JP4592614B2 - Tritium inspection apparatus and tritium inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、トリチウム検査装置およびトリチウム検査方法に関し、原子力炉施設、使用済燃料再処理施設、放射性同位元素使用施設、粒子線使用施設、あるいはかかる施設の解体前後でのトリチウム汚染の検査に好適なトリチウム検査装置および検査方法に関するものである。 The present invention relates to a tritium inspection apparatus and a tritium inspection method, and is suitable for inspection of tritium contamination before and after dismantling of a nuclear reactor facility, a spent fuel reprocessing facility, a radioactive isotope facility, a particle beam facility, or such facility. The present invention relates to a tritium inspection apparatus and an inspection method.
従来のトリチウム検査装置は、汚染物を密閉容器に入れて加熱し、トリチウムを含む水蒸気をカバーガス中に蒸発させ、当該水蒸気を含むカバーガスを通気式電離箱に通し、トリチウムから放射されるβ線でカバーガスが電離して生成される電離電流を、高電圧を印加した電極に収集し、通気式電離箱から出力される電離電流を測定することによりトリチウムの放射能レベルを測定する。天然核種のラドン、トロンから放射されるα線の平均的エネルギーは、ラドンが5.5MeV、トロンが6.3MeVと高エネルギーであるのに対し、トリチウムから放射される放射線はβ線であって、その最大エネルギーが18keV、平均エネルギーが5.7keVと低エネルギーであるため、トリチウム測定上での障害を防止する観点からカバーガスとしてはラドン、トロンを含まない窒素ガスが窒素ボンベより供給される。将来、トリチウムの検査対象となる各種施設の解体の際に生じるトリチウム汚染物の量が増大すると、上記密閉容器も大型になり、また窒素ガスの消費量が増大してボンベの交換の頻度が高まることが予想され、このための労務改善策および保守費低減策が課題となる。また、トリチウムを水蒸気の形態で通気式電離箱で測定した場合は、水の形態で液体シンチレーションカウンターで測定した場合に比べて検出感度が低いという課題があった。 In the conventional tritium inspection apparatus, contaminants are put in a sealed container and heated, water vapor containing tritium is evaporated into the cover gas, the cover gas containing water vapor is passed through a ventilated ionization chamber, and β emitted from tritium is emitted. The ionization current generated by ionizing the cover gas with a wire is collected on an electrode to which a high voltage is applied, and the radioactivity level of tritium is measured by measuring the ionization current output from the vented ionization chamber. The average energy of alpha rays emitted from the natural nuclides radon and thoron is as high as 5.5 MeV for radon and 6.3 MeV for thoron, whereas the radiation emitted from tritium is beta ray. Since the maximum energy is 18 keV and the average energy is 5.7 keV, the cover gas is supplied with radon and nitrogen gas not containing thoron from the nitrogen cylinder from the viewpoint of preventing troubles in tritium measurement. . In the future, if the amount of tritium contaminants generated during the dismantling of various facilities to be inspected for tritium increases, the above-mentioned sealed container will also become larger, and the consumption of nitrogen gas will increase, increasing the frequency of cylinder replacement. For this reason, labor improvement measures and maintenance cost reduction measures become issues. Further, when tritium is measured in the form of water vapor with a vent ionization chamber, there is a problem that the detection sensitivity is lower than that in the case of measuring with water in a liquid scintillation counter.
上記の対策として、トリチウム捕集部とトリチウム測定部とからなり、前記トリチウム捕集部は、サンプリング場所からサンプリング空気を引き込むサンプリング配管と、このサンプリング配管の一端が接続されサンプリング空気中の水分を凝結すると共に解凍してサンプリング水を取得する湿分採集部と、この湿分採集部からサンプリング水を採り出すサンプリング水導入管と、当該捕集部の各部の動作を制御する制御部とを備え、前記トリチウム測定部は、前記サンプリング水導入管の一端に接続されプラスチックシンチレータまたは液体シンチレータと前記サンプリング水とを直接接触させる測定容器と、この測定容器におけるプラスチックシンチレータまたは液体シンチレータとサンプリング水中のトリチウムとの反応による発光を検出する光検出手段と、この光検出手段から出力される信号パルスを計数する計数手段と、前記測定容器に導入されたサンプリング水の水量を測定する水量測定手段と、前記湿分採集部に導入されたサンプリング空気の量を測定する空気量測定手段と前記計数手段の計数値と前記水量測定手段の水量測定値と前記空気量測定手段の空気量測定値とを使用してトリチウム濃度を計算するデータ処理手段とを備えたトリチウム自動測定装置が、後記する特許文献1から従来公知である。 As the above countermeasure, the tritium collecting part and the tritium measuring part consist of a sampling pipe for drawing sampling air from the sampling place and one end of the sampling pipe connected to condense moisture in the sampling air. And a moisture collecting unit that thaws and obtains sampling water, a sampling water introduction pipe that collects sampling water from the moisture collecting unit, and a control unit that controls the operation of each part of the collecting unit, the tritium measuring unit includes a measuring container contacting a is connected to one end of the sampling water inlet pipe and a plastic scintillator or liquid scintillator and the sampling water directly, and tritium plastic scintillators or liquid scintillators and sampling water at the measurement container Luminescence due to the reaction of Introducing into the moisture collecting unit, the light detecting means for emitting, the counting means for counting the signal pulses output from the light detecting means, the water amount measuring means for measuring the amount of sampling water introduced into the measurement container, The tritium concentration is calculated using the air amount measuring means for measuring the amount of the sampled air, the count value of the counting means, the water amount measurement value of the water amount measuring means, and the air amount measurement value of the air amount measuring means. A tritium automatic measuring device including a data processing means is conventionally known from Patent Document 1 described later.
