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【発明の名称】 放射能測定装置および放射能測定方法
【発明者】 【氏名】佐野 明

【氏名】小野寺 徹

【氏名】内藤 晋

【氏名】泉 幹雄

【要約】 【課題】液体の測定対象の放射能濃度を簡便に精度よく測定できるようにする。

【構成】放射能測定装置は、気体輸送手段8によって液体2中の気体輸送経路4に気体5を通過させて、液体2から放射線が放出されると気体の一部が電離されるようにし、そのイオンをイオン収集手段6で収集し、その量を電流測定手段11で計測する。計測したイオンの量に基づいて液体2の放射能濃度をデータ処理手段12で算出する。気体輸送経路4に、気体浄化手段13を取り付けて、外部の気体中のイオンなどの影響を取り除いてもよい。また、気体輸送手段8には、排気浄化手段9を取り付けて、液体2で電離されて生成したイオンを外部に排出しないようにしてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線でその気体の一部を電離させるイオン発生手段と、前記イオン発生手段を通過した気体に含まれるイオンの量を計測するイオン計測手段と、を有することを特徴とする放射能測定装置。
【請求項2】
前記イオン計測手段は、電界によってイオンを収集するイオン収集手段と、前記イオン収集手段によって収集されたイオンの量を電流として測定する電流測定手段と、を有することを特徴とする請求項1記載の放射能測定装置。
【請求項3】
前記イオン計測手段で計測したイオンの量、および、予め求めたイオンの量と液体中の放射能濃度の関係に基づいて、前記液体中の放射能濃度を算出するデータ処理手段を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の放射能測定装置。
【請求項4】
前記液体中を通過する前に気体を浄化する気体浄化手段をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項5】
前記イオン発生手段を通過する気体の速度を測定する気体速度測定手段をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項6】
前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から前記イオン計測手段につながる気体輸送経路と、前記気体輸送経路の内部の気体を前記開口から前記イオン計測手段に輸送させる気体輸送手段と、を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項7】
前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出可能な気泡発生手段と、前記気泡発生手段が発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集口と、前記気泡収集口で受け止めた気体を前記イオン計測手段に輸送する気体輸送手段と、を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項8】
前記気泡収集口に接続された気体輸送管と、前記気体輸送管と前記イオン計測手段との間に取り付けられた第1の開閉手段と、前記第1の開閉手段と前記気泡収集口の間で前記気体輸送管に第2の開閉手段を介して取り付けられた加圧手段と、を有することを特徴とする請求項7記載の放射能測定装置。
【請求項9】
前記加圧手段と前記気泡収集口の間で前記気体輸送管に第3の開閉手段を介して取り付けられていて、前記液体中に配置された液体輸送経路を有することを特徴とする請求項8記載の放射能測定装置。
【請求項10】
前記気泡発生手段は、前記液体の液面に沿って気体を排出可能なものであって、前記気泡収集口は、前記液体の液面より上方で前記気泡発生手段が排出した気体を収集可能なものである、ことを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項11】
前記気泡発生手段は、前記液体の中で液面からの深さが異なる2つ以上の気泡排出口と、前記気泡排出口のうちのいずれかの気泡排出口から気泡を排出するかを切り替える輸送経路切り替え手段と、を有することを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項12】
前記気泡排出口の前記液体の液面からの深さを変化させる移動手段を有することを特徴とする請求項11記載の放射能測定装置。
【請求項13】
前記イオン発生手段は、前記液体の外部に開いた開口から前記イオン計測手段につながる気体輸送経路と、前記液体の外部に開いた開口から気体を吸い込み、前記液体中に気体を排出可能な気泡発生手段と、前記気泡発生手段が発生させた気泡の中の気体を受け止める気泡収集口と、前記気泡収集口および前記気体輸送経路のいずれかを通過した気体を前記イオン計測手段に輸送するように切り替える輸送経路切替手段と、前記輸送経路切替手段を通過する気体を前記イオン計測手段に輸送する気体輸送手段と、を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項14】
