JPS5950948B2 - 自動イオン交換樹脂通水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン交換樹脂により試料水中のイオン状物
質を分離する操作を自動化するイオン交換樹脂通水装置
に関するもので、とくに、原子力発電所における原子炉
冷却水の放射性核種分析のために試料水をイオン交換樹
脂カラムに通水し放射能測定試料を作成する操作を自動
化する装置に関するものである。

イオン交換樹脂による溶液中のイオンの化学分離は広く
応用されている。

この技術は放射化学分析の手段としても重要であり、放
射性イオンの分離、捕集、濃縮に利用されている。

原子力発電所における原子炉冷却水の放射性核種分析で
は、放射能測定試料の作成にイオン交換樹脂による試料
水処理が行われている。

たとえば、原子炉運転停止時に実施される放射性ヨウ素
の測定では１日あたり数１０回の試料水処理が行われる
。

この試料水処理作業は多大の労力を必要とし、放射性物
質の取扱いによって生ずる放射線被曝も無視できない。

このため、試料水処理操作の自動化により、作業の省力
化と放射線被曝量低減をはかる試みがなされている。

このイオン交換樹脂への試料水通水操作を自動化する装
置では下記の諸点が要求される。

（１）微量放射性物質の核種分析のため処理済試料水に
よる試料水の汚染が少ないこと。

（２）自動化装置として高い動作信頼性をもつこと。

（３）放射性物質が装置外へ漏洩する可能性が少ないこ
と。

従来の手操作では作業者の注意深い操作により試料水処
理が行われ、核種分析の精度を維持し、安全性を確保し
てきた。

自動装置においてもこれと同等以上の性能を保持するこ
とが実用化への必要条件となる。

本発明は、イオン交換樹脂へ試料水を通水する操作を自
動化し、上述の要求を満足する実用的な装置を提供する
ことを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のイオン交換樹脂通
水装置では、イオン交換樹脂を封入したカラムを保持体
（アダプタ）に挿入し、さらにこのアダプタを移動体（
カセット）に挿入して移動させ、このカラム、アダプタ
の形状、試料水を減圧吸引するための密封方法、カラム
へ試料水を注入するノズルの位置を適切にとることによ
り、前記の要求を満足できるような自動イオン交換樹脂
通水装置を実現しようとするものである。

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。

第１図はイオン交換樹脂への試料水通水に必要な機器の
構成例を示したものである。

同図で、１は試料水貯蔵タンクで、イオン交換樹脂に通
水すべき試料水を貯蔵する。

タンクの上面は開放され大気圧になっている。

２はイオン交換樹脂カラムへ試料水を注入するノズルの
支持体で、試料水配管のほか注入ノズルを洗浄する洗浄
水配管が取付けられている。

６はイオン交換樹脂カラム、７はカラムを保持するアダ
プタ、８はアダプタを挿入し移動するための移動体、９
は移動体を水平方向に移動させ、注入ノズルの下方に試
料水を注入すべきカラムを位置させる移動体駆動機構、
１０はカラムを通過した試料水の受けで、これは上下に
移動させることができる。

１１は試料水受けの駆動機構、１２はフレキシブル管、
１３は試料水貯蔵タンク、１４は排水配管、１５は真空
ポンプ、１６は排気配管、１７はドレーンＩ・ラップ、
１８〜２２は自動開閉弁である。

