JP2002048898A - キャスク用モニタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャスクの複数箇所の物理量を簡易かつ安価
な構成でモニタリングすることができ、温度と圧力を同
時に計測でき、また放射線環境下においても高い耐久性
を有するキャスク用モニタリング装置を提供する。 【解決手段】 本発明にかかるキャスク用モニタリング
装置は、複数のキャスク１の周辺に敷設された光ファイ
バ１０と、圧力測定箇所に配置された圧力センサ１３
と、光ファイバ１０を温度測定箇所に密着させる接着テ
ープ１４と、圧力を求めると共に温度を求め、かつ、各
測定箇所の分布を特定する測定装置１１とを備える。こ
のモニタリング装置によれば、複数の圧力測定箇所と複
数の温度測定箇所に対して１つの測定装置１１を設ける
ことでモニタリングでき、簡易かつ低コストにモニタリ
ングを行うこと等ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼を終えた使用
済み核燃料を収容するキャスクに使用されるものであっ
て、その圧力、温度、あるいは放射線量をモニタリング
するためのモニタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】核燃料サイクルの終期にあって燃焼を終
え使用できなくなった核燃料集合体を、使用済み核燃料
という。この使用済み核燃料は、核分裂性物質および核
分裂生成物などを含んで放射能および崩壊熱を発生する
ことから熱的に冷却する必要があり、原子力発電所の冷
却ピット内で所定期間（例えば１〜３年間）冷却され
る。その後、使用済み核燃料は、放射能の遮蔽容器であ
るキャスクに収容され、所定の貯蔵室内において長期に
渡って貯蔵される。

【０００３】このようなキャスクの一例としては、「原
子力ｅｙｅ」（平成１０年４月１日発行：日刊工業出版
プロダクション）や特開昭６２−２４２７２５号公報な
どにて様々な種類のものが開示されている。図８はキャ
スクの分解斜視図である（一部を破断して示す）。この
キャスク１は、筒形状のキャスク本体２と、一次蓋３ａ
および二次蓋３ｂからなる蓋部３、および他端の底板４
とを備えて構成されている。このうち、キャスク本体２
および底板４はγ線遮蔽体である炭素鋼製の鍛造品であ
る。

【０００４】このキャスク本体２は、円筒状の胴本体５
と、この胴本体５の外周全体を覆う外筒６を備えて構成
されており、これら胴本体５と外筒６との間には、中性
子遮蔽体であるレジン７が充填されている。また、胴本
体５の内部には、複数の角パイプ８を束状に組み合わせ
て構成されたバスケット９が設けられている。これら複
数の角パイプ８は、その内部に挿入した使用済み核燃料
が臨界に達しないように中性子吸収材を混合したアルミ
ニウム合金から形成されており、セルと呼ばれる収容空
間の内部に使用済み核燃料を収容することができる。

【０００５】このように構成されたキャスク１には、そ
の密封性をモニタリングするための図示しない圧力モニ
タリング装置が取り付けられている。この従来の圧力モ
ニタリング装置は、所定の圧力測定箇所（例えば、二次
蓋３ｂ）に固定された圧力センサと、この圧力センサか
らの出力信号を解析処理する圧力測定処理装置とを備え
て構成されている。そして、圧力モニタリング装置にて
測定された圧力が所定範囲以内であれば、キャスク１の
密封性が維持されていると判断される。

【０００６】また、キャスク１には、その表面温度状態
をモニタリングするための図示しない温度モニタリング
装置が取り付けられている。この従来の温度モニタリン
グ装置は、所定の温度測定箇所（例えば、キャスク本体
２の外周面）に固定された温度センサと、この温度セン
サからの出力信号を解析処理する温度測定処理装置とを
備えて構成されている。そして、温度モニタリング装置
にて測定された温度が所定範囲以内であれば、キャスク
１に温度的な異常がないと判断される。

