JPS6171334A - 試料採取装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は流体試料の採取装置に係シ、特に放射性ガス、
放射性液体などのように漏洩を許されない試料の採取に
好適なように改良した採取装置に関するものである。

〔発明の背景〕

第１図は、放射性ガスのサンプルを採取するように構成
された従来の採取装置の一例を示す。この従来装置の採
取方法はバルブ１．２．３を閉にし、バルブ４，５．１
５を開にし、ガラスびん（バッチ採取容器）７のゴム＆
８に注射針９を差し込んだ状態を作シ、真空ポンプエ０
を作動させる。

真空ポンプ１０でガラスびん７と配管１１内を減圧した
後、パルプ４，５．６を閉にし、バルブエ。

３を開にし、配管１２から放射性ガス試料を注入し、配
管１１．１３の系統へ通気する。ガス試料を十分通気し
た後、パルプ１，３を閉じ、パルプ４を開にする。この
ときガラスびん７の中は減圧されているため、配管１１
内の放射性ガス試料をガラスびん７の中へ吸引採取でき
る。

次にパルプ４を閉じてガラスびん７を注射針９から引き
抜く（第１図人の位置へガラスびんを移動する）。この
従来の装置では注射針９とパルプ４の間に含まれる放射
性ガス試料は外部雰囲気と接するため、この機構全体を
密封７−ド２０内に設け、密封対策を図らなければなら
ない。

また、この従来の採取方法では配管１１に設けている圧
力計１４でガス試料通気後の圧力と減圧採取後の圧力差
から採取量を補正しなければならないため誤差混入の要
因が多く、正確な量の採取が困難である。上側は放射性
ガスの採取について述べたが、放射性液体の試料採取に
ついても同様の技術的問題が有る。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みて為され、正確な量の試料採
取ができ、簡単な構造の試料採取装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明の採取装置は、流体
試料の移送配管の途中に、試料を採取すべき内容積を有
する試料採取容器を、自動着脱手Ｒを介して挿入接続し
得べくなし、かつ、上記の試料採取容器を接続する配管
に対して試料流体と清浄流体とを切替え流通せしめる手
段を備えたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に、第２図について本発明の一実施例の基本的構成を
説明する。流体の移送配管１１の途中に、試料を採取す
べき試料採取部２８を有するバッチ採取容器２９ｔ−着
脱自在に介装接続する。３２は圧着ジヨイントである。

そして、母管よりサンプリングした放射性のガス試料又
は清浄ガスを配管１１に選択的に供給し得るように構成
する。すなわち、ガス試料供給管１２及び清浄ガス供給
管３１　ｔ−１流路切換用のパルプ２２′ｔ−介して配
管１１に接続する。

本実施例においては、採取容器２９内に、試料採取部２
８ｆ：バイパスする流路３０が設けられている。２４及
び、２５は流路切換用のパルプである。バッチ採取容器
（以下採取容器と略称する）２９内に１流路切替えパル
プ２４及び２５が設けられる。

次に、第２図に基づいて本実施例の基本動作を説明する
。ガス試料を、ガス試料供給管１２からパルプ２１，２
２、配管１１、パルプ２４、試料採取部２８及びパルプ
２５を介する系統にて出口配管１３へ通気する。ガス試
料を試料採取部２８に十分通気した後、ガス試料供給側
のパルプ２１を閉じる。出口配管１３側は、常に大気圧
状態に維持しておく。この状態で一定時間放置すること
によって、一定容積の空間である試料採取部２８内も大
気圧となる。圧力計１４で大気圧になったことを確認し
た後、流路切替えパルプ２４及び３０ｔ−導通させる。

採取量の正確さは±１％以下を達成できる。次に清浄ガ
ス供給管３１から清浄ガスを供給して、配管１１、パー
ジガス流路３０及び出口配管１３の系統とパージ（清浄
）する。

採取容器２９とガス循環系の固接合部には圧着ジョイン
）３２ｔ−設けである。採取容器２９のパージガス流路
３Ｇを介して流れる清浄ガスによシ、これらの接合部の
圧着ジヨイント３２ｉ洗浄する。