１５〜１７の真空系は１０〜１３の試料水貯蔵タンク等
を減圧してイオン交換樹脂に試料水を減圧通水するため
に用いる。

以上の装置のうち、本発明の対象となる部分は２〜１０
の各装置で、この部分の実施例の詳細を第２図に示した
。

第２図のａは各装置が通常の位置にある場合を示し、ｂ
はイオン交換樹脂への試料水通水時の状態を示す。

ｂでは、試料水受けの駆動装置１１を動作させ、試料水
受け１０の上面でアダプタ７を押上げ、試料水注入ノズ
ル支持体２の下端面にカラム上端面を押付ける。

第２図すの状態では、試料水注入ノズル支持体２とカラ
ム６の間、アダプタ７と試料水受け１０の間は０リング
によって密封される。

また、カラム６とアダプタ７との間には０リング２４．
２５が挿入してあり、この部分も密封している。

第２図すの状態で泪動開閉弁１８，１９，２０，２２を
閉じ、真空ポンプを動作させればカラム下部、試料水受
けを減圧させることができる。

第１図、第２図には図示していないが、イオン交換樹脂
カラムには上下にキャップを取付けて保存する。

未使用のイオン交換樹脂カラムには純水をあらかじめ注
入しておき、イオン交換相脂層に気泡が入るのを防止す
る。

このイオン交換樹脂カラムを第２図すの状態にし、自動
開閉弁１８〜２０．２２を閉じておくものとする。

試料水貯蔵タンク１に定量された試料水を入れ、自動開
閉弁１８を開らくと、試料水の一部はカラムの中に入り
注入ノズル３の出口上方の位置で停止する。

これはカラム内水面と試料水貯蔵タンク内の試料水水面
との差できまる水圧とカラム、試料水注入ノズル支持体
下方の空気層の圧力（カラム内に試料水が注入され、圧
縮されて常圧より高くなっている）と平衡する位置とな
る。

このカラム内水面の位置がカラム上端面より低くなり、
試料水のカラムへの通水時に水面が変動してもカラム上
端面に試料水が達しないように、カラムの寸法、試料水
注入ノズルの長さをきめることができる。

一方、イオン交換樹脂を通過した試料水は、カラム下端
部から直接試料水受け１０の内側底部に移動し、アダプ
タの下端面、試料水受は上端面に接触することはない。

以上説明したように、本発明によれば、いずれのＯリン
グにも試料水を接触させることはなく、処理終了後洗浄
を必要とする部分は配管４におけるノズル３の内外面の
みとなる。

ノズルの内面については試料水と同じ経路を通って洗浄
水を流し、ノズルの外面については配管５を通して洗浄
水を流すことにより洗浄を行う。

このようにして、さきに挙げた装置への要求の第１点は
満足させることかで゛きる。

要求の第２点に関しては、アダプタ（したがってカラム
も）の設定位置にずれが生じても装置の動作に支障はな
く、したがって高い動作信頼性をもたせることができる
。

要求の第３点に関しては、さきに説明したとおり放射性
物質が装置外へ漏洩する可能性はＯリングの密封性によ
りきわめて少なく、とくに同一形状でイオン交換樹脂を
入れない試験用のカラムを準備しこれを用いて真空チェ
ックを実施することにより、確認する方法をとることが
できるので、漏洩の可能性は全くない。

なお、本実施例においては、試料水受けが駆動機構によ
って上下に移動し、試料水注入ノズル支持体とカラムな
らびに試料水受けとを密封したが、試料水注入ノズル支
持体が、上下駆動しても、−向に本装置としての機能を
損なうものでない。

次に上記実施例の口論む機能を、一層確実にした装置の
実施例を示す。

上記の実施例において、カラム部を密封した際のカラム
内水面は、最初にカラム内に充填しである純水の量によ
って決まってしまう。

なぜなら、試料水注入ノズルから試料水を注入したとし
ても、試料水貯蔵タンク内の試料水水面と、カラム内水
面との差は、高々数ｃｍ〜１０数ｃｍと考えられ、試料
水注入ノズル支持体下方の空気層の圧縮による体積収縮
は１／１００程度しか期待できないから、従ってカラム
内の純水量が充分でなかった場合や、試料水注入開始前
に、試料水注入ノズル部に保有された空気層が、試料水
の注入に伴なってカラム内に移送された場合にはイオン
交換時にカラム内水面が、常にイオン交換相脂層より上
方にあって、イオン交換樹脂層内に空気層の形成を防止
することはかなり困難である。

そこで、先の実施例を改良した実施例を第３図に示す。

本装置は、第２図の実施例にカラム内水面を検知する液
面計２７と、カラム内水面をコントロールするためのガ
ス抜き配管２８を付加したものである。

イオン交換開始時に、カラム内水面高さを、液面計２７
で検知し、水面がカラム上端面付近にない場合は、ガス
抜き配管２８を使って、試料水注入ノズル支持体下方の
空気層のガスを抜き取りカラム内の水位を上昇させ、所
定の水面高さにする。

