JP6979379B2

JP6979379B2 - 放射性同位元素取扱システム

Info

Publication number: JP6979379B2
Application number: JP2018049643A
Authority: JP
Inventors: 知也岩田; 栄士田中
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP2019158827A

Description

本発明は、放射性同位元素取扱システムに関する。

特許文献１では、放射性同位元素を導入して放射性標識化合物を合成する装置において、合成部からの排ガスを処理容器に導入する構成が示されている。処理容器に導入された排ガスは、例えば、放射性同位元素の半減期を考慮して放射線濃度を十分に低減させた後で大気放出される。

特開２０１７−１７８８６５号公報

近年、放射性同位元素として半減期が長い長半減期核種の使用が検討されている。しかしながら、長半減期核種が含まれる排ガスは放射線濃度が十分に低減されるまでの時間が長期化するため、排ガスを貯留する容器が長期間占有されてしまう可能性がある。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能な放射性同位元素取扱システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る放射性同位元素取扱システムは、放射性同位元素を取り扱う取扱装置と、前記取扱装置に接続された配管を含み、前記取扱装置から排出される前記放射性同位元素を含む排ガスを回収する回収部と、前記回収部において回収された前記排ガスを貯留する、前記排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて区別された複数の貯留部と、を有し、前記回収部は、前記排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて前記複数の貯留部から前記排ガスを導入する貯留部を切り替え可能である。

上記の放射性同位元素取扱システムによれば、排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて区別された複数の貯留部が設けられ、取扱装置から排出された排ガスは、複数の貯留部のうち放射性同位元素の半減期の長さに応じた貯留部に導入される。このため、排ガスに含まれる放射性同位元素の濃度の変化が貯留部毎に異なる。したがって、例えば、半減期が短い放射線同位元素が含まれる排ガスを貯留する貯留部では、排ガスを外部に排出するまでの時間を短くすることができ、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能となる。

ここで、前記取扱装置を複数有し、前記回収部は、前記排ガスが排出される取扱装置に応じて前記排ガスを導入する貯留部を切り替え可能である、態様とすることができる。

上記のように取扱装置が複数ある場合に、回収部において、取扱装置毎に排ガスを導入する貯留部を切り替え可能な構成とすることで、複数の取扱装置から排出される排ガスであっても、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能となる。

また、前記貯留部よりも前段に設けられて、前記排ガスに含まれる酸性ガスを吸着する吸着材を有する態様とすることができる。

排ガスに酸性ガスが含まれる場合、貯留部の構成材料が酸性ガスの影響を受けて劣化する可能性がある。そのため、貯留部よりも前段に酸性ガスを吸着する吸着材を設けることで、後段の貯留部の劣化を防ぐことができる。

また、前記複数の貯留部のうち半減期が長い放射性同位元素を含む排ガスを貯留する貯留部よりも前段に設けられて、前記排ガスに含まれる酸性ガスを吸着する吸着材を有する態様とすることができる。

半減期が長い放射性同位元素を含む排ガスを貯留する貯留部では、大気放出等により排ガスを外部に排出するまでの期間が長くなる。したがって、このような貯留部の前段に酸性ガスを吸着する吸着材を設ける構成とすることで、後段の貯留部の劣化を効果的に防ぐことができる。

本発明によれば、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能な放射性同位元素取扱システムが提供される。

本発明の一実施形態に係る放射性同位元素取扱システムの概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る放射性同位元素取扱システムの概略構成図である。図１に示す放射性同位元素取扱システム１は、放射性同位元素（ＲＩ）を用いて所定の合成または精製を行う放射性同位元素取扱装置（取扱装置）と、その後段に設けられる装置とを組み合わせたシステムであり、具体的には、取扱装置で発生した排ガスを回収する機能を有する。

