JPH0560074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は膜分離器によつてトリチウム水分を透
過分離してトリチウム検出エア中に含まれるトリ
チウム濃度を測定する改良された膜分離器を用い
たトリチウム濃度測定装置に関する。

［従来の技術］ 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、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は、
他の放射性物質に比べ低レベルであるが、物質へ
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。

このようなトリチウムの気体中に存在する量の
測定は、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
度にわた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
定している。

しかし、気中にはトリチウム以外にRn，Tn等
が存在し、これらRn，Tn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Rn，Tn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Rn，Tnを
除去した気体を抽出し、Rn，Tn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59−18780）。

この装置では、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Rn，Tn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。

この装置に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高分子膜で
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Rn，Tn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さ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分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
リチウム水分からRn，Tn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３図には、このような膜分離器の一例が示さ
れており、第４図には、第３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の内側に収納された複数の
内管１４と、から成り、内管１４は、透過膜を用
いて形成され、その両端が開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（矢示１００）の取入、取出を行うエア取入
口１８及び取出口２０が設けられており、内管１
４の内部はエア取入口１８から取り入れた検出エ
アを取出口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の側面には、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
（矢示２００）の取入及び取出を行うガス取入口
２４及び取出口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から取り入れられたパージガス（矢示２０
０）をガス取出口２６に向け通過させるパージガ
ス通路２８を形成している。

従つて、例えば湿度０％のパージガスをパージ
ガス通路２８に供給することにより、検出エア内
に水蒸気の形として含まれているトリチウムは透
過膜にて形成された内管１４を介して検出エア通
路２２側からパージガス通路２８側に透過し、パ
ージガス内に取り込まれることになる。この際、
Rn，Tn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内に取り込ま
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、このパージガス内に取り込まれた水
分から検出エア内に含まれるトリチウム濃度を低
濃度から高濃度にわたり確実に検出することが可
能となる。

第５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（矢示１００）を
フイルタ３２を介して膜分離器１０のエア取入口
１８に導いており、膜分離器１０の内部に形成さ
れた検出エア通路２２を通過させた後、検出エア
はエア取出口２０から膜分離器１０の外部に取り
出される。そして、エア取出口２０から取り出さ
れた検出エアは更に流量計３４に導かれ、ここ
で、単位時間当たりの流量が測定される。

このような検出エアは、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１
８側の気圧に比べて負の圧力とし、その気圧差に
より取入口１８側から検出エアを取り込むことに
より行われ、この検出エアの流量調整はバルブ３
８を用いエア取出口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（矢示２００）の封入された
ガスボンベ４０からパージガスがバルブ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から取り出される。この際、パージ
ガスは、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２
２とパージガス通路２８とを分離する内管１４を
介して検出エアに含まれるトリチウム水分をその
内部に取り込み、トリチウム水分を十分に取り込
んだ状態でガス取出口２６から取り出される。

この時、検出エアはパージガスより十分多く流
すことにより、ガス取出口２６でのパージガスの
相対湿度をエア取入口１８での検出エアの相対湿
度と等しくすることができ、その結果、このパー
ジガス内のトリチウム濃度を検出エア内に含まれ
るトリチウム濃度と等しくすることができる。

このようにしてガス取出口２６から取り出され
たパージガス（矢示２００）は電離箱４６に導か
れ、その内部に取り込まれたトリチウムの放射線
量が測定される。そして、電離箱４６で測定され
たパージガス内の放射線量から検出エアのトリチ
ウム濃度を測定器４８にて演算し、その演算値を
表示する。

従つて、前述したごとく、膜分離器１０は検出
エアからRn，Tn等を透過することなく気中に含
まれる水分のみを選択透過してパージガス内に取
り込むため、測定器４８には検出エアのトリチウ
ム濃度がRn，Tnの影響を受けることなく正確に
表示される。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来技術の問題点 しかしながら、従来装置では、検出エアのトリ
チウム濃度測定に多量のパージガスを必要とし、
パージガスの単位時間当たりの消費量が極めて多
く経済的でないという問題があつた。特に、従来
装置では、測定が終了したトリチウムを含むパー
ジガスはもはやトリチウム検出用として用いるこ
とができず、そのまま排気されていた。

