(57)【要約】【課題】222Rnや、210Pb、210Biあるいは210Poの放射線を直接測定するのではなく、容易に222Rn量も定量する検出方法を提供する。【解決手段】微量222Rnを含有する炭化水素流体を質量M（g）吸着剤が充填された放射能測定用吸着塔にプロセスと同じ圧力条件P（MPa）あるいは試験用吸着圧力Pe（MPa）で流通接触させることで、炭化流体中の222Rnを平衡吸着させて、吸着剤中に吸着された、222Rnの崩壊生成物である214Biまたは214Pbから放出されるγ線量を測定することで、吸着剤に吸着した222Rn吸着量を定量する222Rn検出方法。【選択図】図１
2011174812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微量ラドン（222Rn）を含有する炭化水素流体を吸着剤が充填された吸着塔に流通接触
させることで、炭化水素流体中の不純物を除去する処理において、
処理後の吸着剤中に吸着された、222Rnの崩壊生成物である214Biまたは214Pbから放出
されるγ線量を測定することで、吸着剤に吸着した222Rn吸着量を定量することを特徴と
する222Rn検出方法。
【請求項２】
前記炭化水素流体が、天然ガス、または原油であることを特徴とする請求項１の222Rn
検出方法。
【請求項３】
214Biまたは214Pbが放射平衡に達する時間経過後、処理後の吸着剤を、吸着塔ごと、処理と同条件（圧力・温度）で遮断し、γ線量を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の222Rn検出方法。
【請求項４】
214Biまたは214Pbが放射平衡に達する時間経過後、処理後の吸着塔を減圧し、パージガスで吸着剤に吸着した222Rnを追い出し、214Biまたは214Pbから放出されるγ線量を測定
し、減衰補正することを特徴とする請求項１または２に記載の222Rn検出方法。
【請求項５】
吸着剤が、評価対象プロセスで使用している吸着材と同一からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の222Rn検出方法。
【請求項６】
吸着塔の214Biまたは214Pbのγ線計数効率（k1）を標準線源で定量したのち、214Biま
たは214Pbのγ線計数率(a)と、214Biまたは214Pbのγ線放出率(b)とから、式(1)により、222Rn量（A222）を定量することを特徴とする請求項１〜5のいずれかに記載の222Rn検出
方法。
A222=a/(k1×b)/M    …(1)
(Ｍは吸着剤質量(ｇ)
【請求項７】
請求項１〜６に記載の222Rn検出方法で求めた222Rn量（A222）から、式(2)により210Pb蓄積量(C210)、必要に応じて、210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を求めることを特徴とする蓄積放射能測定方法。
C210= τP/PeA222×(１-EXP(-λ210×T)    …(2)
（λ210：210Pbの壊変定数（9.85×10-10(s-1)）、T：時間（ｓ）、P：プロセス処理圧力(MPa)、Pe：吸着試験圧力(MPa)、τ：期間Tにおける吸着塔稼働率(-)）
【請求項８】
不純物処理プロセスの吸着塔について、吸着剤に均質に222Rn崩壊生成物が吸着されて
いると仮定し、その構造からγ線の遮蔽能力を算出し、吸着塔の計数換算係数（k2）あるいは線量換算係数（k3）を算出したのち、
214Biまたは214Pbのγ線計数率(a)と計数換算計数(k2)とから式(1-a)により、あるいは、吸着塔表面線量(D)と線量換算係数（k3）とから式(1-b)により222Rn量（A222）を定量
し、
式(2)により210Pb蓄積量(C210)、必要に応じて、210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を求めることを特徴とする蓄積放射能測定方法。
A222=a/k2    …(1-a)
A222=D/k3    …(1-b)
C210= τP/PeA222×(１-EXP(-λ210×T)    …(2)
（λ210：210Pbの壊変定数（9.85×10-10(s-1)）、T：時間（ｓ）、P：プロセス処理圧力(MPa)、Pe：吸着試験圧力(MPa)、τ：期間Tにおける吸着塔稼働率(-)）
【請求項９】
請求項７または８に記載の方法で求めた210Pb蓄積量(C210)、および必要に応じて210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量から、使用済み吸着剤の交換時期を判別す
ることを特徴とする吸着剤交換時期選定方法。
【請求項１０】
濃度既知の222Rn含有ガスに対して、請求項１〜６に記載の222Rn検出方法で求めた222Rn量（A222）を用いて、吸着剤のRn平衡吸着係数を求める方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素流体を処理した使用済み吸着剤中に吸着したラドン量を検出する方法、該方法を用いたラドン崩壊生成物蓄積量の予測・評価方法、および吸着剤交換時期の選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスや原油などの天然炭化水素流体には、水や硫黄などのほか、水銀といった重金属など各種不純物が含まれている。通常、これらの不純物のうち公知の不純物の一部は、モレキュラーシーブやシリカゲルなど公知の吸着剤によって、除去処理されていた。
