(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性核種を含む試料を試薬により分解する試料分解部と、前記試料分解部で分解された試料の分離及び精製を行う分離・精製部と、前記分離・精製部で分離精製された試料をシンチレーション用液体に溶解させる液体シンチレーション調整部と、前記液体シンチレーション調整部で調整された試料に起因する発光を測定する測定部と、前記各部の処理を自動的に制御する制御部とを備える、放射性核種の自動分離測定システムであって、
前記各部は前記試料及び前記試薬が外部に漏れないような閉鎖構造を備え、
前記試料を含む溶液を減圧を用いて前記各部の間で移送し、かつ移送に際してフィルターを用いて前記溶液中の固体と液体との分離を行う分離移送機構を備える、システム。
【請求項２】
放射性核種を含む試料を試薬により分解する試料分解部と、前記試料分解部で分解された試料の分離及び精製を行う分離・精製部と、前記分離・精製部で分離精製された試料をシンチレーション用液体に溶解させる液体シンチレーション調整部と、前記液体シンチレーション調整部で調整された試料に起因する発光を測定する測定部と、前記各部の処理を制御する制御部とを備える、放射性核種の分離測定システムであって、
前記各部は前記試料及び前記試薬が外部に漏れないような閉鎖構造を備え、
前記試料を含む溶液を減圧を用いて前記各部の間で移送し、かつ移送に際してフィルターを用いて前記溶液中の固体と液体との分離を行う分離移送機構を備える、システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記分離移送機構は、分離された液体を他の容器または排液部に移送し、かつ分離された固体を溶解して他の容器または排液部に移送する、システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記試料及びｐＨ指示薬を含む溶液を収容する反応容器と、前記ｐＨ指示薬の色情報を検出して前記溶液のｐＨを調整するｐＨ調整装置とを備える、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記ｐＨ調整装置は、前記ｐＨ指示薬を含む溶液の色を検出するカラーセンサーを備える、システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載のシステムにおいて、前記ｐＨ調整装置は、前記溶液を照明する光源を備える、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記制御部は、前記光源の照明が適切か否かを判断して前記照明の強度を調整する、システム。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記色情報は、色相、ＲＧＢの少なくとも１色の値、及び複数の色の比率、のいずれか１つまたはこれらの組み合わせである、システム。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記ｐＨ調整装置は、前記色情報から算出されたｐＨに応じて、ｐＨ調整剤を添加する１つまたは複数の調整ラインを備える、システム。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記試料を含む溶液を収容する反応容器と、前記反応容器内の前記溶液を吸い上げる吸引管と、前記吸引管の下端に設けられる下端フィルター部とを備える、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記吸引管を前記反応容器に対して上下移動する上下移動機構を備える、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記反応容器内に収容される回転子と、前記反応容器の底面外側に設けられ、前記回転子を磁力で回転させる撹拌装置とを備える、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記撹拌装置及び前記回転子を退避させる退避機構を備える、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記退避機構は、前記撹拌装置を前記反応容器の底面外側から側面外側に退避させる、システム。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のシステムにおいて、前記退避機構は、前記回転子を前記反応容器の底面内側から側面内側に退避させる、システム。
【請求項１６】
請求項１３乃至１４の何れか一項に記載のシステムにおいて、前記反応容器を加熱するヒーターと、前記退避機構による前記撹拌装置の退避を妨害しない位置に前記ヒータを移動するヒータ移動機構とを備える、システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか一項に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記放射性核種を分離するために、イオン交換カラムの液面位置を調整するイオン交換クロマトグラフィー装置を備える、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記イオン交換クロマトグラフィー装置は、複数の液面位置を検出する複数のセンサーを備える、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記制御部は、前記複数のセンサーが検出する前記複数の液面位置の間に、前記イオン交換カラムの液面が位置するように、前記イオン交換カラムに接続される各弁及び／またはポンプを制御する、システム。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れか一項に記載のシステムにおいて、前記試料分解部で灰化試料を硝酸で分解する際に、反応加速剤が添加される、システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記反応加速剤は、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ土類金属の硝酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩の少なくとも１つである、システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のシステムにおいて、前記反応加速剤は硝酸カリウムである、システム。
【請求項２３】
請求項１乃至２２に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、反応容器内で、シュウ酸塩の化学的分解を実行する、システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムにおいて、前記シュウ酸塩の化学的分解は、前記シュウ酸塩を、硝酸-過酸化水素水混液と加熱することにより硝酸塩に変換することである、システム。
【請求項２５】
請求項１乃至２４に記載のシステムにおいて、前記放射性核種はストロンチウム９０である、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性核種自動分離測定システムに関し、より詳細には、放射性ストロンチウム分離測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性ストロンチウムは、文部科学省が制定した「放射性ストロンチウム分析法」（以下、「公定法」という）にしたがって、分析定量がされている。公定法は、放射能測定シリーズ２「放射性ストロンチウム分析法」（以下、非特許文献１という）において、「３．１．３  分析操作」（８頁〜１０頁）に詳細な記述がある。また、非特許文献１において、フローチャートによる説明が簡潔で理解が容易である（１４８頁〜１４９頁の「沈殿」まで）。以下に公定法を概説する。なお、公定法の全ての操作は、ドラフトチャンバー内で作業者がビーカーなどを使ってすべて開放系で行っている。【０００３】
