JP4868495B2 - 放射性水溶液製造装置及び放射性水溶液製造方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の放射性水溶液製造装置について説明する。本実施態様の放射性水溶液製造装置100は、図1に示すように、内槽110と、外槽120と、回転駆動手段130と、加熱手段140とを備えたものとなっている。この放射性水溶液製造装置100は、基材に含有される放射性物質の壊変生成物を原料水200に溶出させることによって放射性水溶液を得るものとなっている。
(1) 内槽の概要
内槽110は、放射性物質を含有する基材を収容するためのものとなっている。内槽110は、図2と図3に示すように、円筒状に形成されており、その周壁が通水性材料111で形成されたものとなっている。通水性材料111の素材は、特に限定されないが、通常、強度に優れた金属やセラミックスなどが採用される。本実施態様の放射性水溶液製造装置100において、通水性材料111は、ステンレス鋼で形成されたものとなっている。この内槽110は、回転駆動手段130によってその中心軸L1周りに回転駆動されるようになっている。内槽110の容量は、それに収容する基材の容量によっても異なり、特に限定されないが、本実施態様の放射性水溶液製造装置100においては、約6L(内槽110の内径が155mm、中心軸方向の長さが324mm)となっている。
通水性材料111の開孔径は、内槽110に収容する基材の粒径によっても異なり、特に限定されない。しかし、通水性材料111の開孔径を小さく設定しすぎると、通水性材料111が基材で目詰まりしやすくなるおそれがある。このため、通水性材料111の開孔径は、通常、10μm以上に設定される。通水性材料111の開孔径は、30μm以上であると好ましく、40μm以上であるとより好ましく、50μm以上であるとさらに好ましい。
本実施態様の放射性水溶液製造装置100において、内槽110の内周部には、図2〜図4に示すように、基材を攪拌するための攪拌板112を複数設けている。複数の攪拌板112は、図3と図4に示すように、所定間隔で内槽110の中心軸L1と平行な方向に並べられており、中心軸L1と平行な複数の攪拌板列を形成している。それぞれの攪拌板112は、図4に示すように、内槽110の中心軸L1に対して傾斜して設けられている。各攪拌板列は、図2と図3に示すように、内槽110の中心軸L1に対して回転対称な位置に配されており、隣り合う攪拌板列の攪拌板112の向きが交互となるようになっている。このため、内槽110の内部に収容された基材が、内槽110の一端部に偏らないようになっている。
攪拌板112の間隔D1(図4を参照。)は、攪拌板112の寸法や基材の粒径によっても異なり、特に限定されない。しかし、攪拌板112の間隔D1を狭く設定しすぎると、隣り合う攪拌板112の隙間に基材がつまりやすくなるおそれがある。このため、攪拌板112の間隔D1は、通常、5mm以上に設定される。攪拌板112の間隔D1は、10mm以上であると好ましく、15mm以上であるとより好ましく、20mm以上であるとさらに好ましい。
内槽110の中心軸L1に対する攪拌板112の傾斜角度θ1(図4を参照。)は、0°以上90°以下の範囲で定義され、その大きさは特に限定されない。しかし、攪拌板112の傾斜角度θ1を小さく設定しすぎると、内槽110の内周面と攪拌板112との間に基材が詰りやすくなるおそれがある。このため、攪拌板112の傾斜角度θ1は、通常、5°以上に設定される。攪拌板112の傾斜角度θ1は、10°以上であると好ましく、15°以上であると好ましく、20°以上であるとさらに好ましい。
(1) 外槽の概要
外槽120は、図1に示すように、内槽110を原料水200に浸漬するためのものとなっている。外槽120の素材は、特に限定されないが、本実施態様の放射性水溶液製造装置100においては、ステンレス鋼(SUS304)で形成された外壁と、耐酸性に優れたステンレス鋼(SUS316L)で形成された内壁との隙間に断熱性に優れたグラスウールを充填したものとなっている。外槽120の上部を覆う上蓋124には、多数の通気孔が設けられており、原料水200から立ち上る水蒸気を外槽120の外部へと放出することができるようになっている。外槽120の容量は、内槽110に収容する基材の量などによっても異なり、特に限定されないが、本実施態様の放射性水溶液製造装置100においては、最大で約37L(外槽120の幅が448mm、奥行きが243mm、底面からオーバーフロー孔121までの高さが339mm)の原料水200を貯めることができるものとなっている。
外槽120の上部には、図1に示すように、水道水と薬液とを混合して原料水200を調製するための混合槽125が設けられており、pHが一定の原料水200を調製することができるようになっている。薬液は、薬液ポット160から供給される。混合槽125の下部には、混合槽125で調製された原料水200を外槽120の内部に供給するための原料水供給手段122が設けられている。原料水供給手段122は、原料水200を供給できるものであれば特に限定されないが、本実施態様の放射性水溶液製造装置100においては、原料水200を霧状にして噴射するスプレーノズルを用いている。このため、外槽120の下部に溜まった原料水200に溶出されずに外槽120の上部へと上ってきたラドンなどの壊変生成物を再び原料水200に接触させて、前記壊変生成物をより効率的に溶出させることができるようになっている。
外槽120の内部には、原料水200の水位を検知するための水位検知手段123が設けられている。このため、外槽120の内部に貯えられている原料水200が少なくなったり、多くなったりした場合に、警報を出力したり、原料水供給手段122から供給される原料水200の量を調節したりすることができるようになっている。したがって、製造される放射性水溶液の放射能濃度に大きなバラツキが生じないようになっており、放射性水溶液の生体に対する安全性をさらに担保することができるようになっている。