【０００３】
ところで、天然ガスおよび原油にはウランあるいはトリウムおよびこれらを起源とする天然放射能が含まれている（非特許文献１）。これらの天然放射核種としては、ウラン崩壊系列のラドン(222Rn)と、トリウム崩壊系列のトロン(220Rn)と、それぞれの崩壊生成物が挙げられ、特に、222Rnとのその崩壊生成物が多く存在する。
【０００４】
このため、天然ガスおよび原油あるいはこれらの製品を処理するプラントでは、上記各種不純物を除去する際に、天然放射能も吸着し、核種によっては蓄積し、その蓄積量によって放射性物質としての取り扱いが必要となる場合がある。特に、222Rnは希ガスである
ため、天然ガスあるいは原油を処理するための各種吸着剤（脱水プロセスのモレキュラシーブ、シリカゲルなど）に222Rnが物理吸着し、222Rnの壊変生成物が放射能として蓄積する。したがって、条件によっては、使用済みの吸着剤を放射性物質として取り扱う必要が生じている。このため、交換後に使用済みの吸着剤をサンプリングし、吸着剤中の210Pb
、210Biあるいは210Po量を測定し、使用済み吸着剤が放射性物質に該当するかどうかを判定していた。(非特許文献2)。
【０００５】
また、非特許文献３には、使用する吸着剤に、222Rnガスを含有する模擬処理ガスを通
気し、222Rnの吸着係数を求め、222Rn吸着量を予測・評価している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IAEA, Radiation Protraction and the Management of Radioactive Waste in the Oil and Gas Industry, IAEA Safety Report Series No.34 (2003)
【非特許文献２】Tan, J. A. et al., Dealing with NORM at Shell Canada Limited's Jumping Pound gas plant, Proceedings of Laurance Reid Gas Conditioning Conference  (LRGCC),  329-345, Oklahoma USA, 22-25 February (2009)
【非特許文献３】村田ら、"天然ガス脱水プロセスにおけるRnおよびRn壊変生成物の蓄積評価", 日本原子力学会  2009年秋の大会（2009）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献２の方法では吸着剤を交換した後に初めて放射性物質量を判定することになり、また、先にあげた３核種210Pb、210Biあるいは210Poの放出する放射
線は測定が困難なため、放射線測定に先立ち専門家による前処理が必要であった。このため、あらかじめ放射性廃棄物であるか否の評価あるいは放射性廃棄物にならない交換期間を設定することはできなかった。
【０００８】
また、非特許文献３の方法では、222Rn含有模擬ガスを調整する特別な設備が必要であ
り、しかも222Rn濃度測定設備が必要であり、さらには、競争吸着を行う物質の影響が考
慮できないなどの多くの問題点があった。
【０００９】
このように、プロセス供用中に吸着剤中の222Rn量および実際に蓄積する放射能（210Pb、210Biあるいは210Po）は測定困難であり、また222Rn吸着量を、流体中の222Rn量、吸着剤の222Rn吸着平衡係数から算出しても、実際の流体で正確な222Rn吸着量評価すなわち210Pb、210Biあるいは210Poの蓄積量評価を行うことが難しかった。
【００１０】
そこで、より容易な方法でしかも、交換時に使用済みの吸着剤を評価するのではなく、交換前にどのくらい210Pb、210Biあるいは210Poが蓄積するのかの予測方法、あるいは、
吸着材を放射性物質として取り扱う必要がない交換時期設定方法およびこれらを可能とする222Rn検出法の出現が望まれていた。
【００１１】
なお、特開平5-107361号公報には、空気中の222Rnの検出方法が開示されており、かか
る公報には、従来技術として、活性炭を用いて222Rnを吸着し、吸着した222Rnを測定することが開示されている。また、フィルタ上に捕集した放射性物質を捕集し、放射線のエネルギー量を計測し、半減期以上の所定時間経過後、フィルタの捕集された放射性物質から放射される放射線のエネルギーを輝尽蛍光体に蓄積し、蓄積された放射線エネルギー量を測定し、その差から222Rn量を定量することが開示されている。しかしながら、この方法
は直接222Rnの検出を目的とするものであり、また、炭化水素流体中の222Rnの吸着剤への吸着量検出を目的とする本発明とは明らかに技術的思想が異なる。
【００１２】
また、特開平5-100036号公報は、空気中ダスト放射能の測定装置として、214Biの放射
能量を弁別測定することで、222Rn子孫種のβ放射能量を推定することが開示されている
。しかしながら、この方法は天然放射性核種の放射能を弁別して測定することを目的とするものであり、吸着剤に吸着された222Rn検出を目的とする本発明とは明らかに技術的思