第１プロセスは、試料の完全分解（灰化）工程である。食品等の処理前の生試料１ｋｇを約４５０℃の電気炉で焼成して灰を得る。この灰（完全に灰化しておらず炭素分を含む、約１０ｇ）をビーカーに入れ濃硝酸や王水を加えてサンドバス（鉄板の上に砂を敷き詰めガスバーナーにて下から加熱）上にて加熱沸騰させる。硝酸が蒸発したら硝酸を注ぎ足し試料中の炭素分がなくなるまで加熱沸騰を続ける（最大で約８時間程度）。完全分解試料を６Ｍ塩酸に溶かしわずかに残る不溶分を濾紙で分離して濾液を得る。この工程で使用された硝酸は全て放散される。【０００４】
第２プロセスでは、ビーカー中の上記濾液をアルカリ性としたのち、ストロンチウムを含むアルカリ土類金属イオンを炭酸塩として沈殿させる。上澄みの大部分を傾斜法でのぞき残りを遠沈管に入れ、遠心分離器によって炭酸塩と上澄みに分離する。炭酸塩を塩酸で溶かし、ＢＣＧ（ブロモクレゾールグリーン）指示薬の色を目安にしつつ、アンモニアでｐＨを４．０〜４．２に調整しシュウ酸塩を沈殿させる。シュウ酸塩を濾紙で分離し、るつぼに入れて約７００℃のマッフル炉で焼成し、シュウ酸を分解する。濾紙は焼失しシュウ酸塩は炭酸塩、酸化物に変化する。焼成残査を塩酸で溶かして試料液とする。
第３プロセスでは、第２プロセスで得た試料液をイオン交換クロマトグラフィーに付し、ストロンチウムイオンのみを分離する。【０００５】
第４プロセスでは、第３プロセスで分離されたストロンチウムを含む留分をビーカーに入れて蒸発乾固し残渣を塩酸に溶かして鉄イオンを加える。アンモニアを加えアルカリ性とし水酸化鉄を沈殿させ、濾紙で分離して濾液を得る。この作業にてイットリウム９０などの妨害放射性核種が鉄と共沈して除かれる（スカベンジング）。
第５プロセスでは、第４プロセスで得た濾液を蒸発乾固する。残査を塩酸に溶かしストロンチウムを炭酸塩に変え、濾取する。【０００６】
第６プロセスでは、濾取された炭酸塩を塩酸に溶かし、２週間以上放置してイットリウム９０を生成させ、再び、アンモニアを加えアルカリ性とし水酸化鉄と共にイットリウム９０を沈殿させて分離する（ミルキング）。第７プロセスでは、β線測定装置によりこのイットリウム９０のβ線量を測定してストロンチウム９０の量を算出する。【０００７】
上記第１プロセス〜第６プロセスからなる公定法の全操作は、ビーカーを使ってすべて開放系で行われる。特に第１プロセスの操作では硝酸蒸気やＮＯｘが発生する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「放射能測定シリーズ２  放射性ストロンチウム分析法」、平成１５年改訂、文部科学省、科学技術・学術政策局原子力安全課防災環境対策室、［平成２６年７月１０日検索］、インターネット〈URL：http://www.kankyo-hoshano.go.jp/series/main_pdf_series_2.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の公定法に基づく放射性ストロンチウム分析の問題点は下記の通りである。
ａ）上記のごとく、濃硝酸や濃硝酸と濃塩酸の混合物からなる王水や、アンモニア水を加熱沸騰するため、作業環境の適切な管理が必要となる。【００１０】
ｂ）このような作業環境を緩和するために、建屋内に耐熱・耐薬品製の煉瓦造りのドラフトチャンバーを設けると共に、蒸発した有害ガスを除去するために巨大なスクラバーも設けるため、巨額の費用を投じなければならない、
ｃ）１つの試料を分析するのに約３週間という長時間を費やす。
ｄ）それ故、分析コストは、１試料につき数十万円にものぼり非常に高い。【００１１】
本発明は、上記問題点の解決するために、作業環境を向上しつつ、巨額の費用がかからない放射性核種の分離及び／又は測定システムを提供することを目的とする。また、本発明は、上記問題点を解決するために、閉鎖系で各プロセスの作業を自動化した放射性核種の分離及び／又は測定システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、放射性核種等の物質の分離及び／又は測定に用いる新規な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】
【００１２】
上記課題のいずれかを解決するために、本発明は下記の通り構成される。
（態様１）  放射性核種を含む試料を試薬により分解する試料分解部と、前記試料分解部で分解された試料の分離及び精製を行う分離・精製部と、前記分離・精製部で分離精製された試料をシンチレーション用液体に溶解させる液体シンチレーション調整部と、前記液体シンチレーション調整部で調整された試料に起因する発光を測定する測定部と、前記各部の処理を自動的に制御する制御部とを備える、放射性核種の自動分離測定システムであって、前記各部は前記試料及び前記試薬が外部に漏れないような閉鎖構造を備える、システム。（態様２）  放射性核種を含む試料を試薬により分解する試料分解部と、前記試料分解部で分解された試料の分離及び精製を行う分離・精製部と、前記分離・精製部で分離精製された試料をシンチレーション用液体に溶解させる液体シンチレーション調整部と、前記液体シンチレーション調整部で調整された試料に起因する発光を測定する測定部と、前記各部の処理を制御する制御部とを備える、放射性核種の分離測定システムであって、前記各部は前記試料及び前記試薬が外部に漏れないような閉鎖構造を備える、システム。【００１３】
（態様３）  態様１または２に記載のシステムにおいて、前記試料を含む溶液を減圧を用いて前記各部の間で移送し、かつ移送に際してフィルターを用いて前記溶液中の固体と液体との分離を行う分離移送機構を備える、システム。（態様４）  態様３に記載のシステムにおいて、前記分離移送機構は、分離された液体を他の容器または排液部に移送し、かつ分離された固体を溶解して他の容器または排液部に移送する、システム。（態様５）  態様１乃至４のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記試料及びｐＨ指示薬を含む溶液を収容する反応容器と、前記ｐＨ指示薬の色情報を検出して前記溶液のｐＨを調整するｐＨ調整装置とを備える、システム。（態様６）  態様５に記載のシステムにおいて、前記ｐＨ調整装置は、前記ｐＨ指示薬を含む溶液の色を検出するカラーセンサーを備える、システム。【００１４】
（態様７）  態様５または６に記載のシステムにおいて、前記ｐＨ調整装置は、前記溶液を照明する光源を備える、システム。（態様８）  態様７に記載のシステムにおいて、前記制御部は、前記光源の照明が適切か否かを判断して前記照明の強度を調整する、システム。（態様９）  態様５乃至８のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記色情報は、色相、ＲＧＢの少なくとも１色の値、及び複数の色の比率、のいずれか１つまたはこれらの組み合わせである、システム。（態様１０）  態様５乃至９のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記ｐＨ調整装置は、前記色情報から算出されたｐＨに応じて、ｐＨ調整剤を添加する１つまたは複数の調整ラインを備える、システム。（態様１１）  態様１乃至１０のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記試料を含む溶液を収容する反応容器と、前記反応容器内の前記溶液を吸い上げる吸引管と、前記吸引管の下端に設けられる下端フィルター部とを備える、システム。【００１５】
（態様１２）  態様１１に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記吸引管を前記反応容器に対して上下移動する上下移動機構を備える、システム。（態様１３）  態様１２に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記反応容器内に収容される回転子と、前記反応容器の底面外側に設けられ、前記回転子を磁力で回転させる撹拌装置とを備える、システム。（態様１４）  態様１３に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記撹拌装置及び前記回転子を退避させる退避機構を備える、システム。（態様１５）  態様１４に記載のシステムにおいて、前記退避機構は、前記撹拌装置を前記反応容器の底面外側から側面外側に退避させる、システム。（態様１６）  態様１４または１５に記載のシステムにおいて、前記退避機構は、前記回転子を前記反応容器の底面内側から側面内側に退避させる、システム。【００１６】
