JP3948517B2

JP3948517B2 - 煙感知器の保護装置

Info

Publication number: JP3948517B2
Application number: JP2002256439A
Authority: JP
Inventors: 隆能美
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: JP2004094706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設などの放射線が発生する建物に設置される煙感知器の保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力施設などの高放射線区域には、防災機器として例えば火災感知器が設置されているが、放射線が発生する環境下に長期間火災感知器を設置しておくと、内部の電子部品がγ線などの放射線にさらされることにより、火災が発生しないのに動作したり（誤動作）、火災が発生したにもかかわらず動作しなかったり（不動作）するというような影響を受けてしまうことがある。
このような問題を解決するために、上記のような環境下に設置される火災感知器や監視カメラなどの防災機器を鉛板で保護してγ線を遮蔽するような保護装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速加速器を使用したエネルギー研究施設においては、γ線より高エネルギーの中性子線が放射されるため、上記のように鉛板だけで遮蔽しても火災感知器などを保護することはできなかった。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、高放射線区域に設置される煙感知器を遮蔽部材で二重に遮蔽することにより、γ線や中性子線などの放射線の影響を受けることなく、確実に動作することのできる煙感知器の保護装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高放射線区域に設置される煙感知器の近くに設けられてγ線を遮蔽する第１の遮蔽部材と、該第１の遮蔽部材の近くに設けられ、中性子線を遮蔽する第２の遮蔽部材とを備えた煙感知器の保護装置であって、前記第１の遮蔽部材の各側壁に設けられ、煙を流入させる複数の開口部である第１の煙流入穴と、前記第２の遮蔽部材の各側壁に設けられ、煙を流入させる複数の開口部である第２の煙流入穴とを設け、前記第１の煙流入穴と第２の煙流入穴は、放射線の前記煙感知器への直進を妨げるように、高さ方向においてそれぞれ別の位置に配置したものである。
【０００６】
上記の煙感知器の保護装置において、前記第１の遮蔽部材と第２の遮蔽部材との間に空間部を形成し、前記第２の煙流入穴から流入した煙が前記第１の煙流入穴に流入しうるように、前記空間部に中性子吸収剤を設けた。
【０００７】
また、上記の中性子吸収剤を、袋に入れて前記空間部に配設した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態に係る高放射線区域に設置される防災機器の保護装置の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図において、１は防災機器である煙感知型の火災感知器５が取付けられる天井又は側壁（以下、両者を合せて天井という）である。なお、防災機器としては、熱や炎を検知する火災感知器を使用してもよい。１０は火災感知器５の近傍に設けられ、例えば鉛の如くγ線を遮蔽する材料からなる第１の遮蔽部材で、周壁１２と底板１３からなり、上部が開口された升状の本体１１と、この本体１１より大きく、本体１１の上部開口部を閉塞する四角形の基板１４とからなり、これらは火災感知器５を覆ってねじ、接着剤等により一体に結合される。
【００１１】
１５は本体１１の周壁１２を形成する各側壁にそれぞれ１個又は複数個設けられ、火災発生時に本体１１内に煙を流入させるための開口部である煙流入穴で、その構造については後述する。
火災感知器５は、本体１１内において基板１４のほぼ中央部にベースを介してねじ等により取付けられており、火災感知器５のベースに設けられて外部配線に接続されるリード線６は、基板１４に設けた配線取出し穴１６から引き出される。
