Development of remote sensing technique using radiation resistant optical fibers under high-radiation environment

伊藤 主税; 内藤 裕之; 石川 高史; 伊藤 敬輔; 若井田 育夫

JPS Conference Proceedings (Internet), 24, p.011038_1 - 011038_6, 2019/01

https://doi.org/10.7566/JPSCP.24.011038

東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所の原子炉圧力容器と格納容器の内部調査への適用を想定して、光ファイバーの耐放射線性を向上させた。原子炉圧力容器内の線量率として想定されている~1kGy/hレベルの放射線環境に適用できるよう、OH基を1000ppm含有した溶融石英コアとフッ素を4%含有した溶融石英クラッドからなるイメージ用光ファイバを開発し、光ファイバをリモートイメージング技術に応用することを試みた。イメージファイバの本数は先行研究時の2000本から実用レベルの22000本に増加させた。1MGyのガンマ線照射試験を行った結果、赤外線画像の透過率は照射による影響を受けず、視野範囲の空間分解能の変化も見られなかった。これらの結果、耐放射線性を向上させたイメージファイバを用いたプロービングシステムの適用性が確認できた。

広域的放射能汚染の測定のためのプラスチックシンチレーション光ファイバを用いた放射線分布計測技術

伊藤 主税; 伊藤 敬輔; 石川 高史; 吉田 昌宏; 眞田 幸尚; 鳥居 建男; 納冨 昭弘*; 若林 源一郎*; 宮崎 信之*

放射線, 39(1), p.7 - 11, 2013/09

福島第一原子力発電所の事故により環境に放出された放射性物質を除去することは、環境を回復するうえでの最重要課題の一つであり、原子力機構では、宅地,農地,山林等を含む広範な地域を対象とする汚染分布調査及び除染効果確認作業において、シンチレーション光ファイバ(PSF)を用いた放射線分布計測を導入している。PSFは、放射線が入射することによってPSF内で発生する光がPSFの両端に到達する時間差を計測することにより、放射線の入射位置とその強度を測定することができ、「常陽」1次冷却系の線量率分布測定等へ適用されてきた。このPSFを用いて福島県内各地の田畑,グラウンド,森林,川底等で測定を行い、放射線分布を測定できることを確認した。さらにレートメータ式波高分析器を導入して、PSFで計数率分布を連続的に測定することにより、2次元の線量率分布測定も行えるようになった。

光ファイバーブラッググレーティングによる原子炉計装の研究

雨宮 邦招*; 中澤 正治*; 有吉 昌彦; 伊藤 敬輔

JNC TY9400 2004-008, 52 Pages, 2004/04

JNC-TY9400-2004-008.pdf:2.65MB

温度、歪み、振動に感度を有する光ファイバーブラッググレーティング(FBG)をセンサ要素とした新しい原子カプラントモニタリングシステムの開発を行った。 FBG の放射線照射試験の結果、1.4MGy程度のガンマ線吸収線量、および 10 sup14 n/cm sup2 程度の高速中性子フルエンスにも反射波長は影響されないことが分かった。温度に感度を持たず振動の測定のみを調整なしに行うことのできるシステムを構築し、100kGyまでのガンマ線吸収線量があっても問題なく動作することを確認した。さらに複数の点における振動を同時に測定できるシステムの設計および構築を行い動作することを確認した。このシステムを東大弥生炉の冷却系に適用し、運転状態の監視が可能であることを実証した。その上で「常陽」一次冷却系へ敷設し実証試験を行った。その結果、原子炉起動前にはナトリウム流量と振動状態の相関が確認できたものの、起動後には反射光が減衰し測定できなくなった。原因を調査したところ、FBGセンサ自体の問題ではなく伝送用の光ファイバーの接続部分の損失の影響が大きく改善は十分に可能であることが分かった。

高速炉での実装を想定した光ファイバセンサシステムの高温耐性試験

島田 幸洋; 西村 昭彦; 鈴木 宏和*; 石橋 久義*; 伊藤 敬輔; 伊藤 主税; 吉田 昌宏

no journal, , 

原子力発電所等の大型プラント機器の耐震保全、経年劣化診断を目的として、超短パルスレーザーを用いた微細加工を基盤とした高温耐性のある光ファイバーブラッググレーティング(FBG)センサシステムの開発を行ってきた。今回は高速炉の2次系冷却配管への実装を想定した、高温での性能評価と配管への実装方法の検討を行った。FBGセンサは高温耐性と設置作業におけるセンサの取扱性を向上させるため、紐状の炭化ケイ素繊維等によってセンサの保護強化を行った。試験材料であるSTPA24鋼は高速炉「常陽」の2次冷却配管と同ロットの試験用試料を使用した。その結果、400度において微小振動と歪の計測に成功した。

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術のための光ファイバの耐放射線性評価

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110Gy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。

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術の開発,3-3; 高放射線環境下での石英コアファイバの伝送性能

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。

遠隔観察・分光技術を用いた炉内検査技術の開発,4-1; 放射線環境下での観察・放射線計測

伊藤 主税; 内藤 裕之; 伊藤 敬輔; 石川 高史; 西村 昭彦; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 若井田 育夫

no journal, , 

福島第一原子力発電所(1F)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、可視化(観察)、元素分析、放射線計測の機能を有する光ファイバ遠隔検知技術を開発し、10Gy/h以上の高線量環境下で1日以上連続使用できる性能を目指している。ファイバスコープによる観察技術については、ヒドロキシ基(OH基)を添加した溶融石英光ファイバの基礎試験結果に基づき、実用レベルの2万画素イメージファイバを試作した。放射線計測については、OH基添加より耐放射線性に優れるフッ素を添加した溶融石英光ファイバとルビーシンチレータを用いた放射線計測の原理を確認し、検出器を試作した。これらに線を積算1MGyまで照射した結果、10Gy/hで1日以上となる積算線量1MGyの放射線環境で遠隔観察・放射線計測が可能な見通しを得た。今後は、本技術に基づく試作機を設計・製作し、1F適用に向けた実証を行う予定である。

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,9-7; 炉心上部機構の線量率評価

山本 崇裕; 伊藤 敬輔; 伊藤 主税; 前田 茂貴; 伊東 秀明; 関根 隆; 枡井 智彦*

no journal, , 

旧UCS収納キャスクの設計にあたり、QADで炉内の線量率分布を計算し、これを炉内の線量率分布の測定結果で補正することにより旧UCSの表面線量率を評価して、キャスク遮蔽厚の設計裕度を削減させた。本研究では、PSFを用いて旧UCS引き抜き作業時にキャスク表面の線強度分布を測定し、QADによる計算値と比較した。その結果、前述の炉内線量率分布測定結果を考慮すると、キャスク表面の線強度分布計算値と測定値の比は約3と考えられ、高強度に放射化した炉内構造物を線源とする線量率評価と遮蔽設計の妥当性が確認された。