また、ガス中のトリチウム化水蒸気または他の親水性のトリチウム化核種に対して選択的に応答するのに適した吸湿シンチレータ部材において、前記シンチレータは、吸湿性材料の層を表面に有する固体シンチレータ材料からなるシンチレータ部材、および上記吸湿シンチレータ部材を製造する方法として、固体シンチレータ材料を吸湿性材料の層により皮膜するステップからなる方法は、後記する特許文献2から従来公知である。
Further, in the hygroscopic scintillator member suitable for selectively responding to tritiated water vapor or other hydrophilic tritiated nuclides in the gas, the scintillator is a solid scintillator material having a layer of hygroscopic material on the surface. As a method for producing the scintillator member made of the above-mentioned and the hygroscopic scintillator member, a method comprising a step of coating a solid scintillator material with a layer of a hygroscopic material is conventionally known from
従来のトリチウム汚染検査装置は、上記のように構成されているため、トリチウム捕集部で捕集された試料水が測定容器に導入される経路に試料水が付着し、測定に必要な試料水の量を確保するには水蒸気発生装置で多量の水蒸気を供給して試料水を増やす必要があり、このためにトリチウム測定感度が低下するという問題があった。また、プラスチックシンチレータは、分子構造に水素原子を含むため、トリチウムと同位体交換で汚染されるという問題があった。また、吸湿性材料の層を表面に有する固体シンチレータは、吸湿性材料に取り込まれた水蒸気を放出させて次の測定を行える状態にするのに時間がかかり、また、残留水蒸気が測定誤差になるという問題があった。
本発明は、斯界における如上の問題に鑑みて、ごく少量のトリチウム含有被検体を対象に高精度で且つ短時間でトリチウムを正確に検査可能なトリチウム検査装置およびトリチウム検査方法を提供することを課題とするものである。 In view of the above problems in the field, the present invention provides a tritium inspection apparatus and a tritium inspection method capable of accurately inspecting tritium containing a very small amount of tritium-containing specimen with high accuracy and in a short time. It is what.
本発明のトリチウム検査装置は、被検査気体供給装置から供給された被検査気体に含まれているトリチウムを付着させるための付着用面を有する被検体採取装置、上記付着用面を冷却してトリチウムを含有する液体または固体の被検体層を付着させる冷却装置、上記付着用面に対向して設置されて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力するβ線検出装置を備えたことを特徴とするものである。 A tritium inspection apparatus according to the present invention includes a specimen collection apparatus having an attachment surface for attaching tritium contained in a gas to be inspected supplied from a gas supply apparatus to be inspected, and tritium by cooling the adhesion surface. A cooling device for adhering a liquid or solid specimen layer containing a liquid, a beta ray emitted from the specimen layer installed opposite to the attachment surface and an amount corresponding to the detected beta dose A β-ray detection device for outputting a signal is provided.
本発明のトリチウム検査方法は、被検査気体供給装置から供給された被検査気体に含まれているトリチウムを付着させるための付着用面を有する被検体採取装置、上記付着用面を冷却してトリチウムを含有する液体または固体の被検体層を付着させる冷却装置、上記付着用面に対向して設置されて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力するβ線検出装置を備えたトリチウム検査装置を用い、上記付着用面に平均厚さが0.05mm〜0.5mmの上記被検体層を付着させる第一工程、上記β線検出装置にて上記被検体層から放射されるβ線を検出すると共に検出したβ線量に応じた量の信号を出力する第二工程を含むことを特徴とするものである。 The tritium inspection method of the present invention includes an object sampling apparatus having an attachment surface for attaching tritium contained in a gas to be inspected supplied from a gas supply apparatus to be inspected, tritium by cooling the adhesion surface. A cooling device for adhering a liquid or solid specimen layer containing a liquid, a beta ray emitted from the specimen layer installed opposite to the attachment surface and an amount corresponding to the detected beta dose A first step of attaching the specimen layer having an average thickness of 0.05 mm to 0.5 mm to the attachment surface using a tritium inspection device provided with a β-ray detection device that outputs a signal, the β-ray detection device The method includes a second step of detecting β rays emitted from the subject layer and outputting a signal having an amount corresponding to the detected β dose.
