特許 6244489 トリチウム放射能量計測装置及び方法、被験者のトリチウムによる放射能量の計測方法、及び一対の呼気バッグとトリチウム捕集装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6244489

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】トリチウム放射能量計測装置及び方法、被験者のトリチウムによる放射能量の計測方法、及び一対の呼気バッグとトリチウム捕集装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/167 20060101AFI20171127BHJP

   G01T 7/02 20060101ALI20171127BHJP

   G01T 1/204 20060101ALN20171127BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/167 K

   G01T7/02 B

   G01T1/167 J

   !G01T1/204 A

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-30118(P2017-30118)

(22)【出願日】2017年2月21日

【審査請求日】2017年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000140627

【氏名又は名称】株式会社化研

(73)【特許権者】

【識別番号】305013910

【氏名又は名称】国立大学法人お茶の水女子大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001922

【氏名又は名称】特許業務法人 日峯国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 剛士

(72)【発明者】

【氏名】川上 智彦

(72)【発明者】

【氏名】加藤 剣一

(72)【発明者】

【氏名】今成 慶

(72)【発明者】

【氏名】古田 悦子

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭60-36979（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平8-43382（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平9-138225（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2007-127585（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2007-183136（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第5904511（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第99/15912（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 古田敏城 他，呼気測定によるトリチウム体内汚染の推定，保健物理，日本保健物理学会，１９７１年，vol.6, no.3，pp.149-151

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／１６７

Ｇ０１Ｔ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、トリチウムを取り込んだ、呼気中の水滴を集合して捕集水とする捕集水生成手段と、から形成され、捕集水生成手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置。

【請求項2】

呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測定装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、被験者ごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウムを捕集するトリチウム捕集手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、呼気導排出系統を流過する、水滴中に呼気バッグ中のトリチウムを取り込み、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を計測することで、多数の呼気バッグについてトリチウム放射能強度を連続して測定することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置。

【請求項3】

請求項２に記載されたトリチウム放射能量測定装置において、水滴形成手段が、水滴供給手段とガラス繊維を内蔵したデニューダ管とから形成されて、呼気バッグからの呼気が、デニューダ管を移動中に水滴に接触させて冷却させ、呼気中の水蒸気を凝結させ、前記水滴に一体化することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置。

【請求項4】

請求項２に記載されたトリチウム放射能量測定装置において、トリチウム放射能強度計測装置が、捕集水に液体シンチレータが加えられた液体についてトリチウム放射能強度を計測することでトリチウム放射能強度を計測することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置。

【請求項5】

請求項１に記載されたトリチウム放射能量測定装置において、水滴形成手段が、呼気バッグからの呼気を加熱して水蒸気を生成する手段と冷却された固体シンチレータが充填された容器とから形成されて、水蒸気が固体シンチレータに接触することで凝固され、水滴が固体シンチレータ表面に生成されることを特徴とするトリチウム放射能量測定装置。

【請求項6】

請求項２に記載されたトリチウム放射能量測定装置において、固体シンチレータ表面に水滴形態で生成された捕集水について固体シンチレータによって直接的にトリチウム放射能強度を計測することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置。

【請求項7】

呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、呼気中に、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成装置と、から形成される被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置に用いられる一対の呼気バッグとトリチウムを含有可能な捕集水生成装置であって、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定する、被験者のトリチウムによる放射能量の計測装置に用いられる一対の呼気バッグとトリチウムを含有する捕集水生成装置であって、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ得て、捕集水生成装置が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ得ることを特徴とする一対の呼気バッグとトリチウムを含有可能な捕集水生成装置。

【請求項8】

呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウムを捕集するトリチウム捕集手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段から形成され、トリチウム放射能強度測定装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定することを特徴とするトリチウム放射能量の測定方法。

【請求項9】

呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成装置と、から形成され、トリチウムを含む呼気バッグ及び捕集水生成装置が、被験者ごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム放射能強度測定装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定することで、多数の呼気バッグについてトリチウム放射能強度を連続して測定することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定方法。

