WO2020213483A1 - 光ファイバペネトレーション - Google Patents

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WO2020213483A1
WO2020213483A1 PCT/JP2020/015707 JP2020015707W WO2020213483A1 WO 2020213483 A1 WO2020213483 A1 WO 2020213483A1 JP 2020015707 W JP2020015707 W JP 2020015707W WO 2020213483 A1 WO2020213483 A1 WO 2020213483A1
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WO
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optical fiber
penetration
internal
tube
connector
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/015707
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French (fr)
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弘治 南出
大介 南出
Original Assignee
オリエントブレイン株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/46—Processes or apparatus adapted for installing or repairing optical fibres or optical cables
    • G—PHYSICS
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    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F3/00—Shielding characterised by its physical form, e.g. granules, or shape of the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber penetration that connects cables extending to the outside and inside of a partition wall through a container or equipment that needs to isolate the inside and outside of a reactor containment vessel, or a partition wall of a room.
  • a header ring is provided at the outer tip of a sleeve provided through a shielding wall of a reactor containment vessel via an adapter, and the header ring is provided with a header ring.
  • a penetration is described in which a plurality of cable modules are mounted, the outer cable of the cable module is connected to an external cable via a terminal portion, and the inner cable of the cable module is connected to an internal cable via a terminal portion.
  • radiation-resistant fibers have been developed.
  • measuring instruments such as hydrogen detection sensors, temperature sensors, and water level sensors that support such radiation-resistant fibers
  • pressure resistance, airtightness, heat resistance, and resistance are also developed. It is desired to develop an optical fiber penetration of the bulkhead of the radiation reactor containment vessel.
  • the radiation-resistant fiber lacks heat resistance and pressure resistance in the resin coating itself, and cannot be used as a penetration as it is, and the fiber wire alone is easily broken and has no durability.
  • it is first necessary to ensure airtightness and durability.
  • Patent Document 2 the applicant of the present application uses an optical fiber cable in which an optical fiber wire is inserted into a thin metal tube, and internally connects the first optical fiber cable and the second optical fiber cable inside the optical fiber penetration.
  • This optical fiber penetration is excellent in pressure resistance, airtightness, heat resistance, radiation resistance and water resistance, but due to the presence of the partition plate and filling with resin, it is not easy to manufacture and it is difficult to reduce the diameter. It was.
  • the internal connector exists in the central part of the optical fiber penetration, is unstable in strength, has a complicated configuration, and is unreliable.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber penetration that is easy to manufacture, has a small diameter, and has high reliability.
  • the optical fiber penetration of the present invention In the optical fiber penetration disposed inside the sleeve provided through the partition wall that separates the first space and the second space.
  • the first relay member and the second relay member provided with connector portions on both ends of the ferrule having the built-in fiber are attached to the first end and the second end of the penetration tube, respectively.
  • the first end of the internal optical fiber disposed inside the penetration tube is connected to the connector portion of the first relay member by the first internal connector, and the second end of the internal optical fiber is connected by the second internal connector.
  • a first optical fiber cable in which an optical fiber wire is inserted into a thin metal tube is connected to the connector portion of the first relay member by a first cable connector.
  • a second optical fiber cable in which an optical fiber wire is inserted into a thin metal tube is connected to the connector portion of the second relay member by a second cable connector.
  • the internal optical fiber is an optical fiber strand.
  • the optical fiber strand of the internal optical fiber is inserted into a protective tube.
  • the penetration pipe includes a first pipe, a second pipe, a third pipe arranged inside the first pipe and the second pipe, and a third pipe longer than the distance between the first pipe and the second pipe. It is composed of a half-split pipe attached between the first pipe and the second pipe.
  • the inside of the thin tube of the first optical fiber cable in the first space and the inside of the thin tube of the second optical fiber cable in the second space are the inside of the first relay member, the inside of the penetration tube, and the second. It is blocked by the relay member
  • the optical fiber strands of the first optical fiber cable in the first space and the optical fiber strands of the second optical fiber cable in the second space are the ferrule's built-in fiber of the first relay member and the penetration tube. It is conducted by the internal optical fiber of the above and the built-in fiber of the ferrule of the second relay member.
  • the internal optical fiber is supported on the inner surface of the penetration tube by a support member.
  • the optical fiber penetration of the present invention In the optical fiber penetration disposed inside the sleeve provided through the partition wall that separates the first space and the second space.
  • a relay member having connectors on both ends of a ferrule having a built-in fiber is attached to the middle part of the penetration tube.
  • One end of the first internal optical fiber disposed inside the penetration tube is connected to the connector portion of the relay member by the first internal connector, and the other end of the first internal optical fiber is the first end of the penetration tube.
  • first optical fiber cable in which an optical fiber wire is inserted into a thin metal tube is connected to the first external connector by a first cable connector.
  • a second optical fiber cable in which an optical fiber wire is inserted into a thin metal tube is connected to the second external connector by a second cable connector.
  • the first internal optical fiber and the second internal optical fiber are optical fiber strands inserted into a thin metal tube.
  • the inside of the first optical fiber cable and the thin tube of the first internal optical fiber in the first space and the inside of the thin tube of the second optical fiber cable and the second internal optical fiber in the second space are described above. It is blocked by the relay member The optical fiber strands of the first optical fiber cable and the first internal optical fiber in the first space and the optical fiber strands of the second optical fiber cable and the second internal optical fiber in the second space , Conducted by the built-in fiber of the ferrule of the first relay member.
  • a plurality of the internal optical fibers are arranged in the penetration tube.
  • At least the first optical fiber cable is provided with a shield braid and a sheath on the outside of the thin tube into which the optical fiber wire is inserted.
  • the relay member provided with the connector portions on both ends of the ferrule having the built-in fiber is attached to the penetration tube, it is only necessary to connect the cable connector of the optical fiber cable to the connector portion of the relay member. Since it is good, it is easy to manufacture the optical fiber penetration. Further, since the relay member only needs to have a diameter sufficient to provide the connector portion, the optical fiber penetration can be made small in diameter. Further, since the internal connector is connected to the relay member, it has the effects of being stable, having high strength, and improving reliability.
  • FIG. 2 is a partially broken enlarged cross-sectional view of the optical fiber penetration of FIG.
  • Side view of the relay member Sectional view of the internal connector.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the relay member in the VII-VII arrow view of FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical fiber cable in a cross section taken along line VIII-VIII of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the optical fiber penetration of FIG. 3A is assembled.
  • FIG. 10 is a partially broken enlarged cross-sectional view of the optical fiber penetration of FIG.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view of the optical fiber penetration of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the optical fiber penetration of FIG. 11 is assembled.
  • the optical fiber penetration 1 of the present embodiment penetrates the partition wall 2 of the reactor containment vessel and is shown as the containment vessel inner space (first space) 3 on the left side (inside the partition wall 2) in the drawing. It is arranged in a cylindrical sleeve 5 that communicates with the containment vessel outer space (second space) 4 on the middle right side (outside of the partition wall 2).
  • the inside of the reactor containment vessel and the outside of the reactor containment vessel of each member are simply referred to as inside and outside.
  • the optical fiber penetration 1 is connected to an inner optical fiber cable 6 connected to a sensor (not shown) installed in the containment vessel inner space 3 and a reader (not shown) installed in the containment vessel outer space 4. It is connected to the outer optical fiber cable 7.
  • the optical fiber penetration 1 extends from the containment vessel inner space 3 to the containment vessel outer space 4 along the axial direction of the sleeve 5.
  • the optical fiber penetration 1 is supported by being inserted through a circular hole 9 of a support 8 provided at both ends of the sleeve 5 and at the center in the axial direction.
  • a plurality of optical fiber penetrations 1 and electric penetrations are actually arranged in the sleeve 5.
  • the inner fiber optic cable 6 is bundled together with other cables in an inner junction box 10 attached to the inner end of the sleeve 5 and connected to each penetration.
  • the outer fiber optic cable 7 is also aggregated together with the other cables in the outer junction box 11 attached to the outer end of the sleeve 5 and connected to each penetration.
  • the optical fiber penetration 1 of the first embodiment includes a penetration tube 12, a first relay member 13a, a second relay member 13b, a first internal connector 14a, and a second internal. It includes a connector 14b, an internal optical fiber 15, an inner cable connector 16, and an outer cable connector 17.
  • the penetration pipe 12 is made of metal such as stainless steel, and is composed of a first pipe 12a, a second pipe 12b, a third pipe 12c, and a half pipe 12d.
  • the first pipe 12a and the second pipe 12b have the same diameter and length, and are arranged on the same axis at predetermined intervals.
  • the third pipe 12c has a diameter smaller than that of the first pipe 12a and the second pipe 12b so as to be arranged inside the first pipe 12a and the second pipe 12b.
  • the length of the third pipe 12c is longer than the distance between the first pipe 12a and the second pipe 12b.
