人工バリア環境モニタリング装置
【課題】人工バリアの健全性を保ち、また電磁ノイズを受けずに人工バリア環境をモニタリングし、オーバーパック１０７の腐食状況を監視することである。
【解決手段】本装置は光ファイバセンサ１０８，１０９のブリルアン散乱により温度、変位量を測定し、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０によりｐH、水分、酸素、水素を測定して、人工バリア環境モニタリングを可能にする。光ファイバ１０８，１０９，１１０を利用しているため人工バリア構成物に機械的なインパクトを与えることなく敷設でき、光信号を利用しているため従来方法のような電磁雑音影響を受けずに人工バリア環境モニタリングができる特徴がある。また、オーバーパック１０７の腐食判断器３０１を具備することにより、オーバーパック１０７腐食有無情報を提供することが可能になる。
【解決手段】本装置は光ファイバセンサ１０８，１０９のブリルアン散乱により温度、変位量を測定し、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０によりｐH、水分、酸素、水素を測定して、人工バリア環境モニタリングを可能にする。光ファイバ１０８，１０９，１１０を利用しているため人工バリア構成物に機械的なインパクトを与えることなく敷設でき、光信号を利用しているため従来方法のような電磁雑音影響を受けずに人工バリア環境モニタリングができる特徴がある。また、オーバーパック１０７の腐食判断器３０１を具備することにより、オーバーパック１０７腐食有無情報を提供することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食の有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高レベルの放射性廃棄物を収容する高レベル放射性物質収納体としてオーバーパックが使用される。
【０００３】
原子力発電所などの使用済核燃料から取り出される高レベル放射性廃棄物は、ガラス固化体に封入され、炭素鋼のオーバーパックに入れられ、その周りをベントナイトなどの粘土を緩衝材として取り囲み、地下数百メートルのところに埋設される。このようなオーバーパックや緩衝材は人工バリアと呼ばれる。
【０００４】
高レベル放射性物質収納体の地層処分施設を対象とした腐食状況モニタリング装置は、地層処分がまだ計画段階のため具体的な測定器は見当たらない。一般的に、研究段階では腐食を発生させる環境因子（温度、ｐH、水分、酸素量、水素量など）ごとに専用測定器を用いて測定し、それぞれの結果と腐食状況の目視観察、電子顕微鏡観察あるいはX線分析などの結果との相関関係から環境因子と腐食との関係を求め、腐食要因を分析している。
【０００５】
従来、上記環境因子測定には温度はサーミスタ、熱電対など、ｐHはガラス電極法、比色法、アンチモン電極法、キンヒドロン電極法などのｐH計、その他水分計、酸素濃度計、水素濃度計などを用いている。
【０００６】
また、光ファイバセンサを使った温度や変位量測定には後方散乱光に含まれるレーリ散乱光、ブリルアン散乱光、ラマン散乱光などを利用した報告例がある。
【０００７】
非特許文献１には、ＢＯＴＤＲ（Brillion Optical-fiber Time Domain Reflectometer）と呼ばれるブリルアン散乱光に基づく測定法によってモニタリングすべき構造物の情報を得る方法が検討されていることが記載されている。この方法では、光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光がひずみに依存して周波数シフトする現象を利用しており、光ファイバに沿って連続的にひずみを直接計測することを行う。
【０００８】
その他に表面プラズモン共鳴による屈折率測定を利用した溶液の濃度センサ（特許文献１）、水素センサ（非特許文献２）およびｐHセンサ（非特許文献３）などの報告例がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１００２５号公報
【非特許文献１】光ファイバブリルアンひずみ分布センサによる構造物のスマート化：成瀬 第２５回光波センシング技術研究会 p135-142
【非特許文献２】水素センサ（Surface Plasmon Resonance Hydrogen Sensor Using An Optical Fibre : X.Bevenot et al 14th International Conference on Optical Fiber Sensors p388-391）
【非特許文献３】ｐHセンサ（A pH sensor made using cellulosic coating on a biconically tapered singlemode optical fiber : F.J.Arregui et al. 14th International Conference on Optical Fiber Sensors p464-467 ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術を地層処分された人工バリアに適用した場合、天然バリア（岩盤など）からの地下水流入により、オーバーパックの腐食あるいはオーバーパック腐食によるガラス固体化からの放射性物質の流出などが懸念される。また、センサ自体が大掛かりでありしかもセンサ部と測定機器との間の信号線が金属で接続すると、信号雑音（電磁雑音による影響）が発生する可能性がある。センサ設置時に人工バリアの健全性を保ちつつ、かつ電磁ノイズを受けないセンサが要求される。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みて地下深く埋設される人工バリアを構成するオーバーパックの腐食を確実にモニタリングすることのできる人工バリア腐食モニタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサ，およびｐＨ，水分，水素，酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを備え、並びに温度変位測定制御器および表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を備え、前記温度変位測定制御器を制御して前記温度測定用光ファイバセンサおよび変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を制御し、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求め、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する腐食判定手段を備えること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１３】
