JPH052112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はトリチウム濃度測定装置、特に膜分離
器を用いてトリチウム検出エア中に含まれるトリ
チウム濃度測定を行う改良されたトリチウム濃度
測定装置に関する。

背景技術 今日、各分野において放射性物質が幅広く使用
されており、このような放射性物質の一種として
トリチウムが知られている。このトリチウムのエ
ネルギーは、他の放射性物質に比べ低レベルであ
るが、物質の透過や吸着が非常に激しいことから
その取扱量が多くなると飛散等による汚染が無視
できなくなり実測による安全管理が必要となる。

特に、このようなトリチウムは、将来のエネル
ギー源としての核融合研究、核燃料再処理、重水
型原子炉、中性子トリチウムターゲツト等におい
て膨大な量の使用が予想され、今日その実測によ
る安全管理の必要性はますます高まつている。

このような気中トリチウムの実測は、安全管理
上高い信頼性をもつて行われることが必要とさ
れ、更にその安全管理を確実なものとするため、
気中トリチウムを低濃度から高濃度に渡り連続実
時間で測定することが望まれる。

このような気中のトリチウム濃度測定装置とし
て、従来より電離箱式のものが周知であり、電離
箱内における電離量から気中トリチウム濃度を測
定していた。

しかし、気中にはトリチウム以外にR_N、T_N等
が存在し、これらR_N、T_Nはトリチウムβ線の約
千個分相当の電離を生じるα線を放出している。
従つて、単に電離箱を用いたのみのトリチウム濃
度測定装置では、気中に存在するR_N、T_Nによる
影響を受けやすく、気中のトリチウム濃度が低い
場合にはこれを正確に測定することができないと
いう欠点があつた。

このような欠点を解消し、気中からR_N、T_Nを
除去した気体を抽出し、R_N、T_Nの影響を受ける
ことなく気中トリチウムの濃度測定を可能とする
ため、透過膜を有する膜分離器を用いたトリチウ
ム濃度測定装置が本発明者らにより開発され出願
されている（特開昭59−187280）。

この装置は、気中に存在するトリチウムが特別
な場合を除きその化学的形状がHTO、DTO、
T₂O等の水蒸気の形で存在することに着目し、こ
の気中の水蒸気を膜分離器内の透過膜を介して
R_N、T_Nを除去しながら抽出し、抽出された水分
から気中のトリチウム濃度を測定するものであ
る。

ここにおいて用いられる透過膜は、親水性基を
有するフツ素化共重合体から構成された中空糸膜
であり、膜の両側に湿度の異なる気体が存在する
場合に、高湿度側気体中に含まれる水分を低湿度
側の気体に向け選択透過し、更にこの選択透過に
際し他の物質例えばR_N、T_N等を透過しないとい
う優れた性質を有している。

膜分離器は、このような透過膜の性質を利用
し、気中トリチウム検出用の検出エアを通過させ
る検出エア通路を透過膜の一側面に沿つて設け、
更に、透過膜の他側面に沿つて乾燥したパージガ
スを検出エアと逆方向に通過せるパージガス通路
を設けたものであり、検出エア中に含まれる水
分、すなわちトリチウム水をこの透過膜を介して
パージガス内に取り込み、この取り込まれたトリ
チウム水からR_N、T_Nの影響を受けることなく検
出エア中に含まれるトリチウム濃度を正確に測定
している。

第２図にはこのような膜分離器の一例が示され
ており、第３図には第２図に示す膜分離器の−
断面図が示されている。

この膜分離器１０は円筒形状に形成された外管
１２と、この外管１２内側に収納された複数の内
管１４と、からなり、内管１４は、透過膜を用い
て形成され、その両端が閉口された状態で仕切り
板１６を介して外管１２の内側面に支持されてい
る。