【０００７】さらに、キャスク１から漏洩する可能性が
ある放射線の量をモニタリングするため、キャスク１の
周囲には図示しない仮置型の放射線検出器が配置される
ことがあった。そして、放射線検出器にて測定された放
射線量が所定範囲以内であれば、キャスク１の放射線遮
蔽性に問題がないと判断される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧力モニタリング装置や温度モニタリング装置において
は、一つの圧力センサや温度センサに対して一つの測定
処理装置を設ける必要があったので、配線経路が複雑に
なると共に、モニタリングに要するコストが高くなると
いう問題があった。特に、複数のキャスク１が並設され
ている場合には、測定処理装置の数が一層増加すると共
に配線経路がますます複雑になるため、この問題は一層
深刻であった。また、放射線検出器に対しても、電源ケ
ーブルや信号伝送ケーブルを敷設する必要があるため、
配線経路の複雑化やモニタリングコスト増大の問題があ
った。

【０００９】また、従来は、圧力モニタリングと温度モ
ニタリングが単に個別的に行なわれていた。しかしなが
ら、圧力は温度変化に伴っても変化するので、圧力モニ
タリングによって圧力変化が計測された際、この圧力変
化が、キャスクの密閉性の低下等による圧力変化である
のか、あるいは、温度変化に伴う圧力変化であるのかを
区別することが必要となる。したがって、単に圧力と温
度を個別的にモニタリングするのでなく、両者を同時に
行なうことができれば精度を向上できる。

【００１０】また、従来の圧力モニタリング装置や温度
モニタリング装置には、半導体素子等の電気的要素が組
み込まれており、この電気的要素に対して放射線が照射
された際には放射線照射効果によりその信頼性が低下す
るので、モニタリング装置を定期的に点検や交換等する
必要があった。このことも、モニタリングに要するコス
トを増加させる一因になっていた。したがって、耐放射
線性の高いモニタリング装置が要望されていた。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、キャスクの複数箇所の物理量を簡易かつ安価な構成
でモニタリングすることができ、温度と圧力を同時に計
測でき、また放射線環境下においても高い耐久性を有す
るキャスク用モニタリング装置を提供することを目的と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
請求項１に記載のキャスク用モニタリング装置は、使用
済み核燃料を収容する複数のキャスクの所定の物理量を
モニタリングするためのキャスク用モニタリング装置で
あって、複数のキャスクの周辺に敷設された光ファイバ
と、各キャスクの圧力測定箇所において、光ファイバを
介して伝送される光の強度を当該圧力測定箇所の圧力に
応じて変化させる圧力センサと、各キャスクの所定の温
度測定箇所において、光ファイバを介して伝送される光
の波長の強度比を当該温度測定箇所の温度に応じて変化
させるよう、上記光ファイバを当該温度測定箇所に密着
させる密着手段と、上記光の強度に基づいて上記圧力測
定箇所における圧力を求めると共に、上記光の波長の強
度比に基づいて上記温度測定箇所における温度を求め、
かつ、上記光ファイバを介して伝送される光の検知タイ
ミングに基づいて各圧力測定箇所または各温度測定箇所
の分布を特定する測定装置とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】従来は、１箇所の圧力測定箇所に対して１
つの圧力モニタリング装置が必要であり、また、１箇所
の温度測定箇所に対して１つの温度モニタリング装置が
必要であった。これに対して上記本構成によれば、複数
の圧力測定箇所と複数の温度測定箇所に対して１つの測
定装置を設けることで圧力、温度、および、これらの分
布をモニタリングすることができる。したがって、配線
経路や装置構成が簡易になり、簡易かつ低コストにモニ
タリングを行うことができる。また、圧力と温度を１つ
の装置で同時にモニタリングすることができるので、圧
力変化が計測された際、この圧力変化が、キャスクの密
閉性の低下等による圧力変化であるのか、あるいは、温
度変化に伴う圧力変化であるのかを、容易かつ迅速に区
別することができる。特に、光ファイバによる圧力およ
び温度のモニタリングにおいては、測定箇所に電気的要
素を配置する必要がないので、放射線によって劣化等す
ることを防止でき、モニタリング装置の耐放射線性を向
上させることができる。したがって、モニタリング装置
の点検や交換等の頻度を低減することができ、モニタリ
ングに要するコストを一層低減することができる。