また、前記温度変位測定制御器は、ＢＯＴＤＲ測定器を使用して散乱光強度から距離と温度および距離と変位量を求めることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１４】
また、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器は、分光器を備えることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１５】
また、前記オーバーパックには、入口の幅よりも径の大きい円形の溝が直線状もしくはらせん状に掘られ、該溝に前記温度測定用光ファイバセンサ、変位測定用光ファイバセンサおよび表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを設置したことを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１６】
更に本発明は、放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に設けた温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記オーバーパックの周囲に設けた表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求める手段と、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する手段と、を備えた人工バリア環境モニタリングを有すること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、オーバーパックの周囲に温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサ，およびｐＨ，水分，水素，酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを備え、並びに温度変位測定制御器および表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を備えるようにしているので、オーバーパックの腐食の有無を判定するに必要とされる温度，変位，ｐＨ，水分，水素および酸素のセンサ情報を信号雑音に邪魔されることなく確実に得ることが出来、以ってオーバーパックの腐食の有無を判定することのできる人工バリア環境モニタリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１９】
高レベル放射性廃棄物地層処分における人工バリアとその近傍地層領域では、廃棄物からの放熱、周辺岩盤からの地下水侵入、地下水による緩衝材の膨潤圧の発生、周辺岩盤の応力変化、および緩衝材中の酸素や二酸化炭素と地下水による化学反応など、熱的、水理学的、力学的、化学的なプロセスが相互に影響を及ぼし合っており、これらの錬成挙動として現象を捉えることが必要になっている。
【００２０】
そのため、本実施例では、人工バリアとその近傍地層領域における環境を解析する熱−水−応力−化学錬成モデルを構築し、人工バリア健全性を評価することを行う。図１に熱移動，水分移動応力・変形，化学反応についての相関関係を示す。熱輸送変形による熱生成が熱移動に作用し、対流，水化学，変形による透水性が水分移動に作用し、熱応力，膨潤圧が応力・変形に作用する。
【００２１】
図２は、本発明の実施例である人工バリア環境モニタリング装置１００の構成を示す図である。図２において、人工バリア環境モニタリング装置１００は、人工バリア環境モニタリング部１０１、データ収集器１０２、温度変位測定制御器１０３、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器１０４、およびセンサ部１０５からなる。センサ部１０５は、温度測定用光ファイバセンサ１０８、変位測定用光ファイバセンサ１０９、およびｐＨ、水分、水素、酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０からなる。センサ部１０５の周囲には緩衝材１０６が設けられる。緩衝材の外側は天然バリア１３１となる。表面プラズモン共鳴光ファイバセンサとしては従来からあるヘテロ型構造の光ファイバセンサ（特許文献１参照）や後述する図２に示す構造のものを使用する。
【００２２】
人工バリア環境モニタリング装置１０１から出力されるデータ収集開始信号１１７に基づきデータ収集器１０２はレーザ光発信器１１１、BOTDR測定器１１２、チャネル切替器１１３、にデータ収集指令１１８を送信する。これに基づきレーザ光発信器１１１はレーザ光を発信し、チャネル切替器１１３を使い温度計測用光ファイバセンサ１０８と変位測定用光ファイバセンサ１０９にレーザ光を送る。送ったレーザ光に対する後方散乱光のなかのブリルアン散乱光をBOTDR測定器１１２を使って測定し、発信してから戻るまでの時間と散乱光強度から距離と温度および距離と変位量を求める。そして、その値をデータ収集器１０２に送信する。
【００２３】
一方、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器１０４はデータ収集器１０２から計測開始指令１１８を受けた後、ｐ偏光付き白色光源１１４からｐ偏光された光をチャネル切替器１１６を通して表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０に送る。そして、オーバーパック１０７表面環境のｐH、水分、水素量、酸素量に基づき表面プラズモン共鳴した検出値である光を再びチャネル切替器１１６を通して分光器１１５に送り、ｐH、水分、水素、酸素それぞれの物理量に従った波長の光吸収量を求めデータ収集器１０２にその値を送る。データ収集器１０２に集められた温度と変位は距離と時刻の情報とともに、ｐH、水分、水素、酸素の環境情報は測定時刻とともに、それぞれ人口バリア環境モニタリング装置１０１に送られる。人工バリア環境モニタリング装置１０１では収集した温度、変位、ｐＨ、水分、水素量、酸素量をリアルタイム表示するとともに、履歴情報表示し、オーバーパック１０７の腐食状況を監視する。