そして、外管１２の両端面にはトリチウム検出
エア１００の取入、取出を行うエア取入口１８及
びエア取出口２０が設けられており、内管１４の
内部はエア取入口１８から取入れられた検出エア
１００を取出口２０に向け通過させる検出エア通
路２２を形成している。

また、外管１２の側面は、内管１４の外側面と
外管１２の内側面との間に乾燥したパージガスの
取入及び取出を行うガス取入口２４及びガス取出
口２６が設けられており、内管１４の外側面は外
管１２の内側面との間にガス取入口２４から取入
れられたパージガス２００をガス取出口２６に向
け通過させるパージガス通路を形成している。

従つて、例えば、湿度０％のパージガス２００
をパージガス通路２８に供給することにより、検
出エア１００内に水蒸気の形として含まれている
トリチウムは透過膜を以て形成された内管１４を
介して検出エア通路２２側からパージガス通路２
８側に透過し、パージガス２００内に取込まれる
ことになる。この際、R_N、T_Nは透過膜によりそ
の透過を阻止されるため、その透過膜を透過しパ
ージガス２００内に取込まれる水分にはトリチウ
ムのみが含まれることになり、従つてこのパージ
ガス２００内に取込まれた水分から検出エア１０
０内に含まれるトリチウム濃度を低濃度から高濃
度に渡り確実に検出することが可能となる。

第４図には前述した膜分離器１０を用いて形成
された従来のトリチウム濃度測定装置が示されて
おり、この装置は、検出エア１００をフイルタ３
２を介して膜分離器１０のエア取入口１８に導き
膜分離器１０内部に形成された検出エア通路２２
を通過させた後エア取出口２０から膜分離器１０
の外部に取出している。そして、エア取出口２０
から取出された検出エア１００は、更に流量計３
４に導かれ、ここで単位時間当たりの流量が測定
されている。

ここにおいて、このような検出エア１００の流
れは、ポンプ３６を用い膜分離器１０のエア取出
口２０の気圧をエア取入口１８側の気圧に比し負
の圧力とし、その気圧差により取入口１８側から
検出エア１００を取込むことにより行われ、この
際取込む検出エア１００の流量調整バルブ３８用
いエア取出口２０の負圧を調整することにより行
われる。

また、実施例の装置では、例えばN₂ガス等の
乾燥したパージガス２００の封入されたガスボン
ベ４０から、パージガス２００がバルブ４２、流
量計４４を介して膜分離器１０のガス取入口２４
に導かれ、このパージガス２００は膜分離器１０
内部に設けられたパージガス通路２８を通過した
後ガス取出口２６から取出される。この際、パー
ジガス２００は、前述したごとくパージガス通路
２８内を通過する途中で透過膜、すなわち検出エ
ア通路２２とパージガス通路２８とを分離する内
管１４を介して検出エア１００に含まれるトリチ
ウム水をその内部に取込み、トリチウム水を充分
に取込んだ状態でガス取出口２６から取出され
る。

この時、検出エア１００をパージガス２００よ
り十分多く流すことにより、ガス取出口２６での
パージガス２００の相対湿度をエア取入口１８で
の検出エア１００の相対湿度と等しくすることが
でき、その結果該パージガス２００内のトリチウ
ム濃度を検出エア１００内に含まれるトリチウム
濃度と等しくすることができる。

更に、前述したごとく膜分離器１０は検出エア
１００からR_N、T_N等を透過することなく気中に
含まれるトリチウム水のみを選択透過しパージガ
ス２００内に取込むため、ガス取出口２６から取
出されるパージガス２００のトリチウム濃度を測
定すれば、R_N、T_Nの影響を受けることなく検出
エア１００のトリチウム濃度を正確に求めること
ができる。

このため、一般にこのような測定分離器では、
ガス取出口２６から取出されたパージガス２００
を電離箱を用いた測定器４６内を通過させ、該パ
ージガス２００中に含まれる水分の放射線量から
検出エア１００のトリチウム濃度を測定してい
る。