【００１４】また、請求項２に記載のキャスク用モニタ
リング装置は、請求項１に記載のキャスク用モニタリン
グ装置において、各キャスクの放射線量測定箇所におい
て、放射線が照射された際にシンチレーション光を発生
させるシンチレータと、上記光ファイバに直列接続され
るものであって、上記シンチレーション光を測定箇所毎
に異なる波長に変換する波長変換ファイバとをさらに備
え、上記測定装置は、上記シンチレーション光に基づい
て上記放射線量測定箇所における放射線量をさらに求
め、かつ、上記光ファイバを介して伝送される光の波長
に基づいて各放射線量測定箇所の分布をさらに特定する
ことを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、圧力に加えて、複数の
放射線量測定箇所における放射線量とその分布をモニタ
リングすることができる。したがって、放射線量のモニ
タリングを行う場合においても、配線経路や装置構成が
簡易になり、簡易かつ低コストにモニタリングを行うこ
とができる。

【００１６】また、請求項３に記載のキャスク用モニタ
リング装置は、請求項１または２に記載のキャスク用モ
ニタリング装置において、上記光ファイバを、耐放射線
光ファイバにて構成したことを特徴とする。

【００１７】この構成によれば、光ファイバの耐放射線
性が向上するので、光ファイバの点検や交換等の頻度を
低減することができ、モニタリングに要するコストを一
層低減することができる。

【００１８】また、請求項４に記載のキャスク用モニタ
リング装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載のキ
ャスク用モニタリング装置において、上記光ファイバ
を、各キャスクの一次蓋と二次蓋との間に固定されるも
のであって、内部に断熱材を有する金属管の内部に挿通
したことを特徴とする。

【００１９】一般的には、有機保護材にて形成されてい
る光ファイバと、金属にて形成されているキャスクの蓋
とを、放射性物質等の漏洩がないように確実に固定する
ことが困難である。これに対して上記構成によれば、光
ファイバが、一次蓋と二次蓋の間に固定された金属管に
挿通されるので、この金属管と二次蓋とを溶接等にて容
易に固定することができ、放射性物質等が漏洩すること
を容易かつ確実に防止することができる。また、金属管
の内部に断熱材が設けられているので、金属管の内部の
温度が周囲温度（一次蓋と二次蓋の間の温度）と略同等
に維持され、温度計測を正確に行なうことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるキャスク
用モニタリング装置の実施の形態を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限
定されるものではない。

【００２１】（実施の形態１）本実施の形態は概略的
に、複数のキャスクの圧力、温度、および、その分布
を、共通の光ファイバと１台の測定装置にて測定するモ
ニタリング装置にかかるものである。図１は実施の形態
１にかかるキャスク用モニタリング装置の全体構成を示
す図である。この図１において、複数のキャスク１が並
設されており、各キャスク１には複数本の光ファイバ１
０が直列的に敷設されると共に、この光ファイバ１０の
一端には測定装置１１が接続されている。なお、キャス
ク１自体は図８に示した従来のキャスク１と同様に構成
することができるので、その説明を省略すると共に、同
じ構成要素を同符号にて示す。

【００２２】このうち、光ファイバ１０の各々は、石英
ガラス製のコアと、このコアの外周面を被覆するクラッ
ド層と、このクラッド層の外周面を被覆する保護層とを
備えて構成されている。これら光ファイバ１０は、光カ
プラ１２によって相互に接続されているため、キャスク
１の配置数に応じてその敷設長を容易に調節することが
できる。この光ファイバ１０は、各キャスク１の上面の
圧力測定箇所において圧力センサ１３に連結されると共
に、各キャスク１の上面の温度測定箇所において接着テ
ープ１４によって接着されている。

【００２３】図２には圧力センサ１３の拡大断面図を示
す。この圧力センサ１３は、マイクロベンド型の圧力セ
ンサであり、櫛状の一対のマイクロベンド１３ａの間に
光ファイバ１０を挟持するように構成されている。そし
て、マイクロベンド１３ａのいずれか一方または両方が
圧力測定箇所に密着するように配置されており（例え
ば、二次蓋３ｂに設けた図示しない穴部に嵌入されてお
り）、この圧力測定箇所の圧力がマイクロベンド１３ａ
に伝達されることにより、マイクロベンド１３ａによる
光ファイバ１０の挟持力（光ファイバ１０に生じる歪
み）が変化する。

