WO2013046976A1 - 光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法 - Google Patents

光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013046976A1
WO2013046976A1 PCT/JP2012/070735 JP2012070735W WO2013046976A1 WO 2013046976 A1 WO2013046976 A1 WO 2013046976A1 JP 2012070735 W JP2012070735 W JP 2012070735W WO 2013046976 A1 WO2013046976 A1 WO 2013046976A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical fiber
hydrogen
palladium
resin layer
outer periphery
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/070735
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
有田　節男
大輔 新間
篤 伏見
昌基 金田
英雄 原田
昭 村田
本郷　晃史
熊谷　達也
Original Assignee
株式会社日立製作所
日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所, 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 filed Critical 株式会社日立製作所
Publication of WO2013046976A1 publication Critical patent/WO2013046976A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/636—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited using an arrangement of pump beam and probe beam; using the measurement of optical non-linear properties
    • G01N2021/638—Brillouin effect, e.g. stimulated Brillouin effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G01N2021/7706—Reagent provision
    • G01N2021/7709—Distributed reagent, e.g. over length of guide
    • G01N2021/7716—Distributed reagent, e.g. over length of guide in cladding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/005—H2

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen sensor, a hydrogen concentration display device, a hydrogen concentration measurement, and a method of manufacturing an optical fiber type hydrogen sensor, in particular, a hydrogen sensor suitable for measuring hydrogen in a building such as a nuclear power plant, a hydrogen concentration measurement device
  • the present invention relates to a hydrogen concentration display device and a method of manufacturing an optical fiber type hydrogen sensor.
  • a hydrogen sensor for measuring hydrogen in a building such as a nuclear power plant may be a hydrogen sensor using an optical fiber to measure hydrogen in a wide area, but hydrogen is generated, for example, in a building of a nuclear power plant In some cases, steam and iodine may be generated at the same time, and a hydrogen sensor that suppresses these effects is required.
  • a Bragg grating is formed in a fiber clad, palladium is attached as a hydrogen storage material in the periphery, and a zeolite film is formed on the outer periphery of palladium to prevent contamination with water vapor, ammonia, methane, carbon monoxide, etc. It is disclosed to apply.
  • Patent Document 1 since light attenuation occurs in the Bragg grating portion formed in the cladding of the optical fiber, a large number of such black grating portions are installed over the entire length of the optical fiber to detect hydrogen. If this happens, the intensity of light propagating in the optical fiber decreases, making it difficult to correctly measure the change in light intensity due to distortion caused by hydrogen absorption, and as a result, hydrogen is detected over a wide area throughout the building. It will not be possible.
  • a zeolite membrane is provided on the outer periphery of palladium, but the zeolite membrane is physically adsorbed and its adsorption power is weak, and its adsorption capacity such as water vapor decreases under high temperature where water vapor is generated.
  • water vapor affects palladium to lower the hydrogen storage characteristics of palladium and hydrogen can not be measured correctly.
  • the object of the present invention is, for example, to enable hydrogen sensing to a wide area such as a reactor building and a containment vessel in a nuclear power plant, and also in a severe environment where water vapor is generated at high temperature. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an optical fiber type hydrogen sensor, a hydrogen concentration measuring device, a hydrogen concentration display device and an optical fiber type hydrogen sensor which can measure hydrogen without being affected by the above.
  • a core, a clad provided on the outer periphery of the core, a palladium layer provided on the outer periphery of the clad, and an outer periphery of the palladium layer are cured and treated It was configured to have a resin layer.
  • palladium was coated on the clad outer periphery of the optical fiber to form a palladium layer
  • the first resin layer and the second resin layer were coated on the outer periphery
  • both resin layers were cured by ultraviolet irradiation treatment.
  • palladium doped with nanoparticles is coated on the outer periphery of the optical fiber cladding to form a palladium layer
  • the first resin layer and the second resin layer are coated on the outer periphery
  • both resin layers are cured by ultraviolet irradiation treatment So configured.
  • another optical fiber type hydrogen sensor of the present invention forms a palladium layer formed by discontinuously coating and firing palladium in the longitudinal direction of the optical fiber on the outer periphery of the cladding of the optical fiber, and The resin layer and the second resin layer were continuously coated in the longitudinal direction of the optical fiber, and both resin layers were cured by ultraviolet irradiation treatment.
  • the nanoparticles doped in the palladium layer are silver, nickel or chromium.
  • the second resin layer is doped or coated with fluorine.
  • light of a specific wavelength is output from the light source to the above-described optical fiber type hydrogen sensor, distortion occurs in the optical fiber due to hydrogen absorption in the palladium layer, and Brillouin scattered light generated thereby is input and time when light of the specific wavelength is output
  • the time until the Brillouin scattered light is input is measured, the hydrogen storage position is specified by this elapsed time, and the wavelength shift amount or the frequency shift amount from the light of the specific wavelength output by the input Brillouin scattered light is evaluated.
  • the hydrogen concentration at the measurement point is specified by the evaluation result and the specified hydrogen storage position.
  • the permeation of water vapor is prevented, the water absorption element does not adsorb the water vapor, and it becomes possible to correctly sense hydrogen even in the space where the water vapor is present.
  • palladium is coated on the clad outer periphery of the optical fiber to form a palladium layer
  • the first resin layer and the second resin layer are coated on the outer periphery
  • both resin layers are subjected to ultraviolet irradiation treatment
  • the first resin layer and the second resin layer hardened by the ultraviolet irradiation treatment prevent the permeation of water vapor, and the water absorption element is no longer adsorbed by the hydrogen storage element, and the space where the water vapor exists However, it becomes possible to sense hydrogen correctly.
  • palladium doped with nanoparticles is coated on the clad outer periphery of the optical fiber to form a palladium layer
  • the first resin layer and the second resin layer are coated on the outer periphery
  • both resin layers are cured by ultraviolet irradiation treatment
  • iodine of the same halogen is not stored in palladium, and it becomes possible to correctly sense hydrogen even in an environment where iodine is present.
  • light of a specific wavelength is output from the light source to the above-mentioned optical fiber type hydrogen sensor, distortion is generated in the optical fiber due to hydrogen absorption in the palladium layer, thereby detecting Brillouin scattered light whose wavelength is shifted from the light of the above specific wavelength.
