(57)【要約】【課題】湿度計または露点計が不要な捕集効率９０％以上で、中空糸膜の効率を低下させることなく高効率を維持して水蒸気の濃縮を行うことができ、また、加湿するための水の事前検査と給水管理を不要とすることができ、さらに、低価格で保守が簡便なトリチウムサンプラを得る。【解決手段】原子力施設から放出されるサンプルガスに含まれる水蒸気を捕集してトリチウムを含む試料水を採取するトリチウムサンプラであって、前記サンプルガスをサンプリングして昇圧するポンプ４と、前記ポンプ４により昇圧したサンプルガスを冷却して水蒸気を凝縮させて前記トリチウムを含む試料水を捕集する冷却装置５と、前記冷却装置５の下流側に配置され、前記サンプルガスに残留する水蒸気を分離濃縮する水蒸気分離装置８と、前記水蒸気分離装置８により分離濃縮した水蒸気を前記ポンプ４の上流側に導入して前記サンプルガスと混合するパージライン９とを設けた。【選択図】図１
2005283153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力施設から放出されるサンプルガスに含まれる水蒸気を捕集してトリチウムを含む試料水を採取するトリチウムサンプラであって、
前記サンプルガスをサンプリングして昇圧するサンプルガス昇圧手段と、
前記サンプルガス昇圧手段により昇圧したサンプルガスを冷却して水蒸気を凝縮させて前記トリチウムを含む試料水を捕集する試料水捕集手段と、
前記試料水捕集手段の下流側に配置され、前記サンプルガスに残留する水蒸気を分離濃縮する水蒸気分離濃縮手段と、
前記水蒸気分離濃縮手段により分離濃縮した水蒸気を前記サンプルガス昇圧手段の上流側に導入して前記サンプルガスと混合する水蒸気還流手段と
を備えたことを特徴とするトリチウムサンプラ。
【請求項２】
原子力施設から放出されるサンプルガスに含まれる水蒸気を捕集してトリチウムを含む試料水を採取するトリチウムサンプラであって、
前記サンプルガスをサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングしたサンプルガスを冷却して水蒸気を凝縮させて前記トリチウムを含む試料水を捕集する試料水捕集手段と、
前記試料水捕集手段の下流側に配置され、前記サンプルガスに残留する水蒸気を、水蒸気吸着剤を充填した乾燥塔により分離濃縮する水蒸気分離濃縮手段と、
前記水蒸気分離濃縮手段により分離濃縮した水蒸気を前記サンプリング手段の上流側に導入して前記サンプルガスと混合する水蒸気還流手段と
を備えたことを特徴とするトリチウムサンプラ。
【請求項３】
原子力施設から放出されるサンプルガスに含まれる水蒸気を捕集してトリチウムを含む試料水を採取するトリチウムサンプラであって、
前記サンプルガスをサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングしたサンプルガスを冷却して水蒸気を凝縮させて前記トリチウムを含む試料水を捕集する試料水捕集手段と、
前記試料水捕集手段の下流側に配置され、前記サンプルガスに残留する水蒸気を、固体電解質膜の両面に多孔性触媒電極を接合した水蒸気分解膜により分離濃縮する水蒸気分離濃縮手段と、
前記水蒸気分離濃縮手段により分離濃縮した水蒸気を前記サンプリング手段の上流側に導入して前記サンプルガスと混合する水蒸気還流手段と
を備えたことを特徴とするトリチウムサンプラ。
【請求項４】
前記水蒸気分離濃縮手段は、紫外線を発生して前記水蒸気分解膜に照射する紫外線照射手段を含む
ことを特徴とする請求項３記載のトリチウムサンプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子力発電施設や核燃料サイクル施設などの原子力施設から気体廃棄物として放出されるトリチウムの放出管理等に用いられるトリチウムサンプラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トリチウムは、空気を主体とする気体廃棄物中に水蒸気（ＴＨＯ、Ｔ２Ｏ）の形態で存在することから、原子力施設では主に冷却凝縮法を採用したトリチウムサンプラが使用されている。