  • the half-split pipe 12d has the same diameter as the first pipe 12a and the second pipe 12b, and has the same length as the distance between the first pipe 12a and the second pipe 12b.
  • the half-split pipe 12d is arranged between the first pipe 12a and the second pipe 12b, and both end faces in the longitudinal direction are welded to the end of the first pipe 12a and the end of the second pipe 12b and face each other.
  • the end faces in the circumferential direction are welded to each other so that they are attached between the first pipe 12a and the second pipe 12b.
  • the outer diameter of the penetration tube 12 depends on the number of internal optical fibers 15 (usually three) inserted inside and the size of the internal connector 14, but is about 25.4 mm (1 inch).
  • the length of the penetration tube 12 depends on the length of the sleeve 5 on which the optical fiber penetration 1 is arranged, that is, the thickness of the partition wall 2, but is about 1000 to 3000 mm.
  • Gas leak detection holes 12e are formed at appropriate locations in the penetration tube 12.
  • the gas leak detection hole 12e is connected to a pressure gauge (not shown) provided inside or outside via a conduit (not shown), and is inside the penetration tube 12 due to damage to the thin tube 33 and the penetration tube 12 described later in the optical fiber cables 6 and 7. It detects changes in the pressure of.
  • the first relay member 13a is attached to the first end of the penetration pipe 12, that is, the first pipe 12a by welding.
  • the first relay member 13a is a columnar member made of stainless steel having the same outer diameter as the outer diameter of the first pipe 12a.
  • the first relay member 13a is composed of an outer main body 18 having a recess 18a and an inner main body 19 fitted in the recess 18a of the outer main body 18 and fixed with a screw (not shown).
  • Three fixed ferrules 21 are formed in the small-diameter holes 20a and the large-diameter holes 20b that are formed in the axial direction at the three equal distribution positions in the circumferential direction of the first relay member 13a.
  • Each fixed ferrule 21 is prevented from coming out from the large diameter hole 20b to the small diameter hole 20a by the large diameter portion 21a provided on the outer circumference.
  • a built-in fiber 22 is adhered to the inside of each fixed ferrule 21, and both ends are smoothly polished.
  • An O-ring 23 is attached to the outer circumference of each fixed ferrule 21.
  • the O-ring 23 is located between the bottom surface of the recess 18a of the outer main body 18 and the counterbore 19a of the inner main body 19 and maintains the airtightness between the outer main body side and the inner main body side of the outer peripheral surface of the fixed ferrule 21.
  • a fluorine-based resin having heat resistance and pressure resistance for example, Kalrez (registered trademark) or Viton (Viton: registered trademark) is preferable.
  • female connector portions 24 to which the first internal connector 14a and the first cable connector, which will be described later, are attached are provided.
  • the female connector portion 24 has a sleeve 25 through which the fixed ferrule 21 is inserted to the intermediate portion, and a cylindrical portion 26 on which the male screw 26a is formed.
  • the sleeve 25 and the cylindrical portion 26 of the female connector portion 24 are fixed to the outer main body 18 by the cover 18b and fixed to the inner main body 19 by the cover 19b.
  • the second relay member 13b is attached to the second end of the penetration pipe 12, that is, the second pipe 12b by welding, and has the same configuration as the first relay member 13a. Therefore, the corresponding parts are designated by the same reference numerals. The explanation will be omitted.
  • the first relay member 13a and the second relay member 13b were confirmed to have vacuum leak property, heat resistance, and pressure resistance by a helium leak test, a heat resistance test, and a pressure resistance test.
  • a helium leak test helium is sprayed on one end of the relay member, and a helium leak detector (HELEN made by Canon, M-222LD) is connected to the other end to leak within 5.5 x 10-9 Pa ⁇ M 3 / S. I confirmed the sex.
  • HELEN helium leak detector
  • a light source is connected to one end of the relay member via a single-mode optical fiber, and a power meter is connected to the other end via a single-mode optical fiber.
  • a constant temperature constant temperature bath NDO-400 manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.
  • the first internal connector 14a is connected to the female connector portion 24 inside the first relay member 13a, and includes a ferrule 27, a fixed housing 28, a movable housing 29, and a mounting nut 30. It is a screw tightening type FC connector including a spring 31 and a spring 31.
  • the ferrule 27 is made of resin, metal, ceramic or the like, and has a cylindrical shape through which an internal optical fiber 15 described later is inserted and fixed.
  • the end surface of the first relay member 13a facing the fixed ferrule 21 is smoothly polished. ing.
  • the ferrule 27 has a large diameter portion 27a, and a positioning recess 27b is formed in the large diameter portion 27a.
  • the fixed housing 28 has a cylindrical shape including a front portion 28a inserted between the sleeve 25 of the first relay member 13a and the cylindrical portion 26, a rear portion 28b, and a large-diameter intermediate portion 28c.
  • a female screw 28d is formed on the rear portion 28b of the fixed housing 28.
  • a stopper 28e to which the large diameter portion 27a of the ferrule 27 abuts and a positioning protrusion 28f that engages with the positioning recess 27b of the ferrule are formed on the inner peripheral surface of the fixed housing 28.
  • the movable housing 29 has a cylindrical shape including a front portion 29a, a rear portion 29b, and a large-diameter intermediate portion 29c.
  • a male screw 29d that is inserted into the rear portion 28b of the fixed housing 28 and screwed into the female screw 28d of the fixed housing 28 is formed on the outer surface, and a spring accommodating portion 29e is formed on the inner surface.
  • the rear portion 29b of the movable housing 29 is formed with a two-sided portion 29f with which a tool for rotating the movable housing 29 is engaged.
  • the mounting nut 30 has a cylindrical shape through which the fixed housing 28 and the movable housing 29 are inserted, and includes a front portion 30a, a rear portion 30b, and an inner peripheral flange portion 30c.
  • a female screw 30d screwed into the male screw 26a of the cylindrical portion 26 of the female connector portion 24 of the first relay member 13a is formed on the front portion 30a of the mounting nut 30.
  • a washer 30e is fitted between the inner peripheral flange portion 30c and the rear end surface of the intermediate portion 28c of the fixed housing 28.
  • the spring 31 is inserted into the spring accommodating portion 29e of the movable housing 29.
  • the front end of the spring 31 abuts on the large diameter portion 27a of the ferrule 27, the rear end abuts on the back end surface of the spring accommodating portion 29e, and the ferrule 27 is urged so as to abut on the ferrule 27 of the first relay member 13a. are doing.
  • the second internal connector 14b is connected to the female connector portion 24 inside the second relay member 13b and has the same configuration as the first internal connector 14a. Therefore, the corresponding portions are designated by the same reference numerals. The explanation is omitted.
  • the internal optical fiber 15 is arranged inside the penetration tube 12 in a wire state, and is composed of three optical fibers as shown in FIG. 7.
  • the first end of each internal optical fiber 15 is connected to the first internal connector 14a, and the first internal connector 14a is connected to the female connector portion 24 of the first relay member 13a.
  • the second end of each internal optical fiber 15 is connected to the second internal connector 14b, and the second internal connector 14b is connected to the female connector portion 24 of the second relay member 13b.
  • a protective tube 32 is provided on the rear 29b of the movable housing 29 of the first internal connector 14a and the second internal connector 14b. It is attached.
  • the protective tube 32 may be provided over the entire length of the internal optical fiber 15.
  • the inner cable connector 16 and the outer cable connector 17 are connected to the female connector portion 24 on the outer side of the first relay member 13a and the second relay member 13b, and have the same shape as the first internal connector 14a and the second internal connector 14b. Therefore, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • An inner optical fiber cable 6 is connected to the inner cable connector 16, and a sensor (not shown) is connected to the tip of the inner optical fiber cable 6.
  • An outer optical fiber cable 7 is connected to the outer cable connector 17, and a reading device (not shown) is connected to the tip of the outer optical fiber cable 7.
  • the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7 each include a stainless steel thin tube 33 and an optical fiber wire 34 inserted into the thin tube 33.
  • the thin tube 33 is preferably a stainless steel tube having the following characteristics. Material: SUS304 (or SUS316) Outer diameter / wall thickness; 2.0 ⁇ 0.05 mm / 0.2 ⁇ 0.05 mm Allowable tension; 216N Allowable side pressure; 20,000 N / 50 mm Operating temperature; normal temperature to 200 ° C Further, the thin tube 33 may be an OCC cable manufactured by OCC in which the outside of the SUS tube is protected by a SUS net wire.
  • the optical fiber wire 34 is a radiation-resistant optical fiber wire of Patent No. 4699267, in which a fiber of F-SiO 2 (fluorinated about 0.8%) is coated with a polyimide resin to generate defects due to radiation.
  • Radiation-resistant single-mode fiber (RRSMFB) which has the function of suppressing and repairing and has the following characteristics, is preferable.