  • the time from when light of a specific wavelength is output to when Brillouin scattered light is detected, the hydrogen storage position is specified by this elapsed time, and the wavelength shift from the light of the specific wavelength from which the detected Brillouin scattered light is output
  • the amount or frequency shift amount is evaluated, and the hydrogen storage position specified by the evaluation result and the hydrogen storage position makes it possible to measure the hydrogen concentration and its distribution.
  • FIG. 1 is a view showing an example of the optical fiber type hydrogen sensor of the present invention.
  • the optical fiber type hydrogen sensor 6 shown in FIG. 1 has a clad 2 on the outer periphery of the core 1 of the optical fiber 100, forms a palladium layer 3 formed by coating and firing palladium on this outer periphery, and forms a first resin layer on the outer periphery 4 and the 2nd resin layer 5 are coated, and both said resin layers are hardened by ultraviolet irradiation processing.
  • the penetration of water vapor is blocked by the first resin layer and the second resin layer hardened by the ultraviolet irradiation treatment, and the water absorption element is not adsorbed by the hydrogen storage element, and hydrogen can be correctly sensed even in the space where water vapor is present It becomes possible.
  • Hydrogen has smaller molecules than water vapor, passes through the first resin layer 4 and the second resin layer 5, and reaches the palladium layer 3.
  • the palladium in the palladium layer 3 occludes hydrogen, the volume of the palladium itself expands, and the cladding 2 of the optical fiber is distorted, which will be described later, but the Brillouin scattered light generated by this distortion is measured to detect hydrogen It will be possible.
  • the optical fiber type hydrogen sensor 7 forms a palladium layer 3 formed by discontinuously coating and firing palladium in the longitudinal direction of the optical fiber on the outer periphery of the clad 2 of the optical fiber, and forming the first resin layer 4 on the outer periphery of the clad 2
  • the second resin layer 5 is continuously coated in the longitudinal direction of the optical fiber, and both resin layers are cured by ultraviolet irradiation treatment. Since the palladium layer 3 is discretely formed in this optical fiber type hydrogen sensor 7, it is possible to detect hydrogen in discrete areas. Since the palladium layer 3 is discretely formed in the optical fiber type hydrogen sensor 7 of FIG. 2, compared with the optical fiber type hydrogen sensor 6 of FIG.
  • the fiber optic hydrogen sensor of FIGS. 1 and 2 can be manufactured by the fiber optic hydrogen sensor manufacturing facility of FIG.
  • the optical fiber preform 8 is, for example, a quartz preform, and is melted and drawn by the heating furnace 9. Thereafter, the palladium paste is dice-coated with a palladium layer die 10 and fired in a firing furnace 11. Thereafter, the first resin is die-coated by the first resin layer die 12, and the first resin is cured by the ultraviolet irradiation device 13. Further, the second resin is die-coated by the second resin layer die 14, and the second resin is cured by the ultraviolet irradiation device 15.
  • the take-up drum uses the capstan 16 to wind up the fiber optic hydrogen sensor 6 or 7.
  • the resin component is prepared so that the second resin layer has a higher elastic modulus than the first resin layer, and the optical fiber type hydrogen sensor 6 or 7 is made flexible. This is to facilitate the handling operation and the laying operation of the optical fiber type hydrogen sensor 6 or 7. Furthermore, in the optical fiber type hydrogen sensor of the present invention, palladium is coated on the clad outer periphery of the optical fiber to form a palladium layer, the first resin layer and the second resin layer are coated on the outer periphery, and both resin layers are ultraviolet rays.
  • the curing is performed by the irradiation treatment, the permeation of water vapor is prevented, and the water adsorption is not absorbed by the hydrogen storage element, and hydrogen can be correctly sensed even in the space where the water vapor is present. Moreover, it can be used at high temperatures. In particular, when hydrogen is generated at an abnormal time in a nuclear power plant, it is often in a high temperature environment and water vapor is also generated. Under such circumstances, hydrogen can be correctly sensed, and the application effect is large.
  • the second resin layer die is doped with fluorine into a resin material to form a second resin layer, whereby a second resin layer of fluorine doping is obtained. Since it can be formed, iodine of the same halogen can be prevented from being trapped in the fluorine of the second resin layer and entering the palladium layer 3. If iodine enters the palladium layer 3, the hydrogen storage performance of palladium is reduced due to the chemical change of palladium and iodine, and it becomes difficult for the optical fiber type hydrogen sensor to detect hydrogen correctly. Since the second resin layer contains fluorine, the optical fiber type hydrogen sensors 6 and 7 can solve this problem.
  • iodine is not stored in palladium, and hydrogen can be correctly sensed even in the presence of iodine.
  • hydrogen can be correctly sensed even under an environment where iodine is generated, and the application effect is large.
  • the optical fiber type hydrogen sensor of FIG. 4 and FIG. 5 is the optical fiber type hydrogen sensor of FIG. 1 and FIG. 2 in which the fluorine coat layer 18 is formed on the outermost periphery of the palladium layer of the hydrogen storage member.
  • iodine is trapped in the fluorine coating layer 18 and does not enter the palladium layer 3.
  • iodine does not enter palladium, so hydrogen can be correctly sensed even in the presence of iodine. It becomes possible.
  • hydrogen can be correctly sensed, and the application effect of the optical fiber type hydrogen sensor of FIG. 4 and FIG. 5 is large.
  • the fiber optic hydrogen sensor of FIGS. 4 and 5 can be manufactured by the fiber optic hydrogen sensor manufacturing facility of FIG. The difference from FIG. 3 is that a fluorine coating die 19 and a baking furnace 20 are provided between the ultraviolet irradiator 15 and the capstan 16. After the second resin is cured by the ultraviolet irradiator 15, the fluorine material is die-coated by the fluorine coating die 19 and fired in the firing furnace 20. Thereby, the fluorine coating layer 18 can be formed on the outermost periphery of the palladium layer of the hydrogen storage member. Since the fluorine coating layer 18 is formed by a baking process, this optical fiber type hydrogen sensor can be used under high temperature.