採取容器２９の接合部を洗浄した後、両方の圧着ジヨイ
ント３２をはずし、採取容器２９を取９はすす。取シは
ずした採取容器２９をＢで示す。

ガス試料を採取容器２９内で試料採取部２Ｂ側に通気し
始めて置換が終るまでの通気ガス容量（ＶＰ　）、ある
いはパージガス流路を清浄ガスでパージ置換（洗浄）す
るまでの通気ガス容量（Ｖ’ｐ）は、通気ガス流速が一
定の場合、置換すべき系統の容積（Ｖ）に依存する。実
験的にｖ、、ｖ’ｐ＝α・Ｖ′の関係を得ることができ
る。α、βは係数である。この関係を利用して、装置固
有のガス試料通気部の容積とパージガス通気部の容積か
ら置換に必要な通気ガス容量を求める。すなわち、通気
流速が決まれば、通気時間を決定することができ、ガス
試料とパージガスのシーケンスを決めることができる。

以上が本実施例の基本動作でおる。

この構成のバッチ採取装置を具体的に説明するため、採
取容器の構造とその容器の自動ハンドリング機構、自動
化シーケンスと制御方法を以下に説明する。

第３図に採取容器の構造を示した。採取容器２９の両端
にはガス試料循環系と接合する圧着ジヨイント３２ｔ−
設けてあり、ガス試料循環系のフレキシブル配管４０に
設けた圧着ジヨイント３３と圧着接合することによって
、接合部のガス流路が導通状態となる。この圧着ジヨイ
ント３２゜３３は、圧着しない状態でガス流路が密封状
態となる。これは、ジヨイント内部にスプリングを設け
ておき、互いに押し合つ九ときにガス流路を開く構造を
とっている。第３図の圧着ジヨイント３２．３３はガス
流路が導通になっている状態を示している。試料採取部
２８と圧着ジヨイント３２との間には、採取容器２９内
でパージガス流路３０と試料採取部２８のいずれかの流
路を選択する流路切替え機構４１がそれぞれ設けられて
いる。これらの流路切替え機構４１は円柱状をなしてお
）、３ケ所の埋め込みシールリングの間の直径ｔ−細く
することに゛よって圧着ジヨイント３２゜３３側へ流路
を連通させる。さらに、流路切替機構４１は、縦軸方向
に一定間隔で上下移動する構造になっている。この一定
間隔の移動はベアリング４２とスプリング４３で位置決
めを図シその移動操作は上、下方から外部機構によって
行なう。

４４．４５は操作機構として設けたエアシリンダである
。

上に述べた流路切替え機構４１は、採取容器２９の本体
に内蔵せしめて設けることが望ましい。

これは採取容器２９の移送時に流路切替機構４１の誤操
作を防止するためである。

第３図は上部のエアシリンダー４４士流路を切替えた状
態を示しており、ガス流路は試料採取部２８１：通過す
ることになる。第３図にはガス流路を矢印で示しておシ
、試料採取部２８側を通気する状態を表わしている。

第４図は下部のエアシリンダー４５を作動させて、パー
ジガス流路３０側に流路を切替えた状態を示Ｉい、。第
り図よ同様にガニ蒜路や矢印ア示した。この状態にガス
流路を切替えると、同時に試料採取部２８側にはガス試
料を密封することになる。

この状態でパージ（洗浄）用の流路３０を介して圧着ジ
ヨイント３２．３３の接合部を充分にパージする。以上
のようにして採取容器２９へのガス試料の密封採取と採
取容器２９の取りはずし時の洗浄パージを実施する。

採取容器２９で採取したガス試料には、低エネルギーの
ｒｍを放出する放射性核種を含む場合が多い。代表的な
低エネルギーのｒ線放出核種には５ｓｓＸ６（＄　１［
ｅｖ）があ颯。この低エネルギーｒ線を効率良く測定す
るためには、採取容器２９の肉厚をできるだけ薄くして
おぐことか好都合である。