【００１２】
２０は第１の遮蔽部材１０の近くに設けられ、例えばポリエチレンの如く中性子線を減速させる材料からなる第２の遮蔽部材で、周壁２１と底板２２とからなり、上部が開されて第１の遮蔽部材１０の基板１４とほぼ等しい平面形状で升状に形成されており、第１の遮蔽部材１０を覆ってねじ等により基板１４に固定され、両者の間には空間部２５が形成される。
２３は周壁２１を形成する各側壁にそれぞれ１個又は複数個設けられ、火災発生時に空間部２５を介して第１の遮蔽部材１０に煙を流入させるための間口部である煙流入穴で、その構造について後述する。
【００１３】
３０は第１、第２の遮蔽部材１０，２０の間に形成された空間部２５内に配設された、メタホウ酸粉末の如き中性子吸収材で、実施例では、火災発生時に、第２の遮蔽部材２０の煙流入穴２３から流入した煙が、空間部２５を経て煙流入穴１５から第１の遮蔽部材１０内に円滑かつ確実に流入しうるように、メタホウ酸粉末の如き中性子吸収材３０を入れた多数の袋を配設し、袋の間から煙が流入しうるようにした。なお、以下の説明では、第２の遮蔽部材２０と中性子吸収材３０とを合わせて第２の遮蔽部材と云うことがある。
【００１４】
ところで、煙感知型の火災感知器５は第１の遮蔽部材１０で覆われているため、火災発生時に第１の遮蔽部材１０内に煙を流入させて火災感知器５が火災の発生を検知できるように、第１、第２の遮蔽部材１０，２０には前述のように煙流入穴１５，２３が設けられている。
この煙流入穴１５，２３（本実施の形態においては、煙流入穴１５，２３は同じ構成なので、以下煙流入穴１５について説明する）は、図３に示すように、第１の遮蔽部材１０の周壁１２に、外面側を上に、内面側を下にして傾斜し、かつ上部内壁の下端部１５ａが、下部内壁の上端部１５ｂより下方に位置するように設けられている。このように煙流入穴１５の外面側を上にして傾斜させたのは、斜め下方から火災感知器５に向って直進する放射線を遮蔽するためである。
【００１５】
次に、本実施の形態に係る防災機器の保護装置の組立手順の一例について説明する。
先ず、第１の遮蔽部材１０の基板１４の中央部に火災感知器５のベースをねじ止めして取付けて、リード線６を配線取出し穴１６から外部に引き出しておくと共に、ベースに火災感知器５を取付ける。ついで、本体１１の開口部から火災感知器５に本体１１を被せ、基板１４により開口部を塞いでねじ等により固定する。
【００１６】
次に、底板２２を取付ける前の第２の遮蔽部材２０の四角筒状の周壁２１内に、第１の遮蔽部材１０を挿入して基板１４を周壁２１にねじ等で固定する。このとき、基板１４の外周面と周壁２１の外周面とはほぼ同一平面上に位置する。
ついで、第１の遮蔽部材１０と第２の遮蔽部材２０との間に形成された空間部２５及び第１の遮蔽部材１０の底板１３上に、メタホウ酸粉末の如き中性子吸収材３０が入れられた多数の袋を配置し、第２の遮蔽部材２０の開口部にねじ等により底板２２を取付け、閉塞する。これにより、火災感知器（防災機器）の保護装置の組立が終る。なお、上記の組立手順はその一例を示すもので、適宜変更することができる。
【００１７】
このようにして組立てられた第１の遮蔽部材１０、中性子吸収材３０を含む第２の遮蔽部材２０からなる保護装置によって保護された火災感知器５は、第１の遮蔽部材１０の基板１４を天井１に当接し、リード線を天井１に設けた配線穴２から天井裏に引き出して、基板１４をねじ等で天井１に固定することにより設置される。
ところで、この保護装置では、天井１側には鉛からなる第１の遮蔽部材１０としての基板１４のみが設けられている。これは、天井１に当ったγ線が反射して保護装置内に入ってくるのを防止するためであり、中性子線はこのように反射することがほとんどないので、基板１４に第２の遮蔽部材２０としての機能を持たせる必要がないためである。
【００１８】
次に、図４により本実施の形態の作用を説明する。
定常状態（火災感知器５の監視時）においては、γ線（細実線で示す）は第２の遮蔽部材２０及び中性子吸収材３０を透過して空間部２５に達するが、第１の遮蔽部材１０に遮蔽されて第１の遮蔽部材１０内には侵入しない。このとき、一部のγ線が煙流入穴１５内に侵入するが、このγ線も煙流入穴１５の内壁によって遮蔽され、第１の遮蔽部材１０内には侵入しない。
【００１９】