【０００３】
一方、「発電用軽水型原子炉施設における放出放射性物質の測定に関する指針」では、試料水を採取する方法として冷却凝縮法による場合は、温度計、湿度計を設置する必要があるとしている。また、得られた試料水の一部を計測試料として、１ヶ月に１回以上の頻度で、液体シンチレーション計数装置等を使用して試料水のトリチウム濃度を計測するとしている。
【０００４】
さらに、測定された試料水のトリチウム濃度から次のようにしてサンプルガスのトリチウム濃度Ｃを算出するとしている。
Ｃ＝ＣＷ×Ｗ×Ｈ×１０−２（Ｂｑ／ｃｍ３）・・・・・（１）
ＣＷ：試料水の放射能濃度（Ｂｑ／ｇ）、
Ｗ：試料採取期間における平均飽和水蒸気密度（ｇ／ｃｍ３）、
Ｈ：試料採取期間における平均相対湿度（％）。
【０００５】
ただし、捕集効率が９０％以上の場合は、次の式（２）によりサンプルガスのトリチウム濃度Ｃを求めるとしている。
Ｃ＝｛ｗ／（Ｖ×η）｝×ＣＷ（Ｂｑ／ｃｍ３）・・・・・（２）
ｗ：捕集した水の重量（ｇ）、
Ｖ：試料空気量（ｃｍ３）、
η：捕集効率（０．９）。
【０００６】
ここで、試料空気量とは、サンプルガスの流量とサンプリング時間の積であり、概ね定流量で運転できる場合はサンプリング時間のみに依存し、流量が大きく変動する可能性のある場合はサンプルガスの流量を流量計で測定する。
【０００７】
冷却凝縮法によるトリチウムサンプラは、サンプルガスをコンプレッサで加圧し、その加圧ガスを冷却して水蒸気を凝縮することによりトリチウム試料水を得ていた。サンプルガス中の水蒸気密度は年間では大きく変動するが、１月間ではその変動は小さい。したがって、温度計、湿度計を設置する場合は、試料水のトリチウム濃度と１月間の平均水蒸気密度に基づきサンプルガス中のトリチウム濃度を求めるため、水の捕集効率は９０％以上の規定はない代わりに温度計、湿度計の設置は必須事項である。
【０００８】
一方、温度計、湿度計を設置しない場合は、９０％以上の捕集効率が必要であり、特に、冬場の水蒸気密度の低い条件で９０％以上の捕集効率を達成するために、従来はサンプルガスを−４０℃程度に冷却して水蒸気を凍結させ、それを解凍して試料水を得ていた。しかし、凍結と解凍のためにトリチウムサンプラが２台必要であり価格が高くなることと、低温用冷凍機に使用しているフロンＲ５０２が環境汚染保護規制の対象であることの両方の理由で試料採取方法の見直しがされて、最近、加圧したサンプルガスを円筒状の中空糸膜で水蒸気を選択的に透過、濃縮してから冷却する方法（例えば、特許文献１参照）と、トリチウムを含まない水を用意して加湿してサンプルガス加える方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２４８８８２号公報
【特許文献２】特許第２７７７２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、中空糸膜で水蒸気を選択的に透過させて濃縮してから冷却する方法は、水蒸気の透過が水蒸気圧の差圧により機能することから、コンプレッサでサンプルガスを加圧する必要がある。加圧前のサンプルガスの水蒸気圧が高い場合には、加圧により飽和水蒸気圧を超える分の水蒸気が水滴になって中空糸膜に付着するため、水蒸気の透過効率が著しく低下するという問題点があった。
【００１１】
また、トリチウムを含まない水を用意してサンプルガスを加湿する方法は、加湿水にトリチウムを含まないという事前検査と給水管理という新たな保守作業を発生するという問題点があった。
【００１２】
