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今泉 和幸; 齊藤 隆一; 飛田 茂治; 長井 秋則; 北村 了一; 岡崎 義広
JAEA-Technology 2012-027, 49 Pages, 2012/08
JAEA-Technology-2012-027.pdf:7.07MB
原子炉容器内観察技術は、供用期間中の原子炉の安全性及び健全性を確認する技術として重要な役割が期待されている。一方で、ナトリウム冷却型高速炉にあっては、観察装置等を高温・高放射線・ナトリウム環境といった過酷な条件で使用することから、当該技術の信頼性を担保するために、実機環境下で機能確認することが重要である。「常陽」では、第15回定期検査時に発生したトラブルの原因究明を一つの契機とし、以下の観察技術を新たに開発し、実機に適用した。(1)回転プラグ貫通孔上のアクリルプレートに設置したビデオカメラを用いた集合体等頂部観察技術。(2)遠隔操作装置により狭隘部に挿入した耐放射線ファイバスコープを用いた炉心上部機構下面観察技術。本技術開発を通じて、原子炉容器内観察にかかわる装置設計・作業手順策定等にかかわる経験を蓄積するとともに、照明・放射線の影響や画像拡張処理技術にかかわる基礎データを拡充し今後の原子炉容器内観察技術に資することができた。
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*
JAEA-Technology 2012-009, 100 Pages, 2012/05
JAEA-Technology-2012-009.pdf:9.89MB
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、200
C環境で5
10
Gy照射後でも観察できる見通しが得られた。
高松 操; 今泉 和幸; 長井 秋則; 関根 隆; 前田 幸基
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 4(1), p.113 - 125, 2010/00
高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラを用いた炉心構成要素頂部の観察,ファイバースコープを用いた炉心上部機構下面の観察を実施した。炉心構成要素頂部の観察は、回転プラグの炉内検査孔上にデジタルビデオカメラを設置した簡易なシステムにより実施した。炉心構成要素頂部に異物や損傷がないことを確認するとともに、当該システムが約1mmの分解能を有することを確認した。炉心上部機構下面の観察においては、炉心上部機構下面部と炉心構成要素頂部の間隙約70mmにファイバースコープを挿入する観察装置を新規に開発し、炉心上部機構の下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、炉心上部機構下面の状況を把握することができた。これらの観察により、Na冷却型高速炉の炉容器内観察の高度化に資する有用な知見を得ることができた。
齊藤 隆一; 今泉 和幸; 岡 潔; 相澤 秀之*; 片桐 源一*
FAPIG, (179), p.3 - 9, 2009/07
日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターでは、ナトリウム冷却型高速炉の原子炉内観察・補修技術開発の一環として、ファイバスコープ及びカメラを用いた炉内観察装置を開発し、高速実験炉「常陽」原子炉容器内の観察を通じて、その適用性,観察技術に関する知見等を得てきた。今後、炉内干渉物の対策を契機として、炉容器内の観察・補修技術のさらなる向上を図っていく予定であり、開発の最新状況については、日本原子力学会2008年度の春秋2回の年会・大会で発表されている。本報では、2回の大会に渡りシリーズ発表された「ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察・補修技術の開発」から、「炉容器内構造観察のための画像撮影装置」について、シリーズ発表中の関連発表を交えて紹介した。
高松 操; 今泉 和幸; 長井 秋則; 関根 隆; 前田 幸基
Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM), 10 Pages, 2009/07