【請求項10】

請求項９に記載された被験者のトリチウムによる放射能量の測定方法において、水滴形成手段が、水滴供給手段とガラス繊維を内蔵したデニューダ管とから形成されて、呼気バッグからの呼気を、デニューダ管を移動中に水滴に接触させて冷却させ、呼気中の水蒸気を凝結させ、前記水滴に一体化させ、トリチウム放射能強度測定装置で、捕集水に液体シンチレータが加えられた液体についてトリチウム放射能強度を計測することでトリチウム放射能強度を計測することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定方法。

【請求項11】

請求項１に記載されたトリチウム放射能量測定装置において、水滴形成手段が、呼気バッグからの呼気を加熱して水蒸気を生成する手段と冷却された固体シンチレータが充填された容器とから形成されて、水蒸気を固体シンチレータに接触することで固体シンチレータ表面に水滴として凝固、捕集して、固体シンチレータ表面に生成された捕集水について固体シンチレータによって直接的にトリチウム放射能強度を計測することを特徴とする放射能量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トリチウム放射能強度計測装置及び方法、被験者のトリチウムによる放射能量の計測装置及び方法、並びに一対の呼気バッグとトリチウム捕集装置に関する。

【背景技術】

【0002】

現在実施されている「原発事故現場」における処理作業や、今後予定される原子炉の廃棄処理作業では、作業者は、作業用マスクを着用するものの、作業中の呼吸による放射性物質、特にトリチウムの吸引が懸念される。

【0003】

このため、従来、「空気中の放射性濃度」から、作業者の呼吸による被ばく量を算定することが行われてきた。あるいは呼気中放射性物質濃度測定器による放射能濃度測定もされてきたが、従来の測定器では、特に、被験者のトリチウムによる放射能量を計測に関しては感度不足のために作業現場で使用することについて問題があった。

【0004】

水中に含まれる多くのγ核種やα核種は、水処理や除染によって除去され、作業環境を確保できる状況にあるが、トリチウムに関しては水として存在することから除去することが極めて困難で、呼吸によって容易に内部被ばくを起こす核種として管理することが求められる。

【0005】

このため、従来、おおよそ１０リットルの呼気を少量の水にバブリングさせて吸収し、液体シンチレータ混合後、液体シンチレータカウンターによって測定する方法で体内のトリチウム量を測定していた。

【0006】

特許文献１には、大気試料中のトリチウムの気体成分は、供給された吸収液とともにデニューダ管内を移動する間に、大気試料と吸収液は接触を繰り返しして、トリチウム水は吸収液中に捕集されることが記載されている。

【0007】

特許文献２には、放射性物質を含む液体サンプルを気化させて気化ガスを生じさせ、空間内に固体のシンチレータと一緒に閉じ込め、相互作用状態を形成し、気体粒子気化からの放射線によりシンチレータで生じた光を検出することで、放射線測定することが記載されている。

【0008】

特許文献３には、測定対象のガスをサンプリングし、水蒸気を分離し、水蒸気をキャリアガス中、例えば純度の高い窒素ガスに放出し、水蒸気を含むキャリアガスから試料水を採取し、試料水のトリチウムを検出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００７−１２７５８５号公報

【特許文献2】特許第５９０４５１１号公報

【特許文献3】特開２００７−１８３１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

福島原発事故関連施設やトリチウム研究施設などでは、トリチウム（水）が周囲に存在する環境で作業が行われている。トリチウムは、同位体置換反応を起こすため、体内摂取では、内部被ばくによる健康影響が懸念される。しかし、体内の摂取量を検査する迅速な測定法が存在しなかった。上述したように、従来、おおよそ１０リットルの呼気を少量の水にバブリングさせて吸収し、液体シンチレーションを混合後、液体シンチレータカウンターによって測定する方法で体内のトリチウム量を求めていた。この方法であると、捕集後直ちに測定することが困難である。また、捕集装置に呼気を吹き込むために時間を要することから、大人数を対象にすると何台もの捕集装置を必要、あるいは、1台の装置の前に、作業者の列ができる状態であった。

【0011】

特許文献１あるいは２に記載された技術によれば、大気中のトリチウムを捕集してトリチウム放射能強度を計測することができるが、大人数の被験者を対象にして、トリチウム捕集後直ちに測定する方法についてまでは記載がなされていない。

