JP2015010998A - 線量率測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電離箱及び信号変換器周辺の電磁誘導ノイズの影響を低減する線量率測定装置を得る。
【解決手段】電離箱の筐体，ケーブルのシールド，信号変換器の筐体及び測定部の筐体は直列接続されて、測定部で１点接地され、その接地以外はアースから絶縁され、電離箱における固定される箇所に撥水性耐熱絶縁材を被覆して、固定側架台から電離箱を電気的に絶縁し、ケーブルとケーブルとのコネクタの接続部を融着テープで防水処理してから撥水性耐熱絶縁材で被覆した。
【選択図】図１

Description

この発明は、原子炉施設、核燃料再処理施設等に設置され、放射線検出器として電離箱を使用した線量率測定装置に関するものである。

従来の線量率測定装置は、外部から入射する放射線を検出して電離電流を出力する電離箱と、電離箱から出力された電離電流を伝送する電流信号ケーブルと、電離箱を動作させるために高電圧を供給する高電圧ケーブルと、電流信号ケーブルから電離電流が入力され信号変換して出力すると共に、中継した高電圧を高電圧ケーブルに出力する信号変換器とを備えている。前記線量率測定装置は、電流信号MI（Mineral Insulation）ケーブル及び高電圧MIケーブルの端末のコネクタを、それぞれ電流信号ケーブルのコネクタ、高電圧ケーブルのコネクタに接続し、そのコネクタの接続部を融着テープで防水処理している。さらに、前記線量率測定装置は、それぞれが絶縁された電離箱の筐体と、ケーブルシールドと、コネクタのハウジングと、信号変換器の筐体とを直列に接続し、信号変換器からの変換信号の受信先であり、高電圧の供給元である測定部で１点接地し、絶縁された電離箱を架台に固定している(特許文献１参照)。

特開２０１１−８０８６２号公報（段落[００３４]〜[００３５]、図３）

従来の線量率測定装置は、以上のように構成され、シールドが測定部で１点接地されるように接続することで耐ノイズ性が維持されている。そのため、温度及び湿度の環境条件が厳しい現場に設置される電離箱が、例えば施設に事故が発生し、急激な環境の変化により電離箱表面及びそれを固定している架台の表面に結露が発生した場合、結露水でそれらが濡れることで、意図しない現場接地が発生する。すると、電離箱と測定部とで２点接地が発生し、シールドとグラウンドの閉ループが形成され、電磁ノイズが侵入し易い状況になってしまう恐れがあった。また、電離箱が現場接地されると、他設備の地絡電流ノイズが現場接地からシールドを経由して他設備の電源装置に戻るループが形成されるため、本来の線量率測定装置（放射線モニタ）としての測定に支障をきたす恐れがあった。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、電離箱及び信号変換器周辺の電磁誘導ノイズの影響を低減することを目的とする。

この発明に係わる線量率測定装置は、外部から入射する放射線を検出して電離電流を出力する電離箱と、前記電離箱の筐体に固定され前記電離箱から出力された電離電流を伝送する電流信号MIケーブルと、前記電離箱の筐体に固定され前記電離箱を動作させる高電圧を前記電離箱に供給する高電圧ＭＩケーブルと、前記電流信号MIケーブルとコネクタを介して接続され前記電離箱から出力された電離電流を伝送する電流信号ケーブルと、前記高電圧ＭＩケーブルとコネクタを介して接続され前記電離箱に高電圧を供給する高電圧ケーブルと、前記電流信号ケーブルから電離電流が入力され電離電流に対応した信号に変換して出力すると共に、前記高電圧ケーブルへの高電圧を中継する信号変換器と、前記信号変換器から入力された電離電流に対応した信号を線量率に変換して表示すると共に、高
電圧を前記信号変換器に出力する測定部とを備え、前記電離箱，前記電流信号MIケーブル，前記高電圧ＭＩケーブル，前記電流信号ケーブル，前記高電圧ケーブル，前記信号変換器及び前記測定部における、前記電離箱の筐体，ケーブルのシールド，前記信号変換器の筐体及び前記測定部の筐体は直列接続され、前記測定部で１点接地され、その接地以外はアースから絶縁され、前記電離箱における固定される箇所に撥水性耐熱絶縁材を被覆して、固定側架台から電気的に絶縁し、前記電流信号MIケーブルと前記電流信号ケーブルとを接続する前記コネクタの接続部、及び前記高電圧MIケーブルと前記高電圧ケーブルとを接続する前記コネクタの接続部を、それぞれ融着テープで防水処理してから撥水性耐熱絶縁材で被覆したものである。

