JP7447031B2 - water monitor - Google Patents
water monitor Download PDFInfo
- Publication number
- JP7447031B2 JP7447031B2 JP2021007434A JP2021007434A JP7447031B2 JP 7447031 B2 JP7447031 B2 JP 7447031B2 JP 2021007434 A JP2021007434 A JP 2021007434A JP 2021007434 A JP2021007434 A JP 2021007434A JP 7447031 B2 JP7447031 B2 JP 7447031B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- drainage channel
- beta
- radiation detector
- water monitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 241000876443 Varanus salvator Species 0.000 title claims description 49
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 197
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 89
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 76
- 230000005250 beta ray Effects 0.000 claims description 58
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical group [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 claims description 17
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
本発明は、水モニタに関する。 The present invention relates to water monitors.
原子力発電所などからの排水の放射能を測定するために水モニタが用いられる。従来の測定手法としては、液体シンチレータを用いた手法、電離箱を用いた手法、及び、特性X線を測定する手法等がある。 Water monitors are used to measure radioactivity in wastewater from nuclear power plants, etc. Conventional measurement methods include a method using a liquid scintillator, a method using an ionization chamber, and a method of measuring characteristic X-rays.
非特許文献1によれば、キシレンやトルエンなどの有機溶媒に溶質(蛍光体)および添加剤を加えた液体シンチレータへ測定試料を溶かし込む。非特許文献1では、測定試料中のトリチウムから放出されるベータ線による、液体シンチレータの発光を光電子増倍管で測定する。水は、液体シンチレータの標準的な溶媒として用いられるトルエンやキシレンには混じらないので、界面活性剤を添加した乳化シンチレータが広く使用される。
According to Non-Patent
非特許文献2では、電離箱において、ベータ線と気体の相互作用によって発生する気体分子のイオン対を電極に収集し、その電荷量を測定することにより、気体中のトリチウムを測定する。電離箱で使用可能な気体は、比例計数管やGM管と異なり、アルゴン、ヘリウム等の希ガスのみならず、空気や窒素などの雰囲気ガスも使用できるため、非特許文献2の方法は、低濃度トリチウム測定に適している。非特許文献2の方法、ほぼ実時間測定が可能であり、ルームモニタとして古くから使用されている。
In
非特許文献3では、トリチウムのベータ線により誘起されたX線を測定するベータ線誘起X線検出法(BIXS)を用いる。非特許文献3では、BIXSにより、ステンレス表面近傍のトリチウム量及びステンレス内部のトリチウム濃度分布を非破壊で求める。
Non-Patent
特許文献1では、トリチウムから放出されるベータ線を固体シンチレータで測定する手法を用いる。特許文献1では、測定試料を挟む位置に2つの平板状の固体シンチレータを設置し、その固体シンチレータまたは試料導入板の表面に測定試料を吹き掛けることで、連続的なトリチウム濃度を測定する。
非特許文献1に記載の方法では、測定試料を排水からサンプリングし、サンプリングした測定試料に液体シンチレータを混ぜて発光させる必要があるため、連続モニタリングが困難である。さらに、非特許文献3では、測定後に、液体シンチレータの混ざった試料を廃液処理する必要があるため、その処理コスト及び環境上の問題がある。
In the method described in
非特許文献2の方法では、例えば、ベータ線放出核種としてトリチウムを測定する場合、排水を電気分解してトリチウムを含む気体を生成し、生成された気体を、気体状の放射性物質を測定する電離箱等の装置へ入れる必要がある。非特許文献2では、排水を電気分解するために、排水に水酸化ナトリウムや硫酸などの電解質を加える必要があり、その処理コスト及び環境上の問題があった。
In the method of Non-Patent
非特許文献3の方法では、測定対象は金属のみであり、液体を測定した例は無い。さらに、トリチウムから放出されるベータ線のエネルギは非常に低いため、非特許文献3では、金属表面のごく薄い領域に存在するトリチウム量の測定しかできない。
In the method of Non-Patent
特許文献1の方法では、固体シンチレータまたは試料導入板の表面に、測定試料を吹き掛ける機構が必要である。さらに、特許文献1では、試料を連続測定する場合、バックグラウンドを低減する必要がある。すなわち、特許文献1では、前に吹き掛けた試料が固体シンチレータなどの表面に付着して残ってしまい、バックグラウンドとなるため、新たな試料を固体シンチレータなどに吹き付ける前に、トリチウムを含まない水を吹付ける必要がある。
The method of
以上のように、原子力プラントの排水中に含まれるトリチウム等のベータ線放出核種をオンラインでモニタリングする技術は、未だ存在しない。 As described above, there is still no technology for online monitoring of beta-ray-emitting nuclides such as tritium contained in wastewater from nuclear power plants.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、排水中のベータ線放出核種をオンラインでモニタリングすることのできる水モニタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a water monitor capable of online monitoring of beta-ray emitting nuclides in wastewater.
