(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される水溶液にパルス状のレーザ光を照射してプラズマ光を発生させ、該プラズマ光のスペクトル分析に基づいて、前記水溶液への海水の漏洩を監視する海水漏洩監視方法において、
前記水溶液中におけるナトリウムの発光スペクトル線の光強度、カリウムの発光スペクトル線の光強度、および前記ナトリウムの発光スペクトル線と前記カリウムの発光スペクトル線とを除いた他の帯域の発光スペクトル線の光強度を同時に測定し、
前記ナトリウムの発光スペクトル線の光強度、前記カリウムの発光スペクトル線の光強度および前記他の帯域の発光スペクトル線の光強度に基づいて、前記水溶液中における前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度をそれぞれ求め、
前記レーザ光の照射、前記各光強度の測定および前記濃度の算出を繰り返し、前記繰り返し算出される前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比、並びに前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度を時系列的に監視し、
前記監視の結果が、前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持しつつ、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が時系列的に上昇しているときは、前記漏洩が発生している、と判定することを特徴とする海水漏洩監視方法。
【請求項２】
前記ナトリウムの濃度が予め設定された第１の基準濃度値を超えたとき、または前記カリウムの濃度が予め設定された第２の基準濃度値を超えたときは、第１の警報を発し、
前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が継続して上昇した時間が予め設定された基準時間持続したとき、または前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が上昇した回数が予め設定された基準回数に達したときは、第２の警報を発することを特徴とする請求項１記載の海水漏洩監視方法。
【請求項３】
海水漏洩監視対象の水溶液が供給される試料セルと、
前記水溶液が供給された試料セルに、パルス状のレーザ光を集光して照射するレーザ光照射手段と、
前記レーザ光が集光して照射された前記水溶液から発光したプラズマ光を、ナトリウムの発光スペクトル線、カリウムの発光スペクトル線、および前記ナトリウムの発光スペクトル線と前記カリウムの発光スペクトル線とを除いた他の帯域の発光スペクトル線とに分光する分光手段と、
前記分光して得られた前記ナトリウムの発光スペクトル線、前記カリウムの発光スペクトル線および前記他の帯域の発光スペクトル線の各光強度を同時に測定する光強度測定手段と、
前記ナトリウムの発光スペクトル線の光強度、前記カリウムの発光スペクトル線の光強度および前記他の帯域の発光スペクトル線の光強度に基づいて、前記水溶液中における前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度をそれぞれ算出するとともに、前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比を算出する演算手段と、
時系列的に繰り返し算出された前記ナトリウムの濃度、前記カリウムの濃度および前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比の推移に基づいて、前記水溶液への前記海水の漏洩有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする海水漏洩監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶液への海水の漏洩を監視する海水漏洩監視方法および海水漏洩監視装置に関し、詳細には、海水に含まれる成分によるプラズマ光の光強度に基づいて、海水の漏洩の状況を監視する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば発電プラントでは、復水器に海水が漏洩していないかどうかを監視するために、復水の酸電導度を計測し、この酸電導度に基づいて海水漏洩を検知する復水検塩装置が使用されている。
【０００３】
しかし、この装置は、復水の酸電導度によって、海水漏洩有無を間接的に検知するものであって、海水成分を直接測定するものではないため、海水の漏洩有無を監視する点では必ずしも信頼性の高いものではなかった。
【０００４】
例えば、プラントの点検時等休止中には、点検作業による汚れや滞留している大気中の二酸化炭素が復水に溶け込むため、復水中には陰イオンが発生する。
【０００５】
そして、この陰イオンは、海水漏洩を検知するための本来の計測対象である塩素イオンと同様のイオンであるため、海水の漏洩が実際には生じてないにも拘わらず、プラントの起動時には上述した陰イオンの影響によって酸電導度が上昇し、復水検塩装置は、海水が漏洩しているものと誤検知する場合があった。
【０００６】
そして、この検知結果が出力された場合にはその都度、当該検知結果の真偽を確かめるために、オペレータがイオンクロマト装置等を用いて詳細分析を行なう必要があり、頻繁に確認作業を行う必要もあった。
【０００７】
このように酸電導度に基づく海水漏洩の検知精度は、必ずしも良好なものではなく、分析の二度手間を省力化するうえで、海水漏洩の検知精度を高めることが求められていた。
【０００８】
そこで、本願出願人らは、海水成分を直接計測することによって、海水漏洩の検知精度を大幅に向上させることを可能にした技術を開発し、既に提案している（特開２００２−００５８３２号）。
【０００９】
この技術は、水溶液にレーザ光を照射すると、水溶液中の成分物質が原子固有のスペクトルを有するプラズマ光を発光し、このプラズマ光の発光強度が水溶液における濃度に相関良く対応していることを利用したＬＩＢＳ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析法を応用したものであり、復水にレーザ光を照射して、海水の特徴的成分の一つであるナトリウム（Ｎａ）のプラズマ光強度を精度よく検出することにより復水中のＮａの存在を検出して、復水への海水の漏洩有無を検知するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したようにプラントの起動後暫くの間は、上述した陰イオンだけでなく、復水器に付着した汚れが溶出する等して、ナトリウムも一時的に高濃度化している傾向がある。
【００１１】
このため、上述した提案技術（特開２００２−００５８３２号）だけでは、特にプラント起動直後は、海水の漏洩を精度よく判定することができない場合があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、プラントの起動直後から海水の漏洩有無、漏洩状態を精度よく検出することができる海水漏洩監視方法および海水漏洩監視装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る海水漏洩監視方法は、供給される水溶液にパルス状のレーザ光を照射してプラズマ光を発生させ、該プラズマ光のスペクトル分析に基づいて、前記水溶液への海水の漏洩を監視する海水漏洩監視方法において、前記水溶液中におけるナトリウムの発光スペクトル線の光強度、カリウムの発光スペクトル線の光強度、および前記ナトリウムの発光スペクトル線と前記カリウムの発光スペクトル線とを除いた他の帯域の発光スペクトル線の光強度を同時に測定し、前記ナトリウムの発光スペクトル線の光強度、前記カリウムの発光スペクトル線の光強度および前記他の帯域の発光スペクトル線の光強度に基づいて、前記水溶液中における前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度をそれぞれ求め、前記レーザ光の照射、前記各光強度の測定および前記濃度の算出を繰り返し、前記繰り返し算出される前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比、並びに前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度を時系列的に監視し、前記監視の結果が、前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持しつつ、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が時系列的に上昇しているときは、前記漏洩が発生している、と判定することを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記濃度比が略一定とは、ナトリウムの濃度とカリウムの濃度との濃度比が、実際の海水中における濃度比と略等しい状態で一定であることを意味する。