本発明によれば、上記被検体採取装置の上記付着用面に液体または固体として付着させた薄い被検体層をトリチウムを含む被検体とするので、当該被検体の量は、前記特許文献1の場合と比較して極端に少量で済む。また当該被検体層の形成は、冷却された上記被検体採取装置の上記付着用面に沿って上記被検査気体を単に流すだけであるので、被検体層の形成が頗る簡単且つ短時間で行うことができ、上記付着用面の対面位置でトリチウムのβ線の検出が可能であるので、トリチウム検査上でエラーの原因となる異物の混入の可能性が極めて少なく、よって検体採取装置が頗る簡単且つ小型化が可能となり、しかも高感度並びに高精度でトリチウムを検査することができる。 According to the present invention, since the thin specimen layer attached as a liquid or solid to the attachment surface of the specimen collection apparatus is a specimen containing tritium, the amount of the specimen is the same as that of Patent Document 1. Compared to the case, the amount is extremely small. Further, the formation of the analyte layer is performed simply and in a short time because the formation of the analyte layer is simple because the analyte gas is simply flowed along the attachment surface of the cooled specimen collection device. Since it is possible to detect tritium β-rays at the facing position of the attachment surface, there is very little possibility of contamination of foreign matters causing an error in the tritium inspection, and thus the sample collection device can be made simple. In addition, downsizing is possible, and tritium can be inspected with high sensitivity and high accuracy.
本発明は、カバー気体としてボンベから供給される窒素などのボンベ入りガスを排除するものではないが、たとえボンベ入りガスを使用するとしても、前記した理由からその使用量は従来技術の場合と比較してかなり少量で済むのでボンベ交換の頻度も軽減する。 Although the present invention does not exclude a cylinder-containing gas such as nitrogen supplied from a cylinder as a cover gas, even if a cylinder-containing gas is used, the amount used is compared with the case of the prior art for the reasons described above. The amount of cylinder change is also reduced because only a small amount is required.
またさらに本発明は、上記付着用面の薄い被検体層は、加熱により簡単且つ短時間で蒸発除去できるので、水蒸気の形態のトリチウムを含む被検体を対象として、それのトリチウム含有量の経時変化の測定や、多数の被検体を能率的に検査する場合に好適である。 Still further, in the present invention, the specimen layer having a thin attachment surface can be evaporated and removed easily and in a short time by heating, so that the tritium content of the specimen containing tritium in the form of water vapor changes over time. It is suitable for measuring the above and for efficiently examining a large number of subjects.
また前記特許文献2の場合では、β線検出装置としてのシンチレータとして吸湿性材料層付きのシンチレータを採用する必要があったが、本発明ではシンチレータとして従来公知あるいは周知の各種のものが採用が可能であり、検査の状況並びに条件に応じて所望のシンチレータを採用できる。
In the case of
以下において、同符号は、同個所を示す。 In the following, the same symbols indicate the same parts.
実施の形態1.
図1〜図3は、実施の形態1を説明するものであって、図1は、実施の形態1における
トリチウム検査装置の構成図であり、図2は図1の一部に就いての詳細図であり、図3は
図2の一部に就いてのさらに詳細な断面図である。
図1〜図3において、当該トリチウム検査装置1は、その主要部として、被検査気体供
給装置2、前記被検体採取装置の一例としての平板体3、冷却装置4、β線検出装置6、およびトリチウム検出装置7から構成されている。被検査気体供給装置2は、密閉容器21、ファンヒータ22、ポンプ23、ダストフィルタ24、温度計25、湿度計26から構成されている。平板体3は、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属にて形成されており、そのβ線検出装置6と対向する面がトリチウムを含有する被検体層を付着させるための付着用面31となっていて付着用面31上にはトリチウムを含有する被検体層TL(図3参照)が後記する方法で形成される。
Embodiment 1 FIG.
1 to 3 illustrate the first embodiment. FIG. 1 is a configuration diagram of a tritium inspection apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a detail of a part of FIG. FIG. 3 is a more detailed sectional view of a part of FIG.
1 to 3, the tritium inspection apparatus 1 includes, as main parts, a
冷却装置4は、冷却室41、冷却コイル42、および冷凍機43から構成されており、冷却室41内には平板体3とβ線検出装置6とが図示するように互いに対向して設置されている。冷却コイル42には冷凍機43から冷媒(図示せず)が送られ、当該冷媒が循環して冷却コイル42を冷却する。また冷却コイル42は、平板体3の上記付着用面31の反対側に熱的に結合された状態で設置されていて、冷凍機43の稼動により平板体3を、即ち付着用面31を冷却する機能をなす。
The
β線検出装置6は、例えば固体シンチレータから構成されており、当該β線検出装置から出力する信号を入力してトリチウムを検出するトリチウム検出装置7を備えている。またトリチウム検出装置7は、ライトガイド71、2台の光電子増倍管72、73、2台のプリアンプ74、75、同時計数回路76、およびトリチウム計量部77から構成されている。
The β-
図1〜図3および後続の各図において、符号aは密閉容器21のガス出口、符号bはダストフィルタ24のガス出口、符号cは温度計25のガス入口、符号dは冷却室41のガス入口、符号eは冷却室41のガス出口、符号fは被検査気体供給装置2のガス入口、をそれぞれ示す。
1-3 and each subsequent figure, the symbol a is the gas outlet of the sealed
次に実施の形態1のトリチウム検査装置1の動作につき説明する。密閉容器21は、その内部にファンヒータ22を備えており、容器21内に収容された被検体の一種である汚染物Sは、ファンヒータ22で加熱され、その際に汚染物Sの表面または表面層に吸着された水蒸気は、蒸発して密閉容器21内に存在しているガス(以下、カバーガスと称す。)中に放出される。密閉容器21内の当該水蒸気を含むカバーガスは、ポンプ23によりダストフィルタ24に導入され、カバーガス中の粒子状放射性核種を含むダストはダストフィルタ24により除去される。
Next, the operation of the tritium inspection apparatus 1 according to the first embodiment will be described. The
ファンヒータ22は、それを駆動するために印加される電圧を変えることにより汚染物Sを加熱するための熱風の温度を容易に変えることができる。したがって、汚染物Sの材質および大きさを予め分類整理して上記印加電圧を設定しておけば、ファンヒータ22は、最適印加電圧を選択することによりスイッチ操作で簡単に操作できる。またファンヒータ22を複数設け、熱風を吹き付ける角度および場所を変えることにより、あるいはファンヒータ22を固定して汚染物Sを回転させることにより、汚染物Sを効率良く加熱することができて加熱時間を短縮できる。 The fan heater 22 can easily change the temperature of the hot air for heating the contaminant S by changing the voltage applied to drive it. Therefore, if the applied voltage is set by classifying and arranging the material and size of the contaminant S in advance, the fan heater 22 can be easily operated by a switch operation by selecting the optimum applied voltage. In addition, by providing a plurality of fan heaters 22 and changing the angle and the location where hot air is blown, or by fixing the fan heater 22 and rotating the contaminants S, the contaminants S can be efficiently heated and the heating time is increased. Can be shortened.
