(57)【要約】【課題】天然の放射能を有する物が内側面に付着できないようにする容器が備えられる放射線水モニタを提供する。【解決手段】放射線水モニタは、測定対象の水が一端から流入し他端から流出するように構成された容器と、上記容器内に設けられ、上記測定対象の水の放射能を測定する放射線検出器と、上記容器を囲繞して放射線の侵入を防止する放射線遮蔽材と、を備える放射線水モニタにおいて、上記容器内に紫外線を発生する紫外線発生装置を備え、上記容器は、少なくとも上記測定対象の水が接する部分に上記紫外線の照射により光触媒機能が発揮される光触媒層がコーティングされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の水が一端から流入し他端から流出するように構成された容器と、上記容器内に設けられ、上記測定対象の水の放射能を測定する放射線検出器と、上記容器を囲繞して放射線の侵入を防止する放射線遮蔽材と、を備える放射線水モニタにおいて、
上記容器内に紫外線を発生する紫外線発生装置を備え、
上記容器は、少なくとも上記測定対象の水が接する部分に上記紫外線の照射により光触媒機能が発揮される光触媒層がコーティングされることを特徴とする放射線水モニタ。
【請求項２】
上記光触媒層は、二酸化チタンが含まれていることを特徴とする請求項１に記載する放射線水モニタ。
【請求項３】
上記容器は、上記光触媒層の下地として上記紫外線を反射するミラーコーティング膜が内面にコーティングされることを特徴とする請求項１または２に記載する放射線水モニタ。
【請求項４】
上記容器は、底部を有する筒からなり、
上記筒の中心線上に紫外線発生装置を備え、
上記底部は、中央が外側に突き出ているとともに縦断面が放物線形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載する放射線水モニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子力発電所等において各種プロセス系統の健全性および放出放射能を監視する放射線水モニタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線水モニタは、測定対象の水が一端から流入し他端から流出する容器と、該容器内の測定対象の水の放射能を測定する機器を支持して上記容器を密閉する蓋とを備え、上記容器および蓋の外周を放射線遮蔽材で囲繞した放射線モニタ装置において、上記測定対象の水が接する部分は、放射能を有しない繊維で強化した合成樹脂で構成されている (例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１１３１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の放射線水モニタは、試料水に含まれ、天然の放射能を取り込んでいる貝、藻等の海棲生物、または鉄バクテリア等が容器内部に付着するため、放射線バックグラウンドを上昇させてしまう問題点がある。
また、容器内部に付着した海棲生物等を除去する作業を実施することにより、容器内側面が傷つき、その傷から容器が腐食されてしまうという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、天然の放射能を有する物が内側面に付着できないようにする容器が備えられる放射線水モニタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の放射線水モニタは、測定対象の水が一端から流入し他端から流出するように構成された容器と、上記容器内に設けられ、上記測定対象の水の放射能を測定する放射線検出器と、上記容器を囲繞して放射線の侵入を防止する放射線遮蔽材とを備える放射線水モニタにおいて、上記容器内に紫外線を発生する紫外線発生装置を備え、上記容器は、少なくとも上記測定対象の水が接する部分に上記紫外線の照射により光触媒機能が発揮される光触媒層がコーティングされる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の放射線水モニタは、容器の内側面に紫外線の照射により光触媒機能が励起される光触媒層がコーティングされるので、この光触媒機能により天然の放射能を有する海棲生物等の有機物が分解され、容器の内側面に海棲生物等が付着することを防ぐことができる。この付着防止により、放射線計測の信頼性が向上し、さらに、海棲生物等の除去作業も不要となる。
また、光触媒機能の発揮によりＯＨラジカルやスーパーオキサイドアニオン等の活性酸素が生成され、この活性酸素が容器に付着した有機化合物及び環境物質等の水垢を分解するので、容器表面を傷つけることなく常時洗浄処理する効果を奏する。
また、光触媒材料は市販されている安価なもので充分な効果が得られるので、装置全体のコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる放射線水モニタの断面図である。図２は、図１の検出容器のＡ部の拡大断面図である。
この実施の形態１に係わる放射線水モニタ１は、原子力発電所、核燃料処理工場などにおいてプラントの健全性を確認するために、プロセスラインの漏洩放射能を監視したり、放出放射能を測定したりするために用いられる。
