(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸の溶解液で材料を溶解し、この溶解で放出されるトリチウムを含む水素ガスからトリチウムを抽出する第１のトリチウム抽出工程と、
前記溶解液を蒸留して溶解液に含まれているトリチウムを抽出する第２のトリチウム抽出工程と、
前記溶解液を中和処理後に蒸留して残存した固体残滓を高温度加熱して固体残滓に含まれるトリチウムを抽出する第３のトリチウム抽出工程と、
上記の各工程で抽出されるトリチウムの放射線量を計測して材料の表面に存在するトリチウムの密度を求めることを特徴とするトリチウムの測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載したものにおいて、前記放射線量の計測を前記材料の除染前後に実行し、除染前の計測値と除染後の計測値を比べて除染度合を調べることを特徴とするトリチウムの測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載したものにおいて、前記放射線量の計測を前記材料の除染前または除染後に実行し、除染前の計測値と除染前所定値との比較または除染後の計測値と除染後所定値との比較でトリチウムの汚染度合を調べることを特徴とするトリチウムの測定方法。
【請求項４】
材料の表面に存在するトリチウムを酸の溶解液に取り込み、この溶解液から放出されるトリチウムを含む水素ガスを酸化反応させてトリチウムをその水素ガス分から抽出するガス分用の抽出工程と、
前記溶解液を中和処理した後に蒸留してトリチウムを溶解液分から抽出する溶解液分用の抽出工程と、
前記溶解液を中和処理後に蒸留して残存した固体残滓を２５０℃以上に加熱処理してトリチウムを固体残滓分から抽出する固体残滓分用の抽出工程と、
上記の各工程で抽出されたトリチウムの放射線量を計測して材料の表面に存在するトリチウムの密度を求めることを特徴とするトリチウムの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリチウムの測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重水を使用する原子力施設の配管や機器の材料には内側の表面にトリチウムが付着ないし吸着して存在する。そのトリチウムは除染されるが、除染度合を調べるために除染の前後に材料に存在するトリチウムの計測をすることが行なわれていた。
【０００３】
その計測に係わるスミア法は、材料の表面に付着ないし吸着して存在するトリチウムを拭い採ってトリチウム量を計測するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このスミア法では、材料表面を紙で拭い、紙に付着したトリチウムの放射線量を計測するため、その計測は正確性に欠ける。材料の表面が滑らかなものはトリチウムを良く拭い採ることができる。しかし、表面が粗いものは、ほとんど拭い採ることが出来ないので、トリチウムの汚染量が同じであっても材料の表面の違いで計測値はまるで違ってしまう。また人の手で拭い採るため、同じ粗さの表面でも拭い採る量にバラツキが生じ、計測値が違ってくる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みて、材料の表面の粗さいかんに係わらず、より正確に計測できる方法を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸の溶解液で材料を溶解し、この溶解で放出されるトリチウムを含む水素ガスからトリチウムを抽出する第１のトリチウム抽出工程と、前記溶解液を中和処理後は蒸留して溶解液に含まれているトリチウムを抽出する第２のトリチウム抽出工程と、前記溶解液を蒸留して残存した固体残滓を高温度加熱して固体残滓に含まれるトリチウムを抽出する第３のトリチウム抽出工程と、上記の各工程で抽出されたトリチウムの放射線量を計測し、この計測値を用いて材料の表面に存在するトリチウムの密度を求めることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図に沿って説明する。
【０００８】
まず、図１を引用してトリチウム測定方法の工程について述べる。
【０００９】
