(57)【要約】【課題】多くのバブリング槽を設けることなく、数日の長期間サンプリングを可能にするとともに、放射性物質の検出感度を大幅に上昇させることができるガスサンプリング装置を提供する。【解決手段】下半分に試料水を蓄えたバブリング槽１、２に、焼却設備の煙道等からの高温の排ガスを導入し、排ガス中の放射性物質を捕集する。排ガス中の水分の結露によりバブリング槽１、２内の水位が上昇し、光センサＳ１またはＳ３が試料水を検知すると、サンプリング槽１、２内の試料水の増量分を濃縮槽３に送る。濃縮槽３内の試料水が増加し、濃縮槽３の光センサＳ５が試料水を検知すると、濃縮槽３を加熱することにより、試料水を蒸発させて濃縮する。そして、排ガス中の放射性物質の捕集を開始してから所定期間経過すると、濃縮槽３内の濃縮液が冷却部４で冷却された後、放射線測定装置に送られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料水を蓄えるバブリング槽と、上記バブリング槽内の試料水が移送される濃縮槽とを備え、上記バブリング槽内の試料水にサンプルガスが導入されるとともに、上記バブリング槽内の試料水の増量分が上記濃縮槽に移送され、加熱、蒸発されることを特徴とするガスサンプリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたガスサンプリング装置において、上記濃縮槽内の試料水を循環する機構を備え、試料水の加熱中、上記濃縮槽内の試料水を試料水上部からスプレー噴射することを特徴とするガスサンプリング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたガスサンプリング装置において、上記バブリング槽がひょうたん型をしていることを特徴とするガスサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却施設等の排ガス中に含まれる放射性物質、例えば、セシウムを捕集するガスサンプリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射能に汚染された廃棄物等を処理する焼却施設等においては、廃棄物等の特性やその処理処分施設における状況を踏まえた放射能の調査を行うことが必要となっており、排ガス中の放射性物質を捕集して放射性物質の測定を行っている。
【０００３】
このような排ガス中に含まれる放射性物質を捕集する方法として、排ガス中の水分を加圧冷却凝縮し、回収する方法、露点計によりガス中の水分量を確認しながら一部の水蒸気を冷却凝縮し、回収する方法、シリカゲルなどの吸着材を用いる方法、あるいは、水を溜めたタンク内でサンプルガスをバブリングする方法等がある。
【０００４】
サンプルガスをバブリングする方法としては、排ガスを冷却水中に導き、冷却水中でバブリングし、排ガス中に含まれる放射性物質を冷却水で冷却し液化して捕集することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−７３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来、試料水を入れたバブリング槽に高温の排ガスを導入して排ガス中に含まれる放射性物質を捕集し、放射性物質が捕集された試料水の一定量に含まれる放射線を別途シンチレーションセンサ等で測定することにより、排ガス中の放射性物質の量を測定しているが、焼却設備等からの排ガス中の放射性物質は極少量であり、バブリング槽に大量の排ガスを吸引しなければ放射性物質を検出することができず、例えば、１分間に２０リットルの排ガスを吸引する場合、１週間程度排ガスの吸引を継続しなければ放射性物質を検出することができない。
【０００７】