高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラを用いた炉心構成要素頂部の観察,ファイバースコープを用いた炉心上部機構下面の観察を実施した。炉心構成要素頂部の観察は、回転プラグの炉内検査孔上にデジタルビデオカメラを設置した簡易なシステムにより実施した。炉心構成要素頂部に異物や損傷がないことを確認するとともに、当該システムが約1mmの分解能を有することを実証した。炉心上部機構下面の観察においては、UCS下面と炉心構成要素頂部の間隙約70mmにファイバースコープを挿入する観察装置を新規に開発し、UCSの下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、UCS下面の状況を把握することができた。これらの観察により、高速炉の炉容器内観察・補修技術の高度化に資する有用な知見を得ることができた。
板垣 亘; 齊藤 隆一; 今泉 和幸; 長井 秋則; 青山 卓史; 前田 幸基
第14回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.435 - 438, 2009/06
ナトリウム冷却型高速炉においては、原子炉容器内を常時Arガスで封じ、気密を維持した状態にあるとともに、高温,高線量下にあることから、原子炉容器内の観察を実施するためには、これらの課題を解決した観察装置の開発が必要である。高速実験炉「常陽」では、燃料集合体頂部までナトリウムレベルを下げ、原子炉容器内にファイバスコープを挿入して、炉内を観察する技術を確立した。この炉内観察を通じて、観察装置の遠隔操作技術や炉内の照明技術,ファイバスコープの放射線照射特性等について知見を得たので、報告する。
板垣 亘; 関根 隆; 今泉 和幸; 前田 茂貴; 芦田 貴志; 高松 操; 長井 秋則; 前田 幸基
Proceedings of 1st International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications (ANIMMA 2009) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2009/06
高速実験炉「常陽」では、炉内干渉物対策の一環として、ビデオカメラ及びファイバスコープを用いた原子炉容器内観察を実施した。ビデオカメラによる観察では、回転プラグ上にアクリル製の観察窓を取り付け、ビデオカメラと照明を設置した簡易的なシステムによって炉心構成要素頂部を観察し、異物や損傷のないことを確認することができた。また、干渉物と接触した可能性のある炉心上部機構(UCS)の下面を観察するため、炉心構成要素頂部とUCS下面の間隙約70mmにファイバスコープを挿入する観察装置を新規に開発し、UCSの下面を観察した。本装置により、厚さ約0.8mmの整流格子を判別し、UCS下面の状況を把握することができた。さらに、原子炉容器内に検出器を挿入して、炉内の線量率分布及び温度分布を測定し、ファイバスコープの放射線劣化評価や干渉物回収装置の設計等に必要なデータを取得した。一連の炉内観察を通じて得られた原子炉容器内の遠隔操作技術や照明技術,ファイバスコープの放射線照射特性等に関する知見は、ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内検査・補修技術の高度化に資するうえで有用なものである。
今泉 和幸; 齊藤 隆一; 飛田 茂治; 鈴木 寿章
no journal, ,
炉心上部機構(UCS)の下面を観察するため、UCS下面と集合体頂部の間隙約70mmにファイバースコープを挿入する観察装置を開発し、モックアップ試験により観察画像の確認を行った。観察は狭隘部でUCSに近接した位置で実施するため視野が狭いことから、UCS及び集合体頂部を模擬したモックアップを用いて観察画像について確認した。画素数3万のファイバースコープにより、整流格子モックアップを明瞭に確認することができた。また、前方向観察用のファイバースコープを用いて集合体頂部とUCS下面のクリアランスを確認できた。
今泉 和幸; 飛田 茂治; 齊藤 隆一; 片桐 源一*; 相澤 秀之*; 柳沼 禎浩*
no journal, ,
新たに開発・製作したUCS下面観察装置について、UCS下面モックアップ等を使用して動作試験を実施した。UCS下面観察装置は、ナトリウム冷却型高速炉のカバーガスバウンダリを維持した状態で炉内検査孔から挿入する。ファイバースコープを内包したUCS下面観察装置の先端は、炉外から遠隔・手動で屈折・回転駆動することで、UCSと集合体頂部の隙間に横方向からアクセスして、下面から上方向にUCSを観察するものである。確実な観察操作に向けて、ファイバースコープを観察装置に安全に組込み・解体する方法や、観察装置の集合体頂部への着座や集合体頂部に段差があった場合の回避方法等について、モックアップ試験を通して調査・検討を行った。