【００２４】ここで、圧力測定箇所の圧力が小さい場合
には、光ファイバ１０の挟持力が小さいために、この光
ファイバ１０にて伝送されるレーザ光の損失が少なくな
り、このレーザ光の強度が比較的大きくなると共に、後
述する後方散乱光の強度が比較的小さくなる。一方、圧
力測定箇所の圧力が大きい場合には、光ファイバ１０の
挟持力が大きくなるために、この光ファイバ１０にて伝
送されるレーザ光の損失が多くなり、このレーザ光の強
度が比較小さくなると共に、後方散乱光の強度が比較的
大きくなる。

【００２５】また、図１において、接着テープ１４は、
光ファイバ１０を介して伝送されるレーザ光の波長の強
度比を当該温度測定箇所の温度に応じて変化させるよ
う、光ファイバ１０を当該温度測定箇所に密着させる密
着手段である。この密着手段としては、光ファイバ１０
を温度測定箇所に密着させ得る任意のものを使用するこ
とができ、例えば、接着テープ１４に代えて、固定金具
を用いて光ファイバ１０を温度測定箇所に密着状に固定
してもよい。なお、レーザ光の波長の強度比については
後述する。

【００２６】次に、測定装置１１について説明する。こ
の測定装置１１は、パルス状のレーザ光を発生するレー
ザ光源１１ａと、後方散乱光を電気信号に変換する光検
出器１１ｂと、これらレーザ光源１１ａおよび光検出器
１１ｂと光ファイバ１０とを光伝送可能に接続する光カ
プラ１１ｃと、データ処理装置１１ｄと、モニタ１１ｅ
とを備えて構成されている。このデータ処理装置１１ｄ
は、光検出器１１ｂにて変換された電気信号に基づいて
後方散乱光の強度および強度比を算出し、これら強度お
よび強度比に基づいて圧力および温度を算出すると共
に、圧力測定箇所における圧力の分布および温度測定箇
所における温度の分布を算出する。また、モニタ１１ｅ
は、このデータ処理装置１１ｄにて算出された圧力およ
び温度を表示する。この測定装置１１は図示のように、
複数のキャスク１に対して１台のみ設けられている。

【００２７】次に、このように構成されたモニタリング
装置によるモニタリングについて説明する。まず、レー
ザ光源１１ａから発せられたパルス状のレーザ光は、光
カプラ１１ｃを介して光ファイバ１０内のコアに入射
し、このコア内をその長手方向に沿って伝送される。こ
こで、レーザ光の如き高強度の光が光ファイバ１０に入
射した場合には、光ファイバ１０の各点において上述の
後方散乱光が生じる。

【００２８】この後方散乱光の波長スペクトルを図３に
模式的に示す。この後方散乱光の大部分は、時間方向の
略中央に位置するレイリー散乱光（図３のＬ１）である
が、その両側には少し波長の異なるラマン散乱光が存在
することが知られている。このラマン散乱光は、２つの
成分から構成されており、レイリー散乱光よりも長波長
の成分はストークス成分（図３のＬ２）、短波長の成分
はアンチストークス成分（図３のＬ３）と呼ばれてい
る。

【００２９】ここで、レイリー散乱光の強度は、光ファ
イバ１０が上述の圧力センサ１３のマイクロベンド１３
ａにて挟持されることにより変化する。したがって、こ
のレイリー散乱光の強度に基づいて、圧力測定箇所にお
ける圧力を測定することができる。また、ストークス成
分とアンチストークス成分との強度比は、温度に関して
以下の式（１）に従う関係にあることが知られている
（ここで、λa＝アンチストークス成分の波長、λs＝ス
トークス成分の波長、ν＝入射したレーザ光からの波数
の変化、ｈ＝Planck定数、ｃ＝光ファイバ１０のコア内
での光速、ｋ＝ボルツマン定数、Ｔ＝絶対温度）。