ここにおいて、電離箱を用いた測定器４６でパ
ージガス２００内に含まれる微量なトリチウム量
を測定するためには、測定器４６周囲から電離箱
内に侵入するトリチウム以外の放射線に影響を考
慮してやることが必要となる。そこで一般に、こ
のような電離箱を用いた測定器４６では測定用電
離箱４８と補償用電離箱５０とを含み、測定用電
離箱４８でパージガス２００内に含まれるトリチ
ウム水の放射線量を測定し、補償用電離箱５０で
外部から流入するトリチウム以外の放射線量を測
定し、これら両電離箱４８，５０の測定値を演算
表示回路５２に入力している。

演算表示回路５２は、このようにして両電離箱
４８，５０から入力される測定値を差演算し、こ
の差演算により求められる検出エア１００のトリ
チウム濃度を表示している。

第５図には従来用いられていた測定器４６の構
成が示されている。

この測定器４６では、測定用電離箱４８にパー
ジガスの流入口５４及び流出口５６が設けられて
おり、パージガス通路２８から流れ出すパージガ
ス２００は流入口５４を介して測定用電離箱４８
内部に導かれ流出口５６を介して再度外部に排出
される。

そして、このように電離箱４８内部をパージガ
ス２００が通過する際このパージガス２００内に
含まれるトリチウムはその放射線によつて周囲の
気体を電離する。この電離量はパージガス２００
内に含まれるトリチウム濃度に対応して増減する
ため、この電離量を測定すればパージガス２０
０、ひいては検出エア１００のトリチウム濃度を
測定することができる。

このため、測定用電離箱４８の中央には電離電
流捕集用の捕集電極５８が設けられており、この
捕集電極５８は電離箱４８の外部に設けられてい
る電離電流測定端子６０に接続されている。

また、捕集用電離箱５０はトリチウム以外の放
射線、例えばＸ線、γ線により測定用電離箱４８
内に発生する電離と等しい電離状態を形成するよ
う構成されており、このため、その内部にはパー
ジガス２００と同一種類かつ同一圧力の非放射性
ガスを封入されている。そして、この補償用電離
箱５０内部にも、同様に捕集電極６２が設けられ
ており、この捕集電極６２は測定用電離箱４８の
捕集電極５８と同様電離電流測定端子６０に接続
されている。

そして、これら測定用電離箱４８及び補償用電
離箱５０の外箱にはそれぞれ異なる高圧電源端子
６４，６６から電圧レベルが等しくその極性が異
なる高電圧が印加されている。このようにするこ
とにより、各捕集電極５８，６２にて捕集された
誤差成分、すなわちトリチウム以外の放射線によ
つて形成された電離電流は、電離電流測定端子６
０上では絶対値が等しくその方向が逆方向となる
ので、これら誤差成分は互いに相殺され、電離電
流測定端子６０からはパージガス２００に含まれ
るトリチウムからの放射線によつて形成された電
離電流のみが取出されることになる。

従つて、この電離電流測定端子６０からの電離
電流を演算表示回路５２に入力すれば、演算表示
回路５２はその電離電流からパージガス２００の
トリチウム濃度、すなわち検出エア１００のトリ
チウム濃度を正確に演算しこれを表示することに
なる。

このようにして、トリチウム濃度測定装置で
は、トリチウム濃度以外の放射線、例えばγ線、
Ｘ線等の影響を受けることなく、パージガス２０
０から検出エア１００の微小なトリチウム濃度を
正確に測定することができる。

発明が解決しようとする問題点 ところで、このような電離箱を用いた測定器４
６では、補償用電離箱５０内に封入するガスの種
類及び圧力が測定用電離箱４８内を通過させるパ
ージガス２００の種類及び圧力と異なると一対の
イオンを作る放射線エネルギーが両電離箱４８及
び５０内で異なり、放射線以外の影響を確実に除
去することができず、その結果検出エア１００の
トリチウム濃度が低い場合にはこれを正確に測定
することができなくなる。

