JPH05296856A - 温度、放射線量分布計測ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射線環境下で使用される電線ケーブルの全
長に亘る温度及び放射線量を測定できると共に容易に設
置、交換できる温度、放射線量分布計測ケーブルを提供
する。 【構成】 温度分布計測用光ファイバセンサ２と放射線
量分布計測用光ファイバセンサ３とを具備したケーブル
において、各光ファイバ２、３を電線ケーブルに複合し
て布設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度分布計測用光ファ
イバセンサと放射線量分布計測用光ファイバセンサとを
具備した温度、放射線量分布計測ケーブルに係り、特
に、放射線環境下で使用される電線ケーブルの全長に亘
る温度及び放射線量を測定できると共に容易に設置、交
換できる温度、放射線量分布計測ケーブルに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電システム等に布設される電線
ケーブルは、放射線環境下に長く置かれるため、放射線
被爆或いは温度変化により次第に劣化することがある。
電線ケーブルの劣化は、原子力発電システム全体の機能
に大きな影響を与えるので、電線ケーブルの耐久性が厳
しく要求されるだけでなく、その保全も重要となる。

【０００３】図４には、一般的な原子力発電システムの
電線ケーブル配線設備が示されている。図において、原
子力発電システムの各設備機器に電力供給するために設
けられた高圧受電室３０には、別途の発電所等から送ら
れてくる電力ケーブルが地下洞道３１を介して供給され
ている。そして、この高圧受電室３０に接続されたケー
ブルダクトの分岐点３２からダクト３３、３４等の複数
系統に分岐され、ダクト３４がさらに電気室５０の外壁
を貫通されてその内部に配設され、電気室５０の内部に
おいて機器５０ａに電源供給すべくダクト３５が分岐配
電されている。また、このダクト３４は、電気室５０の
内部で電気室５０の上部階にある制御室４０側に立ち上
げられたダクト３７を有し、電気室５０の床面、言い換
えれば制御室４０の天井面を貫通されたダクト３７は、
制御室４０に設けられた機器４０ａに電力供給するため
のダクト３９として分岐配線されている。

【０００４】そして、電気室５０の上部階にある制御室
４０に立ち上げられたダクト３８は、制御室４０の外壁
を貫通して他の構成室６０に延長されたダクト６１とな
っている。さらに、このダクト６１は、延長され、ダク
ト６２、６３として他の設備機器に接続されるように配
設されている。また、電気室５０の外壁を貫通して外部
にダクト６４が配設され、このダクト６４はダクト６５
等々に複数に分岐され、他の設備機器に接続されるよう
に配設されている。これらの各種ダクト３２、３３、・
・・には、電線ケーブルが布設されている。

【０００５】このように原子力発電システムの各所に布
設された電線ケーブルは、それぞれの部屋等において種
々の放射線及び種々の温度に晒されることになる。こう
した放射線や温度の影響で電線ケーブルに劣化が生じる
と、例えそれが全ルート中の一部であっても、個々の設
備機器のみならずシステム全体の機能が障害を受けるこ
とになり、ひいては重大な災害につながる可能性さえあ
る。

【０００６】勿論、このような事態にならないように電
線ケーブルの耐久性には充分な考慮がなされており、上
記のように布設ルートが複雑で一旦布設されたものを取
り替えるのが困難であることもあって、電線ケーブルの
耐用年数は、原子力発電システムの設定寿命と同じ４０
年、もしくは、設定寿命の延長に備えてそれ以上とする
べく、材質等々が設定されている。

【０００７】一方、布設された電線ケーブルの保全を図
るために、電線ケーブルの受ける温度や放射線を監視す
ることも行われている。従来は、布設されている電線ケ
ーブルのルートの所定長さ毎に熱伝対を設けて温度計測
を行うと共に、電線ケーブルのルート中の複数箇所にコ
バルトガラス放射線量計やＰＭＭＡ放射線量計を設置し
て放射線量の計測を行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の温度の測定は、
熱伝対とそのための補償導線とを設置する場所が、予め
定めたいくつかの所定位置に固定されている。したがっ
て、それらの測定点の温度しか測定できず、電線ケーブ
ル全体に亘っての温度を知ることができない。かといっ
て熱伝対等を多くの箇所に設置して、測定点を多くする
ことは、設置の繁雑化等の問題があり、実用的でない。
また、測定結果を電線ケーブル全体に亘っての温度分布
に近付けることは、容易ではない。