なお汚染物Sに対する加熱手段は、ファンヒータ22に限定されるものでなく、赤外線ランプあるいはその他の加熱手段であってよく、加熱方法に就いても汚染物Sを効果的に加熱し得る限り任意であってよい。また上記のカバーガスとしては、通常、本発明のトリチウム検査装置が設置された個所周辺の空気が使用されるが、かかる空気は、ラドン、トロンあるいはその他のガス状放射性核種、さらにラドンやトロンの子孫核種のような粒子状放射性核種が含まれている。これに対してダストフィルタ24は、粒子状放射性核種が上記被検体層TLに混入するのを防止する。なお上記ガス状放射性核種は、希ガスが主体であり、水などの多くの被検気体との親和性が低いために上記被検体層TLに混入する可能性は小さい。
The heating means for the contaminant S is not limited to the fan heater 22, but may be an infrared lamp or other heating means. Any heating method can be used as long as the contaminant S can be effectively heated. It may be. Further, as the above cover gas, air around the place where the tritium inspection apparatus of the present invention is installed is usually used. Such air is radon, thoron or other gaseous radionuclide, and radon or thoron. Particulate radionuclides such as progeny nuclides are included. In contrast, the
ダストが除去されたカバーガスの温度と湿度とは、温度計25と湿度計26とでそれぞれ測定され、次いで冷却室41内を符号d、eの方向に流されて上記付着用面31に供給される。上記したように付着用面31は冷却コイル42により冷却されているので、カバーガス中の水蒸気は凝縮あるいは凝固して張り付いたような状態になって被検体層TLが形成される。凝縮あるいは凝固せずに冷却室41を通過した余剰のカバーガスは、ポンプ23により三方電磁弁8を経由して密閉容器21に還流され循環される。よって、ポンプ23、密閉容器21、冷却室41、三方電磁弁8、およびそれらを繋ぐ管路を含むものは、循環排気装置の例である。
The temperature and humidity of the cover gas from which the dust has been removed are measured by the
かくして付着用面31上に形成された被検体層TLからは、当該被検体層TL内に含有されているトリチウムからβ線が発生し、それはβ線検出装置6により検出され、β線検出装置6は検出したβ線量に対応する量のパルス信号を出力する。当該パルス信号は、温度計25から出力された温度信号および湿度計26から出力された湿度信号と共に、トリチウム検出装置7に入力される。
Thus, β rays are generated from the tritium contained in the subject layer TL from the subject layer TL formed on the
β線検出装置6としては、従来から斯界で公知あるいは周知の固体シンチレータが例示される。なおトリチウムから放射されるβ線のエネルギーは、前記したように最大エネルギーが18keV、平均エネルギーが5.7keVと微弱のため、固体シンチレータから形成されたβ線検出装置6は、カバーガスに直接触れるように設置されるとβ線の検出能が向上するので好ましい。そのために上記固体シンチレータとしては、潮解性がなく、耐食性を有し、量子効率が高く、さらに同位体交換でトリチウム汚染しないものが好ましく、例えばCaF2(Eu)シンチレータおよびYAlO3(Ce)シンチレータは、上記条件を満たす好適なシンチレータ例である。上記シンチレータは、結晶に水素原子を含まないためにトリチウムとの同位体交換反応がない。加えてプラスチックシンチレータと比較して、同一エネルギーのβ線に対して約2倍の光子を放出し、量子効率が高い。
As the β-
付着用面31上の被検体層TLの厚みとトリチウムの検出感度との関係は、一般的に、トリチウムから放射されるβ線の最大エネルギーに相当する飛程で検出感度が飽和する特性になり、よって被検体層TLの当該飛程以上の厚みは、検出感度に寄与しない。トリチウムから放射されるβ線のエネルギーは微弱であり、以上のことから被検体層TLの厚みT(図3参照)は、0.05mmあれば十分である。また被検体層TLの厚み0.05mmは、水の形態でも表面張力で平板体3から落下することがないので、被検体層TLは、水の形態または氷の形態のいずれでもであってもよい。夏場は空気中の水蒸気密度が高く、冬場は低いので、冷凍機43から冷却コイル42に供給される冷媒の温度制御に幅をもたせることにより、自動的に夏場は凝縮、冬場は凝固となるため、安定して適度の量の被検体層TLが採取できる。
The relationship between the thickness of the specimen layer TL on the
また幾何学的効率とカバーガスによる減衰を考慮すると、β線検出装置6としての固体シンチレータは、平板体3にできるだけ近接して配置するのが望ましく、平板体3上に被検体層TLを形成し、固体シンチレータを対面するように配置することにより良好なトリチウム検出条件が実現できる。上記を顧慮し、且つ実際上の装置の製造や操作の容易さ、およびトリチウムの検査精度などを考慮すると、一般的には、被検体層TLの厚みTは、0.01mm〜1mm、好ましくは0.05mm〜0.5mmであり、付着用面31とβ線検出装置6の付着用面31に対向する外表面との間隔D1は、0.5mm〜5mm、好ましくは1mm〜5mm、被検体層TLとβ線検出装置6の外表面との間隔D2は、0〜5mm、好ましくは0.5〜3mmである。
In consideration of geometric efficiency and attenuation by the cover gas, the solid scintillator as the β-