【００３０】

【数１】

【００３１】したがって、このストークス成分とアンチ
ストークス成分との強度比に基づいて、温度測定箇所に
おける温度を測定することができる。また、圧力測定箇
所におけるレイリー散乱光の強度と圧力との関係は、当
該圧力測定箇所の温度に応じて変動することが知られて
いるため、この圧力測定箇所の温度についても同様の原
理によって測定し、この温度を用いて圧力の温度補正を
行うことができる。

【００３２】また、複数の圧力測定箇所および複数の温
度測定箇所における分布を測定するためには、ＯＴＤＲ
法（Optical Time Domain Reflectometry法）による離
散分布測定を適用することができる。すなわち、レーザ
光を発してから、後方散乱光が得られるまでの時間を距
離に換算することで、圧力測定箇所および温度測定箇所
を特定することができる。

【００３３】再び図１において、後方散乱光が光カプラ
１１ｃを介して光検出器１１ｂに入射すると、この光検
出器１１ｂにて強度に応じた電圧を有する電気信号に変
換されて、データ処理装置１１ｄに出力される。このデ
ータ処理装置１１ｄにおいては、レイリー散乱光、ラマ
ン散乱光のストークス成分、および、ラマン散乱光のア
ンチストークス成分のそれぞれの強度が算出され、レイ
リー散乱光の強度に基づいて圧力測定箇所における圧力
が算出され、ラマン散乱光のストークス成分とアンチス
トークス成分との強度比に基づいて圧力測定箇所および
温度測定箇所における温度が算出される。また、圧力測
定箇所の温度を用いて、所定の補正式にしたがって圧力
の温度補正が行なわれる。さらに、後方散乱光が得られ
るまでの時間が距離に換算され、圧力測定箇所および温
度測定箇所が特定される。

【００３４】このように測定された圧力および温度は、
任意の表示形式にてモニタ１１ｅに表示される。例え
ば、横軸を各測定箇所、縦軸を圧力および温度とするグ
ラフ形式で表示してもよく、あるいは、折れ線グラフ、
棒グラフ、数値表示等にて表示してもよい。このように
本モニタリング装置によれば、直列的に敷設された光フ
ァイバ１０と、１台の測定装置１１を用いることによっ
て複数箇所における圧力および温度を測定することがで
きるので、簡易かつ低コストにモニタリングを行うこと
ができる。

【００３５】（実施の形態２）次に、実施の形態２につ
いて説明する。この実施の形態は概略的に、複数のキャ
スクの圧力、放射線量、および、その分布を、共通の光
ファイバと１台の測定装置にて測定するモニタリング装
置にかかるものである。ただし、特に説明なき構成およ
び処理は上述した実施の形態１と同じであり、同じ構成
要素を同符号にて示す。

【００３６】図４は実施の形態２にかかるキャスク用モ
ニタリング装置の全体構成を示す図である。この図４に
おいて、複数の光ファイバ１０は光カプラ１２を介して
並列的に接続されており、キャスク１の相互間に配置さ
れた光ファイバ１０には、当該光ファイバ１０を適当に
巻き回すことによって遅延器１５が設けられている。こ
の光ファイバ１０は、各キャスク１の上面の圧力測定箇
所において圧力センサ１６に連結されると共に、各キャ
スク１の上面の放射線量測定箇所に設けられたシンチレ
ータ１７の内部において波長変換ファイバ１８に接続さ
れている。

【００３７】本実施の形態における圧力センサ１６とし
ては、実施の形態１と同様にマイクロベンド型のものを
用いることもできるが、ここではフォトニック型のもの
が用いられている。この圧力センサ１６の拡大断面図を
図５に示す。この圧力センサ１６は、圧力測定箇所に密
着状に配置されるダイヤフラム１６ａと、このダイヤフ
ラム１６ａに連動して変位する可動反射部１６ｂと、固
定的な固定反射部１６ｃとを備えて構成されている（な
お、固定反射部１６ｃに代えて可動反射部１６ｂをさら
に設けることも可能である）。そして、可動反射部１６
ｂおよび固定反射部１６ｃを介して光ファイバ１０間に
おけるレーザ光の伝送が行なわれる。ここで、圧力測定
箇所の圧力によってダイヤフラム１６ａを介して可動反
射部１６ｂが変位することにより、光ファイバ１０間に
おけるレーザ光の伝送効率が変化するので、この変化に
基づいて圧力を算出することができる。