上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従う水モニタは、排水中の放射性物質を監視する水モニタであって、排水路内の気体層を介して排水路内の排水と対向するように排水路に設けられる放射線検出器と、排水路内の排水中へ気体のバブルである複数の気体バブルを混入させる気体バブル発生装置と、を備え、放射線検出器は、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線と気体を構成する所定の元素との反応により生成される特性X線を検出する。 In order to solve the above problems, a water monitor according to one aspect of the present invention is a water monitor that monitors radioactive substances in waste water, and is designed to face the waste water in the drain channel via a gas layer in the drain channel. The radiation detector is equipped with a radiation detector installed in the drainage canal, and a gas bubble generator that mixes a plurality of gas bubbles into the drainage water in the drainage canal. It detects characteristic X-rays generated by the reaction between beta rays emitted from nuclides and predetermined elements constituting the gas.
本発明によれば、ベータ線放出核種からのベータ線は、気体層または気体バブルの気体を構成する所定の元素と反応して特性X線を発生させるため、放射線検出器によって特性X線を検出することにより、排水中のベータ線放出核種を精度良く測定できる。 According to the present invention, the beta rays from the beta ray emitting nuclide react with a predetermined element constituting the gas in the gas layer or gas bubble to generate characteristic X-rays, so the characteristic X-rays are detected by a radiation detector. By doing so, beta-ray emitting nuclides in wastewater can be measured with high accuracy.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る水モニタは、ベータ線放出核種からのベータ線を直接検知するのではなく、ベータ線放出核種からのベータ線を気体を構成する元素に反応させることにより特性X線を生成せしめ、特性X線を検知することによりベータ線放出核種を測定する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. The water monitor according to this embodiment does not directly detect beta rays from beta ray emitting nuclides, but generates characteristic X-rays by reacting beta rays from beta ray emitting nuclides with elements constituting gas. , measuring beta-ray emitting nuclides by detecting characteristic X-rays.
本実施形態に係る水モニタWMは、例えば、放射線検出器1および気体バブル発生装置30を備えており、排水路50内の排水40に対して気体10,20を介して放射線検出器1を設置する。さらに、本実施形態の水モニタは、排水40中にバブル状の気体20を混入させる気体バブル発生装置30を排水路50近傍に設置し、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線と、気体及び気体バブルを構成する元素との反応で生成する特性X線を放射線検出器1で計測する。
The water monitor WM according to the present embodiment includes, for example, a
本実施形態によれば、複数の経路で発生する特性X線が放射線検出器1に入射する。一つの経路で発生する特性X線は、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線と、排水と放射線検出器1の間の気体との反応により生成される。他の一つの経路で発生する特性X線は、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線と、排水中の気体バブル20との反応により生成される。
According to this embodiment, characteristic X-rays generated through a plurality of paths are incident on the
排水中のベータ線の飛程は非常に短いことから、もしも気体バブル20が無い場合は、特性X線の生成に寄与するベータ線放出核種は少なくなる。しかし、本実施形態のように、気体バブル20が排水路内に存在する場合は、気体と排水との接触面積が増大するため、特性X線の生成に寄与するベータ線放出核種が大幅に増加する。
Since the range of beta rays in wastewater is very short, if there are no
