JP2000065939A

JP2000065939A - 光ファイバ及び光ファイバケーブル

Info

Publication number: JP2000065939A
Application number: JP10246513A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugihara; 寛杉原
Original assignee: WIRED JAPAN KK
Current assignee: WIRED JAPAN KK
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】放射線漏れ監視システムを構築するに必要とな
る検出具としての光ファイバ及び光ファイバケーブルを
安価に提供することである。【構成】この発明に係わる光ファイバケーブルは、光導
波性を有し、一方向に沿って延出するコア１２、及び、
このコア１２の外周面を全面的に被覆すると共に、放射
線により発光するシンチレータが分散されているクラッ
ド層１４を備える光ファイバ１０と、この光ファイバ１
０の外周を略全面的に覆うように配設された放射線遮蔽
層２４とを具備し、この放射線遮蔽層２４には、少なく
とも１カ所に隙間２６が設けられていることを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光を伝送するた
めの光ファイバ、及びこの光ファイバを内部に備えた光
ファイバケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、放射線を扱う（利用する）施
設等においては、放射線漏れは、身体に対するダメージ
が大きいため、これが極力発生しないように種々の対策
が講じられると共に、仮に、放射線漏れが発生した場合
には、これを速やかに、且つ、確実に検出するための検
出システムが開発され、実用に共されている。

【０００３】例えば、放射線漏れが発生する可能性のあ
る場所の全てに、周知のシンチレーション計数管のよう
な放射線監視装置を設置し、常時、この監視装置によ
り、放射線漏れを監視するようなシステムが構築され、
実用に共されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従前の放射線監視システムにおいては、シンチレー
ション計数管は、検出箇所に夫々設置しなければならな
いものである一方で高価なものである。このため、この
ような監視システムの構築に多大な費用がかかることに
なる。従って、制限された予算の中では、どうしても、
設置すべき所の全てに、監視装置を設置した監視システ
ムを構築することが困難となり、この結果、監視箇所に
漏れが出て、完璧な監視システムの構築が困難となり、
改善が要望されている。

【０００５】即ち、放射線漏れを検出することの出来る
安価な検出具の新規な開発が、切に要望されている。

【０００６】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、この発明の主たる目的は、放射線漏れ監視シ
ステムを構築するに必要となる検出具となる光ファイバ
及び光ファイバケーブルを安価に提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる光ファイバは、
請求項１の記載によれば、光導波性を有し、一方向に沿
って延出するコアと、このコアの外周面を全面的に被覆
して前記コア内を伝送される光を該コア内に閉じ込める
クラッド層とを備え、このクラッド層には、放射線によ
り発光するシンチレータが分散され、このシンチレータ
に放射線が照射されることにより発光した光の少なくと
も一部は、前記コア内を伝送されることを特徴としてい
る。

【０００８】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項２の記載によれば、光導波性を有し、一方向に沿っ
て延出するコアと、このコアの外周面を全面的に被覆し
て前記コア内を伝送される光を該コア内に閉じ込めるク
ラッド層と、このクラッド層の外周面を全面的に被覆す
る検出層とを備え、この検出層には、放射線により発光
するシンチレータが分散され、このシンチレータに放射
線が照射されることにより発光した光の少なくとも一部
は、前記クラッド層を介して前記コア内を伝送されるこ
とを特徴としている。

【０００９】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項３の記載によれば、前記シンチレータは、無機シン
チレータであることを特徴としている。

【００１０】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項４の記載によれば、前記放射線は、Ｘ線、α線、β
線及びγ線の少なくとも一つを含み、前記シンチレータ
は、前記Ｘ線、α線、β線及びγ線の何れかにより発光
することを特徴としている。

【００１１】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項５の記載によれば、前記クラッド層の外周面には、
保護層が被覆されていることを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項６の記載によれば、前記検出層の外周面には、保護
層が被覆されていることを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項７の記載によれば、前記コアは、石英ガラスから形
成されていることを特徴としている。