【００２４】
温度および変位を測定する光ファイバセンサ１０８，１０９は後方散乱光の収集を目的としているためオープンエンド型とする。また、距離と温度、距離と変位の関係を測定できるため、できる限りオーバーパックの表面積をカバーできるように図１に示すようにらせん状に設置し、変位測定値に対して温度補償をするため温度と変位情報をペアで設置する。一方、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０は入射光に対する損失量を測定するため、図２に示すようにループ型にする。
【００２５】
１１７はデータ収集開始信号用光ケーブル、１１８はデータ収集指令用ケーブル、１１９は温度、変位測定用レーザ光発信用光ケーブル、１２０は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ用光発信用光ケーブル、１２１は後方散乱光受信用光ケーブル、１２２は温度、変位の測定データ用ケーブル、１２３は表面プラズモン共鳴光受信用光ケーブル、１２４はｐＨ、水分、水素、酸素の測定データ用ケーブル、１２５は測定データ受信用ケーブルである。
【００２６】
表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０構造を図３に示す。
【００２７】
図３において、２０１は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサのコア、２０２は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサのクラッド、２０３は金および銀などの蒸着、２０４はｐＨ感度のある物質、２０５は光ファイバケーブルの被覆（ジャケット）、４０１は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ用設置溝、４０２は温度および変位測定光ファイバセンサ用設置溝である。ファイバのクラッド２０２部分を１部除去し、コア２０１径を２つのテイパーをつけて小さくして、コア２０１表面に金や銀などを蒸着２０３して、セルロースなどｐＨ感度のある物質２０４をつける。このような２つのテイパーをつけてコア２０１径を小さくした部分ではエバネッセント波吸収が発生し、固有の波長においてｐＨ濃度と吸収強度の間には相関関係があることがわかっている。表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０はこのエバネッセント波吸収に共鳴する表面プラズモン共鳴現象を組み合わせたものである。
【００２８】
人工バリア環境モニタリング部１０１の構成を図４に示す。
【００２９】
図４において、３０１は腐食判定器、３０２はデータ表示器、３０３は最新データ受信器、３０４は測定値保存器、３０５は過去データ参照器、３０６はデータ収集開始／終了制御器、３０７は収集データ処理器、３１１は温度および変位量がしきい値温度よりも高いかどうかの判別器、３１２はすべての条件が成立かどうかの判別器、３１３はｐＨがしきい値よりも小さいかどうかの判別器、３１４は水分量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器、３１５は酸素量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器、３１６は水素量初期値と現在値の差が上限値より大きいかどうかの判別器、３１７は規定された期間継続しているかどうかの判別器、３１８はすべての条件が成立かどうかの判別器、３１９は腐食有無の判定器、３２１はグラフ表示器、３２２は数値表示器、３２３は、腐食評価表示器、３３１は距離ごとの最新の温度データ、３３２は距離ごとの最新の変位データ、３３３は最新のｐＨデータ、３３４は最新の水分データ、３３５は最新の水素量データ、３３０は最新の酸素量データ、３５１は距離ごとの過去の温度データ、３５２は距離ごとの過去の変位データ、３５３は過去のｐＨデータ、３５４は過去の水分データ、３５５は、過去の水素量データ、３５６は過去の酸素量データである。
【００３０】
人工バリア環境モニタリング部１０１は収集データ処理器３０７とデータ収集開始と終了の制御を行うデータ収集開始／終了制御器３０６から構成されている。以下、収集データ処理器３０７の構成および処理内容について説明する。収集データ処理器３０７は最新データ受信器３０３、データ表示器３０２、測定値保存器３０４、過去データ参照器３０５、および腐食判定器３０１から構成されている。最新データ受信器３０３は図１に示すデータ収集器１０２から最新のデータを受信するもので、このデータをデータ表示器３０２と測定値保存器３０４に送る。データ表示器３０２は受け取ったデータを数値表示３２２するとともに測定値保存器３０４からこれまでのデータを読み取り、最新のデータと合わせて履歴情報としてグラフ表示３２１する。
【００３１】
腐食判定器３０１は最新データ受信器３０３にある最新データと過去データ参照器３０５からあらかじめ設定された期間の過去のデータ３５１〜３５６を受け取り、温度、変位、ｐH、水分、酸素量増減、水素量増減を比較する。腐食判定器３０１は、「同一場所の温度および変位量がしきい値温度よりも高い」３１１、「ｐHがしきい値よりも小さい」３１３、「水分量の初期値と現在値の差が下限値より小さい」３１４、「酸素量の初期値と現在値の差が下限値より小さい」３１５、「水素量の初期値と現在値の差が上限値より大きい」３１６という条件がすべて同時に成立し、「規定された期間継続している」３１７場合、「すべての条件が成立」３１８したと判断し、「腐食があると判定」３１９して、腐食評価表示３２３としてデータ表示器３０２に表示する。
【００３２】
以下、判定器の構成について詳細に説明する。
【００３３】