工程１で原子力施設の設備構造より、たとえばＳＵＳ製の配管等の構造材を測定用の試料として採取する。この測定試料の構造材は、例えば、重水炉のプラントでトリチウムを含む重水系統で使用されいて、トリチウムが付着ないし吸着して存在しているものとする。
【００１０】
工程２では、その測定試料を濃度５％の塩酸液（溶解液）に室温で２４時間浸漬する。測定試料の表面は、酸化皮膜などを含めて溶解される。溶解液は、塩酸または硝酸等を含む酸の溶解液であれば良い。
【００１１】
その溶解で、測定試料の表面に付着あるいは酸化皮膜等の表面や内部に存在したトリチウムも同時に塩酸の溶解液中に溶出される。このときのトリチウムの化学物質形態は、軽水、トリチウムおよび酸素が化合した水型の化合物（化学式ＨＴＯ：以下単に「ＨＴＯ」とする）などの成分が主体であるが、軽水原子とトリチウムが化合したガス型の化合物（化学式ＨＴ：以下単に「ＨＴ」とする）（トリチウムを含む水素ガス）などのガス状の成分も放出される。
【００１２】
そのガス状のＨＴ成分を工程４で、例えば酸化触媒等を介して酸化処理を施し、さらに工程５で、例えば水を吸収液とする吸収瓶に導き、水型のＨＴＯ成分として吸収させる。そして、工程１０でその吸収瓶内のトリチウムから放出される放射線量（トリチウムの放射線量）を計測する。
【００１３】
このように工程２，工程４，工程５を辿って水素ガス分から計測用のトリチウムが抽出されるので、これらの工程をガス分用の抽出工程（以下、第１抽出工程と称する）とする。
【００１４】
また工程２で酸処理された後の液は、工程３でアルカリ液による中和処理を１００℃未満の温度で行なう。中和された液体は工程６で蒸留される。蒸留されて水蒸気になったガスは工程７で蒸留液として回収される。この蒸留液に含まれる鳥中むトリチウムの放射線量が、工程１０で計測される。
【００１５】
このように工程２，工程３，工程６，工程７を辿って溶解液から計測されるトリチウムが抽出されるので、これらの工程を溶解液分用のトリチウム抽出工程（以下、第２抽出工程と称する）とする。
【００１６】
前記工程６で蒸留することにより固体の残渣が残る。この固体残渣を工程８で２５０℃以上の高熱で加熱することで、トリチウムを含む水蒸気ガスが放出される。この水蒸気ガスを工程９で水に吸収させる。この水に吸収されたトリチウムの放射線量が工程１０で計測される。
【００１７】
このように工程６，工程８，工程９を辿って固体残渣から計測用のトリチウムが抽出されるので、これらの工程を固体残渣分用のトリチウム抽出工程（以下、第２抽出工程と称する）と言う。
【００１８】
上記の各々の分析（トリチウムの放射線量の計測）は、液体シンチレーションカウンター（放射線計測器）で行なう。第１、第２および第３抽出工程で計測されたトリチウムの放射線量を合計し、この会計値を用いて試料の表面に存在するトリチウム量の密度を計算で計測で求めることができる。
【００１９】
このようにして計測されたトリチウムの放射線量は、計測対象の試料の表面の粗が細い／粗いのいかんに係わらず正確である。この結果、求められた試料表面のトリチウム密度も正確なものとなる。
【００２０】
すなわち、試料の表面を拭い採って計測する従来のスミア法は、表面の粗が細い／粗いでトリチウム密度が大きく違ってしまう。しかし、本実施例にあっては試料の表面が表面を覆う酸化皮膜などを含めて全体的に一様に溶解液で溶解されたもとから計測するので、表面の粗さいかんに関係なく正確な計測結果が得られるのである。
【００２１】
また試料の配管等についているトリチウムを洗い落とす除染前と後でトリチウム量を計測して比べることにより、除染する洗浄方法や洗浄装置等の除染評価ができる。
【００２２】
図２は前述した本トリチウム測定方法で計測した除染前後の計測値を除染度合相対値で示したものである。除染前は１とした場合、除染後は１×１０-5と低い値を示した。この除染前後の値より除染評価ができる。除染度合相対値の逆数である除染の係数で表すと約１０5となる。
【００２３】
ちなみに、従来のスミア法で計測した除染前、除染途中および除染後の表面汚染密度相対値を図４に示した。除染前よりも除染後の方がトリチウムの放射線量の測定値の相対値が高いのは事実と相違する。これは試料の表面が粗いため拭い採りの程度ではバラツキが生じる事例を挙げたものであるが、いずれにしても、試料の表面を紙で拭い採って紙に付着したトリチウムの放射線量を計測するスミア法は正確性に欠けるものであることが理解できる。