  • the optical fiber wire 34 may be not only a single mode fiber but also a multimode fiber.
  • the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7 are provided with a shield braid 35 composed of a thin wire wound on a thin tube 33 and a polyetherether coated on the shield braid 35.
  • a sheath 36 made of a ketone (PEEK) resin is provided.
  • the support structure of the internal optical fiber 15 consists of a stainless steel support tube 37 into which three internal optical fibers 15 having a protective tube 32 attached are inserted over the entire length, and the support tube 37 inside the third pipe 12c. It is composed of two support plates 38 for supporting.
  • the support pipe 37 has a length longer than that of the third pipe 12c and protrudes from both ends of the third pipe 12c. Screw holes 37a are formed at both ends of the support tube 37, and by screwing a set screw 37b into the screw holes 37a, the support plate 38 to be inserted into the support tube 37 can be fixed.
  • the support plate 38 has a circular shape having an outer diameter that can be inserted inside the third pipe 12c, and a through hole 38a into which the support pipe 37 is inserted is formed in the center.
  • the support plate 38 has a screw hole 38b formed from the outer peripheral surface toward the through hole 38a, and can be fixed to the support tube 37 by screwing a set screw 38c into the screw hole 38b.
  • the support structure composed of the support tube 37 and the support plate 38 suppresses the vibration of the internal optical fiber 15 and can prevent the internal optical fiber 15 from being damaged or broken. Instead of using the support tube 37, the internal optical fiber 15 may be directly supported through the through hole 38a of the support plate 38.
  • the third pipe 12c is inserted between the first pipe 12a and the second pipe 12b to assemble the penetration pipe 12.
  • the penetration tube 12 can be expanded and contracted in the longitudinal direction.
  • Three internal optical fibers 15 having a predetermined length are inserted into the penetration tube 12, and the first internal connector 14a is connected to the three internal optical fibers 15 protruding from the first end of the penetration tube 12, and the penetration tube is connected.
  • the second internal connector 14b is connected to the three internal optical fibers 15 protruding from the second end of the twelve.
  • the first internal connector 14a is connected to the female connector portion 24 inside the first relay member 13a
  • the second internal connector 14b is connected to the female connector portion 24 inside the second relay member 13b.
  • the first pipe 12a of the penetration pipe 12 is slid with respect to the third pipe 12c to extend and weld to the first relay member 13a.
  • the second pipe 12b of the penetration pipe 12 is slid with respect to the third pipe 12c to extend and weld to the second relay member 13b.
  • a half-split pipe 12d is mounted between the first pipe 12a and the second pipe 12b of the penetration pipe 12, one end of the half-split pipe 12d is welded to the first pipe 12a, and the other end of the half-split pipe 12d is welded. Weld with the second pipe 12b, and further weld the opposing surfaces of the half pipe 12d in the longitudinal direction.
  • the optical fiber penetration 1 is inserted into the sleeve 5 from the outside of the reactor storage container. Then, the inner cable connector 16 is connected to the inner optical fiber cable 6, and the outer cable connector 17 is connected to the outer optical fiber cable 7, so that the cable can be easily attached. Further, the inner cable connector 16 and the outer cable connector 17 of the existing optical fiber penetration 1 are separated from the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7, respectively, and the existing optical fiber penetration 1 is pulled out from the sleeve 5 to the outside.
  • a new fiber optic penetration 1 is inserted into the sleeve 5 from the outside of the reactor containment vessel, the inner cable connector 16 is connected to the inner fiber optic cable 6, and the outer cable connector 17 is connected to the outer fiber optic cable 7. By connecting, the optical fiber penetration 1 can be easily replaced.
  • the radiation-resistant optical fiber wire 34 remains as a wire without a resin coating, and is heat-resistant and water-resistant. Since it is inserted into a thin tube 33 having excellent properties, airtightness, earthquake resistance, and pressure resistance, the optical fiber wire 34 is protected, and it also has pressure resistance, water resistance, heat resistance, and radiation resistance.
  • the inside of the thin tube 33 of the inner optical fiber cable 6 communicates with the inside of the fixed housing 28 of the inner cable connector 16 and the inside of the movable housing 29.
  • the inside of the inner cable connector 16 is blocked from the inside of the penetration tube 12 by the fixed ferrule 21 of the first relay member 13a, the outer main body 18, and the O-ring 23 mounted between the inner main body 19.
  • the inside of the penetration tube 12 is shielded from the inside of the outer cable connector 17 by the fixed ferrule 21 of the second relay member 13b and the O-ring 23 mounted between the outer main body 18 and the inner main body 19. There is.
  • the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7 As described above, between the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7, the inner cable connector 16, the first relay member 13a, the first internal connector 14a, the penetration tube 12, the second internal connector 14b, and the second A relay member 13b and an outer cable connector 17 are present and are completely isolated by these. Therefore, even if the thin tube 33 of the inner optical fiber cable 6 inside the reactor containment vessel is damaged, the outer optical fiber cable 7 outside the reactor containment vessel from the thin tube 33 in which the atmosphere and water in the reactor containment vessel are damaged. It does not invade and the airtightness is maintained. Further, since the internal connectors 14a and 14b are connected to the relay members 13a and 13b at both ends of the penetration tube 12, they are stable, have high strength, and have improved reliability.
  • the gas leak detection hole 12e is provided in the penetration tube 12, the O-ring 23 of the first relay member 13a and the second relay member 13b is worn or damaged, and the first internal connector 14a and the second internal connector 14b are damaged.
  • a gas leak detection tube (not shown) connected to the gas leak detection hole 12e due to a change in pressure due to the leaked gas is used. Since it is detected by a pressure gauge or the like outside the optical fiber penetration 1, gas leakage can be confirmed quickly and surely.
  • the first relay member 13a and the second relay member 13b are provided at both ends of the penetration pipe 12, but in the second embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, the middle of the penetration pipe 12 is provided.
  • a relay member 13 is attached to the.
  • the penetration tube 12 is composed of a first penetration tube 12A and a second penetration tube 12B.
  • One end of the first penetration pipe 12A is closed by welding the first lid 41a, and the other end is attached to the relay member 13 by welding.
  • one end of the second penetration pipe 12B is closed by welding the second lid 41b, and the other end is attached to the relay member 13 by welding.
  • the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • the first internal connector 14a and the second internal connector 14b are screw-tightened FC connectors connected to the female connector portions 24 on both sides of the relay member 13, and the shape and structure thereof are the first of the first embodiment. Since it is the same as the internal connector 14a and the second internal connector 14b, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted.
  • the first internal optical fiber 42a and the second internal optical fiber 42b are thin tubes made of stainless steel, similarly to the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7 described in the first embodiment. 33 and an optical fiber wire 34 inserted into the thin tube 33 are provided.
  • the end of the thin tube 33 on one end side of the first internal optical fiber 42a is attached to the movable housing 29 of the first internal connector 14a by welding, and the end of the optical fiber wire 34 is the ferrule 27 of the first internal connector 14a. It is stuck to.
  • the other end side of the first internal optical fiber 42a penetrates the first lid 41a and is connected to the first external connector 43a.
  • the end of the thin tube 33 on one end side of the second internal optical fiber 42b is attached to the movable housing 29 of the second internal connector 14b by welding, and the end of the optical fiber wire 34 is attached to the second internal connector 14b. It is fixed to the ferrule 27 of. The other end side of the second internal optical fiber 42b penetrates the second lid 41b and is connected to the second external connector 43b.
  • the first external connector 43a and the second external connector 43b are connected to the inner optical fiber cable 6 and the outer optical fiber cable 7 by the inner cable connector 16 and the outer cable connector 17, respectively, as in the first embodiment. There is.
  • the first internal optical fiber 42a to which the first internal connector 14a is connected is inserted into the first lid 41a, and one end of the first penetration tube 12A is connected to the first lid 41a by welding. Subsequently, the first internal connector 14a of the first internal optical fiber 42a is connected to the female connector portion 24 of the relay member 13. Then, the other end of the first penetration pipe 12A is connected to the relay member 13 by welding.
  • the second internal optical fiber 42b to which the second internal connector 14b is connected is inserted into the second lid 41b, and one end of the second penetration tube 12B is connected to the second lid 41b by welding. Subsequently, the second internal connector 14b of the second internal optical fiber 42b is connected to the female connector portion 24 of the relay member 13. Then, the other end of the second penetration pipe 12B is connected to the relay member 13 by welding.
  • the optical fiber wire 34 having radiation resistance is coated with resin. Since it is inserted into a thin tube 33 having excellent heat resistance, water resistance, airtightness, earthquake resistance, and pressure resistance in the state where there is no wire, the optical fiber wire 34 is protected and the pressure resistance, Has water resistance, heat resistance, and radiation resistance.