図６に温度および変位量がしきい値温度よりも高いかどうかの判別器３１１の詳細を示す。図６において、５０１は測定範囲の中の場所Ａにおける温度測定値、５０２は腐食発生可能温度の参照値、５０３は測定範囲の中の場所Ａにおける温度測定値と、腐食発生可能温度の参照値の大小判定器で測定値＞参照値のとき条件成立情報を出力する手段５０４は測定範囲の中の場所Ａにおける変位測定値、５０５は腐食発生可能変位の参照値、５０６は測定範囲の中の場所Ａにおける変位測定値と腐食発生可能変位の参照値の大小判定器で測定値＞参照値のとき条件成立情報を出力する手段、５０７は温度および変位量の条件が同時成立かどうかの判別器、５０８は場所Ａにおいて温度および変位に腐食特有の変位があったと判定し、条件成立情報を出力する手段である。
【００３４】
測定範囲の場所Ａにおける温度測定値５０１および変位測定値５０４とそれぞれの参照値５０２，５０５との大小判定器５０３，５０６の構成からなる。同時刻における場所Ａの温度測定値５０１および変位測定値５０４が腐食発生の可能性のあるそれぞれの参照値５０２，５０５よりも大きいと大小判定器５０３，５０６が判別し、２つの条件が同時に成立したと判別器５０７が判断した場合、腐食発生に対する温度および変位に有意な変化があったと判断器５０８が判定し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３５】
図７にｐHがしきい値よりも小さいかどうかの判別器３１３の詳細を示す。ｐＨ測定値６０１と参照値６０２との大小判定器６０３の構成からなる。図７において、６０１はｐＨ測定値、６０２は腐食発生可能ｐＨの参照値、６０３はｐＨ測定値と腐食発生可能ｐＨの参照値の大小判定器で測定値＜参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。ｐＨ測定値６０１が腐食発生の可能性のある参照値６０２よりも小さい場合、腐食発生に対するｐＨ測定値６０１に有意な変化があったと大小判定器６０３が判断し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３６】
図８に水分量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器３１４の詳細を示す。水分量の初期値７０２と現在値７０１の差と参照値７０３の大小判定器７０４の構成からなる。図８において、７０１は水分量測定値、７０２は初期の水分量測定値、７０３は腐食発生可能水分量の参照値、７０４は現在の水分量測定値と初期の水分量測定値の差と参照値の大小判定器で、（現在の水分量測定値−初期の水分量測定値）＜参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。水分量の初期値７０２と現在値７０１の差が腐食発生の可能性のある参照値７０３よりも小さい場合、腐食発生に対する水分量に有意な変化があったと大小判定器７０４が判断し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３７】
図９に酸素量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器３１５の詳細を示す。酸素量の初期値８０２と現在値８０１の差と参照値８０３の大小判定器８０４の構成からなる。図９において、８０１は酸素量測定値、８０２は初期の酸素量測定値、８０３は腐食発生可能酸素量の参照値、８０４は現在の酸素量測定値と初期の酸素量測定値の差と参照値の大小判定器で、（現在の酸素量測定値−初期の酸素量測定値）＜参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。酸素量の初期値８０２と現在値８０１の差が腐食発生の可能性のある参照値８０３よりも小さい場合、腐食発生に対する酸素量に有意な変化があったと大小判定器８０４が判断し、条件成立情報を条件判別器に送る。
【００３８】
図１０に水素量初期値と現在値の差が上限値より大きいかどうかの判別器の詳細を示す。水素量の初期値９０２と現在値９０１の差と参照値９０３の大小判定器９０４の構成からなる。図１０において、９０１は水素量測定値、９０２は初期の水素量測定値、９０３は腐食発生可能水素量の参照値、９０４は現在の水素量測定値と初期の水素量測定値の差と参照値の大小判定器で（現在の水素量測定値−初期の水素量測定値）＞参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。水素量の初期値９０２と現在値９０１の差が腐食発生の可能性のある参照値９０３よりも大きい場合、腐食発生に対する水素量に有意な変化があったと大小判定器９０４が判断し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３９】
オーバーパック１０７に光ファイバセンサ１０８，１０９，１１０を敷設する方法の例を図５に示す。光ファイバセンサ１０８，１０９，１１０は機械的強度が小さいためオーバーパック１０７に図５に示すような溝４０１、４０２を作成し、その溝の中に温度測定用光ファイバセンサ１０８、変位測定用光ファイバセンサ１０９、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０を埋め込む。この溝４０１、４０２の形状は光ファイバセンサ１０８，１０９，１１０にダメージを与えないような形状が望ましいため、円形としている。
【００４０】
以上説明した実施例により地下数百メートルに埋設した高レベル放射性廃棄物の人工バリア環境モニタリングが可能になり、高レベル放射性廃棄物が外に漏れないようにしているオーバーパックの金属腐食監視装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】熱−水−応力−化学の錬成挙動の概念図。
【図２】光ファイバセンサを用いて人工バリア環境の温度、変位、ｐＨ、水分、酸素、水素を測定し、オーバーパックの健全性を監視する情報を提供する実施例である人工バリア環境モニタリング装置１０１の構成図。
【図３】表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０の構造例を示す図。
【図４】人工バリア環境モニタリング装置１０１においてオーバーパック１０７の腐食有無を判断するデータ処理および判定ルールの構成例を示す図。
【図５】オーバーパック１０７への光ファイバセンサ取り付け構造例を示す図。
【図６】同一場所における温度および変位の参照値の大小判定器構造例。
【図７】ｐＨ測定値と参照値の大小判定較器構造例を示す図。
【図８】水分量の初期値と現在値の差と参照値の大小判定器構造例を示す図。
