JP7080794B2 - ケーブル中継器およびその組立方法、ならびに放射線モニタリング装置とその設置方法および取出し方法 - Google Patents

ケーブル中継器およびその組立方法、ならびに放射線モニタリング装置とその設置方法および取出し方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、ケーブル中継器およびその組立方法、ならびに放射線モニタリング装置とその設置方法および取出し方法に関する。
一般に原子力発電プラントでは、放射性物質の放射線量を放射線モニタリング装置で計測している。放射線モニタリング装置は、放射線検出器と信号処理装置などを含む。信号処理装置は、前置増幅器、対数線量率計、表示器(モニタ)、記録計などを含む。放射線検出器は原子炉格納容器内に設置され、信号処理装置は原子炉格納容器外に設置されることが多く、放射線検出器と信号処理装置の間は、原子炉格納容器の壁を貫通するケーブルで接続されていることが多い。特に原子炉格納容器周辺に設置される機器やケーブルは、設置できる場所が狭いため、大きさに制約があるだけでなく、高温、多湿、高線量率などの厳しい環境に耐えられる必要がある。
これまでの放射線検出器に接続されるケーブルは、樹脂などの有機物を絶縁材などとして利用するソフト同軸ケーブルが用いられていた。
特開平9-93780号公報
福島第1原子力発電所の事故を受けて、従来の想定事故よりも過酷な事故(SA:Severe Accident)の環境下でも使用可能な放射線モニタリング装置が求められるようになっている。そのため、これまで使われてきたソフト同軸ケーブルを、耐放射線性、耐湿性、耐熱性に優れた無機絶縁(MI:Mineral Insulated)同軸ケーブル(MIケーブル)に置き換える必要がある。ここで、放射線モニタリング装置に用いるケーブルにおいては、10-13A程度の微弱な電流を扱う必要があるため、通常、2重同軸仕様の比較的太いMIケーブルを用いる必要がある。そのため、ここで用いられるMIケーブルは非常に硬く、剛性が高く、ほとんど曲げ延ばしすることができない。
原子力発電プラントでは、放射線モニタリング装置のために長い距離にケーブルを敷設する必要があり、また、放射線検出器のメンテナンスや新品との交換などのために、設置されていた放射線検出器を外部に取り出す必要がある。放射線モニタリング装置を設置する場所は設置スペースや作業場所が狭いため、硬く長いMIケーブルが接続された状態の放射線検出器を設置したり、取り出したりすることは、新たな課題が生じると想定される。また、長いMIケーブルは大変重くなるため、放射線管理区域で作業する作業員の数を多くすることが必要になり、被爆増加の懸念もある。
本発明の実施形態は、かかる課題を解決するためのものであって、狭い場所で、MIケーブルを設置したり取り外したりすることを容易にでき、また、MIケーブルを用いた放射線モニタリング装置を設置したり取り外したりすることを容易にできるようにすることを目的とする。
実施形態に係るケーブル中継器は、導電性の芯線と前記芯線を囲むケーブル絶縁部と前記ケーブル絶縁部を囲むシースとを有して対を成し、それぞれのケーブルの先端同士を着脱可能に連結するケーブル中継器であって、前記シースの先端で前記シースの外周および先端を囲んで前記シースとの間が気密に接続され、前記芯線が貫通する絶縁スリーブ貫通孔が形成された絶縁スリーブと、前記絶縁スリーブの外周を囲んで先端に気密ケース先端開口が形成されて前記絶縁スリーブとの間が気密に接続された気密ケースと、前記気密ケースの内部に固定された絶縁物製のコンタクト押さえと、前記コンタクト押さえに固定された導電性のコンタクトと、前記気密ケースの内側で前記芯線と前記コンタクトとを電気的に接続する導電性の接続部材と、を備え、連結された前記ケーブル中継器は、前記気密ケース先端開口同士が対向して配置されて前記気密ケース同士が気密に接合され、前記コンタクト同士が電気的に接続されること、を特徴とする。
実施形態に係るケーブル中継器組立方法は、前記ケーブル中継器の組立方法であって、前記コンタクトと前記接続部材とを接合するコンタクト接合ステップと、前記気密ケースに前記コンタクト押さえを固定するコンタクト押さえ固定ステップと、前記絶縁スリーブ貫通孔内に前記芯線を貫通させたうえで前記シースの先端と前記絶縁スリーブとを接合する絶縁スリーブ接合ステップと、前記コンタクト接合ステップおよび前記絶縁スリーブ接合ステップの後に、前記絶縁スリーブ貫通孔内を貫通した先端側の前記芯線と前記接続部材とを接続する芯線接続ステップと、前記コンタクト押さえ固定ステップおよび前記芯線接続ステップの後に、前記絶縁スリーブに前記気密ケースを接続する気密ケース接続ステップと、を有することを特徴とする。
実施形態に係る放射線モニタリング装置の設置方法は、放射線検出器と、前記放射線検出器の出力信号を処理する信号処理装置と、互いに直列に連結されて前記放射線検出器と前記信号処理装置を接続する複数のMIケーブルと、前記各MIケーブル間に配置され、隣接する2つのMIケーブル同士を接続するケーブル中継器とを有する放射線モニタリング装置の設置方法であって、検出器挿入穴内に、一端部に第1のケーブル中継器が接続された第1のMIケーブル、および前記第1のケーブルの前記第1のケーブル中継器の反対側の端部に接続された前記放射線検出器を、前記放射線検出器を先頭として挿入する第1の挿入ステップと、前記第1の挿入ステップの後に、前記第1のケーブル中継器と、一端部に第2のケーブル中継器が接続され前記第2のケーブル中継器の反対側の端部に第3のケーブル中継器が接続された第2のMIケーブルとを、前記第2のケーブル中継器を介して着脱可能に連結する第1の連結ステップと、前記第1の連結ステップの後に、前記放射線検出器ならびに前記第1および第2のMIケーブルを、前記放射線検出器を先頭として前記検出器挿入穴内にさらに挿入する第2の挿入ステップと、前記第2の挿入ステップの後に、前記第3のケーブル中継器と、一端部に第4のケーブル中継器が接続され前記第4のケーブル中継器の反対側の端部に第5のケーブル中継器が接続された第3のMIケーブルとを、前記第4のケーブル中継器を介して着脱可能に連結する第2の連結ステップと、を有することを特徴とする。