想が異なる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような状況のもと本発明者らは、222Rnや、210Pb、210Biあるいは210Poの放射線を直接測定するのではなく、測定が容易でしかも、短半減期の214Biまたは214Pbのγ線を評価することに着目した。214Biまたは214Pbの半減期は、222Rn3.8日、210Pb22年に比べて
、それぞれ20分、22分と短いため、吸着剤に蓄積することもなく、その量は実質的に222Rn量と同一であるため、222Rn量も定量できることを見出した。さらに214Biまたは214Pb量から求めた222Rn量を用れば、210Pb、210Biあるいは210Poの蓄積量も推定可能となり、また、使用済み吸着剤を放射性物質扱いする必要のない交換時期も選定可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]微量222Rnを含有する炭化水素流体を質量M（g）吸着剤が充填された放射能測定用吸着塔にプロセスと同じ圧力条件P（MPa）あるいは試験用吸着圧力Pe（MPa）で流通接触させ
ることで、炭化流体中の222Rnを平衡吸着させて、吸着剤中に吸着された、222Rnの崩壊生成物である214Biまたは214Pbから放出されるγ線量を測定することで、吸着剤に吸着した222Rn吸着量を定量する222Rn検出方法。
[2]前記炭化水素流体が、天然ガス、または原油である[1]の222Rn検出方法。
[3] 222Rnが平衡吸着に到達する時間あるいは 214Biまたは214Pbが放射平衡に達する時間のいずれか長い時間経過後、222Rn平衡吸着処理後の吸着剤を処理と同条件（圧力）まま
で遮断し、放射能測定用吸着塔ごと、遮蔽体の中でγ線量を測定する[1]または[2]の222Rn検出方法。
[4] 222Rnが平衡吸着に到達する時間あるいは 214Biまたは214Pbが放射平衡に達する時間のいずれか長い時間経過後、処理後の吸着塔を減圧し、パージガスで吸着剤に吸着した222Rnを追い出したのち、214Biまたは214Pbから放出されるγ線量を測定し、減衰補正する[1]または[2]の222Rn検出方法。
[5]吸着剤が評価対象プロセスで使用している吸着材と同一（望ましくは同一ロット）と
する
[1]〜[4]の222Rn検出方法。
[6]放射能測定用吸着塔の214Biまたは214Pbのγ線計数効率（k1）を標準線源で定量した
のち、214Biまたは214Pbのγ線計数率(a)と、214Biまたは214Pbのγ線放出率(b)とから、式(1)により、222Rn量（A222）を定量する[1]〜[5]の222Rn検出方法。
【００１５】
A222=a/(k1×b)/M    …(1)
[7]前記[1]〜[6]の222Rn検出方法で求めた222Rn量（A222）から、式(2)により210Pb蓄積
量(C210)、および必要に応じて210Pb蓄積量(C210)から 210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を求
めることを特徴とする蓄積放射能測定方法。
【００１６】
C210= τ×P/Pe×A222×(１-EXP(-λ210×T))    …(2)
（λ210：210Pbの壊変定数（9.85×10-10(s-1)）、T：時間（ｓ）、P：プロセス処理圧力(MPa)、Pe：吸着試験圧力(MPa)、τ：期間Tにおける吸着塔稼働率(-)）
[8]不純物除去処理プロセスの吸着塔について、吸着剤に均質に222Rn崩壊生成物が吸着されていると仮定し、その構造からγ線の遮蔽能力を算出し、吸着塔の計数換算係数（k2）あるいは線量換算係数（k3）を算出したのち、
214Biまたは214Pbのγ線計数率(a)と計数換算計数(k2)とから式(1-a)により、あるいは、吸着塔表面線量(D)と線量換算係数（k3）とから式(1-b)により222Rn量（A222）を定量
し、
式(2)により210Pb蓄積量(C210)、必要に応じて、210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を求めることを特徴とする蓄積放射能測定方法。
【００１７】
A222=a/k2    …(1-a)
A222=D/k3    …(1-b)
C210= τP/Pe×A222×(１-EXP(-λ210×T)    …(2)
（λ210：210Pbの壊変定数（9.85×10-10(s-1)）、T：時間（ｓ）、P：プロセス処理圧力(MPa)、Pe：吸着試験圧力(MPa)、τ：期間Tにおける吸着塔稼働率(-)）
[9]前記[7]〜[8]に記載の方法で求めた210Pb蓄積量(C210)、および必要に応じて210Pb蓄
積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量から、使用済み吸着剤の交換時期を判別する
ことを特徴とする吸着剤交換時期選定方法。
[10]濃度既知の222Rn含有ガスに対して、前記[1]〜[7]の222Rn検出方法で求めた222Rn量
（A222）を用いて、吸着剤のRn平衡吸着係数を求める方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、プロセス稼働中における吸着剤中の222Rn量を、222Rn娘核種である214Biまたは214Pbを測定することによって、評価しているので、流体中の222Rn濃度、吸着
剤の222Rn吸着平衡係数を測定することなく、簡便かつ精度よく、吸着剤中の222Rn量を直接評価できる。かかる方法によれば、ガス中の222Rn濃度を測定する必要もなく、また、222Rn含有模擬ガスを調整する必要なく222Rn吸着量を評価可能となる。
