(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中のラドン、トロンの少なくともいずれか一方を吸着剤に吸着させ、ラドン、トロンの少なくともいずれか一方の壊変過程で放出されるベータ線が前記吸着剤を通過する際に発生するチェレンコフ光を測定することによりラドン、トロンの少なくともいずれか一方を測定することを特徴とする空気中のラドン及びトロンの測定方法。
【請求項２】
チェレンコフ光の減衰時間に基づき、ラドンとトロンの混合割合を測定することを特徴とする請求の範囲第１項記載のラドン及びトロンの測定方法。
【請求項３】
前記吸着剤は、多孔質ガラスであることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法。
【請求項４】
前記吸着剤は、孔径０．３〜３０ｎｍの細孔を備えたことを特徴とする請求の範囲第３項記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中のラドン及びトロンの測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラドン（Ｒｎ−２２２）とは、ウラン系列のラジウム（Ｒａ−２２６）が壊変し発生する放射性核種であり、その半減期は３．８２４日である。また、トロン（Ｒｎ−２２０）とは、トリウム系列のラジウム（Ｒａ−２２４）が壊変し発生する放射性核種であり、その半減期は５５．６秒である。これらはともに不活性な気体であり、起源はそれぞれ、地殻に存在するウラン（Ｕ−２３４）及びトリウム（Ｔｈ−２３２）である。【０００３】
地殻で発生したラドン及びトロンは気体状であるため、地中から地表面に染み出してきたり、地下水とともに地上に現れてきたりする。そして、密閉性の高い住宅やトンネル内、地下街などでは、換気が不足するとラドン及びトロンの濃度が高くなっている場合がある。一般の人が一年間に自然界から受ける放射線の被爆量は、約２．４ミリシーベルトであるといわれているが、その約半数をラドン、トロン、及びそれらの娘核種による肺の被爆が占めているといわれており、これら核種による被爆の人体への影響が懸念される。【０００４】
ところで、空気中のラドン及びトロンの測定方法に関しては、現在、電離箱法、シンチレーションセル法、静電捕集式チェンバー法、フィルター法、静置型測定法などの方法が実用化されている。【０００５】
電離箱法では、１〜３００Ｌの容量のチェンバーが用いられ、電離電流を測定する方法とパルスで測定する方法がある。検出感度を上げるためにはチェンバーの容量を大きくしなければならないため、フィールドで高感度の測定を行う目的には向かず、較正用測定器として使用されることが多い。一般に、ラドンとトロンの分離測定は困難である。【０００６】
シンチレーションセル法では、内壁に蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ）を塗布したチェンバーと、これに光学的に接続された光電子倍増管からなる装置が用いられる。測定精度はセルの容積に比例するが、容積が大きくなると蛍光体からの光が光電子倍増管に届かなくために、その大きさが制限される。また、比較的ラドンの濃度が高くないと測定できない。一般に、ラドンとトロンの分離測定は困難である。【０００７】
静電捕集式チェンバー法では、球、半球、或いは円筒型のチェンバーが用いられる。チェンバーの底の部分に薄いマイラーフィルムが置かれ、これに負の電圧が印加され、チェンバー壁に正の電荷が印加される。ラドンの娘核種であるポロニウム（Ｐｏ−２１８）がマイラーフィルム上に捕捉され、検出される。ラドンとトロンの分別測定が可能であるが、湿度の影響を強く受ける。【０００８】
フィルター法では、フィルター上に直接大気中のラドン、トロンの娘核種を捕集し、その娘核種から放出されるアルファ線を計測する。ラドンを直接捕集するものではないため、ラドンとその娘核種の平衡を見積もる必要があり、それが誤差要因となる。また、二段フィルター法では、チェンバー内での娘核種の壁損失効果による計測値の低下が問題となる。【０００９】