実施形態に係る放射線モニタリング装置の取出し方法は、放射線検出器と、前記放射線検出器の出力信号を処理する信号処理装置と、互いに直列に連結されて前記放射線検出器と前記信号処理装置を接続する複数のMIケーブルと、前記各MIケーブル間に配置され、隣接する2つのMIケーブル同士を接続するケーブル中継器とを有する放射線モニタリング装置を検出器挿入穴口から取り出す放射線モニタリング装置取出方法であって、前記検出器挿入穴口から突出している第1のケーブル中継器から第1のMIケーブルを取り外す第1の取外しステップと、前記第1の取外しステップの後に、前記第1のケーブル中継器に接続されている第2のMIケーブルの第1のMIケーブルが接続されていた側から遠い側に接続されている第2のケーブル中継器が前記検出器挿入穴から突出するまで引き抜く第1の引抜きステップと、前記第1の引抜きステップの後に、前記第2のケーブル中継器から第2のMIケーブルを取り外す第2の取外しステップと、前記放射線検出器を一端とし、第m(mは2以上の正整数)のケーブル中継器を他端とする第(m+1)のMIケーブルの少なくとも一部が、前記検出器挿入穴口から突出するまで、第iの引抜きステップ(iは、2以上かつm以下の整数)および第iの取外しステップを繰り返した後に、前記第mのケーブル中継器を取り外す第mの取外しステップと、前記第mの取外しステップの後に、前記(m+1)のMIケーブルを引き抜き、前記放射線検出器を取り出すステップと、を有し、前記第iの引抜きステップは、第(i-1)の取外しステップの後に、第(i-1)のケーブル中継器に接続される第iのMIケーブルの第(i-1)のMIケーブルが接続されていた側から遠い側に接続される第iのケーブル中継器が、前記検出器挿入穴口から突出するまで引き抜くものであり、前記第iの取外しステップは、前記第(i-1)の引抜きステップの後に、前記第iのケーブル中継器から第iのMIケーブルを取り外すものであること、を特徴とする。
本発明の実施形態によれば、狭い場所で、MIケーブルを設置したり取り外したりすることを容易にでき、また、MIケーブルを用いた放射線モニタリング装置を設置したり取り外したりすることを容易にできる。
第1の実施形態に係る放射線モニタリング装置を原子力発電プラントへ設置した状況を示す模式的立断面図。 図1の放射線モニタリング装置の設置状況の要部を示す断面図。 第1の実施形態に係る放射線モニタリング装置に適用されるMIケーブルの両端にケーブル中継器を取り付けたケーブル装置の縦断面図。 オス型ケーブル中継器とメス型のケーブル中継器とを結合した状況を示す縦断面図。 図3および図4のオス型ケーブル中継器の拡大縦断面図。 図5のVI方向矢視図。 図5および図6のケーブル中継器の気密ケース先端開口側から見た斜視図。 図5のケーブル中継器の接続部材の近傍を拡大して示す拡大縦断面図。 第1の実施形態に係るケーブル中継器の組立方法全体の手順を示すフロー図。 図9の手順におけるオス型ケーブル中継器の初期組立ステップおよびメス型ケーブル中継器の初期組立ステップの詳細を示すフロー図。 図9の手順におけるオス型ケーブル中継器の最終組立ステップおよびメス型ケーブル中継器の最終組立ステップの詳細を示すフロー図。 図2の放射線モニタリング装置で直角に方向を変える部分に用いられる角部ケーブル中継器を示す拡大縦断面図。 図2の放射線モニタリング装置で、放射線検出器およびケーブル装置などを接続しながら設置する手順を模式的に示す縦断面図。 図2の放射線モニタリング装置で、放射線検出器およびケーブル装置などを取り外す手順を模式的に示す縦断面図。 第2の実施形態のケーブル中継器の接続部材の近傍を拡大して示す拡大縦断面図。 第3の実施形態のケーブル中継器のオス型ケーブル中継器とメス型のケーブル中継器とを結合した状況を示す縦断面図。 第3の実施形態のケーブル中継器のオス型ケーブル中継器とメス型のケーブル中継器とを切り離した状況を示す縦断面図。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る放射線モニタリング装置を原子力発電プラントへ設置した状況を示す模式的立断面図である。原子炉格納容器10内は、ドライウェル11とウェットウェル12に仕切られている。ドライウェル11内に原子炉圧力容器13が設置されている。ウェットウェル12内には圧力抑制プール14が収容されている。
放射線モニタリング装置15は、放射線検出器16と、前置増幅器(信号処理装置)17と放射線モニタ(信号処理装置)18と、これらを互いに接続するケーブル装置19とを含む。前置増幅器17と放射線モニタ18は原子炉格納容器10の外側に配置され、放射線検出器16は、原子炉格納容器壁20を貫通する検出器挿入穴21を通して、原子炉格納容器10の外側から内側に挿入されて配置されている。この放射線検出器16により、たとえば、原子力発電プラントの過酷事故時に原子炉格納容器10内で発生した放射性ガスを計測することができる。
図2は、図1の放射線モニタリング装置の設置状況の要部を示す断面図である。図3は、第1の実施形態に係る放射線モニタリング装置に適用されるMIケーブルの両端にケーブル中継器を取り付けたケーブル装置の縦断面図である。図4は、オス型ケーブル中継器とメス型のケーブル中継器とを結合した状況を示す縦断面図である。
図2に示すように、ケーブル装置19は、MIケーブル25とその両端に取り付けられたケーブル中継器26、74とを有する。複数のケーブル装置19同士が、互いに隣接するケーブル装置19のケーブル中継器26、74同士を連結することによって直列に連結されている。MIケーブル25は、硬く剛性が高いのでほとんど曲げ伸ばしすることができないが、複数のケーブル装置19を、設置現場で直列に連結することにより、狭い空間内で容易に、複数のケーブル装置19や放射線検出器16を設置したり取り外したりすることができる。放射線検出器16は検出器挿入穴口21aから検出器挿入穴21内に挿入される。