【0012】

特許文献３に記載された技術によれば、水蒸気をキャリアガス中、例えば純度の高い窒素ガスに放出することを行っており、キャリアガスの使用が必須となっている。

【0013】

本発明は、かかる点に鑑み大人数の被験者を対象にして、呼気中におけるトリチウムを測定対象として、キャリアガスなどの測定のためのガスを加えることがなく、少量の呼気量についてトリチウム捕集を迅速に行い、トリチウム捕集後直ちに測定することを可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成手段と、から形成され、捕集水生成手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置を提供する。

【0015】

本発明は、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測定装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、被験者ごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウムを捕集するトリチウム捕集手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、呼気導排出系統を流過する水滴中に呼気バッグ中のトリチウムを取り込み、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を計測することで、多数の呼気バッグについてトリチウム放射能強度を連続して測定することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置を提供する。

【0016】

本発明は、上述されたトリチウム放射能量測定装置において、水滴形成手段が、水滴供給手段とガラス繊維を内蔵したデニューダ管とから形成されて、呼気バッグからの呼気が、デニューダ管を移動中に水滴に接触させて冷却させ、呼気中の水蒸気を凝結させ、前記水滴に一体化することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置を提供する。

【0017】

本発明は、上述されたトリチウム放射能量測定装置において、トリチウム放射能強度計測装置が、捕集水に液体シンチレータが加えられた液体についてトリチウム放射能強度を計測することでトリチウム放射能強度を計測することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置を提供する。

【0018】

本発明は、上述されたトリチウム放射能量測定装置において、水滴形成手段が、呼気バッグからの呼気を加熱して水蒸気を生成する手段と冷却された固体シンチレータが充填された容器とから形成されて、水蒸気が固体シンチレータに接触することで凝固され、水滴が固体シンチレータ表面に生成されることを特徴とするトリチウム放射能量測定装置を提供する。

【0019】

本発明は、上述されたトリチウム放射能量測定装置において、固体シンチレータ表面に水滴形態で生成された捕集水について固体シンチレータによって直接的にトリチウム放射能強度を計測することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置を提供する。

【0020】

本発明は、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成装置と、から形成される被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置に用いられる一対の呼気バッグとトリチウムを含有可能な捕集水生成装置であって、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定する、被験者のトリチウムによる放射能量の計測装置に用いられる一対の呼気バッグとトリチウムを含有する捕集水生成装置であって、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ得て、捕集水生成装置が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ得ることを特徴とする一対の呼気バッグとトリチウムを含有可能な捕集水生成装置を提供する。

【0021】

本発明は、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウムを捕集するトリチウム捕集手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、から形成され、トリチウム放射能強度測定装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定することを特徴とするトリチウム放射能強度測定方法を提供する。

【0022】

本発明は、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成装置と、から形成され、トリチウムを含む呼気バッグ及び捕集水生成装置が、被験者ごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム放射能強度測定装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定することで、多数の呼気バッグについてトリチウム放射能強度を連続して測定することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定方法を提供する。

【0023】

本発明は、上述された被験者のトリチウムによる放射能量の測定方法において、水滴形成手段が、水滴供給手段とガラス繊維を内蔵したデニューダ管とから形成されて、呼気バッグからの呼気を、デニューダ管を移動中に水滴に接触させて冷却させ、呼気中の水蒸気を凝結させ、前記水滴に一体化させ、トリチウム放射能強度測定装置で、捕集水に液体シンチレータが加えられた液体についてトリチウム放射能強度を計測することでトリチウム放射能強度を計測することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定方法を提供する。