【００１５】
したがって、海水中におけるナトリウムの濃度とカリウムの濃度との比が１０：１から３０：１程度の状態で略一定に推移することを意味する。
【００１６】
なお、これらの濃度比は、海水漏洩監視を行う地域における実際の海水中における濃度比を適用すればよく、上述した１０：１から３０：１の間、好ましくは１５：１から２５：１の間、さらに好ましくは略２０：１程度であり、季節的な変動や河川に近いか否か等、その地域での状況に照らして設定すればよい。
【００１７】
また、本発明の請求項２に係る海水漏洩監視方法において、前記ナトリウムの濃度が予め設定された第１の基準濃度値を超えたとき、または前記カリウムの濃度が予め設定された第２の基準濃度値を超えたときは、第１の警報を発し、前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が継続して上昇した時間が予め設定された基準時間持続したとき、または前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が上昇した回数が予め設定された基準回数に達したときは、第２の警報を発するようにしてもよい。
【００１８】
なお、本発明に係る海水漏洩監視方法において、水溶液中におけるＮａの濃度を、波長５８９ｎｍの発光スペクトル線の光強度を該波長５８９ｎｍよりも長波長側の帯域の発光スペクトル線の光強度によって除算して得られた値に基づいて求め、また、水溶液中におけるＫの濃度を、波長７６６ｎｍの発光スペクトル線の光強度を該波長７６６ｎｍよりも長波長側の帯域の発光スペクトル線の光強度によって除算して得られた値に基づいて求めるのが好ましい。
【００１９】
ここで、波長５８９ｎｍの発光スペクトル線の光強度を、波長５８９ｎｍよりも長波長側の帯域の発光スペクトル線の光強度（５８９ｎｍの発光スペクトル線のバックグランド光の光強度）によって除算して得られた値に基づいて、ナトリウムの濃度を求める具体的な方法としては、例えば、予めＮａの発光スペクトル線の光強度を、Ｎａについてのバックグランド光の光強度で除算して得られた値ごとに、Ｎａの濃度が対応づけられた参照テーブル（ＬＵＴ；ルックアップテーブル）と、Ｋの発光スペクトル線の光強度を、Ｋについてのバックグランド光の光強度で除算して得られた値ごとに、Ｋの濃度が対応づけられたＬＵＴとを準備しておく。
【００２０】
このＬＵＴは、予め実験的に求めたものであり、ＬＵＴは、既知のＮａ濃度の水溶液について上記除算値を求め、Ｎａ濃度を変化させつつ、対応する上記除算値をそれぞれ求めて、除算値とＮａ濃度とを対応づけたものである。また、カリウムについてのＬＵＴも同様である。
【００２１】
そして、実際の測定および演算によって得られた上記除算値を、ＬＵＴにおいて濃度と対応づけられている除算値と比較参照することによって、水溶液中におけるＮａの濃度およびＫの濃度を求めればよい。
【００２２】
なお、上記除算値と濃度とは、ＬＵＴによって対応付ける他、除算値と濃度との相関関係を示す回帰式等の関数として対応づけておいてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る海水漏洩監視方法においては、前記各発光スペクトル線の光強度の測定は、前記レーザ光の照射開始から０．２μ秒以上経過してから行うのが好ましい。
【００２４】
すなわち、レーザ光の照射開始から０．２μ秒位までは、ナトリウムやカリウムという注目成分以外の成分（例えば媒質である水）のプラズマ光（バックグランド光）が、ナトリウムやカリウムのプラズマ光よりも相対的に高強度で発光するため、この期間中にナトリウムやカリウムのプラズマ光の強度を測定するのは好ましくない。
【００２５】
これに対して、０．２μ秒以後は、水等のプラズマ光は減衰し、ナトリウムやカリウムのプラズマ光は相対的に強く発光し、これらナトリウム等のプラズマ光をバックグランド光から有意に分離して精度よく測定することができる。
【００２６】
上記本発明に係る海水漏洩監視方法は、水溶液中におけるＮａおよびＫの濃度をプラズマ光の強度に基づいて求めているが、これらＮａやＫの濃度を求めるのと同様の方法によって、水溶液中の他の成分の濃度をも同時に求めるようにしてもよい。
【００２７】
このような成分としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、リン（Ｐ）、銅（Ｃｕ）、カルシウム（Ｃａ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を適用することができ、これらの成分は水質の状態を判定する特徴的な成分であり、濃度値として求める他、単に含有の有無を検出するだけでも有用である。
【００２８】
なお、鉄のプラズマ光は、レーザ光の照射開始から比較的早い期間内に強く発光するため、上記他の成分の検出あるいは他の成分の濃度の測定をも併せて行う場合には、成分ごとに適した期間中に測定を開始するようにすればよい。一例として、鉄については、レーザ光の照射から略０．２μ秒〜０．６μ秒に測定するのが適切である。
【００２９】
また、ＮａおよびＫの発光スペクトル線の光強度をそれぞれバックグランド光の光強度で除算して得られた除算値に基づいてＮａの濃度およびＫの濃度を求める方法は、以下の利点を得ることができる。
【００３０】
すなわち、水溶液に照射するレーザ光の光強度が変動したり、試料セルのレーザ光照射窓等の汚れ具合が変わると、測定される各光強度が変化するが、このようにレーザ光の光強度の変動等に依存して測定された光強度間で単純に減算処理を行っても、得られた差分値もこれらレーザ光の光強度の変動等に依存したものとなり、このように得られた値に対してさらに上記変動に応じた補正処理等を行わなければならない。
【００３１】
しかし、除算演算によって算出する場合は、これらの変動成分が除算によって互いに打ち消し合い、得られた値は、レーザ光の光強度の変動等に依存したものとはならず、このように得られた値に対して追加的な補正処理等を行うことなく、Ｎａ濃度およびＫ濃度を求めることができる。
【００３２】
また、上記課題を解決するため、本発明の請求項３に係る海水漏洩監視装置は、海水漏洩監視対象の水溶液が供給される試料セルと、前記水溶液が供給された試料セルに、パルス状のレーザ光を集光して照射するレーザ光照射手段と、前記レーザ光が集光して照射された前記水溶液から発光したプラズマ光を、ナトリウムの発光スペクトル線、カリウムの発光スペクトル線、および前記ナトリウムの発光スペクトル線と前記カリウムの発光スペクトル線とを除いた他の帯域の発光スペクトル線とに分光する分光手段と、前記分光して得られた前記ナトリウムの発光スペクトル線、前記カリウムの発光スペクトル線および前記他の帯域の発光スペクトル線の各光強度を同時に測定する光強度測定手段と、前記ナトリウムの発光スペクトル線の光強度、前記カリウムの発光スペクトル線の光強度および前記他の帯域の発光スペクトル線の光強度に基づいて、前記水溶液中における前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度をそれぞれ算出するとともに、前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比を算出する演算手段と、時系列的に繰り返し算出された前記ナトリウムの濃度、前記カリウムの濃度および前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比の推移に基づいて、前記水溶液への前記海水の漏洩有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