【０００９】同様に、従来の放射線量の測定も、測定箇
所が予め定めたいくつかの所定位置に固定されている。
したがって、それらの測定点の放射線量しか測定でき
ず、電線ケーブル全体に亘っての放射線量を知ることが
できない。また、コバルトガラス放射線量計やＰＭＭＡ
放射線量計等の放射線量計は、非常に高価なものであ
り、上記温度測定の場合に倣って測定点を多くすること
は、不可能に近い。また、短時間の放射線量しか得るこ
とができないので、正確な放射線量の蓄積量を測定する
ことは、現状では、なされていない。なお、各部屋の放
射線量率がシステム設計の段階で計算上把握できるの
で、一定期間の放射線量を求めるには、代表的な箇所に
設けられた放射線量計で放射線量を測定し、これと放射
線量率とを照合することによって、推定することが行わ
れている。従来は、こうして推定された放射線量の蓄積
量から、電線ケーブルの劣化の判定をしている。

【００１０】これまで述べたように、従来の原子力発電
システムに布設された電線ケーブルの温度及び放射線量
の測定は、電線ケーブル全体に亘って行われていない。
しかし、安全性の点から見れば、これは充分とはいえ
ず、万一、電線ケーブルの劣化に起因してシステムに障
害が起こり、原子力発電所の停止等に至ることがあれ
ば、経済的損失、安全性への疑念の増大等が見込まれ、
問題が大きい。したがって、電線ケーブルの保全、劣化
診断を強化するために、電線ケーブル全体に亘って温度
及び放射線量の測定を行うことが強く求められている。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、放射線環境下で使用される電線ケーブルの全長に亘
る温度及び放射線量を測定できると共に容易に設置、交
換できる温度、放射線量分布計測ケーブルを提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、温度分布計測用光ファイバセンサと放射線
量分布計測用光ファイバセンサとを具備したケーブルに
おいて、上記各光ファイバを電線ケーブルに複合して布
設したものである。

【００１３】さらに、上記温度、放射線量分布計測ケー
ブルを原子力発電所の各区域に分岐配設された電線ケー
ブル全長に沿わせて布設した。

【００１４】

【作用】上記構成により、温度分布計測用光ファイバセ
ンサは、放射線環境下で使用される電線ケーブルの全長
に亘る温度を測定できる。また、放射線量分布計測用光
ファイバセンサは、上記電線ケーブルの全長に亘る放射
線量を測定できる。

【００１５】温度、放射線量分布計測ケーブルは、温度
分布計測用光ファイバセンサと放射線量分布計測用光フ
ァイバセンサとを具備しているので、原子力発電所の各
区域に分岐配設された電線ケーブル全長に沿わせて布設
すれば、原子力発電所全域の電線ケーブルの温度、放射
線量を監視することができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１７】図１には、本発明の第１の実施例が示され
ている。図１に示される温度、放射線量分布計測ケーブ
ル１の軸心部には、テンションメンバ４が設けられてい
る。テンションメンバ４の周りには、外周部に軸方向に
沿った複数の溝５を有するスペーサ６が設けられてい
る。温度分布計測用光ファイバセンサ２、放射線量分布
計測用光ファイバセンサ３は、これらの溝のいずれかに
収容されている。スペーサ６の周囲は、各光ファイバを
押さえるための押えテープ７が巻き付けられている。さ
らに押えテープ７の外周は、シース８で覆われている。
図１には、その断面のみを示したが、温度、放射線量分
布計測ケーブル１は、軸方向に長尺に延長され、１本の
ケーブルの中に、温度分布計測用光ファイバセンサ２と
放射線量分布計測用光ファイバセンサ３とを具備するも
のである。