【００２４】
さらに除染前または除染後の計測値を比較の目標とする除染前標準値または除染後標準値と比べるトリチウムの汚染度合を良く認識できる。
【００２５】
除染前標準値に比べて除染前の計測値の高／低を知ることで、除染作業の具体的な実施計画を立てることができる。また除染後標準値に比べて除染後の計測値の高／低を知ることで、除染が不十分なときには除染のし直しをすることができる。
【００２６】
さらにまた本発明のトリチウム測定方法は、形状が複雑なものでも容易に測定が可能である。
【００２７】
上記トリチウム測定方法の工程を具体化した計測の装置について図３を引用して説明する。
【００２８】
アルゴンガスが充填されているガスボンベ２０はバブラー２１とフラスコ２２の分岐して連通する。バブラー２１には配管２３、バルブ２４を介して連通される。フラスコ２２には配管２３、バルブ２５、逆止弁２６、配管４２を介して、あるいは配管２３、バルブ２４、バブラー２１、配管２９、バルブ２８、逆止弁２６、配管４２を介して連通される。バブラー２１側とフラスコ２２側の分岐点は、バルブ２４とバルブ２５の上流側である。
【００２９】
バブラー２１は、軽水ないし重水を貯溜する。前記バルブ２４の下流側に備わる配管２７の下端はバブラー２１の水面下に位置している。さらにバブラー２１はバルブ２５、逆止弁２６の間にバルブ２８を介して連通している。バルブ２８に備わる配管２９の下端はバブラー２１の水面より上側に位置する。
【００３０】
フラスコ２２は加熱用のヒータ４０と温度計４１を有し、内部に塩酸の溶解液が貯溜されている。逆止弁２６に備わる配管４２下端は、溶解液の液面下に位置する。フラスコ２２には、後述する試料の材料が出し入れ自在に置かれる。
【００３１】
４本の吸収瓶４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄが冷却槽４４に備わる。吸収瓶４３ａ，４３ｂを組にして一次側吸収部とする。吸収瓶４３ｃ，４３ｄを組にして二次側吸収部とする。吸収瓶４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに貯溜されるのは軽水である。
【００３２】
フラスコ２２と一次側吸収部の前段側の吸収瓶４３ａは配管５０を介して連通される。配管５０をフラスコ側端はフラスコ２２の液面より上側に位置する。配管５０を吸収瓶側端は吸収瓶４３ａの水面より下側に位置する。
【００３３】
一次側吸収部の前段側吸収瓶４３ａと後段側吸収瓶４３ｂは配管５１で連通される。配管５１の前段側端は吸収瓶４３ａの水面より上側に位置する。配管５１の後段側端は吸収瓶４３ｂの水面より下側に位置する。
【００３４】
一次側吸収部の後段側吸収瓶４３ｂは配管５２、酸化反応器５３、配管５４を介して二次側吸収部の前段側吸収瓶４３ｃに連通される。配管５２の吸収瓶側は吸収瓶４３ｂの水面より上側に位置する。配管５４の下端は吸収瓶４３ｃの水面より下側に位置する。
【００３５】
二次側吸収部の前段側吸収瓶４３ｃと後段側吸収瓶４３ｄは配管５５で連通される。配管５５の前段側端は吸収瓶４３ｃの水面より上側に位置する。配管５５の後段側端は吸収瓶４３ｄの水面より下側に位置する。吸収瓶４３ｄには排気管５８備わる。一次，二次側吸収部とも吸収瓶を前後二段にしたのは、吸収がより良く行なわれることを狙ったものである。また冷却槽４４で冷却するのも同じ狙いである。
【００３６】
酸化反応器５３の外周に管状のヒータ５６が備わる。この管状ヒータ５６は酸化反応器５３を適温に加熱して酸化反応を促進させる。フラスコ２２から酸化反応器５３に至る配管の流路および酸化反応器５３から二次側吸収部の前段側吸収瓶４３ｄに至る配管の流路はリボンのヒータ５７で被覆される。これらの流路はヒータ５７で適当な温度に保たれるので、トリチウムを含む水蒸気等のガスが結露するのを防がれる。
【００３７】
次ぎに上記構成を有する計測装置の動作について述べる。
【００３８】
まず、フラスコ２２に計測する材料の試料６０が入れられる。試料６０の表面はフラスコ２２の溶解液で溶解される。フラスコ２２の温度はヒータで加熱して常温等の適当な温度に保たれ、溶解が進行する。温度および溶解の浸漬時間は材料および溶解液の種類等に応じて定められる。
【００３９】