図3に示すように、MIケーブル25の両端にケーブル中継器26が取り付けられている。ケーブル中継器26には、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとがある。2本のMIケーブル25それぞれに取り付けられたオス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとを、図4に示すように結合することにより、2本のMIケーブル25を互いに連結することができる。オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとの結合は、複数の連結ボルト30とそれらに螺合する連結ナット31とによる。このとき、後述するように、オス型ケーブル中継器26aのオス型コンタクト32aとメス型ケーブル中継器26bのメス型コンタクト32bとが互いに電気的に接続される。
また、放射線検出器16の保守や取り換えなどの必要なときに、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとの連結を解除して分離できるように構成されている。
なお、図3に示す例では、各MIケーブル25の両端にオス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとが接続された複数のケーブル装置19を用いることになるが、他の例として、両端にオス型ケーブル中継器26aが接続されたケーブル装置19と、両端にメス型ケーブル中継器26bが接続されたケーブル装置19との2種類を交互に連結することもできる。
図2に示すように、互いに方向が異なるMIケーブル25同士を接続する場合は、角部ケーブル中継器74が用いられる。これについては、図12を用いて後述する。
図3に示すように、MIケーブル25は、導電性の芯線35と、芯線35を取り囲むセラミックス製のケーブル絶縁部36と、ケーブル絶縁部36を囲む筒状の金属製のシース37とを有する。
図5は、図3および図4のオス型ケーブル中継器の拡大縦断面図である。図6は、図5のVI方向矢視図である。図7は、図5および図6のケーブル中継器の気密ケース先端開口側から見た斜視図である。図8は、図5のケーブル中継器の接続部材の近傍を拡大して示す拡大縦断面図である。
ここでは、オス型ケーブル中継器26aの構成について説明する。メス型ケーブル中継器26bの詳細な説明は省略するが、オス型ケーブル中継器26aのオス型コンタクト32aとメス型ケーブル中継器26bのメス型コンタクト32bとが相違するほかは、メス型ケーブル中継器26bの構成はオス型ケーブル中継器26aの構成と同様である。以下のオス型ケーブル中継器26aの説明においては、オス型コンタクト32aを単にコンタクト32と呼ぶこともある。
オス型コンタクト32aとメス型コンタクト32bとが連結されるとき、オス型コンタクト32aの先端はメス型コンタクト32bのくぼみに挿入されて、互いに電気的に接続される。
MIケーブル25のシース37の先端を囲むように、セラミックス製の絶縁スリーブ40が取り付けられている。絶縁スリーブ40はほぼ円柱状であり、その軸に沿って絶縁スリーブ貫通孔41が形成されている。絶縁スリーブ40とMIケーブル25のシース37は、気密を保持するようにろう付けされている。MIケーブル25の芯線35は、絶縁スリーブ貫通孔41を貫通して直線的に延びている。
絶縁スリーブ40の周方向外側を囲むように円筒状の端部カバー42が取り付けられている。端部カバー42は、好ましくは、セラミックスとの接合性のよい金属製であって、たとえば、FeにNiおよびCoを配合した特殊金属材製である。端部カバー42の一端は、溶着(溶接、ろう付け、はんだ付けなど)により、絶縁スリーブ40と気密に接合されている。端部カバー42の他端(絶縁スリーブ40から遠い側の端部)には端部カバー先端開口43が形成されている。
端部カバー先端開口43の外周を囲むように、円筒状の気密ケース(気密ケース本体)44が形成されている。気密ケース44は、端部カバー42の先端部外周を取り囲んで径方向および周方向に延びる拡大部51と、拡大部51に接続されて端部カバー42から遠い側に軸方向に延びる円筒状の側面部52と、側面部52の端部カバー42から遠い側の端部で径方向および周方向に延びる円環状の気密ケースフランジ(フランジ)46とを有する。
端部カバー42の先端部外周と気密ケース44の拡大部51とは、溶着(溶接、ろう付け、はんだ付けなど)により、気密に接合されている。
気密ケースフランジ46の内周側には気密ケース先端開口45が形成されている。
気密ケースフランジ46には、メス型ケーブル中継器26bの気密ケースフランジ46と対向する円環状の接合面47が形成されている。気密ケースフランジ46には、軸方向に貫通する複数個の連結ボルト貫通孔48が、互いに周方向に間隔をあけて形成されている。連結ボルト貫通孔48は連結ボルト30の軸部が貫通可能である。気密ケースフランジ46にはさらに、後述する位置決めピン70(図7)が軸方向に貫通する2個の位置決めピン孔71(図6、図7)が、周方向に互いに間隔をあけて形成されている。位置決めピン孔71の数は、2個が好ましいが、1個でも、また、3個以上でもよい。
接合面47上の連結ボルト貫通孔48よりも径方向内側に、気密ケース先端開口45を囲むように円環状のOリング溝49が形成されている。Oリング溝49にはOリング(ガスケット)50が配置される。オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとが接合されるとき、両者の接合面47はOリング50を介して対向し、それによって気密が保持される。Oリング50は、気密ケースフランジ46よりも柔軟な材料からなり気密シールを行うものであって、たとえば金属製であって、他のガスケットでもよい。