今泉 和幸; 齊藤 隆一; 飛田 茂治; 長井 秋則
no journal, ,
ナトリウム冷却型高速炉においては、原子炉容器内を常時Arガスで封じ、気密を維持した状態にあるとともに、同内部は高温,高線量下にあることから、直接的視認による原子炉容器内の観察ができない。「常陽」において、実績のある炉上部からのカメラによる観察及び炉内観察装置(ファイバスコープ方式)の技術を用いて、平成19年8月
11月にかけて炉内干渉物に関する原子炉容器内観察を行った。その結果、炉容器内の干渉物が計測線付実験装置であること及び集合体頂部等に異物や損傷がないことを確認した。また、干渉物と接触した炉心上部機構(以下、「UCS」という。)下面の状態を確認するため、UCS下面と集合体頂部の隙間約70mmの狭隘部にファイバスコープを挿入し、UCSを下面から上方向に観察する装置(UCS下面観察装置)を開発し、観察を行った。その結果、明瞭な画像が取得でき、UCS下面に設置されている厚さ0.8mmの整流板及び熱電対の状況を確認することができた。これらの観察方法を用いることにより、「常陽」における炉内状況を詳細に観察することができた。
関根 隆; 芦田 貴志; 今泉 和幸; 高松 操; 長井 秋則; 前田 幸基
no journal, ,
高速実験炉「常陽」は、炉内貯蔵ラック上で変形した計測線付実験装置(MARICO-2)及びこれとの接触により炉心上部機構(UCS)の下端が変形しており、再起動に向けて、実験装置の回収及びUCSの交換が必要となっている。このため、耐放射線性ファイバスコープを用いた炉容器内の観察や、試験的にMARICO-2を持ち上げ、その状態を確認するための試験を実施した。また、UCS交換キャスクやMARICO-2回収装置の設計に資するため、炉内の
線量率を測定し、UCSの表面線量率等を評価した。
内藤 裕之; 板垣 亘; 岡崎 義広; 今泉 和幸; 北村 了一; 社本 尚樹*; 竹島 由将*
no journal, ,
高速炉の炉容器内観察に長時間使用できる耐熱・高耐放射線ファイバスコープの開発を行った。本ファイバスコープは200Cの高温環境下で従来より1桁高い510Gyまで使用できることを目標とした。純粋石英コアイメージファイバのコアのOH基含有量を従来の200ppmから1000ppmに増加することで耐放射線性の向上を図り、高崎量子応用研究所のコバルト60線照射施設において線照射試験を実施してその効果を確認した。白色光源とスペクトルアナライザを用いた透過光強度の測定結果とカラーセンター形成モデルを用いた評価により、伝送損失の増加を照射量510Gyにおいて0.9dB/m以下に抑止できる見通しを得た。また、ファイバの機械強度については、照射前と照射後の引張強度に大きな変化は見られず、被覆材の劣化がほとんど見られないことから、炉内で使用するのに十分な強度を有していることを確認した。以上より、目標とする200C, 510Gyまで使用できる見通しを得た。
内藤 裕之; 板垣 亘; 伊藤 主税; 今泉 和幸; 長井 秋則; 飛田 公一
no journal, ,
高速炉の炉容器内観察のため高温高放射線環境下で使用できることを目的として、耐放射線性に優れたファイバスコープを開発した。さらに、この技術を用いて福島第一原子力発電所格納容器/圧力容器内の燃料デブリの位置や状況を把握するため、光ファイバによる炉内遠隔検知技術を開発している。本研究開発では、光ファイバのコアにOH基を1000ppm含有させた純粋石英を用いることにより、200Cの高温環境下で従来より1桁高い510Gyまで、また常温環境下
110
Gy/hで1日以上使用できる耐放射線性を有することを目標とする。耐放射線性を確認するため線照射試験を実施した結果、200C, 510Gyで可視光域の照射による損失増が1dB/m以下にできる見込みを得た。また近赤外線画像を取得した結果、近赤外線のイメージング性能に照射による変化はなく、観察の有効性を示した。今後は、高速炉の炉内観察に使用するとともに、レーザー分光システムと合わせた炉内検査システムを試作し、燃料デブリの探索が可能な遠隔観察・分析技術の開発へ適用する。
伊藤 主税; 内藤 裕之; 伊東 秀明; 今泉 和幸; 長井 秋則; 伊藤 敬輔; 西村 昭彦; 大場 弘則; 若井田 育夫; 杉山 僚; et al.
