光ファイバを用いた新方式片側読み出し型放射線分布測定法に関する基礎研究

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

放射線(インターネット), 47(3), p.89 - 96, 2022/10

We developed a novel single-end readout type position-sensitive optical fiber radiation sensor. This sensor measures the radiation intensity distribution along the fiber with light readout only from single end of the optical fiber. To estimate the radiation intensity distribution, we analyzed the wavelength spectrum output at single end of the fiber, which contains information about the transmission distance of light inside the fiber. Based on the unfolding of the wavelength spectrum, the radiation intensity distribution along the fiber could be estimated. The effects of wavelength channel selection and signal-to-noise ratio of the wavelength spectrum on radiation distribution estimation were evaluated. In addition, we performed that our optical fiber sensor could estimate the radiation intensity distribution under the dose rate of 3 Gy/h. The dose rate detection limit was estimated to be 21 mGy/h for the irradiation range of 20 cm.

Evaluation of a one-dimensional position-sensitive quartz optical fiber sensor based on the time-of-flight method for high radiation dose rate applications

寺阪 祐太; 渡辺 賢一*; 瓜谷 章*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 996, p.165151_1 - 165151_8, 2021/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165151

福島第一原子力発電所建屋内における放射線分布測定を目的として、小口径石英光ファイバーの一次元位置敏感型センサーとしての基礎評価を行った。本センサーは光ファイバーと放射線の相互作用により発生するチェレンコフ光の飛行時間情報から放射線の入射位置を決定する。プラスチックシンチレーション光ファイバーを用いた従来のセンサーと比較して、石英光ファイバーは位置分解能がより優れることが分かった。これは、チェレンコフ光の発光寿命が短いことによりタイミング特性が向上したためと考えられた。加えて、本センサーの高放射線環境下での動作特性について、20mSv/hまでの出力線形性及び積算1kGyまでの耐放射線特性を評価した。

再冠水試験に伴う坑道周辺岩盤の変位計測結果

桑原 和道*; 青柳 芳明; 尾崎 裕介; 松井 裕哉

JAEA-Research 2017-002, 39 Pages, 2017/03

JAEA-Research-2017-002.pdf:3.58MB

深度500m冠水試験抗道における再冠水試験によって生じると予測される、坑道周辺岩盤の地中変位を捉えるため、高精度で耐久性のある光ファイバ式岩盤変位計を開発し、冠水坑道内の岩盤変位観測孔に設置した。冠水・水圧回復試験の第一回目は2015年9月に開始されたが、本計測は試験開始前から行い、大きなトラブルもなくデータ収集を継続している。第一回目の冠水試験および第二回目の試験(2016年1月に開始)で冠水坑道内の水圧が上昇すると、冠水坑道壁面近傍の変位計では、縮み側への変位が観測された。計測された変位量と、岩盤を等方均質弾性的挙動をすると仮定して試算した結果と比較すると、抗壁面ではある程度は一致するが、壁面から離れると測定結果は、試算よりも小さかった。これらの結果は、実際の岩盤では割れ目や不均質性が存在するため冠水坑道壁面に作用している水圧がそのまま内部に作用していないためと考えられる。

ITER計測機器に対する放射線照射効果

西谷 健夫; 四竈 樹男*; Reichle, R.*; 杉江 達夫; 角田 恒巳; 河西 敏; 石塚 悦男; 山本 新

プラズマ・核融合学会誌, 78(5), p.462 - 467, 2002/05

http://ci.nii.ac.jp/naid/110003827164

ITER-EDAの工学R&Dの一環として行った、ボロメータ,光ファイバー及び磁気プローブ線照射試験の結果について報告する。ボロメーターは赤外軟X線領域の輻射を測定する素子であり、プラズマのパワーバランスを評価する重要な計測器である。ITERのボロメーターの候補であるマイカ薄膜ボロメータの実時間照射試験をJMTRを用いて行ったところ、マイカ薄膜に蒸着した金の抵抗体の抵抗値の著しい増加が観測され、金から水銀への核変換が原因であることを示した。また0.03dpa(目標0.1dpa)のフルエンスで断線が発生したため、蒸着抵抗体を白金等の核変換断面積が小さい物質に代える必要があることを指摘した。ITER共通試料の光ファイバー(日本製フッ素添加ファイバー2種類,ロシア製3種類)をJMTRで照射した。その結果フッ素添加ファイバー及びロシア製KU-H2G, KS-4Vが優れており、ITERの真空容器近傍でも使用可能なことを示した。無機絶縁ケーブルの照射誘起起電力(RIEMF)については、磁気プローブの両端の中心導体間の作動電圧に与えるRIEMFの影響を、高感度電圧計を用いて直接測定することを試みた結果、ノイズレベル(100nV)以下であり、1000秒間積分しても問題ないことを示した。

Development of solution behavior observation system under criticality accident conditions in TRACY