気密ケース44の内部に下部ステー(ステー)55が固定されている。下部ステー55は、たとえば長方形の平板が直角に折り曲げられて、折り曲げ部を境として鉛直支持面部56と、水平支持面部57とが形成されている。鉛直支持面部56は、複数の下部ステー支持ボルト58によって、気密ケース44の拡大部51の内側に固定されている。
水平支持面部57は水平に広がっており、水平支持面部57の上に2個のコンタクト押さえ60が重ねて配置され、その上に上部ステー(ステー)61が配置されている。2個のコンタクト押さえ60および上部ステー61は水平に、軸方向に垂直な方向に延びている。コンタクト押さえ60は、四角柱状で、セラミックスなどの絶縁材からなる。
コンタクト押さえ60および上部ステー61には、コンタクト押さえボルト62が貫通する2個の貫通孔が形成され、水平支持面部57にはコンタクト押さえボルト62が螺合するねじ孔が形成されている。上部ステー61の上方から上部ステー61およびコンタクト押さえ60の貫通孔にコンタクト押さえボルト62の軸部を通し、水平支持面部57のねじ孔に螺合して締め付けることにより、水平支持面部57に2個のコンタクト押さえ60が固定される。
2個のコンタクト押さえ60にはさまれてコンタクト32aが配置されている。コンタクト32aは、導電性の円柱状のものであって、軸方向に直線的に延びている。コンタクト押さえ60のコンタクト32aに接する部分に、コンタクト32aに沿って溝65が形成され、コンタクト32aの位置が安定するようになっている。
接合相手のメス型ケーブル中継器26bの反対側のコンタクト32aの端部は、導電性の接続部材67によってMIケーブル25の芯線35と電気的に接続されている。接続部材67は、箔や薄板などの曲げやすいものであり、少なくとも芯線35およびコンタクト32aよりも剛性が低い。接続部材67は、たとえば、Ni、Au、Pt、Cuなどの金属製である。
コンタクト32aと接続部材67との接合は、たとえば、溶着(溶接、ろう付け、はんだ付けなど)による。コンタクト32aと芯線35とは、たとえば、図8に示すように、両者を重ね合わせて溶着(溶接、ろう付け、はんだ付けなど)によって接合する。
つぎに、図9ないし図11に沿って、第1の実施形態に係るケーブル中継器の組立方法について説明する。図9は、第1の実施形態に係るケーブル中継器の組立方法全体の手順を示すフロー図である。図10は、図9の手順におけるオス型ケーブル中継器の初期組立ステップS10およびメス型ケーブル中継器の初期組立ステップS20の詳細を示すフロー図である。図11は、図9の手順におけるオス型ケーブル中継器の最終組立ステップS40およびメス型ケーブル中継器の最終組立ステップS50の詳細を示すフロー図である。
図9に示すように、ケーブル中継器の組立方法では、はじめに、オス型ケーブル中継器26aの初期組立(ステップS10)およびメス型ケーブル中継器26bの初期組立(ステップS20)を行い、つぎに、オスメス合わせ調整(ステップS30)を行う。その後、オス型ケーブル中継器26aの最終組立(ステップS40)およびメス型ケーブル中継器26bの最終組立(ステップS50)を行う。
オス型ケーブル中継器26aの初期組立(ステップS10)の詳細を、図10に沿って説明する。
はじめに、コンタクト32aに接続部材67を接続する(ステップS11)。つぎに、気密ケース44に下部ステー55を、下部ステー支持ボルト58により固定する(ステップS12)。つぎに、下部ステー55に、2個のコンタクト押さえ60および上部ステー61を、コンタクト押さえボルト62により仮固定する(ステップS13)。つぎに、2個のコンタクト押さえ60の間にコンタクト32aを挟み込んで、これらを仮固定する(ステップS14)。
コンタクト32aに接続部材67を接続するステップS11は、コンタクト押さえ60でコンタクト32aを仮固定するステップS14よりも前であれば、気密ケース44に下部ステー55を固定するステップS12、および、下部ステー55にコンタクト押さえ60および上部ステー61を仮固定するステップS13よりも、前でも後でも、どちらでもよい。
メス型ケーブル中継器の初期組立(ステップS20)は、オス型ケーブル中継器の初期組立(ステップS10)とほぼ同様であるが、オス型コンタクト32aに代えてメス型コンタクト32bが用いられる。
つぎに、オスメス合わせ調整(ステップS30)を行う。その詳細について、図9を参照して説明する。
はじめに、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bの気密ケース44の気密ケース先端開口45同士、気密ケースフランジ46の接合面47同士を対向させて、オス型コンタクト32aとメス型コンタクト32bの位置を調整する(ステップS31)。つぎに、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bの気密ケース44同士を、連結ボルト30と連結ナット31を用いて仮に接合する(ステップS32)。
つぎに、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bの気密ケース44の気密ケースフランジ46を軸方向に貫通する位置決めピン孔71を形成する(ステップS33)。つぎに、連結ボルト30と連結ナット31をはずして、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bを分離する(ステップS34)。
つぎに、オス型ケーブル中継器の最終組立(ステップS40)およびメス型ケーブル中継器の最終組立(ステップS50)を行う。
ここで、オス型ケーブル中継器の最終組立(ステップS40)の詳細を、図11に沿って説明する。
はじめに、コンタクト押さえボルト62を締め付けることにより、下部ステー55に、2個のコンタクト押さえ60および上部ステー61を本固定する(ステップS41)。これにより、コンタクト32aが気密ケース44に本固定される。つぎに、MIケーブル25に絶縁スリーブ40を接続する(ステップS42)。より具体的には、MIケーブル25のシース37と絶縁スリーブ40とを接続する。つぎに、接続部材67と芯線35とを接続する(ステップS43)。つぎに、絶縁スリーブ40に端部カバー42を接続する(ステップS44)。つぎに、端部カバー42に気密ケース44を接続する(ステップS45)。