前記気体輸送経路は前記液体を排除可能であって、β線およびγ線を透過させる壁で形成されていることを特徴とする請求項13記載の放射能測定装置。
【請求項15】
前記気体輸送経路は前記液体を排除可能であって、β線を遮蔽してγ線を透過させる壁で形成されていることを特徴とする請求項13記載の放射能測定装置。
【請求項16】
前記気体輸送経路は、前記液体を排除可能であって、β線およびγ線を透過させる壁で形成された第1の経路と、前記液体を排除可能であって、β線を遮蔽してγ線を透過させる壁で形成された第2の経路と、を有し、前記輸送経路切替手段は、前記気泡収集口、前記第1および第2の経路のいずれかを通過した気体を前記イオン計測手段に輸送するように切り替えるものである、ことを特徴とする請求項13記載の放射能測定装置。
【請求項17】
前記気泡発生手段は、複数の気体通過孔を備えた気体通過板から気体を排出するものであることを特徴とする請求項7ないし請求項16のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項18】
前記気体輸送経路は、周辺部を気体が流れる周辺部気体経路、周辺部気体経路の内側を気体が流れる中間部気体経路および中間部気体経路の内側を気体が流れる中心部気体経路が形成された多重管と、前記多重管のいずれかを通過した気体が前記イオン計測手段に輸送されるように切り替える気体輸送経路切替手段と、を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の放射能測定装置。
【請求項19】
液体中の放射能濃度を測定する放射能測定方法において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線によって気体の一部を電離させるイオン発生工程と、前記イオン発生工程で発生したイオンの量を計測するイオン計測工程と、を有することを特徴とする放射能測定方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置および放射能測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、液体中の放射能濃度を測定する装置としては、回転するドラムの一部をその液体に浸し、ドラム表面に付着した液体から放出される放射線を検出器で測定する装置がある。放出される放射線がα線の場合には、α線の空気中の飛程は約4cmと短いため、α線検出器を液体の近傍に設置する必要がある。このため、検出器に液体の微粒子が付着し、検出特性が変化する可能性がある。
【0003】
また、測定対象から放出される放射線によって、その近傍の気体が電離されてイオン対が生成される。そのイオンは数秒〜数10秒の寿命で測定対象の近傍に存在する。そこで、測定室の中に測定対象を配置し、その測定室内で発生したイオンを収集して、放射線強度を求める放射線を測定する方法がある(たとえば特許文献1および特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2003−194946号公報
【特許文献2】特開2004−239762号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
測定室の中に測定対象を配置し、その測定室内で発生したイオンを収集して、全放射能を測定する方法で液体中の放射能を測定する場合には、測定対象の液体を入れた容器を測定室内に設置して、測定をしなければならない。このため、液体のサンプリングなどの手間がかかるとともに、リアルタイムで測定できない。
【0005】
そこで、本発明は、液体の測定対象の放射能濃度を簡便に精度よく測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の目的を達成するため、本発明は、液体中の放射能濃度を測定する放射能測定装置において、前記液体から放出される放射線でその気体の一部を電離させるイオン発生手段と、前記イオン発生手段を通過した気体に含まれるイオンの量を計測するイオン計測手段と、を有することを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、液体中の放射能濃度を測定する放射能測定方法において、前記液体中に気体を通過させて、前記液体から放出される放射線によってその気体の一部を電離させるイオン発生工程と、前記イオン発生工程で発生したイオンの量を計測するイオン計測工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、液体の測定対象の放射能濃度を簡便に精度よく測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明に係る放射能測定装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0010】
[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る第1の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。なお、図1には測定対象の液体2を貯えた容器1も併せて示している。