【００１４】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項８の記載によれば、前記クラッド層は、透明高分子
合成樹脂から形成されていることを特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項９の記載によれば、前記シンチレータは、前記クラ
ッド層内にドーピングにより分散されていることを特徴
としている。

【００１６】また、この発明に係わる光ファイバは、請
求項１０の記載によれば、前記シンチレータは、前記検
出層内にドーピングにより分散されていることを特徴と
している。

【００１７】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１１の記載によれば、光導波性を有し、一
方向に沿って延出するコア、及び、このコアの外周面を
全面的に被覆して前記コア内を伝送される光を該コア内
に閉じ込めると共に、放射線により発光するシンチレー
タが分散されているクラッド層を備える光ファイバと、
この光ファイバの外周を略全面的に覆うように配設され
た放射線遮蔽層とを具備し、この放射線遮蔽層には、少
なくとも１カ所に放射線の前記クラッド層への進入を許
容する隙間が設けられていることを特徴としている。

【００１８】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１２の記載によれば、光導波性を有し、一
方向に沿って延出するコアと、このコアの外周面を全面
的に被覆して前記コア内を伝送される光を該コア内に閉
じ込めるクラッド層と、このクラッド層の外周面を全面
的に被覆すると共に、放射線により発光するシンチレー
タが分散されている検出層とを備える光ファイバと、こ
の光ファイバの外周を略全面的に覆うように配設された
放射線遮蔽層とを具備し、この放射線遮蔽層には、少な
くとも１カ所に放射線の前記検出層への進入を許容する
隙間が設けられていることを特徴としている。

【００１９】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１３の記載によれば、前記光ファイバの外
周面を全面的に覆う補強層を更に具備し、前記放射線遮
蔽層は、この補強層の外周に配設されていることを特徴
としている。

【００２０】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１４の記載によれば、前記補強層は、前記
一方向に沿って延びる強化繊維の束を備えていることを
特徴としている。

【００２１】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１５の記載によれば、前記強化繊維の束
は、その外周をテープにより巻回されることにより、前
記光ファイバの外周に固定されていることを特徴として
いる。

【００２２】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１６の記載によれば、前記放射線遮蔽層
は、前記補強層の外周面を被覆している事を特徴として
いる。

【００２３】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１７の記載によれば、前記放射線遮蔽層
は、鉛がコーティングされたテープを巻き付けることに
より構成されていることを特徴としている。

【００２４】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１８の記載によれば、前記隙間は、前記光
ファイバの周方向に沿う全長に渡り形成されていること
を特徴としている。

【００２５】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項１９の記載によれば、前記隙間は、前記一
方向に沿って所定間隔毎に複数箇所に形成されているこ
とを特徴としている。

【００２６】また、この発明に係わる光ファイバケーブ
ルは、請求項２０の記載によれば、前記放射線遮蔽層の
外周には、最外層に位置した状態で、放射線透過性を有
する外被層が全周を覆うように配設されていることを特
徴としている。

【００２７】

【発明を実施する形態】以下に、この発明に係わる光フ
ァイバ及びこれが設けられた光ファイバケーブルの一実
施例の構成を、詳細に説明する。

【００２８】図１に示すように、この実施例に係わる光
ファイバー１０は、光導波性を有すると共に一方向に沿
って延出する純石英ガラス製のコア１２と、このコア１
２の外周面を全面的に密着した状態で被覆するクラッド
層１４と、このクラッド層１４の外周面を全面的に被覆
してクラッド層１４を保護する保護層１６とを備えて、
概略構成されている。

【００２９】ここで、コア１２は周知の構成であるた
め、その説明を省略するが、この発明においては、コア
１２は、純石英ガラス製であることに限定されることな
く、例えば、光導波性が担保され、且つ、耐久性（寿
命）が確保されるものであれば、透明プラスチックス製
であっても良いことは言うまでもない。