ここで、試料セルに供給される水溶液は、外部からの圧力によって供給されるものであってもよいし、本発明の海水漏洩監視装置が送液ポンプ等の水溶液供給手段をさらに備えて、この水溶液供給手段が水溶液を供給するようにしてもよい。
【００３４】
また、試料セルへの水溶液の供給は、連続的に行ってもよいし、濃度測定の時系列的な間隔に同期させて行ってもよい。
【００３５】
判定手段は、具体的には、ナトリウムとカリウムとの濃度比が時系列的に略一定の状態を維持しつつ、ナトリウムの濃度およびカリウムの濃度が、時系列的に上昇している場合に、海水の漏洩が発生していると判定すればよい。
【００３６】
また、濃度比が略一定とは、ナトリウムの濃度とカリウムの濃度との濃度比が、実際の海水中における濃度比と略等しい状態で一定であることを意味する。
【００３７】
したがって、海水中におけるナトリウムの濃度とカリウムの濃度との比が１０：１から３０：１程度の状態で略一定に推移することを意味する。
【００３８】
なお、これらの濃度比は、本発明の海水漏洩監視方法と同様に、海水漏洩監視を行う地域における実際の海水中における濃度比を適用すればよく、上述した１０：１から３０：１の間、好ましくは１５：１から２５：１の間、さらに好ましくは略２０：１程度であり、季節的な変動や河川に近いか否か等、その地域での状況に照らして設定すればよい。
【００３９】
また、ナトリウムの濃度が予め設定された第１の基準濃度値を超えたとき、またはカリウムの濃度が予め設定された第２の基準濃度値を超えたときは、第１の警報を発し、前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が継続して上昇した時間が予め設定された基準時間持続したとき、または前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が上昇した回数が予め設定された基準回数に達したときは、第２の警報を発する警報手段をさらに備えた構成を採用するのが好ましい。
【００４０】
警報の種類に応じて、海水漏洩の段階的な可能性を、オペレータ等に容易に認識させることができるからである。
【００４１】
また、本発明に係る海水漏洩監視装置においては、遅延回路やタイマー等を用いて、光強度測定手段が、前記レーザ光の照射開始から０．２μ秒以上経過してから上記各発光スペクトルの測定を行うものとするのが好ましい。
【００４２】
さらに、分光手段として、鉄、リン、銅、カルシウム、シリコン、マグネシウム、ニッケル等についてのプラズマ光の発光スペクトル線をも各別に分光する分光手段とし、この分光手段によって分光された各成分の光強度を光強度測定手段によって求め、演算手段によって各成分の濃度を求めるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る海水漏洩監視方法および海水漏洩監視装置および海水漏洩監視方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００４４】
図１は、本発明に係る海水漏洩監視方法を実施する海水漏洩監視装置の一実施の形態を表す概略構成図である。
【００４５】
図示の海水漏洩監視装置１００は、例えば火力発電プラントにおける復水への海水漏洩を監視する装置であり、復水１０が供給される試料セル２０と、この試料セル２０に復水１０を連続的に送出する送液ポンプ手段３０と、復水１０が供給された試料セル２０に、パルス状のレーザ光Ｌを照射するレーザ光照射系４０と、レーザ光Ｌが照射された復水１０から発光したプラズマ光Ｐを、ナトリウム（Ｎａ）の発光スペクトル線Ｐｎ、カリウム（Ｋ）の発光スペクトル線Ｐｋ、およびＮａの発光スペクトル線ＰｎとＫの発光スペクトル線Ｐｋとを除いた他の帯域の発光スペクトル線Ｂとに分光する分光光学系５０と、分光して得られたＮａの発光スペクトル線Ｐｎ、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋおよび他の帯域の発光スペクトル線Ｂの各光強度を測定する光強度測定系６０と、Ｎａの発光スペクトル線Ｐｎの光強度Ｓｎ、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋの光強度Ｓｋおよび他の帯域の発光スペクトル線Ｂの光強度ＳＢに基づいて、復水１０中におけるＮａの濃度ＲｎおよびＫの濃度Ｒｋをそれぞれ算出するとともに、Ｎａの濃度ＲｎとＫの濃度Ｒｋとの濃度比を算出する演算手段と、時系列的に繰り返し算出されたＮａの濃度Ｒｎ、Ｋの濃度ＲｋおよびＮａの濃度ＲｎとＫの濃度Ｒｋとの濃度比の推移に基づいて、復水１０への海水の漏洩有無を判定する判定手段とを備えた構成である。
【００４６】
ここで、上記演算手段および判定手段は、これらの手段の作用を実行可能にプログラムされたソフトウェアとして、制御・解析装置であるパーソナルコンピュータ７０に記憶されている。
【００４７】
また、試料セル２０内の復水１０から発光するプラズマ光Ｐの光強度Ｓを精度よく測定するために、試料セル２０にはレーザ光Ｌ以外の外光（環境光等）が入射しないように、試料セル２０、レーザ光Ｌの光路およびプラズマ光Ｐの光路は、外光を遮光する遮光ケース８０によって覆われている。
【００４８】
送液ポンプ手段３０は、送液ポンプ３１と、図示しない火力発電プラントの復水器およびこの送液ポンプ３１を接続する取水配管３２と、送液ポンプ３１および試料セル２０を接統する注水配管３３とからなり、各配管３２，３３および送液ポンプ３１のうち復水１０が直接接する部分は、ポリテトラフルオロエチレン材あるいはステンレス材によってコーティングされ、またはポリテトラフルオロエチレン材あるいはステンレス材によって形成されている。
【００４９】
このように構成するのは、これら配管等３１〜３３からＮａが溶出するのを防止して、復水１０中のＮａ濃度に影響を与えるのを防ぐためである。
【００５０】
試料セル２０もポリテトラフルオロエチレンにより形成され、詳しくは、図２（ａ）の垂直断面図に示すように、下部側に注水配管３３が接続されて復水１０が試料セル２０内に注水され、上部側に、この復水１０を外部に排水する排水配管３４が接続されている。
【００５１】
なお、この排水配管３４についても注水配管３３等と同様にポリテトラフルオロエチレン材等によってコーテイングされ、あるいはポリテトラフルオロエチレン材等によって形成されている。
【００５２】
また、試料セル２０は、図２（ｂ）の水平断面図に示すように、一側面にレーザ光Ｌを入射させる入射孔が形成され、この入射孔を水密に塞ぐように、レーザ光照射系４０を構成する第２集光レンズ４４が配設されている。
【００５３】
さらに、上記一側面と隣接する他の一側面に、レーザ光Ｌの照射によって励起されて発光するプラズマ光Ｐを外部に出射させる出射孔が形成され、この出射孔を水密に塞ぐように、石英ガラスからなる平板ガラス窓２１が設けられている。
【００５４】
レーザ光照射系４０は、Ｑスイッチ動作のＹＡＧレーザ（例えば、発振波長１０６４ｎｍ、パルス幅約７ｎ秒、発振の繰返し周波数１０Ｈｚ、エネルギ８０ｍＪ）を出射するレーザ装置４１と、レーザ装置４１から出射されたレーザ光Ｌのみを透過し、外光をカットするレーザ光透過フィルタ４２と、このレーザ光透過フィルタ４２を透過したレーザ光Ｌを、試料セル２０の内部の復水１０に集光するレンズ群とからなり、レンズ群は、第１集光レンズ４３と試料セル２０に装着された第２集光レンズ４４とからなる。
【００５５】
レーザ光透過フィルタ４２は、その光軸が、レーザ装置４１から出射されるレーザ光Ｌの進行方向に対してわずかに傾いて配設されている。