（態様１７）  態様１４乃至１５の何れか一項に記載のシステムにおいて、前記反応容器を加熱するヒーターと、前記退避機構による前記撹拌装置の退避を妨害しない位置に前記ヒータを移動するヒータ移動機構とを備える、システム。（態様１８）  態様１乃至１７の何れか一項に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、前記放射性核種を分離するために、イオン交換カラムの液面位置を調整するイオン交換クロマトグラフィー装置を備える、システム。（態様１９）  態様１８に記載のシステムにおいて、前記イオン交換クロマトグラフィー装置は、複数の液面位置を検出する複数のセンサーを備える、システム。（態様２０）  態様１９に記載のシステムにおいて、前記制御部は、前記複数のセンサーが検出する前記複数の液面位置の間に、前記イオン交換カラムの液面が位置するように、前記イオン交換カラムに接続される各弁及び／またはポンプを制御する、システム。【００１７】
（態様２１）  態様１乃至２０の何れか一項に記載のシステムにおいて、前記試料分解部で灰化試料を硝酸で分解する際に、反応加速剤が添加される、システム。（態様２２）  態様２１に記載のシステムにおいて、前記反応加速剤は、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ土類金属の硝酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩の少なくとも１つである、システム。（態様２３）  態様２１に記載のシステムにおいて、前記反応加速剤は硝酸カリウムである、システム。（態様２４）  態様１乃至２３に記載のシステムにおいて、前記分離・精製部は、反応容器内で、シュウ酸塩の化学的分解を実行する、システム。（態様２５）  態様２４に記載のシステムにおいて、前記シュウ酸塩の化学的分解は、前記シュウ酸塩を、硝酸−過酸化水素水混液と加熱することにより硝酸塩に変換することである、システム。（態様２６）  態様１乃至２５に記載のシステムにおいて、前記放射性核種はストロンチウム９０である、システム。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシステムは、放射性核種の分離及び／または測定に際して、作業環境及び／または作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の放射性核種分離測定システムを示す全体ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の試料分解部を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態の化学分離・精製部の前半部分を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態の化学分離・精製部の後半部分を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態の液体シンチレーション調整部及び測定部を示す構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係るｐＨ調整装置の構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係るｐＨ調整装置のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る回転子退避機構を示す側面図である。
【図９】図８の回転子退避機構による回転子の移動を示す側面図である。
【図１０】図４の化学分離・精製部に用いるイオン交換部を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るイオン交換クロマトグラフィー装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の放射性核種自動分離測定システムを、ストロンチウム自動分離測定システムに適用した実施形態に関して説明する。なお、本発明において、「自動」又は「自動的」とは一切の手作業を除外するものではなく、システムを構成する各部（各装置）における処理の少なくとも一部を所定のプログラムにしたがって実行するものも含まれる。
【００２１】
（システムの全体構成）
本発明の実施形態の分離測定システムは、従来の公定法による全分析工程を自動的に作動する一つの「複数の反応又は処理容器を配管で接続する閉鎖系化学ミニプラント」として凝縮させたものである。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のストロンチウム自動分離測定システム１は、食品等に由来する試料を分解する試料分解部（試料分解装置）１００と、試料分解部１００で分解された試料の分離及び精製を行う分離・精製部（分離・精製装置）２００と、化学分離・精製部２００で分離された試料を有機溶媒のカクテルに溶解させてシンチレーション測定用溶液の調整を行う液体シンチレーション調整部（液体シンチレーション調整装置）３００と、液体シンチレーション調整部３００で調整された溶液に含まれる試料の放射線（β線）に起因する発光を測定する測定部（測定装置）４００とを備える。
【００２３】
また、排液・排気処理部（排液・排気処理装置）５００が、試料分解部１００、化学分離・精製部２００、及びシンチレーション調整部３００からの排液及び／または排気を受け入れ可能に接続されている。さらに、コンピュータ等の制御部６００が、試料分解部１００、化学分離・精製部２００、及びシンチレーション調整部３００、及び測定部４００のそれぞれと相互に接続され、各部のセンサー等からの信号にしたがって各部の動作を制御する。各部に接続される配管には、電磁弁が設けられており、制御部６００はこれらの電磁弁の開閉も制御する。また、各図において一本の実線で示される配管は、ＰＴＦＥ製で可撓性である。なお、試料分解部１００、化学分離・精製部２００、シンチレーション調整部３００、及び測定部４００は、それぞれが分離測定システム１から独立した装置として単独で使用することもできる。
【００２４】
本実施形態において、分離測定システム１は、その全体を閉鎖系とすることができ、好ましくはその全体を減圧することにより閉鎖系とすることができる。さらに、試料分解部１００、化学分離・精製部２００、シンチレーション調整部３００、及び測定部４００の各部を、それぞれ閉鎖系とすることができる。好ましくは、試料分解部１００、化学分離・精製部２００、シンチレーション調整部３００、及び測定部４００の各部をそれぞれ減圧することにより閉鎖系とすることができる。
【００２５】
公定法の自動分析装置開発に際し直面する最も難しい問題は固体と液体の分離である。ある時は液体を廃棄して固体を必要とし、ある時は固体を廃棄し液体を必要とする。本実施形態の分離測定システム１は、このような固体と液体の分離を実現するために、後述するように反応容器において、吸引管の上下移動機構と、吸引管の下端フィルター部と、反応容器内の回転子を退避する退避機構とを備える。
【００２６】
（試料分解部）
試料分解部（試料分解装置）１００の構造を図２を参照しつつ説明する。試料分解部１００は、第１反応容器（丸底フラスコ）１０２と、第１反応容器１０２の側面及び底面に接触して加熱するヒータ１０４と、第１反応容器１０２内に外から試料を投入するための試料投入口１０６と、第１反応容器１０２内から溶液を吸引する細長い吸引管１０８と、第１反応容器１０２内の排ガスを容器外に排出する排ガス管１０９と、第１反応容器１０２内でヒータ１０４の加熱により発生した蒸気を凝縮して排液する凝縮管１１０とを備える。
【００２７】