【００１９】
さらに本発明の方法は、実際の天然ガスや原油など、不純物や挟雑物を含んでいても評価可能であり、さらに、共存物質（特に水など吸着競争物質）を含む実際の天然ガスや原油を用いることにより、共存物質の濃度や222Rn吸着への影響も考慮する必要もない。
【００２０】
その結果、222Rn吸着量に基づき使用済み吸着剤の放射能濃度を予測可能とし、さらに
、放射性物質として取り扱う必要がない交換期間を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかる222Rn検出方法のフロ−図の一態様を示す。
【図２】実施例で用いた吸着試験を行うための設備の概略フロー図を示す。
【図３】実施例１で評価したシリカゲル使用期間と210Pb蓄積量の関係を示す。
【図４】実施例２で評価した模擬ガス中の222Rn濃度と214Bi放出放射線量の関係を示す。
【図５】実施例３で評価した模擬ガスの吸着圧力と214Bi放出放射線計数率/222Rn濃度 の関係を示す。
【図６】吸着剤のRn平衡吸着係数と214Biγ線計数/222Rn濃度の関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の態様について説明する。
【００２３】
本発明にかかる222Rn検出方法では、炭化水素流体処理後の使用済み吸着剤中に吸着さ
れる210Pb蓄積量(C210)あるいは 210Bi蓄積量, 210Po蓄積量を予測するために、小型の放射能測定用吸着塔に吸着される222Rn量を、222Rnの崩壊生成物である214Biまたは214Pbから放出されるγ線量を測定することで、吸着剤に吸着した222Rn吸着量を定量する。
【００２４】
(i)炭化水素流体
本発明で使用される炭化水素流体としては、天然ガスや原油などの天然炭化水素流体が挙げられる。これらの炭化水素流体には、水や硫黄などのほか、水銀といった重金属など各種不純物が含まれ、また極微量の天然放射能も含まれている。天然放射核種としては、226Ra、222Rnとのその崩壊生成物が多く存在する。
【００２５】
このような天然放射能量は、原油、天然ガスを産出する油田やガス田、炭田、ガス鉱床によって変動する。
【００２６】
(ii)吸着剤
本発明の評価対象となる吸着剤として、公知のものが挙げられ、シリカ（シリカゲル）、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト（モレキュラーシーブ）などのセラミック、ガラス、樹脂又は活性炭などを評価対象とすることができる。吸着剤は、評価対象の不純物除去処理プロセスで使用する吸着剤と同一ないし同一ロットであることが好ましい。
【００２７】
またこれらの吸着剤は、水酸化アルカリおよび／または炭酸アルカリが担持されていてもよい。また、Mo、Ｃｕ、Ｖ、Ｗ等の硫化物からな吸着剤を用いてもよく、これらの硫化物にコバルト及び／又はニッケルが取り込まれていてもよい。
【００２８】
吸着剤の形状は特に制限されないが、吸着塔に充填することを鑑み、粉体状であっても、球（ビーズ）、立方体、円柱(ペレット)、円筒、ハニカムなどの所定の形状に成形されたものであってもよく、これらが混合物であってもよい。
【００２９】
吸着剤の比表面積が大きい方が接触効率を向上でき、５〜４００ｍ2／ｇ、特に１００
〜２５０ｍ2／ｇの比表面積を有するものが用いられているが、これらに限定されるもの
ではない。
【００３０】
吸着剤の材質および比表面積によって吸着平衡係数が異なる。通常、比表面積が大きい方が、該係数は大きくなる。
このため、評価対象のプロセスで使用している同じ銘柄望ましくは同じロットの吸着剤を放射能測定用吸着塔に充填する。
【００３１】
(iii)吸着塔
炭化水素流体と吸着剤との接触方法は任意であるが、特に固定床流通方式が好ましい。
【００３２】
放射能測定用吸着塔の形状や該塔に充填される吸着剤の種類や量によって、後記する計数効率が変化するので、予め、標準線源を用いて、所定量の吸着剤が充填された吸着塔ごとの計数効率を求めておくことが望ましい。計数効率の求め方は下記式(3)によって求め
られる。
【００３３】
【数１】
2011174812.tif 000003
【００３４】
(iv)流通処理
所定の吸着塔に所定の形状に充填した吸着剤（充填剤カラム）に、炭化水素流体を流通する。このときの温度および圧力は特に制限されないが、そのプロセスの目的に応じてで使用されている。
【００３５】
これらの流通処理によって、炭化水素流体中の不純物が吸着剤に付着して除去されるが、同時に、222Rnも物理吸着し、吸着平衡となっている。
【００３６】
ラドン（222 Ｒｎ）の崩壊系列を以下に示す。222Rnおよびその崩壊生成物の崩壊によ
り種々のエネルギーのα，β，γ線が放出される。222Rnおよびその放射性崩壊物質は所
定の平衡状態（放射平衡）を保って存在している。このうち222Rnは気体であり、その崩
壊生成物は金属元素であり主として固体に付着する。
【００３７】
ラドン（222Rn）（3.824日）→218Po（3.05分）→214Pb（26.8分）→214Bi（19.9分）
→214Po（64.3マイクロ秒）→210Pb（22.3年）→210Bi（5.01日）→210Po（138.4日）→206Pb（安定）