【図９】酸素量の初期値と現在値の差と参照値の大小判定器構造例を示す図。
【図１０】水素量の初期値と現在値の差と参照値の大小判定器構造例を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１００…人工バリア環境モニタリング装置、１０１…人工バリア環境モニタリング部、１０２…データ収集器、１０３…温度変位測定制御器、１０４…表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器、１０６…緩衝材、１０７…オーバーパック、１０８…温度測定用光ファイバセンサ、１０９…変位測定用光ファイバセンサ、１１０…表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ、１１１…レーザ光発信器、１１２…ＢＯＴＤＲ測定器、１１３…チャネル切替器、１１４…Ｐ偏光付き白色光源、１１５…分光器、１１６…チャネル切替器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食の有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高レベルの放射性廃棄物を収容する高レベル放射性物質収納体としてオーバーパックが使用される。
【０００３】
原子力発電所などの使用済核燃料から取り出される高レベル放射性廃棄物は、ガラス固化体に封入され、炭素鋼のオーバーパックに入れられ、その周りをベントナイトなどの粘土を緩衝材として取り囲み、地下数百メートルのところに埋設される。このようなオーバーパックや緩衝材は人工バリアと呼ばれる。
【０００４】
高レベル放射性物質収納体の地層処分施設を対象とした腐食状況モニタリング装置は、地層処分がまだ計画段階のため具体的な測定器は見当たらない。一般的に、研究段階では腐食を発生させる環境因子（温度、ｐH、水分、酸素量、水素量など）ごとに専用測定器を用いて測定し、それぞれの結果と腐食状況の目視観察、電子顕微鏡観察あるいはX線分析などの結果との相関関係から環境因子と腐食との関係を求め、腐食要因を分析している。
【０００５】
従来、上記環境因子測定には温度はサーミスタ、熱電対など、ｐHはガラス電極法、比色法、アンチモン電極法、キンヒドロン電極法などのｐH計、その他水分計、酸素濃度計、水素濃度計などを用いている。
【０００６】
また、光ファイバセンサを使った温度や変位量測定には後方散乱光に含まれるレーリ散乱光、ブリルアン散乱光、ラマン散乱光などを利用した報告例がある。
【０００７】
非特許文献１には、ＢＯＴＤＲ（Brillion Optical-fiber Time Domain Reflectometer）と呼ばれるブリルアン散乱光に基づく測定法によってモニタリングすべき構造物の情報を得る方法が検討されていることが記載されている。この方法では、光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光がひずみに依存して周波数シフトする現象を利用しており、光ファイバに沿って連続的にひずみを直接計測することを行う。
【０００８】
その他に表面プラズモン共鳴による屈折率測定を利用した溶液の濃度センサ（特許文献１）、水素センサ（非特許文献２）およびｐHセンサ（非特許文献３）などの報告例がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１００２５号公報
【非特許文献１】光ファイバブリルアンひずみ分布センサによる構造物のスマート化：成瀬 第２５回光波センシング技術研究会 p135-142
【非特許文献２】水素センサ（Surface Plasmon Resonance Hydrogen Sensor Using An Optical Fibre : X.Bevenot et al 14th International Conference on Optical Fiber Sensors p388-391）
【非特許文献３】ｐHセンサ（A pH sensor made using cellulosic coating on a biconically tapered singlemode optical fiber : F.J.Arregui et al. 14th International Conference on Optical Fiber Sensors p464-467 ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術を地層処分された人工バリアに適用した場合、天然バリア（岩盤など）からの地下水流入により、オーバーパックの腐食あるいはオーバーパック腐食によるガラス固体化からの放射性物質の流出などが懸念される。また、センサ自体が大掛かりでありしかもセンサ部と測定機器との間の信号線が金属で接続すると、信号雑音（電磁雑音による影響）が発生する可能性がある。センサ設置時に人工バリアの健全性を保ちつつ、かつ電磁ノイズを受けないセンサが要求される。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みて地下深く埋設される人工バリアを構成するオーバーパックの腐食を確実にモニタリングすることのできる人工バリア腐食モニタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサ，およびｐＨ，水分，水素，酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを備え、並びに温度変位測定制御器および表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を備え、前記温度変位測定制御器を制御して前記温度測定用光ファイバセンサおよび変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を制御し、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求め、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する腐食判定手段を備えること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１３】
