JP3891450B2 - 放射線照射試験用キャプセル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中性子線やガンマ線等の放射線照射試験を行うため、試料を収納する放射線照射試験用キャプセルに関し、特に所望の条件で試料に放射線を照射することができる放射線照射試験用キャプセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉等に装架される材料の放射線による照射劣化等の影響を検査するため、中性子線やγ線等の放射線照射試験が行われる。このような放射線照射試験は、原子炉等の放射線が発生するところに試料を装架し、原子炉の運転中に試料に放射線を照射し、その後原子炉から試料を取り出し、その放射劣化の検査を行う等の試験がなされる。このような放射線照射試験は、試料をキャプセルと呼ばれる円筒形の容器の中に収納し、原子炉等に装架する。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】
材料の放射性照射劣化は、主として材料への照射温度と放射線照射量に依存する。また、放射線照射量が同じでも放射線束が異なると材料の照射劣化の度合が異なることも知られている。従って、放射線照射による試料の放射劣化を正確に解析するには、試料への放射線照射時の照射温度や照射放射線量等の照射条件を所望の条件に設定したうえで照射試験を行うことが必要である。
【０００４】
ところが原子炉を運転した場合、原子炉の出力は運転開始の時から除々に立ち上がり、ある程度の時間を経過した後一定の出力が維持される定格状態となり、その後運転停止時に出力が除々に低下し、ある程度の時間を経過した後出力がゼロとなる。
従来のキャプセルを使用した放射線照射試験では、放射線源から発生する放射線を試料にそのまま照射するため、試料は前記のような原子炉起動及び停止時の希望照射条件以外の過渡的な放射線の影響、例えばその熱的、放射線的な来歴を受けてしまう。このため、所望の照射条件で放射線照射試験を行うことができず、試験結果をもとに照射温度や照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができないという課題あった。
【０００５】
本発明では、このような従来の放射線照射試験用キャプセルの課題に鑑み、試料に原子炉の起動時や停止時の熱的、放射線的な来歴を与えず、所望の照射条件で試料の放射線試験を行うことができるようにし、照射温度や照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、放射線照射試験用キャプセルにおいて、試料を収納する試料容器９を遠隔操作によりシリンダー４の長手方向に強制移動させることができるようにし、もって試料を放射線非照射領域と放射線照射領域との間で試料を任意に移動できるようにした。これにより放射線源側から試料に照射される放射線を随時断続することができるようにし、所望の照射パターンで放射線の照射を可能としたものである。
【０００７】
すなわち、本考案による放射線照射試験用キャプセルは、筒形のシリンダー４と、このシリンダー４の内面に気密に接し、且つその長手方向にスライド自在に収納された試料を収納する試料容器９と、シリンダー４の上下端に設けられ、試料容器９の上下端にそれぞれ設けられたピン１０、５を嵌合して試料容器９を保持するソケット１１、７と、この試料容器９により仕切られたシリンダー４の上端側と下端側との空間に差圧を生じさせるガス供給系とを有することを特徴とする。
【０００８】
この放射線照射用キャプセルでは、シリンダー４の両端側に差圧を生じさせ、その内部に収納された試料容器９を移動させ、シリンダー４の上下端に設けられたソケット１１、７に試料容器９の上下端にそれぞれ設けられたピン１０、５を嵌合して試料容器９を保持することにより、試料容器９を放射線非照射領域と放射線照射領域との間で移動させ、且つシリンダー４の上下で試料容器９を保持することができるようになる。すなわち、ガス供給系からシリンダー４の両端側にガスを送り、試料容器９をシリンダー４内でスライド移動させ、その内部の試料に放射線を照射したり遮断したりすることができる。この放射線照射パターンは、試料容器９の移動により任意に変えることができる。
【０００９】
試料容器９は外筒３内に収納されており、この外筒３の先端部にセンタリング部材１が設けられ、これによって外筒３が原子炉内の所定の位置に位置決めされる。また、試料容器９を外筒３内に複数個収納することにより、複数の試料について同時に放射線照射試験を行うことができる。
前記のガス供給系は切替バルブ２２を備え、これによりシリンダー４内の差圧を形成するためのガスの供給、排出を行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について具体的且つ詳細に説明する。
