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Leak detection technology

リーク探知技術

廣木 成治; 阿部 哲也; 丹澤 貞光

Hiroki, Seiji; Abe, Tetsuya; Tanzawa, Sadamitsu

最近の大型核融合炉では安全対策上や高性能プラズマを実現するうえでリーク探知技術が極めて重要であるが、巨大で複雑かつ人的アクセス困難なため、通常のヘリウムリーク探知技術を使えない場合が多い。この章では原子力機構がこれまでに開発したリーク探知関連技術を紹介している。高分解能四極子質量分析計(HR-QMS)はD$$_{2}$$中の$$^{4}$$Heを10$$^{-4}$$まで検出できた。また、真空容器内水冷機器の冷却水を循環させたまま水リーク探知を行う方法として、クリプトン(Kr)を水に溶解してからリークしたKr検出までの時間遅れを計測して12.6%の誤差でリーク箇所を特定できることを示した。さらに、指向性全圧計を真空用マニピュレーターに搭載して模擬リーク付近を走査した実験では10$$^{-8}$$ Pa-m$$^{3}$$/sまでの空気リークを検出できた。一方、特殊QMS測定子を真空中で走査した結果、10$$^{-5}$$ Pa-m$$^{3}$$/sのアルゴンリークを検出できた。これらの技術は今後の大型核融合炉にも十分適用可能である。

In recent large tokamak machines, the vacuum leak detection technology is highly important due to mainly a safety reason. However, such machines are huge, complicated, and inaccessible, so the conventional $$^{4}$$He leak detection method is not applicable in many cases. In this chapter, the essential technologies developed in JAEA are exhibited. The high-resolution quadrupole mass spectrometer (HR-QMS) has been developed, where 10$$^{-4}$$ of the $$^{4}$$He$$^{+}$$/D$$_{2}$$$$^{+}$$ peak ratio could be obtained. An improved method with fully circulating the water has been demonstrated, where krypton (Kr) was dissolved in water. For 10$$^{-3}$$ Pa-m$$^{3}$$/s of two water leaks, the positional accuracy of 12.6% was obtained. Another valuable method has been developed, namely, a unidirectional in-vacuum movable total pressure gauge could detect the minimum 10$$^{-8}$$ Pa-m$$^{3}$$/s level of air leaks. A special in-vacuum movable QMS head could detect the argon (Ar) leak of 1.9$$times$$10$$^{-5}$$ Pa-m$$^{3}$$/s.

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