ここで、コンタクト32aを本固定するステップS41と、MIケーブル25と絶縁スリーブ40とを接続するステップS42との順番は逆でもよい。
メス型ケーブル中継器の最終組立(ステップS50)は、オス型ケーブル中継器の最終組立(ステップS40)と同様である。
以上説明した手順により、オス型ケーブル中継器26aおよびメス型ケーブル中継器26bそれぞれに別のMIケーブル25が接続され、互いに着脱可能な1対のオス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとが形成される。
ケーブル装置19などを原子力発電プラントなどに設置するにあたっては、上記手順で組み立てられた1対のオス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとを連結ボルト30および連結ナット31を用いて連結する。このとき、気密ケースフランジ46の位置決めピン孔71に位置決めピン70(図7)を挿入することにより、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとの相対位置を正確に決めることができ、オス型コンタクト32aとメス型コンタクト32bとの電気的接続を確保することができる。
図12は、図2の放射線モニタリング装置で直角に方向を変える部分に用いられる角部ケーブル中継器74を示す拡大縦断面図である。図12に示す角部ケーブル中継器74は、前述のオス型ケーブル中継器26aの変形であって、オス型コンタクト32aを有しているが、オス型コンタクト32aをメス型コンタクト32bに変更すれば、メス型の角部ケーブル中継器とすることもできる。
図12に示す角部ケーブル中継器74で、MIケーブル25に接続された絶縁スリーブ40および端部カバー42の構成は、図5などに示したオス型ケーブル中継器26aの構成と同様である。
角部ケーブル中継器74では、気密ケース75の形状がオス型ケーブル中継器26aの気密ケース44の形状と相違する。図5などに示したオス型ケーブル中継器26aでは絶縁スリーブ貫通孔41の方向と気密ケース先端開口45の方向とが一致しているが、角部ケーブル中継器74では、気密ケース先端開口45の方向が絶縁スリーブ貫通孔41の方向と異なる。図12に示す角部ケーブル中継器74では、気密ケース75の気密ケース先端開口45の方向と絶縁スリーブ貫通孔41の方向とが直角をなしている。そのため、角部ケーブル中継器74の気密ケース75は単純な円筒形ではなく、エルボ形をなしている。
気密ケース75の気密ケース先端開口45付近のオス型コンタクト32aやコンタクト押さえ60などの構成は、オス型ケーブル中継器26aの構成と同様である。
接続部材167は、MIケーブル25の芯線35とオス型コンタクト32aとを電気的に接続するものである点で、オス型ケーブル中継器26aの接続部材67と同様のものである。ただし、角部ケーブル中継器74では芯線35の向きとオス型コンタクト32aの向きが90度異なるので、接続部材167は、90度向きが異なるものを相互に接続するものとなる。
なお、上述の角部ケーブル中継器74では、MIケーブルの方向を直角に変える場合について説明したが、必ずしも直角に変える場合でなくても任意の角度に変える構成とすることができる。
図13は、図2の放射線モニタリング装置で、放射線検出器およびケーブル装置などを接続しながら設置する手順を模式的に示す縦断面図である。ここで、(a)、(b)、・・・、(f)の順に作業を進める。
放射線モニタリング装置15を原子力発電プラントに設置するにあたっては、図2に示すように、狭い空間内に放射線検出器16やケーブル装置19などを設置する必要がある。上述のケーブル中継器26a、26b、角部ケーブル中継器74などを用いて放射線検出器16などを設置する手順を、図13を参照しながら説明する。ここで、ケーブル中継器同士を連結するにあたってはオス型ケーブル中継器とメス型ケーブル中継器とを互いに連結するのが当然であるが、図13に関する説明ではどのケーブル中継器がメス型かオス型かを区別せず、単にケーブル中継器と称する。
図13に示す手順を始める前に、あらかじめ、第1のMIケーブル81の一端に放射線検出器16を接続し、他端に第1のケーブル中継器91を接続しておく。また、第2のMIケーブル82の一端に第2のケーブル中継器92を接続し、他端に第3のケーブル中継器93を接続しておく。また、第3のMIケーブル83の一端に第4のケーブル中継器94を接続し、他端に第5のケーブル中継器95を接続しておく。また、第4のMIケーブル84の一端に第6のケーブル中継器96を接続し、他端に第7のケーブル中継器97を接続しておく。
つぎに、図13(a)に示すように、第1のMIケーブル81および放射線検出器16を、放射線検出器16を先頭として検出器挿入穴21内に挿入する。つぎに、図13(b)に示すように、第1のケーブル中継器91と第2のケーブル中継器92とを連結する。
つぎに、図13(c)に示すように、放射線検出器16を先頭として、第2のMIケーブル82を検出器挿入穴21内にさらに押し進める。つぎに、図13(d)に示すように、第3のケーブル中継器93と第4のケーブル中継器94とを連結する。
つぎに、図13(e)に示すように、放射線検出器16を先頭として、第3のMIケーブル83を検出器挿入穴21内にさらに押し進める。その結果、放射線検出器16は所定の設置位置に到達し、第1~第3のMIケーブル81、82、83なども所定の設置位置に到達する。このとき、第1~第3のMIケーブル81、82、83は一直線上に直列に並んで連結されている。
つぎに、図13(f)に示すように、第5のケーブル中継器95と第6のケーブル中継器96とを連結する。ここで、第6のケーブル中継器96は、前述の角部ケーブル中継器74に相当するものであって、第1~第3のMIケーブル81、82、83の方向と第4のMIケーブル84の方向とは直交している。