凝縮管１１０の周囲には冷却器（コンデンサー）１１０ａが配置され、冷却器１１０ａは、冷却水往路１１０ｂ及び冷却水復路１１０ｃに接続される。凝縮管１１０の下端に第１トラップ１１２が接続される。第１トラップ１１２内に凝縮管１１０で凝縮された排液が溜められる。第１トラップ１１２の下部には排液管１１７が接続され、排液管１１７は電磁弁１１８により開閉される。排液が所定量溜まると、電磁弁１１８が開き第１トラップ１１２内の凝縮液が排液タンクに落下移動される。第１トラップ１１２には、排気管１１５が接続され、排気管１１５には電磁弁１１４、１１６が設けられる。これらの電磁弁を開閉することにより必要に応じて凝縮されなかった排ガスを排気するか、第１トラップ１１２をオーバーフローした凝縮液を廃棄することができる。
【００２８】
吸引管１０８は、好ましくはガラス管であり、第１反応容器１０２の上部蓋を貫通して第１反応容器１０２内まで延びる。また、吸引管１０８は、第１反応容器１０２内を上下移動可能な上下移動機構１０８ａを有する。上下移動機構１０８ａは、限定されないがシリンダやソレノイド等の各種アクチュエータを用いることができる。これによって、吸引管１０８の下端１０８ｂは、第１反応容器１０２の底に近い位置と、底から離れた位置との間で移動可能となる。吸引管１０８の上端には、第１反応容器１０２内の溶液を化学分離・精製部２００に移送するための移送管１１９が接続されている。移送管１１９には、移送される溶液を濾過するフィルター１２０と、第１流量計１２１ａと、電磁弁１２２と、第２流量計１２１ｂとが設けられている。フィルター１２０は、移送管１１９に対して着脱可能であり、フィルター１２０を移送管１１９から取り外した状態で、フィルター１２０を水で洗浄できる。さらに、電磁弁１２２には溶液分取部１２３が接続され、電磁弁１２２で流路を切り替えることにより、移送管１１９を流れる溶液を溶液分取部１２３で分取することができる。第１反応容器１０２の上部に接続される排ガス管１０９には電磁弁１１１が設けられ、大気開放／排ガス処理部と、薬送ライン（薬送部）１１３とが切換可能に接続される。
【００２９】
次に、試料分解部１００が実行する処理を説明する。なお、試料分解部１００のが実行する工程は、公定法の第１プロセスに対応する。試料分解部１００では、使用した硝酸全量を回収する濃硝酸による試料の短時間完全灰化法が実行される。公定法と同様に、第１プロセスでは、食品等である処理前の生試料１ｋｇを約４５０℃の電気炉で焼成して灰試料を得る。この灰試料を試料投入口１０６から第１反応容器１０２に投入する。生試料１ｋｇ相当の灰試料に対し、ストロンチウム担体を加え、反応加速剤である硝酸カリウム２ｇ〜５ｇを加えた濃硝酸５０ｍｌを薬送ライン１１３を介して、第１反応容器１０２内の灰試料に添加する。硝酸カリウム及び濃硝酸を添加後、第１反応容器１０２をヒータ１０４により加熱し、凝縮管１１０で硝酸の全量を留去回収後、３００〜４００℃にて１時間加熱する。なお、反応加速剤として、硝酸カリウムの代わりに、他のアルカリ金属やアルカリ土類金属の硝酸塩、またはアルカリ金属やアルカリ土類金属の炭酸塩の少なくとも１つを加えてもよい。
【００３０】
発明者らは炭素化合物の酸化分解過程が主として窒素酸化物の関与するラジカル反応を経由すると推測した。試料中にはアルカリ金属やアルカリ土類金属が含まれており、これを焼成して得た灰試料に硝酸を作用させると硝酸塩が形成する。公定法の硝酸による灰試料の完全分解過程をよく観察するとビーカー壁面から起こっている事がわかった。高温のサンドバス上に載せたビーカーの硝酸溶液内部は硝酸の沸点（１１０℃）以上にはならないが、ビーカー壁面はかなり高温になっているはずである。一方、硝酸塩を４００℃まで加熱すると熱分解を起こし窒素酸化物ラジカルを発生するという事実に鑑みて、試料中に含まれる炭素分の完全酸化除去反応はビーカー壁面に析出した硝酸塩の熱分解で生じる活性窒素酸化物によるラジカル反応であろうと推測した。しかし、灰試料中のアルカリ金属およびアルカリ土類金属含量は試料により異なり、量も十分ではない。そこで外部から硝酸カリウムを添加し４００℃に加熱することで試料の完全分解反応が促進されると推論した。事実、それを行うことにより第１プロセスの工程を２時間以内で行って、試料を完全分解（灰化）することに成功した。
【００３１】
第１プロセスで第１反応容器１０２内で完全分解（灰化）した試料に対し、薬送ライン１１３から６Ｍ塩酸を供給し、灰試料を６Ｍ塩酸に溶解させることにより試料液が得られる。第１反応容器１０２内の試料液は、移送管１１９から接続点Ａを介して後述する減圧移送機構の吸引により化学分離・精製部２００へ移送される。試料液が移送管１１９を移動する際、フィルター１２０により不溶成分が除かれる。
【００３２】
（化学分離・精製部）
本発明の実施形態に係る化学分離・精製部（化学分離・精製装置）２００を説明する。なお、化学分離・精製部２００は、前半部分２００Ａ（図３）と、後半部分２００Ｂ（図４）とから構成される。前半部分２００Ａは、公定法の第２プロセスに対応する処理を実行し、後半部分２００Ｂは公定法の第３及び第４プロセスに対応する処理を実行する。
【００３３】
化学分離・精製部２００の前半部分２００Ａの構造を図３を参照しつつ説明する。前半部分２００Ａは、第２反応容器（丸底フラスコ）２０２と、第２反応容器２０２の側面及び底面に接触して加熱するヒータ２０４と、第２反応容器２０２の外底部に設けられる撹拌装置（マグネチックスターラー）２０５と、第２反応容器２０２内で撹拌装置２０５の磁力により回転する回転子２０５ａと、第２反応容器２０２内に試料分解部１００の移送管１１９から接続点Ａを介して溶液を供給する供給管２０６と、第２反応容器２０２内から溶液を吸引する細長い吸引管２０８と、第２反応容器２０２内でヒータ２０４の加熱により発生した蒸気を凝縮して排液する凝縮管２１０とを備える。
【００３４】
凝縮管２１０の周囲には冷却器２１０ａが配置され、冷却器２１０ａは、冷却水往路２１０ｂ及び冷却水復路２１０ｃに接続される。凝縮管２１０の下端に第２トラップ２１２が接続される。第２トラップ２１２内に凝縮管２１０で凝縮された排液が溜められる。第２トラップ２１２の下部には排液管２１７が接続され、排液管２１７は電磁弁２１８により開閉される。排液が所定量溜まると、電磁弁２１８が開き第２トラップ２１２内の凝縮液が排液タンクに落下移動される。第２トラップ２１２には、排気管２１５が接続され、排気管２１５には電磁弁２１４、２１６が設けられる。これらの電磁弁を開閉することにより必要に応じて、凝縮されなかった排ガスを排気するか、第２トラップ２１２をオーバーフローした凝縮液を廃棄する。
【００３５】
吸引管２０８は、好ましくはガラス管であり、第２反応容器２０２の上部蓋を貫通して第２反応容器２０２内まで延びる。また、吸引管２０８は、第２反応容器２０２内を上下移動可能な上下移動機構２０８ａと、下端にフィルターを有する下端フィルター部２０８ｂとを備える。上下移動機構２０８ａは、限定されないがシリンダやソレノイド等の各種アクチュエータを用いることができる。これによって、吸引管２０８の下端フィルター部２０８ｂは、第２反応容器２０２の底に近い下降位置と、底から離れた上昇位置との間で移動可能となる。吸引管２０８の下端フィルター部２０８ｂが、下降位置に移動すると、第２反応容器２０２内で沈殿（炭酸塩及びシュウ酸塩）を含む溶液を下端フィルター部２０８ｂのフィルターにより濾過しつつ、排液トラップに含まれる真空ポンプにより移送管２０９から減圧吸引することができる。吸引濾過後、上昇位置に移動して、後述の水供給部から移送管２０９を逆流する水により、下端フィルター部２０８ｂのフィルターに付着した沈殿を洗浄除去することができる。
【００３６】
移送管２０９には、電磁弁２１９、２２０が設けられ、第３容器２３０の供給管２３２に接続される。電磁弁２１９及び電磁弁２２０の間には給水管２２１が接続され、給水管２２１には電磁弁２２２が設けられる。給水管２２１には給水部（Ｈ２Ｏ）が接続される。電磁弁２１９、２２０、２２２の開閉を制御することにより、給水部から水を第２反応容器２０２または第３容器２３０内に選択的に供給することができる。電磁弁２１９には排液トラップ管５０２が接続され、電磁弁２１９で接続を切り替えることにより、第２反応容器２０２内の廃液を排液トラップに吸引して移動することができる。
【００３７】
移送管２０９の変形例を説明する。第２反応容器２０２の下部にフラッシュバルブを装着し、フラッシュバルブに移送管２０９を接続することもできる。なお、フラッシュバルブとは、バルブ操作後一定時間開放して自動的に閉鎖する機能のバルブである。フラッシュシュバルブを装着することにより、第２反応容器２０２からシュウ酸塩を分解溶解した試料液を第３容器（貯留容器）２３０に送液する際、及び、第２反応容器２０２の洗浄液廃棄の際に、液を反応容器の底部から液体を抜き出すことが可能となり、ストロンチウム回収率の向上と、容器洗浄時間の大幅な短縮が可能となる。