本−実施例においては、この点を考慮して、採取容器２
９には壁厚の薄い放射線測定窓３４ｔ−設けている。こ
の放射線測定窓３４に向って放射線検出器を配置し、試
料採取部２Ｂに含まれるガス試料の放射能濃度を測定す
ることができる。

特に、本実施例のごとく放射性流体の試料を採取する場
合は、採取量の嵩量精度の高いことが放射能分析の精度
を確保するために重要である。

次に、採取容器２９をガス試料循ｉ系へ自動的に移送接
合あるいは取シはずすハンドリング機構第５図に、採取
容器２９のハンドリング機構図金示した。採取容器２９
のハンドリングはターンミープル５０に実装した爪付き
アーム（チャッキングアーム）５１が主体となる。まず
、■の位置へ爪を開いた状態でアーム５１を前進させ、
採取容器２９を受けとる（爪を閉じる）。次にアーム５
１１に後退させて爪を９０°回転させる。この状態が■
である。次にターンテーブル５０を９０’回転させ採取
容器２９をガス試料循環系５２へ移送する。ここでアー
ム５１を前進させ、ガイドレール５３の位置まで移送す
る。採取容器２９ｙ＆：ガス試料循環系５２の接合部へ
移送するあいだに採取容器２９の方向を調整する必要が
ある。これは採取容器２９の流路切替用エアシリンダー
４４゜４５の方向と一致させるためである。ガス試料循
環系５２にはガス試料循環用のフレキシブル配管４０′
ｔ−設けた圧着ジヨイント３３が開いた状態で設けであ
る。この圧着ジヨイント３３はエアシリンダー５４で圧
着、開放の開閉操作を実施する。

第６図に採取容器２９の方向調節機構を示した。

ガイドレール５３上でアーム５１の爪５５を開き、採取
容器２９を開放する。採取容器２９は左右対称の円筒状
をなしているが、ガイドレール５３と接触する部分の一
部に切欠状の平滑部５６を設けておシ、アーム５１を前
進させて回転移送するあいだに採取容器２９の方向調節
を図る。すなわち、採取容器２９が回転して、平滑部５
６がガイドレール５３の平面と一致するところで回転が
止ま９、以下所定の位置まですペシ移送となる。本実施
例においては、この採取容器２９の回転移送を容易にす
るためピンチローラ５８を設けである。所定の位置には
ストッパー５６とクランプ５７が設けてあり、採取容器
２９の位置決めと固定を図る。

第７図に採取容器２９′ｆｒ：ガス試料循環系に移送し
接合した状態を示した。第６図で説明した採取容器２９
の移送と所定の位置固定を図った後、圧着ジヨイント３
３ｔ−操作するエアシリンダー５４を伸ばし、採取容器
２９とガス試料循環系（フレキシブル配管４０）と接合
を図る。

以降、第３図で説明した採取容器２９のガス流路切替機
構４１を操作して、ガス試料のパッチ採取を実施する。

配管１１及び１３と採取容器２９の接合部の洗浄を実施
した後、圧着ジヨイント３３、クランプ５７を採取容器
２９から脱着する。

採取容器２９の取シ出しは、爪を開いた状態でアーム５
１′ｔ−前進させ、直接、採取容器２９を把持する。採
取容器２９の取シ出し時には、採取容器２９の方向を調
節する必要がなく、採取容器２９をアーム５１の爪で把
持してアーム５１を後退させる。次にターンテーブル５
０ｆｉ１：９０’　回＆すせる（第７図中■の位置とな
る）。さらに、アーム５１を９０°回転させて採取容器
２９の受は渡し部（第７図中００位置）へアーム５１を
前進させて移送する。受は渡し部でアーム５１の爪を開
放し、アーム５１を後退させる。