  • An outer periphery of a clad of an optical fiber is coated with palladium doped with nanoparticles to form a palladium layer, the outer periphery is coated with a first resin layer and a second resin layer, and the both resin layers are cured by ultraviolet irradiation treatment
  • Type hydrogen sensor can suppress irreversible changes in substance characteristics under high concentration hydrogen by using nanoparticles as silver, nickel, or chromium, so palladium alone can not perform irreversible substance characteristics under high concentration hydrogen Although a change occurs and hydrogen is continuously stored, even if hydrogen is not present around the optical fiber type hydrogen sensor, the condition can not be detected correctly, but such a problem does not occur.
  • the measurement principle of the hydrogen concentration measuring device 21 shown in FIG. 7 is as follows.
  • the light source 24 outputs light of a specific wavelength to the optical fiber type hydrogen sensor 6, and detects Brillouin scattered light whose wavelength is shifted from the light of the specific wavelength by distortion due to hydrogen absorption of the palladium layer 3 of the optical fiber type hydrogen sensor 6,
  • the time until the Brillouin scattered light is detected from the time when the light of the specific wavelength is output is measured, the hydrogen detection position is specified by this elapsed time, and the detected Brillouin scattered light is the wavelength shift amount from the light of the above specific wavelength
  • the amount of frequency shift is evaluated, and the hydrogen concentration at the hydrogen detection position (the position where the palladium layer 3 has absorbed hydrogen) is measured. Since the palladium layer 3 is continuously formed in the longitudinal direction of the optical fiber type hydrogen sensor 6, it is possible to measure a continuous hydrogen concentration distribution. When the optical fiber type hydrogen sensor 7 is used, discrete measurement of hydrogen concentration distribution becomes possible.
  • the configuration of the hydrogen concentration measuring device 21 will be described.
  • the optical fiber type hydrogen sensor 6 will be described as an example, the same applies to the optical fiber type hydrogen sensor 7.
  • the difference lies in whether the hydrogen concentration can be measured continuously or discretely in the longitudinal direction of the optical fiber type hydrogen sensor.
  • Light of a specific wavelength is output from the light source 24 to the optical fiber type hydrogen sensor 6.
  • Reference numeral 22 denotes a connector for the optical fiber type hydrogen sensor 6.
  • the drive circuit 25 outputs a command signal for outputting light of a specific wavelength from the light source 24 to the light source 24 and also outputs the command signal for commanding sampling start timing to the sampling processing circuit 29.
  • Distortion occurs due to volume expansion of the palladium layer 3 accompanying hydrogen absorption of the palladium layer 3 of the optical fiber type hydrogen sensor 6, whereby the optical fiber 100 of the optical fiber type hydrogen sensor 6 is distorted, as shown in FIG.
  • Brillouin scattered light is generated with respect to the incident light incident on the light source.
  • the Brillouin scattered light has a wavelength (sometimes referred to as a frequency) shifted with respect to the incident light, and this wavelength shift amount (sometimes referred to as a frequency shift amount) corresponds to the distortion due to the hydrogen absorption.
  • the Brillouin scattered light is guided to the filter 26 by the mirror 22.
  • the filter 26 filters incident light to remove unnecessary light not to be measured.
  • the light output from the filter 26 is output to the photoelectric converter 27 and converted into an electrical signal.
  • the converted electrical signal is amplified by the amplifier 28 and output to the sampling processing circuit 29.
  • the sampling processing circuit 29 samples the input signal at constant sampling after the command signal is input, and measures an elapsed time from light (incident light) in which Brillouin scattered light is incident on the optical fiber type hydrogen sensor 6. The measured elapsed time is converted into a hydrogen detection position signal indicating at which position hydrogen is detected by performing conversion processing.
  • the hydrogen detection position signal is output to the hydrogen concentration converter 31 via the wavelength shift detection circuit 30.
  • the detection signal sampled by the sampling processing circuit 29 is output to the wavelength shift detection circuit 30, and a wavelength shift amount (also referred to as a frequency shift amount) is measured.
  • the measured wavelength shift amount is output to the hydrogen concentration converter 31, and conversion operation processing is performed to convert it into a hydrogen concentration signal.
  • the hydrogen concentration converter 31 also receives the hydrogen detection position signal and the hydrogen concentration signal, and outputs these to the display 32 and the hydrogen concentration display device 33.
  • the display 32 and the hydrogen concentration display device 33 can display the hydrogen concentration for each measurement point, that is, the hydrogen concentration distribution for the measurement area.
  • the optical fiber type hydrogen sensor 7 is used, discrete hydrogen concentration distribution can be displayed.
  • FIG. 9 An application example of the optical fiber type hydrogen sensor to a nuclear power plant is shown in FIG. 9 by taking the optical fiber type hydrogen sensor 6 as a representative example.
  • the optical fiber type hydrogen sensor 6 is installed in the wide area at the upper part in the reactor building 34, and the same optical fiber type hydrogen as the optical fiber type hydrogen sensor 6 at the upper part in the containment vessel 35 installed in the reactor building 34
  • the sensor 37 is installed.
  • the containment vessel contains a reactor pressure vessel 36.
  • the fuel rods in the reactor pressure vessel 36 are broken, hydrogen is generated by the reaction of the fuel cladding metal zirconium and water, and the hydrogen is light so that it accumulates in the containment vessel or the upper layer of the reactor building because it is light. Become. In such a plant state, there is a high possibility that water vapor and iodine are generated along with hydrogen generation. And it is under high temperature. For this reason, it is important to install the optical fiber type hydrogen sensors 6 and 37 in the reactor building 34 or in the upper layer portion of the containment vessel 35 to detect the concentration of generated hydrogen.
  • the hydrogen concentration measuring devices 21 and 38 are installed in the central control chamber 39, and the central control chamber 39 can monitor the hydrogen concentration.
  • the hydrogen concentration can be monitored together with the operating condition and equipment condition of the nuclear power plant in the central control room 39, the operator can immediately understand the safety of the nuclear power plant, and for the prevention of hydrogen explosion There is an effect that judgment and operation for filling nitrogen and venting hydrogen can be performed in a short time.
  • the configuration of the operation monitoring system of the central control room 39 is shown in FIG.
  • the operation monitoring system 51 shown in FIG. 10 includes a control panel 43, a large screen display device 41, large screen variable information display devices 40 and 42, control devices 48 and 49, a process computer 50, hydrogen concentration measuring devices 21 and 38, and duty control
  • a dedicated console 45 and a network 47 for transmitting data between the devices are provided.
