中の輸送経路を３系統とするなどの変更を施したものである。

この放射能測定装置は、一端が開放された気体輸送経路４を有している。気体輸送経路４の他方の端部には、気体浄化手段１３を介して多重管５０が取り付けられている。多重管５０の内部には、それぞれ独立した気体の経路である中心部気体経路３７、中間部気体経路３８および周辺部気体経路３９が形成されている。中心部気体経路３７、中間部気体経路３８および周辺部気体経路３９は、それぞれ独立した３つの経路を備えた３系統気体輸送経路４０を介して気体輸送経路切替手段４１に接続されている。気体輸送経路切替手段４１は、中心部気体経路３７、中間部気体経路３８および周辺部気体経路３９のいずれかを通過した気体が、イオン収集手段６に輸送されるか切り替えることができる。多重管５０、中間部気体経路３８および中心部気体経路３７の直径は、たとえば、それぞれ、３０ｃｍ、２０ｃｍ、１０ｃｍである。

気体輸送経路切替手段４１を切り替えることによって、中心部気体経路３７、中間部気体経路３８および周辺部気体経路３９で発生したイオンを計測して、それぞれ第１ないし第３のイオン電流を測定する。多重管５０の内部に進むにしたがって、放射線の透過パスが長くなるため、エネルギーが高い放射線の寄与が大きくなる。そのため、電流値の相関を求め、第３の電流値の比率が増大すれば、放射線のエネルギーが高くなったことを検出できるため、その効果を補正することにより高精度で放射能濃度を求めることができる。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

本発明に係る第１の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の放射能測定装置の一部拡大立断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気体通過手段の図３におけるIV−IV矢視平断面図である。 本発明に係る第４の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第５の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第６の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第７の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第８の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第９の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第１０の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。 本発明に係る第１１の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。

符号の説明

１…容器、２…液体、４…気体輸送経路、５…気体、６…イオン収集手段、７…電極、８…気体輸送手段、９…排気浄化手段、１０…電源、１１…電流測定手段、１２…データ処理手段、１３…気体浄化手段、１４…気体速度測定手段、１５…気体輸送手段、１６…気泡排出口、１７…気泡、１８…気泡収集口、１９…気体輸送管、２０…気体取入口、２１…気体浄化手段、２２…対象気体輸送経路、２３…第１の輸送経路切替手段、２４…第２の輸送経路切替手段、２５…第１の対象気体輸送経路、２６…第２の対象気体輸送経路、２７…気体通過板、２８…気体通過孔、２９…気体、３０…第１の気泡排出口、３１…第２の気泡排出口、３２…２系統気体輸送経路、３３…輸送経路切替手段、３４…移動２系統気体輸送経路、３５…移動手段、３６…支持機構、３７…中心部気体経路、３８…中間部気体経路、３９…周辺部気体経路、４０…３系統気体輸送経路、４１…気体輸送経路切替手段、４２…気体排出口、４３…気体収集口、４４…加圧手段、４５…第１の開閉手段、４６…第２の開閉手段、４８…第３の開閉手段、４９…液体導入経路、５０…多重管

Claims (15)

1. 液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線でその気体の一部を電離させるイオン発生手段と、前記イオン発生手段を通過した気体に含まれるイオンの量を計測するイオン計測手段と、を有し、
   前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出可能な気泡発生手段と、前記気泡発生手段が発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集口と、前記気泡収集口で受け止めた気体を前記イオン計測手段に輸送する気体輸送手段と、を有することを特徴とする放射能測定装置。
2. 前記気泡収集口に接続された気体輸送管と、前記気体輸送管と前記イオン計測手段との間に取り付けられた第１の開閉手段と、前記第１の開閉手段と前記気泡収集口の間で前記気体輸送管に第２の開閉手段を介して取り付けられた加圧手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の放射能測定装置。
3. 前記加圧手段と前記気泡収集口の間で前記気体輸送管に第３の開閉手段を介して取り付けられていて、前記液体中に配置された液体輸送経路を有することを特徴とする請求項２記載の放射能測定装置。
4. 前記気泡発生手段は、前記液体の中で液面からの深さが異なる２つ以上の気泡排出口と、前記気泡排出口のうちのいずれかの気泡排出口から気泡を排出するかを切り替える輸送経路切り替え手段と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の放射能測定装置。
5. 前記気泡排出口の前記液体の液面からの深さを変化させる移動手段を有することを特徴とする請求項４記載の放射能測定装置。
6. 液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線でその気体の一部を電離させるイオン発生手段と、前記イオン発生手段を通過した気体に含まれるイオンの量を計測するイオン計測手段と、を有し、
   前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から前記イオン計測手段につながる気体輸送経路と、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出可能な気泡発生手段と、前記気泡発生手段が発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集口と、前記気泡収集口および前記気体輸送経路のいずれかを通過した気体を前記イオン計測手段に輸送するように切り替える輸送経路切替手段と、前記輸送経路切替手段を通過する気体を前記イオン計測手段に輸送する気体輸送手段と、を有することを特徴とする放射能測定装置。
7. 前記気体輸送経路は前記液体を排除可能であって、β線およびγ線を透過させる壁で形成されていることを特徴とする請求項６記載の放射能測定装置。
8. 前記気体輸送経路は前記液体を排除可能であって、β線を遮蔽してγ線を透過させる壁で形成されていることを特徴とする請求項６記載の放射能測定装置。
9. 前記気体輸送経路は、前記液体を排除可能であって、β線およびγ線を透過させる壁で形成された第１の経路と、前記液体を排除可能であって、β線を遮蔽してγ線を透過させる壁で形成された第２の経路と、を有し、前記輸送経路切替手段は、前記気泡収集口、前記第１および第２の経路のいずれかを通過した気体を前記イオン計測手段に輸送するように切り替えるものである、ことを特徴とする請求項６記載の放射能測定装置。
10. 前記気泡発生手段は、複数の気体通過孔を備えた気体通過板から気体を排出するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の放射能測定装置。
11. 前記イオン計測手段は、電界によってイオンを収集するイオン収集手段と、前記イオン収集手段によって収集されたイオンの量を電流として測定する電流測定手段と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項記載の放射能測定装置。
12. 前記イオン計測手段で計測したイオンの量、および、予め求めたイオンの量と液体中の放射能濃度の関係に基づいて、前記液体中の放射能濃度を算出するデータ処理手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項記載の放射能測定装置。
13. 前記液体中を通過する前に気体を浄化する気体浄化手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項記載の放射能測定装置。
14. 前記イオン発生手段を通過する気体の速度を測定する気体速度測定手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項記載の放射能測定装置。
15. 液体中の放射能濃度を測定する放射能測定方法において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線によって気体の一部を電離させるイオン発生工程と、前記イオン発生工程で発生したイオンの量を計測するイオン計測工程と、を有し、
    前記イオン発生工程は、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出する気泡発生工程と、前記気泡発生工程により発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集工程と、前記気泡収集工程において受け止めた気体を前記イオン計測のために輸送する気体輸送工程と、を有することを特徴とする放射能測定方法。

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