(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中のＨＴＯ、ＨＴ、ＣＨ3Ｔ、14ＣＯ2及び14ＣＨ4を化学形別に同時捕集サンプリングする方法であって、これらを含有する大気をＨＴＯ捕集カラムでＨＴＯを捕集し、ＣＯ2捕集カラムで14ＣＯ2を捕集し、そのカラムからの排出気体にＨ2を添加後ＨＴ酸化カラム中でＰｄ含有触媒によりＨＴをＨＴＯに酸化し、ＨＴ捕集カラムでＨＴをＨＴＯとして捕集し、そのカラムからの排出気体にメタンを添加後メタン酸化カラム中でＰｔ含有触媒によりＣＨ3ＴをＨＴＯとし、１４ＣＨ4を14ＣＯ2として、それぞれ、ＣＨ3Ｔ捕集カラム、14ＣＨ4捕集カラムで捕集することを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
ＨＴＯ捕集カラム、ＣＯ2捕集カラム、ＨＴ酸化カラム、ＨＴ捕集カラム、メタン酸化カラム、ＣＨ3Ｔ捕集カラム及び14ＣＨ4捕集カラムを直列に結合して構成された、大気中のＨＴＯ、ＨＴ、ＣＨ3Ｔ、14ＣＯ2及び
14ＣＨ4を化学形別に同時捕集サンプリングできる装置であって、大気を前記カラムに順次導入し、ＨＴＯ捕集カラムでＨＴＯを捕集し、ＣＯ2捕集カラムでＣＯ2を捕集し、Ｈ2を添加後ＨＴ酸化カラムでＰｄ含有触媒でＨＴをＨＴＯに酸化し、ＨＴ捕集カラムでＨＴをＨＴＯとして捕集し、その排出気体にメタン添加後メタン酸化カラムでＰｔ含有触媒でＣＨ3ＴをＨＴＯに、14ＣＨ4を14ＣＯ2に酸化し、ＣＨ3Ｔ捕集カラムでＣＨ3ＴをＨＴＯとして捕集し、14ＣＨ4捕集カラムで14ＣＨ4を14ＣＯ2として捕集することを特徴とする、上記装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設等から放出される大気中のＴ（Ｈ−３）、14Ｃ（Ｃ−１４）について、化学形別に同時に捕集サンプリングする方法及び装置である。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、大気中のＨ−３、Ｃ−１４等について、それぞれ別個に捕集サンプリングを行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、それぞれ別個にサンプリングを行っていた大気中のＨ−３、Ｃ−１４等について、その化学形別に同時に捕集サンプリングできるため、分析時間を節約、また分析コストを削減できる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
大気中のＨ−３、Ｃ−１４の主要な化合物の化学形はＨ2Ｏ、Ｈ2、ＣＯ2、ＣＨ4の４種である。本発明においては、まず水（Ｈ2Ｏ）を電子冷却機及び吸着剤で除去したのち、その分子のサイズに着目し、サイズ毎に吸着する吸着剤を用いて、分画採取を行う方法及び装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明においては、Ｈ−３（Ｔ）の化学形は水蒸気状（ＨＴＯ）、水素分子状（ＨＴ）、炭化水素状（ＣＨ3Ｔ）であり、又Ｃ−１４の化学形は二酸化炭素状（14ＣＯ2）、炭化水素状（14ＣＨ4）である点に着目し、Ｈ−３試料は水の形で、Ｃ−１４試料はＣＯ2の形で捕集する。それぞれの捕集に使用する吸着剤としては、前者に対してはドライアライト（無水硫酸カルシウム）、モレキュラーシーブ（以下Ｍ．Ｓ．）３Ａ、後者に対してはＭ．Ｓ．４Ａを使用した。これらを組み合わせることにより化学形別に同時サンプリングを行うことができる。捕集された成分は、水分についてはそのまま、ＣＯ2については二酸化炭素吸収剤（ＣＡＲＢＯ−ＳＯＲＢ−Ｅ：カルボソルブーＥ：製品名）に吸収させ、液体シンチレータと混合後、液体シンチレーション計数装置で測定を行う。
【０００６】
この計数装置において、水分の取出しとトリチウム（Ｔ）の測定を行うには、管状炉で加熱されたカラムから捕集された水分が水蒸気として送り出され、冷却管で冷却されて水となって回収される。回収された水をシンチレータ（アクアゾルー２等）に加え、低バックグランド液体シンチレーション計数装置（アロカ製作所）等でトリチウムのベータ線による発光を計数する。濃度の分かった標準試料で同じように測定し、放射能を定量する。採取した空気の流量で放射能を除することにより、空気中の濃度を算出する。
【０００７】
又、ＣＯ2の取出しとＣ−１４の放射能測定を行うには、Ｍ．Ｓ．４Ａのカラムを窒素ガスを流しながら管状炉で４００℃以上で１時間加熱し、下流側にガス洗瓶に封入した二酸化炭素吸収剤（例えば、カルボソルブーＥ）にＣＯ2を吸収させる。14ＣＯ2のＣ−１４放射能測定については、二酸化炭素を吸収した吸収剤を液体シンチレータに加え、低バックグランド液体シンチレーション計数装置等で、Ｃ−１４のベータ線による発光を計数する。濃度の分かった標準試料で同じように測定し、放射能を定量する。採取した空気の流量で放射能を除することにより、空気中の濃度を算出する。