  • An optical fiber type hydrogen sensor is connected to the hydrogen concentration measuring devices 21 and 38, but this is not shown.
  • 44 is an operator and 45 is a watchman.
  • the watchmaker 45 is a supervisor for the operator 44.
  • the large screen display device 41 displays the system of the plant and the state of the devices related thereto, main parameters, and the like, so that the plant operation state can be easily understood.
  • the hydrogen concentration measured by the hydrogen concentration measuring device is displayed on the large screen variable display device.
  • the display state are shown in FIG. 11, specifically, the hydrogen concentration distribution is shown on the building construction view of the reactor building and the containment vessel corresponding to the area where the hydrogen concentration measured by the hydrogen concentration measuring device is measured.
  • the graph shows the maximum hydrogen concentration in both areas.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

　広範囲なエリアに対して水素センシングが可能であり、かつ高温化で水蒸気が発生する様な環境下でも、これらに影響を受けることなく水素を計測できる水素センサを提供する。図１は本発明の光ファイバー式水素センサの一例を示す図である。光ファイバーのクラッド２の外周にパラジウムをコーティングしてパラジウム層３を形成し、その外周に第１樹脂層４及び第２樹脂層５をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させた光ファイバー式水素センサである。

Description

光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法
　本発明は、水素センサ、水素濃度表示装置、水素濃度計測及び光ファイバー式水素センサの製造方法に関し、特に、原子力プラントなどの建屋内の水素を測定するのに好適な水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法に関する。
　原子力プラントなどの建屋内の水素を測定する水素センサは、広範囲なエリアの水素計測になるために、光ファイバーを利用した水素センサが考えられるが、例えば、原子力プラントの建屋内において、水素が発生する場合には同時に水蒸気、ヨウ素が発生するケースがあり、これらの影響を抑制した水素センサが必要になる。例えば〔特許文献１〕には、ファイバクラッドにブラッグ格子を作り込み、周囲に水素吸蔵材としてパラジウムを取り付け、水蒸気、アンモニア、メタン、一酸化炭素などによる汚染防止のためにパラジウムの外周にゼオライト膜を施すことが開示されている。
特開２００４－２７１５２５号公報
　〔特許文献１〕に記載の従来の技術では、光ファイバーのクラッドに作り込まれたブラッグ格子部で光の減衰が発生するために、このブラック格子部分を光ファイバー全長において多数設置して水素を検出しようとすると、光ファイバー内を伝搬する光の強度が低下し、水素吸蔵によって発生する歪みに対する光強度の変化を正しく計測することが困難になり、結果として建屋内全体に亘り広範囲に水素を検出するということができなくなる。また、この従来例においては、パラジウムの外周にゼオライト膜を設けているが、ゼオライト膜は物理吸着であり吸着力が弱く、水蒸気が発生する様な高温下では水蒸気などの吸着能力が低下し、水蒸気がパラジウムに影響を与えて、パラジウムの水素吸蔵特性を低下させ、水素を正しく計測することができないという問題がある。また、水素濃度を検出する機能はない。
　本発明の目的は、例えば、原子力プラントにおける原子炉建屋及び格納容器内等の広範囲なエリアに対して水素センシングが可能であり、かつ高温下で水蒸気が発生する様な過酷な環境下でも、これらに影響を受けることなく水素を計測できる光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明では、コアと、前記コアの外周に設けられたクラッドと、前記クラッドの外周に設けられたパラジウム層と、前記パラジウム層の外周に設けられ、硬化処理された樹脂層を有するように構成した。
　また、光ファイバーのクラッド外周にパラジウムをコーティングしてパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させるように構成した。
　さらに、光ファイバーのクラッド外周にナノ粒子をドープしたパラジウムをコーティングしパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させるように構成した。
　また、本発明の他の光ファイバー式水素センサは、光ファイバーのクラッド外周にパラジウムを、前記光ファイバーの長手方向に非連続的にコーティングし焼成してなるパラジウム層を形成し、前記クラッドの外周に第１樹脂層及び第２樹脂層を、前記光ファイバーの長手方向に連続的にコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させるように構成した。
　さらに、好ましくは、パラジウム層にドープするナノ粒子は銀、ニッケル、あるいはクロムである。
　また、好ましくは、第２樹脂層にフッ素をドープあるいはコーティングした。
　さらに、上記光ファイバー式水素センサに光源から特定波長の光を出力し、パラジウム層の水素吸蔵によって光ファイバーに歪みが発生し、これによって発生するブリルアン散乱光を入力し、特定波長の光を出力した時刻からブリルアン散乱光を入力するまでの時間を計測し、この経過時間で水素吸蔵位置を特定し、入力したブリルアン散乱光が出力する特定波長の光からの波長シフト量、或いは周波数シフト量を評価し、この評価結果と特定した水素吸蔵位置により計測点の水素濃度を特定するように構成した。
　本発明によれば、水蒸気の浸透が阻止され、水素吸蔵素子に水蒸気が吸着されることがなくなり、水蒸気が存在する空間でも水素を正しくセンシングすることが可能となる。
　より具体的な構成によれば、光ファイバーのクラッド外周にパラジウムをコーティングしてパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させたものであり、紫外線照射処理により硬化された第１樹脂層及び第２樹脂層により水蒸気の浸透が阻止され、水素吸蔵素子に水蒸気が吸着されることがなくなり、水蒸気が存在する空間でも水素を正しくセンシングすることが可能となる。
　また、光ファイバーのクラッド外周にナノ粒子をドープしたパラジウムをコーティングしパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させ、ナノ粒子を銀、ニッケル、あるいはクロムとすることにより、高濃度水素下での不可逆的な物質特性変化を抑制できるために、パラジウム単体では高濃度水素下で不可逆的な物質特性変化が発生して水素を吸蔵し続け、光ファイバー式水素センサ周辺に水素がなくなってもその状態を正しく検出することができなくなるが、このような問題が発生することはない。