放射性同位元素を用いて所定の合成または精製を行う装置としては、例えば、放射性同位元素を所定の原料試薬と化学反応させることで放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）を製造する合成装置が挙げられる。図１では、取扱装置の一例として、上記の合成装置が用いられている場合について説明する。ただし、放射性同位元素の精製を行う精製装置が用いられていてもよい。上記の取扱装置では放射性同位元素が用いられるので、排ガスにも放射性同位元素が含まれる場合がある。したがって、この排ガスは放射線濃度を十分に低くした状態で外部へ排出する必要がある。放射性同位元素取扱システム１は、取扱装置で発生した排ガスを貯留する機能を有する。

図１に示すように、放射性同位元素取扱システム１は、第１合成装置１１、第２合成装置１２、圧縮機２０、第１貯留タンク４１（貯留部）、第２貯留タンク４２（貯留部）、および、第３貯留タンク４３（貯留部）を含んで構成される。また、圧縮機２０と第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３との間には、制御部３５の制御によって排ガスを導入する貯留タンクを変更する流路切替部３０が設けられる。上記の各部のうち、圧縮機２０および流路切替部３０が設けられる配管部分、すなわち、配管Ｌ１，Ｌ２よりも後段であって、第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、および、第３貯留タンク４３よりも前段を、取扱装置から排出される放射性同位元素を含む排ガスを回収する回収部２という場合がある。

第１合成装置１１および第２合成装置１２は、放射性同位元素を所定の原料試薬と化学反応させることで放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）を製造する機能を有する。図１では、２つの合成装置として第１合成装置１１および第２合成装置１２を示しているが、放射性同位元素取扱システム１に含まれる合成装置（取扱装置）の数は適宜変更することができる。

第１合成装置１１には、排ガスを運搬する配管Ｌ１が接続される。同様に第２合成装置１２には排ガスを運搬する配管Ｌ２が接続される。配管Ｌ１，Ｌ２等は、例えば、鉄等の公知の材料により構成される。配管Ｌ１，Ｌ２には、それぞれバルブＶ１１，Ｖ１２が設けられ、バルブＶ１１，Ｖ１２の開閉により、下流側への排ガスの運搬が制御される。配管Ｌ１，Ｌ２は下流側で合流し、配管Ｌ３として圧縮機２０へ接続される。

圧縮機２０は、第１合成装置１１または第２合成装置１２からの排ガスを圧縮する機能を有する。圧縮機２０としては公知のガス圧縮装置を用いることができる。ただし、圧縮機２０による排ガスの圧縮は省略してもよい。

圧縮機２０からの圧縮後の排ガスは配管Ｌ４を経て流路切替部３０に導入される。流路切替部３０は、圧縮機２０からの配管Ｌ４と、配管Ｌ４の下流側で配管Ｌ４から分岐して設けられる３つの配管Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を含んで構成される。配管Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７には、それぞれバルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３が設けられる。バルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３の開閉を制御部３５により制御することで、圧縮機２０からの排ガスを配管Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７のいずれかへ流すことができる。

制御部３５は、流路切替部３０へ導入される排ガスに含まれる放射性同位元素に係る情報を保持し、放射性同位元素の種類に応じて、バルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３を制御して、排ガスが流れる配管（流路）を切り替える。

第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３は、それぞれ排ガスを貯留する貯留部として機能する。第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３の容量は、取扱装置（第１合成装置１１、第２合成装置１２）から排出される排ガスの容量、排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期、または、当該システムの設置面積等に基づいて適宜設定される。

第１貯留タンク４１は、配管Ｌ５の下流側に設けられる。また、第２貯留タンク４２は、配管Ｌ６の下流側に設けられ、第３貯留タンク４３は、配管Ｌ７の下流側に設けられる。したがって、バルブＶ４１を開状態とした場合には、排ガスは配管Ｌ５を経て第１貯留タンク４１へ導入される。また、バルブＶ４２を開状態とした場合には、排ガスは配管Ｌ６を経て第２貯留タンク４２へ導入される。さらに、バルブＶ４３を開状態とした場合には、排ガスは配管Ｌ７を経て第３貯留タンク４３へ導入される。