回転駆動手段130は、内槽110を回転駆動するためのものとなっている。回転駆動手段130は、内槽110を回転駆動できるものであれば特に限定されないが、通常、モータが用いられる。この回転駆動手段130は、内槽110を非水平な軸回りに回転駆動するものであってもよいが、本実施態様の放射性水溶液製造装置100においては、図1に示すように、水平に配された内槽110をその中心軸L1を中心に回転駆動するものとなっており、内槽110を水平な軸回りに回転駆動するものとなっている。
加熱手段140は、原料水200を加熱するためのものとなっている。この加熱手段140は、原料水200を所定の温度まで加熱することができるものであれば特に限定されず、従来周知の種々の加熱器を用いることができる。なかでも、抵抗発熱体を用いた加熱器は、電気エネルギーを高い効率で熱エネルギーに変換できるだけでなく、温度調節も容易であるために好適である。抵抗発熱体としては、鉄−クロム−アルミニウム系合金や、ニッケル−クロム系合金や、タングステンなどが例示される。本実施態様の放射性水溶液製造装置100においては、抵抗発熱体の外部を金属製の鞘(シース)で覆ったシーズヒータを加熱手段140として用いている。
次に、本発明の放射水溶液製造方法について説明する。以下においては、本発明の放射性水溶液製造方法を、図1に示した放射性水溶液製造装置100を用いた場合について説明するが、本発明の放射性水溶液製造装置100は、この実施態様に限定されるものではない。
まず、内槽110の内部に基材を収容する。基材の種類は、ウランやトリウムなどの放射性物質を含有する固体状のものであれば特に限定されないが、通常、モナザイト、ゼノタイム、ジルコンなどの放射性鉱物が用いられる。ただし、それから放出される放射線の濃度が370Bq/g以上であると、基材が「放射性同位元素等による放射線障害の防止に関する法律」によって取扱いが規制される「放射性同位元素」に該当するようになるために、放射線の濃度が370Bq/g未満のものを使用するとよい。
原料水200が外槽110の内部に所定量貯まると、加熱手段140を駆動し、外槽120に貯められた原料水200を所定温度(Tとする。)まで加熱する。温度Tは、基材の種類などによっても異なり、とくに限定されない。しかし、温度Tが低すぎると、基材から前記壊変生成物が速やかに溶出しにくくなるおそれがある。このため、温度Tは、通常、35℃以上に設定される。温度Tは、50℃以上であると好ましく、60℃以上であるとより好ましく、70℃以上であるとさらに好ましい。本実施態様の放射性水溶液製造方法において、温度Tは、80℃に設定されている。
原料水200を所定温度Tまで加熱すると、回転駆動手段130を起動して内槽110を回転駆動し、内槽110に収容された基材を攪拌する。内槽110の回転速度は、内槽110に収容する基材の量などによって異なり、特に限定されない。しかし、内槽110の回転速度を遅く設定しすぎると、基材を効果的に攪拌できなくなるおそれがある。このため、内槽110の回転速度は、通常、20rpm以上に設定される。内槽110の回転速度は、30rpm以上であると好ましく、35rpm以上であるとより好ましく、40rpm以上であるとさらに好ましい。
以上の放射性水溶液製造方法で製造された放射性水溶液は、各種用途に供することができる。なかでも、温浴水として利用すると好適である。この場合、得られた温浴水(放射性水溶液)は、液体のまま浴槽に貯めて使用してもよいが、気化させて(スチーム風呂の水蒸気として)使用すると好ましい。これにより、温浴水に含まれるラドンなどの壊変生成物を呼吸器粘膜から体内に吸収させ、前記壊変生成物をより効率的に体内に摂取することができるようになる。したがって、より優れたホルミシス効果を期待することもできる。
110 内槽
111 通水性材料
112 攪拌板
120 外槽
121 オーバーフロー孔
122 原料水供給手段
123 水位検知手段
124 上蓋
125 混合槽
130 回転駆動手段
140 加熱手段
150 ポンプ
160 薬液ポット
200 原料水
Claims (8)
- 放射性物質を含有する基材を収容するための内槽と、内槽を原料水に浸漬するための外槽とを備え、内槽が通水性材料で形成され、前記放射性物質の壊変生成物を前記原料水に溶出させることによって放射性水溶液を得る放射性水溶液製造装置であって、内槽を回転駆動するための回転駆動手段を設けたことを特徴とする放射性水溶液製造装置。
- 基材を攪拌するための攪拌板を内槽の内周部に設けた請求項1記載の放射性水溶液製造装置。
- 攪拌板を内槽の中心軸に対して傾斜させた請求項2記載の放射性水溶液製造装置。
- 複数の攪拌板を所定間隔で内槽の中心軸方向に並べた請求項2又は3記載の放射性水溶液製造装置。
- 前記原料水を加熱するための加熱手段を設けた請求項1〜4いずれか記載の放射性水溶液製造装置。
- 前記通水性材料の開孔径を1mm以下に設定した請求項1〜5いずれか記載の放射性溶液製造装置。
- 放射性物質を含有する基材を通水性材料で形成された内槽に収容し、外槽に貯めた原料水に内槽を浸漬し、前記放射性物質の壊変生成物を前記原料水に溶出させることによって放射性水溶液を得る放射性水溶液製造方法であって、内槽を回転させながら前記壊変生成物を溶出させることを特徴とする放射性水溶液製造方法。
- 基材の粒径を10mm以下に設定した請求項7記載の放射性水溶液製造方法。
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