(57)【要約】【課題】  トリチウムを高効率採取し高精度に測定するトリチウム測定装置を提供する。【解決手段】  トリチウム捕集部およびトリチウム測定部とから成り、トリチウム捕集部は、サンプリング空気吸気口１ａと、サンプリング空気から水蒸気とそれ以外とを分離する水蒸気分離器６と、分離された水蒸気をトリチウム測定部１００に送出するためのキャリアガスを水蒸気分離器６内に導入するキャリアガス導入口１ｂとを備え、トリチウム測定部１００は、分離された水蒸気が含まれるキャリアガスが導入され内部にプラスティックシンチレータ１０１が配設された検出容器１０２と、プラスチックシンチレータ１０１の異なる複数箇所にそれぞれ接続されたライトガイド１０３と、各ライトガイド１０３にそれぞれ接続された光電子増倍管１０４とを備え、各光電子増倍管１０４に接続され各光電子増倍管１０４から同時に信号を受信するとトリチウムを検出したと測定するものである。【選択図】        図１
2005091334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリチウムを捕集するためのトリチウム捕集部と、トリチウムを測定するためのトリチウム測定部とから成るトリチウム測定装置において、上記トリチウム捕集部は、サンプリング空気を取り入れるサンプリング導入手段と、上記サンプリング空気から水蒸気とそれ以外とを分離する水蒸気分離器と、分離された水蒸気を上記トリチウム測定部に送出するためのキャリアガスを上記水蒸気分離器内に導入するキャリアガス導入手段とを備え、上記トリチウム測定部は、上記分離された水蒸気が含まれるキャリアガスが導入され内部にプラスチックシンチレータが配設された検出容器と、上記プラスチックシンチレータの異なる複数箇所にそれぞれ接続されたライトガイドと、上記各ライトガイドにそれぞれ接続された光電子増倍管と、上記各光電子増倍管に接続され上記各光電子増倍管から同時に信号を受信するとトリチウムを検出したと判定してトリチウム測定を行う同時計数測定手段とを備えたことを特徴とするトリチウム測定装置。
【請求項２】
上記水蒸気分離器は水分子が透過可能な中空糸膜にて成ることを特徴とする請求項１に記載のトリチウム測定装置。
【請求項３】
上記プラスチックシンチレータは、アクリル板の外周面上に膜状シンチレータが設置されて成るか、または、シンチレーションファイバーが複数本間隔を隔てて配設されて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトリチウム測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線同位元素使用等の施設あるいは放射線発生装置使用施設から放出される空気中のトリチウム濃度を自動で監視するトリチウム測定装置に関し、特にトリチウムを高効率で採取して高精度に測定するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトリチウム自動測定装置は、トリチウム捕集部に測定部を付加して、トリチウム測定の自動化を図ったものである。従来の当該装置のトリチウム採取方法は、水蒸気冷却・凝縮方式であり、水の形態としてトリチウムを採取し、プラスチックシンチレータまたは液体シンチレータを用いて自動測定している。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−７５８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のトリチウム測定装置は上記のように構成されているので、プラスチックシンチレータまたは液体シンチレータを用いることで、トリチウムが放出する微弱な放射線を測定しており、当該シンチレータの近くに光電子増倍管を設置して当該シンチレータで発光する光を捉えようとしているが、幾何学的効率が悪く、集光率が低くなるという問題点があった。
【０００５】
またプラスチックシンチレータまたは液体シンチレータを放射線検出装置として設置した場合に光電子増倍管単体ではノイズスペクトルが除去できなく、例えば波高弁別手段により当該ノイズスペクトル除去しようとすると、トリチウムが放出する放射線の方が低エネルギーであるために、トリチウム放射線は当該ノイズスペクトルとともに除去されてしまい、検出効率が非常に悪くなるという問題点があった。
【０００６】