一方、中性子線（破線ｎで示す）は、第２の遮蔽部材２０を透過するが、この間大幅に減速されて空間部２５に至り、中性子吸収材３０に吸収されて第１の遮蔽部材１０内には侵入しない。このとき、一部の中性子線ｎが煙流入穴２３に侵入するが、煙流入穴２３の内壁から周壁２１内を透過する間に減速され、中性子吸収材３０に吸収される。
第２の遮蔽部材２０を構成するポリエチレンは、中性子線の減速材として作用する。つまり、中性子線がポリエチレンに当ると、中性子線はポリエチレンの水素原子によって運動エネルギーが奪われ、速度が減速する。これにより、メタホウ酸内のホウ素により中性子線を捕らえることができる。
このようにして、γ線は第１の遮蔽部材１０で遮蔽され、中性子線ｎは第２の遮蔽部材２０で減速され中性子吸収材３０に吸収されるので、第１の遮蔽部材１０内に侵入することはなく、火災感知器５０は放射線の影響を受けることはない。
【００２０】
火災が発生すると、これによって生じた煙が天井１の近傍に上昇し、太実線Ｓで示すように、第２の遮蔽部材２０の煙流入穴２３から流入する。この煙は空間部２５の中性子吸収材３０の間を通り、第１の遮蔽部材１０の煙流入穴１５から第１の遮蔽部材１０内に流入し、火災感知器５はこの煙を検知して火災信号を発信する。
【００２１】
図５は第１、第２の遮蔽部材１０，２０の煙流入穴１５，２３の他の例を示すもので、本例においては煙流入穴１５，２３を断面ほぼＳ字状に形成したものである。
本例においても、第２の遮蔽部材２０を透過したγ線は第１の遮蔽部材１０で阻止され、中性子線ｎは第２の遮蔽部材２０を透過して減速され、中性子吸収材３０に吸収されるので、第１の遮蔽部材１０内に侵入することはない。また、火災の発生による煙Ｓは、第２の遮蔽部材２０の煙流入穴２３、中性子吸収材３０が配置された空間部２５、及び第１の遮蔽部材１０の煙流入穴１５を経て、第１の遮蔽部材１０内に流入する。なお、この煙流入穴１５，２３は、逆向きにしてＺ字状に形成してもよい。
【００２２】
図６は煙流入穴１５，２３のさらに他の例を示すもので、外面側を上に、内面側を下にして断面円弧状に形成し、上部内壁の下端部１５ａが、下部内壁の上端部１５ｂより下方に位置するようにしたものである。なお、図示してないが、図６の煙流入穴１５，２３と反対に、外面側を上に、内面側を上にして断面円弧状に形成してもよい。
【００２３】
以上煙流入穴１５，２３の例について説明したが、これに限定するものではなく、第１の遮蔽部材１０内へのγ線の侵入を阻止し、中性子線を減速しうるもの、言いかえれば、放射線の火災感知器５への直進を遮るものであって、火災発生時の煙が第１の遮蔽部材１０内に流入できるものであれば、他の形状であってもよく、例えば、第１、第２の遮蔽材１０，２０を通気性を有する多孔体で形成してもよい。
また、第１、第２の遮蔽部材１０，２０に同じ形状の煙流入穴１５，２３を設けた場合を示したが、異なる形状の煙流入穴１５，２３を設けてもよい。さらに、第１の遮蔽部材１０の煙流入穴１５と第２の遮蔽部材２０の煙流入穴２３を同じ位置でなく、それぞれ別の位置に設けて放射線の直進を妨げるようにしてもよい。
【００２４】
［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２に係る防災機器の保護装置の模式図である。図において、４０は後述の高速加速器が設置されるトンネル状の細長い建造物で、その床面には長さ数十ｋｍに達する高速加速器４１が設置されている。
５は建造物４０の一方の内壁の下部近傍に、長手方向に所定の間隔で設けたケース４２内に設置された煙感知型の火災感知器、４３はケース４２内に設けられた吸込みファンで、後述の吸引管からケース４２内に高放射線区域としての建造物４０内の空気や煙を吸引する。
【００２５】
４４はフィルタ４５を有し、建造物４０の内壁の上部に設置された煙吸込部である。４６は例えば鉄管又耐放射線プラスチックのような耐放射線材料からなる吸引管（サンプリング管）で、建造物４０の内壁に沿って設置され、一端が煙吸込部４４に接続され、他端はケース４２内に開口している。なお、フィルタ４５は必要に応じて設けられ、また、ケース４２内に設けてもよい。
【００２６】