前記溶解で試料６０から溶け出たトリチウムは、大方が溶解液に溶け込む。一部はガス型の化合物（トリチウムを含む水素ガス）となって放出される。そして、前記バルブ２４、バルブ２８が閉じられているもとで、バルブ２５を開いてガスボンベ２０からアルゴンガスをフラスコ２２に送ることにより、放出された前記ガス型の化合物は配管５０を経由してフラスコ２２から一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に送られる。ここで、配管５０を通過するガスは一次側吸収部に貯溜されている軽水中をくぐる際に含有していた塩酸分を軽水に溶かして放出してしまう。塩酸部を除去したのは、次ぎに通す酸化反応器５３を傷めないためである。
【００４０】
塩酸分が除かれたガス型の化合物（トリチウムを含む水素ガス）は配管５２を経由して酸化反応器５３に流入する。酸化反応器５３内でガス型の化合物は化学反応により、水型の化合物に変化する。ガス型の化合物（トリチウムを含む水素ガス）（ＨＴ）から水型の化合物（トリチウムの水蒸気ガス）（ＨＴＯ）に変わるのである。そして、水型の化合物（トリチウムの水蒸気ガス）は配管５４を下って二次側吸収部（吸収瓶４３ｃ，４３ｄ）に流入して軽水に吸収される。水型の化合物と一緒に二次側吸収部に入ったアルゴンガスは、排気管５５を経由して排気される。
【００４１】
こうして二次側吸収部（吸収瓶４３ｃ，４３ｄ）に取り込まれたトリチウムの放射線量は、二次側吸収部を計測装置から外した後、二次側吸収部内の軽水を液体シンチレーションカウンター（放射線計測器）で計測することで計量される。計測後は、一次側および二次側吸収部の軽水を入れ替えて計測装置にリセットし、引き続く計測に備える。
【００４２】
このようにフラスコ２２内で溶解液から放出された水素ガスは、管路５０，一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ），管路５２，酸化反応器５３，二次側吸収部（吸収瓶４３ｃ，４３ｄ）に至る経路ないし工程を辿ることにより、その水素ガスからトリチウムが抽出される。これらに関する工程は、前述の第１の抽出工程である。
【００４３】
ここで、前記溶解液に溶け込んだ大方のトリチウムについて説明を戻す。
【００４４】
まず、フラスコ２２から試料６０を取り出し、中和剤（アルカリ）を添加して溶解液を中和する。中和溶解液をヒータ４０で加熱して液分がなくなるまで蒸発させる。蒸発したトリチウムが含まれる水蒸気ガス（ＨＴＯ）は配管５０を経由して一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に流入して軽水に混ざる。
【００４５】
こうして一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に取り込まれたトリチウムの放射線量は、一次側吸収部を計測装置から外した後、一次側吸収部内の軽水を液体シンチレーションカウンター（放射線計測器）で計測することで計量される。このように溶解液を中和し、中和溶解液を加熱して液分がなくなるまで蒸発させ、この蒸発でトリチウムを含まれる水蒸気ガスになって配管５０を経由して一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に至る工程ないし経路を辿ることで、溶解液からトリチウムが抽出される。これらに関する工程は前述の第２抽出工程である。計測後は、一次側吸収部の軽水を入れ替えて計測装置にリセットし、次ぎの計測に備える。
【００４６】
先の計測過程で、中和溶解液の液分が全部蒸発した後に固体の残渣がフラスコ２２内に残る。この固体残渣を２５０℃以上で加熱分解する。固体残滓に残っていたトリチウムを含む水蒸気ガスが放出され、その水蒸気ガスは配管５０を経由して一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に流入して軽水に吸収される。
【００４７】
こうして一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に取り込まれたトリチウムの放射線量は、一次側吸収部を計測装置から外した後、一次側吸収部内の軽水を液体シンチレーションカウンター（放射線計測器）で計測することで計量される。計測後は、一次側吸収部の軽水を入れ替えて計測装置にリセットし、次ぎの計測に備える。
【００４８】
なお、発生する水蒸気ガスを効率良く上記吸収部に送ぶためにガスを通気するようにすることが望ましい。使用するガスは、同位体交換反応により高いトリチウム除去性能が得られる水蒸気を含むものを用いる。