図14は、図2の放射線モニタリング装置で、放射線検出器およびケーブル装置などを取り外す手順を模式的に示す縦断面図である。この場合の手順は、図13に示した設置の手順の逆になり、図14の(g)、(h)、・・・、(l)の順に作業を進める。
ここでは、説明の都合上、図14の(g)に示すはじめの設置状態で、放射線検出器16から遠い順に、第1のMIケーブル101、第2のMIケーブル102、第3のMIケーブル103、第4のMIケーブル104が互いに直列に接続されていて、第4のMIケーブル104が放射線検出器16に接続されているものとする。また、互いに連結されるケーブル中継器の対に対して、第1のケーブル中継器111、第2のケーブル中継器112、第3のケーブル中継器113のように呼ぶ。
第1のMIケーブル101と第2のMIケーブル102が第1のケーブル中継器111によって連結され、第2のMIケーブル102と第3のMIケーブル103が第2のケーブル中継器112によって連結され、第3のMIケーブル103と第4のMIケーブル104が第3のケーブル中継器113によって連結されている。
図14(g)に示す状態では、第1のMIケーブル101および第1のケーブル中継器111は、検出器挿入穴口21aの外側にあり、第3のMIケーブル103、第4のMIケーブル104、放射線検出器16は検出器挿入穴21内にある。第2のMIケーブル102は、一部が検出器挿入穴21内にあり、他の部分が検出器挿入穴口21aの外側に突出している。この状態で、第1のケーブル中継器111を切り離して第1のMIケーブル101を取り外し、図14(h)の状態に移行する。
つぎに、第2のケーブル中継器112が検出器挿入穴口21aの外側に出るまで、第2のMIケーブル102を引き出し、図14(i)の状態に移行する。この状態で、第2のケーブル中継器112を切り離して第2のMIケーブル102を取り外し、図14(j)の状態に移行する。
つぎに、第3のケーブル中継器113が検出器挿入穴口21aの外側に出るまで、第3のMIケーブル103を引き出し、図14(k)の状態に移行する。この状態で、第3のケーブル中継器113を切り離して第3のMIケーブル103を取り外し、図14(l)の状態に移行する。
その後、第4のMIケーブル104とともに放射線検出器16を検出器挿入穴21から外側に取り出すことができる。
以上説明したように、狭い設置場所であっても、複数のケーブル中継器同士を現場で連結しながら複数のMIケーブルを連結し設置することができる。また、個々のMIケーブルが比較的短くなるので、比較的軽く、運搬や取り扱いが容易になる。また、ケーブル中継器が密閉構造であることから、過酷事故などの場合の高温、多湿、高線量率などの劣悪な環境にも耐えられる。
[第2の実施形態]
図15は、第2の実施形態のケーブル中継器の接続部材の近傍を拡大して示す拡大縦断面図である。第2の実施形態は第1の実施形態の変形であって、コンタクト32と芯線35とが接続部材267によって電気的に接続されている。接続部材267は、第1の実施形態の接続部材67と同様に箔や薄板などの曲げやすいものである。接続部材267は芯線35に巻き付けられている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態に比べて接続部材267の長さを充分に長くすることができ、ケーブル中継器の組立時の作業性がよくなる。
[第3の実施形態]
図16は、第3の実施形態のケーブル中継器のオス型ケーブル中継器とメス型のケーブル中継器とを結合した状況を示す縦断面図である。図17は、第3の実施形態のケーブル中継器のオス型ケーブル中継器とメス型のケーブル中継器とを切り離した状況を示す縦断面図である。
この第3の実施形態は第1の実施形態の変形であって、第1の実施形態の絶縁スリーブ40とコンタクト押さえ60とを一体化して、絶縁保持部材340a、340bを形成している。オス型ケーブル中継器26aの絶縁保持部材340aとメス型ケーブル中継器26bの絶縁保持部材340bとが嵌め合い構造をなし、これにより、第1の実施形態の位置決めピン70と位置決めピン孔71の機能も兼ね備えている。
[他の実施形態]
上記実施形態の説明では、1本のMIケーブル25が1本の芯線35を有するものとしたが、1本のMIケーブル25が、互いに絶縁されて平行に延びる複数本の芯線35を有する場合もある。そのような場合は、ケーブル中継器のコンタクト32の数を芯線35の数に合わせ、複数のコンタクト32が互いに絶縁された状態で平行に取り付けられるようにすればよい。
上記実施形態の説明では、MIケーブル25は、1本の芯線35と、その周りのケーブル絶縁部36とシース37とを有するものとした。MIケーブル25は、シールド性を高めるために、ケーブル絶縁部とシースの組を多重構造としてもよい。
上記第1および第2の実施形態の説明では、端部カバー42と気密ケース(気密ケース本体)44、75とが別個の部品であるとした。他の例として、端部カバー42と気密ケース本体44、75とを一体形成したもの全体を気密ケースとしてもよい。その場合は、図11に示す最終組み立てステップS40、S50それぞれにおいて、絶縁スリーブ40に端部カバー42を接続するステップS44と、端部カバー42に気密ケース本体44を接続するステップS45は、合わせて一つのステップとなる。すなわち、絶縁スリーブ40に、端部カバー42および気密ケース本体44が一体化された気密ケースを接続する。
上記第1および第2の実施形態におけるケーブル中継器の組立方法では、オス型ケーブル中継器の最終組み立てステップS40およびメス型ケーブル中継器の最終組み立てステップS50の前にオスメス合せ調整ステップS30を行う。他の例として、オスメス合せ調整ステップS30を省略することも可能である。その場合は、オス型ケーブル中継器26aの組み立てとメス型ケーブル中継器26bの組み立てを別々に行うことができる。ただし、オス型ケーブル中継器26aとメス型ケーブル中継器26bとを連結したときにオス型コンタクト32aとメス型コンタクト32bが確実に接続されるように、正確な位置合わせが必要である。