【0011】
この放射能測定装置は、パイプのような気体輸送経路4を有している。気体輸送経路4の一方の端部には、気体浄化手段13が取り付けられている。気体輸送経路4の他方の端部には、イオン収集手段6が取り付けられていて、イオン収集手段6には、気体輸送手段8が取り付けられている。また、気体輸送手段8には排気浄化手段9が取り付けられている。
【0012】
気体輸送経路4の途中には気体速度測定手段14が取り付けられている。
【0013】
イオン収集手段6は、外筒とその内部に収められた電極7を有している。イオン収集手段6には、電極7に電圧を印加するための電源10が接続されている。また、イオン収集手段7には、収集したイオンを電流として測定する、たとえばエレクトロメータなどの、電流測定手段11が接続されている。また、電流測定手段11にはデータ処理手段12が接続されている。
【0014】
次に、この放射能測定装置を用いて液体の放射能濃度を測定する方法を説明する。
【0015】
まず、測定対象の液体2に気体輸送経路4の一部を浸ける。このとき、気体輸送経路4の両端部は、液体2の外部に配置する。
【0016】
気体輸送手段8によって、外部から気体浄化手段13を通して気体輸送経路4に導入された気体5は、イオン収集手段6に輸送され排気浄化手段9を経て外部に排出される。気体浄化手段13は、導入される気体から気体中のイオンやエアロゾルを浄化する。
【0017】
気体輸送経路4の液体2に浸けられた部分の内部の気体5は、液体2から放出される放射線によって、その一部が電離され、イオン対が発生する。このイオンを含んだ気体5は、イオン収集手段6に輸送される。このイオン対の数は放射能濃度と比例関係にある。
【0018】
イオン収集手段6は、電源10によって電圧が印加された電極7によって発生した電場によってイオンを収集する。たとえば、電極7に正の電圧が印加されている場合には、気体中の負のイオンが電極7に収集される。収集されたイオンの量は、イオン電流として電流測定手段11によって測定される。イオン収集手段6を通過した気体は、排気浄化手段9でイオンなどを取り除かれて浄化された後に、外部に排出される。
【0019】
データ処理手段12は、電流測定手段11によって測定されたイオン電流と、電流から放射能濃度への換算定数を用いて放射能濃度を求める。この換算定数は、予め求めておく。なお、データ処理手段12は、気体速度測定手段14で測定した気体の速度から求めた気体輸送経路4を通過した気体の量に基づいて、イオンの量を補正してもよい。
【0020】
なお、気体輸送手段8は、外部の気体を気体輸送経路4を介してイオン収集手段6に送ることができれば、取り付け位置は上述の位置に限定されるものではなく、たとえば気体浄化手段13の上流側に設置してもよい。
【0021】
このように、この放射能測定装置では、いわゆる検出器の役目をする気体輸送経路4は、その周囲を測定対象である液体2に囲まれるため、単純な構成の装置でイオンを高効率で収集して測定できる。したがって、液体中の放射能濃度を精度よく測定することができる。
【0022】
[第2の実施の形態]
図2は、本発明に係る第2の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0023】
第2の実施の形態の放射能測定装置は、第1の実施の形態の放射能測定装置に気体輸送経路の一端を液体中に配置するなどの変更を施したものである。
【0024】
この放射能測定装置において、気体輸送経路4の一端は気泡排出口16として、液体2の中に配置される。気体輸送経路4は、イオン収集手段6に接続されている気体輸送手段8とは接続されていない状態となる。このため、気体輸送経路4に気体を導入するための気体輸送手段15が気体輸送経路4と気体浄化手段13の間に取り付けられている。
【0025】
気泡排出口16の上方には、気泡収集口18が配置され、気泡収集口18は気体輸送管19を介してイオン収集手段6に接続されている。気体輸送管19には、液体2の外部に位置するように気体取入口20が形成されていて、気体取入口20には、気体浄化手段21が取り付けられている。
【0026】
気体輸送経路4に取り付けられた気体輸送手段15によって導入された気体5は、液体2の中に位置する気泡排出口16から気泡17となって液体2に導入される。この気泡17は、液体2の中を上昇して気泡収集口18によって受け止められ、気泡17の内部の気体は気体輸送管19を介してイオン収集手段6に輸送される。
【0027】
気泡収集口18で収集される気体の量が気体輸送手段8で吸引する気体の量よりも少ない場合には、気体取入口20から外部の気体が気体輸送管19に吸引される。なお、気体取入口20から吸引される気体は、気体浄化手段21を通過しているので、外部の気体中のイオンやエアロゾルは取り除かれている。
【0028】