【００５６】
このように、レーザ光透過フィルタ４２の光軸をレーザ光Ｌの進行方向に一致させないのは、レーザ光透過フィルタ４２の界面でレーザ光Ｌが反射したとき、その反射レーザ光が元の進行方向を反対向きに進行するのを防止するためである。
【００５７】
すなわち、反射レーザ光が、出射時の進行方向を反対向きに進行すると、レーザ装置４１に入射し、レーザ装置４１によるレーザ発振を不安定にするからである。
【００５８】
これと同様の理由により、第１集光レンズ４３および第２集光レンズ４４も、それぞれの光軸がレーザ光Ｌの進行方向に一致しないように、適宜傾けて配置されている。
【００５９】
なお、第２集光レンズ４４は、試料セル２０に装着されているため、試料セル２０自体も第２集光レンズ４４とともに、傾けて配設されている。
【００６０】
遮光ケース８０の、プラズマ光Ｐの進行方向光路上には、ＵＶカットフィルタ８１と、復水１０内で散乱してプラズマ光Ｐの進行方向に出射したレーザ光Ｌを遮断するレーザ光カットフィルタ８２とが設けられている。
【００６１】
ＵＶカットフィルタ８１は、後述するプラズマ光Ｐのスペクトル分析の際に、測定対象であるスペクトル線の半分の波長に相当するスペクトル線（高次のスペクトル線（紫外線等））を遮断するために設けられ、本実施の形態においては５２０ｎｍ以下の波長の光等をカットするように設定されている。
【００６２】
分光光学系５０は、レーザ光Ｌが照射されて復水１０から発光したプラズマ光Ｐを、Ｎａの発光スペクトル線Ｐｎ、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋ、およびＮａの発光スペクトル線ＰｎとＫの発光スペクトル線Ｐｋとを除いた他の帯域の発光スペクトル線Ｂとに分光する分光器５１と、試料セル２０の平板ガラス窓２１から出射したプラズマ光Ｐを、ＵＶカットフィルタ８１およびレーザ光カットフィルタ８２を介して分光器５１に入射させる第３集光レンズ５２とを備えた構成である。
【００６３】
ここで、分光器５１のプラズマ光Ｐの入射面には、図３の模式図に示すように、レーザ光Ｌの進行方向（矢印Ｘ方向）と平行に延びるスリット５３が形成されている。
【００６４】
このスリット５３は、試料セル２０中の復水１０に含有された成分の種類や成分濃度に応じて変動するレーザ光Ｌの焦点位置Ａに拘わらず、プラズマ光Ｐを分光器５１に入射させるために形成されている。
【００６５】
すなわち、図３に示すように、試料セル２０の復水１０にレーザ光Ｌが入射したとき、復水１０に含有される成分の種類やその成分濃度に応じて、復水１０の屈折率は変化する。
【００６６】
この結果、レーザ光Ｌの焦点位置がＡ（Ａ１，Ａ２，Ａ３，…）はこの屈折率の変動に応じて、図３の実線で示した位置Ａ１から、細破線に示した位置Ａ２の方向や粗破線で示した位置Ａ３の方向、すなわちレーザ光Ｌの進行方向Ｘに沿った方向に移動する。
【００６７】
そして、プラズマ光Ｐはこの焦点位置Ａにおいて発光するため、プラズマ光Ｐの発光位置も焦点位置Ａの移動に伴って移動する。
【００６８】
このようにプラズマ光Ｐの発光位置（焦点位置）Ａが変動すると、第３集光レンズ５２によるプラズマ光Ｐの結像位置もＢ１，Ｂ２，Ｂ３，…というように移動する。
【００６９】
したがって、分光器５１のケースに、レーザ光Ｌの進行方向Ｘに沿って延びたスリット５３を設けることによって、復水１０に含有する成分の種類やその成分の濃度に拘わらず、分光器５１にプラズマ光Ｐを確実に入射させることができる。
【００７０】
なお、復水１０に含有する成分の種類やその成分の濃度に応じたプラズマ光Ｐの結像位置Ｂの移動量が無視し得る装置においては、スリット５３は水平方向に限定されず、垂直方向に延びるように設けてもよい。
【００７１】
ツェルニターナ型の分光器５１は、スリット５３から入射したプラズマ光Ｐを波長ごとのスペクトル線に空間的に分解するものであって、焦点距離５０ｃｍ、グレーティングの格子定数１５０本／ｍｍの性能を有する回折格子が適用されている。そして、回折格子の溝の形成方向とスリット５３の長手方向とは一致している。
【００７２】
なお、Ｎａの発光スペクトル線Ｐｎは波長５８９ｎｍ、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋは波長７６６ｎｍである。
【００７３】
光強度測定系６０は、２次元状に縦１０２４個×横２５６個のＣＣＤｉｊ（１≦ｉ（縦方向）≦１０２４，１≦ｊ（横方向）≦２５６）が配列されたＣＣＤ６１であって、上記プラズマ光Ｐが波長ごとのスペクトル線に展開される方向に、ＣＣＤ６１の配列縦方向（１０２４個のＣＣＤ）が対応するように配設されている。
【００７４】
また、ＣＣＤ６１の配列横方向（２５６個のＣＣＤ）は、上述したプラズマ光Ｐの発光位置Ａの変動が生じた場合にも、このＣＣＤ６１で光強度を測定することができるように、発光位置の変動量を見込んだものであり、配列縦方向ｉが同一であり配列横方向ｊが異なる２５６個のＣＣＤｉ１〜ＣＣＤｉ２５６を同一チャンネルとして扱う。
【００７５】
なお、前述したように、プラズマ光Ｐの発光位置の変動量がＣＣＤ６１上において無視しうる程度のものであるときは、横方向に複数のＣＣＤを配列する必要はなく、縦方向にのみＣＣＤが配列された一次元のリニアセンサやラインセンサを適用することができる。
【００７６】
そして、ＣＣＤ６１の縦方向第１５５〜１６４ピクセルのＣＣＤ１５５ｊ〜ＣＣＤ１６４ｊが、波長５８９ｎｍのＮａのスペクトル線Ｐｎに対応し、縦方向第６８０〜６８８ピクセルのＣＣＤ６８０ｊ〜ＣＣＤ６８８ｊが、波長７６６ｎｍのＫのスペクトル線Ｐｋに対応するように配置され、後の演算処理等により、縦方向第１５５〜１６４ピクセルのＣＣＤ１５５ｊ〜ＣＣＤ１６４ｊがそれぞれ各別に測定した光強度のうち最大値を、Ｎａのスペクトル線Ｐｎの光強度Ｓｎとし、縦方向第６８０〜６８８ピクセルのＣＣＤ６８０ｊ〜ＣＣＤ６８８ｊがそれぞれ各別に測定した光強度のうち最大値を、Ｋのスペクトル線Ｐｋの光強度Ｓｋとする。
【００７７】
なお、ＣＣＤ６１を構成する各ＣＣＤは、周囲の環境熱や暗電流等によって暗雑音ΔＮが発生し、このＣＣＤによって検出される上記各光強度Ｓｎ，Ｓｋ等は、それぞれ暗雑音分ΔＮが上乗せされたものとなる。
【００７８】
そこで、予めこの暗雑音成分ΔＮを測定しておき、後の演算処理において、測定された各光強度Ｓｎ，Ｓｋ等からこの暗雑音成分ΔＮを差し引いて、真の光強度Ｓｎ′（＝Ｓｎ−ΔＮ），Ｓｋ′（＝Ｓｋ−ΔＮ）等が求められる。
【００７９】
また、Ｎａのスペクトル線Ｐｎの波長帯域５８９ｎｍよりも長波長側の帯域の光強度、およびＫのスペクトル線Ｐｋの波長帯域７６６ｎｍよりも長波長側の帯域の光強度が、Ｎａのスペクトル線Ｐｎの光強度およびＫのスペクトル線Ｐｋの光強度と同時に測定される。
【００８０】
具体的には、Ｎａのスペクトル線Ｐｎの波長帯域５８９ｎｍの近傍であって長波長側である縦方向第１９０〜２２０ピクセルのＣＣＤ１９０ｊ〜ＣＣＤ２２０ｊがそれぞれ各別に測定した光強度の加算平均値を、Ｎａのスペクトル線Ｐｎのバックグランド光Ｂｎの光強度ＳＢｎとし、Ｋのスペクトル線Ｐｋの波長帯域７６６ｎｍの近傍であって長波長側である縦方向第７００〜７３０ピクセルのＣＣＤ７００ｊ〜ＣＣＤ７３０ｊがそれぞれ各別に測定した光強度の加算平均値を、Ｋのスペクトル線Ｐｋのバックグランド光Ｂｋの光強度ＳＢｋとするように、後の演算処理が行われる。
【００８１】
また、分光光学系５０とＣＣＤ６１との間には、イメージインテンシファイヤが、分光光学系５０によって分光されたプラズマ光ＰがＣＣＤ６１に入射するのを許容する開状態と入射を阻止する閉状態とを切り替えるシャッタ６２として配設されている。
【００８２】
パーソナルコンピュータ７０には、上述したシャッタ６２とレーザ装置４１との駆動タイミングの基準となる基準パルスＳ０を発生する基準パルス発生器９１と、警報装置７１と、プリンタ７２とが接続されている。
【００８３】
基準パルス発生器９１には、発生した基準パルスＳ０に基づいてレーザ装置４１のレーザ光出射タイミングを設定する第１遅延回路９２と、発生した基準パルスＳ０に基づいてシャッタ６２の開閉タイミングを設定する第２遅延回路９３とが接続されている。