  • the inside of the thin tube 33 of the first internal optical fiber 42a communicates with the inside of the fixed housing 28 of the first internal connector 14a and the inside of the movable housing 29.
  • the inside of the first internal connector 14a of the first penetration tube 12A is a second penetration tube due to the fixed ferrule 21 of the relay member 13, the O-ring 23 attached between the outer main body 18 and the inner main body 19. It is cut off from the inside of 12B.
  • the first external connector 43a, the first lid 41a, the first internal optical fiber 42a, the first internal connector 14a, the relay member 13, A second internal connector 14b, a second internal optical fiber 42b, a second lid 41b, and a second external connector 43b are present and are completely isolated by these. Therefore, even if the thin tube 33 of the inner optical fiber cable 6 inside the reactor containment vessel is damaged, the outer optical fiber cable 7 outside the reactor containment vessel from the thin tube 33 in which the atmosphere and water in the reactor containment vessel are damaged. It does not invade and the airtightness is maintained. Further, since the internal connectors 14a and 14b are connected to the relay member 13 at the center of the penetration tube 12, they are stable, have high strength, and have improved reliability.
  • the penetration pipe 12 of the optical fiber penetration 1 is composed of three pipes of the first pipe 12a, the second pipe 12b, and the third pipe 12c, but four or more pipes may be used. It may be a book pipe or a single pipe.
  • the present invention is not only applied to nuclear-related fields for measurement, control, communication, maintenance, and fuel pool water level measurement of equipment in a reactor containment vessel, but also research facilities such as utility tunnels, X-rays, accelerators, and universities. -It can also be applied to containers and equipment that need to isolate the inside and outside of corporate research facilities, medical institutions, vacuum chambers, space equipment, vacuum furnaces, etc., and partition walls of rooms.

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Abstract

本発明は、製造が容易で、小口径にできる光ファイバペネトレーションを提供する。内蔵ファイバ２２を有するフェルール２１の両端側にコネクタ部２４が設けられた第１中継部材１３ａと第２中継部材１３ｂは、それぞれペネトレーション管１２の第１端と第２端に取り付けられている。内部光ファイバ１５の第１端は第１内部コネクタ１４ａにより第１中継部材１３ａのコネクタ部２４に接続され、内部光ファイバ１５の第２端は第２内部コネクタ１４ｂにより第２中継部材１３ｂのコネクタ部２４に接続されている。光ファイバ素線３４を金属製の細管３３に挿入した第１光ファイバケーブル６と第２光ファイバケーブル７は、それぞれ、第１ケーブルコネクタ１６、第２ケーブルコネクタ１７により、第１中継部材１３ａ、第２中継部材１３ｂのコネクタ部２４に接続されている。

Description

光ファイバペネトレーション
　本発明は、例えば原子炉格納容器等の内外を隔絶する必要のある容器や設備、部屋の隔壁を貫通して、隔壁の外側および内側に延びるケーブルを連結する光ファイバペネトレーションに関する。
　従来のペネトレーションの構造として、例えば特許文献１には、原子炉格納容器の遮蔽壁に貫通して設けられたスリーブの外方の先端部にアダプターを介してヘッダーリングが設けられ、該ヘッダーリングに複数のケーブルモジュールが装着され、該ケーブルモジュールの外側ケーブルが端末部を介して外部ケーブルと接続され、ケーブルモジュールの内側ケーブルが端末部を介して内部ケーブルと接続されたペネトレーションが記載されている。ペネトレーションを取り替えるときは、アダプターとスリーブの溶接部を切断し、アダプターが付いたケーブルモジュールを新しいものと交換する。
　近年の我が国における原発事故以来、原子炉格納容器内の安全監視設備、計測設備の強化が求められている。従来、我が国では、原子炉格納容器内の温度や水位の計測データを送信するのに光ファイバを用いることは、光ファイバの耐放射線の問題により採用されてこなかった。
　近年、耐放射線ファイバが開発されているが、このような耐放射線ファイバに対応した水素検知センサや、温度センサ、水位センサなどの計測器を開発するとともに、耐圧性、気密性、耐熱性、耐放射線性のある原子炉格納容器の隔壁の光ファイバペネトレーションを開発することが望まれている。
　しかし、耐放射線ファイバは、樹脂被覆自体が耐熱性、耐圧性に欠け、そのままではペネトレーションとして採用できないし、ファイバ素線のみでは断線しやすく、耐久性がない。耐放射線ファイバを原子炉格納容器の遮蔽壁のペネトレーションとして採用するには、まず気密性、耐久性を確保する必要がある。
　本願出願人は、特許文献２において、光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した光ファイバケーブルを使用し、光ファイバペネトレーションの内部で、第１光ファイバケーブルと第２光ファイバケーブルを内部コネクタで接続した光ファイバペネトレーションを提案している。この光ファイバペネトレーションは、耐圧性、気密性、耐熱性、耐放射線性及び耐水性に優れているが、仕切りプレートの存在や、樹脂の充填により、製造が容易でなく、小口径化が困難になっていた。また、内部コネクタは、光ファイバペネトレーションの中央部に存在し、強度的に不安定であるうえ、構成が複雑で、信頼性に乏しかった。
特開２００４－１５７０５０号公報 国際公開ＷＯ２０１６／０２１６５９
　本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造が容易で、小口径にでき、信頼性の高い光ファイバペネトレーションを提供することを課題としている。
　前記課題を解決するため、本発明の光ファイバペネトレーションは、
　第１空間と第２空間とを隔絶する隔壁を貫通して設けたスリーブの内部に配設される光ファイバペネトレーションにおいて、
　内蔵ファイバを有するフェルールの両端側にコネクタ部が設けられた第１中継部材と第２中継部材がそれぞれペネトレーション管の第１端と第２端に取り付けられ、
　前記ペネトレーション管の内部に配設した内部光ファイバの第１端が第１内部コネクタにより前記第１中継部材の前記コネクタ部に接続され、前記内部光ファイバの第２端が第２内部コネクタにより前記第２中継部材の前記コネクタ部に接続され、
　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第１光ファイバケーブルが第１ケーブルコネクタにより前記第１中継部材の前記コネクタ部に接続され、
　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第２光ファイバケーブルが第２ケーブルコネクタにより前記第２中継部材の前記コネクタ部に接続されている。