一つの被検体層TLに就いての検査が終了すると、冷凍機43は冷却モードから加熱モードに自動的に切り替わり、温度の高い媒体が冷却コイル42に供給されて平板体3は加熱され、平板体3上の被検体層TLは蒸発してカバーガス中に放出され、上記加熱モード切り替わりの際に自動的に切り替わった電磁弁8から周辺空気を吸入し、三方電磁弁9を経て外部に排気される。
When the inspection for one specimen layer TL is completed, the
β線検出装置6は、トリチウムから放射されたβ線が入射すると蛍光を発する。当該蛍光は、ライトガイド71で伝達されて2台の光電子増倍管72、73に入射し、それぞれ電流パルスに変換される。光電子増倍管72、73から出力された電流パルスは、それぞれプリアンプ74、75に入力されて電圧パルスに変換される。当該電圧パルスは、同時計数回路76に入力され、同時に電圧パルスが入力されたらトリチウムを検出したとしてデジタルパルスを出力する。なおトリチウムから放射されるβ線は、エネルギーが低いため、光電子増倍管72、73から出力される前記電流パルスと熱雑音によるノイズパルスを識別してノイズパルスを除去する必要があるが、光電子増倍管72、73の両方で熱雑音が同時発生する確率は極めて低いため、プリアンプ74、75からそれぞれ出力される電圧パルスを同時計数回路76で同時計数することにより前記熱雑音を排除できる。
The
トリチウム計量部77では、同時計数回路76から出力されたデジタルパルスおよび温度計6と湿度計7から出力された温度信号と湿度信号が入力され、デジタルパルスを計数して測定時間で割り算して計数率nが求られ、当該計数率nに予め校正試験で求めておいた単位計数率当たりのトリチウム濃度のk換算定数を乗じて試料水のトリチウムの放射能量Cが求められる。また、温度信号T(℃)と湿度信号H(%RH)から、下式(1)によりカバーガスの水蒸気密度W(カバーガス1cm3あたりに含まれている水のg数)が求められる。よって、温度計6、湿度計7、およびトリチウム計量部77は、水蒸気密度測定装置として機能する。
W=(H/100)×[0.000804/(1+0.00366T)]×(e/P)・・(1)
ここに、eは、T℃における飽和水蒸気圧であって、T℃に対応する飽和水蒸気圧のテーブルをトリチウム計量部77に記憶させておく。一方、Pは、カバーガスの圧力(eと同じ単位)であり、概ね大気圧である。
In the
W = (H / 100) × [0.000804 / (1 + 0.00366T)] × (e / P) (1)
Here, e is the saturated water vapor pressure at T ° C., and a table of saturated water vapor pressure corresponding to T ° C. is stored in the
実施の形態1の装置の内容積(即ち、図1における符号aから符号b〜符号fを経て符号aに至る間に含まれている容器や気体搬送管路内の合計内容積、以下の循環排気装置においても同様である。)をVとすると、カバーガス中の水蒸気量はV×Wとなる。被検体層TLの量は、被検体層TLの面積と厚みの積であり、当該面積は平板体3の付着用面31の面積であり、当該厚みはトリチウムから放射されるβ線の最大エネルギーに相当する飛程とすれば、必要な被検体層TLの量、即ち必要な試料水は一義的に決定する。
The internal volume of the apparatus according to the first embodiment (that is, the total internal volume in the container and the gas conveyance pipe included in the period from the symbol a to the symbol a to the symbol a in FIG. The same applies to the exhaust system.) When V is V, the amount of water vapor in the cover gas is V × W. The amount of the specimen layer TL is the product of the area and the thickness of the specimen layer TL, and the area is the area of the
トリチウム計量部77は、カバーガスの最初の水蒸気密度W1に対して目標水蒸気密度W2を、V×(W1−W2)が上記試料水の量となるように自動で設定し、水蒸気密度が目標値のW2まで減少したら必要な試料水が確保できたとみなしてβ線検出装置6からトリチウム検査に自動的に切り換え、上記のように被検体層TLのトリチウムの放射能量Cを求め、当該放射能量CにW1と(W1−W2)の比を乗じて下式(2)にて汚染物Sの表面または表面層に吸着されたトリチウムの放射能量Csを求めて出力する。
Cs=C×W1/(W1−W2)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
The
Cs = C × W1 / (W1-W2) (2)
なお、カバーガスとしてトリチウム汚染検査装置の周辺空気を使用する場合、汚染物Sの検査を行う前に、前記と同様の方法にて空気中の水蒸気からバックグラウンド試料としての被検体層TLを採取し、当該被検体層TLに就きバックグラウンド計数率がトリチウム検査に支障がないレベルであること、例えばバックグラウンド計数率の統計的変動をσとしたときに、3σに相当の計数率に単位計数率当たりのトリチウム濃度の換算定数を乗じたトリチウムの放射能量が、測定目標レベルより低いことを確認しておく。当該バックグラウンド計数率nbをトリチウム計量部77に記憶させておき、上記の汚染物の測定結果としての計数率nからバックグラウンド計数率nbを引き算して正味計数率nNを求め、正味計数率nNに単位計数率当たりのトリチウム濃度の換算定数kを乗じて下式(3)のようにして正味の放射能量CNを演算することにより、高精度でトリチウムの放射能量を測定できる。
CN=k×nN=k×(n−nb)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