一方、焼却設備等からの排ガス中にはガス状の水分が４０％程度含まれており、バブリング槽内でこれらの水分が結露する結果、１分間に２０リットルの排ガスを吸引する場合、１時間で０．６リットル程度結露するので、この結露によりバブリング槽がオーバーフローする。このため、バブリング槽を直列に複数個設けて試料液のオーバーフローを防止するようにしているが、それでも、排ガス中水分が結露してバブリング槽内が満水になるため、サンプリング時間に制約があり、数日にわたる長時間サンプリングは不可能であった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために創案されたものであり、多くのバブリング槽を設けることなく、数日の長時間サンプリングを可能にするとともに、放射性物質の検出感度を大幅に上昇させることができるガスサンプリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明のガスサンプリング装置は、試料水を蓄えるバブリング槽と、上記バブリング槽内の試料水が移送される濃縮槽とを備え、上記バブリング槽内の試料水にサンプルガスが導入されるとともに、上記バブリング槽内の試料水の増量分が上記濃縮槽に移送され、加熱、蒸発されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明のガスサンプリング装置は、請求項１に記載されたガスサンプリング装置において、上記濃縮槽内の試料水を循環する機構を備え、試料水の加熱中、上記濃縮槽内の試料水を試料水上部からスプレー噴射することを特徴とする。
さらに、請求項３に係る発明のガスサンプリング装置は、請求項１または請求項２に記載されたガスサンプリング装置において、上記バブリング槽がひょうたん型をしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明のガスサンプリング装置によれば、サンプルガス中水分によるバブリング槽内での試料水増量分を一定時間ごとに濃縮槽へ移送して、加熱することにより、試料水の不要水分を蒸発させることができるので、多くのバブリング槽を設けることなく、バブリング槽のオーバーフローを防止することができ、数日にわたる長時間サンプリングが可能となるとともに、試料水が濃縮されるので、放射性物質の検出感度を大幅に上昇させることができる。
【００１２】
また、上記のように、濃縮槽で試料水を加熱して蒸発させると、気体中に微粒子が多数浮かんだエアロゾルが発生するが、請求項２に係る発明のガスサンプリング装置によれば、濃縮槽内で試料水を循環させることにより、試料水が加熱中の試料水上部からスプレー噴射されるので、エアロゾルの発生を低減し、放射性物質の検出感度の低下を防止することができる。
さらに、請求項３に係る発明のガスサンプリング装置によれば、バブリング槽がひょうたん型をしており、バブリング時のガス流により試料水が２層に分割されるので、バブリング部が増えることになり、放射性物質の捕集効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガスサンプリング装置の概略を示すブロック図である。
【図２】図１のガスサンプリング装置のバブリング槽の詳細を示す図である。
【図３】本発明のガスサンプリング装置を制御する制御機構のブロック図である。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明のガスサンプリング装置について図面により説明する。
図１は本発明のガスサンプリング装置の概略を示すブロック図であり、１、２はバブリング槽、３は濃縮槽、４は冷却部、５はドレン槽、６は洗浄水槽、７は積算流量計、Ｐ１は試料ポンプ、Ｐ２〜Ｐ１１は送液ポンプ、Ｖは切替バルブである。
【００１５】
バブリング槽１、２は放射性物質捕集用の調整溶液を試料水として蓄えたものであり、この試料水に焼却設備の煙道等からの高温の排ガスが導入され、バブリングにより排ガス中の放射性物質が捕集される。この放射性物質捕集用の調整溶液は第１族元素アルカリ金属イオンを含む酸性溶液であり、第１族元素アルカリ金属の塩、例えばＮａＣｌを溶解して調整する。
図２はバブリング槽１の詳細構造を示す図であり、図に示すように、バブリング槽１はひょうたん型をしており、水位を計測するための外管８に光センサＳ１、Ｓ２が設けられている。また、バブリング槽１に直列接続されたバブリング槽２も同様の構造をしており、水位検出のための光センサＳ３、Ｓ４が設けられている。
【００１６】
濃縮槽３は試料水の増量分を加熱蒸発させることにより放射性物質が捕集された試料水を濃縮するためのものであり、槽外部に設けられ、試料水を加熱するヒータ９と、試料水を循環して加熱中の試料水上部よりスプレー噴射するための噴射口１０を備えている。また、この濃縮槽３内の試料水の水位を計測するための光センサＳ５、Ｓ６が設けられている。