　また、第２樹脂層にフッ素をドープ或いはコーティングすることにより同じハロゲンのヨウ素がパラジウムに吸蔵されることがなく、ヨウ素が存在する環境下でも、水素を正しくセンシングすることが可能となる。
　さらに、上記光ファイバー式水素センサに光源から特定波長の光を出力し、パラジウム層の水素吸蔵によって光ファイバーに歪みが発生し、これによって上記特定波長の光から波長がシフトされたブリルアン散乱光を検出し、特定波長の光を出力した時刻からブリルアン散乱光を検出するまでの時間を計測し、この経過時間で水素吸蔵位置を特定し、検出したブリルアン散乱光が出力する特定波長の光からの波長シフト量、或いは周波数シフト量を評価し、この評価結果と特定した水素吸蔵位置により、水素濃度及びその分布の計測が可能となる。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明の第一の実施形態である光ファイバー式水素センサの一構成図である。 本発明の第二の実施形態である光ファイバー式水素センサの一構成図である。 第一の光ファイバー式水素センサ製造設備の構成を示す構成図である。 本発明の第三の実施形態である光ファイバー式水素センサの一構成図である。 本発明の第四の実施形態である光ファイバー式水素センサの一構成図である。 第二の光ファイバー式水素センサ製造設備の構成を示す構成図である。 本発明の水素濃度計測装置の一構成図である。 ブリルアン散乱光を説明するための図である。 原子力発電所への光ファイバー式水素センサ及び水素濃度計測装置の適用構成例である。 中央制御室３９の運転監視システムの一構成例である。 大画面可変情報表示装置の一表示例である。
　以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の光ファイバー式水素センサの一例を示す図である。図１に示す光ファイバー式水素センサ６は、光ファイバー１００のコア１の外周にクラッド２があり、この外周にパラジウムをコーティングして焼成してなるパラジウム層３を形成し、その外周に第１樹脂層４及び第２樹脂層５をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させたものである。紫外線照射処理により硬化された第１樹脂層及び第２樹脂層により水蒸気の浸透が阻止され、水素吸蔵素子に水蒸気が吸着されることがなくなり、水蒸気が存在する空間でも水素を正しくセンシングすることが可能となる。水素は水蒸気に比べ分子が小さく、第１樹脂層４及び第２樹脂層５を通過し、パラジウム層３に到達する。パラジウム層３のパラジウムは水素を吸蔵し、パラジウム自体の体積が膨張し、光ファイバーのクラッド２に歪みを与え、後述するが、この歪みによって発生するブリルアン散乱光を測定して水素を検出することが可能になる。
　本発明の他の光ファイバー式水素センサを図２に示す。光ファイバー式水素センサ７は光ファイバーのクラッド２の外周にパラジウムを、その光ファイバーの長手方向に非連続的にコーティングし焼成してなるパラジウム層３を形成し、クラッド２の外周に第１樹脂層４及び第２樹脂層５を、その光ファイバーの長手方向に連続的にコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させたものである。この光ファイバー式水素センサ７はパラジウム層３が離散的に形成されているので、水素を離散的なエリアで検出することが可能である。図２の光ファイバー式水素センサ７はパラジウム層３が離散的に形成しているために、図１の光ファイバー式水素センサ６と比べ、材料が少なく安価にすることができる。
　図１及び図２の光ファイバー式水素センサは図３の光ファイバー式水素センサ製造設備によって製造することができる。光ファイバー母材８は、例えば石英母材であり、加熱炉９により溶融され、線引きされる。その後、パラジウムペーストをパラジウム層用ダイス１０でダイスコートし、焼成炉１１で焼成される。その後、第１樹脂層用ダイス１２により第１の樹脂がダイスコートされ、紫外線照射機１３により第１の樹脂が硬化される。さらに第２樹脂層用ダイス１４により第２の樹脂がダイスコートされ、紫外線照射機１５により第２の樹脂が硬化される。巻取りドラムはキャプスタン１６を利用し光ファイバー式水素センサ６或いは７を巻き上げる。第２樹脂層は第１樹脂層より弾性率が高くなるように、樹脂成分が調合されており、光ファイバー式水素センサ６或いは７に可撓をもたせるようにしている。これは、光ファイバー式水素センサ６或いは７の取扱い作業や敷設作業を容易にするためである。さらに、本発明の光ファイバー式水素センサは、光ファイバーのクラッド外周にパラジウムをコーティングしてパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させているために、水蒸気の浸透が阻止され、水素吸蔵素子に水蒸気が吸着されることがなくなり、水蒸気が存在する空間でも水素を正しくセンシングすることが可能となる。しかも高温下での使用が可能である。特に、原子力発電所において異常時に水素が発生する場合には、高温環境下でありかつ水蒸気も発生することが多く、このような状況下において水素を正しくセンシングでき、適用効果が大きい。
　また、図３の光ファイバー式水素センサ製造設備において、第２樹脂層用ダイス１４には、樹脂材にフッ素をドープして、第２樹脂層を形成することにより、フッ素ドープの第２樹脂層が形成できるために、同じハロゲンのヨウ素が第２樹脂層のフッ素にトラップされ、パラジウム層３に侵入することを防止できる。パラジウム層３にヨウ素が入り込むと、パラジウムとヨウ素の化学変化によりパラジウムの水素吸蔵性能が低下し、光ファイバー式水素センサは水素を正しく検出することが困難になる。第２樹脂層にフッ素を入れているために、光ファイバー式水素センサ６、７はこの問題を解決することが可能になる。この結果、パラジウムにヨウ素が吸蔵されることがなく、ヨウ素が存在する環境下でも、水素を正しくセンシングすることが可能となる。特に原子力発電所において、ヨウ素が発生する様な環境下においても、水素を正しくセンシングでき、適用効果が大きい。
　図４及び図５の光ファイバー式水素センサは、図１及び図２の光ファイバー式水素センサにおいて、水素吸蔵部材のパラジウム層の最外周にフッ素コート層１８を形成したものである。これにより、ヨウ素がフッ素コート層１８でトラップされ、パラジウム層３に侵入することがなく、結果としてパラジウムにヨウ素が侵入することがないために、ヨウ素が存在する環境下でも、水素を正しくセンシングすることが可能となる。特に原子力発電所において、ヨウ素が発生するような環境下において、水素を正しくセンシングでき、図４及び図５の光ファイバー式水素センサの適用効果が大きい。
　図４及び図５の光ファイバー式水素センサは図６の光ファイバー式水素センサ製造設備によって製造することができる。図３と異なる部分は、紫外線照射機１５とキャプスタン１６間にフッ素コート用ダイス１９、焼成炉２０を備えている点である。紫外線照射機１５により第２の樹脂が硬化された後、フッ素コート用ダイス１９によりフッ素材がダイスコートされ、焼成炉２０で焼成される。これにより、水素吸蔵部材のパラジウム層の最外周にフッ素コート層１８を形成することができる。フッ素コート層１８を焼成処理で形成しているために、この光ファイバー式水素センサは高温下での使用が可能である。
　光ファイバーのクラッド外周にナノ粒子をドープしたパラジウムをコーティングしパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させた光ファイバー式水素センサは、ナノ粒子を銀、ニッケル、あるいはクロムとすることにより、高濃度水素下での不可逆的な物質特性変化を抑制できるために、パラジウム単体では高濃度水素下で不可逆的な物質特性変化が発生して水素を吸蔵し続け、光ファイバー式水素センサ周辺に水素がなくなってもその状態を正しく検出することができなくなるが、このような問題が発生することはない。