また、環境放射線などの外部から侵入する放射線の影響を除去するために例えば鉛ブロック等の高比重の物質で放射線検出装置を囲繞する等の対策が必要となり高コストになるという問題点があった。
【０００７】
また、トリチウムが放出する放射線は最大値で約１８ｋｅＶという非常に低いエネルギーのベータ線であり、これを測定するためという理由だけで電離箱を採用し、また環境放射線を除去するために、環境放射線を測定する目的で２台目の電離箱を設置しているので、環境放射線を減算することでゆらぎが√２倍に大きくなるという問題点があった。さらに、電離箱手段は湿度に非常に弱いため、結露防止のためキャリアガスの量を多くすることで結果的に検出効率を悪くなるという問題点があった。
【０００８】
また、自然界に存在する放射性同位元素を取り除けないと、トリチウムが放出する放射線よりもエネルギーが高く強い放射線を測定してしまうため、目的のトリチウム測定に多大な影響を与えるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、トリチウムを捕集するためのトリチウム捕集部と、トリチウムを測定するためのトリチウム測定部とから成るトリチウム測定装置において、トリチウム捕集部は、サンプリング空気を取り入れるサンプリング導入手段と、サンプリング空気から水蒸気とそれ以外とを分離する水蒸気分離器と、分離された水蒸気をトリチウム測定部に送出するためのキャリアガスを水蒸気分離器内に導入するキャリアガス導入手段とを備え、トリチウム測定部は、分離された水蒸気が含まれるキャリアガスが導入され内部にプラスチックシンチレータが配設された検出容器と、プラスチックシンチレータの異なる複数箇所にそれぞれ接続されたライトガイドと、各ライトガイドにそれぞれ接続された光電子増倍管と、各光電子増倍管に接続され各光電子増倍管から同時に信号を受信するとトリチウムを検出したと判定してトリチウム測定を行う同時計数測定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のトリチウム測定装置は、トリチウムを捕集するためのトリチウム捕集部と、トリチウムを測定するためのトリチウム測定部とから成るトリチウム測定装置において、トリチウム捕集部は、サンプリング空気を取り入れるサンプリング導入手段と、サンプリング空気から水蒸気とそれ以外とを分離する水蒸気分離器と、分離された水蒸気をトリチウム測定部に送出するためのキャリアガスを水蒸気分離器内に導入するキャリアガス導入手段とを備え、トリチウム測定部は、分離された水蒸気が含まれるキャリアガスが導入され内部にプラスチックシンチレータが配設された検出容器と、プラスチックシンチレータの異なる複数箇所にそれぞれ接続されたライトガイドと、各ライトガイドにそれぞれ接続された光電子増倍管と、各光電子増倍管に接続され各光電子増倍管から同時に信号を受信するとトリチウムを検出したと判定してトリチウム測定を行う同時計数測定手段とを備えたので、自然界の放射性同位元素であるラドン・トロンを除去するので測定対象外の放射線を効率よく除去するとともに、同時計数測定手段により測定を行っているため光電子倍増管などのノイズスペクトルを除去するとともにＳ／Ｎ比を向上させてリチウム測定を行うことができるトリチウム測定装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１のトリチウム測定装置の構成を示すブロック図を示す。まず、サンプリング空気系統には、サンプリング空気を取り入れるサンプリング空気吸気口１ａと、サンプリング空気の遮断を行うサンプリング空気遮断弁２ａと、サンプリング空気の異物除去を行うサンプリング空気フィルタ３ａと、サンプリング空気の流量を測定するサンプリング空気流量計４ａと、コンプレッサ５と、サンプリング空気中の水蒸気を抽出する複数の水蒸気分離器６で、例えば水分子が透過可能な中空糸膜にて形成されている。そして、サンプリング空気の圧力を測定する圧力計７ａと、サンプリング空気の圧力の調整を行う圧力調整弁８ａと、サンプリング空気を排気する排気口９とを備える。
【００１２】