当然、この空気層と置換されるのは、試料水貯蔵タンク
１に貯えられた試料水である。

またこの液面コントロールの機能は、イオン交換中にお
いて機能し、カラム内水面が下がり過ぎて、イオン交換
樹脂中に空気層ができることを防止する。

なお液面計は、光検出素子など非接触式のものを使えば
、試料水と実際に接触することはなく、試料水による汚
染は防止できる。

また接触式のものを使用する際には、ノズル洗浄時に同
時に洗浄すればよい。

以上説明したごとく本発明によれば、処理済み試料水に
よる試料水の活況が少なく、自動化装置としても高い信
頼性が得られ、装置外に放射性物質が漏洩する可能性は
少なく、微量放射性物質の核種分析に適した自動イオン
交換樹脂通水装置を供給できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、イオン交換樹脂への試料水通水に必要な機器
の構成例を示したものである。 第２図は本発明の自動イオン交換崩脂通水装置を示し、
ａは各装置が通常の位置にある場合であり、ｂはイオン
交換樹脂への試料水通水時の状態を示す。 第３図は、第２図の実施例の性能を向上させた本発明の
自動イオン交換樹脂通水装置を示す。 １・・・・・・試料水貯蔵タンク、２・・・・・・試料
水注入ノズル支持体、３・・・・・・試料水注入ノズル
、４・・・・・・試料水注入配管、５・・・・・・洗浄
水通水配管、６・・・・・・イオン交換樹脂カラム、７
・・・・・・アダプタ、８・・・・・・移動体、９・・
・・・・移動体駆動機構、１０・・・・・・試料水受け
、１１・・・・・・試料水受は駆動機構、１２・・・・
・・フレキシブル管、１３・・・・・・試料水貯蔵タン
ク、１４・・・・・・配水配管、１５・・・・・・真空
ポンプ、１６・・・・・・排気配管、１７・・・・・・
ドレーントラップ、１８〜２２・・・・・・自動開閉弁
、２３〜２６・・・・・・シール用Ｏリング、２７・・
・・・・液面検出器、２８・・・・・・ガス抜き配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イオン交換崩脂カラムと、該カラムを保持するアダ
   プタと、アダプタを挿入して移動するための移動体と、
   イオン交換樹脂カラムに試料水を注入する注入ノズルと
   、前記移動体を移動して前記注入ノズルの下方に前記カ
   ラムを位置させるための移動体駆動機構と、前記注入ノ
   ズルとこの注入ノズルを洗浄するための洗浄水通水配管
   とを有する試料水注入ノズル支持体と、イオン交換樹脂
   カラムを通過した試料水を受ける試料水受けと、この試
   料水受けを上下に移動させる試料水受は駆動機構と、前
   記試料水受は駆動機構によって前記試料水受けを上部に
   駆動して前記移動体内のアダプタを上方に押し上げたと
   き、前記試料水注入ノズル支持体とこのアダプタとの間
   が密封されるように設けられた密封手段とを設けたこと
   を特徴とする自動イオン交換樹脂通水装置。 ２ イオン交換樹脂カラムと、該カラムを保持するアダ
   プタと、そのアダプタを挿入して移動するための移動体
   と、イオン交換樹脂カラムに試料水を注入する注入ノズ
   ルと、前記移動体を移動して前記注入ノズルの下方に前
   記カラムを位置させるための移動体駆動機構と、前記注
   入ノズルとこの注入ノズルを洗浄するための洗浄水通水
   配管とを有する試料水注入ノズル支持体と、イオン交換
   樹脂カラムを通過した試料水を受ける試料水受けと、こ
   の試料水受けを上下に移動させる試料水受は駆動機構と
   、前記試料水受は駆動機構によって前記試料水受けを上
   部に駆動して前記移動体内のアダプタを上方に押し上げ
   たとき、前記試料水注入ノズル支持体とこのアダプタと
   の間が密封されるように設けられた密封手段とを有し、
   かつ前記試料水注入ノズル支持体にはさらに、イオン交
   換樹脂カラム内水面を検知する液面検出器と、カラム内
   水面をコントロールするためのガス抜き配管とを設けた
   ことを特徴とする自動イオン交換樹脂通水装置。