４７は火災感知器５を放射線から保護する保護装置としての遮蔽壁で、図８に示すように、γ線を遮蔽する鉛からなるコ字状の第１の遮蔽部材４８と、中性子線を減速する例えばポリエチレンからなり、第１の遮蔽部材４８の外側に配置されたコ字状の第２の遮蔽部材４９とによって構成され、前面開口部を建造物４０の内壁に当接し、ケース４２（火災感知器５）を包囲して設置される。この場合、第２の遮蔽部材４９を酸化ホウ酸（Ｂ₂Ｏ₃）入りのポリエチレンで形成して、中性子減速材と中性子吸収材としての作用をあわせもたせてもよい（実施の形態１の第２の遮蔽部材２０の場合も同様である）。
【００２７】
上記のように構成した本実施の形態において、監視状態では、高速加速器４１からの放射線は、遮蔽壁４７で遮蔽されてケース４２内、したがって、火災感知器５の近傍には侵入しない。一方、吸込みファン４３は常時駆動されており、煙吸込部４４から建造物４０内の空気が吸引され、吸引管４６を経てケース４２内に放出され、遮蔽壁４７の上部開口部から建造物４０内に排出される。
【００２８】
建造物４０内で火災が発生すると、これによって生じた煙が上昇し、この煙は吸込みファン４３の吸引力により煙吸込部４４から吸引されて吸引管４６内を通り、ケース４２内に放出される。火災感知器５はこの煙を検知して火災信号を発信する。
ところで、図示しない警報盤で火災信号を受信したときは、建造物４０内に設置された図示しない監視カメラを動かして火災現場を確認できるようにする。これは、火災信号が出力されても、放射線レベルの高い区域内にはすぐに立入ることができないためである。
【００２９】
図９は遮蔽壁４７の他の例を示すもので、第２の遮蔽部材４９を中空にしてポリエチレンタンクを構成し、この中空部内に水あるいはメタホウ酸ナトリウム水溶液５０を充填したものである。これにより、中性子線を減速させ吸収することができる。このように、中性子吸収材、中性子減速材には液体を使用してもよい。液体を使用することでタンク内を空にすることができ、第２の遮蔽部材４９の設置場所を容易に移動することができる。
【００３０】
上記の説明では、断面コ字状で上下及び前面が開口された遮蔽壁４７によって火災感知器５を放射線から保護する場合を示したが、実施の形態１の場合と同様に、火災感知器５の外周全体を遮蔽壁４７で覆うようにしてもよい。ただし、この場合は、吸込みファン４３で吸引した空気や煙を遮蔽壁４７から外部に放出するために、遮蔽壁４７の一部（例えば、天井又は建造物４０の壁）に換気孔を設けることが必要である。
【００３１】
このように、火災感知器５をサンプリング式とする利点は、遮蔽壁４７を床面に設置できる点にある。すなわち、床面上であれば、遮蔽壁４７が重くなっても問題が生じない。このため、高速加速器４１の近くのより高エネルギーの放射線が出る所では、遮蔽壁４７の厚みを１ｍ程度にできる。
【００３２】
［実施の形態３］
図１０は本発明の実施の形態３に係る防災機器の保護装置の断面図である。この保護装置も実施の形態１の場合と同様に箱状（直方体状）に形成され、火災感知器５を覆っている。この保護装置は、例えばホウ素系の化合物が入ったポリエチレンなどからなる第２の遮蔽部材７０と、第２の遮蔽部材７０内に設けられ、複数枚の鉛板からなる第１の遮蔽部材６０とから構成されている。
【００３３】
第２の遮蔽部材７０の４つの側壁には、それぞれ煙流入穴７５が設けられており、火災感知器５の感知部５ａにつながる流路７６が形成されている。この流路７６は実施の形態１の場合と同様に、外側が高く内側に傾斜する流路となっている。
また、第１の遮蔽部材６０は、火災感知器５の側壁を囲う４枚の鉛板と、第２の遮蔽部材７０の内部に形成された凹部７１内に設けられた底板用の鉛板とからなっている。この４枚の側板用の鉛板と底板用の鉛板との間に煙の流路７６が設けられることから、第１の遮蔽部材６０自体には煙流入穴を設ける必要がない。
【００３４】
このように、本実施の形態においては、火災感知器５の感知部５ａを煙の流路７６に臨むように配設した点に特徴がある。本実施の形態においては、火災感知器５の感知部５ａのみが煙の流路７６に出ているので、煙を捕えやすく、また、保護装置自体を小型化できる。
また、本実施の形態は、実施の形態２のように吸引式としてもよい。この場合は、１つの煙流入穴７５に吸引ファンなどの吸引装置を取付けて、他の３つの煙流入穴７５から煙を吸い込ませればよい。