　前記内部光ファイバは光ファイバ素線である。
　前記内部光ファイバの前記光ファイバ素線は保護チューブに挿通されている。
　前記ペネトレーション管は、第１パイプと、第２パイプと、前記第１パイプと前記第２パイプの内部に配設され前記第１パイプと前記第２パイプの間の間隔より長い第３パイプと、前記第１パイプと前記第２パイプの間に取り付けられた半割パイプとからなる。
　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブルの細管の内部と前記第２空間の前記第２光ファイバケーブルの細管の内部とは、前記第１中継部材、前記ペネトレーション管の内部、及び前記第２中継部材によって遮断され、
　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブルの光ファイバ素線と前記第２空間の前記第２光ファイバケーブルの光ファイバ素線とは、前記第１中継部材のフェルールの内蔵ファイバ、前記ペネトレーション管内の内部光ファイバ、及び前記第２中継部材のフェルールの内蔵ファイバによって導通されている。
　前記内部光ファイバは、支持部材により前記ペネトレーション管の内面に支持されている。
　また、前記課題を解決するため、本発明の光ファイバペネトレーションは、
　第１空間と第２空間とを隔絶する隔壁を貫通して設けたスリーブの内部に配設される光ファイバペネトレーションにおいて、
　内蔵ファイバを有するフェルールの両端側にコネクタ部が設けられた中継部材がペネトレーション管の中間部に取り付けられ、
　前記ペネトレーション管の内部に配設した第１内部光ファイバの一端が第１内部コネクタにより前記中継部材の前記コネクタ部に接続され、前記第１内部光ファイバの他端が前記ペネトレーション管の第１端に設けられた第１蓋体を貫通して第１外部コネクタに接続され、
　前記ペネトレーション管の内部に配設した第２内部光ファイバの一端が第２内部コネクタにより前記中継部材の前記コネクタ部に接続され、前記第２内部光ファイバの他端が前記ペネトレーション管の第２端に設けられた第２蓋体を貫通して第２外部コネクタに接続され、
　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第１光ファイバケーブルが第１ケーブルコネクタにより前記第１外部コネクタに接続され、
　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第２光ファイバケーブルが第２ケーブルコネクタにより前記第２外部コネクタに接続されている。
　前記第１内部光ファイバと前記第２内部光ファイバは、光ファイバ素線を金属製の細管に挿入したものである。
　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブル及び前記第１内部光ファイバの細管の内部と、前記第２空間の前記第２光ファイバケーブル及び前記第２内部光ファイバの細管の内部とは、前記中継部材によって遮断され、
　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブル及び前記第１内部光ファイバの光ファイバ素線と、前記第２空間の前記第２光ファイバケーブル及び前記第２内部光ファイバの光ファイバ素線とは、前記第中継部材のフェルールの内蔵ファイバによって導通されている。
　前記ペネトレーション管に複数の前記内部光ファイバが配設されている。
　前記第１光ファイバケーブルと前記第２光ファイバケーブルのうち、少なくとも前記第１光ファイバケーブルは、前記光ファイバ素線を挿入した前記細管の外側に、シールド編組とシースが設けられている。
　本発明によれば、内蔵ファイバを有するフェルールの両端側にコネクタ部が設けられた中継部材がペネトレーション管に取り付けられているので、中継部材のコネクタ部に光ファイバケーブルのケーブルコネクタを接続するだけでよいので、光ファイバペネトレーションの製造が容易である。また、中継部材はコネクタ部を設けるだけの径を有すればよいので、光ファイバペネトレーションを小口径にできる。さらに、内部コネクタは、中継部材に接続されているので、安定しており、強度が高く、信頼性が向上するという効果を有している。
原子炉格納容器の隔壁に本発明の実施形態に係る光ファイバペネトレーションを設置した状態を示す斜視図。 第１実施形態に係る光ファイバペネトレーションの正面図。 図２の光ファイバペネトレーションの一部破断拡大断面図。 図２の光ファイバペネトレーションの変形例の一部破断拡大断面図（ａ）、及びその一部拡大断面図（ｂ）。 中継部材の側面図。 内部コネクタの断面図。 図３Ａの光ファイバペネトレーションの部分拡大断面図。 図６のVII-VII矢視における中継部材の断面図。 図６のVIII-VIII線断面における光ファイバケーブルの断面図。 図３Ａの光ファイバペネトレーションを組み立てる状態を示す断面図。 第２実施形態に係る光ファイバペネトレーションの正面図。 図１０の光ファイバペネトレーションの一部破断拡大断面図。 図１１の光ファイバペネトレーションの部分拡大断面図。 図１１の光ファイバペネトレーションを組み立てる状態を示す断面図。
　以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
　図１に示すように、本実施形態の光ファイバペネトレーション１は、原子炉格納容器の隔壁２を貫通して図中左側（隔壁２の内側）の格納容器内側空間（第１空間）３と図中右側（隔壁２の外側）の格納容器外側空間（第２空間）４とを連通する円筒状のスリーブ５内に配設されている。なお、本明細書では、便宜上、各部材の原子炉格納容器内側及び原子炉格納容器外側を単に内側、外側と称する。
　光ファイバペネトレーション１は、格納容器内側空間３に設置されたセンサ（図示せず）に接続される内側光ファイバケーブル６と、格納容器外側空間４に設置された読取り装置（図示せず）に接続される外側光ファイバケーブル７とを接続する。
　光ファイバペネトレーション１は、格納容器内側空間３から格納容器外側空間４にわたってスリーブ５の軸方向に沿って延びている。光ファイバペネトレーション１は、スリーブ５の両端部および軸方向の中央に設けられた支持体８の円形孔９に挿通して支持されている。なお図１中、代表して１本のみの光ファイバペネトレーション１を示しているが、実際には複数本の光ファイバペネトレーション１や電気ペネトレーションがスリーブ５内に配設されている。内側光ファイバケーブル６は、スリーブ５の内側の端部に取り付けられた内側接続箱１０に他のケーブルとともに集約されて、それぞれのペネトレーションと接続される。同様に、外側光ファイバケーブル７も、スリーブ５の外側の端部に取り付けられた外側接続箱１１に他のケーブルとともに集約されて、それぞれのペネトレーションと接続される。
　次に、光ファイバペネトレーション１の実施形態を具体的に説明する。
＜第１実施形態＞
　図２，図３Ａに示すように、第１実施形態の光ファイバペネトレーション１は、ペネトレーション管１２と、第１中継部材１３ａと、第２中継部材１３ｂと、第１内部コネクタ１４ａと、第２内部コネクタ１４ｂと、内部光ファイバ１５と、内側ケーブルコネクタ１６と、外側ケーブルコネクタ１７とを備えている。
　ペネトレーション管１２は、ステンレス鋼などの金属製で、第１パイプ１２ａと、第２パイプ１２ｂと、第３パイプ１２ｃと、半割パイプ１２ｄとからなる。第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂは、同じ口径と長さを有し、同一軸心線上に所定間隔離れて配設されている。第３パイプ１２ｃは、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの内部に配設されるように、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂより小さい口径を有している。第３パイプ１２ｃの長さは、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの間隔より長い。半割パイプ１２ｄは、第１パイプ１２ａ及び第２パイプ１２ｂと同じ口径を有し、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの間の間隔と同じ長さを有している。半割パイプ１２ｄは、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの間に配設され、長手方向両端面が第１パイプ１２ａの端部と第２パイプ１２ｂの端部に溶接されるとともに、互いに対向する周方向端面が互いに溶接されることで、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの間に取り付けられている。
　ペネトレーション管１２の外径は、内部に挿通する内部光ファイバ１５の本数（通常は３本）や内部コネクタ１４の大きさに依存するが、２５．４ｍｍ（１インチ）程度である。また、ペネトレーション管１２の長さは、光ファイバペネトレーション１を配設するスリーブ５の長さ、すなわち隔壁２の厚さに依存するが、１０００～３０００ｍｍ程度である。
　ペネトレーション管１２には、適宜箇所にガス漏れ検知孔１２ｅが形成されている。ガス漏れ検知孔１２ｅは、図示しない導管を介して内側又は外側に設けた図示しない圧力計に接続され、光ファイバケーブル６，７の後述する細管３３やペネトレーション管１２の損傷等によるペネトレーション管１２内の圧力の変化を検出するものである。