上記第1および第2の実施形態の説明で、上部ステー、下部ステーなどの言葉を用いたが、これは説明の便宜のためと組み立て時のやりやすさを考慮して表現したものであって、上方、下方、水平などの方向は、適宜変更してもよい。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…原子炉格納容器、 11…ドライウェル、 12…ウェットウェル、 13…原子炉圧力容器、 14…圧力抑制プール、 15…放射線モニタリング装置、 16…放射線検出器、 17…前置増幅器(信号処理装置)、 18…放射線モニタ(信号処理装置)、 19…ケーブル装置、 20…原子炉格納容器壁、 21…検出器挿入穴、 21a…検出器挿入穴口、 25…MIケーブル、 26…ケーブル中継器、 26a…オス型ケーブル中継器、 26b…メス型ケーブル中継器、 30…連結ボルト、 31…連結ナット、 32…コンタクト、 32a…オス型コンタクト、 32b…メス型コンタクト、 35…芯線、 36…ケーブル絶縁部、 37…シース、 40…絶縁スリーブ、 41…絶縁スリーブ貫通孔、 42…端部カバー(気密ケース)、 43…端部カバー先端開口、 44…気密ケース(気密ケース本体)、 45…気密ケース先端開口、 46…気密ケースフランジ(フランジ)、 47…接合面、 48…連結ボルト貫通孔、 49…Oリング溝、 50…Oリング(ガスケット)、 51…拡大部、 52…側面部、 55…下部ステー(ステー)、 56…鉛直支持面部、 57…水平支持面部、 58…下部ステー支持ボルト、 60…コンタクト押さえ、 61…上部ステー(ステー)、 62…コンタクト押さえボルト、 65…溝、 67…接続部材、 70…位置決めピン、 71…位置決めピン孔、 74…角部ケーブル中継器、 75…気密ケース(気密ケース本体)、 81…第1のMIケーブル、 82…第2のMIケーブル、 83…第3のMIケーブル、 84…第4のMIケーブル、 91…第1のケーブル中継器、 92…第2のケーブル中継器、 93…第3のケーブル中継器、 94…第4のケーブル中継器、 95…第5のケーブル中継器、 96…第6のケーブル中継器、 97…第7のケーブル中継器、101…第1のMIケーブル、 102…第2のMIケーブル、 103…第3のMIケーブル、 104…第4のMIケーブル、 111…第1のケーブル中継器、 112…第2のケーブル中継器、 113…第3のケーブル中継器、 167…接続部材、 267…接続部材、 340a…絶縁保持部材、 340b…絶縁保持部材

Claims (14)

  1. 導電性の芯線と前記芯線を囲むケーブル絶縁部と前記ケーブル絶縁部を囲むシースとを有して対を成し、それぞれのケーブルの先端同士を着脱可能に連結するケーブル中継器であって、
    前記シースの先端で前記シースの外周および先端を囲んで前記シースとの間が気密に接続され、前記芯線が貫通する絶縁スリーブ貫通孔が形成された絶縁スリーブと、
    前記絶縁スリーブの外周を囲んで先端に気密ケース先端開口が形成されて前記絶縁スリーブとの間が気密に接続された気密ケースと、
    前記気密ケースの内部に固定された絶縁物製のコンタクト押さえと、
    前記コンタクト押さえに固定された導電性のコンタクトと、
    前記気密ケースの内側で前記芯線と前記コンタクトとを電気的に接続する導電性の接続部材と、
    を備え、
    連結された前記ケーブル中継器は、前記気密ケース先端開口同士が対向して配置されて前記気密ケース同士が気密に接合され、
    前記コンタクト同士が電気的に接続されること、
    を特徴とするケーブル中継器。
  2. 前記気密ケースは、
    前記絶縁スリーブの外周を囲み先端に端部カバー先端開口が形成されて前記絶縁スリーブとの間が気密に接続された端部カバーと、
    前記端部カバー先端開口に気密に接続されて先端に前記気密ケース先端開口が形成された気密ケース本体と、
    を有すること、を特徴とする請求項1に記載のケーブル中継器。
  3. 前記気密ケースの内部に固定されて、前記コンタクト押さえを保持するステーをさらに備えること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載のケーブル中継器。
  4. 前記接続部材は、前記芯線および前記コンタクトよりも剛性が低いものであること、を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のケーブル中継器。
  5. 前記接続部材は、前記芯線に巻き付けられて前記芯線に固定されていること、を特徴とする請求項4に記載のケーブル中継器。
  6. 前記接続部材は、前記芯線に接触しながら前記芯線に沿って直線的に延びて前記芯線に固定されていること、を特徴とする請求項4に記載のケーブル中継器。
  7. 前記絶縁スリーブ貫通孔の方向と前記気密ケース先端開口の方向が相違していること、を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のケーブル中継器。
  8. 前記気密ケース先端開口の周囲を取り囲むようにフランジが形成され、
    前記フランジには、複数の連結ボルト孔と、少なくとも一つの位置決めピン孔とが形成され、
    前記ケーブル中継器が連結状態のときに、対となる前記ケーブル中継器の前記連結ボルト孔を貫通する複数の連結ボルトによって前記フランジ同士が接合されるとともに、前記位置決めピン孔に挿入された位置決めピンによって前記フランジ同士の位置決めがなされるように構成されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のケーブル中継器。
  9. 前記ケーブル中継器が連結状態のときに、対となる前記ケーブル中継器の前記気密ケース先端開口を取り囲んで配置される環状のガスケットをはさんで対となる前記ケーブル中継器が対向して配置されるように構成されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のケーブル中継器。
  10. 請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のケーブル中継器の組立方法であって、
    前記コンタクトと前記接続部材とを接合するコンタクト接合ステップと、
    前記気密ケースに前記コンタクト押さえを固定するコンタクト押さえ固定ステップと、
    前記絶縁スリーブ貫通孔内に前記芯線を貫通させたうえで前記シースの先端と前記絶縁スリーブとを接合する絶縁スリーブ接合ステップと、
    前記コンタクト接合ステップおよび前記絶縁スリーブ接合ステップの後に、前記絶縁スリーブ貫通孔内を貫通した先端側の前記芯線と前記接続部材とを接続する芯線接続ステップと、
    前記コンタクト押さえ固定ステップおよび前記芯線接続ステップの後に、前記絶縁スリーブに前記気密ケースを接続する気密ケース接続ステップと、
    を有することを特徴とするケーブル中継器の組立方法。
  11. 請求項10に記載のケーブル中継器の組立方法であって、
    前記コンタクト接合ステップの後で前記コンタクト押さえ固定ステップの前に、前記気密ケースに前記コンタクト押さえを仮固定するコンタクト押さえ仮固定ステップと、
    前記コンタクト押さえ仮固定ステップの後に、前記気密ケース先端開口同士を互いに対向させて、前記コンタクト同士が電気的に接合する位置で前記気密ケース先端開口同士を仮接合する仮接合ステップと、
    前記仮接合ステップの後に、前記気密ケース同士の相対的位置関係を決める位置決めピン孔を形成する位置決めピン孔形成ステップと、
    前記位置決めピン孔形成ステップの後に、前記仮接合された気密ケース先端開口同士を分離する分離ステップと、
    を有すること、を特徴とするケーブル中継器の組立方法。
  12. 放射線検出器と、前記放射線検出器の出力信号を処理する信号処理装置と、互いに直列に連結されて前記放射線検出器と前記信号処理装置を接続する複数のMIケーブルと、前記各MIケーブル間に配置され、隣接する2つのMIケーブル同士を接続するケーブル中継器とを有する放射線モニタリング装置の設置方法であって、
    検出器挿入穴内に、一端部に第1のケーブル中継器が接続された第1のMIケーブル、および前記第1のMIケーブルの前記第1のケーブル中継器の反対側の端部に接続された前記放射線検出器を、前記放射線検出器を先頭として挿入する第1の挿入ステップと、
    前記第1の挿入ステップの後に、前記第1のケーブル中継器と、一端部に第2のケーブル中継器が接続され前記第2のケーブル中継器の反対側の端部に第3のケーブル中継器が接続された第2のMIケーブルとを、前記第2のケーブル中継器を介して着脱可能に連結する第1の連結ステップと、
    前記第1の連結ステップの後に、前記放射線検出器ならびに前記第1および第2のMIケーブルを、前記放射線検出器を先頭として前記検出器挿入穴内にさらに挿入する第2の挿入ステップと、
    前記第2の挿入ステップの後に、前記第3のケーブル中継器と、一端部に第4のケーブル中継器が接続され前記第4のケーブル中継器の反対側の端部に第5のケーブル中継器が
    接続された第3のMIケーブルとを、前記第4のケーブル中継器を介して着脱可能に連結する第2の連結ステップと、
    を有することを特徴とする放射線モニタリング装置設置方法。
  13. 放射線検出器と、前記放射線検出器の出力信号を処理する信号処理装置と、互いに直列に連結されて前記放射線検出器と前記信号処理装置を接続する複数のMIケーブルと、前記各MIケーブル間に配置され、隣接する2つのMIケーブル同士を接続するケーブル中継器とを有する放射線モニタリング装置を検出器挿入穴口から取り出す放射線モニタリング装置取出方法であって、
    前記検出器挿入穴口から突出している第1のケーブル中継器から第1のMIケーブルを取り外す第1の取外しステップと、
    前記第1の取外しステップの後に、前記第1のケーブル中継器に接続されている第2のMIケーブルの第1のMIケーブルが接続されていた側から遠い側に接続されている第2のケーブル中継器が前記検出器挿入穴から突出するまで引き抜く第1の引抜きステップと、
    前記第1の引抜きステップの後に、前記第2のケーブル中継器から第2のMIケーブルを取り外す第2の取外しステップと、
    前記放射線検出器を一端とし、第m(mは2以上の正整数)のケーブル中継器を他端とする第(m+1)のMIケーブルの少なくとも一部が、前記検出器挿入穴口から突出するまで、第iの引抜きステップ(iは、2以上かつm以下の整数)および第iの取外しステップを繰り返した後に、前記第mのケーブル中継器を取り外す第mの取外しステップと、
    前記第mの取外しステップの後に、前記(m+1)のMIケーブルを引き抜き、前記放射線検出器を取り出すステップと、
    を有し、
    前記第iの引抜きステップは、第(i-1)の取外しステップの後に、第(i-1)のケーブル中継器に接続される第iのMIケーブルの第(i-1)のMIケーブルが接続されていた側から遠い側に接続される第iのケーブル中継器が、前記検出器挿入穴口から突出するまで引き抜くものであり、
    前記第iの取外しステップは、前記第(i-1)の引抜きステップの後に、前記第iのケーブル中継器から第iのMIケーブルを取り外すものであること、
    を特徴とする放射線モニタリング装置取出方法。
  14. 前記絶縁スリーブと前記コンタクト押さえとが一体化して絶縁保持部材が形成されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のケーブル中継器。
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