以上が採取容器２９の自動ハンドリング機構である。

この採取容器２９の受は渡し部以降では、他の移送装置
でハンドリング移送を図るか、手動で移送することにな
る。

第８図には本実施例のシーケンスフローチャートを示し
た。ガス試料バッチ採取装置に起動開始信号を与えて、
起動がかかると第１の工程でアーム５１が採取容器５１
を受は取りに前進する。ここで採取容器２９の有無を検
出し、無い場合には異常アラームを発して装置を停止状
態にする。採取容器２９が有る場合には、前述した自動
ハンドリング処理を実行する。

採取容器２９の有無の検出は光電検出器などを用いて行
なう。

８９図には本実施例の制御装置の構成を示し次。

本実施例のシーケンスはすべてマイクロコンピュータ６
０で実行する。マイクロコンピュータ６０のシーケンス
出力信号は入出力インタフェース６１を介して電磁リレ
ー回路６２に伝えられる。

電磁リレー回路６２の出力は電磁パルプ６３を作動させ
る。各電磁パルプ６３には高圧ボンベ６４から圧縮空気
を接続しておシ、電磁パルプ６３の開閉動作に従ってエ
アシリンダー６５やガス試料循環系のパルプ６６が動作
することになる。これらの動作はマイクロコンピュータ
６０の記憶シーケンスに従って実行することＫなる。ま
た、本装置の起動、停止等の操作信号はオペレーターコ
ンソール６７から入力しインタフェース６１を介しテマ
イクロコンピュータ６０に取り込まれる。まタ、マイク
ロコンピュータにはバッチ採取の時刻、採取場所、採取
容器の識別番号などのラベル出力の機能を設ける。ラベ
リングの時期については、ガス試料をバッチ採取した後
の最終工程で実施する。採取容器を受は渡し部に移送す
るとき（第７図の■の位置）が良く、ラベリングの方法
については、インクの吹き付は印刷（インクジェットプ
リンター）などを用いる。この方法は採取容器の移送中
に非接触状態で印刷できる九め任意の工程で容易に実施
できる。

第１０図に採取容器の他の実施例を示した。これは、採
取容器２９のガス流路切替え機構７０にスプリング７１
を利用した例である。第１０図の状態はパージガス流路
３０が導通しており、バッチ採取容積２８側に切替える
場合にはエアシリンダー７２ｔ−作動させて実施する。

再度パージガス流路側に切替える場合は、エアシリンダ
ー７２を元に戻すとスプリング７１の力で流路が切替わ
る。

また、圧着ジヨイント７３も、密封機能（採取容器２９
側のジヨイントと押し合って導通とな９、圧着を開放し
た場合に密封状態となる機能）がないものでも、本来の
バッチ採取機能に支障はない。

また、採取容器２９、ガス流路切替え機構７０の形状も
円筒状以外、たとえば、長方形に製作することも可能で
あり、製作が容易となる。

第１１図にも、採取容器の他の実施例を示した。

本実施例は、一つのガス流路切替え機構でガス試料の通
気、洗浄ガスの通気を切替えるものである。

採取容器２９には、一つの流路切替え機構８０と試料採
取部２Ｂおよびガス試料循環ノズル８１を設ける。また
、ガス試料の入口部圧着ジヨイント８２及び出口部圧着
ジヨイント８３も、前述した目的と同様に、ガス試料通
気時に必要な密封性から設ける。第１１図はガス試料通
気系との導通状態を示しており、ガス試料は入口部圧着
ジヨイント８２、ガス流路切替え機構８０及びガス試料
循環ノズル８１を介して流れ、再度ガス流路切替え機＃
を通９、出口部圧着ジヨイント８３を通って通気する。

ガス試料循環ノズル８１は、試料採取部２８のガス置換
条件を良くするために設けるものである。この導通状態
でガス試料を試料採取部２８に通気する。以降の処理を
次の図で説明する。

第１２図に採取容器の密封状態を示した。ガス流路切替
機構８Ｇを切替えて、ガス試料を試料採取部２Ｂへ密封
採取する。ガス試料を密封したガス流路切替え機構８０
の状態では圧着ジヨイント８２．８３の出入口流路を直
接導通する構造となる。これは圧着ジョイン）８２．８
３を含めた、ガス試料通気系統をパージするためである
。この状態でガス試料をパージした後圧着ジヨイント８
２．８３を開放し、採取容器２９を他へ移送する。第１
３図にはガス流路切替え機構８０の縦断面図を示した。