このような実情から、特にトリチウム濃度測定
装置においてパージガスを連続的に使用する場合
に、パージガス消費量が非常に大きなものとなる
ため、その有効な対策が望まれている。

発明の目的 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、トリチウム濃度測定に使用さ
れるパージガスの消費量を節減できる経済的な膜
分離器を用いた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］ 前記目的を達成するために、本発明は、検出エ
ア通路とパージガス通路とを仕切る透過膜により
トリチウム水分を高湿度側から低湿度側、すなわ
ちパージガス通路側に透過分離し、このパージガ
スを電離箱内に導いてトリチウム濃度平衡により
取り込まれたパージガス中のトリチウム濃度を測
定して検出エア中のトリチウム濃度を測定する膜
分離器を用いたトリチウム濃度測定装置におい
て、濃度測定終了後のパージガスの一部を選択弁
を介して膜分離器内のパージガス通路に再度導入
する循環経路を設け、測定後のパージガスの一部
を再利用してパージガスの消費量を低減したこと
を特徴とする。

以上の構成によれば、選択弁から供給された測
定後のトリチウム水分を含むパージガスが前記循
環経路により再びパージガス通路に導入されてお
り、トリチウム水分を含まない新たなパージガス
と混合されてパージガス通路内を通過する。

前記膜分離器はガス取出口（検出エア取入口）
近傍において、トリチウム濃度が平衡状態となる
ことから、パージガス通路内に供給されるパージ
ガスにトリチウム水分が含まれていても検出エア
中のトリチウム濃度に変化を来すことはない。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。なお、前記従来装置と同一部材には同
一符号を付して説明を省略する。

第１図には、本発明に係る膜分離器を用いたト
リチウム濃度測定装置が示されており、膜分離器
１０は、前述したように（第３，４図）、円筒形
状に形成された外管１２内に透過膜から成る内管
１４が形成され、これによつて検出エア通路２２
とパージガス通路２８とが仕切られている。そし
て、検出エア（矢示１００）はエア取入口１８か
ら取り入れられ、エア取出口２０にて排出され
る。また、パージガス（矢示２００）はガスボン
ベ４０からバルブ４２及び流量計４４を介してガ
ス取入口２４に取り入れられ、ガス取出口２６か
ら取り出される。

膜分離器１０内において検出エアのトリチウム
濃度と平衡に達したトリチウムガスはガス取出口
２６から電離箱４６内に供給され、測定器４８に
よつてトリチウム濃度が測定される。

本発明において特徴的なことは、前記電離箱４
６内で測定されたパージガスをそのまま捨てるこ
となく再利用することであり、このために、本発
明では選択弁としてのバルブ５０及び循環経路５
２が設けられている。そして、前記循環経路５２
には流量計５４とバルブ５６及びポンプ５８とフ
イルタ６０が設けられる。

従つて、電離箱４６から排出されたパージガス
はその一部が選択弁としてのバルブ５０によつて
排気され（矢示２０１）、残りの一部が流量計５
４に供給される。そして、流量調整用のバルブ５
６を介してポンプ５８に供給されたパージガスは
フイルタ６０を介して循環経路５２を通過した後
に膜分離器１０内に導入される。このようにして
循環経路５２を通過したパージガス（矢示２０
２）はボンベ４０から供給されたトリチウム水分
を含まないパージガス（矢示２００）と混合され
るが、この新たなパージガスの供給量をａ／
minとし、循環経路５２内を循環するパージガス
の供給量をｂ／minとすると、膜分離器１０内
のパージガス通路２８内には総量（ａ＋ｂ）／
minの流量のパージガスが通過することとなる。