【００３８】
第３容器２３０の底部には、その外底部に設けられる撹拌装置（マグネチックスターラー）２３５と、第３容器２３０内で撹拌装置２３５の磁力により回転する回転子２３５ａと、第３容器２３０の外底部を貫通して下方に延びる移送管２３７とが設けられる。第３容器２３０の上部には、排ガス管２３４が接続される。排ガス管２３４には、電磁弁２３６、２３８が設けられ、排ガス管２３４の接続先を大気開放／排ガス処理部と、排液トラップとの間で切換えることができる。移送管２３７には、電磁弁２４０、２４２が設けられ、排液トラップ管５０６または接続点Ｂに切換えることができる。接続点Ｂは、化学分離・精製部２００の後半部分２００Ｂに接続される。
【００３９】
化学分離・精製部２００の前半部分２００Ａが実行する処理を説明する。第１反応容器１０２で処理された試料溶液は、図２の移送管１１９から接続点Ａを介して溶液供給管２０６を通って、図３の第２反応容器２０２に供給される。第２反応容器２０２中の試料溶液を、試薬投入口（不図示）から水酸化ナトリウム等を加えてアルカリ性としたのち、ストロンチウムを含むアルカリ土類金属イオンを炭酸塩として沈殿させる。この沈殿時にヒータ２０４で加熱熟成を行い、所定時間静置する。静置後、上下移動機構２０８ａが吸引管２０８を下降して、吸引管２０８の下端フィルター部２０８ｂから上澄みを吸引して排液トラップに廃棄することにより、第２反応容器２０２内に沈殿した炭酸塩のみが残される。所定時間吸引した後、上下移動機構２０８ａは吸引管２０８を邪魔にならない高さまで上昇させる。
【００４０】
上澄みが吸引された炭酸塩を、試薬投入口から投入される塩酸で溶かした後、ヒータ２０４で加熱しつつ、シュウ酸とｐＨ調整用のＢＣＧ等のｐＨ指示薬とを加える。後述のｐＨ調整装置８００を用いてＢＣＧ指示薬の色を検出しつつ、アンモニア水を自動的に加えてｐＨを４．０〜４．２に調整する。これにより、シュウ酸塩が第２反応容器２０４内に沈殿される。沈殿後、上下移動機構２０８ａが吸引管２０８を下降して、上澄みの大部分を吸引管２０８の下端フィルター部２０８ｂから吸引して排液トラップに廃棄することにより、第２反応容器２０２内に沈殿したシュウ酸塩のみが残される。このシュウ酸塩を、化学的分解方法で分解する。
【００４１】
シュウ酸塩の化学的分解方法は、第２反応容器２０２内に残されたシュウ酸塩を、濃硝酸−３０％過酸化水素水混液と加熱することにより硝酸塩に変換するものである。シュウ酸塩分解後に残存する過酸化水素は硝酸と加熱して除去する。過酸化水素の除去後、残った沈殿に、塩酸を加えて溶解し蒸発乾固し、さらに塩酸を加えて溶解し試料液とする。
【００４２】
この試料液を吸引管２０８の下端フィルター部２０８ｂから吸引して、移送管２０９、供給管２３２を通って、第３容器２３０に移動する。第３容器２３０は、第２反応溶液２０２で処理された試料液を貯留する容器（リザーバ）である。第３容器２３０内の試料液は、後述するイオン交換部７００の処理に応じた速度で第３容器２３０から移送管２３７を通って、接続点Ｂを介して、図４の化学分離・精製部２００の後半部分２００Ｂに移動される。
【００４３】
化学分離・精製部２００の後半部分２００Ｂの構造を図４を参照しつつ説明する。後半部分Ｂは、図３の接続点Ｂに接続される供給管７０１と、供給管７０１から溶液が供給されるイオン交換部（自動イオン交換クロマトグラフィー装置）７００と、イオン交換部７００で処理された溶液を送出する供給管７３６とを有する。さらに、後半部分Ｂは、第４反応容器（丸底フラスコ）２６２と、第４反応容器２６２の側面及び底面に接触して加熱するヒータ２６４と、第４反応容器２６２の外底部に設けられる撹拌装置（マグネチックスターラー）２６３と、第４反応容器２６２内で撹拌装置２６３の磁力により回転する回転子２６３ａと、第４反応容器２６２内に溶液を供給するために溶液供給管７３６に接続される供給管２６６と、第４反応容器２６２内から溶液を吸引する細長い吸引管２６９と、第４反応容器２６２内でヒータ２６４の加熱により発生した蒸気を凝縮して排液する凝縮管２７０とを備える。
【００４４】
凝縮管２７０の周囲には冷却器２７０ａが配置され、冷却器２７０ａは、冷却水往路２７０ｂ及び冷却水復路２７０ｃに接続される。凝縮管２７０の下端に第４トラップ２７２が接続される。第４トラップ２７２内に凝縮管２７０で凝縮された排液が溜められる。第４トラップ２７２の下部には排液管２７７が接続され、排液管２７７は電磁弁２７８により開閉される。排液が所定量溜まると、電磁弁２７８が開き第４トラップ２７２内の凝縮液が排液タンクに落下移動される。第４トラップ２７２には、排気管２７５が接続され、排気管２７５には電磁弁２７４、２７６が設けられる。これらの電磁弁を開閉することにより必要に応じて、凝縮されなかった排ガスを排気したり、第４トラップ２７２をオーバーフローした凝縮液を廃棄する。
【００４５】
吸引管２６９は、好ましくはガラス管であり、第４反応容器２６２の上部蓋を貫通して第４反応容器２６２内まで延びる。また、吸引管２６９は、第４反応容器２６２内を上下移動可能な上下移動機構２６９ａを有する。上下移動機構２６９ａは、限定されないがシリンダやソレノイド等の各種アクチュエータを用いることができる。これによって、吸引管２６９の下端部２６９ｂは、第４反応容器２６２の底に近い下降位置と、底から離れた上昇位置との間で移動可能となる。吸引管２６９の下端部２６９ｂが、下降位置に移動して第４反応容器２６２内の溶液を、排液トラップに含まれる真空ポンプにより吸引管２６９から減圧吸引することができる。
【００４６】
吸引管２６９には移送管２７９が接続され、移送管２７９には電磁弁２８０が設けられる。電磁弁２８０を開閉することにより、吸引管２６９から吸引される溶液を、排液トラップ管５０８または接続点Ｃに切換えて流すことができる。接続点Ｃは液体シンチレーション調整部３００に接続される。
【００４７】
次に、化学分離・精製部２００の後半部分２００Ｂが実行する処理を説明する。第３容器２３０から移送された試料液は、後述するイオン交換部７００においてイオン交換クロマトグラフィーを用いて、ストロンチウムイオンを含む留分（試料液）が自動的に分離される。イオン交換部７００の分離されたストロンチウムイオンを含む試料液は、供給管７３６、供給管２６６を介して第４反応容器２６２に移送される。
【００４８】
第４反応容器２６２では、イオン交換部７００で分離されたストロンチウムを含む試料液をヒータ２６４で蒸発乾固し、残渣を塩酸に溶かして鉄イオンを試薬投入口（不図示）から加えて溶解させる。さらに、試薬投入口からアンモニア水を加えアルカリ性とし水酸化鉄を沈殿させる。沈殿後、上下移動機構２６９ａが吸引管２６８を下降して、吸引管２６９の下端部２６９ｂから水酸化鉄を含む試料液を吸引する。吸引された試料液は、移送管２７９から接続点Ｃを介して、濾過器３３０（図５）で濾過され、液体シンチレーション調整部３００（図５）の第５反応容器３０７に移送される。この作業にて、第４反応容器２６２内において、イットリウム９０などの妨害放射性核種が鉄と共沈して試料液から取り除かれる（スカベンジング）。
【００４９】
（液体シンチレーション調整部）
液体シンチレーション調整部３００の構造を図５を参照しつつ説明する。液体シンチレーション調整部３００は、第５反応容器（丸底フラスコ）３０２と、第５反応容器３０２の側面及び底面に接触して加熱するヒータ３０４と、第５反応容器３０２の外底部に設けられる撹拌装置３０５と、第５反応容器３０２内で撹拌装置３０５の磁力により回転する回転子３０５ａと、第５反応容器３０２内に第４反応容器２６２（図４）から接続点Ｃを介して溶液を供給する供給管３０６と、第５反応容器３０２内から溶液を吸引する細長い吸引管３０８と、第５反応容器３０２からヒータ３０４の加熱により発生した蒸気を凝縮して排液する凝縮管３１０とを備える。
【００５０】
供給管３０６には接続点Ｃ側から順に、ガラス濾過器３３０、電磁弁３３２、３３４、３３６が設けられる。さらに、電磁弁３３４には、給液／排気管３３７が接続される。給液／排気管３３７には、電磁弁３３８、３４０が設けられ、電磁弁３３８、３４０を切換えることにより、エタノール供給部（ＥｔＯＨ）と、給水部（Ｈ２Ｏ）と、大気開放／排ガス処理部との間で流路を切り替えることができる。
