JPS61280591A - トリチウム濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

背頃技術 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
常に激しいことがらその取扱間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Ｊ核燃料再処理、重水型原子炉、中性
子トリチウムターゲット等において膨大なｍの使用が予
想され、今日その実測にょる安全管理の必要性はますま
す高まっている。

このような気中トリチウムの実測は、安全管１１Ｐ上高
い信頼性をもっ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
離迄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ＲＮ、ＴＮ等が存在
し、これらＲＮ、ＴＮはトリチウムβ線の約手個分相当
の電離を生じるα線を放出している。従って、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った。

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１へ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５９−１
８７８０＞。

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１−ＩＴＯｌＤ　’Ｔ　０１Ｔ２
０等の水蒸気の形で存在することに着目し、この気中の
水蒸気を成分１！ｉｆｆ器内の透過膜を介してＲＮ、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
ッ素化共重合体から構成された中空糸膜であり、膜の両
側に湿度の箕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は選択透過し、
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って設け、更に、透過膜の他側面に
沿っ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ｎ−■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１０
０の取入、取出を行うエア取入口１８及び１７取出［」
２０が設けられており、内管１４の内部はエア取入口１
８から取入れられた検出エア１００を取出口２０に向は
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１
２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［］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に向は通過させるパージガス通路を形成し
ている。

従って、例えば、湿度Ｏ％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２８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、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２００内に取込まれる水分にはトリチラムの
みがＳまれることになり、従ってこのパージガス２００
内に取込まれた水分から検出エア１００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をフィルタ３２を介して膜分離器１
０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、更に流固：［
３４に導かれ、ここで単位時間当たりの流出が測定され
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の流口調整
はバルブ３８用いエフ取出口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／１２、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は膜力［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２０
０の相対湿度をエア取入０１８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１へ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ＲＮ、ＴＮ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２０′
Ｏのトリチウム濃度を測定すれば、ＲＮＳＴＮの影響を
受けることなく検出ガス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装置では、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」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内に含まれる微昌なトリチウム囲を測定するため
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ｒＪＪＰｉｌ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５
０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、これら両肩離箱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、このようにして両肩ＮＩＷｉ４８
．５０から入力される測定値を差演算し、この差演口に
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［１５４及び流出０５６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５
４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って周囲の気体を電１１１ｆる。

この電１１ｔｆｆｉはパージガス２００内に含まれるｊ
・リチウム濃度に対応して増減するため、この電離ωを
測定すればパージガス２００゜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′ＮｉＮ測流端
子６０に接続されている。

また、補償用電離箱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が封入されている。そして、こ
の補償用電離箱５０内部にも、同様に捕ｔ１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１Ｉｆｌ端子６４．６
６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Ｊ＋ｌｉ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って形成された電離電流は、
電ｌ１１１電流測定端子６０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ｔｌｉ射線によって形成され
た電離電流のみが取出されることになる。

従って、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２００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１、 ところで、このような電離箱を用いた測定器４６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
ーが両肩離箱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１
００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２００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ｒ１１１ｉ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゛七離箱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った。

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ば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
変わっても補償用筒−１箱内のガスの種類及び圧力を自
動的り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
、パージガスと同一の種類及び圧力の非放射性ガスが封
入され外部から入射する放射線量を測定する補償用電離
箱、から成り両肩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っても両肩離箱内のガスの
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１−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図に示ケ成
分１！ｌｉ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１
００及びガスボンベ４０から供給されるパージガス２０
０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って形成された内管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２００
を測定器４６の測定用電離箱４８内を通過さゼることに
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が設けられており
、この補償用’ＦＩＮ精５０内には前述したように測定
用電離箱４８内を通過するパージガスと同一の種類及び
圧力の非放射性ガスが封入されている。

従って、パージガス２００の種類及び圧力を変えて検出
エア１００のトリチウム濃度を測定しようとする場合に
は、その都度両肩離箱４８及び５０内のガスの種類及び
圧力が等しくなるよう補償用電離箱５０内の封入ガスの
詰め変えあるいはその圧力を調整してやることが必要と
なる。

ところで、このように膜分離器１０を用いて検出エア１
００のトリチウム１Ｎ５１ｆを測定する装置では、膜力
１１！ｌｔ器１０を通過する前侵でパージガス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、成分Ｉ
Ｉ！を器１０を通過する以前のパージガス２００をその
まま補償用型１１ｍ５０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通過債の
バルジガス２００を通過させ、使用するパージガスの種
類又は圧力が変わっても両肩離箱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４６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２
００の取入口６８及び取出ロア０が設けられている。

そして、この補償用電離箱５０の取入［１６８にはガス
ボンベ４０から供給されるパージガス２００がバルブ４
２及び流ｍＭ１４４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Ｎｌ１１Ｉｔ箱５０内
を通過した後流出ロア０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４０を成度
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内を通過づ−ることと
なるため、両肩離箱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、トリチウム濃度の放射線によ
り測定用型１１１１４８内に発生する電離と等しい電離
状態を補償用電離箱５０内に形成づることができる。

従って、実施例の装置では、パージガスの種類又は圧力
が変わっても補償用電離箱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。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、検出エフのトリチ
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
せて使用づるパー・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
例を示づブロック図、 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ＩＩ−ＩＩ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Ｉ装置に用いられるブロック図、 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、 ７４　・・・　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　・・・　測定器、 ４日　・・・　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、パージガスと同一の種類及び圧力の
   非放射性ガスが封入され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っても両
   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。