Development of microwave sensor for measuring moisture in granulation process

中山 茂*; 川口 浩一; 瀬川 智臣; 山田 美一

Proceedings of 19th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 2014) (CD-ROM), p.246 - 249, 2014/01

核燃料製造プロセスにおいて、臨界安全管理の理由で水分量は重要なパラメータである。将来の商業プラントを考慮すると、迅速で耐久性に優れた水分センサーが必要とされる。我々は物質中の水分を測定するための開口端同軸マイクロ波共振器センサーを開発してきた。このセンサーは半導体素子を持たないため、強い放射線場で使用できる。本論文では、結合剤として水を用いた造粒工程におけるMOX(UO+PuO)中の水分測定のための予備試験を行った。予備試験では、MOX造粒粉を模擬するために、MOXに近い比誘電率を持ち、顆粒内部に水を保持できる空隙を持つ三酸化タングステン(WO)造粒粉を用いた。マイクロ波による水分測定の原理は次の通りである。パイレックスビーカに入れたWOを共振器の開口端に置くと、WOと空気との誘電率の違いによる静電容量の変化によって共振周波数がシフトする。さらに、WOによるマイクロ波吸収によって共振曲線のピークが減衰する。それゆえ、周波数シフトまたは減衰のどちらを測定することによってもWO中の水分量を推定できる。これらはトラッキングジェネレータおよびスペクトルアナライザによって測定できる。