【0024】

本発明は、上述されたトリチウム放射能量測定装置において、水滴形成手段が、呼気バッグからの呼気を加熱して水蒸気を生成する手段と冷却された固体シンチレータが充填された容器とから形成されて、水蒸気を固体シンチレータに接触することで固体シンチレータ表面に水滴として凝固、捕集して、固体シンチレータ表面に生成された捕集水について固体シンチレータによって直接的にトリチウム放射能強度を計測することを特徴とするトリチウム放射能量測定装置を提供する。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウムを捕集するトリチウム捕集装置が、呼気バックごとに呼気系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集装置が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、から形成することがなされ得る。これによって、大人数の被験者を対象にして、呼気中におけるトリチウムを測定対象として、測定対象の呼気をキャリアガスとして使用することで、測定のためのガスをキャリアガスとして加えることがなく、少量の呼気量についてトリチウム捕集を迅速に行い、トリチウム捕集後直ちに測定することが可能になり、多数の呼気バッグについてトリチウム放射能強度を連続して測定することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の概念を説明する図。

【図2】本発明の第１の実施例の構成を示す図。

【図3】水滴の生成と水滴中に呼気中のトリチウムを取り込む概念を示す図。

【図4】トリチウムを含んだ捕集水を液体として容器中に収納した状態図。

【図5】本発明の第２の実施例の構成を示す図。

【図6】一対の呼気バッグ１の取付け状況及び捕集水生成手段１３の取付け状況を示す図。

【図7】トリチウムを含んだ捕集水をＰＳペレット表面に液体として付着させた状態図。

【図8】トリチウム放射能強度計測の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【0028】

図１は、本発明の概念をブロックで示す図である。

【0029】

図１において、本発明のトリチウム放射能量測定装置１００は、呼気バッグ１と、トリチウム捕集手段２と、トリチウムの放射線濃度を測定するトリチウム放射能強度計測装置３と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグ１とトリチウム放射能強度計測装置３とを結ぶ呼気導排出系統４と、からなる。呼気バッグ１は、少なくとも放射能現場で作業する作業者である被験者５の人数分、用意される。呼気バッグを用いることで、被験者の呼気を個別に捕集、保管することができ、適宜測定時期を設定することができる。

【0030】

トリチウム捕集手段２が、呼気バッグ１からの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段１１と、呼気バッグ１からの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段１２と、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水を集合させる捕集水集合手段１３とから形成される。なお、トリチウム捕集手段２、水滴形成手段１１、トリチウム取り込み手段１２、捕集水集合手段１３及び計測手段１４をそれぞれトリチウム捕集装置２、水滴形成装置１１、トリチウム取り込み装置１２、捕集水集合装置１３及び計測装置段１４という場合がある。

【0031】

トリチウム放射能強度計測装置３が、計測手段１４から構成され、トリチウム捕集手段１３に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定する。計測手段１４には、シンチレータ部材から生じた光を検出して、トリチウム放射能強度を計測可能な装置が用いられる。シンチレータ部材は、放射線を受けると発光する性質を持つ。

【0032】

呼気導排出系統４が、呼気バッグ１とトリチウム放射能強度計測装置３とを結ぶ導入系統４Ａと、不要となった呼気を含むガスを廃棄する廃棄系統４Ｂとから構成される。

【0033】

ここでは、呼気導排出系統４が導入系統４Ａ及び廃棄系統４Ｂを含んだ概念で用いられる。

【0034】

トリチウムを含む呼気バッグ１が、呼気バッグごとに呼気導排出系統４、すなわち導入系統４Ａに着脱自在に取り付けられる。このような系統を構成することで、水蒸気を搬送するキャリアガスとしては、測定に使用される呼気自体が用いられ、他のガスをキャリアガスとして使用することを要しない。余分な放射性廃棄物を発生させないで、連続してのトリチウム検出が可能とされる。

【0035】

捕集生成手段１３が、呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられる。捕集生成手段１３は、被験者５ごとに取り換えるため、ここでは、捕集生成手段１３が、呼気バックごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられると称する。

【0036】

以上のように、トリチウム放射能量測定装置１００が、トリチウムを含む呼気バッグ１が、呼気バッグごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段２が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段１１と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段１２と、呼気中のトリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成手段１３と、から形成され、捕集生成手段１３が、呼気バックごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられ、トリチウム放射能強度計測装置３が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度すなわちトリチウム放射能量を測定することで構成される。