次にこのように構成されたサンプリング空気系統の動作について説明する。まず、遮断弁２ａが開放され、サンプリング空気吸気口１ａから取り入れられる。次に、サンプリング空気はサンプリング空気フィルタ３ａにて異物が除去される。そして、サンプリング空気流量計４ａで取り入れられたサンプリング空気量が測定され、トリチウム濃度の算出時にこの測定された空気量が使用される。そして、所定の圧力で導入されたサンプリング空気は水蒸気分離器６に導入されコンプレッサ５、圧力調整弁８ａ、圧力計７ａにて調整して効率よく水蒸気とそれ以外とに分離される。そして、トリチウムを含む水蒸気は後述するトリチウム測定部１００に導入され、残りのトリチウムを含む水蒸気が分離されたサンプリング空気は排気口９から排気される。
【００１３】
次にキャリアガス系統には、キャリアガスを取り入れるキャリアガス吸気口１ｂと、キャリアガスの遮断を行うキャリアガス遮断弁２ｂと、キャリアガスの流量を測定するキャリアガス流量計４ｂと、トリチウム量を測定するためのトリチウム測定部１００と、トリチウム測定器１００にて測定された水蒸気を含むキャリアガスの圧力を測定する圧力計７ｂと、キャリアガスの圧力を調整する圧力調整弁８ｂと、ポンプ１０と、キャリアガス遮断弁２ｃとを備える。
【００１４】
次にこのように構成されたキャリアガス系統の動作について説明する。まず、キャリアガス吸気口１ｂから取り入れられたキャリアガスはキャリアガス流量計４ｂでガス量を測定され、トリチウム濃度の算出に使用される。そして、水蒸気分離器６で抽出された水蒸気をキャリアガスで運搬し、トリチウム測定部１００に引き込み、キャリアガスの圧力を圧力調整弁８ｂで圧力計７ｂで読み取りながらポンプ１０を調整する。
【００１５】
そして、トリチウム測定装置に設置されている計器類である各流量計４ａ、４ｂ、各圧力計７ａ、７ｂ、およびガス調整機器である各遮断弁２ａ、２ｂ、２ｃ、コンプレッサ５、圧力調整弁８ａ、８ｂ、ポンプ１０は制御装置２０とそれぞれ接続されている。そして制御装置２０は、これら各接続箇所の各信号からトリチウム濃度測定の自動化のための計器測定値を参照して、逆にガス調整機器に制御信号を送信する。尚、各計器類の一部の設置順序の変更、機能維持の範囲内での計器、ガス調整機器の追加および削除などの構成の変更は適宜行ってもよいことは言うまでもない。
【００１６】
図２は図１にて示したトリチウム測定部１００の詳細構成を示す図である。図において、検出容器１０２内に放射線を検出するためのプラスチックシンチレータ１０１を備える。そして検出容器１０２の長手方向の両端の２箇所にはライトガイド１０３および光電子増倍管１０４がそれぞれ配設されている。そして各光電子増倍管１０４に接続された同時計数回路１０５と、パルス加算回路１０６と、これら同時計数回路１０５およびパルス加算回路１０６に接続された信号処理回路１０７と、この信号処理回路１０７に接続された記録計１０８と、信号処理回路１０７の結果を受信する外部機器１０９とにて成る。
【００１７】
次にこのように構成されたトリチウム測定部１００の測定動作について説明する。まず、検出容器１０２内にサンプリング空気から分離した水蒸気を含むキャリアガスが導入されると、キャリアガス中のトリチウムが放出するベータ線をプラスチックシンチレータ１０１で捉える。次に、プラスチックシンチレータ１０１はトリチウムが放出するベータ線が入射した場所で発光する。次に、プラスチックシンチレータ１０１内を光が伝搬し、ライトガイド１０３で集光され、その光は光電子増倍管１０４で読み取り可能な電気的パルスに変換される。
【００１８】
そして、光電子増倍管１０４はプラスチックシンチレータ１０１の両端に設置されているため、放射線による当該ベータ線による信号があれば、両方の光電子増倍管１０４から同時に信号が出力される。また、よってこれらの信号を同時計数回路１０５にてコインシデンスをとり、２台の光電子増倍管１０４のうち１台からの信号である場合は、その信号をノイズスペクトル信号であると認識してこれを除去する。そして２台の光電子倍増管１０４の２台からの信号が同時である場合は、当該同時信号をパルス加算回路１０６にて加算し、２倍の波高値をもつ信号として信号処理回路１０７に入力する。そして、放射線線量およびトリチウム濃度を演算する。当該演算結果は、記録計１０８に記録され、外部機器１０９に伝送される。
【００１９】
よって、信号処理回路１０７で算出された測定データは正味計数率であり、例えば当該正味計数率を制御装置２０に送信し、制御装置２０にてサンプリング空気およびキャリアガスの流量を参照して、トリチウム濃度（ベクレル毎立方センチメートル）として算出する。なお、トリチウム濃度の算出機能を信号処理回路１０７に組み込むとしても差しつかえない。
【００２０】