なお、遮蔽部材自体に煙流入穴を設けてもよいが、本実施の形態の第１の遮蔽部材６０のように、複数の板状の鉛板を組み合わせてそれらの間に隙間を設け、その隙間を煙流入用の開口部としてもよい。
【００３５】
上記の各実施の形態においては、第１の遮蔽部材の外側に第２の遮蔽部材を設けた場合を示したが、第２の遮蔽部材を内側に、第１の遮蔽部材を外側に設けてもよい。このとき、中性子吸収材は、第２の遮蔽部材と第１の遮蔽部材の間に設けるよりは、第２遮蔽部材の内側に固着させることが望ましい。
【００３６】
上記の各実施の形態では、γ線の遮蔽材に鉛を、中性子の減速材にポリエチレンを、また中性子の吸収材にメタホウ酸を使用した場合を示したが、次のような物質もこれらに使用することができ、γ線遮蔽材としては、鉛以外にも次のものが使用される。
鉛合金、鉛含有溶融塩、４塩化鉛、Ｗ，ＷＯ₃ 、Ｎｉ，Ｔａ（タンタル）、ビスマス、バリウム、ランタン、錫、銅、アクリル酸鉛、アクリル酸鉄、アクリル酸タリウム、酸化鉛、硫酸バリウム、ギ酸タリウム、Ｐｂ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂、黒鉛、ボロン化黒鉛。
【００３７】
中性子減速材としては、主として水素原子を有する化合物が使用されるが、それ以外にも次のものが使用される。
金属水素化物、酸化ガドリニウム（Ｇｄ₂Ｏ₃）、水素化ジルコニウム、ポリブテン、炭酸リチウム、リチウム、水素化チタン（ＴｉＨ₂）、グラファイト、黒鉛、ベリリウム、水素含有物、ＬｉＨ，ＺｒＨ₂。
中性子吸収材としては、主としてホウ素原子を有する化合物が使用されるが、それ以外にも次のものが使用される。
ウラン、ボロン３、酸化ホウ素、炭化ホウ素、無水ホウ酸、アクリル酸ホウ素、カドミウム、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂ₄Ｃ、Ｅｕ₂Ｏ₃。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、煙感知器の近くに設けられた第１の遮蔽部材と、この第１の遮蔽部材の近くに設けられた第２の遮蔽部材とを備え、第１の遮蔽部材でγ線を遮蔽し、第２の遮蔽部材で中性子線を遮蔽するようにしたので、放射線が第１の遮蔽材内に侵入して煙感知器に影響を与えることがなく、常に正常な機能を維持することができる。
また、第１、第２の遮蔽部材に放射線の煙感知器への直進を遮る形状の煙流入用の開口部を設けたので、火災発生時に煙が開口部から第１の遮蔽部材内に円滑に流入し、煙感知器により火災の発生を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る煙感知器の保護装置の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の煙流入穴の説明図である。
【図４】本発明の作用説明図である。
【図５】煙流入穴の他の例の作用説明図である。
【図６】煙流入穴のさらに他の例の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る煙感知器の保護装置の模式図である。
【図８】図７の遮蔽壁の斜視図である。
【図９】遮蔽壁の他の例の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る煙感知器の保護装置の断面図である。

Claims

高放射線区域に設置される煙感知器の近くに設けられてγ線を遮蔽する第１の遮蔽部材と、該第１の遮蔽部材の近くに設けられ、中性子線を遮蔽する第２の遮蔽部材とを備えた煙感知器の保護装置であって、
前記第１の遮蔽部材の各側壁に設けられ、煙を流入させる複数の開口部である第１の煙流入穴と、前記第２の遮蔽部材の各側壁に設けられ、煙を流入させる複数の開口部である第２の煙流入穴とを設け、
前記第１の煙流入穴と第２の煙流入穴は、放射線の前記煙感知器への直進を妨げるように、高さ方向においてそれぞれ別の位置に配置されることを特徴とする煙感知器の保護装置。
前記第１の遮蔽部材と第２の遮蔽部材との間に空間部を形成し、前記第２の煙流入穴から流入した煙が前記第１の煙流入穴に流入しうるように、前記空間部に中性子吸収剤を設けたことを特徴とする請求項１記載の煙感知器の保護装置。
前記中性子吸収剤は、袋に入れて前記空間部に配設されることを特徴とする請求項２記載の煙感知器の保護装置。