【００３８】次に、放射線量測定箇所に設けられたシン
チレータ１７および波長変換ファイバ１８について説明
する。これらシンチレータ１７および波長変換ファイバ
１８の拡大断面図を図６に示す。このシンチレータ１７
は放射線を受けた際に発光するものであり、例えば、Ｎ
ａＩ（Ｔｌ）やＣｓＩ（Ｔｌ）等の無機シンチレータを
用いて箱状に形成することができる。また、波長変換フ
ァイバ１８は光が入ると再発光する物質で形成されてお
り、シンチレータ１７の内部に貫通するように配置され
ており、このシンチレータ１７にて発生されたシンチレ
ーション光を、自己の軸方向の光パルスに変換する。な
お、図４の測定装置１１については、実施の形態１とほ
ぼ同様に構成されているが、光ファイバ１０の一端にレ
ーザ光源１１ａが接続されていると共に他端に光検出器
１１ｂが接続されている点、図１の光カプラ１１ｃが設
けられていない点、および、データ処理装置１１ｄの処
理内容が異なる。この処理内容については後述する。

【００３９】次に、このように構成されたモニタリング
装置によるモニタリングについて説明する。まず、レー
ザ光源１１ａから発せられたパルス状のレーザ光は、光
ファイバ１０内のコアに入射し、このコア内をその長手
方向に沿って伝送される。ここで、圧力測定箇所に達し
たレーザ光は、上述の圧力センサ１６によって圧力に応
じた損失を受ける。また、放射線量測定箇所において
は、放射線がシンチレータ１７に入射するとシンチレー
ション光が発生し、このシンチレーション光が波長変換
ファイバ１８に入射して波長変換を受けて、波長変換フ
ァイバ１８の軸方向の光パルスになる。この光パルス
は、光ファイバ１０に伝送される。

【００４０】このように伝送されたレーザ光および光パ
ルスが光検出器１１ｂに入射し、この光検出器１１ｂに
て強度に応じた電圧を有する電気信号に変換されて、デ
ータ処理装置１１ｄに出力される。このデータ処理装置
１１ｄにおいては、レーザ光の強度が算出され、この強
度に基づいて損失が算出され、この損失に基づいて圧力
が算出される。また、データ処理装置１１ｄでは、光パ
ルスの強度が算出され、この強度に基づいて放射線量が
算出される。

【００４１】ここで、圧力測定箇所の分布は、時間領域
の活用による離散分布測定の概念を適用して求めること
ができる。すなわち、遅延器１５を介して伝送されたレ
ーザ光はその分だけ遅延したタイミングにて測定装置１
１に到達するので、この遅延量に基づいて測定箇所を特
定することができる。なお、このように分布を求めるの
は、圧力センサ１６をフォトニック型としたので、セン
サ内での損失が大きく、実施の形態１のようなＯＴＤＲ
法を適用することが困難だからである。しかしながら、
圧力センサ１６をマイクロベンド型として、ＯＴＤＲ法
を適用してもよい。また、放射線量測定箇所の分布は、
変換波長の異なる数種類の波長変換ファイバ１８を用い
て求めることができる。

【００４２】（実施の形態３）次に、実施の形態３につ
いて説明する。この実施の形態は概略的に、キャスクに
対する光ファイバの取り付け構造の一例を詳細に示すも
のである。ただし、特に説明なき構成および処理は上述
した実施の形態１と同じであり、同じ構成要素を同符号
にて示す。また、光ファイバの取り付け構造は、本実施
の形態に示した構造に限られず、他の任意の構造を採用
することができる。