液体2が放出する放射線が、たとえばα線のように、配管などの壁を透過しない場合であっても、この放射能測定装置では、α線を遮蔽する物体がない気泡の状態で液体2から放出される放射線が照射される。このため、α線によっても気泡17の内部の気体の一部は電離されて、イオン対を生成する。このイオンは気泡収集口18で受け止められてイオン収集手段6に輸送されて、そのイオンの量が計測される。したがって、この放射能測定装置では、液体2のα線の放射能濃度も測定することができる。
【0029】
このように、この放射能測定装置では、いわゆる検出器の役目をする気泡17は、その周囲を液体2で囲まれるため、α線のように透過力が弱い放射線でも、単純な構成の装置でイオンを高効率で収集して測定できる。したがって、液体中の放射能濃度を精度よく測定することができる。
【0030】
なお、気泡収集口18は、気泡17を受け止めることができる位置であれば、どこに配置してもよい。たとえば、気泡収集口18を水面よりも上方に配置し、液体2の中を上昇した気泡17が液面に到達して液面よりも上方に放出された気体を気泡収集口18で収集してもよい。また、液体2が流動している場合には、その流動に伴って気泡17が流れていく位置に配置すればよい。また、気泡収集口18は、気泡17を効率よく収集するために、下方に向かって開口面積が拡大しているほうが好ましい。
【0031】
[第3の実施の形態]
図3は、本発明に係る第3の実施の形態の放射能測定装置の一部拡大立断面図である。図4は、第3の実施の形態の気体通過手段の図3におけるIV−IV矢視平断面図である。
【0032】
第3の実施の形態の放射能測定装置は、第2の実施の形態の放射能測定装置における気泡排出口に気体通過板27を追加したものである。
【0033】
本実施の形態における気泡排出口16には、たとえば直径が同じ円形の複数の気体通過孔28が設けられた気体通過板27が取り付けられている。気体輸送経路4を輸送されてきた気体5は、気体通過孔28を通過して気泡17として液体2の中に放出される。気泡17の直径は、気体通過孔28の直径にほぼ等しい。このため、気泡17を通過する放射線の距離は、それぞれ気泡17において、ほぼ等しくなり、同一の放射線であれば、それぞれの気泡17の中で生成するイオン対の数はほぼ等しくなる。したがって、気泡17の大きさの違いに起因して発生するイオンの数の変動が小さくなり、イオン計測手段で測定される電流値の変動も小さくなり、測定精度が向上する。
【0034】
このように、この放射能測定装置では、イオン生成数の変動が小さく、測定される電流値の変動が小さくなるので、精度よく放射能を求めることができる。
【0035】
なお、気体通過板27は着脱式とし、直径が異なる気体貫通孔を有する複数種類の気体通過板を使用しても良い。
【0036】
[第4の実施の形態]
図5は、本発明に係る第4の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0037】
第4の実施の形態の放射能測定装置は、第2の実施の形態の放射能測定装置の気泡排出口および気泡収集手段を、気体排出口および気体収集口に代えたものである。
【0038】
この放射能測定装置では、液体2の液面近傍に、気体輸送経路4を介して気体輸送手段15によって供給される気体を液面に平行に流れるように排出する気体排出口42を有している。また、気体排出口42に対向するようにその開口が配置された気体収集口43を有している。気体収集口43は、気体輸送管19を介してイオン収集手段6に接続されている。
【0039】
気体排出口42から排出された気体は、液体2の液面近傍で液体2から放出される放射線によって一部が電離され、イオン対が発生する。このイオンは気体排出口42から排出された気体とともに、気体輸送手段8によって吸引されている気体収集口43で収集されて、イオン収集手段6に輸送され、イオン電流として計測される。このイオン電流と、予め求めたイオン電流と放射能濃度の換算定数から、液体2の放射能濃度を求めることができる。
【0040】
このように、この放射能測定装置では、その中に測定器や第2の実施の形態の放射能測定装置の気体輸送経路などを入れることができない液体2であっても、精度よい放射能濃度の測定が可能である。なお、この放射能測定装置は、対象が液体の場合の他、放射能で汚染された機器類、放射化した機器類など固体に対しても適用可能である。
【0041】
また、この放射能測定装置は、第2の実施の形態の放射能測定装置の気泡排出口および気泡収集手段を、気体排出口および気体収集口に代えただけであり、それぞれの形態は、ほぼ同じなので、これらを液体中または気中の両方で使えるようにすることで、いずれの実施の形態の放射能測定装置にもなるようにもできる。
【0042】
[第5の実施の形態]
図6は、本発明に係る第5の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0043】
第5の実施の形態の放射能測定装置は、第2の実施の形態の放射能測定装置に、気体輸送経路を2系統にするなどの変更を施したものである。
【0044】
この放射能測定装置では、気体輸送手段15には輸送経路切替手段33を介して2系統気体輸送経路32が接続されている。2系統気体輸送経路32は独立した2系統の経路を有していて、それぞれの経路には第1および第2の気泡排出口30,31がそれぞれ取り付けられている。第1の気泡排出口30は液体2に浸けたときに、液面からの深さが、第2の気泡排出口31よりも深い位置になるようになっている。