この発明の線量率測定装置によれば、事故により電離箱設置場所が高温多湿の結露環境になっても、電離箱における固定される箇所、及びコネクタの接続部で撥水した水滴が繋がらないで、システムとしての１点接地が確保されるため、事故で多点接地になった場合に考えられる他設備の地絡ノイズ及び迷走電流ノイズ等の侵入により線量率計測が障害を受ける事象を排除できるので、事故環境下でも信頼性を損なうことのない高信頼である線量率測定装置を提供できる。

この発明の実施の形態１における線量率測定装置を示す構成図である。 実施の形態１における電離箱の絶縁・撥水処理を説明する構成図である。 実施の形態１における電離箱の固定と周辺構造物を示す構成図である。 実施の形態１におけるコネクタの接続部の防水・撥水処理を説明する図である。 実施の形態１における測定対象と電離箱の周辺構造物を示す構成図である。 実施の形態１における測定対象と電離箱の別の周辺構造物を示す構成図である。 実施の形態２における電離箱の絶縁・撥水処理を説明する構成図である。 実施の形態３における電離箱の絶縁・撥水処理を説明する図である。 実施の形態４におけるコネクタの接続部の防水・撥水処理を示す図である。 実施の形態４における線量率測定装置を示す構成図である。 実施の形態５における固定ブロックを示す構造図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における線量率測定装置を示す構成図である。図において、電離箱１は外部から入射する放射線を検出して電離電流を出力する。電流信号ケーブル２は電離箱１から出力された電離電流を伝送する。高電圧ケーブル３は電離箱１に高電圧を供給して電離箱１を動作させる。信号変換器４は、電流信号ケーブル２で伝送された電離電流が入力され、例えば電流の対数に比例する電圧信号に変換して出力すると共に、高電圧ケーブル３への高電圧を中継する。複合ケーブル５は、信号変換器４と測定部６を電気的に接続して電圧信号を測定部６に伝送し、高電圧を信号変換器４と高電圧ケーブル３経由で電離箱１に供給する。測定部６は、高電圧を出力すると共に、電圧信号が入力され、電圧信号を線量率に変換して表示する。

電離箱１から測定部６までにおける、電離箱１の筐体、電流信号ケーブル２のシールド、高電圧ケーブル３のシールド、信号変換器４の筐体、複合ケーブル５のシールド及び測定部６の筐体は、直列接続され測定部６で接地線６１で１点接地され、その接地以外はアースから絶縁されている。複合ケーブル５は、共通のシールド内に電圧信号用及び高電圧用として専用のシールドケーブル(図示せず)を備えており、それぞれのシールドは、共通
のシールドと共に測定部６の筐体で１点接地される。現場に設置された電離箱１は、その固定箇所が接地されないように絶縁する。絶縁することにより、測定部６の１点接地と、望まない現場の接地とから他設備の地絡電流または迷走電流がノイズとして侵入しないように防止する。なお、信号変換器４は、電離電流に対応した信号に変換して出力するものであり、電離電流を電流の対数に比例する電圧信号に変換する代わりに、電離電流を電流に比例する繰り返し周波数のパルスに変換して出力する等、測定部６との組み合わせで変換する信号を変えてもよい。

図２は、電離箱１の絶縁・撥水処理を説明する構成図である。なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。図２において、電離箱１には、電離電流を出力する電流信号MI（Mineral Insulation）ケーブル１１のシールド外被（ステンレス鋼）と、高電圧を入力する高電圧MIケーブル１２のシールド外被（ステンレス鋼）が電離箱１の筐体に溶接されている。電離箱１を架台に固定する電離箱１の箇所には、撥水性耐熱絶縁材であるフッ素樹脂テープ１３をテーピング、即ち被覆して固定側から電気的に絶縁する。耐熱性としては、１５０℃以上で、望ましくは２００℃以上のものを使用する。なお、MIケーブルのMIは無機絶縁の意味で、MIケーブルは、例えば、ステンレス鋼管の中に裸銅心線を納め、相互間に酸化マグネシウムのような無機絶縁体を詰めたケーブルである。