【実施例1】

【0037】

図２は、図１に示される概念が具体的に構成された実施例１を示す。

【0038】

実施例１に示されるトリチウム放射能量測定装置１００は、呼気バッグ１と、ネブライザー部２１、デニューダ管２２、気液分離筒２３、水導入系統２４、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグ１とトリチウム放射能強度計測装置３とを結ぶ呼気導排出系統４、からなる。デニューダ管２２及びネブライザー部２１は、デニューダ・ネブライザー方式装置を構成する。ネブライザー部２１に水導入系統２４が接続される。
水導入系統２４は、供給される水を貯蔵する水容器２５と水導入ポンプ２６とこれらとネブライザー部２１とを結ぶ配管２７から構成される。

【0039】

気液分離筒２３には、分離された水を導出する配管３１が接続され、この配管３１には、水回収ポンプ３２、三方弁３３及び三方弁３３の開口部にそれぞれ接続された回収容器３４及び廃液容器３６が設けられる。また、気液分離筒２３には、廃棄系統４Ｂが接続され、廃棄系統４Ｂには、吸引ポンプ４１が設けられる。

【0040】

このような構成において、デニューダ・ネブライザー方式装置によってトリチウム捕集手段２が形成される。

【0041】

図３は、デニューダ・ネブライザー方式装置によってトリチウム捕集手段２が形成される様子を示す図である。

【0042】

呼気バッグ１からの呼気１１は、吸引ポンプの吸引によってネブライザー部２１に導入される。ネブライザー部２１では、水導入ポンプ２６により導入された水２０によって水滴３０が形成され、水滴３０は、呼気１１と共にデニューダ管２２に行く。この場合に、水２０と呼気中の水分とによって水滴３０を形成するようにしてもよい。

【0043】

デニューダ管２２の内部には、表面にフッ素加工したガラス繊維２２Ａが通っており、これにより呼気と水滴との接触面積が増大され、呼気中のトリチウムの取り込み効率が上げられる。

【0044】

呼気は、デニューダ管２２内を移動中に水滴に接触して冷却され、呼気中の水蒸気が凝結する。水滴と水滴が分離された呼気とは、気液分離筒２３にて気液分離される。気液分離された水滴は、水回収ポンプ３２によって吸引され、回収容器３４に回収され、捕集水３５となる。廃液容器３６に廃液３７が回収される。

【0045】

この形態によれば、呼気バッグ１からの呼気中に水滴が形成され、水滴中にトリチウムが取り込まれる。形成される水滴の量は、水導入ポンプ６の吸引によって任意に変えられ、呼気中のトリチウムを効率よく回収することができる。

【0046】

また、この形態によれば、トリチウムを含む呼気バッグ１が、呼気バッグごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段２が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段１１と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段１２と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする回収容器３４からなる捕集水生成手段１３と、から形成され、回収容器３４からなる捕集生成手段１３が、呼気バックごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられ得る。

【0047】

本例によれば、水滴形成手段が、水滴供給手段とガラス繊維を内蔵したデニューダ管とから形成されて、呼気バッグからの呼気が、デニューダ管を移動中に水滴に接触させて冷却させ、呼気中の水蒸気を凝結させ、前記水滴に、混合、一体化することができる。

【0048】

トリチウム放射能強度計測装置３による計測準備操作は、捕集水に液体シンチレータ（ＬＣＳ）を加えることでなされる。

【0049】

この捕集原理によって水滴捕集を行うことで、呼気量が少なくて済み、被験者の負担が少ない。かつ捕集した捕集水の量が微量であるため、使用する液体シンチレータ３の使用量を少ないものとすることができ、従来例と比べると、例えば次のようになる。

【0050】

従来技術の場合⇒１０ｍｌの液体シンチレータを使用
本例の場合⇒２．５ｍｌの液体シンチレータを使用することで計測可能であり、廃液が少なくて済む。

【0051】

図４は、捕集水３５に液体シンチレータを加えることで、液体シンチレータを含有した捕集水３８を形成して、捕集水容器３９に収納した状態を示す。

【0052】

トリチウム放射能強度計測装置３が、形成された捕集水３８中のトリチウム放射能強度すなわちトリチウム放射能量を測定する。トリチウム放射能量が測定されると、放射能被ばく量は容易に求められる。