従って、本実施形態によれば、放射線検出器1へ入射する特性X線束が増加するため、排水中のベータ線放出核種の測定精度が向上する。
Therefore, according to the present embodiment, the characteristic X-ray flux incident on the
排水中または気体中での特性X線の飛程は、排水中または気体中でのベータ線の飛程と比較して非常に長い。従って、本実施形態では、排水中のある程度深い位置に存在する気体バブルと、その周囲の排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線との反応により生成される特性X線も、放射線検出器1へ入射可能である。本実施形態では、放射線検出器1へ入射する特性X線束が増加することにより、排水中のベータ線放出核種の測定精度が向上する。
The range of characteristic X-rays in waste water or gas is very long compared to the range of beta rays in waste water or gas. Therefore, in this embodiment, the characteristic X-rays generated by the reaction between the gas bubbles present at a certain depth in the wastewater and the beta rays emitted from the beta-ray emitting nuclides in the surrounding wastewater are also used for radiation detection. It is possible to enter the
さらに、本実施形態では、排水と放射線検出器1との間に気体層10が存在するため、放射線検出器1と排水中のベータ線放出核種とが直接接触することはない。または、放射線検出器1と気体層10とを隔てる膜と、排水中のベータ線放出核種とが直接接触することが無い。従って、本実施形態では、放射線検出器1または放射線検出器と気体層10を隔てる膜に、ベータ線放出核種が付着することによるバックグラウンドの増加を抑えることができ、ベータ線放出核種を高精度に測定することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
本実施形態では、上述の通り、放射線検出器1と気体バブル発生装置30を備える水モニタにおいて、排水路50中の排水40に対して気体層10を介して放射線検出器1を設置すると共に、排水中にバブル状の気体(気体バブル)20を混入させる気体バブル発生装置30を排水路50の近傍に設置する。
In this embodiment, as described above, in a water monitor including the
放射線検出器1としては、例えば、ゲルマニウム検出器、シリコンドリフト検出器、シリコン半導体検出器、または、化合物半導体検出器を用いてもよい。
As the
気体バブル発生装置30は、半径1mm以上の気体バブル20を発生させてもよいし、マイクロバブル等のバブル径の小さい気体バブル20を発生させてもよい。気体バブル20は、複数の方法で発生させることができる。例えば、一つの方法として、排水中に気体を導入し、気体の導入された排水を高速旋回させることにより、気体バブルを発生させることができる。他の一つの方法として、例えば、気体を排水中へ供給する管を超音波振動体を含んで構成することにより、気体バブルを発生させてもよい。気体バブルの発生方法は問わない。
The
排水中へ供給された気体を排水から回収し、新たな気体バブル発生用の気体として再利用してもよい。 The gas supplied into the waste water may be recovered from the waste water and reused as a gas for generating new gas bubbles.
排水路中の排水を一定の流速で流し、気体バブル発生装置30で発生させた気体バブル20の密度が、放射線検出器1の直下において最大となるように、気体バブル発生装置30からの気体バブル20の発生位置及び気体バブル径を調整してもよい。排水の流速を調整し、気体バブル発生装置30で発生させた気体バブル20の密度が、放射線検出器1の直下で最大となるようにしてもよい。ここでの「最大」とは「所定値以上」の一つの例である。
The waste water in the drainage channel is caused to flow at a constant flow rate, and the gas bubbles are generated from the
排水と放射線検出器1との間にある気体(気体層10)に対して、排水中のベータ線放出核種から放出されたベータ線が入射すると、気体を構成する元素とベータ線とが反応することにより、特性X線が放出される。
When beta rays emitted from beta ray-emitting nuclides in the wastewater enter the gas (gas layer 10) between the wastewater and the
一例として、ベータ線放出核種がトリチウムであり、気体にアルゴンガスを用いる場合を説明する。排水中のトリチウムとアルゴンとの反応により、約3keVのエネルギを持つ特性X線が放出される。 As an example, a case will be explained in which the beta ray emitting nuclide is tritium and argon gas is used as the gas. The reaction between tritium in the waste water and argon releases characteristic X-rays with an energy of about 3 keV.
排水と放射線検出器1の間にある気体層10の厚さは、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線の、最大エネルギにおける気体中の飛程以下に設定してもよい。ベータ線放出核種としてトリチウムを測定対象とし、気体としてアルゴンを用いた場合、トリチウムから放出されるベータ線の最大エネルギーが18keVであることから、排水と放射線検出器1の間の気体層10の厚さを、12mm程度以下に設定してもよい。