When the ambient air of the tritium contamination inspection device is used as the cover gas, the sample layer TL as the background sample is collected from the water vapor in the air before the contamination S is inspected. When the background count rate of the subject layer TL is at a level that does not interfere with the tritium test, for example, when the statistical fluctuation of the background count rate is σ, the unit count is set to a count rate equivalent to 3σ. Confirm that the radioactivity amount of tritium multiplied by the conversion constant of tritium concentration per rate is lower than the target measurement level. The background count rate n b is stored in the
C N = k × n N = k × (n−n b ) (3)
以上のように実施の形態1では、検査対象の汚染物Sを密閉容器21に入れてファンヒータ22で加熱し、汚染物Sの表面または表面層に吸着された水蒸気を効率良く蒸発させてカバーガス中に放出させ、放出させたトリチウムを含む水蒸気を平板体3の上に平面状に凝縮または凝固させて被検体層TLを採取し、平面状の被検体層TLから放射されるトリチウムのβ線を対面に近接設置した剥き出しの固体シンチレータなどのβ線検出装置6で検出するようにし、測定に供される試料水量は必要最小限で済むようにしたので、さらにβ線検出装置6に入射するまでのβ線エネルギー損失を小さくし且つ近距離で好適な幾何学的条件でトリチウムのβ線を検出するようにしたので、汚染物Sから放出される水蒸気量が少量でも高感度でトリチウム汚染を検査することができ、それと共に装置を小型化できる。
As described above, in the first embodiment, the contamination S to be inspected is put in the sealed
また固体シンチレータとして、潮解性がなく、耐食性を有するCaF2(Eu)シンチレータやYAlO3(Ce)シンチレータを使用することにより当該シンチレータを剥き出しにしてカバーガスに直接触れる状態で使用可能であり、保護膜によるβ線エネルギー損失がないため、またプラスチックシンチレータに比べて量子効率が高いため、更に同位体交換でトリチウム汚染することがないため、高感度でトリチウム汚染を検査することができる。また、ファンヒータ22を使用して汚染物Sを加熱するため、汚染物Sの形状が複雑でも熱風を吹き付けることで、影になっている箇所にも熱が伝わり、汚染物Sから水蒸気を確実に蒸発させ、均一に且つ効率良く加熱できるのでトリチウム汚染を高精度で検査できる。また光電子増倍管72、73の両方が熱雑音を同時発生する確率は極めて低いことに着目し、プリアンプ74、75からそれぞれ出力される電圧パルスを同時計数回路76で同時計数することにより光電子増倍管72、73の熱雑音を排除できるため、トリチウム汚染を高感度かつ高精度で検査できる。
In addition, as a solid scintillator, it is possible to use it by exposing the scintillator directly to the cover gas by using CaF 2 (Eu) scintillator and YAlO 3 (Ce) scintillator that have no deliquescence and have corrosion resistance. Since there is no β-ray energy loss due to the film and the quantum efficiency is higher than that of the plastic scintillator, tritium contamination is not caused by isotope exchange, so that tritium contamination can be inspected with high sensitivity. Moreover, since the contaminant S is heated using the fan heater 22, even if the shape of the contaminant S is complex, by blowing hot air, heat is transmitted to the shaded area, and water vapor is reliably transmitted from the contaminant S. Since it can be evaporated and heated uniformly and efficiently, tritium contamination can be inspected with high accuracy. In addition, paying attention to the fact that both the
また検査が終了すると、冷凍機43は冷却モードから加熱モードに自動的に切り替わり、温度の高い冷媒を冷却コイル42に供給して平板体3上の被検体層TLを強制的に蒸発させるため、次のトリチウム検査のための準備時間が短縮される。またさらに、温度計25と湿度計26から出力された温度信号と湿度信号は、トリチウム計量部77に入力され、温度信号と湿度信号からカバーガスに含まれる水蒸気密度が求められ、水蒸気密度に基づき被検体層TLを採取するのに必要な時間が演算されて、自動運転の時間割りに組み込まれるため、時間割りの無駄がなくなるために装置の利用率が向上する。
When the inspection is completed, the
実施の形態2.
