高圧六フッ化硫黄ガス(SF)中で使用するリレーのためのスクリーニング試験

Screening test of relays used under pressurized sulfur hexafluoride (SF)

沓掛 健一 ; 松田 誠  ; 花島 進; 小原 建治郎*

Kutsukake, Kenichi; Matsuda, Makoto; Hanashima, Susumu; Obara, Kenjiro*

原子力科学研究所タンデム加速器の高電圧端子内の計測・制御装置は0.5MPaのSFガス下で運転される。本試験はこれらの装置に大電流を投入・遮断するためのリレーとして大気仕様リレーの中から高圧SFガス中で使用可能なリレーを選ぶことを目的に実施した。高圧SFガス中で使用するリレーに必要なことは接点切り替り時の火花放電に耐えること及び高圧に耐えることである。試験に供したリレーは、機械式リレー(EMR),マグネットコンタクタ(MAG),半導体リレー(SSR),ハイブリッドリレー(HYB)の4種類である。測定項目はリレーの温度,試験前後の外観変化である。また走査型電子顕微鏡及びエックス線分析装置による接点表面観察と元素分析も行い接点不安定性の原因を推定した。EMRとMAGの場合、操作コイルへの入力が正常であるにもかかわらずSFの分解ガスと周辺金属材料との反応に起因する硫化物あるいはフッ化物により接点障害が生じた。一方SSRとHYBは大気仕様であるにもかかわらず安定動作を示し、0.5MPaのSF環境下でも使用できることがわかった。

Many measurement and control equipment is installed inside of a high voltage terminal of the JAEA-Tokai tandem accelerator and operated under pressurized sulfur hexafluoride (SF) of 0.5 MPa. This screening test has been carried out to select a relay, which is usable under the SF for turn on and off a power supply of the devices, from commercial relays used in the atmospheric condition. Four kinds of relay were tested: electromechanical relay (EMR), magnet contactor (MAG), solid-state relay (SSR) and hybrid relay (HYB). Temperature of the relay, change of appearance of the relay including contact surface using the SEM and EDS were measured and observed. The EMR and the MAG showed irregular contact because of the sulfide or fluoride, and these compounds which are formed by chemical reaction between metals and sulfur or hydrogen fluoride due to dissociation of SF in electric arcs. Solid-state relay and hybrid relay are available in the pressurized SF of 0.5 MPa.