【００８４】
そして、第１遅延回路９２がレーザ装置４１に接続され、第２遅延回路９３がシャッタ６２に接続されており、第１遅延回路９２によってレーザ装置４１からレーザ光Ｌが出射された１．５μ秒後にシャッタ６２が開き、３０μ秒間開いた後に閉じるように設定されている。
【００８５】
なお、シャッタ６２はレーザ光Ｌの出射から１．５μ秒後に開くものに限定されるものではなく、レーザ光Ｌの出射から例えば０．２μ秒経過以後に開くようにしてもよい。
【００８６】
また、このシャッタ６２は、イメージインテンシファイヤのような光学的なデバイスによるものに限るものではなく、機械的な開閉機構等によって構成されたものであってもよい。
【００８７】
演算手段としてのパーソナルコンピュータ７０は、ＣＣＤ６１の縦方向第１５５〜１６４ピクセルのＣＣＤ１５５ｊ〜ＣＣＤ１６４ｊがそれぞれ各別に測定した光強度Ｓｎのうち最大値を求めて、得られた最大値をＮａのスペクトル線Ｐｎの光強度Ｓｎとし、同じく縦方向第６８０〜６８８ピクセルのＣＣＤ６８０ｊ〜ＣＣＤ６８８ｊがそれぞれ各別に測定した光強度のうち最大値を求めて、得られた最大値をＫのスペクトル線Ｐｋの光強度Ｓｋとするプログラムが記憶されている。
【００８８】
また、このプログラムは、ＣＣＤ６１の縦方向第１９０〜２２０ピクセルのＣＣＤ１９０ｊ〜ＣＣＤ２２０ｊがそれぞれ各別に測定した光強度ＳＢｎを加算平均して、得られた平均値をＮａのスペクトル線Ｐｎについてのバックグランド光Ｂｎの光強度ＳＢｎとし、同じく縦方向第７００〜７３０ピクセルのＣＣＤ７００ｊ〜ＣＣＤ７３０ｊがそれぞれ各別に測定した光強度ＳＢｋを加算平均して、得られた平均値をＫのスペクトル線Ｐｋについてのバックグランド光Ｂｋの光強度ＳＢｋとする。
【００８９】
さらにこのブログラムは、上記得られた各光強度Ｓｎ，Ｓｋ，ＳＢｎ，ＳＢｋから、予め測定されてパーソナルコンピュータ７０の図示しないメモリに記憶されている暗雑音成分ΔＮを差し引く演算を行い、暗雑音成分ΔＮを含まない真の各光強度Ｓｎ′（＝Ｓｎ−ΔＮ），Ｓｋ′（＝Ｓｋ−ΔＮ），ＳＢｎ′（＝ＳＢｎ−ΔＮ），ＳＢｋ′（＝ＳＢｋ−ΔＮ）が求められる。
【００９０】
一方、パーソナルコンピュータ７０の図示しないメモリには、Ｎａの発光スペクトル線Ｐｎの真の光強度Ｓｎ′を、Ｎａについてのバックグランド光Ｂｎの真の光強度ＳＢｎ′で除算して得られた値Ｓｎ′／ＳＢｎ′ごとに、Ｎａの濃度Ｒｎが対応づけられた第１の参照テーブル（以下、第１のＬＵＴ（ルックアップテーブル）という）と、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋの真の光強度Ｓｋ′を、Ｋについてのバックグランド光Ｂｋの真の光強度ＳＢｋ′で除算して得られた値Ｓｋ′／ＳＢｋ′ごとに、Ｋの濃度Ｒｋが対応づけられた第２のＬＵＴとが記憶されている。
【００９１】
この第１のＬＵＴおよび第２のＬＵＴは、予め実験的に求めたものであり、第１のＬＵＴは、既知のＮａ濃度の復水１０について上記値Ｓｎ′／ＳＢｎ′を求め、Ｎａ濃度を変化させつつ、対応する上記値Ｓｎ′／ＳＢｎ′をそれぞれ求めて、例えば図４に示すような対応関係を見いだし、値Ｓｎ′／ＳＢｎ′とＮａ濃度とを対応づけたものである。
【００９２】
第２のＬＵＴは、既知のＫ濃度の復水１０について上記値Ｓｋ′／ＳＢｋ′を求め、Ｋ濃度を変化させつつ、対応する上記値Ｓｋ′／ＳＢｋ′をそれぞれ求めて、値Ｓｋ′／ＳＢｋ′とＫ濃度とを対応づけたものである。
【００９３】
そして、上記プログラムは、実際の測定および演算によって得られた値Ｓｎ′／ＳＢｎ′を、第１のＬＵＴと比較参照することによって、復水１０中におけるＮａの濃度Ｒｎを求め、また、実際の測定および演算によって得られた値Ｓｋ′／ＳＢｋ′を、第２のＬＵＴと比較参照することによって、復水１０中におけるＫの濃度Ｒｋを求める。
【００９４】
なお、値Ｓｎ′／ＳＢｎ′とＮａ濃度とは、上記ＬＵＴによる対応付けの他、相関関係を示す回帰式等の関数として対応づけておいてもよい。値Ｓｋ′／ＳＢｋ′とＫ濃度との対応関係についても同様である。
【００９５】
また、各成分の濃度を算出する演算処理として、各成分ごとのスペクトル線の真の光強度から、対応するバックグランド光の真の光強度を単に減算処理するのではなく、各成分ごとのスペクトル線の真の光強度を、対応するバックグランド光の真の光強度で除算処理を行うのは、特開２００２−００５８３２号において提案されているように、これら各成分ごとのスペクトル線の光強度と、対応するバックグランド光の光強度との関係が、復水１０に照射されるレーザ光Ｌの光強度の変動や、試料セル２０のレーザ光Ｌが透過して入射する部分の汚れ度合い等に依存して変動するのを防止するためである。
【００９６】
判定手段としてのパーソナルコンピュータ７０には、予め設定されたＮａの基準濃度Ｒｎ０、Ｋの基準濃度Ｒｋ０、ＮａとＫとの相対的な濃度比Ｒｎ：Ｒｋについての基準継続回数Ｎ０が記憶されている。
【００９７】
そして、略１分間隔で算出された上記Ｎａの濃度Ｒｎが、予め設定された基準濃度Ｒｎ０を超えたとき、またはＫの濃度Ｒｋが、予め設定された基準濃度Ｒｋ０を超えたときは、警報装置７１に対して、第１の警報を発生させるように第１の警報信号Ｓ４を送信し、さらに算出された上記Ｎａの濃度ＲｎとＫの濃度Ｒｋとの濃度比Ｒｎ：Ｒｋが、海水中におけるこれらの濃度比と略等しい略２０：１であると算出された回数Ｎが、記憶された基準継続回数Ｎ０に達したときは、復水１０に海水が漏洩していると判定し、警報装置７１に対して、海水漏洩を知らせる第２の警報を発生させるように第２の警報信号Ｓ５を送信するプログラムが実行される。
【００９８】
なお、海水が漏洩しているとの判定は、上記濃度比Ｒｎ：Ｒｋが略２０：１と算出された回数Ｎに応じて行う方法に代えて、上記濃度比Ｒｎ：Ｒｋが略２０：１で継統した時間Ｔに応じて行うようにしてもよい。
【００９９】
この場合は、ＮａとＫとの相対的な濃度比Ｒｎ：Ｒｋについての基準継続時間Ｔ０を予め設定して、判定手段としてのパーソナルコンピュータ７０にこの基準継続時間Ｔ０を予め記憶させておき、濃度測定間隔である略１分間の待ち時間も含めて、この略２０：１の濃度比で継統した時間Ｔが基準継続時間Ｔ０を超えたときは、復水１０に海水が漏洩していると判定し、警報装置７１に対して、海水漏洩を知らせる第２の警報を発生させるように第２の警報信号を送信するようにすればよい。
【０１００】
また、試料セル２０への復水１０の供給は連続的に行う方法の他、Ｎａやの濃度測定の間隔に対応させて間欠的に行う方法によるものであってもよい。
【０１０１】
警報装置７１は、第１の警報および第２の警報という２種類の警報を発生可能に備えており、第２の警報は第１の警報よりも、例えば警告音量が大きく、あるいは警告間隔が短い等、警告度合いが相対的に高いものとして設定されている。
【０１０２】
そして、パーソナルコンピュータ７０から第１の警報信号が入力されたときは、この第１の警報信号にしたがって、第１の警報を発生し、第２の警報信号が入力されたときは、この第２の警報信号にしたがって、第２の警報を発生するように構成されている。
【０１０３】
なお、プリンタ７２は、測定時刻、ＮａおよびＫの濃度Ｒｎ，Ｒｋについての算出結果およびＮａとＫとの濃度比Ｒｎ：Ｒｋについての算出結果等を、測定の都度または所定の測定回数分をまとめて印刷するように設定されている。
【０１０４】
次に、本実施の形態に係る海水漏洩監視装置の作用について説明する。
【０１０５】
まず、送液ポンプ３１によって、復水器の復水１０が取水配管３２および注水配管３３を通じて、試料セル２０の内部に供給される。
【０１０６】
この試料セル２０への復水１０の供給と並行して、制御装置としてのパーソナルコンピュータ７０の制御により、基準パルス発生器９１から基準パルスＳ０が発生し、この基準パルスＳ０は、第１遅延回路９２および第２遅延回路９３に入力される。
【０１０７】
そして、第１遅延回路９２は、入力された基準パルスＳ０に基づいて、所定の時間だけ遅延した後に、レーザ装置４１に対して、パルス状にレーザ発振させる駆動信号Ｓ１を出力する。
【０１０８】