このように、210Ｐｂの半減期が２２年であり、吸着剤に吸着した天然放射能として、210Ｐｂは吸着剤に蓄積される。また吸着剤中には218Ｐｏから 214Ｐｏまでの放射性の222Rn崩壊生成物が存在し、それぞれの半減期が222Rnに比べて短いことから、放射平衡によ
って、218Ｐｏから 214Ｐｏまでの核種の吸着剤中の放射能量は、実質的に吸着した222Rn放射能量と同一にとなる。一方、吸着材中の222Rnは流体中の222Rnと吸着平衡にあり、前記核種に崩壊しても、新たに吸着されるので、流体中222Rn濃度が一定であると仮定する
と222Rn吸着量は不変となる。
【００３８】
なお、222Rnの吸着は物理吸着であるため、平衡状態における吸着量（平衡吸着量）は
、吸着圧力、温度および吸着剤の吸着係数に依存する。このため、吸着試験は、プロセスと同じ温度・圧力で流通することが望ましく、また、計数効率測定時も同じ圧力とすることが望ましい。なお、吸着試験の圧力が変わってもP/Peを乗ずることで補正可能である。温度については保守的に評価するため一般的には低い温度の値で評価すれば良く、また、必要があれば吸着等温線から補正も可能である。
【００３９】
流通時間は、222Rnが平衡吸着に達する時間以上かつ短寿命の222Rn崩壊生成物である214Biないし214Pbが放射平衡に達する3時間程度以上流通する。
【００４０】
流速は、222Rn 吸着量に実質的に影響しないので、SVで10程度以上であれば良く、本来の不純物除去の目的に合わせた量であればよい。
【００４１】
(v) 222Rn量の検出
処理後の吸着剤を、Ge半導体検出器によって、214Biのγ線（609 keVなど）、214Pbの
γ線（352keVなど）量を測定する。
【００４２】
測定データは、計数率(cps)で求められ、前記したような吸着塔の計数効率（k1 %）と
、214Biまたは214Pbのγ線計数率(a cps)と、214Biまたは214Pbのγ線放出率(b %)と、吸着剤質量（Ｍ g）から、式(1)により、214Biまたは214Pb量（A214 Bq/g）が定量され、この濃度は、222Rn量（A222 Bq/g）と同一である。
【００４３】
A222= A214=a/(k1×b)/M    …(1)
本発明によれば、吸着平衡および放射平衡到達後に流通しながら測定することができれば、容易に222Rn吸着量を評価できる。しかしながら、214Biないし214Pbを精度よく測定
するためには、バックグランド放射線を遮蔽し測定する必要がある。このため、流体の流通を停止し、吸着塔を切り離し、遮蔽体内で214Biないし214Pbのγ線を測定する。このとき、吸着塔内の圧力を実際の処理と同じ圧力のまま測定すると、222Rnの吸着平衡も維持
されるので望ましい。
【００４４】
遮蔽体として、放射線遮蔽能を有するものであれば特に制限されるものではなく、鉛、タングステン、鉄、劣化ウラン、ステンレスなどの公知ものからなるものが挙げられる。
【００４５】
吸着塔を同じ圧力に維持できない場合、減圧し、パージガスで吸着剤に吸着した222Rn
を追い出したのち、214Biまたは214Pbから放出されるγ線量を測定し、減衰補正することで222Rn吸着量を求めることも可能である。不活性ガスとしては、窒素、アルゴンなどが
挙げられる。
【００４６】
減衰補正は下記式(4)で表される。
【００４７】
222Rn追い出し後から計測開始までの冷却時間TCL (s)後からTM (s) 間測定して得られ
たγ線計数G（count）から、A222（Bq/g）を求める。
【００４８】
A222 = F(TCL, TM) * K * G      (4)
ここで、Kは計数効率 (Bq/cps)、F(TCL, TM)は崩壊の補正係数であり、218Po, 214Pb, 214Biの崩壊に関する微分方程式を解き214Biの放射能量A214を求め、A214を時刻TCLからTM
まで積分して得られる214Bi崩壊数とA222の換算係数である。
【００４９】
(vi)ラドン崩壊生成物蓄積量の評価・予測方法および吸着剤の交換時期選定方法
前記のように214Biまたは214Pbは222Rnと放射平衡にあるため、吸着剤に存在する214Biまたは214Pbと222Rnの放射能量は等しくなる。一方、半減期の長い210Pbは時間とともに
吸着剤に蓄積される。したがって、214Biまたは214Pb放射能量がわかれば、222Rn吸着量
がわかり、吸着剤使用期間と210Pb壊変定数から、210Pb生成速度を求めることができる。また、蓄積した210Pbは崩壊により減衰するため210Pbの原子数濃度n210(個/g)の単位時間あたりの変化は、下記式(5)で表すことができる。
【００５０】
dn210 /dt = A222 -λ210×n210 (5)
λ210は210Pbの壊変定数であり、9.85 x 10-10（s-1）である。この式を t=0 でn210 =０で解くと
n210 = A222/λ210×(１-EXP(-λ210×T)) 
処理開始後T(s) における210Pb蓄積量C210 (Bq/g) は、期間T(s)における吸着塔の再生等による休止期間を考慮すると式(2)となる。
【００５１】
C210=τ×P/Pe×A222×(１-EXP(-λ210×T))    …(2)
（P：プロセス処理圧力(MPa)、Pe：吸着試験圧力(MPa)、τ：期間T(s)における吸着塔稼
働率(-)）
210Bi蓄積量、 210Po蓄積量は、210Pbと放射平衡にあるとし210Pbに等しいとすること
により求めることができる。