このため、従来の測定装置では、パージガス２
００の種類を変えて検出エア１００のトリチウム
濃度を測定しようとする場合には、その都度補償
用電離箱５０内に封入されているガスを新たに用
いるパージガスと同一の種類のガスにつめなおす
必要があり、また同様に測定用電離箱４８内の圧
力を変えてトリチウム濃度を測定しようとする場
合にはその都度補償用電離箱５０内の圧力を測定
用電離箱４８内の圧力と等しくなるよう調整して
やらなければならないという欠点があつた。

特に検出エア１００の測定条件に合せて使用す
るパージガスの種類及び圧力をひんぱんに調整す
るような場合には、補償用電離箱５０内のガスの
種類及び圧力の調整が極めて繁雑なものとなりそ
の有効な対策が望まれていた。

発明の目的 本発明はこのような従来の課題に鑑み為された
ものであり、その目的は、使用するパージガスの
種類又は圧力が変わつても補償用電離箱内のガス
の種類及び圧力を自動的に等しくすることの可能
なトリチウム濃度測定装置を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段及び作用 上記目的を達成するため、本発明の装置は、高
湿度側から低湿度側へ水分を選択透過する透過
膜、この透過膜の一方側に設けられトリチウムの
検出エアを通過させる検出エア通路、透過膜の他
方の側に設けられ検出エア中に含まれる水分を透
過膜を介して取り込むパージガスを通過させるパ
ージガス通路、から成る膜分離器と、パージガス
通路から流出したパージガスを通過させ該パージ
ガス中に含まれる水分の放射線量を測定する測定
用電離箱、外部から入射する放射線量を測定する
補償用電離箱、から成り両電離箱の測定放射線量
を差演算し検出エア中のトリチウム濃度を測定す
る測定器と、を備えたトリチウム濃度測定装置に
おいて、補償用電離箱にパージガス通路流入前の
パージガスを通過させ、使用するパージガスの種
類又は圧力が変わつても両電離箱内のガスの種類
及び圧力を自動的に等しくすることを特徴とす
る。

実施例 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。なお、前記第４図及び第５図に示す従来装
置と対応する部材には同一符号を付しその説明を
省略する。

第１図には本発明のトリチウム濃度測定装置の
好適な実施例が示されており、実施例の装置は第
２図に示す膜分離器１０内に設けられた検出エア
通路２２及びパージガス通路２８内に外部から取
込まれた検出エア１００及びガスボンベ４０から
供給されるパージガス２００を供給し、検出エア
１００中に含まれる水分、すなわちトリチウム水
を透過膜を持つて形成された内管１４を介してパ
ージガス２００内に取込んでいる。そして、この
ようにしてトリチウム水を取込んだパージガス２
００を測定器４６の測定用電離箱４８内を通過さ
せることにより検出エア１００のトリチウム濃度
を測定している。

ところで、このような測定器４６内には、測定
器４６外部からトリチウム以外の放射線、例えば
γ線、Ｘ線が入射されることにより生じる測定誤
差を除去するため測定用電離箱４８以外に補償用
電離箱５０が設けられている。

一方、このように膜分離器１０を用いて検出エ
ア１００のトリチウム濃度を測定する装置では、
膜分離器１０を通過する前後でパージガス２００
の種類及び圧力が等しくしかも膜分離器１０の通
過以前ではパージガス２００内に放射性物質が含
まれていない。

本発明の特徴的事項は、このような点に着目
し、膜分離器１０を通過する以前のパージガス２
００をそのまま補償用電離箱５０内のガスとして
用いることにあり、このため、補償用電離箱５０
にパージガス通路２８流入前のパージガス２００
を通過させている。