上記のように構成された実施の形態１のトリチウム測定装置は、トリチウム測定部１００の位置よりも上流側に水蒸気分離器６を設置し、測定対象外の放射性同位元素である例えばラドン・トロンなどを分離することができる。よって、トリチウム検出効率が高くなるという効果を奏する。また、プラスチックシンチレータ１０１で発光した光は当該プラスチックシンチレータ１０１の内部を伝達させてその終端に光電子増倍管１０４を設置したので光を効率良く集光することができる。さらに、プラスチックシンチレータ１０１の同時計数信号を取ることにより光電子増倍管１０４によるノイズスペクトルを除去することができる。さらに、同時計数の両信号をパルス加算回路１０６により加算することにより、波高値を２倍にすることができるのでＳ／Ｎ比そのものを向上することができる。よってさらに、トリチウム検出効率を向上することができる。
【００２１】
また、実施の形態１では水蒸気分離器を中空糸膜にて形成しているため、水蒸気のサンプリング効率が向上し、かつ、水蒸気分離器自体を小型化にて形成することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２のトリチウム測定装置の構成を示す図である。図において上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、トリチウム測定部は上記実施の形態１と同様に形成されているものとし詳細な構成は図示しない。この実施の形態２では、流路選択弁１１を水蒸気分離器６の上流側に設けて、制御装置２０の命令により、複数台設置の水蒸気分離器６のうち使用するものを選択する。また、水蒸気分離器６の下流側に露点計１２を設置しキャリアガス露点温度を測定し、当該露点温度を温度制御器を含む制御装置２０に入力する。制御装置２０からコンプレッサ５および圧力調節弁８ｂを調整する。
【００２３】
水蒸気分離器６は、例えばサンプリング空気導入および水蒸気捕集の工程と、キャリアガス取入れ水蒸気除去の工程とのサイクルで運用される。よって、複数台設置された各水蒸気分離器６に各運用サイクルを分担させると、各水蒸気分離器６は常時結露しない高湿状態を保つことになり、トリチウム検出効率を高める効果を奏する。さらに、水蒸気分離器６で抽出した水蒸気を含んだキャリアガスは露点計１２と圧力調整弁８ｂとで常時所定の露点温度となるように制御すると、結露しない高湿状態を保つことになり、トリチウム検出効率をより一層高める効果を奏する。
【００２４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３のトリチウム測定装置のトリチウム測定部の検出容器の構成を示す図である。図において上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、トリチウム測定部の検出容器以外の箇所は上記各実施の形態と同様に形成されているものとする。上記各実施の形態ではプラスチックシンチレータの構造について特に限定していないが、例えば図４に示すように膜状シンチレータ１１１を採用し、アクリル板１１２の外周面上に膜状シンチレータ１１１を設けて上記各実施の形態と同様に検出容器１０２内に設置する。
【００２５】
このように膜状シンチレータ１１１をアクリル板１１２の外周面上に配設すると、測定対象のトリチウムから放出される放射線はエネルギーが非常に小さいベータ線であるので、アクリル板１１２に設けた薄い膜状シンチレータ１１１でも充分検出されるほどの飛程しか持たないため容易に検出することができる。しかし、環境放射線はトリチウムが放出するベータ線のエネルギーに比べてエネルギーが高いため、薄い膜状シンチレータ１１１では発光はするものの、エネルギー損失が起こり難くバックグラウンドとして除去することができるという効果を奏する。
【００２６】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４のトリチウム測定装置のトリチウム測定部の検出容器の構成を示す図である。図において上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、トリチウム測定部の検出容器以外の箇所は上記各実施の形態と同様に形成されているものとする。上記実施の形態３ではアクリル板上に配設した膜状シンチレータにて成るプラスチックシンチレータの例を示したがこれに限られることはなく、例えば図５に示すようにシンチレーションファイバー１１３を採用することもできる。この場合例えば、シンチレーションファイバー１１３を数本バンドルにして所定の間隔を隔てて配置し検出容器１０２内に設置する。