【0045】
まず、輸送経路切替手段33によって第1の気泡排出口30から気泡を放出させて第1のイオン電流を測定する。次に、輸送経路切替手段33を切り替えて、第2の気泡排出口31から気泡を放出させて第2のイオン電流を測定する。第1の気泡排出口30から放出された気泡17と、第2の気泡排出口31から放出された気泡17は、気泡17の状態で液体2の中を移動する距離が異なるため、液体2の中に存在する時間が異なる。
【0046】
液体2から放出されるα線によって気体中に生成されるイオンは、気体が気泡17の状態で液体2に存在する場合に電離されるものがほとんどである。したがって、気泡17が気体2の内部に存在している時間の経過に伴って、気泡17の内部のα線に起因するイオンは増加する。
【0047】
したがって、第1の気泡排出口30から放出された気泡17を集めて測定したイオン電流を、第2の気泡排出口31から放出された気泡17を集めて測定したイオン電流から減算すると、第2の気泡排出口31と第1の気泡排出口の設置位置の間の液体2の中に含まれる放射線源によって照射され生成したイオンによるイオン電流が算出される。そこで、予め求めた電流値から放射能濃度への換算定数に基づいて、第1および第2の気泡排出口30,31の間の放射能濃度を求めることができる。
【0048】
このように、この放射能測定装置では、第1の気泡排出口30と第2の気泡排出口31の間の放射能濃度を求めることができ、求めようとする領域の放射能濃度を精度よく測定することができる。
【0049】
なお、第1の気泡排出口30と第2の気泡排出口31の位置は、求めようとする位置の任意に設定することが可能である。また、イオン収集手段6などを2台設けた2系統のイオン電流測定系を設けてもよい。
【0050】
[第6の実施の形態]
図7は、本発明に係る第6の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0051】
第6の実施の形態の放射能測定装置は、第5の実施の形態の放射能測定装置の第1および第2の気泡排出口の位置を変化できるようしたものである。
【0052】
この放射能測定装置の2系統気体輸送経路32には、支持機構36が取り付けられている。支持機構36は移動手段35によって垂直方向に駆動されるようになっている。つまり、2系統気体輸送経路32は、支持機構36の移動に伴って、第1の気泡排出口30と第2の気泡排出口31の距離を一定に保ったまま、鉛直方向に移動する。
【0053】
また、2系統気体輸送経路32は、移動2系統気体輸送経路34によって輸送経路切替手段33に接続されていて、2系統気体輸送経路32の移動に伴って、輸送経路切替手段33などを移動させる必要がないようになっている。
【0054】
この放射能測定装置では、鉛直方向に第1および第2の気泡排出口30,31の位置を変化させることができるため、求めようとする深さの液体の放射能濃度を求めることができる。また、深さ方向の、放射能濃度の分布を求めることも可能である。
【0055】
[第7の実施の形態]
図8は、本発明に係る第7の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0056】
第7の実施の形態の放射能測定装置は、第2の実施の形態の放射能測定装置に加圧手段などを追加したものである。
【0057】
この放射能測定装置では、気体輸送管19の途中には加圧手段44が第1の開閉手段45を介して接続されている。加圧手段44は、たとえばコンプレッサである。また、気体輸送管19の加圧手段44が取り付けられた位置よりもイオン収集手段6に近い位置には、第2の開閉手段46が挿入されている。
【0058】
この放射能測定装置では、まず、第2の開閉手段46を閉鎖し、第1の開閉手段45を開放にし、加圧手段44を作動させて気体輸送管19を加圧し、その経路内の液面を気泡収集口18の面まで低下させる。これにより、気泡収集口18から気体輸送管19の内部の気体が液体2の中に放出され、気体輸送管19の内部には液体がなくなる。
【0059】
次に、第1の開閉手段45を閉鎖し、加圧手段44を停止し、第2の開閉手段46を開放すると、気泡収集口18近傍の液体2が気体輸送管19の内部に、その液面が周囲と等しくなるまで進入する。このような状態で、気体輸送手段15により気泡排出口16から液体2の中に気体を排出すると、気泡17は気泡収集口18で収集され気体輸送管19の経路内を液面まで移動する。
【0060】
この気泡17の移動経路の液体は、気泡収集口18近傍の液体を吸い上げたものであり、気泡17はこの液体が放出する放射線で電離されイオンが生成する。気体輸送管19の経路内の液面上に到達した気泡17中の気体は、イオン収集手段6によって収集されて、イオン電流として測定され、液体中の放射能濃度が求められる。
【0061】
このように、この放射能測定装置では、気泡が移動する経路の液体は、気泡収集口18の近傍の液体を収集したものであり、気泡収集口18の近傍の局所的な液体の放射能濃度を、精度よく測定することができる。
【0062】
[第8の実施の形態]