静置（パッシブ）型測定法では、金属などからなる測定容器の中に検出器としてポリカーボネートなどの樹脂が置かれている。所定時間、大気に暴露した後、検出器の樹脂を化学的にエッチングして、そこに現れたアルファ線の固体飛跡からラドンを測定するものである。装置が小型であるため、多数の装置を多くの測定点に同時に設置することが可能であり、また、フィルターの使用等により、ラドンとトロンの区別も可能となる。しかし、検出感度が低いため、通常は２ヶ月以上、大気中に暴露する必要がある。また、固体飛跡を再現性よく出現させるためには、化学エッチング条件を厳密にコントロールしなければならない。
【特許文献１】特開平６−２５８４４３号公報
【特許文献２】特開平６−２５８４５０号公報
【特許文献３】特開平８−１３６６６０号公報
【特許文献４】特開平８−１３６６６１号公報
【特許文献５】特開平８−１３６６６２号公報
【特許文献６】特開平８−１３６６６３号公報
【特許文献７】特開平８−２０１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来の空気中のラドン及びトロンの測定方法としては種々の方法が実用化されているが、いずれも何らかの問題があった。【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、高感度でラドンとトロンの分離測定が可能であって、かつ、装置構成が小型で、測定環境の影響も受けることがない、新規の空気中のラドン及びトロンの測定方法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】
上記課題を達成するため種々検討した結果、本発明者らは、ラドン及びトロンの壊変過程で生じる一連の娘核種の中で高いエネルギーのベータ線を放出する核種が存在することに着目し、本発明を完成させた。【００１３】
すなわち、本発明の請求項１記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法は、空気中のラドン、トロンの少なくともいずれか一方を吸着剤に吸着させ、ラドン、トロンの少なくともいずれか一方の壊変過程で放出されるベータ線が前記吸着剤を通過する際に発生するチェレンコフ光を測定することによりラドン、トロンの少なくともいずれか一方を測定することを特徴とする。【００１４】
本発明の請求項２記載のラドン及びトロンの測定方法は、請求項１において、チェレンコフ光の減衰時間に基づき、ラドンとトロンの混合割合を測定することを特徴とする。【００１５】
本発明の請求項３記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法は、請求項１又は２において、前記吸着剤は、多孔質ガラスであることを特徴とする。【００１６】
本発明の請求項４記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法は、請求項３において、前記吸着剤は、孔径０．３〜３０ｎｍの細孔を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法によれば、ラドン及びトロンの濃度を高感度に測定することができる。【００１８】
本発明の請求項２記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法によれば、ラドンとトロンを容易に分離測定することができる。【００１９】
本発明の請求項３記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法によれば、ラドン及びトロンを確実に捕集し、チェレンコフ光を確実に観測することができる。【００２０】
本発明の請求項４記載の空気中のラドン及びトロンの測定方法によれば、ラドン及びトロンをより確実に捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の空気中のラドン及びトロンの測定方法に用いられる空気中のラドン及びトロンの捕集装置の一例を示す模式図である。
【図２】ラドンとトロンの計数比を変化させたときのチェレンコフ光の時間変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図３】実施例１におけるチェレンコフ光の時間変化を示すグラフである。
【図４】実施例２におけるチェレンコフ光の時間変化を示すグラフである。
【図５】実施例３におけるチェレンコフ光の時間変化を示すグラフである。