The thickness of the
上述の通り、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線は、排水中の気体バブル20を構成する気体との反応によっても、特性X線を放出する。特性X線の排水中での飛程は、同程度のエネルギーのベータ線の飛程と比較して、非常に大きい。したがって、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線が気体層10に届かない深さにおいて生成された特性X線を、放射線検出器1により測定することができる。
As described above, the beta rays emitted from the beta ray emitting nuclides in the wastewater also emit characteristic X-rays when they react with the gas constituting the gas bubbles 20 in the wastewater. The range of characteristic X-rays in waste water is much larger than that of beta rays of similar energy. Therefore, the
このように本実施形態では、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線と、気体層10および気体バブル20を構成する元素との反応で生成される特性X線を、放射線検出器1により計測する。
In this embodiment, the characteristic X-rays generated by the reaction between beta rays emitted from beta-ray emitting nuclides in wastewater and the elements constituting the
放射線検出器1は、特性X線の波高値スペクトルを測定し、波高値スペクトルにおける気体を構成する元素の特性X線のエネルギに対応するピークの計数率を導出する。あらかじめ測定された、排水中のベータ線放出核種濃度とピーク計数率との関係を示すデータベースを用いることにより、ピーク計数率の測定結果からベータ線放出核種濃度を算出することができる。ピーク計数率の時刻変化から、ベータ線放出核種の濃度変化を算出することもできる。ある一定時間毎の平均値を、時間をずらしながら求めた値の時刻変化を算出してもよい。
The
図1~図3を用いて第1実施例を説明する。図1は、本実施例の水モニタWMの構成例を示す。水モニタWMは、例えば、放射線検出器1と、気体バブル発生装置30を含んでいる。排水路50は、排水路構造体51を有し、その内部を排水40が矢示42方向へ流れている。放射線検出器1の上流側に、気体バブル発生装置30が設けられる。排水路50内の排水40の液面41と排水路構造体51の上側の内面との間には、気体層10が形成されている。
A first embodiment will be described using FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows an example of the configuration of the water monitor WM of this embodiment. The water monitor WM includes, for example, a
水モニタWMの放射線検出器1は、排水路50内の排水40に対し、気体層10を介して対向するようにして、排水路50に設置される。水モニタWMの気体バブル発生装置30は、排水40中にバブル状の気体(気体バブル20)を混入させる装置であり、排水路近傍に設置される。
The
放射線検出器1としては、例えば、ゲルマニウム検出器、シリコンドリフト検出器、シリコン半導体検出器、または、化合物半導体検出器を用いることができる。放射線検出器1の気体層10に面した面(検出領域)は、排水路構造体51を介さず、気体層10に直接接するか、または、薄膜を介して接するものとする。
As the
図2の左側に示すように、特性X線が生成される例を示す。排水40と放射線検出器1の間の気体層10中に、排水40中のベータ線放出核種80から放出されたベータ線70が入射すると、気体を構成する元素との反応により、特性X線60が放出される。気体にアルゴンを用いた場合、約3keVのエネルギの特性X線が放出される。アルゴンは、空気中に0.93%含まれており、使用後のアルゴンを大気中に放出しても、環境上問題とならない。20℃の水に対するアルゴンの溶解度は、0.0336mL/mLであるため、供給されたアルゴンが大量に排水中に溶解することは無い。
As shown on the left side of FIG. 2, an example in which characteristic X-rays are generated is shown. When beta rays 70 emitted from beta ray-emitting
図2の右側に示すように、排水40中のベータ線放出核種80から放出されるベータ線70は、排水40中の気体バブル20を構成する気体との反応によっても、特性X線60を放出する。排水40中における特性X線60の飛程は、同程度のエネルギのベータ線70の飛程と比較して、非常に大きい。したがって、排水40中のベータ線放出核種80から放出されるベータ線70が気体層10に届かない深さにおいて生成された特性X線60を、放射線検出器1で測定することができる。
As shown on the right side of FIG. 2, the
排水40中のベータ線放出核種80から放出されるベータ線70と、気体層10および気体バブル20を構成する元素との反応により生成される特性X線60を、放射線検出器1で計測する。
The
放射線検出器1が気体層10に接する面に薄膜11を設けてもよい。薄膜11は、特性X線60の薄膜中の飛程よりも薄い厚さの、原子番号15以下の材料または原子番号15以下の複数の材料を合わせた材料で構成される。