図１に示すように、ステンレスパイプ等からなる外筒３と保護管３１とがステンレス等からなる上部端栓２０を介して中心軸が一致するよう長手方向に気密に接続されている。保護管３１の上端には、テーパー継手３２を介して保護管３３が中心軸が一致するよう長手方向に気密に接続されており、この保護管３３は保護管３１より径の小さなステンレス管等からなる。
【００１１】
外筒３の下端はステンレス等からなる下部端栓２で封止され、下部端栓２の下にはセンタリング部材１が取り付けられている。このセンタリング部材１の先端面には、原子炉等の底面から突設した支持ピン（図示せず）に嵌合し、外筒３の下端側を所定の位置に支持するための凹部が形成され、この凹部の中心軸は外筒３の中心軸と一致している。
【００１２】
図３にも示すように、外筒３の内部の中心の周囲に３つのシリンダー４が装着されている。図２にも示すように、これらのシリンダー４は、両端を封止した円筒形のもので、その両端にソケット７、１１が設けられている。このソケット７、１１の対向する内端面には凹部が形成されている。このシリンダー４の内部に試料容器９がスライド自在に収納されている。この試料容器９は両端を閉じた円筒形の容器で、両端から中心軸の延長方向にピン５、１０が突設されている。また、この試料容器９の両端側の外周部にリング状のシール部材２８（図２参照）が嵌め込まれ、これによりシリンダー４の内面との接触部の気密性が確保されている。
【００１３】
図１に示すように、外筒３の内面とシリンダー４との間の空間にはヒーター６が装着されており、このヒーター６により、シリンダー４内の試料容器９に収納した試料を所要の温度に加熱することができる。
前記シリンダー４の上下両端に各々加圧管２３、２４が接続されている。この加圧管２３、２４は、フィルター２７及び切替バルブ２２を介して図１において図示してないガス供給源に接続されている。図４は、保護管３１の下部の断面である。これらフィルター２７や切替バルブ２２は、前記の保護管３１内に収納され、図１に示されたように、加圧管２３、２４は外筒３と保護管３１とを仕切る上部端栓２０を貫通して外筒３側に収納されたシリンダー４の上下両端に各々接続されている。
加圧管２３、２４は保護管３３から引き出され、ガス供給源に接続される。また、切替バルブ２２と制御器との接続、或はヒーター６と電源との接続もまた、それらのリード線を保護管３３から引き出すことにより行われる。
【００１４】
図２は、各シリンダー４へのガス供給配管系の接続を示す模式図である。Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスを供給するガス供給源２５、２６からフィルター２７を介して電磁バルブ等からなる切替バルブ２２、２２が接続され、これら切替バルブ２２、２２を経て加圧管２３、２４がシリンダー４の下端側と上端側とに各々接続されている。このような接続により、切替バルブ２２、２２を切り替えて、シリンダー４の上下何れかの端部側に不活性ガスを送り、他方の端部側から不活性ガスを排出する。これにより、シリンダー４の上下両端の間に差圧を生じさせ、この差圧により、その内部の試料容器９をシリンダー４の長手方向、すなわち上下方向にスライドさせる。
図２では１つのシリンダー４について示したが、他のシリンダー４にも同様にして配管される。従って、複数のシリンダー４では各々別々に試料容器９を上下動させることができる。これらのシリンダー４の数は３つに限らず、外筒３の径等に応じて任意の数を外筒３内に収納することができる。
【００１５】
このような放射線照射試験用キャプセルは、外筒３、保護管３１、３３を縦にして原子炉等の内部に装架され、外筒３の先端のセンタリング部材１を原子炉の底面から突設した支持ピン（図示せず）に嵌合し、外筒３の下端側を原子炉内の所定の位置に支持する。また、保護管３３を原子炉から引き出した状態で垂直に保持する。保護管３３から引き出された加圧管や配線は、各々ガス供給源や電気機器に接続される
【００１６】
この状態で原子炉を起動するときは、まずシリンダー４の下端側にガスを送り、その気圧を高くする一方で、シリンダー４の上端側のガスを排出し、その気圧を低くする。これにより、試料容器９をシリンダー４の中で上昇させ、放射線が照射されない放射線非照射領域に移動させ、その領域に保持しておく。試料容器９がシリンダー４の最上部にあるとき、図１及び図２に二点鎖線で示すように、試料容器９の上端のピン１０がシリンダー４の上端のソケット１１の凹部に嵌合され、試料容器９が保持される。
【００１７】