【図６】実施例４におけるチェレンコフ光の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の空気中のラドン及びトロンの測定方法の一実施形態について説明する。【００２３】
図１に、本発明の空気中のラドン及びトロンの測定方法に用いられる空気中のラドン及びトロンの捕集装置の一例を示す。１はラドン及びトロンが含まれる空気を吸入するための空気吸入口であり、この空気吸入口１から順に、空気中の塵埃とラドンとトロンの娘核種を除去するためのメンブランフィルター２、水分を除去するための、氷水で０℃に冷却されたトラップ３及び乾燥剤４、空気中の塵埃とラドンとトロンの娘核種を除去するためのメンブランフィルター５、ラドン及びトロンを吸着するための吸着剤としての多孔質ガラス６、一定量の空気を吸引するための定量ポンプ７が接続している。ここで、多孔質ガス６は、孔径０．３〜３０ｎｍの細孔を備えるとともに、ドライアイス−アルコール浴又は電子冷却器で氷点下に冷却されており、確実に多孔質ガラス６を通過する空気中のラドン及びトロンを吸着できるようになっている。また、多孔質ガラス６は、液体シンチレーション計測装置用のカウンティングバイアルに収容されている。【００２４】
そして、定量ポンプ７で吸引された一定量の空気は、空気吸入口１から入り、メンブランフィルター２により塵埃及び空気中に浮遊しているラドン及びトロンの娘核種が除去される。その後、トラップ３及び乾燥剤４を通り、メンブランフィルター５を通って多孔質ガラス６に入り、ここでラドンとトロンが吸着される。【００２５】
多孔質ガラス６に吸着されたラドンとトロンは、壊変過程でベータ線放出核種を生成する。つまり、ラドンの場合はビスマス（Ｂｉ−２１４）、トロンの場合はビスマス（Ｂｉ−２１２）がベータ線放出体となる。所定量の空気吸引後に多孔質ガラス６を室温に戻し、汎用の液体シンチレーション計測装置で、チェレンコフ測定の条件で、チェレンコフ光を測定する。ビスマス（Ｂｉ−２１４）、ビスマス（Ｂｉ−２１２）のチェレンコフ光を定量的に測定することによって、ラドンとトロンの濃度を知ることができる。【００２６】
ここで、チェレンコフ光について説明する。物質中を荷電粒子が通過する際、その速度ｖが物質中の光の速度（ｃ／ｎ，ｃ：真空中の光の速度、ｎ：物質の屈折率）よりも大きい場合、通過する粒子の飛跡に沿って光が発生する。この現象をチェレンコフ効果といい、発生する光をチェレンコフ光という。チェレンコフ光は物質の屈折率が大きいほど、また、荷電粒子（主にベ−タ粒子、つまり電子）のエネルギーが大きいほど発生しやすくなる。【００２７】
本実施例においては、チェレンコフ光が発生しやすい材料として、孔径０．３〜３０ｎｍの細孔を備えた多孔質ガラスを吸着剤として用いている。多孔質ガラスは透明で屈折率が大きく、ラドンとトロンを吸着しやすい物質である。特に、孔径０．３〜３０ｎｍの細孔を備えた石英質の多孔質ガラスは、ラドンとトロンの吸着性が高く、好適に用いられる。なお、本発明の方法に用いることのできる吸着剤はこれに限らず、ほかの材料を用いてもよい。吸着剤としては透明で屈折率が大きい材料が好適に用いられ、例えば、透光性を有するセラミックスや高分子材料などを用いることができる。【００２８】
図２に、ラドン、トロン、及びこれらの混合ガスを親核種であるラジウムから分離した直後からのチェレンコフ光発生の時間経過をシミュレーションした結果を示す。ラドン、トロンいずれの場合も分離後約２００分で極大値を示し、その後、低下することが分かる。その減衰過程の傾きから半減期を求めると、ラドンの場合は９１．８時間、トロンの場合は１０．７時間となった。これは、ラドンの場合はラドンの半減期（９１．８時間）、トロンの場合は鉛（Ｐｂ−２１２）の半減期（１０．６４時間）が律速となり、減衰速度を決定していることが分かる。【００２９】
また、ラドンとトロンの計数比を変化させた場合は、初期では半減期の短いトロンの影響で勾配は大きいが、その後、半減期の長いラドンの影響で緩やかになり、その曲線はラドンのトロンの比によって決定されることが分かる。近似的には、トロンの半減期の３倍以内（約３０時間以内）の傾きを求めることによって、ラドンとトロンの比を求めることができる。【００３０】
実際の測定では、数時間間隔の複数回の測定で、計数率の時間変化曲線を得ることができ、計測時間と計数値の関係からラドンとトロンの濃度、曲線の傾きからラドンとトロンの比を求めることができる。【００３１】