【００３０】一方、上述したクラッド層１４は、高分子
合成樹脂、例えば、ＵＶアクリレイトやパイロコート
（商品名：スペクトラン・スペシャリティ・オプティッ
クス・カンパニー社（米国コネチカット州）製）が用い
られている。

【００３１】そして、この発明の特徴として、クラッド
層１４には、Ｘ線、α線、β線及びγ線の何れかにより
発光するシンチレータ１８がドーピング等により分散さ
れている。ここで、シンチレータ１８は周知なものであ
り、その詳細な説明は省略するが、この実施例では、Ｎ
ａＩ（Ｔｌ）やＣｓＩ（Ｔｌ）等の無機シンチレータが
採用されている。

【００３２】尚、Ｘ線で発光するシンチレータ１８とし
ては、上述したＮａｌ（Ｔｌ）の他、ＣａＦ2（Ｅ
ｕ）、ＹＡＰ（Ｃｅ）等が知られており、α線で発光す
るシンチレータ１８としては、上述したＣｓＩ（Ｔｌ）
の他、ＢａＦ2等が知られており、β線で発光するシン
チレータ１８としては、上述したＣａＦ2（Ｅｕ）やＢ
ａＦ2等が知られており、γ線で発光するシンチレータ
１８としては、上述したＮａＩ（Ｔｌ）やＣｓＩ（Ｔ
ｌ）の他、ＢａＦ2、ＣｅＦ3、Ｂ4Ｇ3Ｏ12、ＣｄＷＯ4
等が知られている。

【００３３】また、上述した保護層１６は、所定の機械
的強度を有した合成樹脂、例えば、テフゼル（商品名：
スペクトラン・スペシャリティ・オプティックス・カン
パニー社（米国コネチカット州）製）から形成されてい
る。尚、この保護層１６は、光ファイバ１０としては必
須の構成要素ではなく、これが省略された状態でも、光
ファイバ１０が構成されるものである。

【００３４】以上のようにこの光ファイバ１０は構成さ
れているので、この光ファイバ１０にα線、β線、ガン
マ線等の放射線が照射されると、放射線によって、クラ
ッド層１４に分散されたシンチレータ１８に吸収された
エネルギは、そのシンチレータ１８を構成する原子（又
は分子）の電離と共に励起に使用されることになる。そ
して、励起された原子が元の基底状態に戻ったり、電離
の結果発生した電子・イオン対が何らかの過程を経て再
結合したりした場合に、光子が放出されることになる。
この光子の放出が、放射線による発光現象として規定さ
れるものである。

【００３５】このように放射線の照射に伴いシンチレー
タ１８が発光することになるが、この光は、クラッド層
１４とコア１２との境界面を介して、コア１２内に導入
され、このコア１２内をこれの延出方向に沿って伝送さ
れることになる。

【００３６】ここで、上述した光ファイバ１０は、それ
自身の機械的な強度が充分でないため、以下に説明する
光ファイバーケーブルの形態で、具体的に使用に供され
るものである。

【００３７】次に、以上のように構成される光ファイバ
１０を用いた光ファイバケーブル２０の構成を、図２及
び図３を参照して、詳細に説明する。

【００３８】この光ファイバーケーブル２０は、図２に
示すように、上述した光ファイバ１０と同一構成の光フ
ァイバを光ファイバ心線として備えている。そして、こ
の光ファイバーケーブル２０は、光ファイバ１０の外周
面に、これを補強するための補強層２２を備えている。
この補強層２２は、コア１２の延出方向である一方向に
沿って延びる強化繊維の束２２Ａと、この強化繊維の束
２２Ａの外周をスパイラルに前面に渡り巻回するテープ
２２Ｂとを備え、このテープ２２Ａにより、強化繊維の
束２２Ａは光ファイバ１０の外周に固定されている。

