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紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置

国内特許コード P120008033
整理番号 13613
掲載日 2012年10月18日
出願番号 特願2011-045494
公開番号 特開2012-181155
登録番号 特許第5521152号
出願日 平成23年3月2日(2011.3.2)
公開日 平成24年9月20日(2012.9.20)
登録日 平成26年4月18日(2014.4.18)
発明者
  • 福田 武司
  • 大道 博行
  • 村松 壽晴
  • 田川 明広
  • 中桐 俊男
  • 河内 哲哉
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置
発明の概要 【課題】紫外線を用い、空間分解能数ミクロン以下で液体ナトリウム中の可視化が行えるようにする。
【解決手段】フッ化マグネシウム窓28を備えナトリウム中に浸漬可能な紫外線照射・検出装置10、及びナトリウムバウンダリ外に設置される画像化装置12を具備し、紫外線照射・検出装置は、ナトリウムバウンダリ外から供給される外部エネルギーにより波長100~130nmの真空紫外線を発生し、その紫外線をフッ化マグネシウム窓を通して液体ナトリウム中の被検査体に向けて照射する紫外線発生部22と、該被検査体からの反射・散乱光をフッ化マグネシウム窓を通して検出し可視光へ変換する紫外線検出部24を備えた構造とする。紫外線検出部24で得られた光信号は、多チャンネル光ファイバケーブル14によって前記画像化装置へ送られ、可視化できる状態となる。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要



高速増殖炉では冷却媒体として液体ナトリウムが用いられており、配管類、炉容器、炉内構造物や核燃料集合体等の機器類が高温の液体ナトリウム中で、もしくは液体ナトリウムに接した状態で使用される。このような機器類の微細な形状変化、付着物や異物の有無等の確認に加え、ステンレス鋼で構成されるこれらの機器類および溶接部の主要な劣化メカニズムであるクリープ疲労、疲労に起因する表面の微細なき裂を検出することは、プラント保守・モニタリング技術として極めて重要である。





従来、高速増殖炉用のナトリウム中可視化装置としては、ナトリウム中を透過する超音波による機器観察装置が開発されている(非特許文献1参照)。この装置は、空間分解能0.3mm程度までは可能であるが、測定に長時間を要する欠点がある。例えば、分解能が0.3mmの場合のフレームレートは、分オーダーから時間オーダーとなる。因みに、分解能2mm程度と低い場合には、フレームレートを0.5秒以下にできる。そこで高速増殖炉の実用化に向けて、微細な構造的変化を迅速に検出できる新たなプラント保守技術の開発が求められている。





ところで、液体ナトリウム中を紫外線が透過することは、1930年代から知られており、専ら分光学的興味から研究が行われたことがある。最近、液体ナトリウム自身のアルゴンガス巻き込みなどを調査するため、エキシマレーザーを用いたナトリウムの可視化装置が開発された(非特許文献2参照)。しかし、これは、約300℃のナトリウムループ中の流動現象をループ外から測定するものであって、液体ナトリウム中に浸漬されるような高速増殖炉の保守システムとしての使用は想定されていない。

産業上の利用分野



本発明は、紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置に関するものである。この装置は、高速増殖炉の冷却媒体である液体ナトリウム中に配置されている配管類、炉内構造物、あるいは核燃料集合体等の機器類の検査・保守に有用である。

特許請求の範囲 【請求項1】
筐体をフランジ構造にして内部を真空にしフッ化マグネシウム窓を備え液体ナトリウム中に浸漬可能な一体化した紫外線照射・検出装置、及びナトリウムバウンダリ外に設置される画像化装置を具備し、前記紫外線照射・検出装置は、ナトリウムバウンダリ外から一部が液体ナトリウム中に浸漬されるケーブルにより供給される外部エネルギーによってアルゴンガスセルで波長100~130nmの紫外線を発生させ、その紫外線をフッ化マグネシウム窓を通して液体ナトリウム中の被検査体に向けて被検査体近傍で照射する紫外線発生部と、該被検査体からの反射・散乱光をフッ化マグネシウム窓を通して検出し可視光へ変換する紫外線検出部を備えた構造であり、得られた可視光を多チャンネル光ファイバケーブルによりナトリウムバウンダリ外の前記画像化装置に送って画像を取得するようにしたことを特徴とする紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置。


【請求項2】
ナトリウムバウンダリ外に設置される短パルス高出力レーザ装置、及び該短パルス高出力レーザ装置と前記紫外線照射・検出装置を繋ぐ光ファイバケーブルを具備し、前記紫外線照射・検出装置は、前記光ファイバケーブルによって前記短パルス高出力レーザ装置から導いたレーザ光をアルゴンガスセルに入射して波長100~130nmの紫外線を発生させ、その紫外線をフッ化マグネシウム窓を通して液体ナトリウム中の被検査体に向けて照射する紫外線発生部を備えている請求項1記載の紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置。

【請求項3】
ナトリウムバウンダリ外に設置される放電用電源装置、及び該電源装置と前記紫外線照射・検出装置を繋ぐ電気ケーブルを具備し、前記紫外線照射・検出装置は、前記電気ケーブルによって前記放電用電源装置から供給した電流によりアルゴンガスセルで放電を生じさせて波長100~130nmの紫外線を発生させ、その紫外線をフッ化マグネシウム窓を通して液体ナトリウム中の被検査体に向けて照射する紫外線発生部を備えている請求項1記載の紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置。

【請求項4】
前記紫外線検出部は、前記被検査体からの反射・散乱光をフッ化マグネシウム窓を通してイメージインテンシファイア付きカソードで可視光へ変換・増倍する構造である請求項2又は3記載の紫外線を用いた液体ナトリウム中の可視化装置。
産業区分
  • 試験、検査
  • 原子力
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011045494thum.jpg
出願権利状態 登録
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