また、前記温度変位測定制御器は、ＢＯＴＤＲ測定器を使用して散乱光強度から距離と温度および距離と変位量を求めることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１４】
また、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器は、分光器を備えることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１５】
また、前記オーバーパックには、入口の幅よりも径の大きい円形の溝が直線状もしくはらせん状に掘られ、該溝に前記温度測定用光ファイバセンサ、変位測定用光ファイバセンサおよび表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを設置したことを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【００１６】
更に本発明は、放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に設けた温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記オーバーパックの周囲に設けた表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求める手段と、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する手段と、を備えた人工バリア環境モニタリングを有すること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、オーバーパックの周囲に温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサ，およびｐＨ，水分，水素，酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを備え、並びに温度変位測定制御器および表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を備えるようにしているので、オーバーパックの腐食の有無を判定するに必要とされる温度，変位，ｐＨ，水分，水素および酸素のセンサ情報を信号雑音に邪魔されることなく確実に得ることが出来、以ってオーバーパックの腐食の有無を判定することのできる人工バリア環境モニタリング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１９】
高レベル放射性廃棄物地層処分における人工バリアとその近傍地層領域では、廃棄物からの放熱、周辺岩盤からの地下水侵入、地下水による緩衝材の膨潤圧の発生、周辺岩盤の応力変化、および緩衝材中の酸素や二酸化炭素と地下水による化学反応など、熱的、水理学的、力学的、化学的なプロセスが相互に影響を及ぼし合っており、これらの錬成挙動として現象を捉えることが必要になっている。
【００２０】
そのため、本実施例では、人工バリアとその近傍地層領域における環境を解析する熱−水−応力−化学錬成モデルを構築し、人工バリア健全性を評価することを行う。図１に熱移動，水分移動応力・変形，化学反応についての相関関係を示す。熱輸送変形による熱生成が熱移動に作用し、対流，水化学，変形による透水性が水分移動に作用し、熱応力，膨潤圧が応力・変形に作用する。
【００２１】
図２は、本発明の実施例である人工バリア環境モニタリング装置１００の構成を示す図である。図２において、人工バリア環境モニタリング装置１００は、人工バリア環境モニタリング部１０１、データ収集器１０２、温度変位測定制御器１０３、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器１０４、およびセンサ部１０５からなる。センサ部１０５は、温度測定用光ファイバセンサ１０８、変位測定用光ファイバセンサ１０９、およびｐＨ、水分、水素、酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０からなる。センサ部１０５の周囲には緩衝材１０６が設けられる。緩衝材の外側は天然バリア１３１となる。表面プラズモン共鳴光ファイバセンサとしては従来からあるヘテロ型構造の光ファイバセンサ（特許文献１参照）や後述する図２に示す構造のものを使用する。
【００２２】
人工バリア環境モニタリング装置１０１から出力されるデータ収集開始信号１１７に基づきデータ収集器１０２はレーザ光発信器１１１、BOTDR測定器１１２、チャネル切替器１１３、にデータ収集指令１１８を送信する。これに基づきレーザ光発信器１１１はレーザ光を発信し、チャネル切替器１１３を使い温度計測用光ファイバセンサ１０８と変位測定用光ファイバセンサ１０９にレーザ光を送る。送ったレーザ光に対する後方散乱光のなかのブリルアン散乱光をBOTDR測定器１１２を使って測定し、発信してから戻るまでの時間と散乱光強度から距離と温度および距離と変位量を求める。そして、その値をデータ収集器１０２に送信する。
【００２３】
一方、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器１０４はデータ収集器１０２から計測開始指令１１８を受けた後、ｐ偏光付き白色光源１１４からｐ偏光された光をチャネル切替器１１６を通して表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０に送る。そして、オーバーパック１０７表面環境のｐH、水分、水素量、酸素量に基づき表面プラズモン共鳴した検出値である光を再びチャネル切替器１１６を通して分光器１１５に送り、ｐH、水分、水素、酸素それぞれの物理量に従った波長の光吸収量を求めデータ収集器１０２にその値を送る。データ収集器１０２に集められた温度と変位は距離と時刻の情報とともに、ｐH、水分、水素、酸素の環境情報は測定時刻とともに、それぞれ人口バリア環境モニタリング装置１０１に送られる。人工バリア環境モニタリング装置１０１では収集した温度、変位、ｐＨ、水分、水素量、酸素量をリアルタイム表示するとともに、履歴情報表示し、オーバーパック１０７の腐食状況を監視する。
【００２４】
