JPS6214080A - 膜分離器を用いた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１ 本発明は膜分離器によってトリチウム濃度を透過分離し
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徴しい
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
１−リチウムターゲット等において膨大な市の使用が予
想され、今日その実測による安全管理の必要性はますま
す高まっている。

このようなトリチウムの気体中に存在する聞の測定は、
安全管理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どするため、気中ト
リチウムを低ｌＩ！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ｔＩｉ箱式のものが周知であり、電離箱内におけ
る電離出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β線にＲｎ　、　Ｔｎ等が
存在し、これらＲＯｌＴｎ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ｖｅＷ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
く気中トリチウムの濃度測定を可能とするため、透過膜
を有づ′る膜力ｍ器を用いたトリチウム濃度測定装置が
本発明名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，■２０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
を親分Ｍ′ａ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ｖｔ訂に用いられる透過膜は、籾水性塁を有するフ
ッ素化共枦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置プたものであり、検出エア中に
含まれる水分、すなわら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（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ＩＶ−ＩＶ　ｌ
ｌｉ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１４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（矢示２００）
の取入及び取出を行うガス取入口２４及びガス取出口２
６が設けられており、内管１４の外＃１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２００）をガス取出口２６に向は通過させ
るパージガス通路２８を形成している。

従って、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閉
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
、従って、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づることが可能となる。

第５図には、前述した膜分Ｉ１１′Ｓ１０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ｖｔｔは、検出エア（矢示１００）をフィルタ３２
を介して膜分＃ｔ３１０のエア取入口１８に導いており
、膜力ＩＩＩＩ器１０の内部に形成された検出エア通路
２２を通過さ往た後、検出エアはエア取出口２０から膜
力ｍ器ｉｏ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ｆ１１，７＋３
４に導かれ、ここで、単位時間当たりの流出が測定され
る。

このような検出エアは、ポンプ３６を用い脱会ｌ１１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３８を用いエア取出口２０の負圧
を調整づ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ｆＨ１４４を介して脱
会１ｉ１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内部に設置プ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、１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に尋かれ、その内部に
取り込まれた１〜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。

従って、前述したごどく、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］ 【＆１翫二里旦遣 しかしながら、従来装置では、検出エアのトリチウム濃
度測定に多回のパージガスを必要とし。

パージガスのＩ１１位時間当たりの消″Ｉ！聞が極めて
多く経済的でないという問題があった。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、特にトリチウム湿度測定装置にお
いてパージガスを連続的に使用づる場合に、パージガス
消費ｍ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。

１１立旦１ 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ａ度測定に使用されるパージガス
の消芦漕を節減できる経済的／Ｊ膜分離器を用いたトリ
チウム濃度測定ｖｔｔを提供りることにある。

［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、１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ａ度を測
定して検出エア中のトリチウム濃度を測定りる成分＋ｍ
本を用いたトリチウム湿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ａ
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、膜力ｗｉ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
って検出エア通路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によってトリチウム′ａ
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４６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５２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とフィルタ６０が設けられる。

従って、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によって排気され（矢示
２０１）、残りの一部が流量計５４に供給される。そし
て、流ｆｆｉ調整用のバルブ５６を介してポンプ５８に
供給されたパージガスはフィルタ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２
０２）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ａ合されるが、この
新たなパージガスの供給量をａＱ／Ｗｉｎとし、循環経
路５２内を循環するパージガスの供給量をｂＱｌ鵬ｉｎ
とすると、膜力１１ｔ″ａ１０内のパージガス通路２８
内には総ｉ１　（ａ　＋ｂ　）　（２／１ｎの流量のパ
ージガスが通過することとなる。

このことは、従来装置に比べて中位時間当たりのパージ
ガス消費化、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Ｍがａ／　（’ａ　＋ｂ）となること
であり、パージガスの消費ｍ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Δで表すとして、ガス取入口２
４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であったと仮定し、またエア取入口１８では検
出エア中の成分がトリヂウム水分：水分−４二〇であっ
たと仮定づる。

ここで、パージガスはガス取入口２４からガス取出口２
６に至る途中でパージガス仝体の３割に当たるトリチウ
ム水分を透過膜としての内管１４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。従って、ガス取出口２６でのパージガス中
の成分Ｇ、ｔトリブウム水分：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。

従って、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。りなわら、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。

従って、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聞を著しく
節減可能となる。

これによって、トリチウム１１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ザることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る膜力１ＩＩＩ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１説明図、第２図は
検出エアのトリチウムａ度とパージガスのトリチウム濃
度との平衡を示１１説明図、第３図は膜分離器のｔｒＩ
４造を示す側断面図、第４図は第３図のｒｖ−ｉｖ断面
図、 第５図は従来の股分ｔＩｌ器を用いたトリチウム濃度測
定装置の説明図である。 １０　・・・　膜力１１１１！ １４　・・・　透過膜としての内情 ２２　・・・　検出エア通路 ２８　・・・　パージガス通路 ４６　・・・　Ｔｉ離箱 ４８　・・・　測定器 ５０　・・・　選択弁としてのバルブ ５２　・・・　循環経路 １００　・・・　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。