この流路切替え状態は試料採取部２８ｔｌ−密封してい
る状態を示している。この状態から流路切替え機構８０
を下方向に操作すると、試料採取部２８とガス試料出入
口側が導通状態となる。

本実施例は前述した採取容器を簡略化するものでアシ、
採取容器２９の取扱い移送などの自動化ハンドリングも
、大幅に単純化できる。このことは、バッチ採取装置の
信頼性を大きく向上させる。

以上はバッチ採取容器の他の実施例でちるが、ガス試料
を外部へ取シ出し移送しない場合への適用も考えられる
。第１４図に配管系統内でガス試料を密封して分析を図
る実施例を示した。ガス試料を入口配管９０から流入さ
せ密封部９１ｔ−通して、出口配管９２へ流す。ガス試
料を通気した後、パルプ９３．９４ｔ−パージ側配管９
９に切替え、配管９６、パルプ９５から清浄ガスを通気
させる。

この状態ではパルプ９３．９４間の密封部９１だけに一
定量のガス試料が残留することになる。このガス試料の
放射能を放射線検出器９７と放射能分析器９８で分析す
る。分析終了後はパルプ９３゜９４を切替え、ガス試料
を清浄ガスでパージして、次のガス試料を分析する待状
態にする。この変形例は、ガス試料を外部に取シ出さな
くてもすむ場合の構成であり、任意の場所へ非常に単純
なサンプリングシステムを作ることができる。

以上の説明で明らかにし友ように、本発明を適用すると
放射性流体を安全に正確にサンプリングすることができ
、特に原子炉における放射性ガス試料の採取などにおい
て実用的価値が高い。以下に、本発明を原子力発電プラ
ントに適用する場合の具体的な設置場所について説明を
加える。従来のガス試料採取場所は、復水器の抽気系（
オフガス系と呼ばれている）が主体となっている。本発
明の適用場所は従来実施している場所はもとよシ、従来
作業員が原子炉運転中に入）込めない場所などにも容易
に設置可能でらる。すなわち、本発明で述べた自動ガス
試料バッチ採取装置から他へ移送する移送装置にエアシ
ュータ機構等を用いることで任意の場所でのガス試料バ
ッチ採取が可能となる。

具体的には、原子炉格納容器内の雰囲気ガス、５ＧＴＳ
系（緊急時ガス放出系）、主蒸気系など必要性に応じて
本発明を適用することができる。

また、以上の実施例では、ガス試料を対象に説明したが
、水などの液体試料についても同じ方式の試料採取法を
適用できる。

、上記の例のように、放射性試料などの如く外部への漏
洩が許されないといった条件において、本発明を適用す
ると、密封７−ドを設ける必要が無いとともに、従来法
におけるが如く真空系を設ける必要も無いので、従来の
採取装置に比して構造が著しく単純化される。

更に、前述の構造機能から容易に理解し得るよ５に、本
発明装置は自動化を阻害するような問題点が無い。この
ため、特に放射性の流体試料を採取する場合は全自動化
機器として本発Ｆｙ１を適用した試料採取装置を構成す
ると、採取作業者の被ばく低減おるいは密封採取が可能
となる点では採取作業者の体内摂取の危険も完全に防止
できる。また、採取容器にラベリングを実施することに
よって、複数のサンプリングポイントから多数のガス試
料を採取する場合の識別ｔ−明確になし得る。これは、
最終分析結果の誤評価を防止するとともに分析結果を反
映する場合の正確度全向上させることになる。