さらに、温度計及び湿度計または露点計を設置する方法は、その費用が追加されるととともにそのデータ整理という保守作業を発生させるという問題点、更に、焼却炉排ガス等をサンプリングして試料水を得ようとした場合に、湿度計または露点計が腐食性ガスで腐食されるという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、湿度計または露点計が不要な捕集効率９０％以上で、中空糸膜の効率を低下させることなく高効率を維持して水蒸気の濃縮を行うことができ、また、加湿するための水の事前検査と給水管理を不要とすることができ、さらに、低価格で保守が簡便なトリチウムサンプラを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るトリチウムサンプラは、原子力施設から放出されるサンプルガスに含まれる水蒸気を捕集してトリチウムを含む試料水を採取するトリチウムサンプラであって、前記サンプルガスをサンプリングして昇圧するサンプルガス昇圧手段と、前記サンプルガス昇圧手段により昇圧したサンプルガスを冷却して水蒸気を凝縮させて前記トリチウムを含む試料水を捕集する試料水捕集手段と、前記試料水捕集手段の下流側に配置され、前記サンプルガスに残留する水蒸気を分離濃縮する水蒸気分離濃縮手段と、前記水蒸気分離濃縮手段により分離濃縮した水蒸気を前記サンプルガス昇圧手段の上流側に導入して前記サンプルガスと混合する水蒸気還流手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係るトリチウムサンプラは、湿度計または露点計が不要な捕集効率９０％以上で、中空糸膜の効率を低下させることなく高効率を維持して水蒸気の濃縮を行うことができ、また、加湿するための水の事前検査と給水管理を不要とすることができ、さらに、低価格で保守が簡便であるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るトリチウムサンプラについて図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るトリチウムサンプラの構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１７】
図１において、この実施の形態１に係るトリチウムサンプラは、サンプルガスを取り入れる吸気ノズル１と、上記サンプルガスを吸気ノズル１の出口で遮断する入口弁２と、上記サンプルガスから粒子状物質を除去するエアーフィルタ３と、上記サンプルガスをサンプリングするとともに必要な圧力に昇圧するポンプ（サンプルガス昇圧手段）４と、昇圧したサンプルガスを冷却して飽和水蒸気圧を超える水蒸気を水にして捕集する冷却装置（試料水捕集手段）５と、捕集した水を一時的に蓄えて所定の水位を超えたら排出するオートドレン６と、排出した水を試料水として蓄えておくドレンポット７と、サンプルガスに残留する水蒸気を選択的に分離し、水蒸気分離後のサンプルガスの一部をパージガスとして分流して上記分離した水蒸気をパージする水蒸気分離装置（水蒸気分離濃縮手段）８と、上記パージガスをポンプ４の吸入側に導入するパージライン（水蒸気還流手段）９と、ポンプ４の吐出圧を測定する圧力計１０と、サンプルガスを後述する排気ノズル１２の入口で遮断するとともにポンプ４の吐出圧を調節する圧力調整弁１１と、サンプルガスを排出する排気ノズル１２とが設けられている。
【００１８】
図２は、この発明の実施の形態１に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。
【００１９】
図２において、水蒸気分離装置８は、サンプルガスから水蒸気を選択的に分離する中空糸膜８１１と、上記中空糸膜８１１を内包する形で固定し、分離した水蒸気を集める外筒８１２と、上記中空糸膜８１１にサンプルガスを導入する外筒入口部８１３と、上記中空糸膜８１１からサンプルガスを排出する外筒出口部８１４と、排出されたサンプルガスの一部をパージガスとして分流する外筒出口分流管８１５と、パージガス流量を調整する流量調整弁８１６と、分離した水蒸気を排出するパージ排出部８１７とが設けられている。
【００２０】