【0053】

被験者ごとに洗浄用水蒸気発生装置（図示せず）で発生した水蒸気を用いて呼気導排出系統４を洗浄して、次の計測に備える。

【実施例2】

【0054】

図５は、本発明の第２の実施例の構成を示す図である。

【0055】

図１、図２に示される構成と同一の構成については、同一の番号を用い、図１、図２での説明を援用する。

【0056】

図５において、５２は電磁三方弁、５３は金属ケース、５４は固体シンチレータ（ＰＳペレット）を収納した呼気捕集バイアル、５５は断熱材形成の樹脂カバー、５６はペルチェ素子、５７はファン、５８は呼気捕集バイアル温度センサ２、５９は圧力センサ、６０は電磁弁、６１はポンプ、６２は積算流量センサ、６３は装置内温度センサ１、６４は装置筺体、６５は冷却ファン、６６は洗浄用水蒸気発生装置、６７は洗浄用水蒸気発生装置６６を電磁三方弁５２に接続する配管、６８は金属ケース蓋を示す。呼気導排出系統４は、呼気１１Ａの導入・排出・洗浄に用いられる流路である。

【0057】

呼気捕集バイアル５４は、呼気１１Ａからトリチウムを含んだ水滴を捕集することで、計測手段１４（図１参照）に提供するもので容器形態をなし、図７に示される固体シンチレータ、すなわちペレット状の固体シンチレータ（ＰＳペレットという）８１を多数収納する。集合体としたシンチレータ材が形成される。この例では、測定用のバイアルには、廃液の発生しない「プラスチックシンチレータ」が収納され、用いられる。例えば、ＬＳＣ-ＬＢ７を用いる。ＬＳＣ-ＬＢ７は２０ｍｌバイアルの他、１００ｍｌ、１４５ｍｌのバイアルに使用可能である。これらの容量に限定されない。

【0058】

図６は、一対の呼気バッグ１の取付け状況及び捕集水生成手段１３の取付け状況を示す図であり、図６（ａ）が、呼気バックごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられ得る状態、図６（ｂ）が、回収容器３４からなる捕集水生成手段１３が、呼気バックごとに呼気導排出系統４に着脱自在に取り付けられ得る状態を示す。

【0059】

図６（ａ）において、呼気バッグ１には、弁付きカプラ７１が取付け可能とされ、被験者５は、その呼気を呼気バッグ１に吐き出して、一方のメス型の弁カプラを取り付け、呼気バック１から吐き出した呼気を呼気バッグ１に保持する。呼気導排出系統４には、他方のオス型の弁カプラが取り付けてある。呼気バッグ１は、着脱自在に呼気導排出系統４に取り付けられ、弁カプラ内蔵の弁体を操作することで、呼気バッグ１と呼気導排出系統４とは連通状態となる。

【0060】

図６（ｂ）において、呼気捕集バイアル５４には、一方のメス型の着脱部材７６が取り付けられ、呼気捕集バイアル５４を内蔵する金属ケース５３には、他方のオス型の着脱部材７７が取り付けられ、一方の着脱部材７６を他方の着脱部材に嵌合することで呼気捕集バイアル５４の着脱部７５が形成される。呼気捕集バイアル５４で形成された捕集水生成手段１３が着脱自在に呼気導排出系統４に取り付けられ、呼気捕集バイアル５４で形成された捕集水生成手段１３と呼気導排出系統４とは連通状態となる。

【0061】

このような構成において、呼気バッグ１が加熱される。加熱温度は、３５〜４０℃にすれば十分である。装置筐体６４の内部温度は、温度センサ１（６３）によって計測される。収集された呼気を加熱することで、呼気中の水分が十分に水蒸気とされる。この水蒸気を含む呼気Ａを、ポンプ６１を使用して呼気捕集バイアル５４に着脱部７５を介して導入する。

【0062】

図７において、導入された呼気１１Ａは、ＰＳペレット８１に接触することにより、接触面の呼気中の水蒸気の温度が低下し水蒸気は凝結する。ＰＳペレット８１、例えば図７に示されるように、円柱形態をなす。この凝結によって、ＰＳペレット表面に水分が付着、集合して、捕集水８２となる。

