(57)【要約】【課題】  現場で手軽に、しかも精度良くセシウムレベルを測定できるセシウムレベル測定方法およびセシウムの貯蔵タンクを提供することを、本発明の目的とする。【構成】  セシウムと比べて電気抵抗の大きな線をU字形にして、貯蔵タンク上部から貯蔵タンク内に吊し、抵抗線の下部をセシウム中に浸して、セシウムにより抵抗線に流れる電流を短絡させ、短絡した状態で抵抗線の電気抵抗を測定した。電気抵抗とセシウムレベルの関係から、測定した電気抵抗をセシウムレベルに変換するようにしたことを特徴とするセシウムレベル測定方法およびセシウムの貯蔵タンク。本発明によれば現場で手軽に、しかも精度良くセシウムレベルを測定できる効果がある。【選択図】   図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セシウムの貯蔵タンクにおいて、貯蔵タンク内のセシウム中に電気抵抗の大きな線（以下、抵抗線と略す）を浸して、セシウムにより抵抗線に流れる電流を短絡させ、短絡した状態で抵抗線の電気抵抗を測定し、測定した電気抵抗を、セシウムレベルに変換するようにしたことを特徴とするセシウムレベル測定方法。
【請求項２】
セシウムの貯蔵タンクにおいて、抵抗線をＵ字形、らせん形又は2本の棒状とし、その上部が貯蔵タンク上部を貫通するように、その下部がセシウム中に潜るように貯蔵タンクの内部に、前記抵抗線を配置し、抵抗線と貯蔵タンクの間に絶縁部を設け、該絶縁部により、抵抗線と貯蔵タンクの電気的絶縁、貯蔵タンクのシール、及び、抵抗線の支持を行わせ、抵抗線の上端部に計測器のリ−ド線を接続し、抵抗線の電気抵抗を測定し、セシウムレベルに変換するようにしたことを特徴とするセシウムレベルを測定できる貯蔵タンク。
【請求項３】
抵抗線の下部をセシウム中に浸し、セシウムにより抵抗線に流れる電流を短絡させ、短絡した状態で抵抗線の電気抵抗を測定し、抵抗線の電気抵抗とセシウムレベルとの関係を予め求めておき、前記予め求められた関係に基づいて測定した電気抵抗をセシウムレベルに変換する請求項２記載の貯蔵タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は核融合装置の負イオンビーム中性粒子入射（Negative -ion based - Neutral Beam Injection、以下、N-NBIと略す）装置に係わり, 特に, セシウム導入装置のセシウムレベル測定方法およびセシウムの貯蔵タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
N-NBI装置において、負イオンビームを生成・加速するイオン源には、イオン生成効率を向上させるため、セシウムを導入するセシウム導入装置が設置されている。セシウムはイオン生成部において消費され、消費量は負イオンビーム生成量によって増減する。セシウム導入装置はセシウムの貯蔵タンク、弁、導入管、および、ヒータなどから構成されており、イオン源の外側にある貯蔵タンクでセシウムを気化させて、その蒸気を、高真空のイオン源に導入する装置である。このイオン源には、多数の電気配線、冷却水配管が接続されており、貯蔵タンクの周囲にも、これらが多数配置されている。
【０００３】
従来のセシウムレベル測定方法および貯蔵タンクは、特許文献１に記載したように、貯蔵タンク内に永久磁石を内装した浮子を容れ、これをセシウム表面に浮かべて、貯蔵タンクの外側からガウスメータセンサで永久磁石の位置を検出し、浮子の沈み分を考慮して、セシウムレベルを求めていた。具体的には、ガウスメータセンサを水平にセットし、これを上下させて、ガウスメータ指示値が＋から−へ、または、−から＋へ反転する位置における貯蔵タンクに刻まれた目盛を目視する方法である。
【特許文献１】特開2000-356695
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例では、現場の測定場所には多数の電気配線、冷却水配管が配置されており、これらの障害物をよけて、ガウスメータセンサをセットするため、ガウスメータセンサを斜めにセットしたり、目盛を斜めから読んだりしていた。また、セシウムに浮かぶ浮子が傾きやすかった。そのため、測定者によって読み値が異なり、測定誤差が大きく、精度が悪かった。また、従来例は、現場で手軽に測定するという視点について配慮されていなかった。
【０００５】