図３は電離箱の固定と周辺構造物を示す構成図である。テーピング箇所を固定ブロック７１で架台７２に固定し、電離箱１の非テーピング箇所と固定ブロック７１の沿面距離を確保することにより、フッ素樹脂テープ１３の表面で撥水した水滴を自然落下させて、電離箱１が濡れて接地されないようにする。このとき、電流信号MIケーブル１１及び高電圧MIケーブル１２は固定ブロック７１、架台７２、ケーブル保護箱７３と接触しないように浮かせて保持させる。ケーブルの外皮がステンレス鋼管であれば、整形することで電離箱１から突出させて浮かせて形状を保持できる。７は電線管である。図２において電離箱１はその筐体を含み一重以上のシールド構造となっている。電流信号MIケーブル１１及び高電圧MIケーブル１２は、それぞれ芯線が無機物（酸化マグネシウム等）で絶縁され、同軸構造で電離箱１のシールドに合わせて一重以上のシールドを形成したMIケーブル１１１，１２１と、その端末にそれぞれコネクタ１１２，１２２が接続されている。電離箱１のシールドとMIケーブル１１１，１２１のシールドは接続されている。

図４は、コネクタの接続部の防水・撥水処理を説明する図である。電流信号ケーブル２及び高電圧ケーブル３の２本が存在するが、図にはその内の１本が示され、符号には２本分が示されている。図４において、電流信号ケーブル２及び高電圧ケーブル３は、それぞれ芯線がプラスチックで絶縁されて、電離箱１のMIケーブル１１１，１２１のシールドに合わせて一重以上のシールドを形成したケーブル本体２１，３１と、その端末にそれぞれコネクタ２２、３２が接続されている。電流信号MIケーブル１１のコネクタ１１２、高電圧MIケーブル１２のコネクタ１２２は、それぞれ電流信号ケーブル２のコネクタ２２、高電圧ケーブル３のコネクタ３２に接続される。電流信号MIケーブル１１のシールド、高電圧MIケーブル１２のシールドは、それぞれ電流信号ケーブル２のシールド、高電圧ケーブル３のシールドにコネクタ部を介して直列に接続される。

コネクタ１１２，２２同志及びコネクタ１２２，３２同志におけるコネクタの接続部８１，８２には、それぞれ融着テープ８１１，８２１を巻いて防水処理し、更に、その上を撥水性耐熱絶縁材であるフッ素樹脂熱収縮チューブ８１２，８２２で密着被覆している。融着テープ８１１，８２１はテープを重ねて強く巻くことで、重なった部位が融着して一体化するので、防水機能としては好適である。耐熱性としては、１５０℃以上で、望ましくは２００℃以上のものを使用する。コネクタの接続部８１，８２は、図３に示す周辺構造物のどこにも接触することなく浮かせて配線することにより、フッ素樹脂熱収縮チューブ８１２，８２２の表面で撥水した水滴を自然落下させて、電流信号MIケーブル１１及び高
電圧MIケーブル１２が濡れても接地されないようにしている。

そうした状態において、絶縁確保のために必要な、電離箱１の非テーピング箇所と固定ブロック７１間の沿面距離、及び、フッ素樹脂熱収縮チューブ８１２，８２２の長さは、実験で確認することができる。図５，図６は、それぞれ測定対象と電離箱の周辺構造物を示す構成図である。図５において、測定対象は主蒸気管１００中の放射性希ガスであり、その放射能濃度を線量率で対応させて測定する。鉛遮蔽体２００は主蒸気管１００以外からのγ線の入射を遮蔽すると共に、主蒸気管１００自身の測定対象長さを規定するための窓の役割を果たしている。８００はスパイラル絶縁チューブである。また、図６において、測定対象は試料ガス配管３００中の放射性希ガスであり、その放射能濃度を線量率で対応させて測定する。鉛遮蔽体２００は、環境からのγ線の入射を遮蔽するものである。いずれも、電離箱１に周辺構造物が近接しているので、電流信号MIケーブル１１及び高電圧MIケーブル１２は、それぞれスパイラル絶縁チューブ８００で被覆して、絶縁する。