以上のように、本発明の空気中のラドン及びトロンの測定方法は、空気中のラドン及びトロンを吸着剤に吸着させ、ラドン及びトロンの壊変過程で放出されるベータ線が前記吸着剤を通過する際に発生するチェレンコフ光を測定することによりラドン及びトロンを測定するものであり、ラドン及びトロンの濃度を高感度に測定することができる。【００３２】
また、チェレンコフ光の減衰時間に基づき、ラドンとトロンの混合割合を測定するものであり、ラドンとトロンを容易に分離測定することができる。【００３３】
また、前記吸着剤は、多孔質ガラスであることにより、ラドン及びトロンを確実に捕集し、チェレンコフ光を確実に観測することができる。【００３４】
さらに、前記吸着剤は、孔径０．３〜３０ｎｍの細孔を備えたことにより、ラドン及びトロンをより確実に捕集することができる。【００３５】
このように、本発明の空気中のラドン及びトロンの測定方法は、これまでにない新しい方法であり、上記のほか、液体シンチレーターを使用しないためトルエンなどの有害有機廃液がでない、アルファ線スペクトルメータなどの特殊な装置でなく汎用的な液体シンチレーション計測装置で測定が可能である、吸着したラドンとトロンの娘核種の減衰を待つことにより吸着剤を繰り返し使用できる、などの特徴を有する。【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。【００３７】
以下、具体的な実施例に基づき、より詳細に説明する。
【実施例１】
【００３８】
トリウムを多く含む製品であるランタン用マントルを密閉保存してある容器中の空気を図１で示した捕集装置を用いて吸引捕集した後、チェレンコフ光を計測した結果を、図３に示す。このときの吸引空気量は３Ｌ、吸引速度は０．５Ｌ／分であった。【００３９】
図２のシミュレーションと同様の曲線が得られたことから、チェレンコフ光を測定することによりラドンとトロンの測定が可能であることを確認した。得られた曲線の減衰過程の傾きから半減期を計算したところ約１１．４時間であり、図２のシミュレーション結果と照合すると、ラドン／トロンの計測比は約８０／２０であることが分かった。【００４０】
なお、ランタン用マントルとは、キャンプなどに用いるガソリンバーナーに取り付けて照明として用いるための網目状のガラス状繊維であり、酸化トリウムを比較的多く含むことで知られている。
【実施例２】
【００４１】
ウランを比較的多く含むことで知られているリン鉱石から発生したラドンとトロンの測定結果を、図４に示す。空気の捕集は図１の捕集装置は用いずに、鉱石を密閉保存した容器中の空気を注射器で２０ｍＬ採取し、多孔質ガラス吸着剤を入れたバイアル内に注入してからチェレンコフ光を測定した。【００４２】
実施例１と同様の結果が得られたが、減衰過程の傾きから半減期を求めたところ約５３．１時間であった。この半減期を図２のシミュレーションに照合すると、ラドン／トロンの計測比は約９８．５／１．５であることが分かった。
【実施例３】
【００４３】
コンクリート建屋の地下点検坑（点検用地下通路、１階の床下）の床上５ｃｍの空気を図１で示した捕集装置を用いて吸引捕集した後、チェレンコフ光を計測した結果を、図５に示す。このときの吸引空気量は６０Ｌ、吸引速度は０．５Ｌ／分であった。【００４４】
減衰過程の傾きから半減期を求めたところ約２３．６時間であり、図２のシミュレーション結果と照合すると、ラドン／トロンの計測比は約９０／１０であることが分かった。
【実施例４】
【００４５】
短半減期（５５．６秒）であるトロンの影響を除去するために、吸引後の空気を５Ｌのタンクを通過させた後に吸着剤に吸着させる構造にして、実施例３と同様に空気を吸引してチェレンコフ光を計測した結果を、図６に示す。このときの吸引空気量は９０Ｌ、吸引速度は０．５Ｌ／分であった。【００４６】
減衰過程の傾きから半減期を求めたところ約７４．４時間であり、図２のシミュレーション結果と照合すると、ラドン／トロンの計測比は約９９．３／０．７であり、トロンの多くが除去されたことが確認された。
【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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