図4は、実施の形態2を説明するものであって、被検査気体供給装置2の密閉容器21に就いての他の例を説明する断面図である。図4においては、実施の形態1で採用されたファンヒータ22に代えて赤外線ランプ27とミラー28が採用されている。なお符号aと符号fとの間は省略しているが、前記図1のそれと同じである。赤外線ランプ27から放射される赤外線をミラー28で絞って汚染物Sの一例としてのコンクリート破砕粉に照
射し、500℃以上で加熱するようにしたので、コンクリート破砕粉の表面の水蒸気はもとよりコンクリート成分の水酸化カルシウムが分解して発生する水蒸気がカバーガス中に放出されるため、コンクリート内部のトリチウムまで容易に検査でき、従来、大掛かりで高価格であったコンクリート用トリチウム汚染検査装置を安価で提供できる。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the second embodiment and illustrating another example of the sealed
実施の形態3.
図5は、実施の形態3を説明するものであって、被検査気体供給装置2の密閉容器21に就いての他の例を説明する断面図である。実施の形態3においては、密閉容器21としてドラム缶が採用され、且つ実施の形態1で使用されたファンヒータ22が省略された構成となっていることのみ実施の形態1と異なり、その他の構成は同じである。以下、前記図1〜図3を参照して説明すると、ドラム缶21内のカバーガスは、ポンプ23で吸引され、トリチウムを含む水蒸気は冷却装置4で冷却され、平板体3上に凝縮または凝固させて被検体層TLが採取され、トリチウムから放射されるβ線はβ線検出装置6にて検出される。この結果、実施の形態1と同様に、水蒸気を水または霜の形態に変えることでトリチウムが濃縮されるため、ドラム缶21内の汚染物から放出される水蒸気量が少量でもトリチウム汚染を確実に検査することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the third embodiment and illustrating another example of the sealed
実施の形態4.
図6は、実施の形態4を説明するものであって、トリチウム検査装置の一部断面図を含む他の構成図である。実施の形態1では、測定対象の汚染物Sを密閉容器21の内部に入れてファンヒータ22で加熱して汚染物Sの表面または表面層に吸着された水蒸気を蒸発させてカバーガス中に放出させ、当該カバーガスをポンプ23で吸入したが、実施の形態4では、図6に示すように、実施の形態1で採用された密閉容器21の代わりに吸入器211が採用され、ファンヒータ22の代わりに前記実施の形態2の場合と同様の赤外線ランプ27とミラー28を備えている。吸入器211は、椀を下向きにしたようなものであって下端は開放状態であり、開放された状態にある汚染物Sは、赤外線ランプ27から放射される赤外線をミラー28で絞ってスポット的に加熱され、当該加熱箇所の表面または表面層から蒸発した水蒸気は、吸引器211により汚染物S周辺の空気と共にポンプ23にて吸引され、吸引ガスは、実施の形態1の場合と同様にトリチウム検査される。赤外線ランプ27とミラー28は、汚染物Sの加熱したい箇所をスポット的に加熱し、実施の形態1におけるファンヒータ22のように空気の流れを乱すことがなく、蒸発した水蒸気を効率良く回収可能となる。このため、小型で安価な可搬型のトリチウム検査装置を提供できる。なお赤外線ランプ27は、それを稼動させるための印加電圧を変えることにより汚染物の材質に応じて加熱温度を容易に調節できる。このことは、前記実施の形態2、3、および後記の実施の形態においても同じである。
なお実施の形態4は、実施の形態1などで採用された密閉容器21の代わりに大気に開放された吸入器211が採用され、そのために実施の形態1において説明した装置の内容積Vが確定しないのでトリチウムの定量は困難ではあるが、トリチウムの有無の検査には簡便に利用できる効果がある。
FIG. 6 is a diagram illustrating the fourth embodiment, and is another configuration diagram including a partial cross-sectional view of the tritium inspection apparatus. In the first embodiment, the pollutant S to be measured is placed in the sealed
In the fourth embodiment, an
実施の形態5.
図7は、実施の形態5を説明するものであって、トリチウム検査装置一部である被検体採取装置2の他の例の一部断面図を含む説明図である。前記実施の形態4では、大気中に解放された汚染物Sを赤外線ランプ27から放射される赤外線をミラー28で絞ってスポット的に加熱し、加熱箇所の表面または表面層から蒸発した水蒸気を、吸入器211により汚染物S周辺の空気と共に吸引するようにしたが、実施の形態5では、図7に示すように、吸入器211は、その下縁に全周に亘るリング状のゴム製吸盤212を備え、汚染物Sの検査対象面に吸盤212を押し付けて当該検査対象面を取り込んでシールする。かくすると、汚染物Sが例えばコンクリート面のような広がりがある場合、検査対象面から蒸発した水蒸気を確実に回収でき、その結果、実施の形態1で説明した平板体3、β線検出装置6およびその他の装置を用いて高精度でトリチウム汚染を検査できる。また、当該コンクリート面の内部まで検査する場合については、赤外線ランプ27の印加電圧を高めて加熱温度を上げてコンクリー面内部の水蒸気を放出させ、且つこれを飛散させることなく確実に採取することができる。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 illustrates the fifth embodiment, and is an explanatory diagram including a partial cross-sectional view of another example of the
実施の形態6.