　図４に示すように、第１中継部材１３ａは、ペネトレーション管１２の第１端すなわち第１パイプ１２ａに溶接により取り付けられている。第１中継部材１３ａは、第１パイプ１２ａの外径と同一の外径を有するステンレス鋼製の円柱状の部材である。第１中継部材１３ａは、凹部１８ａを有する外側本体１８と、該外側本体１８の凹部１８ａに嵌合され図示しないねじで固定される内側本体１９とで構成されている。第１中継部材１３ａの周方向の３等配位置に軸方向に形成された互いに連通する小径穴２０ａと大径穴２０ｂには、３個（図４には１箇所のみ示す）の固定フェルール２１が互いに干渉しないように長手方向に平行に挿通されている。各固定フェルール２１は、外周に設けられた大径部２１ａにより、大径穴２０ｂから小径穴２０ａに抜け出るのが防止されている。各固定フェルール２１の内部には内蔵ファイバ２２が接着して設けられ、両端は平滑に研磨されている。
　各固定フェルール２１の外周には、Ｏリング２３が装着されている。Ｏリング２３は、外側本体１８の凹部１８ａの底面と内側本体１９の座繰り１９aの間に位置し、固定フェルール２１の外周面の外側本体側と内側本体側との間の気密性を保持している。Ｏリング２３としては、耐熱性、耐圧性を有するフッ素系樹脂、例えばカルレッツ（Kalrez:登録商標）やバイトン（Viton:登録商標）が好ましい。
　各固定フェルール２１の両端には、後述する第１内部コネクタ１４ａ及び第１ケーブルコネクタが取り付けられる雌コネクタ部２４が設けられている。雌コネクタ部２４は、固定フェルール２１が中間部まで挿通されたスリーブ２５と、雄ねじ２６ａが形成された円筒部２６とを有している。雌コネクタ部２４のスリーブ２５と円筒部２６は、カバー１８ｂによって外側本体１８に固定され、カバー１９ｂによって内側本体１９に固定されている。
　第２中継部材１３ｂは、ペネトレーション管１２の第２端すなわち第２パイプ１２ｂに溶接により取り付けられもので、第１中継部材１３ａと同一の構成であるため、対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
　第１中継部材１３ａ、第２中継部材１３ｂは、ヘリウムリーク試験、耐熱試験、耐圧試験により、真空リーク性、耐熱性、耐圧性を確認した。
　ヘリウムリーク試験では、中継部材の一端にヘリウムを吹き付け、他端にヘリウムリークデテクタ（Ｃａｎｏｎ製ＨＥＬＥＮ、Ｍ－２２２ＬＤ）を接続して、５．５×１０－９Ｐａ・Ｍ３／Ｓ以内のリーク性を確認した。
　耐熱試験では、２００℃で３０分間、１ｄＢ以下（１３００ｎｍ）では、中継部材の一端にシングルモード光ファイバを介して光源を接続し、他端にシングルモード光ファイバを介してパワーメータを接続して、光源より光（λ＝１３００ｎｍ）を照射した状態で、定温恒温槽（東京理化器械（株）製ＮＤＯ－４００）に装入し、２００℃で３０分加熱して、加熱前後の光の減衰量が１ｄＢ以下であることを確認した。
　耐圧試験では、中継部材の一端にチューブを接続して該チューブの先端を水中に浸漬し、中継部材の他端にポンプを接続して１０００ｋＰａで加圧し、水中で泡の発生が無いことを確認した。
　図５に示すように、第１内部コネクタ１４ａは、第１中継部材１３ａの内側の雌コネクタ部２４に接続されるもので、フェルール２７と、固定ハウジング２８と、可動ハウジング２９と、取付ナット３０と、ばね３１とを含むねじ締め型のＦＣコネクタである。
　フェルール２７は、樹脂、金属、セラミック等からなり、内部に後述する内部光ファイバ１５が挿通されて固着される円筒状で、第１中継部材１３ａの固定フェルール２１と対向する端面は平滑に研磨されている。フェルール２７は、大径部２７ａを有し、該大径部２７ａには位置決め凹部２７ｂが形成されている。
　固定ハウジング２８は、第１中継部材１３ａのスリーブ２５と円筒部２６との間に挿入される前部２８ａと、後部２８ｂと、大径の中間部２８ｃとからなる円筒状である。固定ハウジング２８の後部２８ｂには、雌ねじ２８ｄが形成されている。固定ハウジング２８の内周面には、フェルール２７の大径部２７ａが当接するストッパ２８ｅと、フェルールの位置決め凹部２７ｂに係合する位置決め突部２８ｆが形成されている。
　可動ハウジング２９は、前部２９ａと、後部２９ｂと、大径の中間部２９ｃとからなる円筒状である。可動ハウジング２９の前部２９ａには、固定ハウジング２８の後部２８ｂに挿入され、外面に固定ハウジング２８の雌ねじ２８ｄに螺合する雄ねじ２９ｄが形成されるとともに、内面にばね収容部２９ｅが形成されている。可動ハウジング２９の後部２９ｂには、可動ハウジング２９を回転させる工具が係合する二面部２９ｆが形成されている。
　取付ナット３０は、固定ハウジング２８と可動ハウジング２９が挿通される円筒状で、前部３０ａと、後部３０ｂと、内周鍔部３０ｃとからなる。取付ナット３０の前部３０ａには、第１中継部材１３ａの雌コネクタ部２４の円筒部２６の雄ねじ２６ａに螺合する雌ねじ３０ｄが形成されている。内周鍔部３０ｃと固定ハウジング２８の中間部２８ｃの後方端面との間にはワッシャー３０ｅが嵌め込まれている。
　ばね３１は、可動ハウジング２９のばね収容部２９ｅに挿入されている。ばね３１は、前端がフェルール２７の大径部２７ａに当接し、後端がばね収容部２９ｅの奥端面に当接して、フェルール２７を第１中継部材１３ａのフェルール２７に当接するように付勢している。
　第２内部コネクタ１４ｂは、第２中継部材１３ｂの内側の雌コネクタ部２４に接続されるもので、第１内部コネクタ１４ａと同一の構成であるため、対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
　内部光ファイバ１５は、図６に示すように、ペネトレーション管１２の内部に素線の状態で配設され、図７に示すように、３本の光ファイバからなっている。各内部光ファイバ１５の第１端は、第１内部コネクタ１４ａに接続され、該第１内部コネクタ１４ａは、第１中継部材１３ａの雌コネクタ部２４に接続されている。各内部光ファイバ１５の第２端は、第２内部コネクタ１４ｂに接続され、該第２内部コネクタ１４ｂは、第２中継部材１３ｂの雌コネクタ部２４に接続されている。内部光ファイバ１５の第１内部コネクタ１４ａと第２内部コネクタ１４ｂへの取付部分を保護するために、第１内部コネクタ１４ａと第２内部コネクタ１４ｂの可動ハウジング２９の後部２９ｂには保護チューブ３２が取り付けられている。この保護チューブ３２は、内部光ファイバ１５の全長に亘って設けられてもよい。
　内側ケーブルコネクタ１６と外側ケーブルコネクタ１７は、第１中継部材１３ａと第２中継部材１３ｂの外側の雌コネクタ部２４に接続されるもので、第１内部コネクタ１４ａと第２内部コネクタ１４ｂ同一の形状であるため、同一符号を付して説明を省略する。
　内側ケーブルコネクタ１６には内側光ファイバケーブル６が接続され、該内側光ファイバケーブル６の先端には図示しないセンサが接続されている。外側ケーブルコネクタ１７には外側光ファイバケーブル７が接続され、該外側光ファイバケーブル７の先端には図示しない読取り装置が接続されている。これにより、センサと読取り装置とは、内側光ファイバケーブル６、内側ケーブルコネクタ２０、光ファイバペネトレーション１、外側ケーブルコネクタ１７及び外側光ファイバケーブル７を介して容易に接続できる。
　内側光ファイバケーブル６と外側光ファイバケーブル７は、図８に示すように、それぞれ、ステンレス鋼製の細管３３と、該細管３３に挿入された光ファイバ素線３４を備えている。
　細管３３は、ステンレス鋼製のチューブで以下の特性を有するものが好ましい。
　　材質；　　 ＳＵＳ３０４（又はＳＵＳ３１６）
　　外径/肉厚；２．０±０．０５ｍｍ/０．２±０．０５ｍｍ
　　許容張力； ２１６Ｎ
　　許容側圧； ２０，０００Ｎ/５０ｍｍ
　　使用温度； 常温～２００℃
　また、細管３３としては、ＳＵＳ管外側をＳＵＳ製網線で保護したＯＣＣ社製のＯＣＣケーブルでもよい。
　光ファイバ素線３４は、特許第４６９９２６７号の耐放射線光ファイバの素線であって、Ｆ－ＳｉＯ２のファイバ（フッ素添加約０．８％）にポリイミド樹脂をコーティングした、放射線による欠陥生成を抑制・修復する機能を有し、以下の特性を有する耐放射線シングルモードファイバ（RRSMFB）が好ましい。
　　クラッド径；　１２５±１μｍ
　　使用波長ｎｍ；１３１０，１５５０
　　初期伝送損失；≦０．５ｄＢ/ｋｍ
　　耐圧テスト；  ≧０．７ＧＮ/ｍ2
　　耐熱温度；　　３００℃ 
　　γ線照射伝送損失；１ｘ１０６Ｒ/ｈ　約０．５ｄＢ/１００ｍ
　　　　　　　　　　　１ｘ１０５Ｒ/ｈ　約０．３ｄＢ/１００ｍ
　また、光ファイバ素線３４は、シングルモードファイバだけでなく、マルチモードファイバでもよい。
　図８に示すように、内側光ファイバケーブル６と外側光ファイバケーブル７には、細管３３の上に巻き付けられた細線からなるシールド編組３５と、該シールド編組３５の上に被覆されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなるシース３６とが設けられている。
　内部光ファイバ１５の中間部の垂れによる振動によって内部光ファイバ１５が相互に干渉したり、ペネトレーション管１２の内面に当接して損傷・破断するのを防止するために、図３Ｂに示すように、内部光ファイバ１５の中間部を支持する支持構造を設けることが好ましい。内部光ファイバ１５の支持構造は、全長に亘って保護チューブ３２を取り付けた３本の内部光ファイバ１５を挿入するステンレス鋼製の支持管３７と、該支持管３７を第３パイプ１２ｃの内側に支持する２つの支持板３８とからなる。
　支持管３７は、第３パイプ１２ｃよりも長い長さを有し、第３パイプ１２ｃの両端から突出している。支持管３７の両端部には、ねじ孔３７ａが形成され、このねじ孔３７ａに止めねじ３７ｂをねじ込むことにより、支持管３７に挿入される支持板３８を固定できるようになっている。