以上のように、電離箱１は、その固定箇所を高温に耐える材料で絶縁処理及び撥水処理してから固定する。コネクタの接続部８１、８２は、それぞれ高温に耐える材料で防水処理してから撥水処理し、更に、電離箱１の接地の可能性のある周辺構造物に接触することなく浮かせて配線する。これらにより、撥水した水滴が繋がることなく自然落下してしまうため、事故により電離箱設置場所が高温多湿の結露環境になっても、システムとしての１点接地が確保される。そのため、事故で多点接地になった場合に考えられる他設備の地絡ノイズ及び漏洩電流ノイズ等の侵入により、線量率計測が障害を受ける事象を排除でき、事故環境下でも信頼性を損なうことのない高信頼性である線量率測定装置を提供できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、電離箱１をフッ素樹脂テープ１３で絶縁・撥水処理したが、実施の形態２では図７のように、電離箱１の固定される箇所を含む電離箱１の筐体の大半にフッ素樹脂熱収縮チューブ１４を被覆して絶縁・撥水処理した。そのため、電離箱１に一時的に水がかかるとか、噴出した蒸気で多量の結露が発生するとかの過酷な条件においても、電離箱１の胴体を広範囲に被覆したフッ素樹脂熱収縮チューブ１４上で表面の撥水が一時的に繋がることがあっても、すぐに切れてシステムとしての１点接地が確保できるので、更に高信頼性を有する装置を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、電離箱１における固定される箇所に撥水性耐熱絶縁材を被覆したが、実施の形態３では、それに加えて、図８に示すように、電離箱１の筐体表面全体及びMIケーブル１１１，１２１表面全体にポリイミド等の耐熱絶縁コーティング層４００を形成したものである。耐熱性としては、１５０℃以上で、望ましくは２００℃以上のものを使用する。電離箱１及びコネクタの接続部８１，８２が一時的に冠水するような過酷な条件に曝されても、システムとしての１点接地が確保できるので、さらに、高信頼性を有する装置を得ることができる。なお、ポリイミド等の耐熱絶縁コーティング層に代えて撥水性のポリパラキシリレン樹脂、フッ素樹脂等で撥水性の耐熱絶縁材コーティング層を用いることで、信頼性が高まるのは言うまでもない。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１の変形例である。実施の形態４は、図１０のように加圧水型原子力発電施設の格納容器５００内部に電離箱１が設置される格納容器高レンジエリアモニタの場合である。電離箱１の入出力は、格納容器５００のぺネトレーション（penetration）６００を中継して、格納容器５００外部の信号変換器４に接続する。ぺネトレーション６００において、格納容器５００内部のケーブル６０１，６０２のそれぞれの端末に接続されたコネクタ６０３，６０４と、電流信号ケーブル２のコネクタ２３、高電圧ケーブル３のコネクタ３３をそれぞれ接続する。図９において、コネクタの接続部８１，８２（図４）と同様に、防水・絶縁処理したコネクタの接続部８３，８４を備える。なお、図９においても、電流信号ケーブル２及び高電圧ケーブル３の２本が存在するが、図にはその内の１本が示され、符号には２本分が示されている。ぺネトレーション６００の格納容器外側にケーブル６０５，６０６及びコネクタの接続部７０１，７０２を備えている。コネクタの接続部７０１，７０２の防水・絶縁処理の要否は環境条件により決める。以上のように格納容器内において、露出金属部を撥水・防水・絶縁処理することにより事故時の格納容器内の苛性ソーダスプレイ環境でもシステムとしての１点接地を確保して、高信頼性を有する装置を得ることができる。