上記外筒８１２に集められた水蒸気は、パージガスで搬送されて上記パージ排出部８１７より排出される。なお、図中のａ、ｂ、及びｃは、図１との接続箇所を示す。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係るトリチウムサンプラの動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
サンプルガスに含まれる水蒸気を９０％以上の捕集効率で捕集してトリチウムを含む試料水を採取するには、露点が−４０℃程度になるまで除湿する必要がある。このため、圧力計１０を見ながら圧力調整弁１１を調節してポンプ４の吐出圧を大気圧の約８倍まで昇圧し、冷却装置５でサンプルガスを約２℃に冷却することにより、大気圧に戻した時の露点で−２２℃程度まで除湿する。
【００２３】
−４０℃の飽和水蒸気圧を基準とした時の各温度の飽和水蒸気圧は次の通りである。
−４０℃の飽和水蒸気圧：Ｐ、
２℃の飽和水蒸気圧：約５７Ｐ、
−１０℃の飽和水蒸気圧：約２１Ｐ、
−２２℃の飽和水蒸気圧：約７Ｐ。
【００２４】
冬季のサンプルガスの最低露点は−１０℃程度であり、このサンプルガスを大気圧の８倍に昇圧した後で２℃に冷却し、それから大気圧に戻した時の飽和水蒸気圧は、−４０℃の飽和水蒸気圧の約７倍で、露点は−２２℃に相当する。この時の捕集効率は約６７％で、目標の９０％以上にはとどかない。
【００２５】
冷却装置５で２℃に冷却し、飽和水蒸気圧を超える水蒸気を水にして試料水として捕集した後、残留する水蒸気を水蒸気分離装置８の中空糸膜８１１で分離・濃縮する。水蒸気を分離したサンプルガスは、その一部をパージガスとして、水蒸気分離装置８の外筒出口分流管８１５の途中に設けられた流量調整弁８１６で大気圧に戻して外筒８１２に導入されると、中空糸膜８１１を挟んでサンプルガスとパージガスの間に水蒸気圧の差が発生し、この差圧により中空糸膜８１１を通してサンプルガスからパージガスに向かって水蒸気が透過し、水蒸気が分離・濃縮される。
【００２６】
中空糸膜８１１は、乾燥空気を得るためのエアードライヤ用として市販されており容易に入手可能である。その一般的な仕様は次の通りであり、これから排気ノズル１２から排出されるサンプルガスの露点は−４０℃以下となることがわかる。
圧力：大気圧の約８倍、
入口流量：１．４Ｖ、
出口流量：Ｖ、
パージ流量：０．４Ｖ、
大気圧に戻した時の露点：−４０℃以下。
【００２７】
なお、ポンプ４は吸入圧力と吐出圧力が一定であればサンプルガス流量は一定となること、サンプルガス流量は数Ｌ／分程度と少量のためエアーフィルタ３の目詰まりは軽微であることから、流量計を設けていないが、精度を高めるために流量計を設けて積算流量を求めてもよい。
【００２８】
サンプルガス流量は数Ｌ／分程度でも、１ヵ月間で数１００ｃｍ３以上の試料水が得られ、液体シンチレーション計数装置に必要な量に対して十分である。採取する試料水が多すぎると液体廃棄物が増えることになり、この程度のサンプルガス流量が適量である。
【００２９】
以上のように、本実施の形態１は、冷却装置５で第１段目の除湿と試料水の捕集を行い、残留する水蒸気を中空糸膜８１１で分離して第２段目の除湿を行い、分離した水蒸気を第１段目に濃縮・還流させて再捕集するループを設けることにより、高効率で試料水を採取することができるとともに、中空糸膜８１１に水滴が付着することがないため安定した効率で捕集できる。つまり、昇圧したサンプルガスを冷却し、水蒸気を凝縮させて水を捕集した後のサンプルガスに残留する水蒸気をサンプルガスから分離濃縮し、その分離濃縮した水蒸気を昇圧する前のサンプルガスに還流させることにより、常に９０％以上の高効率で試料水を採取できる。また、水蒸気を分離濃縮するための素材に市販の中空糸膜を使用するようにしたので安価なトリチウムサンプラを提供できる。