図9は、本発明に係る第8の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0063】
第8の実施の形態の放射能測定装置は、第7の実施の形態の放射能測定装置の気体輸送管の途中に液体導入経路などを追加したものである。
【0064】
この放射能測定装置において、気体輸送管19の途中の加圧手段44と気泡収集口18との間に液体導入経路49が第3の開閉手段48を介して接続されている。この液体導入経路49は、液体2の液面近傍に配置される。
【0065】
この放射能測定装置では、まず、第2の開閉手段46を閉鎖し、第1の開閉手段45を開放にし、加圧手段44を作動させて気体輸送管19を加圧し、その経路内の液体2の液面が気泡収集口18の面まで低下し、気泡収集口18から気体輸送管19の内部の気体が液体2中に放出され、その経路内には液体2がなくなる。
【0066】
次に、第1の開閉手段45を閉鎖し、加圧手段44を停止し、第3の開閉手段48を開放にすると、液面近傍の液体2が液体導入経路49および第3の開閉手段48を通過して気体輸送管19の内部に液面が周囲と等しくなるまで進入する。
【0067】
このような状態で、第3の開閉手段48を閉鎖し、第2の開閉手段46を開放し、気体輸送手段15により気泡排出口16から液体2の中に気体を排出すると、気泡は気泡収集口18で収集され気体輸送管19の経路内を液面まで移動する。この移動経路の液体2は、液面近傍の液体2を吸い込んだものであり、気泡17の内部の気体の一部は、この液体2が放出する放射線で電離されイオンが生成する。
【0068】
気体輸送管19の経路内の液面上に到達した気泡中の気体に含まれるイオンは、イオン収集手段6によって収集されてイオン電流として測定され、液体中の放射能濃度が求められる。
【0069】
このように、この放射能測定装置では、気泡が移動する周囲の液体2は、液面近傍の液体を収集したものあり、液面近傍の局所的な放射能濃度を、精度よく測定することができる。
【0070】
[第9の実施の形態]
図10は、本発明に係る第9の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0071】
第9の実施の形態の放射能測定装置は、第2の実施の形態の放射能測定装置における気泡排出口から気泡収集口への気泡の流れと並行する気体輸送経路を追加するものである。
【0072】
この放射能測定装置において、気泡排出口16は、第1の輸送経路切替手段23を介して気体輸送経路4と接続されている。また、気泡収集口18は、第2の輸送経路切替手段24を介して気体輸送管19に接続されている。
【0073】
さらに、第1の輸送経路切替手段23と第2の輸送経路切替手段24の間には、気泡排出口16から気泡収集口18への気泡の流れと並行するように、対象気体輸送経路22が接続されている。対象気体輸送経路22は、たとえばパイプであって、その一部は液体2の中に浸けられるようになっている。
【0074】
第1の輸送経路切替手段23は、気体輸送手段15によって気体輸送経路4に導入された気体5が、気泡排出口16から放出されるか、対象気体輸送経路22を通るかを切り替えることができる。また、第2の輸送経路切替手段24は、気泡収集口18で収集された気体か、対象気体輸送経路22を通過した気体のどちらがイオン収集手段6に輸送されるかを切り替えることができる。なお、第1の輸送経路切替手段23と第2の輸送経路切替手段24は、連動して切り替えるようになっていることが好ましい。
【0075】
この放射能測定装置では、まず、第1および第2の輸送経路切替手段23,24によって、気体が気泡排出口16および気泡収集口18を通過するように切り替えて、第1のイオン電流を計測する。この第1のイオン電流は、気体輸送経路4を気体が通過する時に液体2から放出される放射線や宇宙線などによって生成したイオン、液体2の中を気泡17が上昇する時にその中の気体が液体2から放出される放射線や宇宙線などの照射で生成したイオン、気体輸送管19を気体が通過する時に宇宙線などの照射で生成したイオンに起因している。
【0076】
次に、第1の輸送経路切替手段23と第2の輸送経路切替手段24により、気体が対象気体輸送経路22を通過するように切り替えて、第2のイオン電流を計測する。この第2のイオン電流は、気体輸送経路4を気体が通過する時に液体2から放出される放射線や宇宙線などの照射で生成したイオン、対象気体輸送経路22を通過する時にその中の気体が液体2から放出される放射線や宇宙線などの照射で生成したイオン、気体輸送管19を気体が通過する時に宇宙線などの照射で生成したイオンに起因している。
【0077】
そこで、第1のイオン電流から第2のイオン電流を減算すると、液体2の中を気泡17が上昇する時にその中の気体が液体2から放出される放射線や宇宙線などによって生成したイオンから、対象気体輸送経路22を通過する時にその中の気体が液体2から放出される放射線や宇宙線などによって生成したイオンを減算したものとなる。
【0078】
一般的に、α線は薄い板厚の壁もほとんど透過しない。この放射能測定装置でも、対象気体輸送経路22の壁をα線は透過しないようにしておく。
【0079】