このようにして、本発明の装置では、補償用電
離箱５０にパージガス通路２８流入前のパージガ
ス２００を通過させ、測定用電離箱４８にパージ
ガス通路２８通過後のパージガス２００を通過さ
せ、使用するパージガスの種類又は圧力が変わつ
ても両電離箱４８及び５０内のガスの種類及び圧
力を自動的に等しくすることを可能とするもので
ある。

第６図には本発明の装置に用いられる測定器４
６の好適な実施例が示されており、実施例の測定
器４６では補償用電離箱５０に測定用電離箱４８
と同様にパージガス２００の取入口６８及び取出
口７０が設けられている。

そして、この補償用電離箱５０の取入口６８に
はガスボンベ４０から供給されるパージガス２０
０がバルブ４２及び流量計４４を介して導かれ、
このようにして導かれたパージガス２００は補償
用電離箱５０内を通過した後流出口７０から膜分
離器１０のガス取入口２４に導かれる。

以上の構成とすることにより、例えばボンベ４
０を取変えあるいはバルブ４２を調整しパージガ
ス２００の種類又は圧力を変えたような場合で
も、変更後の新たなパージガス２００が補償用電
離箱５０内を通過することとなるため、両電離箱
４８及び５０内のガスの種類及び圧力は自動的に
等しくなり、トリチウム以外の放射線により測定
用電離箱４８内に発生する電離と等しい電離状態
を補償用電離箱５０内に形成することができる。

従つて、実施例の装置では、パージガスの種類
又は圧力が変わつても補償用電離箱５０内のガス
の詰め変え又は圧力の調整等という特別な作業を
することがなく検出エア１００のトリチウム濃度
を正確に測定することができる。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、検出エ
アのトリチウム濃度を測定するために使用するパ
ージガスの種類又は圧力を変えても、何ら特別の
作用をすることなく補償用電離箱内のガスの種類
及び圧力を測定用電離箱内のガスの種類及び圧力
と等しくすることができ、取扱いを極めて容易な
ものとすることができる。

特に、本発明の装置によれば、検出エアの測定
条件に合せて使用するパージガスの種類及び圧力
を頻繁に調整するような場合でも、補償用電離箱
内のガスの種類及び圧力を調整するための特別な
作業をする必要がないため、検出エアのトリチウ
ム濃度の測定を極めて容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトリチウム濃度測定装置の好
適な実施例を示すブロツク図、第２図は透過膜を
用いて形成された膜分離器の側面断面図、第３図
は第２図に示された膜分離器の−断面図、第
４図は第２図に示す膜分離器を用いて形成された
従来のトリチウム濃度測定装置に用いられるブロ
ツク図、第５図は第４図に示す装置の測定器の説
明図、第６図は第１図に示す装置に用いられる測
定器の説明図である。 １０…膜分離器、１４…透過膜としての内管、
２２…検出エア通路、２８…パージガス通路、４
６…測定器、４８…測定用電離箱、５０…補償用
電離箱、１００…トリチウム検出エア、２００…
パージガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高湿度側から低湿度側へ水分を選択透過する
   透過膜、この透過膜の一方側に設けられトリチウ
   ムの検出エアを通過させる検出エア通路、透過膜
   の他方の側に設けられ検出エア中に含まれる水分
   を透過膜を介して取り込むパージガスを通過させ
   るパージガス通路、から成る膜分離器と、パージ
   ガス通路から流出したパージガスを通過させ該パ
   ージガス中に含まれる水分の放射線量を測定する
   測定用電離箱、外部から入射する放射線量を測定
   する補償用電離箱、から成り両電離箱の測定放射
   線量を差演算し検出エア中のトリチウム濃度を測
   定する測定器と、を備えたトリチウム濃度測定装
   置において、補償用電離箱にパージガス通路流入
   前のパージガスを通過させ、使用するパージガス
   の種類又は圧力が変わつても両電離箱内のガスの
   種類及び圧力を自動的に等しくすることを特徴と
   するトリチウム濃度測定装置。