【００２７】
このように、サンプリング空気の水蒸気を含むキャリアガスがシンチレーションファイバー１１３に沿って流れるため、トリチウムから放出されるベータ線の検出におけるシンチレーションファイバー１１３の表面は充分大きく確保することができるので、検出における幾何学的効率を向上することができる。また同時に、エネルギーの高い環境放射線が入射しても上記実施の形態３と同様にシンチレーションファイバー１１３が細いため、検出にかかるほどのエネルギー損失が起こり難く通過して行くため、検出対象外として判断され環境放射線バックグラウンドとして除去することができるという効果を奏する。
【００２８】
尚、図５に示すようなシンチレーションファイバー１１３を検出容器１０２内に等間隔にて間隔を隔てて配設する例を示したが、これに限られることはなく、他の配置であってもシンチレーションファイバーがある程度の間隔を隔てて配設されてあれば上記実施の形態４と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５のトリチウム測定装置のトリチウム測定部の検出容器の構成を示す図である。図において上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、トリチウム測定部の検出容器以外の箇所は上記各実施の形態と同様に形成されているものとする。検出容器１０２内の空間をシンチレーションファイバー１１３で囲繞するように設置し、筒状にて形成する。そして、筒状に形成されたシンチレーションファイバー１１３の内部すなわち囲繞された当該空間内に水蒸気を含ませたキャリアガスを通るようにして検出する。
【００３０】
上記実施の形態５は、筒状にシンチレーションファイバー１１３を配設しているので、上記実施の形態４と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、ベータ線検出において４π測定することが可能となり、検出効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１のトリチウム測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したトリチウム測定装置のトリチウム測定部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２のトリチウム測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３のトリチウム測定装置のトリチウム検出部の構成を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態４のトリチウム測定装置のトリチウム検出部の構成を示したシンチレーションファイバーとした図である。
【図６】本発明の実施の形態５のトリチウム測定装置のトリチウム検出部の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ  サンプリング空気吸気口、１ｂ  キャリアガス吸気口、
２ａ  サンプリング空気遮断弁、２ｂ，２ｃ  キャリアガス遮断弁、
３ａ  サンプリング空気フィルタ、４ａ  サンプリング空気流量計、
４ｂ  キャリアガス流量計、５  コンプレッサ、６  水蒸気分離器、
７ａ，７ｂ  圧力計、８ａ，８ｂ  圧力調整弁、９  排気口、１０  ポンプ、
１１  流路選択弁、１２  露点計、２０  制御装置、１００  トリチウム測定部、
１０１  プラスチックシンチレータ、１０２  検出容器、１０３  ライトガイド、
１０４  光電子増倍管、１０５  同時計数回路、１０６  パルス加算回路、
１０７  信号処理回路、１０８  記録計、１０９  外部機器、
１１１  膜状シンチレータ、１１２  アクリル板、１１３  シンチレーションファイバ。
【図１】
2005091334.tif 000003
【図２】
2005091334.tif 000004
【図３】
2005091334.tif 000005
【図４】
2005091334.tif 000006
【図５】
2005091334.tif 000007
【図６】
2005091334.tif 000008