Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
武内 伴照; 柴田 裕司; 花川 裕規; 上原 聡明*; 上野 俊二*; 土谷 邦彦; 熊原 肇*; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*
JAEA-Technology 2017-026, 26 Pages, 2018/02
JAEA-Technology-2017-026.pdf:4.0MB
原子力施設でシビアアクシデントが発生した際に、プラント状態を監視し、緊急時対応を円滑に実施するためには、信頼性の高い伝送技術が必要である。本研究では、水中で伝送可能な可視光無線伝送システムの構築を目指して、LEDやフォトダイオード等の光学部品に対して10
Gyまでのガンマ線の照射による影響を調べた。その結果、LEDは全光束が減少するとともに樹脂レンズ部が着色した。フォトダイオードの電流-電圧特性にはほとんど変化は無かった。フォトダイオードは、受光感度が減少するとともに窓材の樹脂が着色したが、暗電流は伝送に悪影響を与えるほどの大きさにはならなかった。これらの結果から、両素子を無線伝送システムに適用する場合に考慮すべき特性劣化の主因は、半導体部分の劣化ではなく、樹脂の着色によって発光及び受光量が減少することによるものであることが示唆された。また、発光・受光回路部を環境から隔離するための窓材や、外乱ノイズ光を軽減するための光学フィルタとして、各種ガラスについてもガンマ線照射による透過率の減少を評価し、伝送システムの構築に向けた基礎データを取得した。
武内 伴照; 柴田 裕司; 大塚 紀彰; 上原 聡明; 土谷 邦彦; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 63(5), p.2698 - 2702, 2016/10
被引用回数：3 パーセンタイル：28.28(Engineering, Electrical & Electronic)福島第一原子力発電所事故の教訓から、耐放射線性を有する水中無線伝送システムの開発を開始した。本研究では、
線照射下におけるLEDとフォトダイオード(PD)の発光及び受光素子としての適用性を調べた。この結果、市販のLED及びPDに対する1MGyまでの線照射試験から、光学的特性の劣化主因は、半導体部の照射損傷ではなく、樹脂レンズ部の放射線着色であることが示唆された。一方、使用候補であるLED及びPDを用いた水中5mにおける光伝送を検討したところ、光吸収や1MGy時の暗電流増加を考慮しても受光が可能な信号レベルであると見積もられた。以上より、LED及びPDを用いた耐放射線性を有する水中無線伝送システムの構築に見通しが得られた。
大塚 紀彰; 武内 伴照; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*; 土谷 邦彦
Proceedings of Decommissioning and Remote Systems 2016 (D&RS 2016) (CD-ROM), p.277 - 278, 2016/07
東京電力福島第一原子力発電所の事故を受け、過酷事故時における使用済燃料プールの監視を目的とした、2次元のLEDマトリックスとカメラから成る水中無線伝送システムの開発を行っている。本研究では、構成部品である表面実装型LED(赤・青・緑)及び水密ケース窓材(石英)に対して線照射試験を実施し、線が各試料の光学的特性に与える影響を調べた。また、気泡が存在する水環境下における伝送試験を実施し、気泡がLEDマトリックスによる光通信に与える影響を調べた。1000kGyまでの線照射試験の結果、各LEDの全光束が線量と伴に低下したが、赤色光LEDは最も低下量が小さく、1000kGy時において未照射時の約0.8倍であることがわかった。また、波長450
800nmでは、線照射により、石英の透過率はほぼ変化しないことがわかった。次にLEDマトリックスを用いた伝送試験では、気泡による水面等の乱れ、泡の個数と光信号の伝送精度が低下することを確認した。以上のことより、赤色光表面実装型LED及び石英が本システムの構成部品として適していること、及び水中の泡が光信号の伝送精度に影響を与えることを明らかにした。
武内 伴照; 上野 俊二; 駒野目 裕久*; 大塚 紀彰; 柴田 裕司; 木村 伸明; 松井 義典; 土谷 邦彦; 荒木 政則