小川 和彦; 森田 俊夫*; 柳澤 宏司; 會澤 栄寿; 桜庭 耕一; 菅原 進; 大野 秋男

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(12), p.1088 - 1097, 2000/12

https://doi.org/10.3327/jnst.37.1088

臨界事故条件下での硝酸ウラニル溶液と放射線分解ガスボイドの挙動を観察する目的で、TRACY(過渡臨界実験装置)の新たな計装として可視化システムを開発した。本システムは、耐放射線光ファイバースコープ、光源装置、及び耐放射線ビデオカメラから構成される。システムの設計では、TRACYでの非常に強い放射線環境及びTRACYの一次バウンダリとしての安全機能を考慮した。本システムは最近のTRACY実験に使用され、これまで観測できなかった溶液及びボイドの挙動について明瞭な動画を得ることができた。観察結果として、反応度添加条件によって溶液及び放射線分解ガスボイドの挙動が異なることを視覚的に確認することができた。本システムNUCEFより、溶液及びボイド挙動の詳しい情報を得ることができ、動特性解析モデルの開発に貢献できる。

Proton irradiation effects on optical attenuation in doped- and pure-silica fibers

坂佐井 馨; H.Bueker*; F.W.Haesing*; F.Pfeiffer*

JAERI-Research 99-038, 18 Pages, 1999/05

JAERI-Research-99-038.pdf:0.77MB

純粋及びドープト石英ファイバーに20MeV陽子を照射し、波長470nm、660nm及び850nmにおける光学損失を測定した。実験ではファイバーに対して一様に陽子線が照射されるようにファイバーを「一層」に配置した。ドープトファイバーの損失は照射の初期に大きく増大するが、純粋ファイバーの増大は緩やかであった。また、純粋ファイバーの前面に厚さの異なる石英の板を置いて陽子線を照射し光学損失を測定した。損失増加曲線の初期の傾きから陽子線による線量が評価可能であることがわかった。さらに陽子線に対するファイバーの感度は、ドープトファイバーが660nmで1.010(dB/m)/(protons/cm)、純粋ファイバーが470nmで5.510(dB/m)/(protons/cm)であった。

光ファイバーを利用した放射線検出法

角田 恒巳

放射線, 24(1), p.41 - 48, 1998/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/10029792597

種々の技術分野において計測媒体として広く利用されている光ファイバーの放射線計測への利用について述べた。光ファイバーの利用にネックとなっていた耐放射線性の問題も改善され、医療分野から原子炉ドシメトリーにいたる広範な放射線計測への利用研究が進展している。本稿では、まず、光ファイバーの利用に不可欠な耐放射線性の改善について述べ、次いでプラスティックファイバーや石英ファイバーを利用した種々の放射線計測法について、その形態や方法、提案などの実例をあげた。今後、放射線と共に、温度、圧力など他の物理量を同時に測定できるマルチパラメータ計装へと展開が期待される。

動燃技報 No.101

not registered

PNC TN1340 97-001, 154 Pages, 1997/03

PNC-TN1340-97-001.pdf:21.55MB

高速炉安全解析コードSIMMER-IIIの開発の現状と成果運転安全管理のためのリビングPSAシステムの開発確率論的高速炉燃料設計手法の開発「もんじゅ」2次主冷却系温度計の高サイクル疲労破損の解析放射能検層におけるデータ処理と高品位鉱化帯対応シンチレーション光ファイバーを用いた高感度ガスモニタの開発環境試料中241Pu測定法の開発「常陽」における遠隔監視システムの開発研究報告溶媒抽出による三価アクチニドとランタニドの分離20%冷間加工P,Ti添加SUS316ステンレス鋼の中性子照射下での組織変化挙動評価イオン注入法によるクリプトン固定化技術の開発

Pellet ablation profile measurements on the JT-60 tokamak

西谷 健夫; 永島 圭介; 近藤 貴; 西野 信博*; 芳野 隆治; 平山 俊雄; 竹内 浩

Review of Scientific Instruments, 61(10), p.3090 - 3092, 1990/10

https://doi.org/10.1063/1.1141690

JT-60において、4銃身圧空ペレット入射装置による、水素ペレット入射実験を行なった。そのペレットの溶発分布を測定するために、光ファイバー光学系と多チャンネルフォトダイオードを組み合わせた、溶発分布測定装置を開発した。また測定した溶発分布と中性粒子遮蔽モデルに基づくシミュレーション計測との比較を行なった。

Development and application of an on-line tritium production rate measuring method

山口 誠哉

JAERI-M 89-074, 109 Pages, 1989/06

JAERI-M-89-074.pdf:2.51MB

中性子・ガンマ線混在場におけるLi、Liガラス・シンチレータの応答の差を利用して、DT中性子で照射された核融合炉ブランケット模擬体系中のトリチウム生成率を、高感度、オンラインで、かつ高精度に測定する方法を開発した。特に、シンチレータが中性子束に与えるパータベーション(自己遮蔽効果および中性子束低下)、および、シシチレータのサイズが生成荷電粒子であるアルファ粒子・トリトンの飛程に比べて十分大きくないために生ずる波高分布の歪み(端効果)について、実験、理論およびモンテカルロ・シミュレーションにより詳しい検討を加えた。本測定法をブランケット模擬体系中のトリチウム生成率分布測定に適用し、線計数法による結果と良い一致を得た。さらに、Li、Liガラス・シンチレータ同時測定、検出器の超小型化、強電磁場への適応を目的として、本測定法への光ファイバーの応用も行なった。