【００４３】図７はこの実施の形態にかかるキャスクの
蓋周辺の縦断面図である。この図７に示すように、キャ
スク１の蓋３を構成する一次蓋３ａと二次蓋３ｂとの間
には、金属管２０が配置されている。この金属管２０
は、側面略Ｕ字状の円筒管であり、キャスク１の外部か
ら二次蓋３ｂを貫通し、一次蓋３ａと二次蓋３ｂとの間
を通過し、再び二次蓋３ｂを貫通してキャスク１の外部
に至る。そして、この金属管２０の内部に光ファイバ１
０が挿通されることによって、光ファイバ１０の取り付
けが行なわれている。。なお、基本的に、金属管２０の
形状や材質は任意であり、例えば、角筒状に形成するこ
ともできる。

【００４４】この金属管２０は、その二次蓋３ｂに対す
る貫通箇所において、当該二次蓋３ｂに溶接されること
によって固定されている（図７には、この溶接箇所を溶
接部２１として示す）。したがって、金属管２０と二次
蓋３ｂとの間の隙間が塞がれ、これらの間から放射性物
質等が漏洩することが防止されている。この点を考慮し
て、金属管２０は溶接性に優れた金属にて形成されるこ
とが好ましい。ただし、放射性物質等の漏洩を防止する
ことができる限りにおいて、金属管２０の固定方法は任
意である。

【００４５】また、金属管２０の両端部には、断熱材２
２が収容されている。この断熱材２２は、金属管２０の
内部空間を断熱密閉すると共に、その内部に光ファイバ
１０を挿通させる。このように断熱材２２を設けること
により、金属管２０の内部の温度が周囲温度（一次蓋３
ａと二次蓋３ｂの間の温度）と略同等に維持され、温度
計測を正確に行なうことができる。なお、温度計測の正
確性かつ応答性を考慮して、金属管２０は、熱伝導率の
高い金属にて形成されることが好ましい。

【００４６】さて、これまで本発明の実施の形態につい
て説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外に
も、上記請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内にお
いて種々の異なる実施の形態にて実施されてよいもので
ある。

【００４７】例えば、圧力測定箇所、温度測定箇所、あ
るいは、放射線量測定箇所は、図示の位置や数に限られ
ず、キャスクの任意の位置に設定することができる。例
えば、キャスク本体の外周面の複数位置に温度測定箇所
を設定し、このキャスク本体に光ファイバを螺旋状等に
巻き付けるようにして密着させてもよい。また、このよ
うにキャスク本体に光ファイバを巻き付ける場合には、
この巻き付け部分によって遅延器を構成することもでき
る。その他、圧力センサとしては放射線環境下に適用で
きるものとしてマイクロベンド型とフォトニック型とを
示したが、これらに限られず他の異なる構造を採用する
ことができる。また、シンチレーションについても他の
異なる構造を採用することができ、例えば、箱状でなく
平板状に構成してもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
キャスク用モニタリング装置（請求項１）によれば、圧
力センサと、密着手段と、圧力を求めると共に温度を求
め、かつ、各測定箇所の分布を特定する測定装置とを備
えているので、複数の圧力測定箇所と複数の温度測定箇
所に対して１つの測定装置を設けることで圧力、温度、
および、これらの分布をモニタリングすることができ、
簡易かつ低コストにモニタリングを行うことができる。
また、圧力と温度を１つの装置で同時にモニタリングで
きるので、圧力変化が計測された際、その原因を容易か
つ迅速に区別することができる。特に、測定箇所に電気
的要素を配置する必要がないので、モニタリング装置の
点検や交換等の頻度を低減することができ、モニタリン
グに要するコストを一層低減することができる。

【００４９】また、本発明にかかるキャスク用モニタリ
ング装置（請求項２）によれば、シンチレータと、波長
変換ファイバとをさらに備え、上記測定装置は、上記シ
ンチレーション光に基づいて上記放射線量測定箇所にお
ける放射線量とその分布をさらに求めるので、放射線量
のモニタリングを行う場合においても、配線経路や装置
構成が簡易になり、簡易かつ低コストにモニタリングを
行うことができる。

【００５０】また、本発明にかかるキャスク用モニタリ
ング装置（請求項３）によれば、上記光ファイバを、耐
放射線光ファイバにて構成しているので、光ファイバの
耐放射線性が向上し、光ファイバの点検や交換等の頻度
を低減することができ、モニタリングに要するコストを
一層低減することができる。