液体2には、たとえばU235、U238、Am241のようにα線を放出する放射線源を含んでいるとすると、第1の電流値にはα線によるイオンが含まれている。一方、第2の電流値にはα線によるイオンが含まれていない。このため、第1の電流値から第2の電流値を減算すれば、液体2の中のα線に起因するイオン電流のみを求めることができる。ここで、予め求めたα線の放射能濃度とイオン電流の換算定数に基づいて、α線の放射能濃度を求めることができる。この放射能濃度は、β線、γ線や宇宙線などに起因するイオンの影響を排除したものである。
【0080】
このように、この放射能測定装置では、気体中にα線によるイオンが生成される経路と生成されない経路を設けて、その差からα線によるイオンに起因する電流値を求めるので、液体2の中にα線以外のβ線、γ線を放出する放射線源が含まれていても、精度よくα線の放射能濃度を測定することができる。
【0081】
なお、第1のイオン電流と第2のイオン電流の測定順序は逆でもよい。また、液体2の中にβ線を放出する放射線源が含まれている場合には、対象気体輸送経路22の壁の材質と厚さをβ線が透過しないように設定すれば、同様の方法によって、β線の放射能濃度を精度よく測定することができる。また、イオン収集手段6などを2台ずつ設けて、2系統のイオン電流測定手段によってイオン電流を測定してもよい。
【0082】
[第10の実施の形態]
図11は、本発明に係る第10の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0083】
第10の実施の形態の放射能測定装置は、第9の実施の形態の放射能測定装置における気泡排出口から気泡収集口への気泡の流れと並行する気体輸送経路を2本とするものである。
【0084】
この放射能測定装置では、第1の輸送経路切替手段23と第2の輸送経路切替手段24の間には、気泡排出口16から気泡収集口18への気泡の流れと並行するように、第1および第2の対象気体輸送経路25,26が接続されている。第1の対象気体輸送経路25の壁は、γ線およびβ線が透過するようになっている。第2の対象気体輸送経路26の壁は、γ線が透過しβ線が透過しないようになっている。第1の対象気体輸送経路25は、たとえば0.1mm肉厚のステンレス配管であって、第2の対象気体輸送経路26は、たとえば5mm肉厚のステンレス配管である。
【0085】
第1の輸送経路切替手段23は、気体輸送手段15によって気体輸送経路4に導入された気体5を、気泡排出口16、第1の対象気体輸送経路25または第2の対象気体輸送経路26のいずれかに供給するように切り替えるものである。第2の輸送経路切替手段24は、気泡収集口18で収集された気体、第1の対象気体輸送経路25を通過した気体または第2の対象気体輸送経路26を通過した気体のいずれかがイオン収集手段6に輸送されるように切り替えるものである。
【0086】
この放射能測定装置では、まず、第1および第2の輸送経路切替手段23,24によって、気体が気泡排出口16及び気泡収集口18を通過するように切り替えて、第1のイオン電流を計測する。この第1のイオン電流は、液体2から放出されるα線、β線およびγ線などの放射線に起因するものである。
【0087】
次に、第1および第2の輸送経路切替手段23,24により、気体が第1の対象気体輸送経路25を通過するように切り替えて、第2のイオン電流を計測する。この第2のイオン電流は、液体2から放出されるβ線およびγ線などの放射線に起因するものであって、α線の影響はない。
【0088】
さらに、第1の輸送経路切替手段23と第2の輸送経路切替手段24により、気体が第2の対象気体輸送経路26を通過するように切り替えて、第3のイオン電流を計測する。この第3のイオン電流は、液体2から放出されるγ線などの放射線に起因するものであって、α線およびβ線の影響はない。
【0089】
そこで、第1のイオン電流から第2のイオン電流を減算すると、液体2から放出されるα線にのみ起因するイオン電流が求められる。また、第2のイオン電流から第3のイオン電流を減算すると、液体2から放出されるβ線にのみ起因するイオン電流が求められる。予め求めたα線の放射能濃度とイオン電流の換算定数、および、β線の放射能濃度とイオン電流の換算定数に基づいて、液体2のα線およびβ線の放射能濃度をそれぞれ求めることができる。これらの放射能濃度は、γ線や宇宙線などに起因するイオンの影響を排除したものである。
【0090】
また、宇宙線によるイオンの生成量がγ線によるイオンの生成量より十分小さい場合には、第2の対象気体輸送経路26を通過した気体のイオンを収集して測定したイオン電流は、液体2が放出するγ線に起因するものがほとんどである。そこで、このイオン電流と予め求めたγ線の放射能濃度と電流値の換算定数に基づいてγ線の強度を求めることができる。
【0091】
このように、この放射能測定装置では、液体2に各種の放射線を放出する放射線源が含まれていても、α線、β線およびγ線の種類に区別して放射能濃度あるいは放射線強度を測定することができ、精度よく放射能を求めることができる。
【0092】
なお、イオン収集手段6などを3台ずつ設けて、3系統のイオン電流測定手段によってイオン電流を測定してもよい。
【0093】
[第11の実施の形態]