上記課題を解決し、現場で手軽に、しかも精度良くセシウムレベルを測定できるセシウムレベル測定方法およびセシウムの貯蔵タンクを提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、セシウムと比べて電気抵抗の大きな線（以下、抵抗線と略す）をU字形にして、この抵抗線を貯蔵タンク上部から貯蔵タンク内に吊し、抵抗線の下部をセシウム中に浸して、セシウムにより、抵抗線に流れる電流を短絡させ、短絡した状態で抵抗線の電気抵抗を測定した。抵抗線の電気抵抗とセシウムレベルの関係を予め求めておき、測定した電気抵抗をセシウムレベルに変換するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、現場で手軽に、セシウムレベルを精度良く測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の主な構成要素は、貯蔵タンク、セシウム、抵抗線、絶縁部、計測器である。貯蔵タンクはセシウムの容器で、内側が超高真空、外側は大気圧である、セシウムは融点が約30℃、電気抵抗率が約48μΩ・cmの金属、抵抗線はセシウムに比べて電気抵抗が大きく、貯蔵タンク内にU字形に配置され、下部がセシウムに浸される部材、絶縁部は貯蔵タンク内側の超高真空と大気とのシールをし、且つ、貯蔵タンクと抵抗線とを電気的に絶縁する部材、計測器は抵抗線の電気抵抗を測定するための部材である。
【０００９】
U字形の抵抗線を、その上部が貯蔵タンク上部を貫通するように、また、貯蔵タンクにセシウムを封入すると、その下部がセシウム中に潜るように、貯蔵タンク内に吊し、抵抗線の上部端子に電圧をかけると、セシウムが抵抗線に流れる電流を途中で短絡させる。短絡した状態の抵抗線の電気抵抗を計測器で測定する。抵抗線の電気抵抗はセシウムレベルに依存するので、測定した電気抵抗をセシウムレベルに変換することにより、現場で手軽に、しかも精度良くセシウムレベルを測定するという目的を実現した。
【実施例１】
【００１０】
以下, 本発明の一実施例を図1〜図4により説明する。図1は本発明の実施方法の説明図であり、図2は機能の説明図である。
本発明の主な構成要素は、貯蔵タンク1、セシウム2、抵抗線3、絶縁部4、計測器5、弁6である。貯蔵タンク1は、セシウム2の容器で、内側が超高真空、外側は大気圧である。セシウム2は融点が約30℃、電気抵抗率が約48μΩ・cmの金属である。抵抗線3はセシウム2に比べて電気抵抗が大きく、貯蔵タンク1内にU字形配置される部材で、下部をセシウム2に浸される。絶縁部4は貯蔵タンク1内側の超高真空と大気とのシールをし、且つ、貯蔵タンク1と抵抗線3とを電気的に絶縁する部材であり、絶縁部4は貯蔵タンク1上部に設置する必要がある。計測器5は、抵抗線3の電気抵抗を測定するための部材、弁6は貯蔵タンク1に大気を流入させないための弁で、貯蔵タンク1を負イオン源に取り付けた後、これを開く。
【００１１】
ここで、抵抗線3の長さをm、断面積をA、電気抵抗率をκとすると、電気抵抗R0は式(1)で表せる。式(1)のR0を貯蔵タンク1にセシウム2が空の時の電気抵抗とする。
R0 =κ×m/A  ・・・・・・・・・・・・・・・・ (1)
貯蔵タンク1内にセシウム2をセシウムレベルLfullだけ封入すると、抵抗線3の下部がセシウムレベルLfullだけセシウム2中に潜る。この状態で、抵抗線3の電気抵抗を測定すると、セシウムレベルLfullの位置で電流が短絡されるので、U字形の抵抗線3では長さががLfull×2だけ短くなることに相当する。したがって、セシウムレベルLfullの時の電気抵抗Rfullは式(2)で表せる。通常、初期に封入するセシウムレベルLfullは10cm以下である。
【００１２】
Rfull =κ×(m- Lfull×2)/A  ・・・・・・・・・・・(2)
セシウム2が減少し、セシウムレベルLがLになると、電気抵抗Rは式(3)となる。
【００１３】
R =κ×｛m-L×2｝/A  ・・・・・・・・・・・・(3)
セシウムレベルLがLfullからLに (Lfull-L) だけレベル低下すると、電気抵抗は (R-Rfull)だけ増加し、この抵抗増加 (R-Rfull) は式(2)、(3)より、式(4)で表せる。
【００１４】
(R-Rfull) =2κ/A×(Lfull- L)  ・・・・・・・・・・(4)
さらに、式(1)〜(4)より、式(5)が得られる。
【００１５】
R = Rfull + (R0-Rfull)×(Lfull-L)/ Lfull ・・・・・・・(5)
これをグラフで表したのが図2である。セシウムレベルLの低下、即ち、(Lfull-L) の増加と共に、電気抵抗Rは直線的に増大する。
【００１６】
また、式(4)における (Lfull-L) と (R-Rfull) の関係を図6中の抵抗線のU字形配置に示した。抵抗増加 (R-Rfull) は (Lfull-L)×2に比例して増加する。