放射線水モニタ１は、放射性物質が溶け込んでいる測定対象の水２を溜める検出容器３、測定対象の水２に含まれる放射性物質から放出される放射線を測定する放射線検出器４、検出容器３の内側面に紫外線を照射する紫外線発生装置５、検出容器３と放射線検出器４とを囲繞する鉛容器６から構成されている。
【０００９】
検出容器３は、測定対象の水２を採取する取水口７、測定対象の水２が一旦溜められる貯溜部８、測定対象の水２を測定後排水する排水口９、検出容器３内の気密性を保持する蓋１０から構成されている。取水口７の一端は、導管１１と連結され、他端は下方に開口されている。排水口９の一端は、導管１２と連結され、他端は上方に開口されている。導管１１、１２は例えば炭素繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化物製である。
【００１０】
検出容器３は、図２に示すように、基層２２、その基層２２の表面を覆うように被覆する光触媒層２３の２層構造から構成されている。
基層２２は、測定対象の水２を確実に貯留する機能が必要であるので、通常耐久性や価格面を考慮すると繊維強化樹脂硬化物からできている。また、放射能を有さない材料から構成しなければならないので、放射能を有さない繊維として、炭素繊維、芳香族ポリアミドなどを使用することができる。この実施の形態１では炭素繊維を用いている。樹脂としては、耐水性などの特性を考慮して不飽和ポリエステル樹脂硬化物を用いている。なお、繊維強化樹脂として、基層２２としての機能を満たす材料構成であれば、炭素繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化物に限るものではない。
【００１１】
光触媒層２３は、光触媒機能が永く発揮できるように構成されなければならない。
まず、光触媒機能を有する材料は、通常、半導体材料からなり、容易に入手出来、加工性も良いことから好ましい。例えば、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｃ、Ｃｄ、Ｓ、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｐｂのいずれか、又はこれらの化合物、又は合金、又は酸化物が好ましく、これらを単独で、また２種類以上を複合して用いる。具体的には、元素としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、化合物としてはＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＳｂ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＭｏＳ２、ＷＴｅ２、Ｃｒ２Ｔｅ３、ＭｏＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、Ｗｓ２、酸化物としてはＴｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＺｎＯ、ＭｏＯ３、ＩｎＯ３、Ａｇ２Ｏ、ＰｂＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯなどがある。
特に、バンドギャップが好適な値を示し、安価であるので、二酸化チタンＴｉＯ２が好適である。なお、光触媒機能材料は、バンドギャップと紫外線波長の組合せであれば物質の種類を問わず同様の効果を奏する。
【００１２】
光触媒層２３は、この光触媒機能を有する材料をバインダを用いて基層２２に固着している。光触媒機能を有する材料のうち、二酸化チタンＴｉＯ２の粒子を例えばバインダとしてのアクリル樹脂が溶解されている溶液に分散してスラリーを作成し、そのスラリーを基層２２上に塗布したのち硬化して光触媒層２３が形成される。なお、コーティング膜形成、コーティング液塗布などの方法により光触媒層２３を形成してもよい。
【００１３】
紫外線発生装置５は、光触媒層２３を励起する波長を有するものであれば、何れでも良く、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノン灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が使用できる。このような光源の例としては、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光ケミカルランプ、ＵＶ−Ｂ紫外線ランプ、キセノンランプがある。
光触媒粒子として最も一般的な二酸化チタン（ＴｉＯ２）を使用すると、それのバンドギャップエネルギーは３．２ｅＶであり、光触媒機能を起こすためにはこれに相当するエネルギー以上の光を照射することが必要となる。結晶構造にもよるが、二酸化チタンは約３８０ｎｍ以下の波長を持つ光（紫外線）を照射すると光触媒機能を発揮することが知られている。
なお、紫外線発生装置５としては上述以外に、例えば蛍光物質とアルファ線放出核種等の放射性同位元素との組合せの発光体であっても同様の効果を得ることができる。