図8は、実施の形態6を説明するものである。実施の形態6は、前記実施の形態1とは、水蒸気供給装置29がダストフィルタ24のガス出口bと温度計25のガス入口cとの間に追加設置されている点において異なり、その他は同構造である。水蒸気供給装置29は、純水を収容した給水タンク291、ガラス繊維292、加熱容器293、加熱容器293の外部に設けられて当該容器を加熱するヒータ294、および電磁弁295から構成されたものである。水蒸気供給装置29は、電磁弁295を介してダストフィルタ24と温度計25とを繋ぐ管路に気密に接続されており、ガラス繊維292の一端部は、給水タンク291内の純水中に浸漬し、その他端は加熱容器293内に達している。ヒータ294にて加熱容器293を加熱し且つ電磁弁295を開状態とすると、上記純水は毛細管現象によりガラス繊維292間を上昇して加熱容器293に達し、そこで加熱され気化し、上記管路内を通過するカバーガスに供給される。しかして実施の形態6は、汚染物S(図示せず)から水蒸気を採取し難い条件下でもトリチウム汚染検査を行うことができ、また利用率の高いトリチウム汚染検査装置を供給できる。
FIG. 8 illustrates the sixth embodiment. The sixth embodiment is different from the first embodiment in that a water
実施の形態7.
図9は、実施の形態7を説明するものである。実施の形態7は、前記実施の形態1とは、冷却装置4として冷却コイル42および冷凍機43に代えてペルチェ素子5を含むものが採用された点において異なり、その他は同構造である。図9において、冷却装置4は、ペルチェ素子5、放熱フィン51、送風ファン52、およびペルチェ素子5を稼動させる直流電源(図示せず)を備えている。またペルチェ素子5の冷却面は平板体3と熱的に接合され、ペルチェ素子5の放熱面は放熱フィン51と熱的に接合されている。当該直流電源からペルチェ素子5に一方向に電流を流すと、ペルチェ素子5の冷却面が冷却されて平板体3が冷却され、付着用面31上に被検体層TLが採取される。一方、ペルチェ素子5の発熱面は、放熱フィン51が熱的に接合され、送風ファン52から送られる風で放熱する。一方、ペルチェ素子5に上記と反対に電流を流すと、冷却面は逆転して放熱面となり、上記平板体32は加熱され、被検体層TLは強制的に蒸発せしめられる。ペルチェ素子5は、スポット的な冷却に適しており、電流を逆転することにより容易に熱の流れを逆転することができるため、本発明のトリチウム検査装置1を小型化することができ、さらに安価な携帯型の装置の提供が可能となる。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 9 illustrates the seventh embodiment. The seventh embodiment is different from the first embodiment in that the
本発明は、コンクリートなど、トリチウム汚染の可能性のある種々の材料や物質に就いてトリチウム汚染の検査に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for inspecting tritium contamination for various materials and substances that may be contaminated with tritium, such as concrete.
1 トリチウム検査装置、2 被検査気体供給装置、21 密閉容器、
211 吸入器、212 吸盤、22 ファンヒータ、23 ポンプ、
24 ダストフィルタ、25 温度計、26 湿度計、27 赤外線ランプ、
28 ミラー、29 水蒸気供給装置、291 給水タンク、292 ガラス繊維、
293 加熱容器、294 ヒータ、295 電磁弁、3 平板体、31 付着用面、
4 冷却装置、41 冷却室、42 冷却コイル、43 冷凍機、5 ペルチェ素子、
51 放熱フィン、52 送風ファン、6 β線検出装置、7 トリチウム検出装置、
71 ライトガイド、72 光電子増倍管、73 光電子増倍管、74 プリアンプ、
75 プリアンプ、76 同時計数回路、77 トリチウム計量部、8 電磁弁、
9 三方電磁弁、S 汚染物、TL 被検体層。
1 Tritium inspection device, 2 Inspected gas supply device, 21 Airtight container,
211 Inhaler, 212 Suction cup, 22 Fan heater, 23 Pump,
24 dust filter, 25 thermometer, 26 hygrometer, 27 infrared lamp,
28 mirror, 29 water vapor supply device, 291 water supply tank, 292 glass fiber,
293 Heating vessel, 294 heater, 295 solenoid valve, 3 flat plate, 31 adhesion surface,
4 cooling device, 41 cooling chamber, 42 cooling coil, 43 refrigerator, 5 Peltier element,
51 radiating fins, 52 blower fans, 6 β-ray detector, 7 tritium detector,
71 light guide, 72 photomultiplier tube, 73 photomultiplier tube, 74 preamplifier,
75 preamplifier, 76 coincidence counting circuit, 77 tritium metering section, 8 solenoid valve,
9 Three-way solenoid valve, S contaminant, TL Sample layer.
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