【００５２】
したがって、放射性物質として取り扱う必要がある基準放射能濃度を E210 (Bq/g)とすると、
E210 > C210 となるT (s)を求めることにより、使用済み吸着剤を放射性物質として取
り扱う必要がない交換時期Tc (s)を評価することが可能となる。
【００５３】
222Rn吸着量は、吸着塔の圧力が高くなると、正比例で高くなる。また、吸着剤の平衡
吸着係数が大きくなると、正比例で高くなる。
【００５４】
しかしながら、本発明では、吸着した214Biまたは214Pbのγ線放出率から222Rn量を評
価するので、吸着圧力や吸着剤の材質(吸着平衡係数)が変化しても、影響されることなく、222Rn量を求めることができ、かかる222Rn量から210Pb蓄積量、210Bi蓄積量、 210Po蓄積量は、容易に予測・評価できる。
【００５５】
このように、本発明によれば、222Rn量を評価することで、ラドン崩壊生成物の蓄積量
を評価・予測できる。
【００５６】
また、本発明によれば、天然ガス処理プロセスの吸着塔について、天然ガス処理プロセスの吸着塔の210Pb蓄積量(C210)、必要に応じて、210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を求めることも可能である。具体的には、吸着剤に均質に222Rn崩壊生成物が吸着されていると仮定し、その構造からγ線の遮蔽能力を算出し、吸着塔の計数換算係数（k2  cps/(Bq/g)）あるいは線量換算係数（k3 (Gy/h)/(Bq/g)）を算出したのち、
214Biまたは214Pbのγ線計数率(a cps)と計数換算計数 (k2 cps/(Bq/g))とから式(1-a)により、あるいは、吸着塔表面線量(D Gy/h)と線量換算係数（k3 (Gy/h)/(Bq/g)）とから式(1-b)により222Rn量（A222）を定量することも可能である。
【００５７】
A222=A214=a/k2    …(1-a)
A222= A214=D/k3    …(1-b)
計数換算係数（k2 cps/(Bq/g)）とは、プロセスの吸着塔に吸着剤が充填されていると
き、214Biあるいは214PbがA'214 (Bq/g)で存在するときに吸着塔の表面で測定されるγ線の計数率a'（cps）としたとき k2=a'/A'214 （cps/(Bq/g)） として得ることができる係
数を意味する。
【００５８】
また、線量換算係数(k3 (Gy/h)/(Bq/g))とは、プロセスの吸着塔１に吸着剤が充填されているとき、214Biおよび214PbがA'214 (Bq/g) で存在するときに吸着塔の表面で測定さ
れるγ線の空間線量率D'（Gy/h）としたとき k3=D'/A'214 （(Gy/h)/(Bq/g)） として得
ることができる係数を意味する。
【００５９】
上記式（1-a）または（1-b）で得られた222Rn量（A222）を上記式(2)に当てはめれば、210Pb蓄積量(C210)、210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を評価・予測可
能となる。
【００６０】
したがって、本発明によれば、以上のように評価・予測される210Pb蓄積量(C210)、お
よび必要に応じて210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量から、使用済み吸着剤の交換時期を判別する選定方法が提供され、かかる方法によれば、使用済み吸着剤中の210Pbを直接測定する必要もない。また流通させた炭化水素流体中の222Rn濃度、吸着した222Rn量を測定する必要もないため処理工程を中断する必要もなく、非常に簡便で、しか
も正確なデータを得ることが可能となる。吸着圧力や吸着剤の材質(吸着平衡係数)と222Rn吸着量は正比例の関係にあるので容易に222Rn吸着量の補正が可能となる。
【００６１】
また、本発明によれば、濃度既知の222Rn含有ガスに対して、以上のような222Rn検出方法で求めた222Rn量（A222）を用いて、各吸着剤のRn平衡吸着係数を求めることも可能と
なる。
【００６２】
(vii)評価プロセス
図１は、本発明にかかる222Rn検出方法の基本フローの一態様例を概略的に示している
。
【００６３】
図１中、１は内部に吸着剤が充填されたプロセスの吸着塔、２は炭化水素流体タンク、３は吸着剤が充填された放射能検出用の吸着塔、４〜６はおよび１０は仕切弁、７は背圧弁、８は圧力計、９はパージガスタンク、１１は放射線遮蔽体、１２はGe半導体検出器を示す。
【００６４】
具体的には、処理対象の炭化水素流体タンク２から、吸着剤が充填された吸着塔１を流通して、所望の不純物を除去するプロセスにおいて、仕切弁４によって分岐し、吸着塔１と同じ形状でかつ同じ吸着剤を充填した吸着塔３に流通する。このとき、可能であれば圧力と温度を吸着塔１と同じ条件とすることが望ましい。また、異なる条件となる場合は、圧力と温度を記録し、圧力については補正を行う。温度については補正を行ってもよいが、222Rn吸着量すなわち210Pb、210Biあるいは210Po蓄積量を保守的に評価するためにはプロセスよりも低い温度であれば良い。なお、流量については、平衡吸着となっているため、適度な流量があれば良い。吸着塔３の出口に設けた背圧弁７で吸着圧力を調整することも可能である。
【００６５】