A
図3に、水モニタWMにおける特性X線の測定結果の一例を示す。放射線検出器1において、波高値スペクトルを測定し、波高値スペクトルにおける気体を構成する元素の特性X線のエネルギに対応するピークの計数率を導出する。このピーク計数率の測定結果から、排水中のベータ線放出核種の濃度を導出する。
FIG. 3 shows an example of measurement results of characteristic X-rays in the water monitor WM. In the
このように構成される本実施例は、排水路50内の気体層10を介して排水路内の排水40と対向するように排水路に設けられる放射線検出器1と、排水路内の排水中へ気体バブル20を混入させる気体バブル発生装置30と、を備え、放射線検出器1は、排水中のベータ線放出核種80から放出されるベータ線70と気体を構成する元素との反応により生成される特性X線60を検出する。したがって、本実施例の水モニタWMは、排水中のベータ線放出核種をオンラインでモニタリングすることができる。
This embodiment configured as described above includes a
本実施例の水モニタWMは、気体層10へベータ線70が入射することにより生成される特性X線60だけでなく、液面41から所定距離以上深い位置で、ベータ線70が気体バブル20内へ入射することにより生成された特性X線60も、放射線検出器1で測定することができる。液面41から所定距離以上深い位置とは、排水40中におけるベータ線放出核種80からのベータ線70の飛程よりも、そのベータ線放出核種80から液面41までの距離(気体層10までの距離)が長くなる位置である。
The water monitor WM of this embodiment not only detects the
本実施形態の水モニタWMは、気体層10および気体バブル20を利用して、ベータ線放出核種80からのベータ線に由来する特性X線を生成させ、生成させた特性X線を放射線検出器1により検出する。したがって、本実施例によれば、液面41付近のベータ線放出核種80だけでなく、より深い位置のベータ線放出核種80も計測することができ、測定の感度、精度が向上する。
The water monitor WM of this embodiment uses the
さらに、本実施例では、放射線検出器1の検出領域が直接排水40に触れないように、放射線検出器1を排水路50へ取り付けているため、ベータ線放出核種80が放射線検出器1の検出領域に付着してバックグラウンドとなるのを抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
図4を用いて第2実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第1実施例との相違を中心に述べる。 A second embodiment will be described using FIG. 4. In each of the following embodiments including this embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施例の水モニタWMは、排水路50中に、ポンプ90および気体バブル発生装置30を設置する。気体バブル発生装置30は、流速および気体バブル発生を制御する制御装置100により、気体バブルの発生が制御される。
In the water monitor WM of this embodiment, a
排水路50は、地面に対して平行または略平行に設けられている。気体バブル発生装置30は、ポンプ90の下流側に位置して、排水路50の下側に設けられる。気体バブル発生装置30には、気体ボンベ31が配管32を介して接続されている。放射線検出器1は、気体バブル発生装置30の下流側に位置して、排水路50の上側に設けられる。
The
本実施例では、気体バブル発生装置30において、気体ボンベ31から配管32を介して供給された気体を排水中へ導入し、気体が導入された排水を高速旋回させることにより、気体バブルを発生させる。
In this embodiment, in the
ここで、気体バブルは、そのバブル径に応じて、排水中を上昇する速度が異なる。上昇とは、地面に対して垂直な方向への移動である。また、気体バブルは、排水の流速に応じて、排水の流れる方向42へ移動する。
Here, the rate at which the gas bubble rises in the waste water differs depending on the bubble diameter. Rising is movement in a direction perpendicular to the ground. Further, the gas bubbles move in the
本実施例では、気体バブル発生装置30で発生させた気体バブルの密度が、放射線検出器1の直下の排水中の表面近傍おいて最大となるように、排水の流速および気体バブル径を、流速および気体バブル発生制御装置100を用いて調整する。
In this embodiment, the flow rate and gas bubble diameter of the waste water are adjusted so that the density of the gas bubbles generated by the
流速および気体バブル発生制御装置100を用いて、放射線検出器1と気体層10の厚さを調整してもよい。気体バブルの密度が、放射線検出器1の直下の排水中の表面近傍において最大となるように調整することで、排水中のベータ線放出核種濃度の計測性能を向上できる。このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。
The thickness of the
図5を用いて第3実施例を説明する。本実施例では、排水に混入させた気体を回収して再利用する。 A third embodiment will be described using FIG. 5. In this embodiment, the gas mixed in the waste water is recovered and reused.