【０００８】
即ち、図１に示されるように、ドライアライトは、無水硫酸カルシウムであり、大気中の水蒸気状トリチウム（ＨＴＯ）を捕集することができ、又大気中のメタン状トリチウム（ＣＨ3Ｔ）は、これを酸化して水（ＨＴＯ）とすることによりドアイアライトに捕集される。しかし、ＣＯ2はドアイライトに捕集されない。
【０００９】
又、Ｍ．Ｓ．３Ａは、水素状トリチウム（ＨＴ）を酸化することにより水（ＨＴＯ）とした後に捕集でき、Ｍ．Ｓ．４Ａは、14ＣＯ2を、また14ＣＨ4を酸化して14ＣＯ2とした後に捕集することができる。Ｍ．Ｓ．３Ａ及びＭ．Ｓ．４Ａは、図１に示されるように、分子サイズに応じてその吸着分子を異にしている。以下、本発明を実施例により説明する。
【００１０】
【実施例】
（実施例１）
図２に示されるように、Ｈ−３、Ｃ−１４等を含有する大気は、ドアイアライト層（１）中に導入されてＨＴＯが捕集され、次にＭ．Ｓ．４Ａ層（２）中に導入されて14ＣＯ2が捕集され、その排出気体にＨ2を添加し、Ｐｄ触媒（３）の存在下でＨＴをＨＴＯに酸化後、Ｍ．Ｓ．３Ａ層（４）に導入して酸化されたＨＴＯが捕集され、その排出気体にＣＨ4を添加した後、Ｐｔ触媒層（５）に導入して温度４００℃にてＣＨ3ＴをＨＴＯに、14ＣＨ4を14ＣＯ2に酸化後にドライアライト層（６）に導入してＨＴＯが捕集され、その排出気体をＭ．Ｓ．４Ａ（７）に導入してＣＯ2が捕集される。その結果、ＨＴＯ及びＣＯ2として回収されたＨ−３、Ｃ−１４をＬＳＣ：Ａｌｏｋａ．ＬＢ３（低バックグランド液体シンチレーション計数装置：アロカ製作所等）で測定することにより大気中のＨ−３、Ｃ−１４等が化学形別に同時に測定される。
【００１１】
（実施例２）
図３に示されるように、Ｈ−３、Ｃ−１４等を含有する大気が、２塔からなるドライアライトの充填されたＨＴＯ捕集カラムに直列に導入され、大気中に存在するＨＴＯが捕集され、それから排出された気体がＭ．Ｓ．４Ａ（モレキュラーシーブ４Ａ）が充填されたＣＯ2捕集カラムに導入され、大気中に存在するＣＯ2が捕集される。
【００１２】
ＣＯ2捕集カラムから排出された気体に電解セルからの水素を添加後、ミスト捕集カラムを経てＰｄアルミナ触媒の充填されたＨＴ酸化カラムに導入され、ＨＴがＨＴＯに酸化され、大気中に存在するＨＴがＨＴＯとしてＭ．Ｓ．３Ａ（モレキュラーシーブ３Ａ）が充填されたＨＴ捕集カラムで捕集される。
【００１３】
このＨＴ捕集カラムから排出された気体が、管状炉中に配置されたメタン酸化カラム（Ｐｔ・アルミナ触媒）に導入され、排出気体中のＣＨ3Ｔ及び14ＣＨ4が、それぞれ、ＨＴＯ及び14ＣＯ2に酸化され、大気中に存在するＣＨ3Ｔ及び
14ＣＨ4が、それぞれＨＴＯ及び14ＣＯ2として，ＣＨ3Ｔ捕集カラム（ドライアライト）及び14ＣＨ4捕集カラム（モレキュラーシーブ４Ａ）で捕集される。
【００１４】
このように、本発明の方法及び装置を用い、日本原子力研究所東海研究所構内で屋外空気、土壌空気について捕集サンプリングを行い、化学形毎の濃度を定量し、その性能が実証された。図４に得られたＴ（3Ｈ）と14Ｃの濃度の測定結果を示す。これは、屋外空気と土壌空気中のＨ−３及びＣ−１４の測定結果を示したものであり、本発明が実際に空気に対して適用可能なことを示している。
【００１５】
これによると、水蒸気状トリチウム（ＨＴＯ）は屋外空気も土壌空気も同じ濃度レベルで平衡に達していること、水素ガス（ＨＴ）及びメタン状トリチウム（ＣＨ3Ｔ）濃度は土壌空気が低く土壌中微生物により酸化されていること、二酸化炭素状（14ＣＯ2）のＣ−１４濃度は大気より土壌空気が高く、過去に行われた大気圏内核実験により生成したＣ−１４が土壌に残っていること等がわかる。
【００１６】
【発明の効果】
将来の大型再処理施設の稼働や核融合研究の進展に伴い、これら原子力施設から放出される主要な核種であるＨ−３、Ｃ−１４等について、その環境中での挙動はますます注目されてきている。それらの挙動解明のためのより詳細な情報を得ること及び環境モニタリングを目的とし、それらの大気中濃度を一つの装置で化学形別に採取、測定できるので、モニタリング方式の簡素化、コストの低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で吸着剤として使用されるドライアライト（無水硫酸カルシウム）及びモレキュラーシーブの吸着対象物を示す図である。
【図２】  本発明におけるサンプリング流れを示す図である。
【図３】  本発明における3Ｈ、14Ｃのサンプリング装置を示す図である。
【図４】  本発明による屋外空気と土壌空気中の3Ｈ、14Ｃとの測定結果の比較を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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