〔発Ｆ！Ａの効果〕

以上詳述したように本発明の試料採取装置は、流体試料
の移送配管の途中に、試料を採取すべき内容積を有する
試料採取容器を、自動着脱手段を介して挿入接続し得べ
くなし、かつ、上記の試料採取容器を接続する配管に対
して試料流体と清浄流体とを切替え流通せしめる手段を
備えたという簡単な構成で、密封フードを設ける必要な
く試料漏洩の虞れが無く、正確な量の試料採取が可能で
あるという優れた実用的効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス試料バッチ採取装置の構成図、第２
図は本発明の一実施例の基本構成図、第３図は同バッチ
採取容器のガス試料採取流路を示す構造図、第４図は同
バッチ採取容器のパージガス流路を示す構造図、第５図
は同バッチ採取容器のハンドリング機構図、第６図は同
バッチ採取容器の方向調節機構図、第７図は同バッチ採
取容器のハンドリング機構図、第８図は同本発明のシー
ケンスフローチャート、第９図は同じく本発明の制御装
置の構成図、第１０図は前記と異なる実施例におけるバ
ッチ採取容器の断面図、第１１図乃至第１３図は同じく
作動説明のための断面図、第１４図は同分析試料の採取
の説明図である。 １．２，３，４，５．６−・・パルプ、７・・・ガラス
びん（バッチ採取容器）、８・・・ゴム栓、９・・・注
射針、１０−真空ポンプ、１１．１２．１３−・・配管
、１４・・・圧力針、２０・・・密封フード、２１，２
２゜２４．２５・・・パルプ、２８・−試料採取部、２
９・・・バッチ採取容器、３０・−パージガス流路、３
１・−清浄ガス供給配管、３２．３３・・・圧着ジヨイ
ント、３４・−放射線測定窓、４０・・・フレキシブル
配管、４１・・・流路切替機構、４２・・・位置固定用
ベアリング、４３−・・スプリング、４４・・・ガス流
路切替用上部エアシリンダー、４５・・・ガス流路切替
用下部エアシリンダー、５０・・・ターンテーブル、５
１・−・爪付きアーム、５２・・・ガス試料循環系、５
３・・・ガイドレール、５４・・・エアシリンダー、５
５・・・アームの爪、５６・−・ストッパー、５７・−
クランプ、５８・・・ピンチローラ、６０・・・マイク
ロコンピュータ、６１−＃出力インタフェース、６２・
・・電磁リレー回路、６３・・・電磁パルプ、６４・・
・高圧ボンベ、６５・・・エアシリンダー、６６・・・
パルプ、６７・・・オペレータコンソール、７０・・・
ガス流路切替え機構、７１・・・スプリング、７２・・
・エアシリンダー、７３・・・圧着ジヨイント、８０・
・・ガス流路切替え機構、８１・・・ガス試料循環ノズ
ル、８２．８３・・・圧着ジヨイント、９０・・・入口
配管、９１・・・ガス試料密封部、９２−・出口配管、
９３，９４．９５・・・パルプ、９６・・・配管、９７
・・・放射線検出器、９８・・・放射能分析器、９９・
・・パージ側配管、１００・・・しやへい体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体試料の移送配管の途中に、試料を採取すべき内
   容積を有する試料採取容器を、自動着脱手段を介して挿
   入接続し得べくなし、かつ、上記の試料採取容器を接続
   する配管に対して試料液体と清浄流体とを切替え流通せ
   しめる手段を備えたことを特徴とする試料採取装置。 ２、前記の試料採取容器は、その中に試料採取内容積を
   バイパスする流路を設け、かつ、上記の内容積とバイパ
   ス流路とを選択的に切替える手段を設けたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の試料採取
   装置。 ３、前記の試料採取容器内に設けた試料採取内容積は、
   その壁面に放射線計測用の窓を設けたものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の試料採取装置
   。 ４、前記の試料採取容器は、その姿勢と方向を一定なら
   しめるように制御する手段を備えた搬送装置によって搬
   送されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の試料採取装置。 ５、前記の試料採取容器は、所定の位置にあるか否かを
   検出する手段に対応して設けられたものであり、かつ、
   上記の検出手段はその検出結果を自動制御装置に入力す
   るように構成したものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の試料採取装置。