【００４９】
このように中和溶解液の蒸発後に残る固体の残渣を２５０℃以上で加熱してトリチウムを含む水蒸気ガスを放出させ、その水蒸気ガスが配管５０を経由して一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）に至る工程ないし経路を辿ることで、固体残渣からトリチウムが抽出される。これらに関する工程は、前述の第３抽出工程である。
【００５０】
なお、前記の説明としては、第２抽出工程と、第３抽出工程を別々に分けて実行したものを例示したが、両抽出工程を連続して実行し、液分と固体残渣から抽出したトリチウムをまとめて、その放射線量を計測しても良い。この計測は、液分と固体残渣に含まれていた個々のトリチウムの放射線量を知ることは出来ないが、早く計測ができ、しかも一次側吸収部（吸収瓶４３ａ，４３ｂ）の交換が不要なので簡単である。
【００５１】
次ぎに、フラスコ２２から二次側吸収部に至る流路に付着するトリチウムの除去およびその放射線量の計測について述べる。
【００５２】
前述したようにフラスコ２２から酸化反応器５３に至る配管の流路および酸化反応器５３から二次側吸収部の後段側吸収瓶４３ｄに至る配管の流路は、リボンのヒータ５７で被覆して適当な温度に保たれるようにしているので、トリチウムが配管等の内面に付着するのは少ないものと思われる。
【００５３】
しかし、少しでも付着するトリチウムがあれば、正しい計測でない。またトリチウムを付着したまま残しておくと、後で行う別の放射線量の測定結果に狂いを来す恐れがある。これらの不具合を改善するために流路に付着するトリチウムの除去および計測を行なうのである。
【００５４】
すなわち、上述した一連の計測をした後に、バルブ２５を閉じる。そして、バルブ２４，バルブ２８を開いてガスボンベ２０のアルゴンガスをバブラー２１に供給する。アルゴンガスの供給で、生成された水蒸気はフラスコ２２から二次側吸収部に至る流路をながれる。この際、流路に付着するトリチウムは水蒸気との同位体交換反応で水蒸気に取り込まれ、一次側吸収部（４３ａ、４３ｂ）および二次側吸収部（４３ｃ，４３ｄ）に回収して集められる。
【００５５】
こうして、流路に付着していたトリチウムは、よく除去される。一次側吸収部（４３ｃ、４３ｄ）および二次側吸収部（４３ａ，４３ｂ）に集められたトリチウムの放射線量は、前述した要領で計測され、その計量値を加算することで、試料６０の表面に存在するトリチウムの密度をより正確に把握できるのである。
【００５６】
なお、水素ガスに含まれるトリチウム量、蒸留される水蒸気ガスに含まれるトリチウム量、固体残渣に含まれるトリチウム量は、比率が２対６対２であった。この数値の割合は、常に一様ではない。試料の形状、使用年数、表面の酸化被膜の状況を含む様々な条件で変わる。もし、常に一様であれば、三つのトリチウム量のうちの一つだけを計測して、計算上から三つの全体のトリチウム量を求めることができる。その数値割合が常に不定であるので、三つのトリチウム量を合わせることにより、試料の表面に存在する正確なトリチウム量の値を把握できるのである。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、材料の表面に存在するトリチウム密度を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるもので、トリチウム測定方法の工程を示す図である。
【図２】図１の測定方法でトリチウムを計測した除染前後の計測値を除染度合相対値で示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態にかかるもので、トリチウム測定する装置を示す図である。
【図４】従来のスミア法で計測した除染前、除染途中および除染後の表面汚染密度相対値を示すグラフである。
【符号の説明】
２２…フラスコ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ…吸収瓶、５３…酸化反応器、６０…試料。
【図１】
0003892669.tif 000002
【図２】
0003892669.tif 000003
【図３】
0003892669.tif 000004
【図４】
0003892669.tif 000005