【００３０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るトリチウムサンプラについて図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。なお、この実施の形態２に係るトリチウムサンプラの基本的な構成は、水蒸気分離装置を除き、上記実施の形態１と同様である。また、ポンプ４は、サンプリング手段に相当し、冷却装置５は、試料水捕集手段に相当し、水蒸気分離装置８は、水蒸気分離濃縮手段に相当し、パージライン９は、水蒸気還流手段に相当する。
【００３１】
図３において、この実施の形態２に係る水蒸気分離装置（水蒸気分離濃縮手段）８は、サンプルガスから水蒸気を吸着して分離する第１の乾燥塔８２１及び第２の乾燥塔８２２と、第１の乾燥塔８２１が水蒸気を吸着分離する時にサンプルガスを導入し、吸着した水蒸気を開放する時にパージガスを逆流させて水蒸気を排出し、その切換を行う第１の３方電磁弁８２３と、第２の乾燥塔８２２が水蒸気を吸着分離する時にサンプルガスを導入し、吸着した水蒸気を開放する時にパージガスを逆流させて水蒸気を排出し、その切換を行う第２の３方電磁弁８２４と、第１の乾燥塔８２１が水蒸気を吸着分離する時にサンプルガスを排出し、吸着した水蒸気を開放する時にパージガスを逆方向に導入し、その切換を行う第３の３方電磁弁８２５と、第２の乾燥塔８２２が水蒸気を吸着分離する時にサンプルガスを排出し、吸着した水蒸気を開放する時にパージガスを逆方向に導入し、その切替を行う第４の３方電磁弁８２６と、第１の乾燥塔８２１と第２の乾燥塔８２２から排出されたサンプルガスの一部をパージガスとしてそれぞれ第３の３方電磁弁８２５と第４の３方電磁弁８２６に導入する時にその流量を調整するパージ流量調整弁８２７と、上記３方電磁弁８２３〜８２６の切換制御及び上記第１及び第２の乾燥塔８２１、８２２の加熱制御制を行う制御回路８２８とが設けられている。
【００３２】
つぎに、この実施の形態２に係る水蒸気分離装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
３方電磁弁８２３〜８２６は水蒸気吸着分離モードの時に順方向が開となり、水蒸気開放モードの時に分岐方向が開になるように制御回路８２８が動作する。第１の乾燥塔８２１と第２の乾燥塔８２２は、一方が水蒸気吸着分離モードの時には他方が水蒸気開放モードとして交互に運転される。
【００３４】
図４は、この発明の実施の形態２に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の第１及び第２の乾燥塔の構成を示す図である。
【００３５】
図４において、第１及び第２の乾燥塔８２１、８２２は、後述する乾燥剤８３０を装填する塔８２９と、水蒸気を吸着分離する乾燥剤（水蒸気吸着剤）８３０と、乾燥剤８３０から水蒸気を開放する時に加熱するヒータ８３１とが設けられている。
【００３６】
乾燥剤８３０としては、市販されているシリカゲル、ゼオライト等が使用できる。また、昇圧に伴うエンタルピー増加がないことからフロン冷凍機の代わりにペルチェ素子を使用した冷却装置（試料水捕集手段）５を採用できる。
【００３７】
上記のように、乾燥剤８３０を使用して冷却処理後の残留水蒸気を分離・濃縮することにより、露点−４０℃以下を容易にクリアできるとともに、ポンプ（サンプリング手段）４の吐出圧を昇圧する必要がなくなり、大気圧の８倍に昇圧して使用する場合と比較した場合、市販の一般ポンプが使用できるため寿命が飛躍的に長くなり、消費電力も小さくなり、設備コスト及びランニングコストを大幅に低減できる。また、環境に配慮したフロンレスのトリチウムサンプラを提供できる。なお、ポンプ４の吐出圧をポンプ４の負荷の軽い低圧で運転して、第１段目の除湿を多くし、第２段目の除湿の負担を軽くして、乾燥剤８３０の量を減らす選択はもちろん可能である。