【００５１】
凝縮管３１０の周囲には冷却器３１０ａが配置され、冷却器３１０ａは、冷却水往路３１０ｂ及び冷却水復路３１０ｃに接続される。凝縮管３１０の下端に第５トラップ３１２が接続される。第５トラップ３１２内に凝縮管３１０で凝縮された排液が溜められる。第５トラップ３１２の下部には排液管３１７が接続され、排液管３１７は電磁弁３１８により開閉される。排液が所定量溜まると、電磁弁３１８が開き第５トラップ３１２内の凝縮液が排液タンクに落下移動される。第５トラップ３１２には、排気管３１５が接続され、排気管３１５には電磁弁３１４、３１６が設けられる。これらの電磁弁を開閉することにより必要に応じて、凝縮されなかった排ガスを排気したり、第５トラップ３１２をオーバーフローした凝縮液を廃棄する。
【００５２】
吸引管３０８は、好ましくはガラス管であり、第５反応容器３０２の上部蓋を貫通して第５反応容器３０２内まで延びる。また、吸引管３０８は、第５反応容器３０２内を上下移動可能な上下移動機構３０８ａを有する。上下移動機構３０８ａは、限定されないがシリンダやソレノイド等の各種アクチュエータを用いることができる。これによって、吸引管３０８の下端部３０８ｂは、第５反応容器３０２の底に近い下降位置と、底から離れた上昇位置との間で移動可能となる。したがって、吸引管３０８の下端部２０８ｂが、下降位置に移動すると、第２反応容器３０２内の溶液を下端部３０８ｂから吸引し、排液トラップに含まれる真空ポンプにより移送管２０９を介して、測定部４００の供給管４０１に移送することができる。
【００５３】
移送管３０９には、電磁弁３２０、３２２、３２４が設けられる。電磁弁３２２により、排液トラップ管５１０と、測定部４００の供給管４０１との間で流路を切換えることができる。また、電磁弁３２４により、給水／排気管３２５と供給管４０１との間で流路を切換えることができる。さらに、給水／排気管３２５に設けられた電磁弁３２６により、給水部（Ｈ２Ｏ）と、大気開放／排ガス処理部との間で流路を切り替えることができる。
【００５４】
次に、液体シンチレーション調整部３００が実行する処理を説明する。液体シンチレーション調整部３００では、測定部４００での液体シンチレーションによる測定のための前処理を行う。ストロンチウムイオンを含む試料液は、第４反応容器２６２から液体シンチレーション調整部３００の第５反応容器３０２に移送される。この試料液をヒータ３０４で蒸発乾固した後、０．１Ｍの塩酸で溶解し、試薬投入口（不図示）から液体シンチレータのカクテル（蛍光剤を含む有機溶媒）を加えて撹拌子３０５ａで溶解する。なお、ストロンチウムイオンはカクテルに溶けにくいのでクラウンエーテル等の対アニオンを加えることにより、ストロンチウムイオンの溶解度を高めることができる。ストロンチウムが溶けたカクテルは、移送管３０９から測定部４００の供給管４０１に移送される。
【００５５】
（測定部）
本発明の実施形態に係る測定部４００の構造を図５を参照しつつ説明する。測定部４００は、第５反応容器３０２から送られる試料液を供給する供給管４０１と、供給管４０１に設けられたポンプ４０２と、液体シンチレータユニット４０４と、液体シンチレータユニット４０４内に配置されると共に供給管４０１に接続されるセル４０６と、セル４０６を通過した試料液を回収する回収容器４０８とを備える。なお、セル４０６を通過した試料液の流路を、電磁弁４０７により回収容器４０８と排液タンクとの間で切換えることができる。
【００５６】
ポンプ４０２と液体シンチレータユニット４０４との間には、電磁弁４０３を介して分取管路４１２が接続されている。分取管路４１２には溶液分取部４１０が設けられ、分取管路４１２を通った試料液は第５反応容器３０２に戻される。第５反応容器３０２からポンプ４０２で吸引される試料液の流路を、電磁弁４０３により、液体シンチレータユニット４０４と、溶液分取部４１０との間で切り替えることができる。図２の溶液分取部１２３で分取した試料液中の試料量と、図５の溶液分取部４１０で分取した試料液中の試料量とを比較することにより、試料の回収率を算出することができる。なお、電磁弁４０３、分取管路４１０、溶液分取部４１２を省略することもできる。これらを省略した場合には、図２の溶液分取部１２３で分取した試料液中の試料量と、図５の回収容器４０８で回収した試料量とを比較することにより、試料の回収率を算出することもできる。
【００５７】
液体シンチレータユニット４０４は、セル４０６を収容する測定室４０４ａと、測定室を引き出し式に収容する収容室と、測定室及び収容室の壁面に形成された開口を介して試料が発する光を検出する光センサー４０４ｂとを備える。光センサーとしては、好ましくは浜松ホトクス株式会社製のマルチピクセルフォトンカウンター（ＭＰＰＣ）を用いることができる。なお、他の光センサーとして、光電子増倍管（ＰＭＴ）、シリコンフォトダイオード、またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などのいずれか１つを用いることもできる。測定室４０４ａは光センサの感度を向上するため積分球型に形成されている。また、測定室４０４ａの内壁は白色塗装とされる。白色塗装とすることにより、鏡面処理に比べて、検出感度が約１．６倍高くなった。
【００５８】
セル４０６内において、ストロンチウム９０の娘核種であるイットリウム９０はβ線を発し、カクテル中でこのβ線が蛍光物質（シンチレータ）に吸収されると蛍光を発する。液体シンチレータユニット４０４の光センサー４０４ｂは、この発光を検出することにより、ストロンチウム９０の濃度を算出する。
次に、以上説明した各部に含まれる装置や手段をそれぞれ詳細に説明する。
【００５９】
（分離移送機構）
分離移送機構は、溶液を減圧を用いて、各容器の間を移送するか、容器から排液トラップで移送し、かつ移送に際してフィルターを用いて前記溶液中の固体と液体との分離を行うものである。この移送は、排液トラップの真空ポンプによる吸引を用いて実行される。第１容器１０２から第２反応容器２０２への分離移送経路を説明する。図３において、排液トラップに接続される排液トラップ管５０２から移送管２０９、吸引管２０８を介して吸引すると、第１容器１０２内の試料液は、吸引管１０８、移送管１１９、フィルター１２０、接続点Ａ、供給管２０６を通って、第２反応容器２０２内に移送される。溶液移送時には、吸引管２０８は上昇位置にあるため、移送された試料液を移送管２０９側に吸引しない。
【００６０】
第２反応容器２０２から第３容器２３０への分離移送経路を説明する。図３において、排液トラップに接続される排液トラップ管５０４から排ガス管２３４を介して吸引すると、第２容器２０２内の試料液は、下降位置にある吸引管２０８、移送管２０９、供給管２３２を通って、第３容器２３０内に移送される。これによって、第２反応容器２０２内の液体と固体とを分離することができる。
【００６１】
第４反応容器２６２から第５反応容器３０２への分離移送経路を説明する。図５において、排液トラップに接続される排液トラップ管５１０から移送管３０９、吸引管３０８を介して吸引すると、第４容器２６２内の試料液は、下降位置にある吸引管２６９、移送管２７９、接続点Ｃ、供給管３０６、濾過器３３０を通って、第５反応容器３０２内に移送される。これによって、第４反応容器２６２内の液体と固体とを分離することができる。
【００６２】
（ｐＨ調整装置）
化学分離・精製部２００の第２反応容器２０２は、色相によりｐＨを自動的に調整するｐＨ調整装置８００を備える。このｐＨ調整装置８００を、図６及び７を参照しつつ説明する。
【００６３】
従来のガラス電極等を使用した通常のｐＨセンサーは、高温又は、塩化物などが大量に析出する環境において、長期間安定して使用することが難しいという問題がある。従来の指示薬を用いた確認法では、実際の測定現場では指示薬の色（色相（色度））を目視確認で行いｐＨ値を決めていたが、目視確認では周囲の明るさや照明光により目視される色相が変化し、観察者の主観も加わるため客観的な判断ができないおそれが生じるという問題がある。ｐＨ調整装置８００はこのような問題のいずれかを解決するものである。
【００６４】