この駆動信号Ｓ１が入力されたレーザ装置４１は、駆動信号Ｓ１によってＱスイッチが切り替えられてパルス状のレーザ光Ｌを、遮光ケース８０内に出射する。
【０１０９】
出射したレーザ光Ｌは、レーザ光透過フィルタ４２を透過して、第１集光レンズ４３および第２集光レンズ４４により、試料セル２０内の復水１０に集光される。
【０１１０】
復水１０内における集光レンズ４３，４４の焦点位置では、レーザ光Ｌのエネルギ密度が高くなり、復水１０の一部が瞬間的に高温となって気化されプラズマ状態となる。
【０１１１】
そして、このプラズマ状態では、そこに含まれた元素が励起され、元素固有の波長の光であるプラズマ光Ｐが放射される。
【０１１２】
すなわち、この復水１０に海水の特徴的成分であるＮａやＫが含まれている場合には、このプラズマ光Ｐには、Ｎａ固有の波長（５８９ｎｍ）のスペクトル線ＰｎとＫ固有の波長（７６６ｎｍ）のスペクトル線Ｐｋが含まれる。
【０１１３】
試料セル２０内の復水１０から発光したプラズマ光Ｐは、平板ガラス窓２１を透過して試料セル２０外部に出射し、第３集光レンズ５２に入射する。
【０１１４】
第３集光レンズ５２は、分光光学系５０のスリット５３上でプラズマ光Ｐを、その焦点におけるビームウェスト径を大きくさせてソフトフォーカスさせるように、ＵＶカットフィルタ８１およびレーザ光カットフィルタ８２を介してプラズマ光Ｐを集光させる。
【０１１５】
なお、プラズマ光Ｐの一部として試料セル２０から出射した高次の紫外線など波長５２０ｎｍ以下の光等はＵＶカットフィルタ８１によってカットされ、復水１０内で散乱して試料セル２０から出射したレーザ光Ｌはレーザ光カットフィルタ８２によりカットされ、これらのノイズがスリット５３に到達することはない。
【０１１６】
また、第３集光レンズ５２がプラズマ光Ｐをシャープに焦点を結ばせるのではなくソフトフォーカスさせるのは、シャープに焦点を結ばせる場合、スリット５３の幅（スリットの延びる方向に対して直交する方向の長さ）が狭いときに焦点位置が幅方向にわずかに位置ずれしただけで、プラズマ光Ｐがスリット５３を通過できなくなるのを防止するためである。
【０１１７】
第３集光レンズ５２によって集光されたプラズマ光Ｐは、スリット５３を通過して分光器５１に入射し、分光器５１は、入射したプラズマ光Ｐを波長ごとのスペクトル線に空間的に分解する。
【０１１８】
そして、分光器５１によって、波長に対応して空間的に分解されたプラズマ光Ｐは、空間的にブロードな状態でシャッタ６２に到達する。
【０１１９】
ここで、シャッタ６２は初期的には閉じているため、プラズマ光Ｐはシャッタ６２を通過してＣＣＤ６１に到達しない。
【０１２０】
前述した基準パルス発生器９１から発生した基準パルスＳ０が入力された第２遅延回路９３は、第１遅延回路９２から駆動信号Ｓ１が出力されるタイミングに対して、１．５μ秒経過してからシャッタ開閉信号Ｓ２を出力する。
【０１２１】
そして、このシャッタ開閉信号Ｓ２が入力されたシャッタ６２は、遮蔽状態から開放状態となり、シャッタ６２を通過したプラズマ光ＰはＣＣＤ６１に到達する。
【０１２２】
ＣＣＤ６１に到達したプラズマ光Ｐは、波長に対応して空間的に分解されているため、ＣＣＤ６１の配列縦方向に対応する１０２４個のＣＣＤに、波長ごとの発光スペクトル線として入射する。
【０１２３】
また、第２遅延回路９３は、シャッタ開閉信号Ｓ２を出力してから３０μ秒後にシャッタ開閉信号Ｓ２を再度出力する。そして、この２度目のシャッタ開閉信号Ｓ２を受けたシャッタ６２は遮蔽状態となって、プラズマ光Ｐの入射を阻止する。
【０１２４】
したがって、ＣＣＤ６１は、ゲート時間幅３０μ秒間に入射したプラズマ光Ｐの光量の総和を光強度として測定する。
【０１２５】
このようにして測定されたプラズマ光Ｐの光強度分布の一例を図５に示す。
【０１２６】
なお、前述したように、プラズマ光Ｐのうち、Ｎａの発光スペクトル線Ｐｎは図５の波長５８９ｎｍ（縦方向第１５８ピクセル）、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋは波長７６６ｎｍ（縦方向第６８４ピクセル）に現れている。
【０１２７】
ＣＣＤ６１によってピクセルごと（すなわち波長ごと）に各別に測定された光強度は、デジタル信号Ｓ３に変換されて、演算手段としてのパーソナルコンピュータ７０に入力される。
【０１２８】
パーソナルコンピュータ７０は、入力されたデジタル信号Ｓ３に基づいて、縦方向第１５５〜１６４ピクセルのＣＣＤ１５５ｊ〜ＣＣＤ１６４ｊがそれぞれ各別に測定した光強度に対応したデジタル信号Ｓ３のうち最大値を求めて、得られた最大値をＮａのスペクトル線Ｐｎの光強度Ｓｎとして、図示しないメモリに一時的に格納する。
【０１２９】
同様に、縦方向第６８０〜６８８ピクセルのＣＣＤ６８０ｊ〜ＣＣＤ６８８ｊがそれぞれ各別に測定した光強度に対応したデジタル信号Ｓ３のうち最大値を求めて、得られた最大値をＫのスペクトル線Ｐｋの光強度Ｓｋとして図示しないメモリに一時的に格納する。
【０１３０】
さらに、パーソナルコンピュータ７０は、ＣＣＤ６１の縦方向第１９０〜２２０ピクセルのＣＣＤ１９０ｊ〜ＣＣＤ２２０ｊがそれぞれ各別に測定した光強度に対応するデジタル信号Ｓ３を加算平均して、得られた平均値をＮａのスペクトル線Ｐｎについてのバックグランド光Ｂｎの光強度ＳＢｎとして図示しないメモリに一時的に格納する。
【０１３１】
同様に、縦方向第７００〜７３０ピクセルのＣＣＤ７００ｊ〜ＣＣＤ７３０ｊがそれぞれ各別に測定した光強度に対応したデジタル信号Ｓ３を加算平均して、得られた平均値をＫのスペクトル線Ｐｋについてのバックグランド光Ｂｋの光強度ＳＢｋとしてメモリに一時的に格納する。
【０１３２】
このようにして算出されて一時的にメモリに記憶されたＮａの発光スペクトル線Ｐｎの光強度Ｓｎは、予め測定されてパーソナルコンピュータ７０のメモリに記憶されている暗雑音成分ΔＮを差し引かれて真の光強度Ｓｎ′に変換され、Ｋの発光スペクトル線Ｐｋの光強度Ｓｋは、予め測定されてパーソナルコンピュータ７０のメモリに記憶されている暗雑音成分ΔＮを差し引かれて真の光強度Ｓｋ′に変換される。
【０１３３】
そして、メモリに記憶されたＮａの発光スペクトル線Ｐｎの真の光強度Ｓｎ′は、Ｎａについてのバックグランド光Ｂｎの真の光強度ＳＢｎ′で除算され、得られた値Ｓｎ′／ＳＢｎ′は、予め記憶されている第１のＬＵＴと比較照合されて、復水１０中におけるＮａの濃度Ｒｎが求められる。
【０１３４】
同様に、メモリに記憶されたＫの発光スペクトル線Ｐｋの真の光強度Ｓｋ′が、Ｋについてのバックグランド光Ｂｋの真の光強度ＳＢｋ′で除算され、得られた値Ｓｋ′／ＳＢｋ′を、第２のＬＵＴと比較照合されて、復水１０中におけるＫの濃度Ｒｋが求められる。
【０１３５】
さらに、パーソナルコンピュータ７０は、これらＮａとＫとの相対的な濃度比Ｒｎ：Ｒｋを算出する。
【０１３６】
そして、これらＮａの濃度Ｒｎ、Ｋの濃度Ｒｋ、およびＮａとＫとの濃度比Ｒｎ：Ｒｋは、パーソナルコンピュータ７０のメモリに記憶されるとともに、これらの測定日時等とともに、所定のフォームでプリンタ７２に伝送される。
【０１３７】
プリンタ７２は伝送されたフォームにしたがって、所定の用紙に、測定日時、Ｎａの濃度Ｒｎ、Ｋの濃度Ｒｋ、およびＮａとＫとの濃度比Ｒｎ：Ｒｋをプリントする。
【０１３８】
さらに、判定手段であるパーソナルコンピュータ７０は、上記作用によって求められたＮａの濃度ＲｎおよびＫの濃度Ｒｋを、予め設定された基準濃度Ｒｎ０，Ｒｋ０と各別に比較し、濃度Ｒｎが基準濃度Ｒｎ０を超えたとき、またはＫの濃度Ｒｋが基準濃度Ｒｋ０を超えたときは、復水１０中に海水の特徴的成分であるＮａまたはＫが基準濃度よりも多く混入していると判定することができ、警報装置７１に対して、第１の警報を発生させるように第１の警報信号Ｓ４を送信する。
【０１３９】
いずれの濃度Ｒｎ，Ｒｋともに、それぞれ対応する基準濃度Ｒｎ０，Ｒｋ０を超えていない場合は、第１の警報を発することはない。
【０１４０】
第１の警報信号Ｓ４が入力された警報装置７１は、第１の警報信号Ｓ４に対応した第１の警報を発する。
【０１４１】