冷却部４は、濃縮槽３からの蒸気及び試料水を冷却するためのものであり、冷却ファン１１と、この冷却ファン１１により冷却されるパイプ１２、１３を備えている。ドレン槽５は濃縮槽３からの蒸気が冷却部４で冷却されて生じたドレン液を貯めるための槽であり、ドレン液が一定量貯まったことを検知するためのフロートスイッチ１４を備えている。
【００１７】
試料ポンプＰ１は煙道等から排ガスを吸引してバブリング槽１、２に導入するためのものであり、送液ポンプＰ２、Ｐ３はバブリング槽１、２の試料水の増量分を濃縮槽３に送るためのポンプである。また、送液ポンプＰ４は濃縮槽３内の試料水を循環して加熱中の試料水上部よりスプレー噴射するためのポンプであり、送液ポンプＰ５は濃縮槽３内の試料水をパイプ１３を介して放射性物質測定装置（図示せず）に送るためのポンプである。
【００１８】
送液ポンプＰ６、Ｐ７は濃縮槽３内の試料水、ドレン槽５内のドレン液を排液出口に送るためのポンプである。また、送液ポンプＰ８は洗浄水槽６内の試料水を排ガスの導管に送るためのポンプであり、送液ポンプＰ９、Ｐ１０は洗浄水槽６内の試料水をバブリング槽１、２に送るためのポンプである。また、送液ポンプＰ１１は洗浄水槽６内の試料水を濃縮槽３に送るためのポンプであり、切替バルブＶは導管を排ガス側と大気側に切り替えるためのバルブである。
【００１９】
一方、図３は本発明のガスサンプリング装置を制御する制御機構のブロック図であり、制御部２０には光センサＳ１〜Ｓ６の出力及びフロートスイッチ１４の出力が入力され、この制御部２０が、試料ポンプＰ１、送液ポンプＰ２〜Ｐ１１の駆動、ヒータ９への通電、冷却ファン１１の駆動、及び、切替バルブＶの切替えを制御する。
【００２０】
次に、本発明のガスサンプリング装置の作用について詳細に説明する。
操作者が制御部２０に排ガス中の放射性物質の捕集開始を指示すると、制御部２０が試料ポンプＰ１を駆動するので、下半分に試料水１５を蓄えたバブリング槽１、２に、焼却設備の煙道等からの高温の排ガスが導入される。これにより、排ガスがバブリング槽１、２内の試料水１５中に導入されてバブリングされ、排ガス中の放射性物質の極微粒子と試料水１５が接触して極微粒子が捕集される。このとき、図２に示すように、バブリングガス流により発生した気層１６により、試料水１５がひょうたん型のバブリング槽１の上部に上昇し、試料水１５が上下２層に分割される。このため、上層の試料水１５でもバブリングされることになるので、排ガスは２度バブリングされ放射性物質の極微粒子の捕集効率が上昇する。バブリング槽１を通過した排ガスはバブリング槽２に導入され、同様にして排ガス中の放射性物質の極微粒子が捕集される。
【００２１】
一方、焼却設備等からの高温の排ガス中にはガス状の水分が含まれており、バブリング槽１内でこれらの水分が結露するので、試料水が増加する。そして、水位が上昇して外管８の光センサＳ１が試料水１５を検知すると、制御部２０が送液ポンプＰ２を駆動してサンプリング槽１内の試料水１５を濃縮槽３に送り、光センサＳ２が試料水１５を検知しなくなると、制御部２０が送液ポンプＰ２の駆動を停止する。バブリング槽２についても、同様に、光センサＳ３が試料水１５を検知すると、制御部２０が送液ポンプＰ３を駆動してサンプリング槽２内の試料水１５を濃縮槽３に送り、光センサＳ４が試料水１５を検知しなくなると、制御部２０が送液ポンプＰ３の駆動を停止する。
【００２２】
そして、濃縮槽３内の試料水が増加し、濃縮槽３の光センサＳ５が試料水を検知すると、制御部２０はヒータ９に通電して濃縮槽３を加熱するとともに、送液ポンプＰ４を駆動して濃縮槽３内の試料水を循環させる。これにより、試料水の増量分が加熱されて蒸発するので、放射性物質が捕集された試料水が濃縮されるとともに、濃縮槽３内の試料水が循環して噴射口１０から加熱中の試料水上部よりスプレー噴射されるので、エアロゾルを低減することができる。濃縮槽３内の試料水の濃縮が進行し、濃縮槽３の光センサＳ６が試料水を検知しなくなると、制御部２０は、ヒータ９への通電、送液ポンプＰ４の駆動を停止する。
【００２３】
一方、制御部２０は濃縮槽３の加熱と同時に冷却ファン１１を駆動しており、濃縮槽３で発生した蒸気は冷却部４のパイプ１２を通過する際に冷却されてドレン液となり、生じたドレン液はドレン槽５に送られる。そして、ドレン槽５内のドレン液が増加し、フロートスイッチ１４が液を検知すると、制御部２０は送液ポンプＰ７を所定時間、例えば、２〜５分間駆動し、ドレン槽５に貯まったドレン液を排液出口から排出する。