　支持板３８は、第３パイプ１２ｃの内側に挿入可能な外径を有する円形状を有し、中心に支持管３７が挿入される貫通孔３８ａが形成されている。支持板３８は、外周面から貫通孔３８ａに向かってねじ孔３８ｂが形成され、このねじ孔３８ｂに止めねじ３８ｃをねじ込むことにより、支持管３７に対して固定できるようになっている。
　支持管３７と支持板３８からなる支持構造により、内部光ファイバ１５の振動が抑制され、内部光ファイバ１５が損傷したり、破断するのを防止することができる。支持管３７を使用せずに、内部光ファイバ１５を支持板３８の貫通孔３８ａに通して直接支持するようにしてもよい。
　次に、本発明の光ファイバペネトレーション１の製造方法及び原子炉格納容器の隔壁２のスリーブ５への取り付け方法について説明する。
　図９に示すように、第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの間に第３パイプ１２ｃを挿入してペネトレーション管１２を組み立てる。このペネトレーション管１２は長手方向に伸縮可能である。ペネトレーション管１２の内部に所定長さの３本の内部光ファイバ１５を挿入し、ペネトレーション管１２の第１端から突出する３本の内部光ファイバ１５に第１内部コネクタ１４ａを接続し、ペネトレーション管１２の第２端から突出する３本の内部光ファイバ１５に第２内部コネクタ１４ｂを接続する。
　続いて、第１中継部材１３ａの内側の雌コネクタ部２４に第１内部コネクタ１４ａを接続し、第２中継部材１３ｂの内側の雌コネクタ部２４に第２内部コネクタ１４ｂを接続する。ペネトレーション管１２の第１パイプ１２ａを第３パイプ１２ｃに対してスライドさせて伸長し、第１中継部材１３ａと溶接する。同様に、ペネトレーション管１２の第２パイプ１２ｂを第３パイプ１２ｃに対してスライドさせて伸長し、第２中継部材１３ｂと溶接する。
　次に、ペネトレーション管１２の第１パイプ１２ａと第２パイプ１２ｂの間に半割パイプ１２ｄを装着し、半割パイプ１２ｄの一端を第１パイプ１２ａと溶接し、半割パイプ１２ｄの他端を第２パイプ１２ｂと溶接し、さらに半割パイプ１２ｄの長手方向の対向面を溶接する。
　以上のようにして製造した新たな光ファイバペネトレーション１を図１に示す原子炉格納容器の隔壁２のスリーブ５に取り付けるには、光ファイバペネトレーション１を原子炉格納容器の外側からスリーブ５内に挿入し、内側ケーブルコネクタ１６を内側光ファイバケーブル６に接続し、外側ケーブルコネクタ１７を外側光ファイバケーブル７に接続することで、簡単に取り付けることができる。また、既存の光ファイバペネトレーション１の内側ケーブルコネクタ１６と外側ケーブルコネクタ１７をそれぞれ内側光ファイバケーブル６、外側光ファイバケーブル７から分離して、既存の光ファイバペネトレーション１をスリーブ５から外側に引き出して取り外した後、新たな光ファイバペネトレーション１を原子炉格納容器の外側からスリーブ５内に挿入し、内側ケーブルコネクタ１６を内側光ファイバケーブル６に接続し、外側ケーブルコネクタ１７を外側光ファイバケーブル７に接続することにより、光ファイバペネトレーション１を容易に交換することができる。
　本発明の光ファイバペネトレーション１に接続する内側光ファイバケーブル６及び外側光ファイバケーブル７は、耐放射線性を有する光ファイバ素線３４が樹脂被覆がない素線のままの状態で、耐熱性、耐水性、気密性、耐震性、耐圧性に優れた細管３３に挿入されているので、光ファイバ素線３４が保護されるとともに、耐圧性、耐水性、耐熱性、耐放射線性がある。
　また、本発明の光ファイバペネトレーション１は、内側光ファイバケーブル６の細管３３の内部は、内側ケーブルコネクタ１６の固定ハウジング２８と可動ハウジング２９の内部と連通している。しかし、内側ケーブルコネクタ１６の内部は、第１中継部材１３ａの固定フェルール２１と、外側本体１８と、内側本体１９との間に装着されたＯリング２３により、ペネトレーション管１２の内部と遮断されている。また、ペネトレーション管１２の内部は、第２中継部材１３ｂの固定フェルール２１と、外側本体１８と、内側本体１９との間に装着されたＯリング２３により、外側ケーブルコネクタ１７の内部と遮断されている。このように、内側光ファイバケーブル６と外側光ファイバケーブル７との間には、内側ケーブルコネクタ１６、第１中継部材１３ａ、第１内部コネクタ１４ａ、ペネトレーション管１２、第２内部コネクタ１４ｂ、第２中継部材１３ｂ、外側ケーブルコネクタ１７が存在し、これらにより完全に隔絶されている。したがって、原子炉格納容器の内側の内側光ファイバケーブル６の細管３３が損傷したとしても、原子炉格納容器内の雰囲気や水が損傷した細管３３から原子炉格納容器の外側の外側光ファイバケーブル７に侵入することはなく、気密性が保たれる。さらに、内部コネクタ１４ａ、１４ｂは、ペネトレーション管１２の両端の中継部材１３ａ、１３ｂに接続されているので、安定しており、強度が高く、信頼性が向上する。
　ペネトレーション管１２にガス漏れ検知孔１２ｅが設けられているので、第１中継部材１３ａと第２中継部材１３ｂのＯリング２３の摩耗や損傷、第１内部コネクタ１４ａや第２内部コネクタ１４ｂの損傷、ペネトレーション管１２の破損等により、ペネトレーション管１２内で水素や水蒸気等のガス漏れがあった場合には、漏れたガスによる圧力の変化がガス漏れ検知孔１２ｅに接続した図示しないガス漏れ検知管を介して光ファイバペネトレーション１の外部にある圧力計等で検出されるので、ガス漏れを迅速かつ確実に確認することができる。
＜第２実施形態＞
　前記第１実施形態では、ペネトレーション管１２の両端に第１中継部材１３ａと第２中継部材１３ｂを設けたが、第２実施形態では、図１０、図１１に示すように、ペネトレーション管１２の中間に中継部材１３が取り付けられている。　
　すなわち、ペネトレーション管１２は第１ペネトレーション管１２Ａと第２ペネトレーション管１２Ｂとからなっている。第１ペネトレーション管１２Ａの一端は第１蓋体４１ａが溶接により取り付けられて閉塞され、他端は中継部材１３に溶接により取り付けられている。同様に、第２ペネトレーション管１２Ｂの一端は第２蓋体４１ｂが溶接により取り付けられて閉塞され、他端は中継部材１３に溶接により取り付けられている。
　中継部材１３の形状及び構造は、前記第１実施形態の第１中継部材１３ａと、第２中継部材１３ｂと同じ形状であるため、同一符号を付して説明を省略する。
　第１内部コネクタ１４ａと第２内部コネクタ１４ｂは、中継部材１３の両側の雌コネクタ部２４に接続されるねじ締め型のＦＣコネクタであり、その形状及び構造は、前記第１実施形態の第１内部コネクタ１４ａ、第２内部コネクタ１４ｂと同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
　図１２に示すように、第１内部光ファイバ４２ａと第２内部光ファイバ４２ｂは、前記第１実施形態で説明した内側光ファイバケーブル６と外側光ファイバケーブル７と同様に、ステンレス鋼製の細管３３と、該細管３３に挿入された光ファイバ素線３４とを備えている。
　第１内部光ファイバ４２ａの一端側の細管３３の端部は、第１内部コネクタ１４ａの可動ハウジング２９に溶接により取り付けられ、光ファイバ素線３４の端部は、第１内部コネクタ１４ａのフェルール２７に固着されている。第１内部光ファイバ４２ａの他端側は、第１蓋体４１ａを貫通して、第１外部コネクタ４３ａに接続されている。
　同様に、第２内部光ファイバ４２ｂの一端側の細管３３の端部は、第２内部コネクタ１４ｂの可動ハウジング２９に溶接により取り付けられ、光ファイバ素線３４の端部は、第２内部コネクタ１４ｂのフェルール２７に固着されている。第２内部光ファイバ４２ｂの他端側は、第２蓋体４１ｂを貫通して、第２外部コネクタ４３ｂに接続されている。
　第１外部コネクタ４３ａと第２外部コネクタ４３ｂには、前記第１実施形態と同様に、内側ケーブルコネクタ１６、外側ケーブルコネクタ１７により、内側光ファイバケーブル６と外側光ファイバケーブル７にそれぞれ接続されている。
　次に、第２実施形態の光ファイバペネトレーション１の製造方法及び原子炉格納容器の隔壁２のスリーブ５への取り付け方法について説明する。
　図１３に示すように、第１内部コネクタ１４ａを接続した第１内部光ファイバ４２ａを第１蓋体４１ａに挿通し、第１蓋体４１ａに第１ペネトレーション管１２Ａの一端を溶接により接続する。続いて、第１内部光ファイバ４２ａの第１内部コネクタ１４ａを中継部材１３の雌コネクタ部２４に接続する。そして、第１ペネトレーション管１２Ａの他端を中継部材１３に溶接により接続する。
　同様に、第２内部コネクタ１４ｂを接続した第２内部光ファイバ４２ｂを第２蓋体４１ｂに挿通し、第２蓋体４１ｂに第２ペネトレーション管１２Ｂの一端を溶接により接続する。続いて、第２内部光ファイバ４２ｂの第２内部コネクタ１４ｂを中継部材１３の雌コネクタ部２４に接続する。そして、第２ペネトレーション管１２Ｂの他端を中継部材１３に溶接により接続する。
　本発明の光ファイバペネトレーション１に接続する内側光ファイバケーブル６及び外側光ファイバケーブル７、第１内部光ファイバ４２ａ及び第２内部光ファイバ４２ｂは、耐放射線性を有する光ファイバ素線３４が樹脂被覆がない素線のままの状態で、耐熱性、耐水性、気密性、耐震性、耐圧性に優れた細管３３に挿入されているので、光ファイバ素線３４が保護されるとともに、耐圧性、耐水性、耐熱性、耐放射線性がある。