no journal, ,
福島第一原子力発電所の燃料デブリの取出しに向けた原子炉圧力容器・格納容器内の燃料デブリの位置や状況の把握に適用可能な検査技術として、ファイバスコープによる観察技術とレーザー誘起ブレークダウン分光(LIBS)による元素分析技術を組合せた新型光ファイバプローブを開発している。10Gy/h以上の高線量環境下で1日間以上連続使用できる性能を目指し、ヒドロキシ基(OH基)を1,000ppm添加することにより耐放射線性を向上させた溶融石英光ファイバを試作して、線照射試験によりその耐放射線性能を確認し、積算線量100万Gyまで観察及びLIBS分光が行える見通しを得た。今後は、実機仕様の光ファイバを製作して線環境下での観察・分光試験を行い、観察用波長域を決定するとともに、赤外線分光による照射下での元素分析を実証する予定である。
内藤 裕之; 伊藤 主税; 伊東 秀明; 今泉 和幸; 伊藤 敬輔
no journal, ,
福島第一原子力発電所の燃料デブリ取出しに向けた遠隔検査技術としてファイバスコープによる観察技術とレーザー誘起ブレークダウン分光による元素分析技術を組み合わせた新型光ファイバプローブを開発している。光ファイバは放射線環境下では伝送性能が低下するため、純粋石英コアにOH基を1000ppm含有させることで耐放射線性に優れたファイバを開発してきた。今回、線照射試験によりその耐放射線性能を確認し、積算線量110
Gyまで観察及び分光が行える見通しを得た。今後、実機仕様の光ファイバを製作して放射線環境下での観察・分光試験を行い、観察用波長域を決定するとともに、赤外線分光による照射下での元素分析を実証する。
内藤 裕之; 伊藤 主税; 伊藤 敬輔; 今泉 和幸; 伊東 秀明; 長井 秋則
no journal, ,
ファイバスコープによる観察技術とレーザー誘起ブレークダウン分光による元素分析技術を組み合わせた新型光ファイバプローブを開発しており、高い耐放射線性を有するようOH基1000ppmを含有する純粋石英コアファイバとすることを提案している。高放射線環境下での伝送性能を調べるため線照射試験を実施し、イメージファイバ及び単芯ファイバの照射による損失増をカラーセンター生成モデルにより評価した。その結果、イメージファイバでは、初期前駆体はないが照射により生成する前駆体の生成率が高く、単芯ファイバでは初期前駆体があり、照射により生成する前駆体の生成率が低いことがわかった。イメージファイバではファイバ素線の溶融一体過程で、素線中の前駆体が消滅するものの、前駆体が生成しやすい構造が増えたものと推測される。
皆藤 泰昭; 芦田 貴志; 今泉 和幸; 伊澤 修; 内藤 裕之
no journal, ,
高速実験炉「常陽」では、MARICO-2 (計測線付実験装置)試料部が原子炉容器内の炉内燃料貯蔵ラック上で変形していることを確認した。確認試験の結果、MARICO-2試料部の変形により炉内燃料貯蔵ラックの移送ポットと分離ができないため、通常の取り扱い手順と経路では回収することができない状態であることから、専用の回収装置の開発を進めてきた。設計・開発においては、(1)高い信頼性で移送ポットと一体でMARICO-2試料部を確実に回収する方法(2)これまでの経験や実機寸法のモックアップ試験による確認結果に基づき設計を実施した。今回は原子炉容器内補修技術のうち、MARICO-2試料部の回収について記載する。