本実施例でも排水路50中に、気体バブル発生装置30を設置する。気体バブル発生装置30で発生された気体バブルは、バブル径に応じた速度で、排水中を排水路50の上側へ向けて上昇しつつ、排水の流速に応じて、排水の流れる方向42へ移動する。
In this embodiment as well, the
排水中を上昇した気体バブルは、排水路50内の上部に、気体の層10を形成する。放射線検出器1は、気体バブル発生装置30の設置位置から、排水の流れる方向42に向かって、一定の距離離れた位置に設置される。
The gas bubbles rising in the drainage water form a
排水と放射線検出器1の間にある気体層10の厚さを、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線の最大エネルギにおける気体中の飛程以下とするのが好ましい。これにより、放射線検出器1にベータ線が入射することが無くなることから、特性X線測定におけるバックグラウンドを低減できる。
It is preferable that the thickness of the
放射線検出器1から、排水の流れる方向42へ向かって、一定の距離離れた位置に、気体回収配管33を排水路50に取付ける。気体回収用ポンプ34は、気体回収配管33を介して排水路50内の気体層10から気体を吸引し、気体供給配管32を通して気体バブル発生装置30へ供給する。気体バブル発生装置30は、気体回収用ポンプ34により回収された気体から気体バブルを生成し、排水路50へ供給する。
A
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、排水路50へ供給した気体を回収して再利用するため、気体の消費コストを低減できる。
This embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, the gas supplied to the
図6を用いて第4実施例を説明する。本実施例では、流速および気体バブル発生制御装置100から、流速のデータと気体バブル径のデータとを、排水中のベータ線放出核種濃度を計算するベータ線放出核種濃度計算部3へ入力する。
A fourth example will be described using FIG. 6. In this embodiment, flow velocity data and gas bubble diameter data are input from the flow rate and gas bubble
放射線検出器1からの測定信号は、データ収集・解析装置2へ入力される。データ収集・解析装置2は、波高値スペクトルにおける特性X線のピーク計数率を算出し、算出された特性X線のピーク計数率をベータ線放出核種濃度計算部3へ入力する。
A measurement signal from the
ベータ線放出核種濃度計算部3は、流速のデータと気体バブル径のデータと特性X線のピーク計数率とから、排水中のベータ線放出核種濃度と所定のデータベース4とを用いることにより、排水中のベータ線放出核種の濃度を算出し、算出された濃度を表示装置5に表示させる。所定のデータベース4は、排水中のベータ線放出核種の濃度と、流速および気体バブル径に対する特性X線のピーク計数率との関係を示す。
The beta-ray emitting nuclide
表示装置5は、排水中のベータ線放出核種濃度の時刻変化を表示してもよい。表示装置5は、ある一定時間毎の排水中のベータ線放出核種濃度の平均値を時間をずらしながら求めた値を表示してもよい。このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。
The
図7および図8を用いて第5実施例を説明する。図8は、図7の断面図である。本実施例の水モニタは、断面円形状の排水路50の上部に、複数の放射線検出器1(1)~1(n)を、排水路50の長手方向に(排水の流れる方向42に)沿って配置する。以下、複数の放射線検出器を特に区別しない場合、放射線検出器1と呼ぶ。
A fifth embodiment will be described using FIGS. 7 and 8. FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 7. In the water monitor of this embodiment, a plurality of radiation detectors 1(1) to 1(n) are placed above a
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、排水の流れ方向42に沿って複数の放射線検出器1を配置するため、ベータ線放出核種の測定感度を高めることができる。これにより、水モニタの性能を向上させることができる。
This embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, since a plurality of
図9および図10を用いて第6実施例を説明する。図10は、図9の断面図である。本実施例の水モニタは、断面矩形状の排水路50の上側に、複数の放射線検出器1をマトリクス状に配置する。すなわち、本実施例では、排水の流れる方向42(排水路50の長手方向)と、その方向42に同一平面状で直交する方向(排水路50の幅方向)とにそれぞれ複数の放射線検出器1を設置する。図示の例では、排水路50の長手方向にn個、排水路50の幅方向にm個の放射線検出器1が配置されている。
A sixth embodiment will be described using FIGS. 9 and 10. FIG. 10 is a cross-sectional view of FIG. 9. In the water monitor of this embodiment, a plurality of
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、排水路50の上部に複数の放射線検出器1を2次元方向に配置(マトリクス状に配置)するため、より一層ベータ線放出核種の測定感度を向上できる。これにより、水モニタの性能を向上させることができる。
This embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, since the plurality of
図11および図12を用いて、第7実施例を説明する。図12は、図11の断面図である。本実施例の水モニタは、断面円形状の排水路50の下部に、複数の気体バブル発生装置30(1)~30(n)を排水路50の長手方向に(排水の流れる方向42に)沿って配置する。以下、複数の気体バブル発生装置を区別しない場合、気体バブル発生装置30と呼ぶ。
A seventh embodiment will be described using FIGS. 11 and 12. FIG. 12 is a cross-sectional view of FIG. 11. In the water monitor of this embodiment, a plurality of gas bubble generators 30(1) to 30(n) are installed at the bottom of a
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、排水の流れ方向42に沿って複数の気体バブル発生装置30を配置するため、気体バブル20の密度または水中での水に対する体積割合を高めることができる。これにより、水モニタの性能を向上させることができる。
This embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, since a plurality of
図13および図14を用いて、第8実施例を説明する。図14は、図13の断面図である。本実施例の水モニタは、
断面矩形状の排水路50の下側に、複数の気体バブル発生装置30をマトリクス状に配置する。本実施例では、排水の流れる方向42(排水路50の長手方向)と、その方向42に同一平面状で直交する方向(排水路50の幅方向)とにそれぞれ複数の気体バブル発生装置30を設置する。図示の例では、排水路50の長手方向にn個、排水路50の幅方向にm個の気体バブル発生装置30が配置されている。
An eighth embodiment will be described using FIGS. 13 and 14. FIG. 14 is a cross-sectional view of FIG. 13. The water monitor of this example is
A plurality of
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、排水路50の下部に複数の気体バブル発生装置30を2次元方向に配置(マトリクス状に配置)するため、より一層、気体バブル20の密度または水中での水に対する体積割合を高めることができ、水モニタの性能を向上させることができる。
This embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, since a plurality of
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。上述の実施形態において、添付図面に図示した構成例に限定されない。本発明の目的を達成する範囲内で、実施形態の構成や処理方法は適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. Those skilled in the art can make various additions and changes within the scope of the present invention. The embodiments described above are not limited to the configuration examples illustrated in the accompanying drawings. The configuration and processing method of the embodiment can be modified as appropriate within the scope of achieving the purpose of the present invention.