【0063】

呼気バッグからの呼気１１Ａと当該水滴とが接触することで、水滴中にトリチウムを取り込まれる。

【0064】

この例にあっても、トリチウム捕集手段２が、呼気バッグ１から、呼気中の水蒸気の水分を利用して、呼気１１Ａ中に水滴を形成する水滴形成手段１１と、呼気バッグからの呼気１１Ａと当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段１２と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とするＰＳペレット８１からなる捕集水生成手段１３と、から形成される。

【0065】

このように、水滴形成手段が、呼気バッグからの呼気を加熱して水蒸気を生成する手段と冷却された固体シンチレータが充填された容器とから形成されて、水蒸気が固体シンチレータに接触することで凝固され、水滴が固体シンチレータ表面に生成される。

【0066】

計測手段１４は、ＰＳペレット８１の固体シンチレータ表面に水滴形態で生成された捕集水について固体シンチレータによって直接的にトリチウム放射能強度を計測する。

【0067】

被験者ごとに洗浄用水蒸気発生装置６６で発生した水蒸気を用いて呼気導排出系統４及び呼気捕集バイアル５４を洗浄して、次の計測に備える。

【0068】

装置の操作手順は、次の様になる。
１）呼気捕集バイアル５４及び呼気バイアル１を装置に設置。５分程待機。
↓
２）呼気バッグ周囲の温度が３４℃以上、呼気捕集バイアル周囲を５℃に達したら、ポンプ６１にて呼気１１Ａを回収。
↓
３）積算流量センサ６２にて吸気量をカウント。
↓
４）設定吸気量に達したら電磁三方弁（ＡＶ−１）５２を切替。
↓
５）圧力センサ５９が設定値に達したら電磁弁（ＡＶ−２）６０を閉止。
↓
６）呼気捕集バイアル５４及び呼気バイアル１を装置から回収し、ダミーの容器を設置。
↓
７）電磁三方弁（ＡＶ−１）５２、電磁弁（ＡＶ−２）６０を切替。
↓
８）洗浄を５分程度行う。

【0069】

捕集効率の見積り：３４℃飽和水蒸気を５℃で捕集すると、おおよそ捕集効率は、８０％になる。減圧操作時（−２０ｋＰａ想定）の除去分を考慮すると６４％程度の捕集効率になる。

【0070】

捕集水分量の見積り：例えば１０リットル呼気中の水分量は、約０．３８ｇ、
捕集効率を６４％とすると、呼気捕集バイアル５４中の水分量
は、おおよそ０．２４ｇとなり、十分に計測ができる量が捕集
される。

【0071】

この例は、ＰＳペレットで構成される固体シンチレータを用いて、トリチウムをＰＳペレット８１の面に直接捕集するものであり、液体シンチレータを使用することを要さず、使用後の液体シンチレータを廃棄処理することを要しない、環境負荷の低減を図るメリットがある。また、直接的に計測できるために、計測に要する時間の短縮につながるとともに、ランニングコストを低減することができる。

【0072】

図８は、本例によるトリチウム放射能強度計測の例を示す。

【0073】

図８は、１００ｍｌバイアル中にＰＳペレットを充填し、各トリチウム濃度のトリチウム水をバイアルに入れ、放射線強度を測定した結果である。縦軸を強度、横軸をトリチウム濃度としときに直線性があることから、トリチウム濃度に対して十分な定量性があるといえる。このことより、ＰＳペレットを使用してトリチウムの濃度測定を行うことができる。

【0074】

本例によれば、次のようなメリットが得られる。
１）個々の被験者の呼気中放射能物質濃度を実測可能である
２）被験者に負担を掛けない、少ない量で計測できる。
３）呼気バッグと計測手段との連結が可能になった。
４）ＰＳペレットを用いての高感度計測が可能になった。
５）結果を得るまでの時間を短縮できる。
６）測定に伴う放射性有機廃液の発生がゼロである。
７）ＰＳペレットは、容易に再使用が可能であり、経済的であり、かつ環境に優しい。