また、紫外線発生装置５は、複数設置してもよく、むしろ照度が増大するので、光触媒作用の増強に繋がり、時間的に清掃効率がよくなる。
【００１４】
放射線検出器４は、通常使用されているシンチレーション検出器である。なお、他の方式の放射線検出器を使用してもよい。
鉛容器６は、外枠を鋼板で構成され、その外枠の内部に鉛が充填された放射線遮蔽材である。放射線検出器４による放射線測定の感度を向上させるため、あるいは外部放射線の侵入を低減させる目的で設置されている。導管１１、１２が貫通できるように当該の位置に孔が開けられている。
図１の符号１５は、この発明により除去したい有機物質である異物に付記してある。この異物１５は、例えば、水垢、ゴミ、藻、フジツボ、貝類等である。
【００１５】
次に、放射線水モニタ１の動作について説明する。
測定対象の水２は、導管１１を経由して取水口７から取り入れられ、貯留部８内に溜められる。測定対象の水２は、放射線検出器４により放射線が測定される。測定対象の水２は、測定が終わると排水口９より排出される。
しかし、使用条件によっては、放射線検出器４による放射線測定に著しく影響する事象が発生する。採取する水には検出容器３に堆積する異物１５を含む場合があり、異物１５が放射性物質を含むと、異物１５が放出する放射線を放射線検出器４が長期間にわたって検出してしまい、正常な測定に支障をきたす可能性がある。
そこで、異物１５が検出容器３に付着しないようにするために、検出容器３の測定対象の水２が接する表面に光触媒層２３が設けられ、検出容器３内に紫外線発生装置５が設置されるので、紫外線が照射された光触媒層２３に異物１５が付着しないようになる。
【００１６】
次に、光触媒層２３に異物１５が付着しない理由について説明する。
紫外線発生装置５より投光された紫外線が、光触媒層２３に当たると、光触媒粒子の表面に電子正孔対が生成する。この電子正孔対が生成した光触媒粒子の表面に有機物が接すると、有機物から電子を奪い取って、電子正孔対が消滅して元に戻る。このとき、電子が奪われた有機物は、有機物の炭素−炭素結合が切断されることにより分解される。
また、光触媒粒子の表面に接した水からＯＨラジカルが生成され、そのＯＨラジカルにより有機物の炭素−水素結合、炭素−酸素結合等が切断される。
光触媒粒子は、紫外線の照射および有機物の酸化を繰り返すことにより連続して光触媒機能を継続して発揮することができる。
【００１７】
なお、検出容器３内の測定対象の水２が不透明である等の理由により紫外線照射の効率が悪いときには、測定対象の水２を抜き取った時点だけ紫外練を照射することにより異物の付着を防止することができる。
【００１８】
また、検出容器３内の測定対象の水２が不透明の場合、光触媒反応効率を確保するため、紫外線透過率の低下による紫外線量の不足分を、活性酸素となる物質の量を増やすことにより補うことが可能である。すなわち、検出容器３内の測定対象の水２または取水口７の上流側の測定対象の水２に酸素を吹き込んで溶存酸素量を増やすか、または酸素の代わりに例えばオゾンや過酸化水素水等を測定対象の水２に溶かすと、活性酸素を発生させる効率を上げることに寄与するので、所定の光触媒機能の効率を確保することが可能となる。
【００１９】
光触媒層２３は、光触媒機能のため紫外線を吸収するので、基層２２に紫外線の影響を少なくすることができるとともに、光触媒層２３は耐食性、耐久性に富むため、基層２２が例えば海水中で腐食されるステンレススチールであっても光触媒層２３でコーティングされるのでステンレススチールでも腐食性の問題は発生しない。
【００２０】
このような放射線水モニタは、測定対象の水が接する検出容器の面に光触媒層を被覆し、紫外線発生装置から投光される紫外線により光触媒層が活性化されて付着しようとする有機物を分解するので、天然の放射能を有する異物の検出容器への付着を防ぐことができ、放射線測定におけるバックグランドを低く維持することができる。
【００２１】
また、二酸化チタンのような光触媒材料は、市販の安価なもので充分な効果が得られるので、放射線水モニタ全体のコストを低減することができる。
【００２２】
また、異物の付着が防止できるので、海棲生物等除去作業も不要となる。
また、光触媒層からＯＨラジカルやスーパーオキサイドアニオン等の活性酸素が生成され、生成された活性酸素は容器に付着した有機化合物及び環境物質等の水垢も分解するので、容器表面を傷つけることなく自動的に常時洗浄処理することができる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係わる放射線水モニタの断面図である。
実施の形態２の放射線水モニタ３１は、紫外線発生装置の取り付け位置を実施の形態１の蓋１０の位置から円筒状の貯溜部８の側面の位置に変更したことが実施の形態１の放射線水モニタ１と異なっており、その他は実施の形態１と同様である。同様な部分に同じ符号を付記して説明を省略する。
紫外線発生装置３２は、図３に示すように、検出容器３の貯留部８の側面に平行に配置されている。
【００２４】
このような放射線水モニタ３１は、実施の形態１の放射線水モニタ１と同様に異物の付着を防止することができるとともに、紫外線発生装置３２が光触媒層２３に近接しているので光触媒作用がより強くなる。