ここで、実際に抵抗増加 (R-Rfull) を測定する場合、レベル低下 (Lfull-L)=1cm当たり、(R-Rfull) =10Ω程度の変化が、測定精度上求められるので、式(4)より、電気抵抗率κ、断面積Aなど、本実施例に適した抵抗線3を選定する必要がある。即ち、電気抵抗率κが小さい場合は断面積Aを大きく、κが大きい場合は断面積Aを小さくする。
【００１７】
抵抗線3の材質としてはセラミックスやニクロム、ステンレスなどの金属が挙げられる。絶縁部4の材質としては、ガラス、あるいは、セラミックスなどが考えられる。また、計測器5で抵抗線3の電気抵抗を測定する代わりに、電圧、電流あるいはこれらの組合せを測定し、その測定値をセシウムレベルLに変換することもできる。
【００１８】
なお、本実施例1において、絶縁部4は貯蔵タンク1の上部に設置されなければならない。もし、図3の様に絶縁部4が下部に設置されていると、抵抗線3を流れる電流は、常に下部で短絡され、電気抵抗は変化しない。これを示したのが図4である。
【００１９】
以上、本実施例1によれば、セシウムレベルLと電気抵抗の相関関係がわかる。したがって、電気抵抗を測定すれば、これをセシウムレベルLに変換することができる。
その電気抵抗は現場で手軽に、しかも精度良く測定できる。また、測定値が数値表示されるので、測定条件の良い実験室でも、測定条件の悪い現場でも、測定値が変わらない利点がある。
【実施例２】
【００２０】
以下, 本発明の実施例2を図5、図6により説明する。図5は本発明の構造の説明図であり、図6は性能の説明図である。
本実施例2では、らせん形の抵抗線3をセシウム2中に挿入させた点が実施例1と異なる。らせん形の抵抗線3を配置した場合、らせん形の直径をD、らせんの間隔をPとし、セシウム2のレベル低下を (Lfull-L) とすると、抵抗線3の長さが約 (πD/P+1)×(Lfull-L)だけ長くなることに相当し、式(4)より、抵抗増加 (R-Rfull) は式(6)で表せる。
【００２１】
(R-Rfull) =κ/A×(πD/P+1)×(Lfull- L)  ・・・・・ (6)
したがって、らせん形の直径Dを大きく、間隔Pを小さくすると、セシウム2の僅かなレベル低下(Lfull-L)においても、抵抗増加 (R-Rfull) が大きく表示されるので、精度良くレベル低下(Lfull-L) を把握できる。これを図6中の抵抗線のらせん形配置に示した。
【００２２】
本実施例2では、僅かなレベル低下でも、より精度良くレベル低下を把握できる効果がある。
【実施例３】
【００２３】
以下, 本発明の一実施例を図7、図8により説明する。図7は本発明の構造の説明図であり、図8は機能の説明図である。
本実施例3では、2本の棒状の抵抗線3をセシウム2中に挿入させた点が実施例1と異なる。
【００２４】
本実施例3によれば、抵抗線下端31よりセシウムレベルLが低下した場合、図8に示したように、電気抵抗が急激に増大し、∞になる。
したがって、セシウムレベルLが抵抗線下端31より低下し、残量が微量であることを明確に測定できる機能が付加されている。
【産業上の利用分野】
【００２５】
本発明は、核融合装置の負イオンビーム中性粒子入射装置に設けられたセシウム導入装置におけるセシウム貯蔵タンクのセシウムレベルの測定に使用できる。これ以外に、導電性液体を貯蔵する貯蔵タンク中の液面レベルの測定においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１の実施方法の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の機能の説明図である。
【図３】本発明の実施方法が適用できない場合の説明図である。
【図４】図３の場合の機能の説明図である。
【図５】本発明の実施例２の構造の説明図である。
【図６】本発明の実施例２の性能の説明図である。
【図７】本発明の実施例３の構造の説明図である。
【図８】本発明の実施例３の機能の説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
1…貯蔵タンク、2…セシウム、3…抵抗線、4…絶縁部、5…計測器、6…弁、31…抵抗線下端、A…断面積、D…らせん形の直径、L…セシウムレベル、m…長さ、R…電気抵抗、κ…電気抵抗率
【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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