原子炉を起動した後、原子炉の出力が次第に上昇し、或る時間が経過した後出力が一定となり、定格運転状態となる。この状態で試料に放射線を照射するときは、シリンダー４の上端側にガスを送り、その気圧を高くする一方で、シリンダー４の下端側のガスを排出し、その気圧を低くする。これにより、試料容器９をシリンダー４の中で下降させ、放射線が照射される放射線照射領域に移動させる。そこで、試料容器９内の試料に放射線を照射する。試料容器９がシリンダー４の最下部にあるとき、図１及び図２に実線で示すように、試料容器９の下端のピン５がシリンダー４の下端のソケット７の凹部に嵌合され、試料容器９が保持される。
この状態から再び、試料への放射線の照射を停止するときは、シリンダー４の下端側にガスを送り、その気圧を高くする一方で、シリンダー４の上端側のガスを排出し、その気圧を低くする。これにより、試料容器９をシリンダー４の中で上昇させ、放射線が照射されない放射線非照射領域に移動させる。
【００１８】
図５は、このときの原子炉の出力と試料に照射される放射線照射照度との関係を示すグラフの例である。一般的な原子炉の運転においては、運転の開始から原子炉の出力が次第に増大し、或る時間後に定格状態に達し、出力が一定となる。その後、運転の停止時には次第に出力が下降し、或る時間の経過後に出力が０となる。この場合、常時試料に放射線が照射されるキャプセルを用いた場合、試料容器９内の試料は原子炉の起動時及び停止時の過渡的な放射線の影響をも受ける。このため、試験結果から照射温度や照射放射線量等をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができない。
【００１９】
一方、前述のようにして、原子炉の運転が定格状態に達した後、試料容器９を移動して試料を放射線に晒すと、図５に示すように、原子炉の定格運転時のみに試料容器９の内部の試料に放射線を照射することができる。すなわち、一定の照射条件でのみ試料に放射線を照射することができる。またその照射パターンも、試料容器９を上下することにより、図５に示すように、例えば間欠的に照射する等、任意に設定できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による放射線照射試験用キャプセルでは、原子炉の起動時及び停止時の過渡的な放射線の影響を受けず、所望の条件でのみ試料に放射線を照射できると共に、試料への放射線照射パターンを任意に設定することが可能となる。これにより、試験の目的に応じて所望の照射条件で、且つ様々なパターンで試料の放射線照射試験を行うことができ、照射温度や照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放射線照射試験用キャプセルの例を示す縦断側面図である。
【図２】同放射線照射試験用キャプセルのシリンダーへの加圧管の配管の例を示す配管図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】原子炉の出力と試料に照射される放射線照射照度との関係を示すグラフの例である。
【図５】本発明による放射線照射試験用キャプセルの他の例を示す図３と同じ位置で断面した横断平面図である。
【符号の説明】
１ センタリング部材
３ 保護管
４ シリンダー４
５ ピン
７ ソケット
９ 試料容器
１０ ピン
１１ ソケット
２２ 切替バルブ
２３ 加圧管
２４ 加圧管

Claims (5)

1. 放射線を照射して試験を行う試料を収納する放射線照射試験用キャプセルにおいて、筒形のシリンダー（４）と、このシリンダー（４）の内面に気密に接し、且つその長手方向にスライド自在に収納された試料を収納する試料容器（９）と、シリンダー（４）の上下端に設けられ、試料容器（９）の上下端にそれぞれ設けられたピン（１０）、（５）を嵌合して試料容器（９）を保持するソケット（１１）、（７）と、この試料容器（９）により仕切られたシリンダー（４）の上端側と下端側との空間に差圧を生じさせるガス供給系とを有することを特徴とする放射線照射試験用キャプセル。
2. 試料容器（９）は外筒（３）内に収納されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線照射試験用キャプセル。
3. 外筒（３）の先端部に、外筒（３）を原子炉内の所定の位置に位置決めするセンタリング部材（１）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放射線照射試験用キャプセル。
4. 試料容器（９）は外筒（３）内に複数個収納されていることを特徴とする請求項２または３に記載の放射線照射試験用キャプセル。
5. ガス供給系が切替バルブ（２２）を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の放射線照射試験用キャプセル。

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