　図７に示す水素濃度計測装置２１の計測原理は以下のようになっている。光ファイバー式水素センサ６に光源２４から特定波長の光を出力し、光ファイバー式水素センサ６のパラジウム層３の水素吸蔵による歪みによって上記特定波長の光から波長がシフトされたブリルアン散乱光を検出し、特定波長の光を出力した時刻からブリルアン散乱光を検出するまでの時間を計測し、この経過時間で水素検出位置を特定し、検出したブリルアン散乱光が上記の特定波長の光からの波長シフト量、或いは周波数シフト量を評価し、水素検出位置（パラジウム層３が水素を吸蔵した位置）での水素濃度を計測する。パラジウム層３は光ファイバー式水素センサ６の長手方向に連続的に形成されているために、連続的な水素濃度分布を計測することが可能になる。光ファイバー式水素センサ７を用いた場合には、離散的な水素濃度分布の計測が可能になる。
　以下、水素濃度計測装置２１の構成について説明する。光ファイバー式水素センサ６を例に説明するが、光ファイバー式水素センサ７についても同様であり。異なる点は光ファイバー式水素センサの長手方向に連続的に水素濃度が計測できるか、離散的に測定できるかの違いである。光源２４から特定波長の光を光ファイバー式水素センサ６に出力する。２２は光ファイバー式水素センサ６用のコネクタである。駆動回路２５は光源２４から特定波長の光を出力するための指令信号を光源２４に出力すると共に、サンプリング処理回路２９にサンプリング開始タイミングを指令するために該指令信号を出力する。光ファイバー式水素センサ６のパラジウム層３の水素吸蔵に伴うパラジウム層３の体積膨張によって歪みが発生し、これにより光ファイバー式水素センサ６の光ファイバー１００が歪み、図８に示すように光ファイバー式水素センサ６に入射された入射光に対してブリルアン散乱光が発生する。ブリルアン散乱光は入射光に対して波長（周波数と言う場合がある）がシフトしており、この波長シフト量（周波数シフト量と言う場合がある）が上記水素吸蔵による歪みに対応する。このブリルアン散乱光はミラー２２によりフィルタ２６に導かれる。フィルタ２６により入射光のフィルタリングがなされ、計測対象外の不要な光を除去する。フィルタ２６から出力される光は光電変換器２７に出力され、電気信号に変換される。変換された電気信号はアンプ２８で増幅され、サンプリング処理回路２９に出力される。
　サンプリング処理回路２９は前記の指令信号が入力された後、一定サンプリングで入力信号をサンプリングし、ブリルアン散乱光が光ファイバー式水素センサ６に入射された光（入射光）からの経過時間を計測する。計測された経過時間は、換算演算処理を実施してどの位置で水素を検出したかを示す水素検出位置信号に変換される。水素検出位置信号は波長シフト検出回路３０を介して水素濃度変換器３１に出力される。サンプリング処理回路２９でサンプリングされた検出信号は波長シフト検出回路３０に出力され、波長シフト量（周波数シフト量ともいう）を計測する。計測された波長シフト量は水素濃度変換器３１に出力され、換算演算処理を実施して水素濃度信号に換算される。水素濃度変換器３１は水素検出位置信号と水素濃度信号も入力されており、これらを表示器３２と水素濃度表示装置３３に出力する。この結果、表示器３２と水素濃度表示装置３３は、計測点ごとの水素濃度、つまり計測エリアに対する水素濃度分布を表示することができる。光ファイバー式水素センサ７を用いた場合には、離散的な水素濃度分布を表示することができる。
　光ファイバー式水素センサ６を代表例として、原子力発電所への光ファイバー式水素センサの適用例を図９に示す。原子力発電所において大きな事故が発生して水素が発生する可能性が高いのは、原子炉建屋内と格納容器内である。このため、原子炉建屋３４内の上部の広いエリアに、光ファイバー式水素センサ６を設置し、原子炉建屋３４内設置される格納容器３５内の上部に光ファイバー式水素センサ６と同一の光ファイバー式水素センサ３７を設置する。格納容器は原子炉圧力容器３６を格納している。原子炉圧力容器３６内にある燃料棒が破損し、燃料被覆金属のジルコニウムと水との反応により水素が発生し、水素は軽いために格納容器内や原子炉建屋内の上層部に溜るようになる。このようなプラント状態では、水素発生と共に、水蒸気、ヨウ素が発生する可能性が高い。しかも高温下となる。このため、原子炉建屋３４内や格納容器３５内の上層部に光ファイバー式水素センサ６、３７を設置して、発生する水素の濃度を検出することが重要になる。水素濃度計測装置２１、３８は中央制御室３９に設置され、中央制御室３９で水素濃度を監視できる。中央制御室３９で原子力発電所の運転状態、機器状態と共に水素濃度が監視可能になるために、運転員が原子力発電所の安全性を即座に理解することが可能となり、水素爆発防止のために窒素を充填したり、水素をベントしたりするための判断や操作が短時間で実行できるという効果がある。
　中央制御室３９の運転監視システムの構成を図１０に示す。図１０に示す運転監視システム５１は、操作盤４３、大画面表示装置４１、大画面可変情報表示装置４０、４２、制御装置４８、４９、プロセス計算機５０、水素濃度計測装置２１、３８、当直用専用コンソール４５、各装置間のデータ伝送を行うネットワーク４７を備えている。水素濃度計測装置２１、３８には光ファイバー式水素センサが接続されるが、これについては図示していない。４４が運転員であり、４５が当直長である。当直長４５は運転員４４に対するスーパーバイザーである。大画面表示装置４１は、プラントの系統とそれに係わる機器の状態、主要パラメータ等が表示されており、プラント運転状態が容易にわかるようになっている。
　運転員４４或いは当直長の操作により、大画面可変表示装置に水素濃度計測装置で計測した水素濃度が表示される。建屋構成図に関連づけて水素濃度を表示することで、運転員や当直長、図示していないが保守員等に対して視認性が高くなるようにしている。図１１に表示状態の詳細を示すが、具体的には、水素濃度計測装置によって計測される水素濃度を計測するエリアに対応させて原子炉建屋及び格納容器の建屋構成図上に水素濃度分布を表示し、かつ両エリアにおける最大水素濃度を示している。このように表示することで、建屋内の水素濃度分布とその最大水素濃度が容易に分かり、安全処置判断をタイムリーに行うことが可能になる。
　このように、水蒸気、ヨウ素が発生する環境下においても、発生する水素濃度を正しく検出、かつ広範囲なエリアに対して水素濃度分布を計測することが可能であり、原子力発電所、水素スタンド建屋、水素を燃料とする車両やロケット等に適用し、その工業的価値は極めて高い。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
１　コア
２　クラッド
３　パラジウム層
４　第１樹脂層
５　第２樹脂層
６、７、３７　光ファイバー式水素センサ
１２　第１樹脂層用ダイス
１３、１５　紫外線照射機
１４　第２樹脂層用ダイス
１８　フッ素コート層
１９　フッ素コート用ダイス
２１、３８　水素濃度計測装置
４２　大画面可変情報表示装置
１００　光ファイバー

Claims (14)

  1. 　コアと、前記コアの外周に設けられたクラッドと、前記クラッドの外周に設けられたパラジウム層と、前記パラジウム層の外周に設けられ、硬化処理された樹脂層を有する光ファイバー式水素センサ。
  2. 　請求項１において、前記樹脂層は、紫外線照射処理により硬化して形成された光ファイバー式水素センサ。
  3. 　請求項２において、前記樹脂層の外周に、さらに、第２の樹脂層が設けられた光ファイバー式水素センサ。
  4. 　請求項１において、前記パラジウム層は、光ファイバーのクラッド外周にナノ粒子をドープしたパラジウムをコーティングして形成される光ファイバー式水素センサ。
  5. 　請求項１において、最外周の樹脂層にフッ素がドープあるいはコーティングで形成される光ファイバー式水素センサ。
  6. 　請求項４において、前記パラジウム層に銀、ニッケル、あるいはクロムであるナノ粒子をドープする光ファイバー式水素センサ。
  7. 　請求項１において、前記パラジウム層と前記樹脂層はダイスにより形成する光ファイバー式水素センサ。
  8. 　コアと、前記コアの外周に設けられたクラッドと、前記クラッドの外周に設けられたパラジウム層と、前記パラジウム層の外周に設けられ、硬化処理された樹脂層を有する光ファイバー式水素センサに、光源から特定波長の光を出力し、前記パラジウム層の水素吸蔵による歪みによって上記特定波長の光から波長がシフトされたブリルアン散乱光を検出し、特定波長の光を出力した時刻からブリルアン散乱光を検出するまでの時間を計測し、この経過時間で水素吸蔵位置を特定し、検出したブリルアン散乱光が上記の特定波長の光からの波長シフト量、或いは周波数シフト量を評価し、水素吸蔵位置の水素濃度を計測する水素濃度計測装置。
