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技術 光ファイバペネトレーション

出願人 オリエントブレイン株式会社
発明者 南出弘治南出大介
出願日 2019年9月25日 (1年4ヶ月経過) 出願番号 2019-174484
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-177216
状態 特許登録済
技術分野 ライトガイド一般及び応用 原子炉の監視、試験 放射線の遮蔽 光ファイバ、光ファイバ心線
主要キーワード 半割パイプ 内側接続 耐圧テスト ケーブルモジュール 外側接続 外側ケーブル 計測設備 内側ケーブル
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図面 (15)

課題

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。

解決手段

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中継部材のコネクタ部に接続され、内部光ファイバの第2端は第2内部コネクタ14bにより第2中継部材のコネクタ部に接続されている。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、第2中継部材のコネクタ部に接続されている。

概要

背景

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。

概要

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中継部材のコネクタ部に接続され、内部光ファイバの第2端は第2内部コネクタ14bにより第2中継部材のコネクタ部に接続されている。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、第2中継部材のコネクタ部に接続されている。A

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項5

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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

本発明は、例えば原子炉格納容器等の内外隔絶する必要のある容器設備、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。

背景技術

0002

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。

0003

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。

0004

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。

0005

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。

0006

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。

先行技術

0007

特開2004−157050号公報
国際公開WO2016/021659

発明が解決しようとする課題

0008

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。

課題を解決するための手段

0009

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。

0010

前記内部光ファイバは光ファイバ素線である。

0011

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挿通されている。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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、シールド編組シースが設けられている。

発明の効果

0020

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。

図面の簡単な説明

0021

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。

実施例

0022

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

<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。

0028

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。

0029

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。

0030

ペネトレーション管12には、適宜箇所ガス漏れ検知孔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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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とを含むね締め型のFCコネクタである。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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内で水素水蒸気等のガス漏れがあった場合には、漏れ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。

0062

<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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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。

0074

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。

0075

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。

0076

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。

0077

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

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