放射性同位元素取扱システム１では、排ガスを第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３のうちのどの貯留タンクに貯留するかは、排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さによって決定される。すなわち、排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて、排ガスを貯留する貯留タンクを切り替える。すなわち、第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、および、第３貯留タンク４３は、排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて区別されている。

具体的には、例えば、第１貯留タンク４１は半減期が２時間以内の短半減期核種用とし、第３貯留タンク４３は半減期が１日以上の長半減期核種用とし、第２貯留タンク４２は短半減期核種と長半減期核種用との間（２時間〜１日）の中間の半減期核種用とすることができる。このような構成とすることで、各貯留タンクで貯留される排ガスにおける放射線濃度の低下がある程度予測できる。したがって、例えば短半減期核種用の第１貯留タンク４１では、放射線濃度が短時間で低くなるのに対して、長半減期核種用の第３貯留タンク４３では、第１貯留タンク４１と比較して放射線濃度が同レベルまで低下するまでの所要時間が長くなる。

第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３は、それぞれ配管Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７に対して取り外し可能であってもよい。ただし、貯留タンクが配管から取り外し可能である場合、配管から取り外した際にタンクを密封可能として内部のガスの排出を防ぐ機構を保持することが好ましい。内部のガスの排出を防ぐ機構を保持している場合に限り、放射線濃度が十分に低下していない排ガスを内部に収容した状態で配管からタンクを取り外すことができる。

第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３は、それぞれ、冷却器４６，４７，４８によって冷却されていてもよい。冷却器４６，４７，４８により第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３を冷却することで、温度上昇によるタンク内の排ガスの体積増加を抑制することができる。したがって、第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３のそれぞれでの排ガスの収容量を大きくすることができる。なお、冷却器４６，４７，４８による冷却温度は、例えば、内部のガスの温度が常温以下となるように制御する方法が挙げられる。

また、第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３までの配管Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７上（排ガスの流路となる場所）には、酸性ガスを吸着する吸着材を設けてもよい。図１では、配管Ｌ６，Ｌ７上に、それぞれ吸着材５１，５２を設けている。吸着材５１，５２としては、公知の酸性ガス用の吸着材を用いることができ、例えば、ソーダライム等を使用することができる。吸着材５１，５２を貯留タンクよりも前段の配管上に設置することで、貯留タンクに貯留される排ガスにおける放射性同位元素の含有量を低減させることができる。

上記の放射性同位元素取扱システム１では、取扱装置（第１合成装置１１または第２合成装置１２）において放射性同位元素の使用に伴う排ガスが発生すると、配管Ｌ１または配管Ｌ２、および配管Ｌ３を経て圧縮機２０へ排ガスが導入される。バルブＶ１１，Ｖ１２の開閉制御によって、排ガスが発生した合成装置から圧縮機２０に対して排ガスが移動する。圧縮機２０では、排ガスが圧縮され、圧縮後の排ガスが圧縮機２０から排出される。

制御部３５では、取扱装置（第１合成装置１１または第２合成装置１２）からの排ガスに含まれる放射性同位元素に係る情報に基づいて、排ガスをどの貯留タンクに導入するかを判断し、当該結果に基づいて流路切替部３０のバルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３を制御する。制御部３５が上記の判断を行うために、例えば、取扱装置（第１合成装置１１または第２合成装置１２）において用いられる放射性同位元素に係る情報を制御部３５において予め保持しておいてもよい。また、例えば、第１合成装置１１からの排ガスは第１貯留タンク４１に貯留し、第２合成装置１２からの排ガスは第３貯留タンク４３に貯留する、というように、取扱装置と貯留タンクとの対応付けを行う構成としてもよい。このような構成は、各取扱装置において使用される放射性同位元素が決められている（１種類である）場合に有用である。