【００１８】ここで、温度分布計測用光ファイバセンサ
２について説明する。温度分布計測用光ファイバセンサ
２は、パルスレーザ光源からの光を入射させたときに各
部に生じる散乱光を捕捉分析装置で捕らえ、これより各
部の温度を計測する周知のものである。その測定原理
は、パルスレーザ光を光ファイバの一端部から入射させ
ると、この光ファイバに沿った各部からの後方散乱光が
戻ってきて、この後方散乱光成分の強度が各部の温度に
応じて変化することを利用している。即ち、温度分布計
測用光ファイバセンサ２は、その延長線軸に沿った温度
分布計測を行うものである。

【００１９】なお、温度分布計測用光ファイバセンサ２
の材質には、ＯＨリッチの耐放射線性ガラスファイバま
たは、エステル系の樹脂を主成分とする多成分熱硬化型
高分子材料を用いた耐熱性の高いプラスチックファイバ
を用いることもできる。

【００２０】また、放射線量分布計測用光ファイバセン
サ３は、パルスレーザ光源からの光を入射させたときに
各部からの後方散乱光の中から２種類以上の波長領域の
光を取りだし、放射線損失特性の相違を利用し、その伝
送損失増加量によって放射線量の空間的経時的分布を計
測するものである。上記温度分布計測用光ファイバセン
サ２と同様、一端部にパルスレーザ光源と捕捉分析装置
とを接続して用いられる。詳しくは、本出願人の特許出
願（特願平３−３５７６４号）に示されている。

【００２１】温度、放射線量分布計測ケーブル１は、図
４の原子力発電システムの電線ケーブル配線設備におい
て、電線ケーブルに沿わせて布設される。即ち、ダクト
３２、３３、・・・の全ダクトに電線ケーブルと共に布
設される。温度、放射線量分布計測ケーブルの一端に
は、パルスレーザ光源及び捕捉分析装置が接続される。
パルスレーザ光源及び捕捉分析装置の位置は図４には示
されないが、ダクトで接続される各部屋のどこに設置し
ても良い。捕捉分析装置は、さらに表示装置、制御コン
ピュータ等に接続されている。

【００２２】次に実施例の作用を述べる。

【００２３】図４の原子力発電システムのダクトの全ル
ートに温度分布計測用光ファイバセンサが布設されてい
るので、パルスレーザ光源から光を入射させ各部に生じ
る散乱光を捕捉分析装置で検出すると、ダクト内の電線
ケーブルの全長に亘る温度が測定できる。例えば、原子
力発電所の設備のどこかに損傷等が発生して大きな温度
変化が表れる場合、この温度変化はただちに温度分布計
測用光ファイバセンサで検出され、位置が特定される。
したがって、損傷箇所が発見できる。

【００２４】同様に、放射線量分布計測用光ファイバセ
ンサがダクトの全ルートに布設されているので、電線ケ
ーブルの全長に亘る放射線量を測定できる。この放射線
量分布データと、上記温度分布データとを整合させるこ
とにより、極めて正確な累積放射線量が把握できる。そ
して、１本の電線ケーブルに着目した部屋別の温度と放
射線蓄積量とを把握し、予め得てある劣化曲線とを照合
することにより配線ルート別の電線ケーブルの残存寿命
や交換時期の予測を確実に行うことができる。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例について述べ
る。

【００２６】図２は、温度分布計測用光ファイバセンサ
２と放射線量分布計測用光ファイバセンサ３とを、流体
圧力を利用して布設するいわゆるエアブロン工法にて、
光ファイバのみを必要な時に取り替えられるように構成
したものである。