なお、プラント停止中には復水器内に付着した汚れからＮａが溶出してＮａ濃度が高く検出される傾向があるため、プラントの点検後稼働再開直後は、このような復水１０についてＮａ濃度Ｒｎの算出が行われることとなり、Ｎａが高濃度を示したとしても、復水１０に海水が漏洩していると断定することはできない。
【０１４２】
したがって、第１の警報は、このような一時的なＮａ濃度Ｒｎの上昇を見越して、復水１０への海水漏洩監視者に対して注意を促す程度のものでよい。
【０１４３】
さらにまた、パーソナルコンピュータ７０はプログラムにしたがって、上述したレーザ光Ｌの照射から濃度比Ｒｎ：Ｒｋの求め、プリンタ７２への伝送、警報装置７１への第１の警報信号Ｓ４の送信までの一連の動作ごとに、濃度比Ｒｎ：Ｒｋが略２０：１となった場合は、その回数を１カウントだけカウントアッブする（Ｎ＝Ｎ＋１）。
【０１４４】
濃度比Ｒｎ：Ｒｋが略２０：１とならない場合は、カウント回数を一旦リセットしたうえで（Ｎ＝０）、再度濃度比が略２０：１になったときからカウントアップを再開する。
【０１４５】
以上の一連の動作が、略１分間隔で繰り返される。
【０１４６】
そして、略１分間隔の測定ごとに、Ｎａの濃度ＲｎあるいはＫの濃度Ｒｋが基準濃度Ｒｎ０，Ｒｋ０を超えているか否かがモニタリングされ、濃度比Ｒｎ：Ｒｋが略２０：１になったときからの継続回数がカウントされ続けられる。
【０１４７】
そして、濃度比Ｒｎ：Ｒｋが略２０：１になった回数を表すカウント値Ｎが、基準継続回数Ｎ０に達し、しかも、Ｎａの濃度ＲｎあるいはＫの濃度Ｒｋが基準濃度Ｒｎ０，Ｒｋ０を超えている場合には、パーソナルコンピュータ７０から警報装置７１に対して、第２の警報信号Ｓ５が出力される。
【０１４８】
この第２の警報信号Ｓ５が出力される状態は、復水１０中におけるＮａ濃度ＲｎとＫ濃度Ｒｋとの比が海水中におけるこれらの濃度比と略等しい状態が継続しており、しかも、Ｎａ濃度ＲｎあるいはＫ濃度Ｒｋが一定値以上となっている状態であるため、復水１０中に海水が漏洩している可能性は極めて高いということができ、パーソナルコンピュータ７０は、海水が漏洩している状態であると判定する。
【０１４９】
そして、パーソナルコンピュータ７０から出力された第２の警報信号Ｓ５は警報装置７１に入力され、警報装置７１は、プラントの復水器を始めとして、復水１０が通過する系の点検を促す警報を発する。
【０１５０】
このように、本実施の形態に係る海水漏洩監視装置１００によれば、プラントの起動直後等においても海水漏洩有無を誤検知することがなく、精度よく海水漏洩の有無を精度よく検出することができる。
【０１５１】
なお、本実施の形態において、海水中におけるＮａの濃度とＫの濃度との濃度比を略２０：１、すなわちＮａの濃度に対するＫの濃度の比を略５％としたが、本願発明者らが、各地の沿岸において実際に海水を採取して分析した結果を、表１に示す。
【０１５２】
【表１】
0003585473.tif 000002
【０１５３】
この調査結果によれば、実際の海水におけるＮａの濃度とＫの濃度との濃度比は、１４：１〜３３：１であり、平均では２０：１である。
【０１５４】
そして、上述したＮａの濃度とＫの濃度との濃度比は、略２０：１に限らず、この海水漏洩監視装置、海水漏洩監視方法が使用される地域や季節変動等に応じて、上記調査の地域等においては１４：１〜３３：１程度に設定すればよい。
【０１５５】
また、復水１０中に海水を実際に添加した実験を行ったときの、海水添加量と復水１０中におけるＮａ濃度および復水１０中におけるＫ濃度との対応関係を図６に示す。
【０１５６】
この図６によれば、復水１０中に海水が漏洩したときは、その漏洩量に拘わらず、Ｎａ濃度とＫ濃度との濃度比が略２０：１で推移していることが認められ、ＮａとＫとの濃度比に基づいて、海水漏洩の有無を判定することの有用性が実証された。
【０１５７】
また、図１に示した概略構成図では、パーソナルコンピュータ７０を、演算手段および判定手段を含む制御・解析装置として構成したが、本発明の海水漏洩監視装置はこのような形態のものに限るものではなく、例えば図７に示すように、パーソナルコンピュータ７０の表示部を除いた制御・解析部７０ａと表示部７０ｂとを分割した構成を採用することもできる。
【０１５８】
この場合、表示部７０ｂが、図１に示した警報装置７１を兼ねるようにしてもよいし、別体の警報装置を設けてもよい。
【０１５９】
また、図７に示した実施の形態では、電源ユニット９０も含めて、海水漏洩監視装置の全体を、外装ケース２００内に収容し、この外装ケース２００の下部には移動を容易にするキャスタ２１０を配設している。
【０１６０】
このように構成された海水漏洩監視装置によれば、商用電源が近くに設置されていない場所においても、海水漏洩の監視を行うことができ、またキャスタ２１０によって、運搬作業の軽減を図ることができる。
【０１６１】
なお、送液ポンプ３１の下面には、送液ポンプ３１の駆動中に発生する振動が外装ケース２００に伝搬するのを抑制する防振材が配設されている。
【０１６２】
さらに、送液ポンプ３１と試料セル２０とを接続する注水配管３３を樹脂製の配管とすることによっても、送液ポンプ３１の振動が試料セル２０に伝搬するのを抑制することができる。
【０１６３】
また、レーザ光照射系４０、試料セル２０、分光光学系５０および遮光ケース８０を、単一の固定ベース８２上に固定設置したことにより、光学系の光軸ずれが発生するのを抑制することができる。
【０１６４】
さらに、試料セル２０や注水配管３３等から復水１０が漏洩して、遮光ケース８０内に溜まるのを防止するため、遮光ケース８０に、外光が遮光ケース８０の内部に入射するのを防止しつつ、ドレンパイプ８１を設けている。
（変形例１）
図１に示した実施の形態に係る海水漏洩監視装置１００は、レーザ光照射系４０を、試料セル２０と一直線上に配設した構成であるのに対し、図８に示した変形例１に係る海水漏洩監視装置は、レーザ光Ｌの出射方向を略直角に反射偏向するように、レーザ光照射系４０を構成したものである。
【０１６５】
すなわち、レーザ装置４１を遮光ケース８０の側面に配設し、光学系として、レーザ装置４１から出射したレーザ光Ｌの光束を拡大するビームエキスパンダ４４と、鉛直下向きに出射したレーザ光Ｌを出射方向に対して略直角に反射させる平面ミラー４５とを追加した以外は、図１に示した実施の形態における光学系と略同様である。
【０１６６】
なお、上記ミラー４４は、２軸（平面とあおり）で調整可能となっている。
【０１６７】
このように構成された変形例１に係る海水漏洩監視装置によれば、上述した実施の形態に係る海水漏洩監視装置１００の作用・効果に加えて、装置全体をコンパクトに構成することができる。
（変形例２）
図１に示した実施の形態に係る海水漏洩監視装置１００は、復水１０から発生したプラズマ光Ｐの分光器５１として回折格子を適用し、光強度測定系６０に単一のＣＣＤ６１を適用したものであるが、図９に示した変形例２のように、複数の光分配器（ビームスプリッタ（ダイクロイックミラー等を含む））と、これらの光分配器によって分配されたプラズマ光Ｐを、分光器としてのフィルタによって波長帯域ごとに分光し、これらの分光して得られた各プラズマ光Ｐの光強度を、それぞれ各別に配設された複数の光強度測定系によって測定するようにしてもよい。
【０１６８】
すなわち、図９に示す変形例２は、音響光学素子によって構成されたシャッタ６２の後方に、光分配器としての２つのビームスプリッタ６３ａ，６３ｂが配設され、各ビームスプリッタ６３ａ，６３ｂによって反射、透過した一部のプラズマ光Ｐごとの光強度をそれぞれ測定するＰＭＴ（フォトマルチプライヤ（光電子増倍管））６１ａ，６１ｂ，６１ｃが設けられている。
【０１６９】
また、各ＰＭＴ６１ａ，６１ｂ，６１ｃの前方であってプラズマ光Ｐの光路上には、透過するプラズマ光Ｐの帯域を制限する分光器としてのバンドパスフィルタ６４ａ，６４ｂ，６４ｃが配設されている。
【０１７０】
ビームスプリッタ６３ａ，６３ｂはそれぞれ反射率５０％に設定されており、シャッタ６２を通過してビームスプリッタ６３ａに到達したプラズマ光Ｐの５０％は反射され、残りの５０％は透過する。
【０１７１】