なお、制御部３５による制御等を行わず、流路切替部３０のバルブＶ３１，Ｖ３２，Ｖ３３を切り替える構成としてもよい。

圧縮機２０により圧縮された排ガスは、流路切替部３０の動作により、第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、および第３貯留タンク４３のうちのいずれかの貯留タンクに対して導入される。途中の配管上に吸着材が設けられている（配管Ｌ６経由で第２貯留タンク４２に導入される、または、配管Ｌ７経由で第３貯留タンク４３に導入される場合）、排ガス中の放射性同位元素の一部が配管上の吸着材に吸着され、排ガスにおける放射線濃度が低くなった状態で貯留タンクに導入される。

各貯留タンクに貯留された排ガスは、放射線濃度が十分低下状態になるまでそのままタンク内に貯留される。そして、放射線濃度が十分に低くなると、大気開放等によって外部へ放出される。

ここで、本実施形態に係る放射性同位元素取扱システム１では、取扱装置からの排ガスを貯留する貯留タンクを複数設け、回収部２に含まれる流路切替部３０によって、排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて貯留するタンク（貯留部）を切り替え可能なことを特徴とする。上記の構成を有することで、排ガスに含まれる放射性同位元素の濃度の変化が貯留部毎に変化させることができる。例えば、上記の放射性同位元素取扱システム１では、第１貯留タンク４１には短半減期核種を含む排ガスが貯留されるため、第２貯留タンク４２および第３貯留タンク４３と比較して排ガス中の放射性同位元素の濃度の低下が早い。そのため、第１貯留タンク４１に貯留される排ガスを外部へ放出するまでの期間を短く設定することができる。そのため、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能となる。

従来から放射性同位元素は放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）の製造に用いられているが、これまでは、比較的短い半減期を有する核種（短半減期核種）が用いられている場合が多かった。具体的には、半減期が２分（^１５Ｏ）、１０分（^１３Ｎ）、２０分（^１１Ｃ）、１１０分（^１８Ｆ）等が挙げられる。そのため、これら放射性同位元素が含まれる排ガスを一つのタンクにまとめて貯留したとしても、排ガス全体としての放射線濃度も比較的短時間で低下する。したがって、例えば、排ガスを貯留タンクで一晩すれば、排ガスを外部に放出することが可能な程度まで放射線同位元素の濃度が低くなっていた。

一方、近年は長い半減期を有する核種（長半減期核種）の使用が増加している。具体的には、半減期が１２．７時間（^６４Ｃｕ）、７８時間（^８９Ｚｒ）、４日（^１２４Ｉ）等が挙げられる。これらの放射性同位元素が含まれる排ガスでは、これまでと比較して放射性同位元素の濃度が低下するまでの時間が長くなり、貯留タンク内で長時間排ガスを貯留する必要が生じる。このような場合、従来から用いられている短半減期核種を含む排ガスが貯留タンク内に混じっていたとしても、貯留タンク内での排ガスの貯留時間を長くする必要がある。そのため、貯留タンクの占有時間が長くなるという問題があった。貯留タンクの容量の増加やタンクの数を増やすことで対応をすることもできるが、排ガスの貯留に用いられる面積が大きくなるという問題が生じることが考えられる。

これに対して、本発明に係る放射性同位元素取扱システム１では、半減期の長さに応じて貯留部を切り替える構成とする。したがって、長半減期核種に係る排ガスを貯留する貯留部については引き続き半減期に応じた貯留時間を確保する必要があるが、短半減期核種に係る排ガスを貯留する貯留部では半減期に応じて短時間での排ガスの放出が可能となる。したがって、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能となる。

また、上記の放射性同位元素取扱システム１では、取扱装置（合成装置）を複数有し、回収部２の流路切替部３０では、排ガスが排出される取扱装置に応じて排ガスを導入する貯留部を切り替え可能としている。取扱装置が複数ある場合に、取扱装置毎に排ガスを導入する貯留部を切り替え可能な構成とすることで、複数の取扱装置から排出される排ガスであっても、放射性同位元素が含まれる排ガスにより貯留部が占有されることを防ぐことが可能となる。