【００５１】また、本発明にかかるキャスク用モニタリ
ング装置（請求項４）によれば、光ファイバが、一次蓋
と二次蓋の間に固定された金属管に挿通されるので、放
射性物質等が漏洩することを容易かつ確実に防止するこ
とができる。また、金属管の内部に断熱材が設けられて
いるので、温度計測を正確に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかるキャスク用モニ
タリング装置の全体構成を示す図である。

【図２】圧力センサの拡大断面図である。

【図３】後方散乱光の波長スペクトルを模式的に示す図
である。

【図４】本発明の実施の形態２にかかるキャスク用モニ
タリング装置の全体構成を示す図である。

【図５】圧力センサの拡大断面図である。

【図６】シンチレータおよび波長変換ファイバの拡大断
面図である。

【図７】本発明の実施の形態３にかかるキャスクの蓋周
辺の縦断面図である。

【図８】キャスクの分解斜視図である。

【符号の説明】

１ キャスク １０ 光ファイバ １１ 測定装置 １１ａ レーザ光源 １１ｂ 光検出器 １１ｃ 光カプラ １１ｄ データ処理装置 １１ｅ モニタ １２ 光カプラ １３ 圧力センサ １３ａ マイクロベンド １４ 接着テープ １５ 遅延器 １６ 圧力センサ １６ａ ダイヤフラム １６ｂ 可動反射部 １６ｃ 固定反射部 １７ シンチレータ １８ 波長変換ファイバ ２０ 金属管 ２１ 溶接部 ２２ 断熱材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｌ 9/00 Ｇ０１Ｌ 9/00 Ｂ Ｇ２１Ｃ 19/32 Ｇ２１Ｃ 19/32 Ｗ (72)発明者 伊藤 智博 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 松岡 寿浩 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 2F055 AA39 BB20 CC02 DD20 EE31 FF02 FF34 GG11 2F056 CL00 VF02 VF03 VF12 VF17 2F076 BA12 BD06 BD07 BD11 BE09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用済み核燃料を収容する複数のキャス
   クの所定の物理量をモニタリングするためのキャスク用
   モニタリング装置であって、 複数のキャスクの周辺に敷設された光ファイバと、 各キャスクの圧力測定箇所において、光ファイバを介し
   て伝送される光の強度を当該圧力測定箇所の圧力に応じ
   て変化させる圧力センサと、 各キャスクの所定の温度測定箇所において、光ファイバ
   を介して伝送される光の波長の強度比を当該温度測定箇
   所の温度に応じて変化させるよう、上記光ファイバを当
   該温度測定箇所に密着させる密着手段と、 上記光の強度に基づいて上記圧力測定箇所における圧力
   を求めると共に、上記光の波長の強度比に基づいて上記
   温度測定箇所における温度を求め、かつ、上記光ファイ
   バを介して伝送される光の検知タイミングに基づいて各
   圧力測定箇所または各温度測定箇所の分布を特定する測
   定装置と、 を備えたことを特徴とするキャスク用モニタリング装
   置。
2. 【請求項２】 各キャスクの放射線量測定箇所におい
   て、放射線が照射された際にシンチレーション光を発生
   させるシンチレータと、 上記光ファイバに直列接続されるものであって、上記シ
   ンチレーション光を波長変換するものであって測定箇所
   毎に変換波長の異なる波長変換ファイバとをさらに備
   え、 上記測定装置は、上記シンチレーション光に基づいて上
   記放射線量測定箇所における放射線量をさらに求め、か
   つ、上記光ファイバを介して伝送される光の波長に基づ
   いて各放射線量測定箇所の分布をさらに特定すること、 を特徴とする請求項１に記載のキャスク用モニタリング
   装置。
3. 【請求項３】 上記光ファイバを、耐放射線光ファイバ
   にて構成したことを特徴とする請求項１または２に記載
   のキャスク用モニタリング装置。
4. 【請求項４】 上記光ファイバを、各キャスクの一次蓋
   と二次蓋との間に固定されるものであって、内部に断熱
   材を有する金属管の内部に挿通したことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか一つに記載のキャスク用モニタリ
   ング装置。