  9. 　コアと、前記コアの外周に設けられたクラッドと、前記クラッドの外周に設けられたパラジウム層と、前記パラジウム層の外周に設けられ、硬化処理された樹脂層を有する光ファイバー式水素センサに、光源から特定波長の光を出力し、前記パラジウム層の水素吸蔵による歪みによって上記特定波長の光から波長がシフトされたブリルアン散乱光を検出し、特定波長の光を出力した時刻からブリルアン散乱光を検出するまでの時間を計測し、この経過時間で水素吸蔵位置を特定し、検出したブリルアン散乱光が上記の特定波長の光からの波長シフト量、或いは周波数シフト量を評価し、水素吸蔵位置の水素濃度を計測する水素濃度計測装置によって計測された水素濃度を計測したエリアに対応させて建屋構成図上に表示する水素濃度表示装置。
  10. 　光ファイバーのクラッド外周にパラジウムをコーティングしてパラジウム層を形成し、その外周に樹脂層をコーティングして、該樹脂層を紫外線照射処理により硬化させて光ファイバー式水素センサを製造する光ファイバー式水素センサの製造方法。
  11. 　光ファイバーのクラッド外周にパラジウムをコーティングしてパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させて光ファイバー式水素センサを製造する光ファイバー式水素センサの製造方法。
  12. 　光ファイバーのクラッド外周にナノ粒子をドープしたパラジウムをコーティングしパラジウム層を形成し、その外周に第１樹脂層及び第２樹脂層をコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させて光ファイバー式水素センサを製造する光ファイバー式水素センサの製造方法。
  13. 　光ファイバーのクラッド外周にパラジウムを、前記光ファイバーの長手方向に非連続的にコーティングし、前記クラッドの外周に第１樹脂層及び第２樹脂層を、前記光ファイバーの長手方向に連続的にコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させて光ファイバー式水素センサを製造する光ファイバー式水素センサの製造方法。
  14. 　光ファイバーのクラッド外周にナノ粒子をドープしたパラジウムを、前記光ファイバーの長手方向に非連続的にコーティングし、前記クラッドの外周に第１樹脂層及び第２樹脂層を、前記光ファイバーの長手方向に連続的にコーティングして、該両樹脂層を紫外線照射処理により硬化させて光ファイバー式水素センサを製造する光ファイバー式水素センサの製造方法。
PCT/JP2012/070735 2011-09-30 2012-08-15 光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法 WO2013046976A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011215899A JP5759854B2 (ja) 2011-09-30 2011-09-30 水素濃度計測装置及び水素濃度表示装置
JP2011-215899 2011-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013046976A1 true WO2013046976A1 (ja) 2013-04-04

Family

ID=47995028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/070735 WO2013046976A1 (ja) 2011-09-30 2012-08-15 光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5759854B2 (ja)
WO (1) WO2013046976A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015055593A1 (fr) 2013-10-16 2015-04-23 Agence Nationale Pour La Gestion Des Déchets Radioactifs Fibre optique, procédé de fabrication d'une telle fibre optique et dispositif de mesure destiné à la detection d'hydrogène équipé d'une telle fibre optique
WO2016166094A1 (fr) 2015-04-15 2016-10-20 Agence Nationale Pour La Gestion Des Déchets Radioactifs Fibre optique, procédé de fabrication d'une telle fibre optique et dispositif de mesure destiné à la détection d'hydrogène équipé d'une telle fibre optique

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2985315B1 (fr) * 2011-12-30 2014-03-14 Andra Dispositif de detection et/ou de dosage d'hydrogene et procede de detection et/ou de dosage d'hydrogene
JP6915859B2 (ja) * 2017-08-08 2021-08-04 学校法人 創価大学 光ファイバ水素センサ及びその製造方法
CN110456447B (zh) * 2019-08-17 2020-09-15 山东光韵智能科技有限公司 一种防水防火光纤及其制备方法和采用该光纤的照明系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186091A (ja) * 1992-12-21 1994-07-08 Tokyo Gas Co Ltd 工場等の構内の監視装置
JP2000275356A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Hitachi Cable Ltd 多点型路面湿潤検知装置
JP2004271525A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Boeing Co:The 頑丈な水素センサ、およびパラジウムデバイスを利用した頑丈な水素センサの汚染物質による汚染を防ぐための方法
JP2005156831A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Hitachi Cable Ltd 光ファイバセンサの製造方法及び光ファイバセンサ
JP2009244262A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 General Electric Co <Ge> 光ファイバガスセンサを備えた感知システム
JP2010210242A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Atsumi Tec:Kk 水素センサ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0707303D0 (en) * 2007-04-17 2007-05-23 Faculte Polytechnique De Mons Gas sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186091A (ja) * 1992-12-21 1994-07-08 Tokyo Gas Co Ltd 工場等の構内の監視装置