【００３９】また、この補強層２２の外周には、これを
略全面的に覆うように放射線遮蔽層２４が被覆されてい
る。ここで、この放射線遮蔽層２４は、この実施例にお
いては、鉛がコーティングされたテープから規定されて
おり、この鉛コーティングテープをスパイラルに、補強
層２２の外周に巻回することにより、放射線の光ファイ
バ１０への進入を阻止する放射線遮蔽層２４が構成され
ている。

【００４０】ここで、図３に示すように、この放射線遮
蔽層２４は、上述した一方向に沿って所定間隔毎に複数
箇所に渡り隙間２６が形成されている。この隙間２６
は、光ファイバ１０の周方向に沿う全長に渡り、即ち、
放射線遮蔽層２４の全周に渡り形成されている。各隙間
２６の幅は、任意に設定されるものであり、特に後述す
るように放射線を検出する場合においては、その検出す
べき放射線の量に応じて、適宜設定されるものである。

【００４１】そして、この放射線遮蔽層２４の外周に
は、最外層となる外被層２８が全周を覆うように配設さ
れている。この外被層２８は、アウタージャケットとし
て機能するように、放射線透過性を有する硬質の合成樹
脂から形成されている。

【００４２】以上のように光ファイバケーブル２０は構
成されているので、この光ファイバケーブル２０にα
線、β線、ガンマ線等の放射線が照射されると、放射線
は、放射線遮蔽層２４の隙間２６を介して、光ファイバ
１０のクラッド層１４に進入し、ここに分散されている
シンチレータ１８を、上述したようにして発光させるこ
とになる。そして発光された光は、光ファイバ１０のコ
ア１２内を伝送されることになる。

【００４３】次に、上述した構成の光ファイバケーブル
２０を用いて、放射線を検出する（放射線漏れを監視す
る）ための放射線検出システム（放射線漏れ監視システ
ム）の構成を、図４を参照して説明する。

【００４４】この放射線検出システム３０は、図４に示
すように、上述した構成の光ファイバケーブル２０を検
出具として備え、その一端は、光電変換器３２の光入力
端子に接続されている。一方、光ファイバケーブル２０
の他端には、反射板３４が取り付けられており、ここに
到達した光は、この反射板３４により正反射されて、光
電変換器３２に向かって伝送されるようになされてい
る。また、この光電変換器３２の電気信号出力端子は、
Ａ／Ｄ変換器３６を介して、情報処理装置３８に接続さ
れている。

【００４５】ここで、放射線が漏れ出た場合には、この
放射線が漏れでた位置から最も近傍位置の隙間２６に対
応するクラッド層１４の部位で、発光現象が発生し、こ
の部位からコア１２内を互いに反対方向、即ち、光電変
換器３２に向かう方向と、反射板３４に向かう方向と
に、光が伝送されることになる。従って、光電変換器３
２には、発光された光が直接に入射されると共に、一
旦、反射板３４で反射された光が遅れて入射されること
になる。

【００４６】このように、放射線の漏れに際しては、光
電変換器３２に２つの光信号が所定時間隔てた状態で入
射される現象に鑑み、情報処理装置３８おいては、Ａ／
Ｄ変換された電気信号出力端子からの２つの検出信号の
隔たり（ズレ時間）に基づいて、何れの隙間２６で発光
したかを特定する演算処理を実行するように構成されて
いる。

【００４７】尚、この演算処理装置３８には、演算結果
を表示するためのディスプレイ装置４０と警報装置４２
とが接続されており、放射線の漏れが検出された場合に
は、警報装置４２を介して、所定の警報が発せられると
共に、ディスプレイ装置４０に、漏れ出た位置が表示さ
れるようになされている。