吸着塔３に吸着した222Rn量を、吸着塔3の形状の線原に対して校正されたGe半導体検出器１２を用い、上記のように214Biないし214Pbのγ線量から求める。測定時には、吸着塔３を放射線遮蔽体１１内に設置するか、あるいは、系から切り離した吸着塔３を放射線遮蔽体１１で隔離することが望ましい。放射平衡成立後（3時間以上経過後）に測定し得ら
れた214Biないし214Pb放射能量は、吸着された222Rn放射能量と等しく、この値から210Pb生成量を算出し、任意の時間経過後の210Pb蓄積量を算出することができる。また、この210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を予測・評価できる。
【００６６】
本発明では、平衡吸着到達後および放射平衡到達後に流通しながら測定することができれば、簡単に流通開始後任意の時間における放射能蓄積量を評価することができる。
【００６７】
しかしながら、214Biないし214Pbを精度よく測定するためには、バックグランド放射線を遮蔽し測定する必要がある。特に実際の工程では、処理現場で測定することは困難なことが多い。このため、流体の流通を停止し、吸着カラムを切り離し、通常、遮蔽体内で214Biのγ線を測定する。このとき、吸着カラム内の圧力をプロセスと同じ圧力のまま測定
できる場合は、実際に処理した場合の測定と同様の計算手法で評価が可能となる。
【００６８】
このとき吸着圧力を維持したまま仕切弁５および６により、吸着塔を切り離して測定される。
【００６９】
吸着圧力を維持した状態での測定が不可能な場合は、放射平衡成立後に吸着塔を取り外し、パージガス９で222Rnを追い出したのちに遮蔽体内に設置されているGe半導体検出器
で214Biないし214Pbの放出するγ線を測定する。そして、上記式(4)に基づき、減衰補正
した、222Rn量を算出し、この値から210Pb生成量を算出し、任意の時間経過後の210Pb蓄
積量を算出することができる。
【００７０】
また、吸着塔１の構造からγ線の遮蔽能力を算出し、吸着塔の計数換算係数（k2  cps/(Bq/g)）あるいは線量換算係数（k3 (Gy/h)/(Bq/g)）を算出したのち、222Rn量が測定で
き、この値から210Pb生成量を算出し、任意の時間経過後の210Pb蓄積量を算出することができる。また、この210Pb蓄積量(C210)から210Bi蓄積量、 210Po蓄積量を予測・評価できる。
【００７１】
[実施例]
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例１]
222Rn吸着量および210Pb蓄積速度の算出
模擬ガス中の222Rn濃度と214Bi放出放射線量の関係を確認するため、以下の吸着試験評価を行なった。かかる吸着試験の概略を図２に示す。図２は吸着試験を行うための設備の概略フロー図である。該設備には、模擬ガスを貯蔵する模擬ガスタンク(1)、ガスを循環
するエアポンプ(2)、ポンプの振動を緩和するバッファタンク(3)、評価対象吸着剤を充填した吸着カラム(4)、吸着圧力を調整する背圧弁(5)、系内の222Rn濃度を測定する電離箱(6)を模擬ガスが循環するように構成し、模擬ガスタンク〜背圧弁の圧力をモニタリングする圧力計1(7)、吸着圧力をモニタリングする圧力計2(8)およびポンプバイパス流量を調節する調節弁(7)が設置されている。
a)模擬ガスの調製
また、吸着試験に供給する222Rnを含有する模擬ガスを調製するため、高い濃度で226Raを含む土壌を入れた222Rn発生容器(10)に、模擬ガス(11)を所定期間封入した。真空ポン
プ(13)で吸着試験系内を真空にし、222Rnが十分生成した模擬ガスをフィルター(12)で除
塵し移送する。圧力が不足する場合は所定の圧力になるまで模擬ガス(11)を供給した。
b)模擬ガスの吸着
吸着系内に0.1 MPa-absの222Rn模擬ガスを充填し、エアポンプを起動し吸着圧力が0.15
MPa-absになるように調節して、222Rn模擬ガス吸着カラム内に循環流通させた。このと
きの吸着カラムには  シリカゲル  22.4 g  を充填した。このとき温度は室温の25℃とした。
c)模擬ガス中の222Rn濃度と214Bi放出放射線量の評価
短寿命の222Rn崩壊生成物（214Po、210Pb、210Bi）が平衡に達する3時間以上循環させ
た後、吸着カラム(4)を切り離し、Ge半導体検出器で214Biが放出するγ線を低バックグランドγ線スペクトロメトリー装置で計測した。
【００７２】
試験結果として214Biγ線（609 keV）計数率として 0.0070 cpsが得られた。
別途測定した吸着カラム形状の線源の609 keVγ線の計数効率は0.0356%であった。また、γ線放出率は46.1%であるため、質量M（22.7）gの吸着剤を充填した吸着剤カラム全体で
の214Bi放射能量として42.7 Bq（0.0070 / (0.0356/100) / (46.1/100)）、吸着剤中の214Bi濃度として 1.88 Bq/gが得られた。この値は吸着された222Rn濃度A222に等しく、このことから、210Pb生成速度として1.88 原子（個）/g/s が得られた。
【００７３】
一方、吸着平衡到達後の模擬ガス中の222Rn濃度を求めるため、運転中の圧力を記録し
、運転停止直前に電離箱を隔離した。電離箱中の圧力を模擬ガス(11)を用いて0.1 MPa-ab
sに調整し振動容量電位計を用いて電離電流を測定し、電離箱中222Rn濃度を算出し、運転中の圧力に基づき、運転中の222Rn濃度を算出した。222Rn濃度は1860 Bq/m3であった。