【００３８】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るトリチウムサンプラについて図５から図７までを参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。なお、この実施の形態３に係るトリチウムサンプラの基本的な構成は、水蒸気分離装置を除き、上記実施の形態１と同様である。また、ポンプ４は、サンプリング手段に相当し、冷却装置５は、試料水捕集手段に相当し、水蒸気分離装置８は、水蒸気分離濃縮手段に相当し、パージライン９は、水蒸気還流手段に相当する。
【００３９】
図５において、この実施の形態３に係る水蒸気分離装置８は、サンプルガスから水蒸気を吸着して水素イオンに分解し、その水素イオンを膜の反対側に移動して酸素と再結合させる水蒸気分解膜８４１と、水蒸気分解膜８４１で内部を仕切られた容器８４２と、上記容器８４２にサンプルガスを導入する容器入口部８４３と、上記容器８４２からサンプルガスを排出する容器出口部８４４と、水蒸気分解膜８４１に直流電圧を印加する直流電源８４５と、水蒸気分解膜８４１を過電流から保護する過電流保護器８４６と、排出されたサンプルガスの一部をパージガスとして分流する容器出口分流管８４７と、パージガス流量を調整する流量調整弁８４８と、分離した水蒸気を排出するパージ排出部８４９とが設けられている。なお、図中のａ、ｂ、ｃは、図１との接続箇所を示す。
【００４０】
上記水蒸気分解膜８４１で再結合により生成した水蒸気は、サンプルガスの一部を分流したパージガスで搬送されてパージ排出部８４９より排出される。
【００４１】
図６は、この発明の実施の形態３に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の水蒸気分解膜の構成を示す図である。
【００４２】
図６において、水蒸気分解膜８４１は、固体高分子電界質膜（固体電界質膜）８４１１と、陽極８４１２と、陰極８４１３とから構成されている。
【００４３】
固体高分子電界質膜８４１１は、プロトン伝導性を有する機能膜で、陽極８４１２と陰極８４１３で挟んだ構造になっており、電極間に直流電圧３Ｖ程度を印加すると水素イオンのみが膜中を移動する。
【００４４】
一方、多孔性触媒電極の陽極８４１２と陰極８４１３は、多孔質の触媒作用を有する材料を使用しており、陽極８４１２は水蒸気を吸着してその触媒作用で酸素イオンと水素イオンに分解し、酸素イオンは陽極８４１２の表面で酸素ガスになりサンプルガス中に放出され、トリチウムイオンを含む水素イオンは固体高分子電界質膜８４１１の内部を電界で移動し、陰極８４１３の表面からトリチウムを含む水素ガスとして放出される。
【００４５】
放出された前記トリチウムを含む水素ガスは、パージガスにより搬出されてパージライン９に排出される。
【００４６】
図７は、この発明の実施の形態３に係る固体高分子電解質膜の内部を水素イオンが移動するメカニズムを示す図である。
【００４７】
図７において、固体高分子電解質膜８４１１は、フッ素系の樹脂を主鎖に持ち、プロトンを付加することができるスルフォニル基ＳＯ３−を側鎖に持つ構造になっている。この膜は例えば、デュポン社の商品名ナフィオンとして市販されており、手で触っても害のない電気絶縁性の透明なフィルムであり、容易に入手できる。なお、電極間に加える電圧は３Ｖ程度と低く、万一漏電しても安全である。
【００４８】
水蒸気分解膜８４１の除湿能力は膜面積が一定の場合、陽極８４１２側のサンプルガスの絶対湿度のみに比例し、次の式（１）で与えられる。
Ｄ＝６×１０２×ρ×Ｓ・・・・・（１）
Ｄ：水蒸気分解膜８４１の除湿能力（ｇ／ｈ）、
ρ：サンプルガスの絶対湿度（ｇ／ｃｍ３）、
Ｓ：水蒸気分解膜８４１の有効面積（ｃｍ２）。
【００４９】
上記の式（１）の除湿能力を引き出すためには、サンプルガスを低速で流す必要があるが、数Ｌ／分の流量の場合は水蒸気分解膜８４１の有効面積を数１００ｃｍ２程度にすれば十分である。なお、冷却装置５で冷却されたサンプルガスは流量が小さいため水蒸気分離装置８に至るまでに装置内の環境温度に戻されるが、積極的に加熱してもよい。また、水蒸気分解膜８４１は圧力差が必要ないため、図１における圧力調整弁１１の位置は冷却装置５と水蒸気分離装置８の間に移すことができ、圧力も大気圧近くで運用できる。