図６に示すようにｐＨ調整装置８００は、ＬＥＤ等の光源８０２と、光源８０２が発する光を第２反応容器２０２の溶液に導く第１光ファイバー８０２ａと、光の色等の画像情報を検出するカラーセンサー（ＣＣＤカメラ）８０６と、第１光ファイバー８０２ａから溶液を介して伝わる光をカラーセンサー８０６に導く第２光ファイバー８０６ａとを備える。好ましくは、第１光ファイバー８０２ａの発光端と、第２光ファイバー８０６ａの受光端とは、第２反応容器２０２内で溶液を介して対向するように配置される。また、光源８０２に接続される第１光ファイバー８０２ａの発光端、及び／または第２光ファイバー８０６ａの受光端は、透明な第２反応容器２０２の外に配置することもできる。さらに、光源８０２は省略可能であり、第２反応容器２０２の上部から入射する照明光によって光源８０２が無くても、カラーセンサー８０６は溶液中の色を検出することができる。
【００６５】
ｐＨ調整装置８００は第１調整ラインを備える。この第１調整ラインは、ｐＨ調整剤である第１溶液を第２反応容器２０２内に供給する第１溶液供給管８０８と、第１溶液供給管８０８に設けられる電磁弁８１０と、第１溶液供給管８０８に設けられるポンプ８１２と、第１溶液供給管８０８に第１溶液を供給する第１溶液容器８１４とを備える。また、ｐＨ調整装置８００は第２調整ラインを備える。この第２調整ラインは、ｐＨ調整剤である第２溶液を第２反応容器２０２内に供給する第２溶液供給管８１６と、第２溶液供給管８１６に設けられる電磁弁８１８と、第２溶液供給管８１６に設けられるポンプ８２０と、第２溶液供給管８１６に第２溶液を供給する第２溶液容器８２２とを備える。
【００６６】
第２反応容器２０２の溶液は酸性なので、ｐＨを大きく調整するための第１溶液として、比較的高濃度のアンモニア水（アルカリ性液）を用いることができ、ｐＨの微調整を行うための第２溶液として、比較的低濃度のアンモニア水を用いることができる。なお、ｐＨ調整装置８００は、第１及び第２調整ラインを備えたが、これに限定されず、第２反応容器内の溶液を酸性側に調整するために、酸性側調整ラインを備えてもよい。さらに、酸性側調整ラインは、比較的高濃度の酸性液を供給する第３調整ラインと、比較的低濃度の酸性液を供給する第４調整ラインを備えてもよい。第３及び第４調整ラインは、第１及び第２調整ラインと同様な構造である。
【００６７】
ｐＨ調整装置８００による自動制御の一例を、図７のフローチャートを参照して説明する。制御部６００（図１）は、第２反応容器２０２にｐＨ調整が必要な試料溶液が供給されると、ｐＨ調整工程をスタートする。ステップＳ００１では、カラーセンサー８０６がｐＨ検出薬を含む試料溶液の画像データを取り込む。ステップＳ００２では、画像データからＲＧＢの最大値（ＭＡＸ）及び最小値（ＭＩＮ）を算出する。ステップＳ００３では、最低照明光量ＶＬＳがＭＡＸより大きいか否かを判断する。ステップＳ００３で最低照明光量ＶＬＳがＭＡＸより大きいと判断した場合は光量不足であるため、ステップＳ００４で光源８０２の照明を点灯または１段階明るくして、ステップＳ００１に戻る。ステップＳ００３で最低照明光量ＶＬＳがＭＡＸより大きくないと判断した場合は、光量不足でないためステップＳ００５に移行する。
【００６８】
ステップＳ００５では、最高照明光度ＶＭＳがＭＡＸより小さいか否かを判断する。ステップＳ００５で最高照明光度ＶＭＳがＭＡＸより小さいと判断した場合は、光量過大であるため、ステップＳ００６で光源８０２の照明を１段階暗くして、ステップＳ００１に戻る。ステップＳ００５で最高照明光度ＶＭＳがＭＡＸより小さくないと判断した場合は、光量過大でないためステップＳ００７に移行する。
【００６９】
ステップＳ００７では、検出した画像データのＲＧＢから色相（Ｈｕｅ）Ｈを算出し、ステップＳ００８では、色相Ｈが目標色相ＨＨ以上であるかを判断する。ステップＳ００８で色相Ｈが目標色相ＨＨ以上である場合には、ｐＨ調整が適切にされたとして制御を終了する。ステップＳ００８で色相Ｈが目標色相ＨＨ以上でない場合には、ｐＨ調整が不十分であるため、次のｐＨ調整ステップ（Ｓ００９またはＳ０１０）に移行する。ステップＳ００８の後、色相Ｈが低色相ＨＬより大きく目標色相ＨＨより小さい場合には、ステップＳ００９に移行する。ステップＳ００９では、ｐＨが目標ｐＨに比較的近いので低濃度の第２溶液を第２反応容器２０２に供給するために、ポンプ８０２を所定回数動作（例えば一回転動作）し、ステップＳ０１０で所定時間待機した後、ステップＳ００１に戻る。ステップＳ００８の後、色相Ｈが低色相ＨＬより小さい場合には、ステップＳ０１１に移行する。ステップＳ０１１では、ｐＨが目標ｐＨに比較的遠いので高濃度の第１溶液を第２反応容器２０２に供給するために、ポンプ８１２を所定回数動作（例えば一回転動作）し、ステップＳ０１２で所定時間待機した後、ステップＳ００１に戻る。
【００７０】
このようにｐＨ調整装置８００は、カラーセンサー（カラーカメラ）８０６を使用して、溶液に溶けたｐＨ調整薬の色情報を取得し、制御部６００で算出された色相（色度）からｐＨ値を算出する。制御部６００は、算出されたｐＨ値に基づき、各調整ラインを用いてｐＨ調整作業を自動的に実行する。濃度が相違する複数の調整ラインを設けたことにより、高濃度用及び低濃度用に別々に用意され広範囲のｐＨ調整に対応できる構造となっている。ｐＨ調整装置８００は、ｐＨの検出及びｐＨ調整剤の注入、撹拌、反応時間の調整等を連携して自動制御することができる。なお、本実施形態に係るｐＨ調整装置８００は、制御部６００でのｐＨ算出に色情報として色相を用いたが、用いる色情報は色相に限定されない。例えば他の色情報として、カラーセンサーから得られる、ＲＧＢ自体の少なくとも１つの値、又は複数の色の比率、のいずれか１つを用いてｐＨを算出することもできる。
【００７１】
本実施形態のｐＨ調整装置８００は、一般的用途として化学反応プラントにおいて、色調変化をモニターすることにより化学反応状況を把握すると便利な場面が多く想定される。例えば、色情報（好ましくは色相）をモニターすることにより下記の何れかの場合に有効である。
（１）化学プラントにおいて反応終点を決定する。
（２）反応薬剤の添加のタイミングや量の決定を可能とする。
（３）複数の色素を混合して特定の色相の染料やインクの製造する。
（４）呈色指示薬を用いるあらゆる種類の滴定試験の終点決定及び自動化を可能にする。
上記のような場合には、ｐＨ調整装置８００を色測定溶液調整装置として用いることもできる。この場合には、調整ラインから供給されるｐＨ調整剤に換えて、反応調整剤又は色調整剤を添加することができる。
【００７２】
（退避機構）
本発明の実施形態に係る回転子の退避機構を図８を用いて説明する。化学分離・精製部２００の前半部分２００Ａの第２反応容器２０２には、撹拌装置２０５の回転子２０５ａが入っている。第２反応容器２０２中で、下端フィルター部２０８ｂを通して必要な沈殿（炭酸塩やシュウ酸塩）を第２反応容器２０２内に残して、不要な液体全てを上方から吸引管２０８を通って吸い出す必要がある。一方、化学分離・精製部２００の後半部分２００Ｂの第４反応容器２６２には、撹拌装置２６３の回転子２６３ａが入っている。第４反応容器２６２内に、水酸化物の沈殿を残して必要な液体を液体シンチレーション調整部３００の第５反応容器３０２に吸い出す必要がある。以下、第２反応容器２０２が有するヒータ移動機構、及び退避機構を説明示するが、第４反応容器２６２や他の容器についても同様に、これらの機構を備えることができる。
【００７３】
第２反応容器２０２や第４反応容器２６２で液体と固体（沈殿）を分離する操作を行う際に、回転子は邪魔になるため、容器の上部壁面に退避させねばならない。この回転子の退避機構を図８及び９を参照しつつ説明する。化学分離・精製部２００の第２反応容器２０２には、吸引管２０８の上下移動機構２０８ａと、ヒータ２０４を移動するヒータ移動機構２０４ａと、撹拌装置２０５及び回転子２０５ａを退避する退避機構２０５ｂと備える。ヒータ移動機構２０４ａは、限定されないがシリンダやソレノイド等の各種アクチュエータを用いることができる。退避機構２０５ｂは、限定されないが、図８（Ａ）に示すように、モータ２０５ｂ１と、モータ２０５ｂ１により回動するＵ字型枠体２０５ｂ２とを備える。Ｕ字型枠体２０５ｂ２の中央部には、撹拌装置２０５が固定されるるため、Ｕ字型枠体２０５ｂ２及び撹拌装置２０５は一体となって回動することができる。なお、ヒータ移動機構２０４ａ、退避機構２０５ｂのモータ２０５ｂ１は、システム１のフレームに固定されている。