　また、本発明の光ファイバペネトレーション１は、第１内部光ファイバ４２ａの細管３３の内部は、第１内部コネクタ１４ａの固定ハウジング２８と可動ハウジング２９の内部と連通している。しかし、第１ペネトレーション管１２Ａの第１内部コネクタ１４ａの内部は、中継部材１３の固定フェルール２１と、外側本体１８と、内側本体１９とに間に装着されたＯリング２３により、第２ペネトレーション管１２Ｂの内部と遮断されている。このように、内側光ファイバケーブル６と外側光ファイバケーブル７との間には、第１外部コネクタ４３ａ、第１蓋体４１ａ、第１内部光ファイバ４２ａ、第１内部コネクタ１４ａ、中継部材１３、第２内部コネクタ１４ｂ、第２内部光ファイバ４２ｂ、第２蓋体４１ｂ、第２外部コネクタ４３ｂが存在し、これらにより完全に隔絶されている。したがって、原子炉格納容器の内側の内側光ファイバケーブル６の細管３３が損傷したとしても、原子炉格納容器内の雰囲気や水が損傷した細管３３から原子炉格納容器の外側の外側光ファイバケーブル７に侵入することはなく、気密性が保たれる。さらに、内部コネクタ１４ａ、１４ｂは、ペネトレーション管１２の中央部にある中継部材１３に接続されているので、安定しており、強度が高く、信頼性が向上する。
　なお、本発明は、前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、前記第１実施形態では、光ファイバペネトレーション１のペネトレーション管１２を第１パイプ１２ａ、第２パイプ１２ｂ、第３パイプ１２ｃの３本のパイプで構成したが、４本以上でもよいし、２本のパイプ又は１本のパイプでもよい。
　本発明は、原子炉格納容器内設備機器の計測、制御、通信、メンテナンス、燃料プール水面計測用として原子力関連分野に適用されるだけでなく、共同溝、Ｘ線、加速器等の研究施設、大学・企業の研究施設、医療機関、真空チャンバ、宇宙機器、真空炉等の内外を隔絶する必要のある容器や設備、部屋の隔壁にも適用できるものである。
　　１　光ファイバペネトレーション
　　２　隔壁
　　３　第１空間
　　４　第２空間
　　５　スリーブ
　　６　内側光ファイバケーブル（第１光ファイバケーブル）
　　７　外側光ファイバケーブル（第２光ファイバケーブル）
　１２　ペネトレーション管
　１２ａ　第１パイプ
　１２ｂ　第２パイプ
　１２ｃ　第３パイプ
　１２ｄ　半割パイプ
　１２ｅ　ガス漏れ検知孔
　１２Ａ　第１ペネトレーション管
　１２Ｂ　第２ペネトレーション管
　１３　中継部材
　１３ａ，１３ｂ　第１，第２中継部材
　１４ａ，１４ｂ　第１，第２内部コネクタ
　１５　内部光ファイバ
　１６　内側ケーブルコネクタ（第１ケーブルコネクタ）
　１７　外側ケーブルコネクタ（第２ケーブルコネクタ）
　２１　固定フェルール
　２２　内蔵ファイバ
　２４　雌コネクタ部
　２５　スリーブ
　２６　円筒部
　２７　フェルール
　２８　固定ハウジング
　２９　可動ハウジング
　３０　取付ナット
　３１　ばね
　３２　保護チューブ
　３３　細管
　３４　光ファイバ素線
　３５　シールド編組
　３６　シース
　３７　支持管
　３７ａ　ねじ孔
　３７ｂ　止めねじ　
　３８　支持板
　３８ａ　貫通孔
　３８ｂ　ねじ孔
　３８ｃ　止めねじ　
　４１ａ，４１ｂ　第１，第２蓋体
　４２ａ，４２ｂ　第１，第２内部光ファイバ
　４３ａ，４３ｂ　第１，第２外部コネクタ

Claims (12)

  1. 　第１空間と第２空間とを隔絶する隔壁を貫通して設けたスリーブの内部に配設される光ファイバペネトレーションにおいて、
    　内蔵ファイバを有するフェルールの両端側にコネクタ部が設けられた第１中継部材と第２中継部材がそれぞれペネトレーション管の第１端と第２端に取り付けられ、
    　前記ペネトレーション管の内部に配設した内部光ファイバの第１端が第１内部コネクタにより前記第１中継部材の前記コネクタ部に接続され、前記内部光ファイバの第２端が第２内部コネクタにより前記第２中継部材の前記コネクタ部に接続され、
    　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第１光ファイバケーブルが第１ケーブルコネクタにより前記第１中継部材の前記コネクタ部に接続され、
    　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第２光ファイバケーブルが第２ケーブルコネクタにより前記第２中継部材の前記コネクタ部に接続されていることを特徴とする光ファイバペネトレーション。
  2. 　前記内部光ファイバは光ファイバ素線であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバペネトレーション。
  3. 　前記内部光ファイバの前記光ファイバ素線は保護チューブに挿通されていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバペネトレーション。
  4. 　前記ペネトレーション管は、第１パイプと、第２パイプと、前記第１パイプと前記第２パイプの内部に配設され前記第１パイプと前記第２パイプの間の間隔より長い第３パイプと、前記第１パイプと前記第２パイプの間に取り付けられた半割パイプとからなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバペネトレーション。
  5. 　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブルの前記細管の内部と前記第２空間の前記第２光ファイバケーブルの前記細管の内部とは、前記第１中継部材、前記ペネトレーション管の内部、及び前記第２中継部材によって遮断され、
    　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブルの前記光ファイバ素線と前記第２空間の前記第２光ファイバケーブルの前記光ファイバ素線とは、前記第１中継部材の前記フェルールの前記内蔵ファイバ、前記ペネトレーション管内の前記内部光ファイバ、及び前記第２中継部材の前記フェルールの前記内蔵ファイバによって導通されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバペネトレーション。
  6. 　前記内部光ファイバは、支持部材により前記ペネトレーション管の内面に支持されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバペネトレーション。
  7. 　第１空間と第２空間とを隔絶する隔壁を貫通して設けたスリーブの内部に配設される光ファイバペネトレーションにおいて、
    　内蔵ファイバを有するフェルールの両端側にコネクタ部が設けられた中継部材がペネトレーション管の中間部に取り付けられ、
    　前記ペネトレーション管の内部に配設した第１内部光ファイバの一端が第１内部コネクタにより前記中継部材の前記コネクタ部に接続され、前記第１内部光ファイバの他端が前記ペネトレーション管の第１端に設けられた第１蓋体を貫通して第１外部コネクタに接続され、
    　前記ペネトレーション管の内部に配設した第２内部光ファイバの一端が第２内部コネクタにより前記中継部材の前記コネクタ部に接続され、前記第２内部光ファイバの他端が前記ペネトレーション管の第２端に設けられた第２蓋体を貫通して第２外部コネクタに接続され、
    　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第１光ファイバケーブルが第１ケーブルコネクタにより前記第１外部コネクタに接続され、
    　光ファイバ素線を金属製の細管に挿入した第２光ファイバケーブルが第２ケーブルコネクタにより前記第２外部コネクタに接続されていることを特徴とする光ファイバペネトレーション。
  8. 　前記第１内部光ファイバと前記第２内部光ファイバは、光ファイバ素線を金属製の細管に挿入したものであることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバペネトレーション。
  9. 　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブル及び前記第１内部光ファイバの前記細管の内部と、前記第２空間の前記第２光ファイバケーブル及び前記第２内部光ファイバの前記細管の内部とは、前記中継部材によって遮断され、
    　前記第１空間の前記第１光ファイバケーブル及び前記第１内部光ファイバの前記光ファイバ素線と、前記第２空間の前記第２光ファイバケーブル及び前記第２内部光ファイバの前記光ファイバ素線とは、前記中継部材のフェルールの前記内蔵ファイバによって導通されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光ファイバペネトレーション。
  10. 　前記ペネトレーション管に複数の前記内部光ファイバが配設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光ファイバペネトレーション。
  11. 　前記ペネトレーション管に複数の前記第１内部光ファイバ及び前記第２内部光ファイバが配設されていることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の光ファイバペネトレーション。
  12. 　前記第１光ファイバケーブルと前記第２光ファイバケーブルのうち、少なくとも前記第１光ファイバケーブルは、前記光ファイバ素線を挿入した前記細管の外側に、シールド編組とシースが設けられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の光ファイバペネトレーション。
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