【００２７】原子力発電所用の電線ケーブルは１０⁶ Ｇ
ｙまでの放射線に耐える電線ケーブルが用いられてい
る。温度、放射線量分布計測ケーブルも、光ファイバに
は、電線ケーブルと同等の耐放射線性があるものを用い
る。また、原子力発電システムの設定寿命の延長に備え
て充分に耐用年数が定められる。しかし、放射線の影響
で伝送損失分布特性が悪化し、センサとしての使用目的
に合わなくなることもありうるので、エアブロン工法用
のチューブタイプに構成し、光ファイバのみを交換でき
るようにしたものである。その具体的な構成は、図２
（ａ）〜図２（ｄ）に示される。

【００２８】図２（ａ）に示される温度、放射線量分布
計測ケーブル１ａは、テンションメンバ４の周りに、複
数のチューブ９を配置し、その外周をシース８で覆った
ものである。チューブ９内には、布設後、温度分布計測
用光ファイバセンサ２と放射線量分布計測用光ファイバ
センサ３とが挿通される。

【００２９】図２（ｂ）に示される温度、放射線量分布
計測ケーブル１ｂは、テンションメンバ４の周りに、チ
ューブ９と介在物１０とを交互に配置し、シース８で覆
ったものである。

【００３０】図２（ｃ）に示される温度、放射線量分布
計測ケーブル１ｃは、複数のチューブ９を並べて配置
し、平坦なシース８で覆ったものである。

【００３１】図２（ｄ）に示される温度、放射線量分布
計測ケーブル１ｄは、複数のチューブ９を並べて配置
し、その周りに絶縁線心１１を並べ、その外周をシース
８で覆ったものである。

【００３２】これらのチューブタイプの温度、放射線量
分布計測ケーブル１ａ〜１ｄを、各光ファイバセンサ
２、３の入っていない状態で、先に布設しておき、その
後、各光ファイバセンサ２、３をエアブロン工法でセッ
トすることで、布設時の過度の張力、圧力、屈曲等によ
る悪影響を排除することができる。また、随時交換が可
能となる。もちろん、チューブ等の使用される材料は、
電力ケーブルと同等の耐熱、耐放射線材料である。

【００３３】図３は、第３の実施例であって、温度、放
射線量分布計測ケーブルと電力ケーブルとを組み合わせ
たトリプレックス型複合ケーブルの例である。

【００３４】図３に示されるように、トリプレックス型
複合ケーブル１２は、トリプレックス型電力ケーブル１
３と、これに沿わせて配置された複数のエアブロン用チ
ューブ９とが撚合わされている。このトリプレックス型
複合ケーブル１２を原子力発電システムのダクトの全ル
ートに布設することで、電線ケーブルと温度、放射線量
分布計測ケーブルとが同時に布設できる。布設後、エア
ブロン工法にて各光ファイバセンサ２、３を布設する。

【００３５】なお、本発明に係る温度、放射線量分布計
測ケーブルは、原子量発電所の放射線環境下で使用して
好適であるばかりでなく、他の放射線環境下、例えば原
子力船等に用いても良く、その使用態様は全くの任意で
ある。

【００３６】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３７】（１）電線ケーブルの全長に亘って温度、
放射線量の分布が測定できるので、安全対策上充分な温
度、放射線量監視ができる。

【００３８】（２）電線ケーブルに沿わせて温度、放射
線量分布計測ケーブルを布設するだけでよいので、設置
が簡単になる。

【００３９】（３）熱伝対や放射線量計を多箇所に設け
る必要がないので、構成が簡単かつ安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す断面図である。

【図４】原子力発電システムの配電系統図である。

【符号の説明】

１ 温度、放射線量分布計測ケーブル ２ 温度分布計測用光ファイバセンサ ３ 放射線量分布計測用光ファイバセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度分布計測用光ファイバセンサと放射
   線量分布計測用光ファイバセンサとを具備したケーブル
   において、上記各光ファイバは電線ケーブルに複合され
   て布設されていることを特徴とする温度、放射線量分布
   計測ケーブル。
2. 【請求項２】 上記温度、放射線量分布計測ケーブルを
   原子力発電所の各区域に分岐配設された電線ケーブル全
   長に沿わせて布設したことを特徴とする請求項１記載の
   温度、放射線量分布計測ケーブル。