【００７４】
図８（Ａ）に示すように、第２反応容器２０２の上部を除く側面及び底面は一対のヒータ２０４により覆われている。一対のヒータ２０４は、ヒータ移動機構２０４ａにより互いに第２反応容器２０２から離れる方向に移動すると、図８（Ｂ）の状態となり、撹拌装置２０５が一対のヒータ２０４の間の隙間から露出する状態となる。図８（Ｂ）の状態を横方向から見た図が図９（Ａ）である。
【００７５】
図９（Ａ）の状態で、撹拌装置２０５を退避機構２０５ｂにより、第２反応容器２０２の底面外側から第２反応容器２０２の側面外側に退避させることができる。回転子２０５ａは撹拌装置２０５に磁力で吸着されているので、撹拌装置２０５ｂの移動に伴って、第２反応容器２０２の底面内側から第２反応容器２０２の側面内側に退避させることができる。これによって、第２反応容器２０２の底面内側には回転子２０５ａが無くなるため、上下駆動機構２０８ａを用いて吸引管２０８を降下することができる（図９（Ｂ））。吸引管２０８が降下すると、その下端フィルター部２０８ｂが第２反応容器２０２の底面内側上で、沈殿を濾過しつつ溶液を吸引することができる。
【００７６】
下端フィルター部２０８ｂは、ラッパ状に広がりグラスフィルターが融着されている。吸引管２０８の上端は、移送管２０９を介して廃液トラップにつながっている。廃液トラップを真空ポンプで減圧することにより容器中の溶液のみがフィルターを通って廃液トラップに移動する。炭酸塩は微粒子から成っているためフィルターの表面に糊のように付着し著しく濾過を減速する。ごく微量の水をガラス管上部から注入することにより、炭酸塩ケーキがフィルター表面から脱落し元の濾過速度を回復する。また、コンピュータ制御により「吸引-水の添加」サイクルを濾過速度が最大になるようにプログラムされている。
【００７７】
（イオン交換部）
図１０のイオン交換部７００は、自動的にイオン交換クロマトグラフィーを実行する装置である。イオン交換部７００は、図４に示したように化学分離・精製部２００に組み込まれているが、これに限定されない。例えば、図１１に示すように、イオン交換部７００を、独立した自動イオン交換クロマトグラフィー装置７００’として使用することもできる。
【００７８】
図１０に示すように、イオン交換部７００は、イオン交換樹脂を収容するイオン交換カラム７０２と、イオン交換カラム７０２の上部に接続される溶液供給管７０３と、溶液供給管７０３に設けられるポンプ７０４と、イオン交換カラム７０２の下部に接続される溶液送出管７２６とを備える。ポンプ７０４の上流には、電磁弁７０６、７０８、７１０、７１２、７１４が接続される。電磁弁７０８の上流は溶液供給管７０１を介して接続点Ｂに接続され、電磁弁７０８の開閉により化学分離・精製部２００の前半部分２００Ａから溶液が供給される。電磁弁７１０の上流には第１溶離液を溜める第１溶離液容器７２０が接続される。電磁弁７１２の上流には第２溶離液を溜める第２溶離液容器７２２が接続される。第１溶離液と第２溶離液とは、極性が異なる液体であり第１溶離液と第２溶離液との混合比率を調整することによりイオン交換カラムにおけるイオンの分離が適切に実行される。
【００７９】
イオン交換カラム７０２の溶液送出管７２６には、電磁弁７２８、７３０、７３２、７３４が接続され、これらの開閉により、イオン交換カラム７０２から流出した溶液を、排液タンク、第４反応容器２６２（図４）、第１分取容器７３２ａ、第２分取容器７３２ｂのいずれか１つに選択的に供給することができる。イオン交換カラム７０２の上部には、エアリーク７２３に接続されるエアリーク管７２４が接続され、エアリーク管７２４には電磁弁７２６が設けられる。イオン交換カラム７０２は、透明な細長い筒状の容器であり、その側面上部に溶離液液面の複数高さを検出する複数の光センサー７４０、７４２を備える。第１光センサー７４０が最も高い液面を検出し、第２光センサー７４２が第１光センサー７４０よりも低い液面を検出する。
【００８０】
このように、複数の光センサー（液面センサー）を高い液面と低い液面との２ヶ所を検出するように２つ設け、２つの光センサー７４０、７４２の間に液面が来るように制御することができる。本実施形態に用いる光センサーは反射型であり、一つのユニットに発光部と受光部を備えるので一つの位置で検出動作を完結できる。なお、光センサーは反射型に限定されない。図１０において、イオン交換カラム７０２の一方側に第１光センサー７４０（高い液面用）、第２光センサー７４２（低い液面用）を配置し、その他方側に第３光センサー７４４（高い液面用）、第４光センサー７４６（低い液面用）を配置することもできる。このような配置は、光センサーの故障などに対応するため二重にしたものである。なお、イオン交換カラム７０２に収容されるイオン交換樹脂は薬液により伸縮するという問題がある。このような伸縮に対応するため、一端側のセンサーセット（第１及び第２光センサー７４０、７４２）に対して、他端側のセンサーセット（第３及び第４光センサー７４４，７４６）との配置高さを低くすることができる。イオン交換樹脂が伸びている場合は一端側のセンサーセットで液面を検出する一方、イオン交換樹脂が縮んでいる場合は他端側のセンサーセットで液面を検出するという使い分けをすることもできる。
【００８１】
図１１のイオン交換クロマトグラフィー装置７００’は、基本的に図１０のイオン交換部７００と同じであるため相違する部分のみを説明する。イオン交換クロマトグラフィー装置７００’は、電磁弁７０８の上流に試料容器７１６を有する。電磁弁７１４の上流には、塩酸溶液容器７１７と、水容器７１８とが切換え可能に接続されている。さらに、電磁弁７３０、７３２、７３４の下流には、分取容器７２０、７２２、７１７、７１８が切換え可能に接続されている。
【００８２】
イオン交換部７００は、光センサーの検知した液面高さに基づき送液ポンプ及び／各弁の作動系を制御する。光センサー７４０、７４２、及び７４４は、モニターした液面高さ信号を制御部６００に送る。制御部６００は、この液面高さ信号に基づき、送液ポンプ７０４のオン／オフおよび分離液の種類を変換するために電磁弁の開閉を制御する。具体的には、制御部６００は、第１光センサー７４０、第２光センサー７４２、第３光センサー７４４からの検出信号に基づき、イオン交換カラム７０２の液面高さを、第１光センサー７４０が検知する高さと、第３光センサー７４４が検知する高さの間、好ましくは第２光センサー７４２が検知する高さとなるようにポンプ７０４、各電磁弁の開閉を制御する。
【００８３】
液面が上がりすぎた場合、カラム７０２上部に接続されるエアリーク７２３に設けられた電磁弁７２６を開放し、液上部の気層量を増やし液面を下げる。また、液面が下がりすぎた場合は、カラム７０２底部の流出用電磁弁７２８を閉め、上部大気開放用の電磁弁７２６を開放し、液上部の気層量を減らし、液面を上昇させる。
【００８４】
（排液・排気処理部）
排液・排気処理部５００は、廃液容器を大気開放した時に蒸散する硝酸、塩酸および酢酸の蒸気の捕捉する。排液・排気処理部５００において、酸性蒸気はアルカリ性溶液の水流ポンプでそれらが大気に逃げないように捕捉される。
（その他）
上記実施形態において、好ましくは、ヒータ１０４、２０４、２６４、３０４の少なくとも１つ、又は全ての外面を、断熱材で覆うことができる。
【００８５】
（まとめ）
本発明の実施形態に係るシステム１は、現行公定法の有する諸問題を解決した。即ち、この発明は公定法に準拠する放射性ストロンチウム分析を、１）硝酸、塩酸、アンモニア等の試薬の全量を回収する為、それらの蒸気を空気中に放散せず（作業環境の向上）、２）分析時間を約３週間から約３日間に短縮し、かつ、３）分析コスト削減を可能とした。
【符号の説明】
【００８６】
１  分離測定システム
１００  試料分解部
２００  化学分離・精製部
３００  液体シンチレーション調整部
４００  測定部
５００  排液・排気処理部
６００  制御部
７００  イオン交換部
８００  ｐＨ調整装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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