【００７４】
吸着カラムの222Rn平衡吸着係数は、模擬ガスを用いたカラム吸着試験の破過曲線にお
ける222Rn吸着量と模擬ガス中222Rn濃度の比として求め、その結果0.15 m3/kgであった。
【００７５】
模擬ガス中の222Rn濃度1860 Bq/m3と、吸着圧力0.15 MPa、平衡吸着係数0.15 m3/kgを
与えて算出した222Rn吸着量は、1.2（Bq/g）および210Pb蓄積速度1.2（原子（個）/g/s）であり、本手法で求めた222Rn吸着量は、1.88（Bq/g）および210Pb蓄積速度1.88（原子（個）/g/s）とほぼ一致した。
【００７６】
このように、本手法を用いることにより、天然ガス中の222Rn濃度および吸着剤の222Rn平衡吸着係数を求めることなく、吸着剤中の214Bi濃度を測定することで、210Pb蓄積速度を評価することが可能であることを確認した。
【００７７】
なお、本手法でも求めた222Rn吸着量A2221.88（Bq/g）および222Rn濃度は1860 Bq/m3から求めた平衡吸着係数は0.22 m3/kgであり、模擬ガスを用いたカラム吸着試験の破過曲線殻求めた平衡吸着係数0.15 m3/kgとよく一致した。
d)吸着剤の交換時期選定
210Pb蓄積速度に基づき、この系（稼働率τ=1 (100%)、処理圧力0.15 MPa-abs）における吸着剤使用期間と蓄積量を評価した。結果は図３に示される。
【００７８】
放射性物質として扱う必要性のある濃度基準としてIAEAが提唱している規制免除レベル1Bq/gを採用すると、この条件で処理を続ける場合、約３年で210Pb蓄積量がこの値に達すると予測される。そこで交換期間を2年に設定すれば使用済み吸着剤を放射性物質として
取り扱う必要がないと予測することできる。
[実施例2]
模擬ガス中の222Rn濃度と214Bi放出放射線量の関係
222Rn濃度と214Biγ線計数率の関係を確認するため、実施例１と同じ222Rn崩壊生成物
蓄積評価試験装置用い、222Rn濃度を、３００、９００、1860、６０００Bq/m3に変化させた。各水準で、上記実施例１と同様の条件で、吸着カラム内に模擬ガスを流通させ、模擬ガス中222Rn濃度と214Bi放出放射線量を評価した。模擬ガス中の222Rn濃度と214Bi放出放射線量の関係を図４に示す。このとき214Biγ線計数は吸着運転終了10分後から10000秒測定を実施した。
【００７９】
図４より、214Biγ線計数は模擬ガス中222Rn濃度と比例関係にある。
【００８０】
このことから、吸着カラム1に充填されている吸着剤と同じ吸着剤を充填した吸着カラ
ム3に吸着された214Biからの放出放射線計数率を測定すれば流通流体の222Rn濃度を考慮
することなく、210Pb蓄積速度を評価することが可能である。
［実施例3］
模擬ガス吸着圧力と214Bi放出放射線計数の関係
模擬ガス吸着圧力と214Bi放出放射線量の関係を確認するため、図２の222Rn崩壊生成物蓄積評価試験装置用い、実施例１と同様の方法で準備した模擬ガスを使用し、循環開始前の吸着試験系の圧力を0.03 MPa〜0.3 MPaの範囲で設定し、その後、エアポンプを起動し
模擬ガスを循環した。このとき吸着圧力を 0.05 MPa〜0.5 MPaの範囲で設定した。（圧力範囲はポンプ起動による。）
図５に模擬ガスの吸着圧力と214Bi放出放射線計数率/222Rn濃度 の関係を示す。図５に示した通り、214Bi放出放射線計数/222Rn濃度は吸着圧力と比例関係にある。
【００８１】
このことから、プロセスと同じ条件で吸着カラムに吸着された214Biからの放出放射線
計数率を測定すれば直接的に210Pb蓄積速度を評価することが可能である。プロセス圧力Pと吸着試験Peの圧力が異なる場合はP/Peを乗ずることにより評価可能である。
［実施例4］
吸着剤のRn平衡吸着係数と214Biγ線計数の関係
吸着剤のRn平衡吸着係数と214Biγ線計数の関係を確認するため、Rn吸着平衡係数が異
なる吸着剤（モレキュラーシーブ4A（Rn吸着係数0.037 m3/kg）、2種類のシリカゲル（Rn吸着係数 0.076および0.15 m3/kgをそれぞれ20 g 吸着塔に充填し、実施例１と同様に圧
力0.15 MPa、温度25℃において模擬ガスを流通させた。吸着後の214Biγ線計数を測定し
た。
【００８２】
図６にRn平衡吸着係数と214Bi放出放射線計数/222Rn濃度の関係を示す。図６に示す通
り214Bi放出放射線計数/222Rn濃度はRn平衡吸着係数と比例関係にある。
【００８３】
このことから、吸着カラムに吸着された214Biからの放出放射線計数率を測定すれば吸
着剤の種類を考慮することなく210Pb蓄積速度を評価することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１…吸着塔（プラント）
２…炭化水素流体タンク
３…放射能検出用（222Rn吸着量測定用）の吸着塔
４〜６、１０…仕切弁
７…背圧弁
８…圧力計
９…パージガスタンク
１１…放射線遮蔽体
１２…Ge半導体検出器
【図１】
2011174812.tif 000004
【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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