実施の形態５．
図１１は電離箱１を架台にボルトで固定する固定ブロック７１を示す構成図である。固定ブロック７１は斜視図で示す。７１１は上部ブロック、７１２は下部ブロックで、断面図で示す本体７１１１，７１２１は例えばステンレススチール製である。その上にそれぞれ揮発性の耐熱絶縁コーティング層７１１２，７１２２が形成されている。揮発性の耐熱絶縁コーティング材料は、撥水性のポリパラキシリレン樹脂、フッ素樹脂等を使用する。実施の形態２，３で撥水処理した電離箱１を撥水性コーティング層を備えた固定ブロック７１で固定することで、絶縁の信頼性が一層増して過酷条件におけるシステムとしての１点接地の信頼性を向上できる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 電離箱 ２ 電流信号ケーブル
３ 高電圧ケーブル ４ 信号変換器
５ 複合ケーブル ６ 測定部
７ 電線管
１１ 電流信号MIケーブル １２ 高電圧MIケーブル
１３ フッ素樹脂テープ １４ フッ素樹脂熱収縮チューブ
２１ ケーブル本体 ２２，２３ コネクタ
３１ ケーブル本体 ３２，３３ コネクタ
６１ 接地線 ７１ 固定ブロック
７２ 架台 ７３ ケーブル保護箱
８１，８２，８３，８４ コネクタの接続部
１００ 主蒸気管 １１１ MIケーブル
１１２ コネクタ １２１ MIケーブル
１２２ コネクタ ２００ 鉛遮蔽体
３００ 試料ガス配管 ４００ 耐熱絶縁コーティング層
５００ 格納容器 ６００ ぺネトレーション
６０１，６０２，６０５，６０６ ケーブル
６０３，６０４ コネクタ ７０１，７０２ コネクタの接続部
７１１ 上部ブロック ７１２ 株ブロック
８００ スパイラル絶縁チューブ ８１１，８２１ 融着テープ
８１２，８２２ フッ素樹脂熱収縮チューブ
７１１１ ブロック本体 ７１１２ 耐熱絶縁コーティング層
７１２１ ブロック本体 ７１２２ 耐熱絶縁コーティング層

Claims (5)

1. 外部から入射する放射線を検出して電離電流を出力する電離箱と、
   前記電離箱の筐体に固定され前記電離箱から出力された電離電流を伝送する電流信号MIケーブルと、
   前記電離箱の筐体に固定され前記電離箱を動作させる高電圧を前記電離箱に供給する高電圧ＭＩケーブルと、
   前記電流信号MIケーブルとコネクタを介して接続され前記電離箱から出力された電離電流を伝送する電流信号ケーブルと、
   前記高電圧ＭＩケーブルとコネクタを介して接続され前記電離箱に高電圧を供給する高電圧ケーブルと、
   前記電流信号ケーブルから電離電流が入力され電離電流に対応した信号に変換して出力すると共に、前記高電圧ケーブルへの高電圧を中継する信号変換器と、
   前記信号変換器から入力された電離電流に対応した信号を線量率に変換して表示すると共に、高電圧を前記信号変換器に出力する測定部とを備え、
   前記電離箱，前記電流信号MIケーブル，前記高電圧ＭＩケーブル，前記電流信号ケーブル，前記高電圧ケーブル，前記信号変換器及び前記測定部における、前記電離箱の筐体，ケーブルのシールド，前記信号変換器の筐体及び前記測定部の筐体は直列接続され、前記測定部で１点接地され、その接地以外はアースから絶縁され、
   前記電離箱における固定される箇所に撥水性耐熱絶縁材を被覆して、固定側架台から電気的に絶縁し、
   前記電流信号MIケーブルと前記電流信号ケーブルとを接続する前記コネクタの接続部、及び前記高電圧MIケーブルと前記高電圧ケーブルとを接続する前記コネクタの接続部を、それぞれ融着テープで防水処理してから撥水性耐熱絶縁材で被覆したことを特徴とする線量率測定装置。
2. 前記電離箱の固定される箇所を含む前記電離箱の筐体の大半にフッ素樹脂熱収縮チューブを被覆したことを特徴とする請求項１記載の線量率測定装置。
3. 前記電離箱の筐体表面全体に耐熱絶縁コーティング層を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の線量率測定装置。
4. 前記耐熱絶縁コーティング層は、撥水性であることを特徴とする請求項３記載の線量率測定装置。
5. 前記電離箱を架台に固定する固定ブロックには、その表面に撥水性コーティング層を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の線量率測定装置。

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