【００５０】
上記のように、水蒸気分解膜８４１を使用して冷却処理後の残留水蒸気を分離・濃縮することにより、設備が飛躍的に小型化されて可搬型のトリチウムサンプラが実現できる。また、消費電力及び保守作業を更に低減できる。つまり、水蒸気吸着剤と同等の効果を奏するとともに、水蒸気吸着剤の交換という保守作業が不要となり、保守コスト及びランニングコストが低減する。
【００５１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るトリチウムサンプラについて図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。なお、この実施の形態４に係るトリチウムサンプラの基本的な構成は、水蒸気分離装置を除き、上記実施の形態１と同様である。また、ポンプ４は、サンプリング手段に相当し、冷却装置５は、試料水捕集手段に相当し、水蒸気分離装置８は、水蒸気分離濃縮手段に相当し、パージライン９は、水蒸気還流手段に相当する。
【００５２】
図８において、この実施の形態４に係る水蒸気分離装置８は、図５に示す実施の形態３に係る水蒸気分離装置の構成と、紫外線を発生して水蒸気分解膜８４１に照射する紫外線発生装置（紫外線照射手段）８５０とが設けられている。
【００５３】
紫外線発生装置８５０から照射された紫外線により図６の陽極８４１２における水蒸気分解作用が促進されるため、水蒸気分離装置８を更に小型化でき、設備コストを更に低減する。なお、紫外線発生装置８５０は市販の安価なものが容易に入手できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施の形態１に係るトリチウムサンプラの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の第１及び第２の乾燥塔の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の水蒸気分解膜の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る固体高分子電解質膜の内部を水素イオンが移動するメカニズムを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るトリチウムサンプラの水蒸気分離装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  吸気ノズル、２  入口弁、３  エアーフィルタ、４  ポンプ、５  冷却装置、６  オートドレン、７  ドレンポット、８  水蒸気分離装置、９  パージライン、１０  圧力計、１１  圧力調整弁、１２  排気ノズル、８１１  中空糸膜、８１２  外筒、８１３  外筒入口部、８１４  外筒出口部、８１５  外筒出口分流管、８１６  流量調整弁、８１７  パージ排出部、８２１  第１の乾燥塔、８２２  第２の乾燥塔、８２３  第１の３方電磁弁、８２４  第２の３方電磁弁、８２５  第３の３方電磁弁、８２６  第４の３方電磁弁、８２７  パージ流量調整弁、８２８  制御回路、８２９  塔、８３０  乾燥剤、８３１  ヒータ、水蒸気分解膜  ８４１、容器  ８４２、容器入口部  ８４３、容器出口部  ８４４、直流電源  ８４５、過電流保護器  ８４６、容器出口分流管  ８４７、流量調整弁  ８４８、パージ排出部  ８４９、８５０  紫外線発生装置、固体高分子電界質膜  ８４１１、陽極  ８４１２、陰極  ８４１３。
【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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