JP2000275356A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Hitachi Cable Ltd 多点型路面湿潤検知装置
JP2004271525A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Boeing Co:The 頑丈な水素センサ、およびパラジウムデバイスを利用した頑丈な水素センサの汚染物質による汚染を防ぐための方法
JP2005156831A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Hitachi Cable Ltd 光ファイバセンサの製造方法及び光ファイバセンサ
JP2009244262A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 General Electric Co <Ge> 光ファイバガスセンサを備えた感知システム
JP2010210242A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Atsumi Tec:Kk 水素センサ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015055593A1 (fr) 2013-10-16 2015-04-23 Agence Nationale Pour La Gestion Des Déchets Radioactifs Fibre optique, procédé de fabrication d'une telle fibre optique et dispositif de mesure destiné à la detection d'hydrogène équipé d'une telle fibre optique
WO2016166094A1 (fr) 2015-04-15 2016-10-20 Agence Nationale Pour La Gestion Des Déchets Radioactifs Fibre optique, procédé de fabrication d'une telle fibre optique et dispositif de mesure destiné à la détection d'hydrogène équipé d'une telle fibre optique

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013076599A (ja) 2013-04-25
JP5759854B2 (ja) 2015-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013046976A1 (ja) 光ファイバー式水素センサ、水素濃度計測装置、水素濃度表示装置及び光ファイバー式水素センサの製造方法
KR101169207B1 (ko) 혼합 가스의 성분 검출 장치 및 방법
Allwood et al. A highly sensitive fiber Bragg grating diaphragm pressure transducer
US20090072981A1 (en) Fire detection
Al-Hayali et al. High sensitivity balloon-like interferometric optical fiber humidity sensor based on tuning gold nanoparticles coating thickness
EP2584340A1 (en) Hydrogen sensing fiber and hydrogen sensor
Arrizabalaga et al. Miniature interferometric humidity sensor based on an off-center polymer cap onto optical fiber facet
JP5864272B2 (ja) 水素濃度計測装置
Wang et al. The principle and architectures of optical stress sensors and the progress on the development of microbend optical sensors
JP5735605B2 (ja) 光ファイバブラッググレーティングセンサを温度と放射線量センサとして同時に具現する装置及びその方法
JP4524363B2 (ja) 水素分布計測を可能とする光ファイバ水素センサ及びそれを用いた測定法
Wang et al. Fully distributed fiber-optic hydrogen sensing using acoustically induced long-period grating
Dong et al. Liquid refractive index sensor based on polymer fiber with micro-holes created by femtosecond laser
EP3928078A1 (en) Apparatus, method and system for detecting presence of a fluid
CN103983385A (zh) 一种椭球形光纤压力传感器及检测光纤故障压力点的方法
Mihailov et al. Bragg grating writing through the polyimide coating of high NA optical fibres with femtosecond IR radiation
Saad et al. Hydrogen FBG sensor using Pd/Ag film with application in propulsion system fuel tank model of aerospace vehicle
Chong et al. Design of copper/carbon-coated fiber Bragg grating acoustic sensor net for integrated health monitoring of nuclear power plant
de Vries et al. Photoinduced grating-based optical fiber sensors for structural analysis and control
KR20140059064A (ko) 광섬유 브래그 격자를 이용한 원전 환경 모니터링 시스템
Yu et al. Regenerated fiber Bragg grating sensing system for ultrasonic detection in a 900 C environment
Reddy et al. A novel method for high temperature measurements using fiber Bragg grating sensor
Kher et al. Distributed, Advanced Fiber Optic Sensors
Yan et al. Development of flexible pressure sensing polymer foils based on embedded fibre Bragg grating sensors
Pakmehr et al. Optical exhaust gas temperature (EGT) sensor and instrumentation for gas turbine engines

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12837286

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12837286

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1