【0075】

以上のトリチウム放射能強度測定装置を用いることで、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測定装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統からなり、トリチウムを含む呼気バッグが、被験者ごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウムを捕集するトリチウム捕集手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、呼気導排出系統を流過する水滴中に呼気バッグ中のトリチウムを取り込み、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を計測することで、多数の呼気バッグについてトリチウム放射能強度を連続して測定することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置が構成される。

【0076】

また、水滴形成手段が、水滴供給手段とガラス繊維を内蔵したデニューダ管とから形成されて、呼気バッグからの呼気が、デニューダ管を移動中に水滴に接触させて冷却させ、呼気中の水蒸気を凝結させ、前記水滴に一体化することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置が構成される。

【0077】

また、トリチウム放射能強度計測装置が、捕集水に液体シンチレータが加えられた液体についてトリチウム放射能強度を計測することでトリチウム放射能強度を計測することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置が構成される。

【0078】

また、水滴形成手段が、呼気バッグからの呼気を加熱して水蒸気を生成する手段と冷却された固体シンチレータが充填された容器とから形成されて、水蒸気が固体シンチレータに接触することで凝固され、水滴が固体シンチレータ表面に生成されることを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置が構成される。

【0079】

また、固体シンチレータ表面に水滴形態で生成された捕集水について固体シンチレータによって直接的にトリチウム放射能強度を計測することを特徴とする被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置が構成される。

【0080】

また、呼気バッグと、トリチウムのトリチウム放射能強度計測装置と、トリチウムを含む呼気を捕集する呼気バッグとトリチウム放射能強度計測装置とを結ぶ呼気導排出系統と、からなり、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、トリチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成装置と、から形成される被験者のトリチウムによる放射能量の測定装置に用いられる一対の呼気バッグとトリチウムを含有可能な捕集水生成装置であって、トリチウム放射能強度計測装置が、トリチウム捕集手段に捕集された捕集水中のトリチウム放射能強度を測定する、被験者のトリチウムによる放射能量の計測装置に用いられる一対の呼気バッグとトリチウムを含有する捕集水生成装置であって、
トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ得て、捕集水生成装置が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ得ることを特徴とする一対の呼気バッグとトリチウムを含有可能な捕集水生成装置が構成される。

【符号の説明】

【0081】

１…呼気バッグ、２…トリチウム捕集手段、３…トリチウム放射能強度計測装置、４…呼気バッグ１とトリチウム放射能強度計測装置３とを結ぶ呼気導排出系統、５…被験者、１１…水滴形成手段、１２…トリチウム取り込み手段、１３…捕集水集合手段、１４…計測手段、２１…ネブライザー部、２２…デニューダ管、２３…気液分離筒、２４…水導入系統、５２…電磁三方弁、５３…金属ケース、５４…固体シンチレータ（ＰＳペレット）を収納した呼気捕集バイアル、５５…断熱材形成の樹脂カバー、５６…ペルチェ素子、５７：…ファン、５８…気捕集バイアル温度センサ２、５９…圧力センサ、６０…電磁弁、６１…ポンプ、６２…積算流量センサ、６３…装置内温度センサ１、６４…装置筺体、６５…冷却ファン、６６…洗浄用水蒸気発生装置、６７…洗浄用水蒸気発生装置６６を電磁三方弁５２に接続する配管、６８…呼気バッグを内蔵する装置用金属ケース、１００…トリチウム放射能量測定装置。

【要約】

【課題】大人数の被験者を対象にして、呼気中におけるトリチウムを測定対象として、少量の呼気量についてトリチウム捕集を迅速に行い、トリチウム捕集後直ちに測定することを可能にする。
【解決手段】トリチウムを含む呼気バッグが、呼気バッグごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられ、トリチウム捕集手段が、呼気バッグからの呼気中に水滴を形成する水滴形成手段と、呼気バッグからの呼気と当該水滴とを接触させて水滴中にトリチウムを取り込むトリチウム取り込み手段と、呼気中に、リチウムを取り込んだ水滴を集合して捕集水とする捕集水生成手段と、から形成され、捕集水生成手段が、呼気バックごとに呼気導排出系統に着脱自在に取り付けられる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】