【００２４】
排ガス中の放射性物質の捕集を開始してから、例えば、１週間が経過し、一定量の排ガスサンプリングが終了すると、制御部２０は放射線の測定動作を開始する。制御部２０は、試料ポンプＰ１の駆動を停止した後、送液ポンプＰ５を駆動するとともに、冷却ファン１１を駆動するので、濃縮槽３内の濃縮液が冷却部４のパイプ１３を通過する際に冷却された後、放射線測定装置（図示せず）に送られる。すなわち、放射線測定装置、例えば、シンチレーションセンサは５０℃以上では劣化するため、冷却部４により濃縮液を５０℃以下に冷却して放射線測定装置に送るようにしている。
そして、放射線測定装置で測定された放射線量と積算流量計７の積算流量に基づいて排ガス中の放射線量が検出される。一定時間送液ポンプＰ５を駆動して濃縮液の放射線測定が終了すると、制御部２０は送液ポンプＰ５の駆動を停止するとともに、送液ポンプＰ２、送液ポンプＰ３及び送液ポンプＰ６を一定時間駆動することにより、バブリング槽１、２内の試料水、及び、濃縮槽３に残った濃縮液を排液出口から排出する。
【００２５】
試料水、濃縮液の排出が完了すると、制御部２０は、次に、ガスサンプリング装置全体の洗浄を実行する。
まず、制御部２０は、送液ポンプＰ８、送液ポンプＰ２及び送液ポンプＰ６を一定時間駆動し、洗浄水槽６内の試料水を導管内に流して導管の洗浄を実行する。次に、制御部２０は、送液ポンプＰ９、送液ポンプＰ１０を駆動して洗浄水槽６内の試料水をバブリング槽１、２に送る。そして、バブリング槽１、２の光センサＳ２、Ｓ４が試料水を検知すると、制御部２０は送液ポンプＰ９、送液ポンプＰ１０の駆動を停止する。この後、制御部２０は、切替バルブＶを切り替えて導管を外気側に切り替えた後、試料ポンプＰ１を一定時間駆動し、バブリング槽１、２内に外気を導入してバブリングを実行することにより、バブリング槽１、２の壁面の汚れを洗浄する。
【００２６】
バブリング槽１、２の洗浄が完了すると、制御部２０は送液ポンプＰ２、送液ポンプＰ３及び送液ポンプＰ６を一定時間駆動してバブリング槽１、２内の試料水を排出した後、送液ポンプＰ１１を駆動して洗浄水槽６内の試料水を濃縮槽３に送り、光センサ５が試料水を検出すると、送液ポンプＰ１１の駆動を停止する。この後、制御部２０は送液ポンプＰ６を一定時間駆動し、濃縮槽３内の試料水を排出し、洗浄を終了する。
【００２７】
洗浄が終了し、再び、放射性物質の捕集を行う場合、操作者が制御部２０に排ガス中の放射性物質の捕集開始を指示すると、制御部２０は、切替弁Ｖを外気側から排ガス側に切り替えるとともに、送液ポンプＰ９、送液ポンプＰ１０を一定時間駆動して洗浄水槽６内の試料水をバブリング槽１、２に送液し、バブリング槽１、２の下半分に試料水を蓄えた後、試料ポンプＰ１を駆動するので、バブリング槽１、２に焼却設備の煙道等からの排ガスが導入され、同様にして、排ガス中の放射性物質の捕集が実行される。
【００２８】
上記のように、サンプルガス中水分によるバブリング槽内での試料水増量分を一定時間ごとに濃縮槽へ移送して、加熱することにより、試料水の不要水分を蒸発させることができるので、多くのバブリング槽を設けることなく、バブリング槽のオーバーフローを防止することができ、数日にわたる長時間サンプリングが可能となるとともに、試料液が濃縮されるので放射性物質の検出感度を大幅に上昇させることができる。
【００２９】
なお、上記実施例では、バブリング槽を２個設けたが、３個以上設けることもでき、また、上記実施例では、バブリング槽をひょうたん型にしたが、通常の円筒形のバブリング槽を使用することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１、２  バブリング槽
３  濃縮槽
４  冷却部
５  ドレン槽
６  洗浄水槽
７  積算流量計
Ｐ１  試料ポンプ
Ｐ２〜Ｐ１１  送液ポンプ
Ｖ  切替バルブ
Ｓ１〜Ｓ６  光センサ
９  ヒータ
１０  噴射口
１１  冷却ファン
１２、１３  パイプ
１４  フロートスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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