図12は、本発明に係る第11の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【0094】
第11の実施の形態の放射能測定装置は、第1の実施の形態の放射能測定装置の液体中の輸送経路を3系統とするなどの変更を施したものである。
【0095】
この放射能測定装置は、一端が開放された気体輸送経路4を有している。気体輸送経路4の他方の端部には、気体浄化手段13を介して多重管50が取り付けられている。多重管50の内部には、それぞれ独立した気体の経路である中心部気体経路37、中間部気体経路38および周辺部気体経路39が形成されている。中心部気体経路37、中間部気体経路38および周辺部気体経路39は、それぞれ独立した3つの経路を備えた3系統気体輸送経路40を介して気体輸送経路切替手段41に接続されている。気体輸送経路切替手段41は、中心部気体経路37、中間部気体経路38および周辺部気体経路39のいずれかを通過した気体が、イオン収集手段6に輸送されるか切り替えることができる。多重管50、中間部気体経路38および中心部気体経路37の直径は、たとえば、それぞれ、30cm、20cm、10cmである。
【0096】
気体輸送経路切替手段41を切り替えることによって、中心部気体経路37、中間部気体経路38および周辺部気体経路39で発生したイオンを計測して、それぞれ第1ないし第3のイオン電流を測定する。多重管50の内部に進むにしたがって、放射線の透過パスが長くなるため、エネルギーが高い放射線の寄与が大きくなる。そのため、電流値の相関を求め、第3の電流値の比率が増大すれば、放射線のエネルギーが高くなったことを検出できるため、その効果を補正することにより高精度で放射能濃度を求めることができる。
【0097】
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0098】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図2】本発明に係る第2の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図3】本発明に係る第3の実施の形態の放射能測定装置の一部拡大立断面図である。
【図4】本発明に係る第3の実施の形態の気体通過手段の図3におけるIV−IV矢視平断面図である。
【図5】本発明に係る第4の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図6】本発明に係る第5の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図7】本発明に係る第6の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図8】本発明に係る第7の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図9】本発明に係る第8の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図10】本発明に係る第9の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図11】本発明に係る第10の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【図12】本発明に係る第11の実施の形態の放射能測定装置の立断面図である。
【符号の説明】
【0099】
1…容器、2…液体、4…気体輸送経路、5…気体、6…イオン収集手段、7…電極、8…気体輸送手段、9…排気浄化手段、10…電源、11…電流測定手段、12…データ処理手段、13…気体浄化手段、14…気体速度測定手段、15…気体輸送手段、16…気泡排出口、17…気泡、18…気泡収集口、19…気体輸送管、20…気体取入口、21…気体浄化手段、22…対象気体輸送経路、23…第1の輸送経路切替手段、24…第2の輸送経路切替手段、25…第1の対象気体輸送経路、26…第2の対象気体輸送経路、27…気体通過板、28…気体通過孔、29…気体、30…第1の気泡排出口、31…第2の気泡排出口、32…2系統気体輸送経路、33…輸送経路切替手段、34…移動2系統気体輸送経路、35…移動手段、36…支持機構、37…中心部気体経路、38…中間部気体経路、39…周辺部気体経路、40…3系統気体輸送経路、41…気体輸送経路切替手段、42…気体排出口、43…気体収集口、44…加圧手段、45…第1の開閉手段、46…第2の開閉手段、48…第3の開閉手段、49…液体導入経路、50…多重管
【出願人】 【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成18年9月6日(2006.9.6)
【代理人】 【識別番号】100103333
【弁理士】
【氏名又は名称】菊池 治

【識別番号】100081732
【弁理士】
【氏名又は名称】大胡 典夫


【公開番号】 特開2008−64552(P2008−64552A)
【公開日】 平成20年3月21日(2008.3.21)
【出願番号】 特願2006−241614(P2006−241614)