Proceedings of 6th International Symposium on Material Testing Reactors (ISMTR-6) (Internet), 7 Pages, 2013/10
福島第一原子力発電所事故における全交流電源喪失状態下では、既存の炉内計装システムは十分には機能せず、結果的に過酷事故の進展を防げなかった。また、IAEA閣僚会合に向けて平成23年6月に取りまとめられた日本国政府報告書において、教訓14として「原子炉及び格納容器などの計装系の強化」が挙げられている。こうした背景を踏まえ、原子力施設でシビアアクシデントが発生した際に、プラント状態を監視するため、平成24年度より、上記2つの対策にかかる研究開発を開始した。本研究開発の課題としては、過酷環境下でも高解像度で監視できる耐放射線性カメラ、撮影した映像を伝送するシステム、計測線等の基盤技術の構築である。これらの開発目標および開発状況や特性試験の概要について述べる。
線劣化特性柴田 裕司; 花川 裕規; 武内 伴照; 上野 俊二; 上原 聡明; 土谷 邦彦; 荒木 政則; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*
no journal, ,
過酷事故時の安全対策高度化のひとつとして、過酷環境下でも対応可能な情報伝送システムの確立が求められている。本研究では、水中かつ高放射線環境下における無線伝送システムの構築を目指して、可視光を用いた光通信に着目し、発信及び受信素子の候補として、それぞれ発光波長の異なる発光ダイオード(LED)3種類及び窓材の異なるフォトダイオード(PD)3種類を選定し、10Gyまでの線照射前後における特性を調べた。その結果、LEDは照射によりレンズ(エポキシ系樹脂)が赤茶色に着色されるとともに、全光束は発光波長の短いLEDほど大きく減少した。また、照射前後における電流-電圧特性はほとんど変化しなかった。一方、PDは、窓材に着色のみられたものは受光感度が減少し、短波長領域でより顕著であった。また、暗電流は照射前後でほとんど変化しなかった。以上のことから、本線量の範囲では、全光束や受光感度が減少した主因は、線照射による半導体の劣化ではなく、レンズや窓材で使用している樹脂の着色であることが示唆された。
武内 伴照; 柴田 裕司; 上野 俊二; 上原 聡明; 土谷 邦彦; 柴垣 太郎*; 駒野目 裕久*
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所事故への教訓として、原子力施設で過酷事故が発生した際に、プラント状態を監視し、状況把握能力の向上を図るための水中環境でも使用可能な無線伝送システムが望まれている。これまで、水中伝送方式として可視光を選定し、発光・受光素子(LED及びフォトダイオード)の耐放射線性を明らかにしてきた。本研究では、過酷事故時に想定されるガレキ及び懸濁や気泡のある水中環境においても、高い信頼性を持つ環境ロバストな可視光無線伝送システム設計を行った。この結果、発信器をLED2次元アレイ、受信器をカメラ(イメージセンサ)とするシステム構成を採用することにより、発信時にパターン信号と明滅信号を重畳することで、水中環境が変化しても伝送が可能である見通しを得た。
線照射効果武内 伴照; 上野 俊二; 柴田 裕司; 土谷 邦彦; 上柳 智裕*; 駒野目 裕久*; 渡辺 恭志*
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所事故への教訓として、原子力施設で過酷事故が発生した際のプラント状態を監視し、状況把握能力の向上を図るための耐放射線性を有する監視カメラの開発が必要である。これまで、ハイビジョン型カメラでは、線照射により画像にノイズが発生し、被写体が写らない現象が発生したが、これは撮像素子内の暗電流増加が原因と考えられている。本研究は、カメラ用撮像素子の画素構造を変更した種々の評価用素子を試作し、線環境下における暗電流の影響を調べた。この結果、暗電流の増加は撮像素子内フォトダイオード表面及び周辺部の界面準位の増大によるものであることが分かった。これにより、3トランジスタ/フィールドプレート型の画素構造とすることで暗電流が抑制され積算線量100kGyまで画像が得られる見通しを得た。