【００４８】このようにして、この放射線検出システム
３０を用いることにより、例えば、原子力発電所、放射
線を扱う研究所や工場や医院において、放射線の漏れで
が速やかに検出され、放射線による被曝事故が未然に防
止されることになる。詳細には、例えば、放射線が漏れ
出る部位に接続された排気ダクトや排水ダクトに、この
光ファイバケーブル２０をスパイラル状に巻き付けつつ
張り巡らせることにより、何れの位置で放射線が漏れ出
たかを簡単に且つ即座に検出することが可能となるもの
である。

【００４９】しかも、このような検出具として作用する
光ファイバケーブル２０は非常に安価に製造できるもの
であり、放射線漏れが心配される部位の全てに渡り、こ
の光ファイバケーブルを張り巡らせたとしても、その費
用は高価なものとはならず、決められた予算内で、極め
て効果的に放射線検出システムを構築することが可能と
なり、安全性が高い次元で担保されることになる。

【００５０】一方、宇宙空間にある宇宙衛星等において
は、太陽からの太陽風に含まれる放射線から搭載機器を
守るために、所定の放射線遮断手段が施されているもの
であるが、この放射線遮断手段が何らかの原因で破壊さ
れた場合に、搭載機器が放射線により被曝し、性能劣化
が発生する可能性があり、しかも、何れの機器が被曝し
たかは、地上からは容易に判別し難い状況にある。しか
しながら、この放射線検出システム３０を利用すること
により、何れの機器が放射線により被曝した場合には、
この光ファイバケーブル２０も被曝した搭載機器の近傍
位置にある隙間２６から光ファイバ１０内に放射線が進
入することになる。従って、この放射線検出システム３
０を利用することにより、何れの搭載機器が放射線によ
り被曝したかを、容易に検出することが出きることとな
り、この点における利用価値は非常に高いものである。

【００５１】尚、この発明は、上述した構成に限定され
ることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形可能であることは言うまでもない。

【００５２】例えば、上述した実施例においては、シン
チレータ１８は、クラッド層１４内に分散されるように
説明したが、この発明は、このような構成に限定される
ことなく、例えば図５に変形例として示すように、クラ
ッド層１４の外周面を全面的に被覆されるように設けら
れた検出層１９を備え、この検出層１９内に、シンチレ
ータ１８を分散させるように構成しても良い。この場
合、保護層１６は、検出層１９の外周面を覆うように設
けられることは言うまでもない。

【００５３】以上詳述したように、この発明によれば、
放射線漏れ監視システムを構築するに必要となる検出具
となる光ファイバ及び光ファイバケーブルが安価に提供
されることとなる。

【００５４】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる光ファイバの一実施例の構成
を示す断面図である。