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組合せることができる。 Moreover, each component of the present invention can be selected arbitrarily, and inventions having selected configurations are also included in the present invention. Furthermore, the configurations described in the claims can be combined in ways other than the combinations specified in the claims.
1:放射線検出器、2:データ収集・解析装置、3:排水中のベータ線放出核種濃度計算部、4:データベース、5:表示装置、10:気体、11:薄膜、20:気体バブル、30:気体バブル発生装置、31:気体ボンベ、32:気体供給配管、33:気体回収配管、34:気体回収用ポンプ、40:排水、41:排水表面、42:排水の流れる方向、50:排水路、51:排水路構造体、60:特性X線、70:ベータ線、80:ベータ線放出核種、90:ポンプ、100:流速及び気体バブル発生制御装置、WM:水モニタ 1: Radiation detector, 2: Data collection/analysis device, 3: Beta-ray emitting nuclide concentration calculation unit in wastewater, 4: Database, 5: Display device, 10: Gas, 11: Thin film, 20: Gas bubble, 30 : Gas bubble generator, 31: Gas cylinder, 32: Gas supply piping, 33: Gas recovery piping, 34: Gas recovery pump, 40: Drainage water, 41: Drainage surface, 42: Direction of drainage flow, 50: Drainage channel , 51: drainage channel structure, 60: characteristic X-ray, 70: beta ray, 80: beta ray emitting nuclide, 90: pump, 100: flow velocity and gas bubble generation control device, WM: water monitor
Claims (13)
排水路内の気体層を介して前記排水路内の排水と対向するように前記排水路に設けられる放射線検出器と、
前記排水路内の排水中へ前記気体のバブルである複数の気体バブルを混入させる気体バブル発生装置と、
を備え、
前記放射線検出器は、排水中のベータ線放出核種から放出されるベータ線と前記気体を構成する所定の元素との反応により生成される特性X線を検出する、
水モニタ。 A water monitor that monitors radioactive substances in wastewater,
a radiation detector provided in the drainage channel so as to face the drainage in the drainage channel via a gas layer in the drainage channel;
a gas bubble generator that mixes a plurality of gas bubbles, which are the gas bubbles, into the drainage water in the drainage channel;
Equipped with
The radiation detector detects characteristic X-rays generated by a reaction between beta rays emitted from beta ray-emitting nuclides in the wastewater and a predetermined element constituting the gas.
water monitor.
請求項1に記載の水モニタ。 The gas bubble generator is set such that the density of the gas bubbles or the ratio of the volume of the gas to the waste water in a predetermined area near the detection area of the radiation detector is a predetermined value or more.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The gas bubble generator generates the gas bubble by supplying the gas to the waste water in the drainage channel from the upstream side of the radiation detector and swirling the waste water to which the gas has been supplied.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The gas bubble generator generates the gas bubbles by supplying the gas from the upstream side of the radiation detector to the drainage in the drainage channel via a supply pipe having an ultrasonic vibrator.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The thickness of the gas layer is set to be equal to or less than the range in the gas of the maximum energy of beta rays emitted from the beta ray emitting nuclide;
A water monitor according to claim 1.