そして、ビームスプリッタ６３ａを透過した５０％のプラズマ光Ｐはさらにビームスプリッタ６３ｂに到達し、このうち５０％は反射され、残りの５０％は透過する。
【０１７２】
したがって、ビームスプリッタ６３ａで反射されたプラズマ光Ｐ１は全体の５０％、ビームスプリッタ６３ｂで反射されたプラズマ光Ｐ２は全体の２５％、ビームスプリッタ６３ｂを透過したプラズマ光Ｐ３は全体の２５％となる。
【０１７３】
ビームスプリッタ６３ａで反射された光路上に配設されたバンドパスフィルタ６４ａは、カリウム（Ｋ）の中心波長７６６ｎｍを中心として半値幅１０ｎｍの光を透過させる帯域フィルタであり、ビームスプリッタ６３ｂで反射された光路上に配設されたバンドパスフィルタ６４ｂは、ナトリウム（Ｎａ）の中心波長５８９ｎｍを中心として半値幅１０ｎｍの光を透過させる帯域フィルタであり、ビームスプリッタ６３ｂを透過した光路上に配設されたバンドパスフィルタ６４ｃは、中心波長６７０ｎｍを中心として半値幅１０ｎｍの光を透過させる帯域フィルタである。
【０１７４】
このように分光光学系および光強度測定系が構成された変形例２に係る海水漏洩監視装置によれば、ＰＭＴ６１ａが、プラズマ光ＰのうちＫによる発光スペクトル線Ｐｋの光強度Ｓｋを測定し、ＰＭＴ６１ｂが、プラズマ光ＰのうちＮａによる発光スペクトル線Ｐｎの光強度Ｓｎを測定し、ＰＭＴ６１ｃが、ＮａおよびＫのバックグランド光Ｂの光強度ＳＢを測定する。
【０１７５】
そしてこのように測定された光強度Ｓｋ，Ｓｎ，ＳＢはパーソナルコンピュータ７０等の演算手段に送信され、前述した実施の形態と同様に、これら光強度Ｓｋ，Ｓｎ，ＳＢに基づいて、Ｎａの濃度およびＫの濃度が求められる。
【０１７６】
なお、Ｎａによる発光スペクトル線Ｐｎおよびバックグランド光Ｂは２つのビームスプリッタ６３ａ，６３ｂを介しているのに対し、Ｋによる発光スペクトル線Ｐｋは１つのビームスプリッタ６３ａのみを介しているため、演算手段において、これらの光強度Ｓｋ，Ｓｎ，ＳＢの間で強度の補正が行われる。
【０１７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る海水漏洩監視方法、請求項３に係る海水漏洩監視装置によれば、水溶液中におけるナトリウムの濃度のみによって海水の漏洩有無を判定するのではなく、水溶液中におけるナトリウムの濃度、水溶液中におけるカリウムの濃度、およびこれらナトリウムとカリウムとの濃度比について時系列的に監視することによって、海水の漏洩有無を精度よく判定することができる。
【０１７８】
すなわち、水溶液にレーザ光を照射してこの水溶液から発光したプラズマ光は、この水溶液に含有された各物質ごとに固有のスペクトルを有するプラズマ光の集りであるため、スペクトル分析によって、海水の特徴的成分であるナトリウムが発したプラズマ光、および同じく海水の特徴的成分であるカリウムが発したプラズマ光を分光して検出することができる。
【０１７９】
そして、スペクトルごとのプラズマ光の光強度は、水溶液中における当該スペクトルに対応する成分の濃度と密接な相関を有するため、ナトリウムの発光スペクトル線の光強度およびカリウムの発光スペクトル線の光強度に基づいて、水溶液中におけるナトリウムとカリウムの各濃度を求めることができる。
【０１８０】
ここで、各発光スペクトル線の光強度は水溶液中における濃度が一定であっても、照射されたレーザ光の光強度に応じて増減するため、ナトリウムの発光スペクトル線およびカリウムの発光スペクトル線を除いた他の帯域の発光スペクトル線の光強度をもバックグランド光強度として同時に測定することにより、ナトリウムの濃度およびカリウムの濃度を求めることができる。
【０１８１】
そして、水溶液は連続的にあるいは間欠的に供給されるため、濃度測定対象の水溶液は時系列的に変化したものとなり、濃度および濃度比を繰り返し求めることによって、これら濃度および濃度比の時系列的変化を監視することができる。
【０１８２】
このようにして得られたナトリウムの濃度、カリウムの濃度およびナトリウムとカリウムとの濃度比についての時系列的な変化の有無やその変化の状況の監視結果に応じて、海水漏洩の有無を判定することができる。
【０１８３】
また、海水の特徴的成分のうち、ナトリウムの発光スペクトル線とカリウムの発光スペクトル線とは、波長帯域が互いに比較的離れているため、発光スペクトル線の強度検出に際して、両者を明確に分離しやすく、波長帯域の一部が重畳して誤検出するということもない。
【０１８４】
そして、水溶液の水質が劣悪なものであっても、精度よく海水漏洩を監視することができる。
【０１８５】
さらに、海水中におけるナトリウムの濃度とカリウムの濃度との濃度比は略一定であるため、前記監視の結果、前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持していれば、海水漏洩の発生を予測することができ、さらに、ナトリウムの濃度およびカリウムの濃度が時系列的に上昇していることによって、海水漏洩が発生している可能性が極めて高くなり、海水漏洩の有無を高精度に判定することができる。
【０１８６】
また、本発明の請求項２に係る海水漏洩監視方法によれば、前記ナトリウムの濃度が予め設定された第１の基準濃度値を超えたとき、または前記カリウムの濃度が予め設定された第２の基準濃度値を超えたときは、海水漏洩が発生している可能性を否定できないため、この段階で第１の警報が発せられることによって、海水漏洩の監視に対して、注意を喚起することができる。
【０１８７】
さらに、前記ナトリウムの濃度と前記カリウムの濃度との濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が継続して上昇した時間が予め設定された基準時間持続したとき、または前記濃度比が時系列的に略一定の状態を維持し、かつ前記ナトリウムの濃度および前記カリウムの濃度が上昇した回数が予め設定された基準回数に達したときは、海水漏洩の可能性が極めて高いため、この段階で第２の警報が発せられることによって、水溶液を供給している供給元の機器やプラント等の点検を、適時に促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る海水漏洩監視方法を実施する海水漏洩監視装置の一実施の形態を表す概略構成図である。
【図２】図１に示した実施の形態における試料セルの垂直断面図および水平断面図である。
【図３】分光器のプラズマ光入射面に形成されたスリットを示す模式図である。
【図４】既知のＮａ濃度の復水についての除算値Ｓｎ′／ＳＢｎ′とＮａ濃度との対応関係を示すグラフである。
【図５】測定されたプラズマ光の光強度分布の一例を示すグラフである。
【図６】復水中に海水を添加したときの、海水添加量と復水中におけるＮａ濃度およびＫ濃度との対応関係を示すグラフである。
【図７】海水漏洩監視装置の全体を外装ケース内に収容して一体的に移動可能にした海水漏洩監視装置を示す図である。
【図８】実施の形態におけるレーザ光照射系を他の態様に変更した変形例１を示す概略構成図である。
【図９】実施の形態における分光光学系を他の態様に変更した変形例２を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０  復水
２０  試料セル
２１  平板ガラス窓
３０  送液ポンプ手段
３１  送液ポンプ
３２  取水配管
３３  注水配管
３４  排水配管
４０  レーザ光照射系
４１  レーザ装置
４２  レーザ光透過フィルタ
４３，４４，５２  集光レンズ
５０  分光光学系
５１  分光器
５３  スリット
６０  光強度測定系
６１  ＣＣＤ
６２  シャッタ
７０  パーソナルコンピュータ
７１  警報装置
７２  プリンタ
８０  遮光ケース
８１  ＵＶカットフィルタ
８２  レーザ光カットフィルタ
９１  基準パルス発生器
９２，９３  遅延回路
１００  海水漏洩監視装置
Ｌ    レーザ光
Ｐ    プラズマ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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