【図２】この発明に係わる光ファイバケーブルの一実施
例の構成を一部破断した状態で示す斜視図である。

【図３】図２に示す光ファイバケーブルの隙間の配設状
態を示す断面図である。

【図４】図２に示す光ファイバケーブルを用いた放射線
検出システムの構成を概略的に示すシステム図である。

【図５】この発明に係わる光ファイバーの変形例の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０光ファイバ１２コア１４クラッド層１６保護層１８シンチレータ１９検出層２０光ファイバケーブル２２補強層２２Ａ強化繊維の束２２Ｂテープ２４放射線遮蔽層２６隙間２８外被層３０放射線検出システム３２光電変換器３４反射板３６Ａ／Ｄ変換器３８情報処理装置４０ディスプレイ装置４２警報装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波性を有し、一方向に沿って延出する
コアと、このコアの外周面を全面的に被覆して前記コア内を伝送
される光を該コア内に閉じ込めるクラッド層とを備え、このクラッド層には、放射線により発光するシンチレー
タが分散され、このシンチレータに放射線が照射されることにより発光
した光の少なくとも一部は、前記コア内を伝送されるこ
とを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】光導波性を有し、一方向に沿って延出する
コアと、このコアの外周面を全面的に被覆して前記コア内を伝送
される光を該コア内に閉じ込めるクラッド層と、このクラッド層の外周面を全面的に被覆する検出層とを
備え、この検出層には、放射線により発光するシンチレータが
分散され、このシンチレータに放射線が照射されることにより発光
した光の少なくとも一部は、前記クラッド層を介して前
記コア内を伝送されることを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】前記シンチレータは、無機シンチレータで
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイ
バ。
【請求項４】前記放射線は、Ｘ線、α線、β線及びγ線
の少なくとも一つを含み、前記シンチレータは、前記Ｘ線、α線、β線及びγ線の
何れかにより発光することを特徴とする請求項１又は２
に記載の光ファイバ。
【請求項５】前記クラッド層の外周面には、保護層が被
覆されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファ
イバ。
【請求項６】前記検出層の外周面には、保護層が被覆さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイ
バ。
【請求項７】前記コアは、石英ガラスから形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項８】前記クラッド層は、透明高分子合成樹脂か
ら形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光
ファイバ。
【請求項９】前記シンチレータは、前記クラッド層内に
ドーピングにより分散されていることを特徴とする請求
項１に記載の光ファイバ。
【請求項１０】前記シンチレータは、前記検出層内にド
ーピングにより分散されていることを特徴とする請求項
２に記載の光ファイバ。
【請求項１１】光導波性を有し、一方向に沿って延出す
るコア、及び、このコアの外周面を全面的に被覆して前
記コア内を伝送される光を該コア内に閉じ込めると共
に、放射線により発光するシンチレータが分散されてい
るクラッド層を備える光ファイバと、この光ファイバの外周を略全面的に覆うように配設され
た放射線遮蔽層とを具備し、この放射線遮蔽層には、少なくとも１カ所に放射線の前
記クラッド層への進入を許容する隙間が設けられている
ことを特徴とする光ファイバケーブル。
【請求項１２】光導波性を有し、一方向に沿って延出す
るコアと、このコアの外周面を全面的に被覆して前記コ
ア内を伝送される光を該コア内に閉じ込めるクラッド層
と、このクラッド層の外周面を全面的に被覆すると共
に、放射線により発光するシンチレータが分散されてい
る検出層とを備える光ファイバと、この光ファイバの外周を略全面的に覆うように配設され
た放射線遮蔽層とを具備し、この放射線遮蔽層には、少なくとも１カ所に放射線の前
記検出層への進入を許容する隙間が設けられていること
を特徴とする光ファイバケーブル。
【請求項１３】前記光ファイバの外周面を全面的に覆う
補強層を更に具備し、前記放射線遮蔽層は、この補強層の外周に配設されてい
ることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光ファ
イバケーブル。
【請求項１４】前記補強層は、前記一方向に沿って延び
る強化繊維の束を備えていることを特徴とする請求項１
３に記載の光ファイバケーブル。
【請求項１５】前記強化繊維の束は、その外周をテープ
により巻回されることにより、前記光ファイバの外周に
固定されていることを特徴とする請求項１４に記載の光
ファイバケーブル。
【請求項１６】前記放射線遮蔽層は、前記補強層の外周
面を被覆している事を特徴とする請求項１１又は１２に
記載の光ファイバケーブル。
【請求項１７】前記放射線遮蔽層は、鉛がコーティング
されたテープを巻き付けることにより構成されているこ
とを特徴とする請求項１６に記載の光ファイバケーブ
ル。
【請求項１８】前記隙間は、前記光ファイバの周方向に
沿う全長に渡り形成されていることを特徴とする請求項
１１又は１２に記載の光ファイバケーブル。
【請求項１９】前記隙間は、前記一方向に沿って所定間
隔毎に複数箇所に形成されていることを特徴とする請求
項１１又は１２に記載の光ファイバケーブル。
【請求項２０】前記放射線遮蔽層の外周には、最外層に
位置した状態で、放射線透過性を有する外被層が全周を
覆うように配設されていることを特徴とする請求項１１
乃至１９の何れか１項に記載の光ファイバケーブル。