温度および変位を測定する光ファイバセンサ１０８，１０９は後方散乱光の収集を目的としているためオープンエンド型とする。また、距離と温度、距離と変位の関係を測定できるため、できる限りオーバーパックの表面積をカバーできるように図１に示すようにらせん状に設置し、変位測定値に対して温度補償をするため温度と変位情報をペアで設置する。一方、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０は入射光に対する損失量を測定するため、図２に示すようにループ型にする。
【００２５】
１１７はデータ収集開始信号用光ケーブル、１１８はデータ収集指令用ケーブル、１１９は温度、変位測定用レーザ光発信用光ケーブル、１２０は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ用光発信用光ケーブル、１２１は後方散乱光受信用光ケーブル、１２２は温度、変位の測定データ用ケーブル、１２３は表面プラズモン共鳴光受信用光ケーブル、１２４はｐＨ、水分、水素、酸素の測定データ用ケーブル、１２５は測定データ受信用ケーブルである。
【００２６】
表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０構造を図３に示す。
【００２７】
図３において、２０１は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサのコア、２０２は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサのクラッド、２０３は金および銀などの蒸着、２０４はｐＨ感度のある物質、２０５は光ファイバケーブルの被覆（ジャケット）、４０１は表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ用設置溝、４０２は温度および変位測定光ファイバセンサ用設置溝である。ファイバのクラッド２０２部分を１部除去し、コア２０１径を２つのテイパーをつけて小さくして、コア２０１表面に金や銀などを蒸着２０３して、セルロースなどｐＨ感度のある物質２０４をつける。このような２つのテイパーをつけてコア２０１径を小さくした部分ではエバネッセント波吸収が発生し、固有の波長においてｐＨ濃度と吸収強度の間には相関関係があることがわかっている。表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０はこのエバネッセント波吸収に共鳴する表面プラズモン共鳴現象を組み合わせたものである。
【００２８】
人工バリア環境モニタリング部１０１の構成を図４に示す。
【００２９】
図４において、３０１は腐食判定器、３０２はデータ表示器、３０３は最新データ受信器、３０４は測定値保存器、３０５は過去データ参照器、３０６はデータ収集開始／終了制御器、３０７は収集データ処理器、３１１は温度および変位量がしきい値温度よりも高いかどうかの判別器、３１２はすべての条件が成立かどうかの判別器、３１３はｐＨがしきい値よりも小さいかどうかの判別器、３１４は水分量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器、３１５は酸素量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器、３１６は水素量初期値と現在値の差が上限値より大きいかどうかの判別器、３１７は規定された期間継続しているかどうかの判別器、３１８はすべての条件が成立かどうかの判別器、３１９は腐食有無の判定器、３２１はグラフ表示器、３２２は数値表示器、３２３は、腐食評価表示器、３３１は距離ごとの最新の温度データ、３３２は距離ごとの最新の変位データ、３３３は最新のｐＨデータ、３３４は最新の水分データ、３３５は最新の水素量データ、３３０は最新の酸素量データ、３５１は距離ごとの過去の温度データ、３５２は距離ごとの過去の変位データ、３５３は過去のｐＨデータ、３５４は過去の水分データ、３５５は、過去の水素量データ、３５６は過去の酸素量データである。
【００３０】
人工バリア環境モニタリング部１０１は収集データ処理器３０７とデータ収集開始と終了の制御を行うデータ収集開始／終了制御器３０６から構成されている。以下、収集データ処理器３０７の構成および処理内容について説明する。収集データ処理器３０７は最新データ受信器３０３、データ表示器３０２、測定値保存器３０４、過去データ参照器３０５、および腐食判定器３０１から構成されている。最新データ受信器３０３は図１に示すデータ収集器１０２から最新のデータを受信するもので、このデータをデータ表示器３０２と測定値保存器３０４に送る。データ表示器３０２は受け取ったデータを数値表示３２２するとともに測定値保存器３０４からこれまでのデータを読み取り、最新のデータと合わせて履歴情報としてグラフ表示３２１する。
【００３１】
腐食判定器３０１は最新データ受信器３０３にある最新データと過去データ参照器３０５からあらかじめ設定された期間の過去のデータ３５１〜３５６を受け取り、温度、変位、ｐH、水分、酸素量増減、水素量増減を比較する。腐食判定器３０１は、「同一場所の温度および変位量がしきい値温度よりも高い」３１１、「ｐHがしきい値よりも小さい」３１３、「水分量の初期値と現在値の差が下限値より小さい」３１４、「酸素量の初期値と現在値の差が下限値より小さい」３１５、「水素量の初期値と現在値の差が上限値より大きい」３１６という条件がすべて同時に成立し、「規定された期間継続している」３１７場合、「すべての条件が成立」３１８したと判断し、「腐食があると判定」３１９して、腐食評価表示３２３としてデータ表示器３０２に表示する。
【００３２】
以下、判定器の構成について詳細に説明する。
【００３３】
図６に温度および変位量がしきい値温度よりも高いかどうかの判別器３１１の詳細を示す。図６において、５０１は測定範囲の中の場所Ａにおける温度測定値、５０２は腐食発生可能温度の参照値、５０３は測定範囲の中の場所Ａにおける温度測定値と、腐食発生可能温度の参照値の大小判定器で測定値＞参照値のとき条件成立情報を出力する手段５０４は測定範囲の中の場所Ａにおける変位測定値、５０５は腐食発生可能変位の参照値、５０６は測定範囲の中の場所Ａにおける変位測定値と腐食発生可能変位の参照値の大小判定器で測定値＞参照値のとき条件成立情報を出力する手段、５０７は温度および変位量の条件が同時成立かどうかの判別器、５０８は場所Ａにおいて温度および変位に腐食特有の変位があったと判定し、条件成立情報を出力する手段である。
【００３４】
