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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。
四竈 樹男*; 石原 正博; 林 君夫; 角田 恒巳; 社本 尚樹*; 石野 栞*
Proceedings of 1st Information Exchange Meeting on Basic Studies on High-Temperature Engineering, p.379 - 386, 1999/09
HTTRを用いた高温工学に関する先端的基礎研究の一つとして耐熱耐放射線性光ファイバの開発を進めてきた。一連の研究開発により、耐熱耐放射線性を高めるためには光ファイバのコアの高純度化、OHの添加あるいはFの添加が必要であることが明らかとなってきている。そこで、これらの条件で光ファイバを試作し、JMTRを用いた高温照射試験を実施し、最適な光ファイバの条件を検討した。照射条件は高速中性子束が210
m
s
で20日間、温度は最高800
である。照射試験の結果、Fをコアに添加した光ファイバの透光性が最も良好となった。本報告は今までに得られたこれらの成果について述べるものである。
角田 恒巳; 四竈 樹男*; 鳴井 実*; 佐川 勉; 社本 尚樹*; 妻沼 孝司*
Proc. of Int. Conf. on Optical Technology and Image Processing in Fluid,Thermal and Combustion Flow, p.1 - 5, 1998/00
耐放射線性光ファイバの先端にサファイアセンサを取り付け、JMTR炉心で発光計測を行った。発光・分光などの光学的手法による炉心内計測の試みである。サファイアセンサからは420,690,860nmの発光ピーク及び700~1200nmに至る幅広い発光が観測された。また、光ファイバ自身の発光として、素材の石英(SiO
)による420nmのピーク及び300~1800nmに広がるチェレンコフ光を観測した。これらの発光は原子炉の出力に比例する。また、原子炉の高出力領域では、サファイアからの長波長帯の熱放射光により、炉心内の
線レベル及び温度計測が可能であることがわかった。僅か径1mm程度以下の光ファイバとサファイアセンサの組合せにより、原子炉の炉心出力と炉心温度の両パラメータをモニタできる超小型センサとなり得る。
角田 恒巳; 四竈 樹男*; 鳴井 実*; 佐川 勉; 茅野 秀夫*; 真田 和夫*; 社本 尚樹*
Materials for Advanced Energy Systems & Fission and Fusion Engineering '94, 0, p.229 - 234, 1994/00
筆者らが開発した耐放射線性光ファイバーについて、14MeV中性子、核分裂炉内など線種と環境の異なる場で照射し、その挙動を調べた。その結果、線と中性子照射では、極めて異なる挙動を示した。中性子照射下では、吸収帯は短波長側に選択的に現れ、700nmより短波長側に大きな吸収を生じるが、700nmより長波長側の吸収は極めて少ない。また、310
n/m
、3.310
Gyの極めて厳しい環境下でも耐性を有することが判った。さらに、JMTR炉心内での照射において、400nm~1700nmの広い発光現象を観測した。
角田 恒巳; 荒 克之; 社本 尚樹*; 真田 和夫*; 稲田 浩一*
DEI-91-124, p.27 - 34, 1991/12
GI形光ファイバは、高い入射効率と優れた伝送特性を合わせ持ち実用性の高いものであるが、コアにドーパントを含むため、SI形やSM形などに比べ耐放射線に劣る面があった。そこで、GeO-SiOコアのGI形光ファイバの耐放射線性の改善を目的に、特に塩素(Cl)不純物の影響を調べた。その結果、耐放射線性に関連するフォトブリーチング効果に、Cl量の強い依存性が認められ、最適なCl含有量が10~100ppmであることがわかった。
角田 恒巳; 荒 克之; 若山 直昭; 真田 和夫*; 稲田 浩一*; 社本 尚樹*
EIM-89-133, p.29 - 36, 1989/12
光ファイバに高線量の放射線を照射すると、紫外域のみならず、~1
m以上の長波長帯においても大きな損失増加を生ずる。この長波長帯における損失増加の原因を調べるため、同一種のファイバにHやHeを拡散し、照射試験を行なった。その結果、ファイバ内に拡散したHは、放射線により容易に活性化され、Ge-OHとして吸収ピークを現すことが判った。また、He拡散の効果は、高線量下でファイバ内に生成するOHを抑制することが判った。
内藤 裕之; 板垣 亘; 伊藤 主税; 岡崎 義広; 長井 秋則; 社本 尚樹*; 竹島 由将*
no journal, ,
高速炉の炉容器内を観察するため耐熱性・耐放射線性に優れた観察装置が必要であり、510Gy/hの照射まで使用可能なファイバスコープを開発している。現状の耐放射線性ファイバスコープは、石英のコア及びクラッドからなるイメージファイバと、石英コアとアクリレート系樹脂クラッドからなるライトガイドファイバから構成されるが、「常陽」炉内観察での使用経験を踏まえ、ライトガイドファイバのクラッドを樹脂から放射線損傷に強い石英へ変更する。また、石英ファイバは近赤外域に吸収ピークがないことから、近赤外線を用いたイメージングを検討する。また、可視光については、光源の光量増加,コアへのOH基添加量増加による伝送損失抑制,撮像素子の感度向上を検討する。コバルト60線源を用いた510Gy/hの線照射試験により、ライトガイドファイバの材質変更による改善効果を確認した。また、近赤外線のイメージファイバ透過光量の損失もほとんどなく、光源,カメラ等の赤外線イメージングデバイスの選定や赤外線による発熱対策等を検討していく。可視域についても検討を進め、高速炉の炉内観察技術の高度化を目指す。
内藤 裕之; 板垣 亘; 伊藤 主税; 北村 了一; 社本 尚樹*; 竹島 由将*
no journal, ,
「常陽」炉心上部機構の交換における炉容器内の監視に用いることを目標に、200Cの高温環境下で50万Gyまで使用可能なファイバスコープを開発している。高純度石英イメージファイバの線照射試験結果について、非架橋酸素正孔センターによるカラーセンターの生成をモデル化することにより、OH基含有量増加による放射線環境下の伝送損失増加の抑止効果を考察した。その結果、カラーセンター生成方程式の近似解を用いて実験値を良好に再現することができ、高純度石英イメージファイバのOH基含有量を1000ppmまで増加させることにより、初期の伝送量は低下するが、50万Gyの高線照射においても伝送損失の増加を1.5dB/m以下に抑止できる見通しを得た。今後は、線照射による影響として、分解能,コントラスト等の画質や機械強度を評価し、本ファイバスコープを高速炉の炉内補修に実用化する予定である。
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。