このことは、従来装置に比べて単位時間当たり
のパージガス消費量、すなわちボンベ４０から新
たに供給されるパージガスの供給量がａ／（ａ＋
ｂ）となることであり、パージガスの消費量が著
しく節減できることが理解される。このようにし
てガス取入口２４から供給されるトリチウム水分
を含むパージガスはガス取出口２６に達したとき
に検出エアのトリチウム濃度と平衡状態となる
が、これを第２図に基づいて詳細に説明する。

図において、トリチウム水分を記号○で表し、
トリチウム水分以外の水分を記号△で表すとし
て、ガス取入口２４においてパージガス中の成分
がトリチウム水分：水分＝７：３であつたと仮定
し、またエア取入口１８では検出エア中の成分が
トリチウム水分：水分＝４：６であつたと仮定す
る。ここで、パージガスはガス取入口２４からガ
ス取出口２６に至る途中でパージガス全体の３割
に当たるトリチウム水分を透過膜としての内管１
４から検出エア通路側へ透過し、また検出エアは
エア取入口１８からエア取出口２０に至る途中で
全体の３割の水分をパージガス通路側へ透過す
る。従つて、ガス取出口２６でのパージガス中の
成分はトリチウム水分：水分＝４：６となり、エ
ア取入口１８での検出エアのトリチウム水分濃度
と等しくなる。

従つて、パージガス通路２８内に供給されるパ
ージガスにトリチウム水分が含まれていても検出
エアに含まれるトリチウム水分の濃度に変化を与
えることはない。

なお、測定後のパージガスの一部を捨てるのは
測定誤差が生じるのを防ぐためである。すなわ
ち、透過膜を本来透過しないRn，Tn等が微量で
はあるが混入することがあるのでこれが累積的に
蓄積して測定誤差を与える。従つて、この誤差を
生じさせない割合でパージガスの再利用を行い、
選択弁にて循環経路に供給する割合は状況に応じ
て適宜変え得るものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、トリチ
ウム濃度測定終了後のパージガスの一部を再利用
できるようにしたので、測定に使用されるパージ
ガスの消費量を著しく節減可能となる。

これによつて、トリチウム濃度測定を連続的に
長時間行う場合にも、パージガスボンベを交換す
る手間も省け、極めて経済的にパージガスを使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る膜分離器を用いたトリチ
ウム濃度測定装置の好適な実施例を示す説明図、
第２図は検出エアのトリチウム濃度とパージガス
のトリチウム濃度との平衡を示す説明図、第３図
は膜分離器の構造を示す側断面図、第４図は第３
図の−断面図、第５図は従来の膜分離器を用
いたトリチウム濃度測定装置の説明図である。 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、４６……電離箱、４８……測定器、５０…
…選択弁としてのバルブ、５２……循環経路、１
００……検出エア、２００，２０１，２０２……
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
   透過膜により仕切られた検出エア通路及びパージ
   ガス通路から成る膜分離器を有し、検出エア通路
   にトリチウム検出エアを供給するとともに前記検
   出エア中に含まれる水分を透過膜を介して取り込
   むパージガスをパージガス通路に供給し、トリチ
   ウム濃度平衡によりパージガス中に取り込まれた
   水分から検出エア中のトリチウム濃度を測定する
   膜分離器を用いたトリチウム濃度測定装置におい
   て、トリチウム濃度測定終了後のパージガスの一
   部を選択弁を介してパージガス通路に再度導入す
   る循環経路と、この循環経路を流通したパージガ
   スが混入したパージガスであつて前記検出エアと
   平衡状態にあるパージガスのトリチウム濃度を測
   定する手段と、を設け、測定後のパージガスの一
   部を再び使用してパージガスの消費量を低減した
   ことを特徴とする膜分離器を用いたトリチウム濃
   度測定装置。