また、取扱装置からの排ガスに酸性ガスが含まれる場合、貯留部（貯留タンク）の構成材料が酸性ガスの影響を受けて劣化する可能性がある。そのため、貯留部よりも前段に酸性ガスを吸着する吸着材５１，５２を設けることで、後段の貯留部の劣化を防ぐことができる。

特に、複数の貯留部のうち半減期が長い放射性同位元素を含む排ガスを貯留する貯留部では、大気放出等により排ガスを外部に排出するまでの期間が長くなる。したがって、半減期が長い放射性同位元素を含む排ガスを貯留する貯留部（本実施形態では、第２貯留タンク４２および第３貯留タンク４３）の前段に酸性ガスを吸着する吸着材５１，５２を設ける構成とすることで、後段の貯留部の劣化を効果的に防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態で示した取扱装置（第１合成装置１１、第２合成装置）および貯留部（第１貯留タンク４１、第２貯留タンク４２、第３貯留タンク４３）の数は適宜変更することができる。また、貯留部の数に応じて、各貯留部で貯留する排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さの設定等を変更することができる。

また、回収部２に含まれる配管Ｌ１〜Ｌ７、バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ３１〜Ｖ３３等の構成は適宜変更することができる。例えば、流路切替部３０のバルブＶ３１〜Ｖ３３の取り付け位置を変更して、排ガスの流路の切り替えを行ってもよい。

また、冷却器４６，４７，４８は設けられていなくてもよい。また、複数の貯留部（貯留タンク）の一部のみを冷却器により冷却する構成としてもよい。また、吸着材５１，５２についても、すべての貯留部（貯留タンク）の前段に設けられていてもよいし、吸着材５１，５２を設けない構成としてもよい。

１…放射性同位元素取扱システム、１１…第１合成装置、１２…第２合成装置、２０…圧縮機、３０…流路切替部、３５…制御部、４１…第１貯留タンク、４２…第２貯留タンク、４３…第３貯留タンク、５１，５２…吸着材、Ｌ１〜Ｌ７…配管、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ３１〜Ｖ３３…バルブ。

Claims

放射性同位元素を取り扱う、複数の取扱装置と、
複数の前記取扱装置に対して個別に接続された複数の配管と、
前記複数の配管を合流させた配管を含み、前記複数の取扱装置のいずれかから供給される排ガスを回収する回収部と、
前記回収部において回収された前記排ガスを貯留する、前記排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて区別された複数の貯留部と、
を有し、
前記回収部は、前記排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて前記複数の貯留部から前記排ガスを導入する貯留部を切り替え可能である、放射性同位元素取扱システム。
前記回収部は、前記排ガスが排出される取扱装置に応じて前記排ガスを導入する貯留部を切り替え可能である、請求項１に記載の放射性同位元素取扱システム。
放射性同位元素を取り扱う取扱装置と、
前記取扱装置に接続された配管を含み、前記取扱装置から排出される前記放射性同位元素を含む排ガスを回収する回収部と、
前記回収部において回収された前記排ガスを貯留する、前記排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて区別された複数の貯留部と、
を有し、
前記回収部は、前記排ガスに含まれる放射性同位元素の半減期の長さに応じて前記複数の貯留部から前記排ガスを導入する貯留部を切り替え可能であり、
前記貯留部よりも前段に設けられて、前記排ガスに含まれる酸性ガスを吸着する吸着材を有する、放射性同位元素取扱システム。
前記複数の貯留部のうち半減期が長い放射性同位元素を含む排ガスを貯留する貯留部よりも前段に設けられて、前記排ガスに含まれる酸性ガスを吸着する吸着材を有する、請求項３に記載の放射性同位元素取扱システム。