高速実験炉「常陽」における原子炉容器内保守・補修技術開発; 高耐放射線ファイバスコープの開発(共同研究)

Inspection and repair techniques in the reactor vessel of the experimental fast reactor Joyo; Development of a high radiation resistance fiberscope (Joint research)

内藤 裕之; 板垣 亘  ; 岡崎 義広; 今泉 和幸 ; 伊藤 主税   ; 長井 秋則; 北村 了一; 社本 尚樹*; 竹島 由将*

Naito, Hiroyuki; Itagaki, Wataru; Okazaki, Yoshihiro; Imaizumi, Kazuyuki; Ito, Chikara; Nagai, Akinori; Kitamura, Ryoichi; Shamoto, Naoki*; Takeshima, Yoshiyuki*

本研究では、高速炉の炉内観察に使用するための耐熱性・耐放射線性に優れたファイバスコープを開発することを目的として、ファイバスコープの構成要素であるイメージファイバとライトガイドファイバの高温環境における耐放射線性向上策の検討と、照射試験によるファイバスコープの構成要素の照射特性の評価を実施した。ファイバの耐放射線性については純粋石英コアのファイバが優れており、不純物によって耐放射線性が左右されることがわかっている。また、光の一部はクラッドを通過するため、クラッドについても耐放射線に優れた材料にする必要がある。そこで、コアをOH基1,000ppm含有の純粋石英,クラッドをフッ素ドープ石英とすることで耐放射線性の向上を目指した。照射試験の結果、コアのOH基含有量を1,000ppmに増加したことで伝送損失の増加につながる照射による新たなプレカーサ生成を抑制できていることが確認できた。クラッドについても、フッ素ドープ石英クラッドは樹脂クラッドより伝送損失増加量や増加速度を大きく改善することができた。本研究の結果、イメージファイバ及びライトガイドファイバのコア材についてはOH基を1,000ppm含有する純粋石英,クラッド材についてはフッ素ドープ石英とし、これらでファイバスコープを構成することより、200C環境で510Gy照射後でも観察できる見通しが得られた。

The radiation characteristics of image fiber and light guide fiber were evaluated to develop a high radiation resistant fiberscope for the fast reactor in-vessel observation. It is known that a pure silica core fiber has a high radiation resistance and radiation resistance is influenced with impurities in silica. Moreover it is necessary to change the clad material of the light guide fiber because that of the current light guide fiber is acrylate, which is weak against radiation. Hence the improved fibers consist of a pure silica core with 1,000 ppm OH and fluorine-doped silica clad. As a result of a irradiation test, we confirm that OH inhibits the generation of the precursor by irradiation. About the clad material, we confirmed that the transmission loss of the fluorine-doped silica clad fiber is smaller than that of the acrylate clad fiber. About the mechanical strength of a fiber, we confirmed that there is no weakening the strength of the fiber and no exfoliation of the coating from the glass. In this study, we discovered the fiber which consists of a pure silica core with 1,000 ppm OH and fluorine-doped silica clad has a high radiation resistance and it is possible to observe using this fiber under the 200 C after 510 Gy irradiation.