また、水面下に紫外線発生装置３２が配置されているので、紫外線の水面での反射が起こらず、検出容器３の内部を均一に紫外線照射できる。
【００２５】
なお、実施の形態２において紫外線発生装置３２を検出容器３の鉛直方向に沿って設置した場合について示したが、円環状の紫外線発生装置を検出容器３内に配置することによっても実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００２６】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係わる放射線水モニタの断面図である。図５は、図４の容器のＡ部の拡大断面図である。
実施の形態３の放射線水モニタ４１は、三層構造の検出容器４２が備えられている。図５に示すように、検出容器４２は、炭素繊維強化不飽和ポリエステル樹脂硬化物からなる基層２２、検出容器４２の基層２２の内側の表面を被覆するミラーコーティング膜４３、ミラーコーティング膜４３の表面を被覆する光触媒層２３の３層から構成されている。ミラーコーティング膜４３は、アルミニウム膜４４と紫外線を透過するフッ化マグネシウムのオーバーコーティング膜４５とから構成されている。オーバーコーティング膜４５は、アルミニウムの酸化を防止している。
紫外線発生装置５から投光された紫外線は光触媒層２３の光触媒粒子の表面を励起する。さらに、光触媒層２３を透過した紫外線は、ミラーコーティング膜４３で反射されて、他の光触媒層２３の部分に到達し、光触媒粒子の表面を励起する。このミラーコーティング膜４３は、一般家庭用として広く用いられる鏡の曇り防止膜と同一である。
【００２７】
このような放射線水モニタは、測定対象の水２が接する検出容器４２の面に光触媒層２３がミラーコーティング膜４３を介して形成されており、光触媒層２３で紫外線が全て吸収されるのではなく、一部だけが吸収されるので、光触媒層２３を通過した紫外線がミラーコーティング膜４３で反射され、光触媒層２３を２回以上通るため吸収度が向上する。
さらに、影になっている箇所にも紫外線が届くようになる効果を奏する。
【００２８】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４に係わる放射線水モニタの断面図である。
実施の形態４の放射線水モニタ５１は、実施の形態３の放射線水モニタ４１に紫外線発生装置を追加することと検出容器４２の貯留部８の底部の形状を変更することとが異なっている。これ以外は実施の形態３と同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明を省略する。
実施の形態４の検出容器５２は、有底の円筒形であり、貯留部５３の底部５４の形状は、中央が下方に凹み、縦断面形状が放物線（パラボラ）形状である。
また、放射線検出部４の底面に紫外線発生装置５５が備えられている。
【００２９】
図６に示すように、検出容器５２の底部５４の形状をパラボラ型にし、放射線検出部４の底面にも紫外線発生装置５５を設置し、紫外線発生装置５５から投光された紫外線を底部５４で反射することにより、反射した紫外線の方向が揃えられので、検出容器５２の内側を均一に紫外線で照射することができる。
また、蓋１０に配置された紫外線発生装置５と放射線検出器４の底面に配置された紫外線発生装置５５とで光触媒層２３への紫外線照射を分担するようにして光触媒層２３への紫外線の照度を確保することができるので、実施の形態３より安定な照度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる放射線水モニタの断面図である。
【図２】図１の検出容器の拡大断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係わる放射線水モニタの断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係わる放射線水モニタの断面図である。
【図５】図４の検出容器の拡大断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係わる放射線水モニタの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、３１、４１、５１  放射線水モニタ、２  測定対象の水、３、４２、５２  検出容器、４  放射線検出器、５、３２、５５  紫外線発生装置、６  鉛容器、７  取水口、８、５３  貯留部、９  排水口、１０  蓋、１１、１２  導管、１５  異物、２２  基層、２３  光触媒層、４３  ミラーコーティング膜、４４  アルミニウム膜、４５  オーバーコーティング膜、５４  底部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005331344.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005331344.tif 000007
【図６】
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