前記薄膜は、前記特性X線の飛程よりも薄い厚さであって、かつ原子番号15以下の材料または原子番号15以下の複数の材料を含む材料のいずれかにより形成される、
請求項1に記載の水モニタ。 A predetermined thin film is provided in the detection area of the radiation detector,
The thin film has a thickness thinner than the range of the characteristic X-ray and is formed of either a material with an atomic number of 15 or less or a material containing a plurality of materials with an atomic number of 15 or less.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 adjusting the thickness of the gas layer by controlling at least one of the generation position of the gas bubble, the diameter of the gas bubble, or the flow rate of the waste water;
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 Calculating the concentration of beta-ray emitting nuclides in the wastewater based on the peak count rate corresponding to the energy of the characteristic X-ray in the peak value spectrum, the flow rate of the wastewater, and the diameter of the gas bubble;
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The radiation detector is located in the upper part of the drainage channel, and a plurality of radiation detectors are arranged in the longitudinal direction of the drainage channel.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The radiation detector is located at the upper part of the drainage channel, and a plurality of radiation detectors are arranged in the longitudinal direction of the drainage channel and in the width direction of the drainage channel, respectively.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The gas bubble generator is located at a lower part of the drainage channel, and a plurality of the gas bubble generators are arranged in the longitudinal direction of the drainage channel.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The gas bubble generator is located at a lower part of the drainage channel, and a plurality of the gas bubble generators are arranged in the longitudinal direction of the drainage channel and in the width direction of the drainage channel, respectively.
A water monitor according to claim 1.
請求項1に記載の水モニタ。 The beta ray emitting nuclide is tritium, and the gas is argon gas.
A water monitor according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021007434A JP7447031B2 (en) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | water monitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021007434A JP7447031B2 (en) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | water monitor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022111780A JP2022111780A (en) | 2022-08-01 |
JP7447031B2 true JP7447031B2 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=82655875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021007434A Active JP7447031B2 (en) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | water monitor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7447031B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130186762A1 (en) | 2010-10-07 | 2013-07-25 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Detection method using an electrochemically-assisted alpha detector for nuclear measurement in a liquid medium |
-
2021
- 2021-01-20 JP JP2021007434A patent/JP7447031B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130186762A1 (en) | 2010-10-07 | 2013-07-25 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Detection method using an electrochemically-assisted alpha detector for nuclear measurement in a liquid medium |
JP2013543588A (en) | 2010-10-07 | 2013-12-05 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Detection method using an electrochemically assisted alpha detector for nuclear measurements in liquid media |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022111780A (en) | 2022-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cleveland et al. | Update on the measurement of the solar neutrino flux with the Homestake chlorine detector | |
FOLKARD, B. VOJNOVIC, KJ HOLLIS, AG BOWEY, SJ WATTS, G. SCHETTINO, KM PRISE and BD MICHAEL | A charged-particle microbeam: II. A single-particle micro-collimation and detection system. | |
Horowitz et al. | Supernova observation via neutrino-nucleus elastic scattering in the CLEAN detector | |
EP2452165A1 (en) | Apparatus and method for measuring multi-phase fluid flow | |
Plastino et al. | Tritium in water electrolytic enrichment and liquid scintillation counting | |
RU2007123032A (en) | DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE PART OF THE PHASE OF A FLUID USING X-RAY RAYS | |
Landoas et al. | Absolute calibration method for laser megajoule neutron yield measurement by activation diagnostics | |
Koks et al. | Investigation on β-polarization at low velocities with β-particles from the decay of tritium | |
JP7447031B2 (en) | water monitor | |
Hanson et al. | Proton transfer reaction mass spectrometry at high drift tube pressure | |
JPH0434829A (en) | Detector for neutron in wide energy range | |
Guoxiu et al. | Design of an on-line monitoring system for radioactive wastewater | |
Takahashi et al. | Radiocarbon dating of groundwater in granite fractures in Abukuma province, northeast Japan | |
CN210400476U (en) | Photon detection system and photon multiphase bidirectional flowmeter | |
Nevinsky et al. | An attempt to determine the tritium, 22Na, 36Cl and radon in territory of mud volcano in Taman | |
Gai et al. | Toward application of a thick gas electron multiplier (THGEM) readout for a dark matter detector | |
JP2006275602A (en) | High-sensitivity radiation dosage measurement method for high-energy neutron, photon, and muon | |
Bae et al. | Efficiency enhanced electrolysis-based tritium continuous monitor | |
KR101239770B1 (en) | A liquid level meter using gamma rays | |
Sawant et al. | Stand-off radiation detection techniques | |
Oláh et al. | Muography with Multi-Wire-Proportional-Chamber-based Tracking Detectors | |
Bai et al. | Measurement of cross section for the 232Th (n, f) reaction using a time projection chamber | |
RU2757219C1 (en) | Fission ionisation chamber for neutron detection | |
Varanini | The ICARUS experiment | |
Ogata et al. | High sensitive airborne radioiodine monitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230605 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7447031 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |