JPH04215047A - 機器の温度履歴に関連する等価平均温度を決定する方法 - Google Patents
機器の温度履歴に関連する等価平均温度を決定する方法Info
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- JPH04215047A JPH04215047A JP3042872A JP4287291A JPH04215047A JP H04215047 A JPH04215047 A JP H04215047A JP 3042872 A JP3042872 A JP 3042872A JP 4287291 A JP4287291 A JP 4287291A JP H04215047 A JPH04215047 A JP H04215047A
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
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- G01K3/04—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of time
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
-
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は、機器の温度履歴に関連する温
度を受動的に決定する方法に関し、さらに詳細にはアレ
ニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ ）の式を用いて受動温度
センサーにおいて観察される熱的経年変化を機器の温度
履歴と関連づけることにより該機器の熱的経年変化を測
定する方法に関する。本発明の方法は、１９９０年２月
１６日出願の米国特許出願（ウエスチングハウス・ドケ
ット番号第５５、４９９号）に開示された複数のソリッ
ドステート飛跡記録器よりなる装置を用いて実施するこ
とが可能である。
度を受動的に決定する方法に関し、さらに詳細にはアレ
ニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ ）の式を用いて受動温度
センサーにおいて観察される熱的経年変化を機器の温度
履歴と関連づけることにより該機器の熱的経年変化を測
定する方法に関する。本発明の方法は、１９９０年２月
１６日出願の米国特許出願（ウエスチングハウス・ドケ
ット番号第５５、４９９号）に開示された複数のソリッ
ドステート飛跡記録器よりなる装置を用いて実施するこ
とが可能である。
【０００２】多くの材料において、その性質は温度にさ
らされると変化する。例えばゴム製ガスケットは永久ひ
づみをうけ、可撓性の部材は脆くなり、有機流体は分解
し、絶縁材の電気的性質が変化する等である。温度にさ
らされて性質が変化する現象を、熱的経年変化（ｔｈｅ
ｒｍａｌ ａｇｉｎｇ） と呼ぶ。
らされると変化する。例えばゴム製ガスケットは永久ひ
づみをうけ、可撓性の部材は脆くなり、有機流体は分解
し、絶縁材の電気的性質が変化する等である。温度にさ
らされて性質が変化する現象を、熱的経年変化（ｔｈｅ
ｒｍａｌ ａｇｉｎｇ） と呼ぶ。
【０００３】原子力発電所では、多くの機器、特に発電
所の安全に関わる機器は検定を受けたものである。この
検定には、検定寿命、即ちその機器を使用状態におくこ
とが許される最大時間周期が含まれる。この検定寿命は
、上述の熱的経年変化により、その機器がおかれる温度
環境だけでなく放射線への被爆のような他の要因の関数
である。かかる機器の中には、それ自身が固有の検定寿
命を持つ種々の重要な構成要素が含まれる。従って、保
守を行う上で、検定機器または構成要素がそれぞれその
検定寿命に達したか否かを知ることが肝要である。
所の安全に関わる機器は検定を受けたものである。この
検定には、検定寿命、即ちその機器を使用状態におくこ
とが許される最大時間周期が含まれる。この検定寿命は
、上述の熱的経年変化により、その機器がおかれる温度
環境だけでなく放射線への被爆のような他の要因の関数
である。かかる機器の中には、それ自身が固有の検定寿
命を持つ種々の重要な構成要素が含まれる。従って、保
守を行う上で、検定機器または構成要素がそれぞれその
検定寿命に達したか否かを知ることが肝要である。
【０００４】理論的には、各検定機器が影響を受ける温
度を継続的に測定し記録することができる（積極的に温
度をモニターすることができる）。こうすることにより
、機器が受けた熱的経年変化の程度、従ってその検定寿
命の残りの部分をいつでも知ることができる。しかしな
がら、かかる方法は途方もないコストがかかり、特に高
い放射線レベルにより温度をモニターする機器の取り付
けおよび保守が困難な原子力発電所のある特定の領域で
は、特にそうである。これよりも一般的な方法としては
、検定寿命を安全性を考えて低く設定することにより温
度環境のモニターを省く方法がある。これは、検定寿命
を計算するにあたり温度を予測可能な一定の最大レベル
に維持されると仮定することにより可能である。しかし
ながら、このやり方では必要な保守以上の手間がかかり
、機器のコストも必要以上の高いものとなる。
度を継続的に測定し記録することができる（積極的に温
度をモニターすることができる）。こうすることにより
、機器が受けた熱的経年変化の程度、従ってその検定寿
命の残りの部分をいつでも知ることができる。しかしな
がら、かかる方法は途方もないコストがかかり、特に高
い放射線レベルにより温度をモニターする機器の取り付
けおよび保守が困難な原子力発電所のある特定の領域で
は、特にそうである。これよりも一般的な方法としては
、検定寿命を安全性を考えて低く設定することにより温
度環境のモニターを省く方法がある。これは、検定寿命
を計算するにあたり温度を予測可能な一定の最大レベル
に維持されると仮定することにより可能である。しかし
ながら、このやり方では必要な保守以上の手間がかかり
、機器のコストも必要以上の高いものとなる。
【０００５】積極的にモニターを行うやり方に代わる第
２の方法として、自動的手段により機器の温度環境をモ
ニターして、熱的経年変化の程度を簡略化したやり方で
且つ低いコストで測定する方法がある。この受動的モニ
ター法では、受動温度測定装置を問題の機器の直ぐ近く
に配置してそのモニターが機器と同一の温度環境の影響
下にあるようにする。温度の影響にさらされると、その
装置は検出可能な変化（例えば熱的温度変化）を受け、
この変化の速度は既知の温度式に従う。通常、温度が高
ければ高いほどその変化速度は大きい。その変化の程度
は累積的であるはずであるから、かかる装置は積分型温
度モニターと呼ばれる。その装置がその温度環境にさら
された時間はわかっており、且つかかる時間の間観察さ
れる変化を生ぜしめるに必要な温度もわかっているから
、その装置がさらされる温度はその観察された変化をそ
の装置の較正基準と比較することにより推定できる。 しかしながら、今日まで、適当な受動温度モニターとし
て知られているものはない。
２の方法として、自動的手段により機器の温度環境をモ
ニターして、熱的経年変化の程度を簡略化したやり方で
且つ低いコストで測定する方法がある。この受動的モニ
ター法では、受動温度測定装置を問題の機器の直ぐ近く
に配置してそのモニターが機器と同一の温度環境の影響
下にあるようにする。温度の影響にさらされると、その
装置は検出可能な変化（例えば熱的温度変化）を受け、
この変化の速度は既知の温度式に従う。通常、温度が高
ければ高いほどその変化速度は大きい。その変化の程度
は累積的であるはずであるから、かかる装置は積分型温
度モニターと呼ばれる。その装置がその温度環境にさら
された時間はわかっており、且つかかる時間の間観察さ
れる変化を生ぜしめるに必要な温度もわかっているから
、その装置がさらされる温度はその観察された変化をそ
の装置の較正基準と比較することにより推定できる。 しかしながら、今日まで、適当な受動温度モニターとし
て知られているものはない。
【０００６】米国特許第４，１６７、１０９号に記載さ
れた温度環境を受動モニターする１つの方法では、ソリ
ッドステート飛跡記録器（ＳＳＴＲ）を使用する。この
特許によると、ＳＳＴＲの放射線飛跡がアニーリングさ
れた程度を測定することにより、ＳＳＴＲがさらされた
温度を推定することが可能である。しかしながら、アニ
ーリングの程度を露出温度と関連づける適当な手段がこ
れまで開発されていないため、このＳＳＴＲの使用には
大きな制約がある。その結果、米国特許第４，１６７，
１０９号に記載された受動的温度モニター装置としてＳ
ＳＴＲを使用する技術は実用化されていない。環境の温
度が本質的に一定であることが知られておりそのため温
度履歴を単一のＳＳＴＲにより推定可能であるような限
定された環境だけに、その使用が限られる。
れた温度環境を受動モニターする１つの方法では、ソリ
ッドステート飛跡記録器（ＳＳＴＲ）を使用する。この
特許によると、ＳＳＴＲの放射線飛跡がアニーリングさ
れた程度を測定することにより、ＳＳＴＲがさらされた
温度を推定することが可能である。しかしながら、アニ
ーリングの程度を露出温度と関連づける適当な手段がこ
れまで開発されていないため、このＳＳＴＲの使用には
大きな制約がある。その結果、米国特許第４，１６７，
１０９号に記載された受動的温度モニター装置としてＳ
ＳＴＲを使用する技術は実用化されていない。環境の温
度が本質的に一定であることが知られておりそのため温
度履歴を単一のＳＳＴＲにより推定可能であるような限
定された環境だけに、その使用が限られる。
【０００７】従って、変化する温度環境のもとで使用可
能な受動モニター手段を用いて機器の熱的経年変化を測
定する装置および方法に対する需要が存在する。この需
要は、本発明によれば、受動温度モニター手段を用い、
かかる手段から得られたデータをアレニウスの式により
分析して等価平均温度を得ることにより充足される。こ
の等価平均温度はその機器の温度履歴を表わし、その機
器の熱的経年変化データと結合することによりその使用
寿命を測定することができる。
能な受動モニター手段を用いて機器の熱的経年変化を測
定する装置および方法に対する需要が存在する。この需
要は、本発明によれば、受動温度モニター手段を用い、
かかる手段から得られたデータをアレニウスの式により
分析して等価平均温度を得ることにより充足される。こ
の等価平均温度はその機器の温度履歴を表わし、その機
器の熱的経年変化データと結合することによりその使用
寿命を測定することができる。
【０００８】このアレニウスの式は、これまで、例えば
Ｓ．Ｃａｒｆａｇｎｏ ａｎｄ Ｒ．Ｇｉｂｓｏｎ
，Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＡｇｉｎｇＴｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ，ＥＰＲＩ Ｒｅｐｏｒｔ， ＮＰ−１
５５８，ＮＯ．８．３（１９８０）に記載されているよ
うに促進熱的経年変化試験の結果を分析するために、ま
た、例えばＤ． Ｓｔｏｒｚｅｒ，“Ｆｉｓｓｉｏｎ
Ｔｒａｃｋ Ｄａｄｉｎｇ ｏｆ Ｖｏｌｃ
ａｌｉｃ Ｇｌａｓｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｏｃ
ｋｓ，” ｉｎ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ｐｌａ
ｎｅｔａｒｙ Ｓｃｉｎｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ
８ ｐｐ ５５−６０（１９７０）に記載されてい
るように地質年代を測定すべく自然に存在するガラスに
自然発生した粒子の飛跡からのデータを分析するために
用いられている。しかしながら、モニターされる機器の
熱的経年変化と関連づけることが可能な受動モニター手
段からの等価平均温度を決定するため、本明細書に記載
するような方法でアレニウスの式を用いることは新規で
あると思われる。
Ｓ．Ｃａｒｆａｇｎｏ ａｎｄ Ｒ．Ｇｉｂｓｏｎ
，Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＡｇｉｎｇＴｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎ
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５５８，ＮＯ．８．３（１９８０）に記載されているよ
うに促進熱的経年変化試験の結果を分析するために、ま
た、例えばＤ． Ｓｔｏｒｚｅｒ，“Ｆｉｓｓｉｏｎ
Ｔｒａｃｋ Ｄａｄｉｎｇ ｏｆ Ｖｏｌｃ
ａｌｉｃ Ｇｌａｓｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｏｃ
ｋｓ，” ｉｎ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ｐｌａ
ｎｅｔａｒｙ Ｓｃｉｎｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ
８ ｐｐ ５５−６０（１９７０）に記載されてい
るように地質年代を測定すべく自然に存在するガラスに
自然発生した粒子の飛跡からのデータを分析するために
用いられている。しかしながら、モニターされる機器の
熱的経年変化と関連づけることが可能な受動モニター手
段からの等価平均温度を決定するため、本明細書に記載
するような方法でアレニウスの式を用いることは新規で
あると思われる。
【０００９】
【発明の要約】本発明によれば、受動温度モニター手段
は、ソリッドステート飛跡記録器のような複数の受動的
温度測定手段により構成される。各受動温度測定手段が
影響を受ける熱的経年変化プロセスはアレニウスの式に
より規定される。温度測定手段は、各手段を規定するア
レニウスの式が、熱的経年変化の程度によりそれぞれ異
なる活性化エネルギーにより規定されるように選択され
る。それらの手段の活性化エネルギー値の範囲は、その
機器が影響を受ける熱的経年変化プロセスを規定する活
性化エネルギー値を包含するように選択される。 こ
の方法は、受動温度モニター手段をモニターされる機器
と同じ環境にさらすことにより実行する。同じ環境にさ
らしたのち、各温度測定手段をその手段が受けた熱的経
年変化を量定することにより読み取る。その後、熱的経
年変化の程度を較正基準と比較して、各測定手段の熱的
経年変化に関連する、アレニウス等価温度（ＡＥＴ）と
呼ばれる等価平均温度を得る。その機器の熱的経年変化
に関連する等価平均温度をその後測定手段から得た等価
平均温度から求めるが、これは機器が受ける熱的経年変
化プロセスの活性化エネルギーを測定手段の活性化エネ
ルギー値と比較することにより行う。
は、ソリッドステート飛跡記録器のような複数の受動的
温度測定手段により構成される。各受動温度測定手段が
影響を受ける熱的経年変化プロセスはアレニウスの式に
より規定される。温度測定手段は、各手段を規定するア
レニウスの式が、熱的経年変化の程度によりそれぞれ異
なる活性化エネルギーにより規定されるように選択され
る。それらの手段の活性化エネルギー値の範囲は、その
機器が影響を受ける熱的経年変化プロセスを規定する活
性化エネルギー値を包含するように選択される。 こ
の方法は、受動温度モニター手段をモニターされる機器
と同じ環境にさらすことにより実行する。同じ環境にさ
らしたのち、各温度測定手段をその手段が受けた熱的経
年変化を量定することにより読み取る。その後、熱的経
年変化の程度を較正基準と比較して、各測定手段の熱的
経年変化に関連する、アレニウス等価温度（ＡＥＴ）と
呼ばれる等価平均温度を得る。その機器の熱的経年変化
に関連する等価平均温度をその後測定手段から得た等価
平均温度から求めるが、これは機器が受ける熱的経年変
化プロセスの活性化エネルギーを測定手段の活性化エネ
ルギー値と比較することにより行う。
【００１０】
【実施例】特に化学反応を含むような多くのプロセスは
、温度に依存する速度で起こる。多くの場合、反応速度
が温度により変化する様子を、１９世紀アレニウスによ
って最初に提出された下記の式により近似できることが
良く知られている。
、温度に依存する速度で起こる。多くの場合、反応速度
が温度により変化する様子を、１９世紀アレニウスによ
って最初に提出された下記の式により近似できることが
良く知られている。
【００１１】
【数１】
上式において、Ｒ＝反応速度
Ａ＝頻度因子と呼ばれる定数
Ｅ＝活性化エネルギー（ｅＶ）
Ｋ＝ボルツマン定数
Ｔ＝絶対温度（°Ｋ）
アレニウスの式では、活性化エネルギーＥの値は特定の
プロセスにより異なる。このため、異なる値の活性化エ
ネルギーにより規定されるアレニウスの式が潜在的に無
限に存在する。個々のアレニウスの式を、活性化エネル
ギーの値を変えることによって、任意所与のプロセスに
つき反応速度の温度への依存性を規定すべくたてること
ができる。
プロセスにより異なる。このため、異なる値の活性化エ
ネルギーにより規定されるアレニウスの式が潜在的に無
限に存在する。個々のアレニウスの式を、活性化エネル
ギーの値を変えることによって、任意所与のプロセスに
つき反応速度の温度への依存性を規定すべくたてること
ができる。
【００１２】機器の熱的経年変化に関連するプロセスは
、アレニウスのモデルにより老朽試験を促進させる（高
温における短期間の試験結果を外挿法により処理して、
低温における長期間の試験による予想される経年変化効
果を得る）ことがしばしば行われていることからも分か
るように、アレニウスの式で規定することができる。か
くして、モニターすべき機器、例えば原子力発電所のた
めの検定を受けた１つの機器の熱的経年変化プロセスを
、特定の経年変化プロセスが起きる速度に対する温度の
影響を表わす活性化エネルギーによって規定したアレニ
ウスの式で説明することができる。例えば、ガスケット
材料における５０％圧縮永久ひずみは１．２ｅＶの活性
化エネルギーにより、また潤滑材の潤滑性の２５％低下
は０．８ｅＶの活性化エネルギーによるものである。こ
の例における活性化エネルギーの値は例示の目的でのみ
任意に与えられたものであるが、これは潤滑性低下速度
がガスケットの圧縮永久ひずみ速度よりも温度上昇につ
れてより急速に増加することを示している。
、アレニウスのモデルにより老朽試験を促進させる（高
温における短期間の試験結果を外挿法により処理して、
低温における長期間の試験による予想される経年変化効
果を得る）ことがしばしば行われていることからも分か
るように、アレニウスの式で規定することができる。か
くして、モニターすべき機器、例えば原子力発電所のた
めの検定を受けた１つの機器の熱的経年変化プロセスを
、特定の経年変化プロセスが起きる速度に対する温度の
影響を表わす活性化エネルギーによって規定したアレニ
ウスの式で説明することができる。例えば、ガスケット
材料における５０％圧縮永久ひずみは１．２ｅＶの活性
化エネルギーにより、また潤滑材の潤滑性の２５％低下
は０．８ｅＶの活性化エネルギーによるものである。こ
の例における活性化エネルギーの値は例示の目的でのみ
任意に与えられたものであるが、これは潤滑性低下速度
がガスケットの圧縮永久ひずみ速度よりも温度上昇につ
れてより急速に増加することを示している。
【００１３】一般的に、機器が影響を受ける環境の温度
は経時的に変化する。特定の環境の温度履歴は、しばし
ばヒストグラム、例えば５０℃で６か月、７０℃で２か
月のように規定することができる。アレニウスのモデル
によれば、温度は熱的経年変化プロセスに対して指数関
数的効果を持つから、かかる温度履歴の環境にさらされ
た全ての機器に適用可能な温度履歴を表わす平均値を決
めることは不可能である。熱的経年変化速度が温度の上
昇に従って最大の速度で増加する機器（即ち経年変化プ
ロセスが低い活性化エネルギーを持つ機器）は、経年変
化速度の温度依存性がそれ程高くない機器（即ち、高い
活性化エネルギーを持つ機器）に比べて、温度履歴の高
い温度により、より大きな影響を受ける。
は経時的に変化する。特定の環境の温度履歴は、しばし
ばヒストグラム、例えば５０℃で６か月、７０℃で２か
月のように規定することができる。アレニウスのモデル
によれば、温度は熱的経年変化プロセスに対して指数関
数的効果を持つから、かかる温度履歴の環境にさらされ
た全ての機器に適用可能な温度履歴を表わす平均値を決
めることは不可能である。熱的経年変化速度が温度の上
昇に従って最大の速度で増加する機器（即ち経年変化プ
ロセスが低い活性化エネルギーを持つ機器）は、経年変
化速度の温度依存性がそれ程高くない機器（即ち、高い
活性化エネルギーを持つ機器）に比べて、温度履歴の高
い温度により、より大きな影響を受ける。
【００１４】本発明によれば、平均温度を用いて温度履
歴を規定するにあたり遭遇するこの困難性を、“等価”
平均温度を決めることにより克服できる。本発明者等は
、この等価平均温度をアレニウスの等価温度“ＡＥＴ”
と命名した。このＡＥＴは、かかる熱的経年変化が実際
の温度履歴のうちの変化する温度でなくて一定の温度に
さらされた結果生じたものである場合に生起したであろ
う熱的経年変化を生ぜしめるに必要な温度を表わす。そ
の環境の温度履歴が正確に（能動的な温度モニターによ
り）わかっている場合、ＡＥＴはアレニウスの式を用い
て計算することができる。この計算により得たＡＥＴは
、その熱的経年変化がＡＥＴの計算に用いたと同じアレ
ニウスの式（即ち、同じ活性化エネルギー値）により規
定される任意のプロセスに関しこの温度履歴を正確に規
定する。
歴を規定するにあたり遭遇するこの困難性を、“等価”
平均温度を決めることにより克服できる。本発明者等は
、この等価平均温度をアレニウスの等価温度“ＡＥＴ”
と命名した。このＡＥＴは、かかる熱的経年変化が実際
の温度履歴のうちの変化する温度でなくて一定の温度に
さらされた結果生じたものである場合に生起したであろ
う熱的経年変化を生ぜしめるに必要な温度を表わす。そ
の環境の温度履歴が正確に（能動的な温度モニターによ
り）わかっている場合、ＡＥＴはアレニウスの式を用い
て計算することができる。この計算により得たＡＥＴは
、その熱的経年変化がＡＥＴの計算に用いたと同じアレ
ニウスの式（即ち、同じ活性化エネルギー値）により規
定される任意のプロセスに関しこの温度履歴を正確に規
定する。
【００１５】このＡＥＴはまた、受動温度測定手段にお
いて観察された熱的経年変化を司るプロセスがアレニウ
スの式で規定することができることを条件としてこの受
動温度測定手段から得ることができる。ＡＥＴは、受動
温度測定手段において観察された熱的経年変化と同じ程
度の熱的経年変化を一定の温度で発生させるとした場合
に必要な温度環境への露出を示す較正基準と比較するこ
とにより求めることができる。モニターされつつある機
器のＡＥＴは、幾つかの受動温度測定手段から得られた
ＡＥＴの間でまたそれらの値から内挿若しくは外挿する
ことにより推定する。この内挿／外挿は、その機器の熱
的経年変化プロセスを規定するアレニウスの式の活性化
エネルギーを各受動温度測定手段の熱的経年変化プロセ
スの活性化エネルギー値と比較することにより行う。
いて観察された熱的経年変化を司るプロセスがアレニウ
スの式で規定することができることを条件としてこの受
動温度測定手段から得ることができる。ＡＥＴは、受動
温度測定手段において観察された熱的経年変化と同じ程
度の熱的経年変化を一定の温度で発生させるとした場合
に必要な温度環境への露出を示す較正基準と比較するこ
とにより求めることができる。モニターされつつある機
器のＡＥＴは、幾つかの受動温度測定手段から得られた
ＡＥＴの間でまたそれらの値から内挿若しくは外挿する
ことにより推定する。この内挿／外挿は、その機器の熱
的経年変化プロセスを規定するアレニウスの式の活性化
エネルギーを各受動温度測定手段の熱的経年変化プロセ
スの活性化エネルギー値と比較することにより行う。
【００１６】以上において概説した方法及びかかる方法
の実施に必要な装置を、受動温度測定手段としてＳＳＴ
Ｒを用いる受動温度モニター装置につき以下において詳
細に説明する。
の実施に必要な装置を、受動温度測定手段としてＳＳＴ
Ｒを用いる受動温度モニター装置につき以下において詳
細に説明する。
【００１７】一般的に、受動温度測定手段は、適当な材
料で形成した素子を変化作因にさらすことによって構成
可能である。このように、変化作因にさらすとその素子
が温度の影響下で量定可能な変化を受ける（即ち、この
ように変化した素子は熱的経年変化を受けている）。Ｓ
ＳＴＲがかかる受動温度測定手段となる。基本的に、こ
のＳＳＴＲは一般的に誘電材料で作った素子であり、以
下においてさらに説明するように、高エネルギー荷電粒
子にさらされると観察可能な飛跡が形成される。また、
この飛跡が温度にさらされるとアニーリングを受ける。 そして、基本的に、このＳＳＴＲを放射線源からの核分
裂破片或いはアルファー粒子のような高エネルギー荷電
粒子にさらすことにより利用する。ＳＳＴＲには、これ
らの粒子が通過すると飛跡と呼ばれる各粒子の道筋に沿
い放射線損傷によりできた永久的な跡が生じる。この放
射線による損傷はこの飛跡に限定され、粒子が通過して
いないＳＳＴＲの部分は何の影響も受けない。この放射
線損傷が生じた結果、飛跡はエッチング剤により他の部
分よりも先にエッチングされ、この飛跡が拡大して視覚
により認知できるようになる。この飛跡の道筋がＳＳＴ
Ｒの表面に垂直に入射するものである場合、この飛跡は
その表面で小さな円形のピットとして現れる。
料で形成した素子を変化作因にさらすことによって構成
可能である。このように、変化作因にさらすとその素子
が温度の影響下で量定可能な変化を受ける（即ち、この
ように変化した素子は熱的経年変化を受けている）。Ｓ
ＳＴＲがかかる受動温度測定手段となる。基本的に、こ
のＳＳＴＲは一般的に誘電材料で作った素子であり、以
下においてさらに説明するように、高エネルギー荷電粒
子にさらされると観察可能な飛跡が形成される。また、
この飛跡が温度にさらされるとアニーリングを受ける。 そして、基本的に、このＳＳＴＲを放射線源からの核分
裂破片或いはアルファー粒子のような高エネルギー荷電
粒子にさらすことにより利用する。ＳＳＴＲには、これ
らの粒子が通過すると飛跡と呼ばれる各粒子の道筋に沿
い放射線損傷によりできた永久的な跡が生じる。この放
射線による損傷はこの飛跡に限定され、粒子が通過して
いないＳＳＴＲの部分は何の影響も受けない。この放射
線損傷が生じた結果、飛跡はエッチング剤により他の部
分よりも先にエッチングされ、この飛跡が拡大して視覚
により認知できるようになる。この飛跡の道筋がＳＳＴ
Ｒの表面に垂直に入射するものである場合、この飛跡は
その表面で小さな円形のピットとして現れる。
【００１８】飛跡に関連するこの放射線損傷は、温度、
即ちアニーリングと呼ばれる熱的経年変化プロセスにさ
らすと逆転する。この現象により、エッチング後にアニ
ーリングを受けた飛跡を観察すると小さくなっている。 従って、このプロセスは時として飛跡減衰（ｔｒａｃｋ
ｆａｄｉｎｇ）と呼ばれる。さらに、飛跡のサイズ
の減少により飛跡の中には見えなくなるものがあるため
、飛跡の密度も減少する。従って、飛跡のアニーリング
（熱的経年変化）の程度は、飛跡の平均直径の減少また
は飛跡密度の減少を測定することにより量定可能である
。ＳＳＴＲ材料から多数の試験素子を作り、これらを高
エネルギー荷電粒子にさらして各ＳＳＴＲ素子の較正基
準を決める。このように試験素子に形成した飛跡を時間
と温度を変化させてアニーリングする。その結果得られ
たデータを、第１図に示したような曲線（硬質ソーダ石
灰ガラスにより形成したＳＳＴＲからのアニーリングデ
ータによる）として表示することができる。第１図の曲
線は、飛跡アニーリングの程度Ｄ／Ｄ０（アニーリング
の結果飛跡の直径が減少する比率）を一定にするのに必
要な露出時間ｔを露出温度Ｔの関数として示したもので
ある。本発明者等は、ＳＳＴＲを形成するのに適当な多
数の材料（以下の表に示した）では、飛跡のアニーリン
グ速度が温度変化により変化する程度をアレニウスの式
により規定できるため、飛跡のアニーリングプロセスは
アレニウスのモデルに従うことを発見した。かくして、
直径減少比率が一定となる線を縱軸が時間の常用対数で
あり横軸がかかる材料の絶対温度の逆数であるグラフで
表示すると、第１図に示すように一連の直線が得られる
。
即ちアニーリングと呼ばれる熱的経年変化プロセスにさ
らすと逆転する。この現象により、エッチング後にアニ
ーリングを受けた飛跡を観察すると小さくなっている。 従って、このプロセスは時として飛跡減衰（ｔｒａｃｋ
ｆａｄｉｎｇ）と呼ばれる。さらに、飛跡のサイズ
の減少により飛跡の中には見えなくなるものがあるため
、飛跡の密度も減少する。従って、飛跡のアニーリング
（熱的経年変化）の程度は、飛跡の平均直径の減少また
は飛跡密度の減少を測定することにより量定可能である
。ＳＳＴＲ材料から多数の試験素子を作り、これらを高
エネルギー荷電粒子にさらして各ＳＳＴＲ素子の較正基
準を決める。このように試験素子に形成した飛跡を時間
と温度を変化させてアニーリングする。その結果得られ
たデータを、第１図に示したような曲線（硬質ソーダ石
灰ガラスにより形成したＳＳＴＲからのアニーリングデ
ータによる）として表示することができる。第１図の曲
線は、飛跡アニーリングの程度Ｄ／Ｄ０（アニーリング
の結果飛跡の直径が減少する比率）を一定にするのに必
要な露出時間ｔを露出温度Ｔの関数として示したもので
ある。本発明者等は、ＳＳＴＲを形成するのに適当な多
数の材料（以下の表に示した）では、飛跡のアニーリン
グ速度が温度変化により変化する程度をアレニウスの式
により規定できるため、飛跡のアニーリングプロセスは
アレニウスのモデルに従うことを発見した。かくして、
直径減少比率が一定となる線を縱軸が時間の常用対数で
あり横軸がかかる材料の絶対温度の逆数であるグラフで
表示すると、第１図に示すように一連の直線が得られる
。
【００１９】第２図を参照して、本発明は複数のＳＳＴ
Ｒ２よりなる受動温度モニター手段１を用いて実施され
る。各ＳＳＴＲは好ましくはガラスである誘電材料の薄
い条片よりなる。プラスチックの中には、熱的経年変化
モニターとして用いるに適当な活性化エネルギーと温度
感度を有するものがある。しかしながら、これらはガラ
スとは異なり材料全体のエッチング速度がベータ或いは
ガンマー線にさらされることにより変化する。その結果
、観察により得られる粒子飛跡の直径は使用時、放射線
および温度にさらされて変化し、温度測定誤差となる。 従って、温度と放射線の恐らく相乗的効果が量定されな
い限り、或いは非常に低い放射線レベルの領域で用いる
場合でないかぎり、プラスチックを原子力発電所で用い
るのは適当でない。
Ｒ２よりなる受動温度モニター手段１を用いて実施され
る。各ＳＳＴＲは好ましくはガラスである誘電材料の薄
い条片よりなる。プラスチックの中には、熱的経年変化
モニターとして用いるに適当な活性化エネルギーと温度
感度を有するものがある。しかしながら、これらはガラ
スとは異なり材料全体のエッチング速度がベータ或いは
ガンマー線にさらされることにより変化する。その結果
、観察により得られる粒子飛跡の直径は使用時、放射線
および温度にさらされて変化し、温度測定誤差となる。 従って、温度と放射線の恐らく相乗的効果が量定されな
い限り、或いは非常に低い放射線レベルの領域で用いる
場合でないかぎり、プラスチックを原子力発電所で用い
るのは適当でない。
【００２０】これらの条片は、射出成形プラスチックで
ある保持ブロック３０に固定する。この保持ブロックは
、ステンレススチールで作られたカバー４とベース６を
有し、モニターすべき機器に近接してボルトにより適宜
固定できるようにする取り付けブラケット５を備えた環
境保護遮蔽手段内に保持される。この点については、Ｓ
ＳＴＲ素子を含む積分型温度モニターの構成を開示した
、本出願人に譲渡された米国特許第４，８７６，０５８
号を参照されたい。
ある保持ブロック３０に固定する。この保持ブロックは
、ステンレススチールで作られたカバー４とベース６を
有し、モニターすべき機器に近接してボルトにより適宜
固定できるようにする取り付けブラケット５を備えた環
境保護遮蔽手段内に保持される。この点については、Ｓ
ＳＴＲ素子を含む積分型温度モニターの構成を開示した
、本出願人に譲渡された米国特許第４，８７６，０５８
号を参照されたい。
【００２１】放射線の飛跡を所定の量アニーリングする
活性エネルギーの値はその材料の１つの特性であるため
、本発明では、ＳＳＴＲを種々のガラスで形成し、それ
らの活性化エネルギー範囲がモニターすべき機器の熱的
経年変化の活性化エネルギーを包含するようにする。 以下の表に、受動温度測定手段に０．６乃至２．５ｅＶ
もの活性化エネルギー値の範囲を与えることのできる材
料を示した。理想的には、ＳＳＴＲの材料はモニター手
段の活性化エネルギーの範囲が少なくとも０．５乃至１
．５ｅＶであるように選択すべきである。この範囲は、
対象となるほとんどの熱的経年変化プロセスの活性化エ
ネルギーを包含する。モニター手段は単一のＳＳＴＲに
より構成できるが、それはこのＳＳＴＲの活性化エネル
ギーが以下に説明するようにモニターすべき機器の熱的
経年変化プロセスの活性化エネルギーに十分に近い場合
に限られる。しかしながら、一般的には、少なくとも３
つのＳＳＴＲを用いて広い範囲をカバーし、測定結果の
内挿を正確に行えるようにする必要があることがわかっ
ている。
活性エネルギーの値はその材料の１つの特性であるため
、本発明では、ＳＳＴＲを種々のガラスで形成し、それ
らの活性化エネルギー範囲がモニターすべき機器の熱的
経年変化の活性化エネルギーを包含するようにする。 以下の表に、受動温度測定手段に０．６乃至２．５ｅＶ
もの活性化エネルギー値の範囲を与えることのできる材
料を示した。理想的には、ＳＳＴＲの材料はモニター手
段の活性化エネルギーの範囲が少なくとも０．５乃至１
．５ｅＶであるように選択すべきである。この範囲は、
対象となるほとんどの熱的経年変化プロセスの活性化エ
ネルギーを包含する。モニター手段は単一のＳＳＴＲに
より構成できるが、それはこのＳＳＴＲの活性化エネル
ギーが以下に説明するようにモニターすべき機器の熱的
経年変化プロセスの活性化エネルギーに十分に近い場合
に限られる。しかしながら、一般的には、少なくとも３
つのＳＳＴＲを用いて広い範囲をカバーし、測定結果の
内挿を正確に行えるようにする必要があることがわかっ
ている。
【００２２】従来技術では、飛跡のアニーリングの程度
を比率ｎ／ｎ０（ｎ０およびｎはそれぞれアニーリング
の前および後の飛跡の数に等しい）により表される飛跡
密度の減少により規定する場合、アレニウスの式は以下
に示すように変更可能である。
を比率ｎ／ｎ０（ｎ０およびｎはそれぞれアニーリング
の前および後の飛跡の数に等しい）により表される飛跡
密度の減少により規定する場合、アレニウスの式は以下
に示すように変更可能である。
【００２３】
【数２】
本発明を実施するにあたり、飛跡の直径減少率Ｄ／Ｄ０
を飛跡密度の減少率ｎ／ｎ０の代わりに用いてアレニウ
スのモデルにおけるアニーリングの程度を規定できるこ
とが分かっている。かくして、上式は以下のようになる
。
を飛跡密度の減少率ｎ／ｎ０の代わりに用いてアレニウ
スのモデルにおけるアニーリングの程度を規定できるこ
とが分かっている。かくして、上式は以下のようになる
。
【００２４】
【数３】
種々のＳＳＴＲから得られたデータは、Ｄ／Ｄ０パラメ
ータが第１図に示すようにグラフ表示すると直線を与え
るため、このパラメータがアレニウスのモデルにおける
アニーリングの程度を規定する手段として有効なことを
示している。さらに、上記の式を点検すると、データを
第１図に示すように表示したあと活性化エネルギーＥの
値を一定のＤ／Ｄ０線の傾き（この傾きはＥ／ｋに等し
い）の値から推論できることが分かる。この方法を用い
て、以下に示すように６個のＳＳＴＲ材料の活性化エネ
ルギーを求めるため十分な飛跡アニーリングに関するデ
ータを形成した。
ータが第１図に示すようにグラフ表示すると直線を与え
るため、このパラメータがアレニウスのモデルにおける
アニーリングの程度を規定する手段として有効なことを
示している。さらに、上記の式を点検すると、データを
第１図に示すように表示したあと活性化エネルギーＥの
値を一定のＤ／Ｄ０線の傾き（この傾きはＥ／ｋに等し
い）の値から推論できることが分かる。この方法を用い
て、以下に示すように６個のＳＳＴＲ材料の活性化エネ
ルギーを求めるため十分な飛跡アニーリングに関するデ
ータを形成した。
【００２５】
材 料
活性化エネルギー（ｅＶ） 青色ソーダ石灰
２．５眼鏡用ソーダ石灰
２．１鉛ガラス
２．０白色ソーダ石灰
１．６ホウケイ酸バリウム
０．６４アルミケ
イ酸塩
０．６０上記の活性化エネルギーは０．９０の直径
減少率に対して決定された。しかしながら、アニーリン
グ速度に対する温度の影響はアニーリングが進行するに
つれて変化するため、活性化エネルギーの実効値はアニ
ーリングの程度により変化する。かくして、第３図に示
すように、異なる直径減少率に対して異なる値の活性化
エネルギーが得られる。上に示した表の６つの材料のそ
れぞれから作ったＳＳＴＲを用いたモニター手段の活性
エネルギー範囲は、０．６乃至２．５ｅＶであることに
注意されたい。
活性化エネルギー（ｅＶ） 青色ソーダ石灰
２．５眼鏡用ソーダ石灰
２．１鉛ガラス
２．０白色ソーダ石灰
１．６ホウケイ酸バリウム
０．６４アルミケ
イ酸塩
０．６０上記の活性化エネルギーは０．９０の直径
減少率に対して決定された。しかしながら、アニーリン
グ速度に対する温度の影響はアニーリングが進行するに
つれて変化するため、活性化エネルギーの実効値はアニ
ーリングの程度により変化する。かくして、第３図に示
すように、異なる直径減少率に対して異なる値の活性化
エネルギーが得られる。上に示した表の６つの材料のそ
れぞれから作ったＳＳＴＲを用いたモニター手段の活性
エネルギー範囲は、０．６乃至２．５ｅＶであることに
注意されたい。
【００２６】活性化エネルギーは、本発明の実施に用い
るＳＳＴＲ材料の選択にあたり使用することのできる唯
一の特性ではない。材料が異なれば温度の関数としての
粒子飛跡のアニーリング特性も異なる。かかる温度によ
る感度は十分に規定されないが、ＳＳＴＲはそれぞれの
温度感度が機器がおかれる温度範囲を包含するように選
択できる。
るＳＳＴＲ材料の選択にあたり使用することのできる唯
一の特性ではない。材料が異なれば温度の関数としての
粒子飛跡のアニーリング特性も異なる。かかる温度によ
る感度は十分に規定されないが、ＳＳＴＲはそれぞれの
温度感度が機器がおかれる温度範囲を包含するように選
択できる。
【００２７】上記の表の材料は、３０乃至６０℃のよう
な比較的低い温度範囲において長期の測定を行う上で有
用であることが判明している。文献に表れたアニーリン
グに関するデータはほとんどが１００℃以上の温度に相
当するため、この結果は予期しないものであった。これ
らの材料が比較的低い温度で役に立つことを発見したた
め、原子力発電所の格納領域内で用いるモニター装置素
子に用いるものとしての重要な用途が開けた。
な比較的低い温度範囲において長期の測定を行う上で有
用であることが判明している。文献に表れたアニーリン
グに関するデータはほとんどが１００℃以上の温度に相
当するため、この結果は予期しないものであった。これ
らの材料が比較的低い温度で役に立つことを発見したた
め、原子力発電所の格納領域内で用いるモニター装置素
子に用いるものとしての重要な用途が開けた。
【００２８】モニター手段の材料を一旦選択しこれらの
材料からＳＳＴＲを形成すると、各ＳＳＴＲの半分を高
エネルギー荷電粒子にさらす。本発明者等は、真空中に
おいてカリフォルニウムの同位元素２５２にさらした結
果適当な粒子飛跡が得られることを発見した。第２図を
参照して、ＳＳＴＲ２はかかる同位元素にさらした後、
保持ブロック３内に配置する。このブロックは遮蔽体の
ベース６に固定する。カバー４を取り付けた後、モニタ
ー手段を好ましくは取り付けブラケット５によりモニタ
ーすべき機器のすぐ近くに固定して、使用状態におく。
材料からＳＳＴＲを形成すると、各ＳＳＴＲの半分を高
エネルギー荷電粒子にさらす。本発明者等は、真空中に
おいてカリフォルニウムの同位元素２５２にさらした結
果適当な粒子飛跡が得られることを発見した。第２図を
参照して、ＳＳＴＲ２はかかる同位元素にさらした後、
保持ブロック３内に配置する。このブロックは遮蔽体の
ベース６に固定する。カバー４を取り付けた後、モニタ
ー手段を好ましくは取り付けブラケット５によりモニタ
ーすべき機器のすぐ近くに固定して、使用状態におく。
【００２９】最初は原子力発電所の一燃料サイクル（ほ
ぼ１乃至２年）である所定の時間経過後、この手段を取
り外して以下に説明するようにそのデータを読み取る。 その後、ＳＳＴＲを新しいものと交換すると、最初の読
み取りにより得られた温度を基に、その手段が機器の使
用寿命の終期近くまで使用状態にあると予想される。使
用寿命は常に低めに設定してあるから、この第２の読み
取りにより機器に更に残り寿命があることがわかるであ
ろう。使用寿命はより正確に測定されるから、機器取換
えに要するコストを最小限に抑えることができる。或い
は、事故発生の場合、その手段の読み取りを行って通常
の温度よりも高い温度に短期間に露されたことによって
その機器の熱的経年変化にいかなる影響が及んでいたか
を知ることができる。
ぼ１乃至２年）である所定の時間経過後、この手段を取
り外して以下に説明するようにそのデータを読み取る。 その後、ＳＳＴＲを新しいものと交換すると、最初の読
み取りにより得られた温度を基に、その手段が機器の使
用寿命の終期近くまで使用状態にあると予想される。使
用寿命は常に低めに設定してあるから、この第２の読み
取りにより機器に更に残り寿命があることがわかるであ
ろう。使用寿命はより正確に測定されるから、機器取換
えに要するコストを最小限に抑えることができる。或い
は、事故発生の場合、その手段の読み取りを行って通常
の温度よりも高い温度に短期間に露されたことによって
その機器の熱的経年変化にいかなる影響が及んでいたか
を知ることができる。
【００３０】好ましい本発明によると、ＳＳＴＲの読み
取りは、各ＳＳＴＲの以前露出を行わなかった半分を高
エネルギー荷電粒子にされすことにより行う。理想的に
は、新しい飛跡の形成に用いる方法が最初荷電粒子にさ
らした時に用いたものと同じであるべきであり、これに
より新しい飛跡が最初の時形成された飛跡と同じ大きさ
になるように、またはもしアニーリングの程度の測定に
密度減少率を用いる場合同一の密度となるようにするこ
とができる。しかしながら、最初及び後の荷電粒子への
露出を実質的に同じ方法で行うようにして（即ち、同一
種類の核分裂源を用い、核分裂源とＳＳＴＲの間の距離
を同じにし且つ共に真空中で露出を行うことにより）十
分に正確な結果を得ることができる。露出を行った後、
ＳＳＴＲ全体をエッチングして粒子飛跡を拡大すると可
視的に認知できるようにする。最初に露出させた半分の
アニーリング済みの飛跡の特性的寸法を後で露出させた
半分の新しい飛跡の同一寸法と比較することにより、ア
ニーリングの程度を量定することができる。好ましくは
、この特性的寸法を飛跡の直径とすべきである。アニー
リングの程度は飛跡直径の減少率Ｄ／Ｄ０を決定するこ
とによって量定する。或いは、飛跡を等方的に露出させ
、アニーリングを受けた部分に残る飛跡の数をアニーリ
ングを受けない部分の数と比較して、飛跡密度の減少率
に基づきアニーリングの程度を量定することもできる。 前述したように、粒子の飛跡を可視的に認知できるよう
にするにはエッチングする必要がある。これは、エッチ
ング剤が材料本体部分（高エネルギー荷電粒子が通過し
ないＳＳＴＲの部分）をエッチングする速度よりも早い
速度で粒子飛跡をエッチングするエッチング剤にＳＳＴ
Ｒをさらすことにより実現する。エッチング剤がエッチ
ングを行う速さをエッチング速度と呼ぶ。かくして、粒
子飛跡を可視的に認知できるようにするため、飛跡のエ
ッチング速度は材料本体部分のエッチング速度よりも大
きくなければならない。飛跡のエッチング速度は実際飛
跡に沿って変化するが、飛跡のエッチング速度が一定で
あると簡単な仮定を行うことによって、飛跡の直径とエ
ッチング速度とが下式のような関係を持つことを示すこ
とができる。
取りは、各ＳＳＴＲの以前露出を行わなかった半分を高
エネルギー荷電粒子にされすことにより行う。理想的に
は、新しい飛跡の形成に用いる方法が最初荷電粒子にさ
らした時に用いたものと同じであるべきであり、これに
より新しい飛跡が最初の時形成された飛跡と同じ大きさ
になるように、またはもしアニーリングの程度の測定に
密度減少率を用いる場合同一の密度となるようにするこ
とができる。しかしながら、最初及び後の荷電粒子への
露出を実質的に同じ方法で行うようにして（即ち、同一
種類の核分裂源を用い、核分裂源とＳＳＴＲの間の距離
を同じにし且つ共に真空中で露出を行うことにより）十
分に正確な結果を得ることができる。露出を行った後、
ＳＳＴＲ全体をエッチングして粒子飛跡を拡大すると可
視的に認知できるようにする。最初に露出させた半分の
アニーリング済みの飛跡の特性的寸法を後で露出させた
半分の新しい飛跡の同一寸法と比較することにより、ア
ニーリングの程度を量定することができる。好ましくは
、この特性的寸法を飛跡の直径とすべきである。アニー
リングの程度は飛跡直径の減少率Ｄ／Ｄ０を決定するこ
とによって量定する。或いは、飛跡を等方的に露出させ
、アニーリングを受けた部分に残る飛跡の数をアニーリ
ングを受けない部分の数と比較して、飛跡密度の減少率
に基づきアニーリングの程度を量定することもできる。 前述したように、粒子の飛跡を可視的に認知できるよう
にするにはエッチングする必要がある。これは、エッチ
ング剤が材料本体部分（高エネルギー荷電粒子が通過し
ないＳＳＴＲの部分）をエッチングする速度よりも早い
速度で粒子飛跡をエッチングするエッチング剤にＳＳＴ
Ｒをさらすことにより実現する。エッチング剤がエッチ
ングを行う速さをエッチング速度と呼ぶ。かくして、粒
子飛跡を可視的に認知できるようにするため、飛跡のエ
ッチング速度は材料本体部分のエッチング速度よりも大
きくなければならない。飛跡のエッチング速度は実際飛
跡に沿って変化するが、飛跡のエッチング速度が一定で
あると簡単な仮定を行うことによって、飛跡の直径とエ
ッチング速度とが下式のような関係を持つことを示すこ
とができる。
【００３１】
【数４】
上式において、Ｄはエッチングされた飛跡の直径、ｔ＊
はエッチング時間、ＶＴ、ＶＢはそれぞれ飛跡及び材料
本体部分のエッチング速度に等しい。
はエッチング時間、ＶＴ、ＶＢはそれぞれ飛跡及び材料
本体部分のエッチング速度に等しい。
【００３２】この関係に基づきＤ／２・ＶＢｔ＊をプロ
ットしたものを第４図に示すが、これは飛跡直径が飛跡
と材料本体部分のエッチング速度比率が４よりも小さい
所で飛跡のエッチング速度に大きく左右されることを示
している。かくして、飛跡に沿うエッチング速度が材料
本体部分のエッチング速度の少なくとも４倍以上となる
ところで、エッチングをエッチング剤により最も有利に
行うことができる。本発明者等は、上記の表にリストし
たＳＳＴＲ材料につき、弗化水素酸５％溶液を室温で５
乃至２０分用いると満足すべき結果が得られることを発
見した。
ットしたものを第４図に示すが、これは飛跡直径が飛跡
と材料本体部分のエッチング速度比率が４よりも小さい
所で飛跡のエッチング速度に大きく左右されることを示
している。かくして、飛跡に沿うエッチング速度が材料
本体部分のエッチング速度の少なくとも４倍以上となる
ところで、エッチングをエッチング剤により最も有利に
行うことができる。本発明者等は、上記の表にリストし
たＳＳＴＲ材料につき、弗化水素酸５％溶液を室温で５
乃至２０分用いると満足すべき結果が得られることを発
見した。
【００３３】第５図は、エッチング後における硬質ソー
ダ石灰ガラスのアニーリング済みの飛跡およびアニーリ
ングを受けない飛跡の顕微鏡写真を概略的に示す。これ
らの飛跡はカリフォリニウムの同位元素２５２にさらす
ことにより生じたものであり、アニーリングはＳＳＴＲ
を１００゜Ｃの温度に１４．１日さらして行った。線Ｖ
−Ｖの右側の部分がアニーリングを受けていない飛跡を
表わし、線の左側部分がアニーリング済みの飛跡を示し
ている。
ダ石灰ガラスのアニーリング済みの飛跡およびアニーリ
ングを受けない飛跡の顕微鏡写真を概略的に示す。これ
らの飛跡はカリフォリニウムの同位元素２５２にさらす
ことにより生じたものであり、アニーリングはＳＳＴＲ
を１００゜Ｃの温度に１４．１日さらして行った。線Ｖ
−Ｖの右側の部分がアニーリングを受けていない飛跡を
表わし、線の左側部分がアニーリング済みの飛跡を示し
ている。
【００３４】アニーリングの程度は、従来技術、即ち米
国特許第４、１６７、１０９号に開示されたＳＳＴＲの
読取り方法に従って、最初に２つのＳＳＴＲを高エネル
ギー荷電粒子にさらすことにより測定した。１つのＳＳ
ＴＲを使用状態に置き、もう一方をアニーリング効果を
無視できるに十分低い温度にある温度制御環境に維持し
た。使用状態にあるＳＳＴＲの読取りを行う際、両方の
ＳＳＴＲをエッチングし、アニーリングの程度を２つの
ＳＳＴＲの粒子飛跡の間の差を調べることにより測定し
た。本発明者等は、本発明におけるＳＳＴＲの読取り方
法は従来技術の方法よりも優れていることを発見した。 これは、表面上は同一であるＳＳＴＲ材料のバッチにば
らつきがあり、ＳＳＴＲにアニーリングが生じないよう
にすることが不可能であることから、従来技術の方法に
よると受け入れることのできない誤差が生じるためであ
る。これらの誤差は、アニーリング済みの及びアニーリ
ングを受けない飛跡を単一のＳＳＴＲに形成させる本発
明の方法により無くすことができる。
国特許第４、１６７、１０９号に開示されたＳＳＴＲの
読取り方法に従って、最初に２つのＳＳＴＲを高エネル
ギー荷電粒子にさらすことにより測定した。１つのＳＳ
ＴＲを使用状態に置き、もう一方をアニーリング効果を
無視できるに十分低い温度にある温度制御環境に維持し
た。使用状態にあるＳＳＴＲの読取りを行う際、両方の
ＳＳＴＲをエッチングし、アニーリングの程度を２つの
ＳＳＴＲの粒子飛跡の間の差を調べることにより測定し
た。本発明者等は、本発明におけるＳＳＴＲの読取り方
法は従来技術の方法よりも優れていることを発見した。 これは、表面上は同一であるＳＳＴＲ材料のバッチにば
らつきがあり、ＳＳＴＲにアニーリングが生じないよう
にすることが不可能であることから、従来技術の方法に
よると受け入れることのできない誤差が生じるためであ
る。これらの誤差は、アニーリング済みの及びアニーリ
ングを受けない飛跡を単一のＳＳＴＲに形成させる本発
明の方法により無くすことができる。
【００３５】ＳＳＴＲの読取りを行った後（即ち、アニ
ーリングの程度を調べてＤ／Ｄ０として量定した後）、
各ＳＳＴＲのＡＥＴを、各ＳＳＴＲにより得られたＤ／
Ｄ０に相当する較正データを用いて第１図に示したもの
と同様な較正曲線を描くことにより決定する（各ＳＳＴ
Ｒ材料につき異なる較正曲線が得られる）。ＡＥＴは、
ＳＳＴＲが使用状態に置かれた時間を各グラフから対応
温度を読み取ることにより決定される。各ＡＥＴは、各
ＳＳＴＲが受けた熱的経年変化を表わす等価平均温度で
ある。このＡＥＴは、ＳＳＴＲの飛跡アニーリングプロ
セスのものと等しい活性化エネルギーを有する任意の熱
的経年変化プロセスに適用可能である。
ーリングの程度を調べてＤ／Ｄ０として量定した後）、
各ＳＳＴＲのＡＥＴを、各ＳＳＴＲにより得られたＤ／
Ｄ０に相当する較正データを用いて第１図に示したもの
と同様な較正曲線を描くことにより決定する（各ＳＳＴ
Ｒ材料につき異なる較正曲線が得られる）。ＡＥＴは、
ＳＳＴＲが使用状態に置かれた時間を各グラフから対応
温度を読み取ることにより決定される。各ＡＥＴは、各
ＳＳＴＲが受けた熱的経年変化を表わす等価平均温度で
ある。このＡＥＴは、ＳＳＴＲの飛跡アニーリングプロ
セスのものと等しい活性化エネルギーを有する任意の熱
的経年変化プロセスに適用可能である。
【００３６】ＡＥＴを決定した後、各ＳＳＴＲの活性化
エネルギー値を各ＳＳＴＲにつき時間ｔの対数対１／Ｔ
の曲線の傾きから簡単に得ることができる。その機器の
熱的経年変化に関連するＡＥＴを、その機器の活性化エ
ネルギーをＳＳＴＲの活性化エネルギーと関係づけるこ
とによって決定する。その機器の熱的経年変化プロセス
を規定するアレニウスの式を決定する活性化エネルギー
は、その機器の検定データと共に機器の設計者により提
供されるのが普通である。或いは、活性化エネルギーは
、第１図と同様なやり方でプロットした機器寿命に関す
るデータから決定することができ、その活性化アネルギ
ーは時間ｔの対数対１／Ｔ曲線の傾きである。
エネルギー値を各ＳＳＴＲにつき時間ｔの対数対１／Ｔ
の曲線の傾きから簡単に得ることができる。その機器の
熱的経年変化に関連するＡＥＴを、その機器の活性化エ
ネルギーをＳＳＴＲの活性化エネルギーと関係づけるこ
とによって決定する。その機器の熱的経年変化プロセス
を規定するアレニウスの式を決定する活性化エネルギー
は、その機器の検定データと共に機器の設計者により提
供されるのが普通である。或いは、活性化エネルギーは
、第１図と同様なやり方でプロットした機器寿命に関す
るデータから決定することができ、その活性化アネルギ
ーは時間ｔの対数対１／Ｔ曲線の傾きである。
【００３７】その機器のＡＥＴの決定は、第６図に示し
たようにＡＥＴを活性化エネルギーに対してをＳＳＴＲ
につきグラフ表示することにより実行可能である。その
機器の熱的経年変化に関連するＡＥＴは、内挿法（また
はその機器の活性化エネルギーがモニター手段を構成す
るＳＳＴＲの活性化エネルギー範囲の外側にある場合は
外挿法）により、グラフからその機器の熱的経年変化プ
ロセスの活性化エネルギーを指示された温度に対して読
み取ることにより決定される。
たようにＡＥＴを活性化エネルギーに対してをＳＳＴＲ
につきグラフ表示することにより実行可能である。その
機器の熱的経年変化に関連するＡＥＴは、内挿法（また
はその機器の活性化エネルギーがモニター手段を構成す
るＳＳＴＲの活性化エネルギー範囲の外側にある場合は
外挿法）により、グラフからその機器の熱的経年変化プ
ロセスの活性化エネルギーを指示された温度に対して読
み取ることにより決定される。
【００３８】その後、その機器の熱的経年変化に関連す
るＡＥＴをその機器の寿命に関するデータと結合して残
りの寿命を知ることができる。通常、機器の寿命に関す
るデータは、使用寿命対温度の曲線により表わされる。 通常、かかる曲線はその機器を一定の温度にさらして故
障が生じる時を知ることによって描かれる。この方法を
種々の温度で複数回繰り返すことにより、使用寿命対温
度の曲線の傾きを求めることができる。寿命に関するデ
ータを得るに必要な時間を短縮するために、促進老化（
経年変化）試験を行う場合がしばしばある。Ｓ．Ｃａｒ
ｆａｇｎｏ ａｎｄ Ｒ．Ｇｉｂｓｏｎ，Ａ Ｒ
ｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ａｇｉ
ｎｇ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ，ＥＰＲＩ Ｒｅｐｏｒｔ， ＮＰ−１５５８
，ＮＯ．８．３（１９８０）において説明されているよ
うに、アレニウスの式を用いて促進老化試験により得ら
れたデータを解釈し外挿することができる。いずれの場
合においても、前述したように本発明方法により決定し
たＡＥＴは一定の温度環境にさらされたとした場合機器
が受けたであろう熱的経年変化（老化）を表わすもので
あるから、残りの使用寿命は決定したＡＥＴと機器の露
出時間とをその機器の使用寿命対温度の曲線に適用する
ことにより求めることができる。
るＡＥＴをその機器の寿命に関するデータと結合して残
りの寿命を知ることができる。通常、機器の寿命に関す
るデータは、使用寿命対温度の曲線により表わされる。 通常、かかる曲線はその機器を一定の温度にさらして故
障が生じる時を知ることによって描かれる。この方法を
種々の温度で複数回繰り返すことにより、使用寿命対温
度の曲線の傾きを求めることができる。寿命に関するデ
ータを得るに必要な時間を短縮するために、促進老化（
経年変化）試験を行う場合がしばしばある。Ｓ．Ｃａｒ
ｆａｇｎｏ ａｎｄ Ｒ．Ｇｉｂｓｏｎ，Ａ Ｒ
ｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ａｇｉ
ｎｇ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ，ＥＰＲＩ Ｒｅｐｏｒｔ， ＮＰ−１５５８
，ＮＯ．８．３（１９８０）において説明されているよ
うに、アレニウスの式を用いて促進老化試験により得ら
れたデータを解釈し外挿することができる。いずれの場
合においても、前述したように本発明方法により決定し
たＡＥＴは一定の温度環境にさらされたとした場合機器
が受けたであろう熱的経年変化（老化）を表わすもので
あるから、残りの使用寿命は決定したＡＥＴと機器の露
出時間とをその機器の使用寿命対温度の曲線に適用する
ことにより求めることができる。
【００３９】上述した本発明によると、単一の温度モニ
ター手段に複数のＳＳＴＲを用いるため、ある範囲の活
性化エネルギー値にまたがるＡＥＴが得られる。このた
め、その活性化エネルギーがＳＳＴＲの活性化エネルギ
ー値の範囲内に含まれるから、その機器のＡＥＴが正確
なものとなる。また、単一のモニター手段を用いてそれ
ぞれがそれ自身の活性化エネルギー値を有する幾つかの
機器の温度環境をモニターすることができる。
ター手段に複数のＳＳＴＲを用いるため、ある範囲の活
性化エネルギー値にまたがるＡＥＴが得られる。このた
め、その活性化エネルギーがＳＳＴＲの活性化エネルギ
ー値の範囲内に含まれるから、その機器のＡＥＴが正確
なものとなる。また、単一のモニター手段を用いてそれ
ぞれがそれ自身の活性化エネルギー値を有する幾つかの
機器の温度環境をモニターすることができる。
【００４０】しかしながら、本明細書において説明した
原理を単一のＳＳＴＲを用いるモニター手段に用いるこ
とも可能である。この場合、ＳＳＴＲの活性化エネルギ
ー値はモニターすべき機器の活性化エネルギー値にかな
り近いものである必要がある。ＳＳＴＲの活性化エネル
ギーがその機器の活性化エネルギーから異なることがこ
とができる程度は、本発明の方法により得られるＡＥＴ
、即ちその機器のＡＥＴに所望される精度に左右される
。所望の精度は、モニターすべき機器の重要度及びその
使用寿命が温度に依存する程度による。
原理を単一のＳＳＴＲを用いるモニター手段に用いるこ
とも可能である。この場合、ＳＳＴＲの活性化エネルギ
ー値はモニターすべき機器の活性化エネルギー値にかな
り近いものである必要がある。ＳＳＴＲの活性化エネル
ギーがその機器の活性化エネルギーから異なることがこ
とができる程度は、本発明の方法により得られるＡＥＴ
、即ちその機器のＡＥＴに所望される精度に左右される
。所望の精度は、モニターすべき機器の重要度及びその
使用寿命が温度に依存する程度による。
【００４１】許容温度差で表わされる所望の精度が一旦
得られると、遭遇するはずの温度環境を最も良く予測し
てヒストグラムを作成することにより、受け入れ可能な
活性化エネルギーの許容差を決定できる。このヒストグ
ラムとアレニウスの式とを用いて、ＡＥＴを種々の活性
化エネルギー値に対して計算し、第６図に示したような
ＡＥＴ対Ｅの曲線をプロットできるようにする。ＡＥＴ
対Ｅを表わす線の傾きが、所与の許容温度差に対する受
入れ可能な活性化エネルギーの許容差を決定する。（即
ち、もしその傾きが１゜Ｃ／０．０１ｅＶで許容温度差
が±５゜Ｃであれば、活性化エネルギー許容差は±０．
０５ｅＶであろう）。もし活性化エネルギー値がこの許
容差内に入るのであれば、単一のＳＳＴＲを用いて温度
履歴をモニターすることができる。上の例では、もし機
器の活性化エネルギー値が１．０ｅＶであれば、その活
性化エネルギーが０．９５乃至１．０５ｅＶの範囲にあ
るとして単一のＳＳＴＲにより所望の精度で結果を得る
ことができる。上述のようにして得た活性化エネルギー
の許容差が有効かどうかは温度履歴を予測できる正確度
に左右されるから、温度環境が非常に不確定であれば許
容温度差を小さくすることによってこれを補償する必要
がある。
得られると、遭遇するはずの温度環境を最も良く予測し
てヒストグラムを作成することにより、受け入れ可能な
活性化エネルギーの許容差を決定できる。このヒストグ
ラムとアレニウスの式とを用いて、ＡＥＴを種々の活性
化エネルギー値に対して計算し、第６図に示したような
ＡＥＴ対Ｅの曲線をプロットできるようにする。ＡＥＴ
対Ｅを表わす線の傾きが、所与の許容温度差に対する受
入れ可能な活性化エネルギーの許容差を決定する。（即
ち、もしその傾きが１゜Ｃ／０．０１ｅＶで許容温度差
が±５゜Ｃであれば、活性化エネルギー許容差は±０．
０５ｅＶであろう）。もし活性化エネルギー値がこの許
容差内に入るのであれば、単一のＳＳＴＲを用いて温度
履歴をモニターすることができる。上の例では、もし機
器の活性化エネルギー値が１．０ｅＶであれば、その活
性化エネルギーが０．９５乃至１．０５ｅＶの範囲にあ
るとして単一のＳＳＴＲにより所望の精度で結果を得る
ことができる。上述のようにして得た活性化エネルギー
の許容差が有効かどうかは温度履歴を予測できる正確度
に左右されるから、温度環境が非常に不確定であれば許
容温度差を小さくすることによってこれを補償する必要
がある。
【００４２】上述した方法では、受動温度モニター手段
は複数のＳＳＴＲからなるが、この方法は他の受動温度
測定手段を用いて同じように実施することができる。こ
の手段はアレニウスのモデルに従う累積的及び量定可能
な効果により温度応答性を持つ必要があり、それにより
かかる受動装置とＡＥＴに対応する活性化エネルギー値
からかかるＡＥＴを求めることができる。
は複数のＳＳＴＲからなるが、この方法は他の受動温度
測定手段を用いて同じように実施することができる。こ
の手段はアレニウスのモデルに従う累積的及び量定可能
な効果により温度応答性を持つ必要があり、それにより
かかる受動装置とＡＥＴに対応する活性化エネルギー値
からかかるＡＥＴを求めることができる。
【００４３】更に、本発明を原子力発電所に利用される
場合につき説明したが、本発明は機器の温度依存性がア
レニウスの式により規定できることを条件として、機器
がその影響下にある温度環境を受動的に測定することが
望まれる任意の用途に等しく利用可能である。この点に
つき、アレニウスの式は高温にさらされる航空機用電子
装置における故障確率を求めるため使用されていること
に注意されたい。
場合につき説明したが、本発明は機器の温度依存性がア
レニウスの式により規定できることを条件として、機器
がその影響下にある温度環境を受動的に測定することが
望まれる任意の用途に等しく利用可能である。この点に
つき、アレニウスの式は高温にさらされる航空機用電子
装置における故障確率を求めるため使用されていること
に注意されたい。
【００４４】最後に、本発明を機器の熱的経年変化プロ
セスに関連する等価平均温度を求める場合につき説明し
た。しかしながら、反応速度がアレニウスの温度式によ
り規定可能な任意のプロセスの等価平均温度を、かかる
プロセスが機器の熱的経年変化を生ぜしめるか否かに関
係なく、また温度モニター手段をそのプロセスに関与す
る構成要素と同じ温度環境の影響下に置かれるように配
置することが可能な限り、またモニターされるプロセス
が受動温度測定手段における熱的経年変化プロセスに干
渉を与えない限り、本発明を用いて決定することが可能
である。
セスに関連する等価平均温度を求める場合につき説明し
た。しかしながら、反応速度がアレニウスの温度式によ
り規定可能な任意のプロセスの等価平均温度を、かかる
プロセスが機器の熱的経年変化を生ぜしめるか否かに関
係なく、また温度モニター手段をそのプロセスに関与す
る構成要素と同じ温度環境の影響下に置かれるように配
置することが可能な限り、またモニターされるプロセス
が受動温度測定手段における熱的経年変化プロセスに干
渉を与えない限り、本発明を用いて決定することが可能
である。
【００４５】例えば、化合物ＡとＢがある期間に亘り反
応して化合物Ｃを生成すると仮定する。もしこの反応が
生じるプロセスがＡとＢが受ける温度に依存することが
知られている場合、このプロセスが生じる温度を求めて
生成される化合物Ｃの量を計算できるようにすることが
望ましいであろう。もしこのプロセスの反応速度をアレ
ニウスの式で規定することが可能であれば、本発明を用
いてこのプロセスのＡＥＴを求めることができる。この
場合、この機器の熱的経年変化の活性化エネルギーでな
くてこの対象となるプロセスの活性化エネルギーを用い
て受動温度測定手段から得たＡＥＴの間で内挿を行う。 次いでこのプロセスのＡＥＴを用いてプロセスが起こる
程度、この例では生成される化合物の量を求めることが
できる。
応して化合物Ｃを生成すると仮定する。もしこの反応が
生じるプロセスがＡとＢが受ける温度に依存することが
知られている場合、このプロセスが生じる温度を求めて
生成される化合物Ｃの量を計算できるようにすることが
望ましいであろう。もしこのプロセスの反応速度をアレ
ニウスの式で規定することが可能であれば、本発明を用
いてこのプロセスのＡＥＴを求めることができる。この
場合、この機器の熱的経年変化の活性化エネルギーでな
くてこの対象となるプロセスの活性化エネルギーを用い
て受動温度測定手段から得たＡＥＴの間で内挿を行う。 次いでこのプロセスのＡＥＴを用いてプロセスが起こる
程度、この例では生成される化合物の量を求めることが
できる。
【図１】第１図は、硬質ソーダ石灰ガラスをカリフォル
ニウムの同位元素２５２にさらすことにより形成される
粒子飛跡をアニーリングして得られるアニーリングに関
するデータのグラフであり、縦軸は常用対数スケールで
時間（日）、横軸は絶対温度（゜Ｋ×１０−３） の逆
数である。
ニウムの同位元素２５２にさらすことにより形成される
粒子飛跡をアニーリングして得られるアニーリングに関
するデータのグラフであり、縦軸は常用対数スケールで
時間（日）、横軸は絶対温度（゜Ｋ×１０−３） の逆
数である。
【図２】第２図は、本発明の実施に用いる受動温度モニ
ター手段の展開図である。
ター手段の展開図である。
【図３】第３図は、アニーリングの程度により活性化エ
ネルギーが変化する様子を示す概略図であり、縦軸は活
性化エネルギー（ｅＶ）、横軸は飛跡直径減少率として
のアニーリングの程度を表わす。
ネルギーが変化する様子を示す概略図であり、縦軸は活
性化エネルギー（ｅＶ）、横軸は飛跡直径減少率として
のアニーリングの程度を表わす。
【図４】第４図は、エッチングした飛跡直径Ｄと飛跡対
材料本体部分のエッチング速度の比率（ＶＴ／ＶＢ）と
の関係を示す概略図である。
材料本体部分のエッチング速度の比率（ＶＴ／ＶＢ）と
の関係を示す概略図である。
【図５】第５図は、エッチング後における硬質ソーダ石
灰ガラスのアニーリング済みの飛跡及びアニーリングを
施さない飛跡を概略的に示したものである。
灰ガラスのアニーリング済みの飛跡及びアニーリングを
施さない飛跡を概略的に示したものである。
【図６】第６図は、温度環境にさらした後一群のＳＳＴ
Ｒから得たアレニウス等価温度対活性化エネルギーの関
係を示す概略図である。
Ｒから得たアレニウス等価温度対活性化エネルギーの関
係を示す概略図である。
１ 受動温度モニター手段
２ ソリッドステート飛跡記録器
３ 保持ブロック
４ カバー
５ 取り付けブラケット
Claims (37)
- 【請求項１】 変化する温度環境中におかれた物体が
経験する、反応速度がアレニウスの式で規定可能なプロ
セスに関連するアレニウス等価温度を複数の素子を用い
て決定する方法であって、（ａ）前記素子を所定の時間
の間前記温度環境内におくことによって熱的に経年変化
させ、その際各素子の熱的経年変化が進む速度が各素子
のアレニウス温度式によって規定されると共にその熱的
経年変化の程度が量定可能であり、（ｂ）熱的経年変化
した各素子のアレニウス等価温度を決定し、（ｃ）前記
決定したアレニウス等価温度からプロセスのアレニウス
等価温度を決定するステップよりなることを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 前記ステップ１（ｃ）が前記ステップ
１（ｂ）において決定した熱的経年変化した素子の前記
アレニウス等価温度の間で内挿を行うことにより前記プ
ロセスのアレニウス等価温度を決定するステップを含み
、前記内挿を前記プロセスのアレニウスの式を規定する
活性化エネルギーを前記各素子のアレニウスの式を規定
する活性化エネルギーと比較することにより行なうこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記ステップ１（ｂ）が、それぞれの
素子につき、（ｉ）前記素子における熱的経年変化の程
度を量定することにより前記熱的経年変化の程度を表わ
す量を求め、（ｉｉ）前記ステップ（ｉ）により求めた
前記量と前記ステップ１（ａ）において前記各素子が前
記温度環境内におかれた前記時間量とを各素子の較正基
準と比較するステップよりなることを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記較正基準が、前記素子の熱的経年
変化の程度を前記素子がさらされた温度と前記温度にさ
らされた時間とに関連付けるデータよりなることを特徴
とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 可変の温度環境にさらされる機器の熱
的経年変化に関連する等価平均温度を複数の素子を用い
て決定する方法であって、前記熱的経年変化が生じる速
度は前記機器のアレニウス温度式により規定され、前記
機器のアレニウスの式が前記機器の活性化エネルギー値
により規定され、前記方法が、（ａ）前記素子を、（ｉ
）それぞれが変化を生ぜしめる作因にさらされた結果変
化を受けるように、（ｉｉ）それぞれが温度環境にさら
された結果その変化が量定可能な熱的経年変化をうける
プロセスの影響下にあるように且つまた（ｉｉｉ）各素
子で前記熱的経年変化が生じる速度がそれぞれの素子の
アレニウス温度式により規定されるように選択し、（ｂ
）それぞれの素子の第１部分を前記変化作因に露出させ
てそれにより前記第１部分が前記変化を受けるようにし
、（ｃ）前記素子を所定の時間の間前記温度環境内にお
いて前記それぞれの素子が前記熱的経年変化を受けて変
化するようにし、（ｄ）前記ステップ（ｃ）において生
じた前記熱的経年変化の効果を量定し、（ｅ）前記ステ
ップ（ｄ）において量定した熱的経年変化の効果に関連
する等価平均温度を決定し、（ｆ）前記ステップ（ｅ）
において決定した前記等価平均温度から前記機器の熱的
経年変化に関連する前記等価平均温度を決定するステッ
プよりなることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 前記ステップ（ｅ）が、前記ステップ
（ｄ）において量定した熱的経年変化の効果と前記ステ
ップ（ｃ）において前記素子が前記温度環境内におかれ
た前記時間とを各素子の較正基準と比較することにより
、前記各熱的経年変化の効果に関連する等価平均温度を
決定することを含む請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記素子がソリッドステート飛跡記録
器であり、前記変化作因が高エネルギー荷電粒子よりな
ることを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記高エネルギー荷電粒子がカリフォ
ルニウムの同位元素の崩壊により生じる核分裂破片より
なることを特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記ステップ（ａ）が、前記複数の素
子の感応温度が前記温度環境の温度範囲を包含するよう
にそれらの素子を選択することよりなる請求項７に記載
の方法。 - 【請求項１０】 前記ステップ（ａ）が、前記素子の
アレニウスの式がそれぞれの素子の活性化エネルギー値
により規定され、前記素子の活性化エネルギー値の範囲
が前記機器の活性化エネルギー値を包含するように前記
複数の素子を選択することよりなる請求項７に記載の方
法。 - 【請求項１１】 前記複数の素子がその素子の活性化
エネルギーの範囲が少なくとも０．６乃至１．５ｅｖで
あるよう選択されることを特徴とする請求項１０に記載
の方法。 - 【請求項１２】 前記ステップ（ｆ）が、前記ステッ
プ（ｅ）により決定した前記各素子の等価平均温度をそ
れに対応する素子の活性化エネルギー値と共に用いて前
記機器の活性化エネルギー値に基づき前記素子の等価平
均温度の間で内挿を行って、前記機器の熱的経年変化に
関連する等価平均温度を決定することよりなる請求項１
０に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記量定ステップが、前記各素子の
第２部分を所定時間の後前記第１部分と同様に露出させ
て前記第２部分に変化を生ぜしめ、（ｂ）前記各素子の
第１および第２部分の変化の差を測定することよりなる
請求項５に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記素子がソリッドステート飛跡記
録器であり、前記変化作因が高エネルギー荷電粒子であ
り、前記ステップ（ｂ）における前記素子の第１部分の
露出と前記ステップ（ａ）における前記素子の第２部分
の露出が真空中において起きることを特徴とする請求項
１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記素子が受ける前記変化が前記材
料の表面上に形成される粒子の飛跡であることを特徴と
する請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記ステップ（ｂ）が前記各素子の
第１および第２部分の前記粒子の飛跡に関連する特徴を
量定し、（ｂ）前記各素子の第１および第２部分の前記
特徴の差を測定するステップよりなることを特徴とする
請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記特徴は前記粒子の飛跡の直径で
あることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記特徴を量定するステップが、前
記各素子の第１および第２部分をエッチング剤に露出さ
せ、前記エッチング剤により粒子の飛跡が見えるように
なることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記エッチング剤が沸化水素酸溶液
であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記各素子につきそれぞれ較正基準
を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項
７に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記各較正基準を設けるステップが
、（ａ）前記素子と同じ材料から複数のテスト素子を形
成し、（ｂ）前記テスト素子をそれぞれ高エネルギー荷
電粒子に露出させて前記各テスト素子に変化を生ぜしめ
、（ｃ）前記テスト素子を所定時間の間所定の温度環境
内において各テスト素子がそれぞれ異なる温度および時
間により熱的経年変化を受けて変化するようにし、（ｄ
）前記各テスト素子に生じた前記熱的経年変化の効果を
量定し、（ｅ）前記ステップ（ｃ）において各テスト素
子がさらされた前記温度および前記時間量を前記ステッ
プ（ｂ）において量定した前記各テスト素子の熱的経年
変化効果と関連づけるステップをさらに含むことを特徴
とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記ステップ２１（ｂ）が、前記時
間対前記温度の逆数の前記それぞれのテスト素子に関す
る自然対数のグラフを作成し、各時間／温度点と共に前
記変化の前記熱的経年変化効果の量に着目し、一定の量
の熱的経年変化効果を表わす曲線を決定することよりな
る請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 温度環境内におかれる機器の熱的経
年変化に関連する等価平均温度を少なくとも１つのソリ
ッドステート飛跡記録器を用いて決定する方法であって
、前記熱的経年変化が生じる速度が第１のアレニウスの
式により規定され、前記第１のアレニウスの式が第１の
活性化エネルギー値により規定され、前記方法が、（ａ
）高エネルギー荷電粒子にさらされると粒子による飛跡
が形成される誘電材料により前記１つの記録器を形成し
、前記粒子の飛跡は前記第１の活性化エネルギー値の周
りの所定許容差内の第２の活性化エネルギー値により規
定される第２のアレニウスの式により規定することの可
能なアニーリングプロセスを受け、（ｂ）前記１つの記
録器を高エネルギー荷電粒子にさらして前記１つの記録
器に粒子の飛跡を形成させ、（ｃ）前記１つの記録器を
所定時間の間前記温度環境内において前記ステップ（ｂ
）において形成された粒子の飛跡がアニーリングを受け
るようにし、（ｄ）前記ステップ（ｃ）において受けた
前記アニーリングの程度を量定し、（ｅ）前記ステップ
（ｄ）において量定した熱的アニーリングの程度を前記
記録器の較正基準と比較することにより前記機器の熱的
経年変化に関連する等価平均温度を決定するステップよ
りなることを特徴とする方法。 - 【請求項２４】 前記ステップ２３（ａ）において選
択した前記１つの記録器と同じ材料のソリッドステート
テスト飛跡記録器を所定時間の間所定温度にさらして、
ステップ２３（ｂ）におけると実質的に同一の粒子飛跡
を形成させ、前記１つの記録器の前記粒子飛跡を前記温
度に露出させてアニーリングを行うことにより、前記テ
スト記録器に形成された粒子飛跡のアニーリングの程度
を、かかるアニーリングを生ぜしめた露出温度および露
出時間と関係づける較正基準を決定するステップをさら
に含んでなることを特徴とする請求項２３に記載の方法
。 - 【請求項２５】 前記誘電材料が青色ソーダ石灰ガラ
スであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記誘電材料が眼鏡用ソーダ石灰ガ
ラスであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記誘電材料が鉛ガラスであること
を特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記誘電材料が白色ソーダ石灰ガラ
スであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記誘電材料がホウケイ酸バリウム
であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項３０】 前記誘電材料がアルミノケイ酸塩で
あることを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項３１】 温度環境の影響下におかれた機器の
残りの寿命を複数の受動温度測定センサーにより決定す
る方法であって、前記機器は速度がその機器のアレニウ
ス温度式により規定される熱的経年変化を受け、前記機
器の寿命を該機器が受けた温度と関連づけるデータが得
られ、前記機器が、（ａ）前記それぞれの受動温度測定
センサーを各センサーのアレニウス温度式により規定さ
れる速度で熱的経年変化させ、前記センサーのアレニウ
スの式を規定する活性化エネルギーの範囲が前記機器の
アレニウスの式を規定する活性化エネルギーを包含する
ようにし、（ｂ）前記温度測定センサーを所定時間の間
前記温度環境の影響下において前記それぞれの温度測定
センサーに前記熱的経年変化が生ずるようにし、（ｃ）
前記各温度測定センサーにつき、前記ステップ（ｂ）に
おいて生じた前記熱的経年変化に関連する各センサーの
アレニウス等価温度を決定し、（ｄ）前記センサーのア
レニウス等価温度から前記機器の熱的経年変化に関連す
る機器のアレニウス等価温度を決定し、（ｅ）前記ステ
ップ（ｄ）において決定した前記機器のアレニウス等価
温度を前記機器の寿命を影響下にあった温度と関連付け
る前記データと比較することにより前記機器の残りの寿
命を決定するステップよりなることを特徴とする方法。 - 【請求項３２】 前記温度環境は約３０℃乃至６０℃
の温度範囲であり、前記選択ステップが、青色ソーダ石
灰ガラス、眼鏡用ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、白色ソ
ーダ石灰ガラス、ホウケイ酸バリウム、アルミノケイ酸
塩を含む材料の群からソリッドステート飛跡記録器（Ｓ
ＳＴＲ）を選択することを含む請求項３１に記載の方法
。 - 【請求項３３】 温度環境にさらすことによりソリッ
ドステート飛跡記録器（ＳＳＴＲ）の粒子飛跡のアニー
リングに関連する等価平均温度を決定する方法であって
、（ａ）誘電材料によりＳＳＴＲを形成し、（ｂ）アレ
ニウス温度式により規定される速度でアニーリングされ
る粒子飛跡を前記ＳＳＴＲに発生させ、（ｃ）前記ＳＳ
ＴＲを所定時間の間温度環境の影響下において前記ステ
ップ（ｂ）において生じた前記粒子飛跡をアニーリング
させ、（ｄ）前記ＳＳＴＲを所定時間の間エッチング剤
にさらすことにより前記ステップ（ｃ）において行った
アニーリングの程度を量定し、前記エッチング剤が粒子
飛跡が生じたＳＳＴＲ材料をエッチングする速度が粒子
飛跡が生じていないＳＳＴＲ材料を前記エッチング剤が
エッチングする速度よりを少なくとも４倍大きいように
し、（ｅ）前記ステップ（ｄ）において量定したアニー
リングの程度を前記アニーリングの程度を前記露出温度
が一定に保たれた場合かかるアニーリングを生ぜしめる
に必要な露出温度および露出時間と関連づける較正基準
と比較することにより前記アニーリングに関連する等価
平均温度を決定するステップよりなることを特徴とする
方法。 - 【請求項３４】 前記エッチング剤が５％の沸化水素
酸溶液であり、前記ＳＳＴＲが５乃至２０分の間前記エ
ッチング剤にさらされることを特徴とする請求項３２に
記載の方法。 - 【請求項３５】 第１および第２の部分を有し、温度
環境の影響下におかれるソリッドステート飛跡記録器（
ＳＳＴＲ）に生じたアニーリングの程度を決定する方法
であって、（ａ）前記ＳＳＴＲの前記第１部分を高エネ
ルギー荷電粒子にさらすことにより前記第１部分に粒子
の飛跡を形成させ、前記粒子飛跡は温度環境にさらされ
るとアニーリングを受けるものであり、（ｂ）前記ＳＳ
ＴＲを所定時間の間前記温度環境の影響下において前記
粒子飛跡がアニーリングされるようにし、（ｃ）前記Ｓ
ＳＴＲの前記第２部分を高エネルギー荷電粒子にさらし
て前記第２部分に粒子の飛跡が形成されるようにし、（
ｄ）前記第１部分に形成された粒子飛跡を前記第２部分
に形成された粒子飛跡と比較することによりアニーリン
グの程度を決定するステップよりなることを特徴とする
方法。 - 【請求項３６】 前記第１および第２部分を前記ステ
ップ３４（ｄ）における前記比較ステップの前に所定時
間の間エッチング剤にさらすステップをさらに含むこと
を特徴とする請求項３４に記載の方法。 - 【請求項３７】 前記エッチング剤が前記第１および
第２部分に形成された粒子飛跡を、粒子飛跡が存在しな
い前記ＳＳＴＲを前記エッチング剤がエッチングするよ
りも少なくとも４倍の速度でエッチングすることを特徴
とする請求項３５に記載の方法。
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