測定範囲の場所Ａにおける温度測定値５０１および変位測定値５０４とそれぞれの参照値５０２，５０５との大小判定器５０３，５０６の構成からなる。同時刻における場所Ａの温度測定値５０１および変位測定値５０４が腐食発生の可能性のあるそれぞれの参照値５０２，５０５よりも大きいと大小判定器５０３，５０６が判別し、２つの条件が同時に成立したと判別器５０７が判断した場合、腐食発生に対する温度および変位に有意な変化があったと判断器５０８が判定し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３５】
図７にｐHがしきい値よりも小さいかどうかの判別器３１３の詳細を示す。ｐＨ測定値６０１と参照値６０２との大小判定器６０３の構成からなる。図７において、６０１はｐＨ測定値、６０２は腐食発生可能ｐＨの参照値、６０３はｐＨ測定値と腐食発生可能ｐＨの参照値の大小判定器で測定値＜参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。ｐＨ測定値６０１が腐食発生の可能性のある参照値６０２よりも小さい場合、腐食発生に対するｐＨ測定値６０１に有意な変化があったと大小判定器６０３が判断し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３６】
図８に水分量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器３１４の詳細を示す。水分量の初期値７０２と現在値７０１の差と参照値７０３の大小判定器７０４の構成からなる。図８において、７０１は水分量測定値、７０２は初期の水分量測定値、７０３は腐食発生可能水分量の参照値、７０４は現在の水分量測定値と初期の水分量測定値の差と参照値の大小判定器で、（現在の水分量測定値−初期の水分量測定値）＜参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。水分量の初期値７０２と現在値７０１の差が腐食発生の可能性のある参照値７０３よりも小さい場合、腐食発生に対する水分量に有意な変化があったと大小判定器７０４が判断し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３７】
図９に酸素量初期値と現在値の差が下限値より小さいかどうかの判別器３１５の詳細を示す。酸素量の初期値８０２と現在値８０１の差と参照値８０３の大小判定器８０４の構成からなる。図９において、８０１は酸素量測定値、８０２は初期の酸素量測定値、８０３は腐食発生可能酸素量の参照値、８０４は現在の酸素量測定値と初期の酸素量測定値の差と参照値の大小判定器で、（現在の酸素量測定値−初期の酸素量測定値）＜参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。酸素量の初期値８０２と現在値８０１の差が腐食発生の可能性のある参照値８０３よりも小さい場合、腐食発生に対する酸素量に有意な変化があったと大小判定器８０４が判断し、条件成立情報を条件判別器に送る。
【００３８】
図１０に水素量初期値と現在値の差が上限値より大きいかどうかの判別器の詳細を示す。水素量の初期値９０２と現在値９０１の差と参照値９０３の大小判定器９０４の構成からなる。図１０において、９０１は水素量測定値、９０２は初期の水素量測定値、９０３は腐食発生可能水素量の参照値、９０４は現在の水素量測定値と初期の水素量測定値の差と参照値の大小判定器で（現在の水素量測定値−初期の水素量測定値）＞参照値のとき条件成立情報を出力する手段である。水素量の初期値９０２と現在値９０１の差が腐食発生の可能性のある参照値９０３よりも大きい場合、腐食発生に対する水素量に有意な変化があったと大小判定器９０４が判断し、条件成立情報を条件判別器３１２に送る。
【００３９】
オーバーパック１０７に光ファイバセンサ１０８，１０９，１１０を敷設する方法の例を図５に示す。光ファイバセンサ１０８，１０９，１１０は機械的強度が小さいためオーバーパック１０７に図５に示すような溝４０１、４０２を作成し、その溝の中に温度測定用光ファイバセンサ１０８、変位測定用光ファイバセンサ１０９、表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０を埋め込む。この溝４０１、４０２の形状は光ファイバセンサ１０８，１０９，１１０にダメージを与えないような形状が望ましいため、円形としている。
【００４０】
以上説明した実施例により地下数百メートルに埋設した高レベル放射性廃棄物の人工バリア環境モニタリングが可能になり、高レベル放射性廃棄物が外に漏れないようにしているオーバーパックの金属腐食監視装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】熱−水−応力−化学の錬成挙動の概念図。
【図２】光ファイバセンサを用いて人工バリア環境の温度、変位、ｐＨ、水分、酸素、水素を測定し、オーバーパックの健全性を監視する情報を提供する実施例である人工バリア環境モニタリング装置１０１の構成図。
【図３】表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ１１０の構造例を示す図。
【図４】人工バリア環境モニタリング装置１０１においてオーバーパック１０７の腐食有無を判断するデータ処理および判定ルールの構成例を示す図。
【図５】オーバーパック１０７への光ファイバセンサ取り付け構造例を示す図。
【図６】同一場所における温度および変位の参照値の大小判定器構造例。
【図７】ｐＨ測定値と参照値の大小判定較器構造例を示す図。
【図８】水分量の初期値と現在値の差と参照値の大小判定器構造例を示す図。
【図９】酸素量の初期値と現在値の差と参照値の大小判定器構造例を示す図。
【図１０】水素量の初期値と現在値の差と参照値の大小判定器構造例を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１００…人工バリア環境モニタリング装置、１０１…人工バリア環境モニタリング部、１０２…データ収集器、１０３…温度変位測定制御器、１０４…表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器、１０６…緩衝材、１０７…オーバーパック、１０８…温度測定用光ファイバセンサ、１０９…変位測定用光ファイバセンサ、１１０…表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ、１１１…レーザ光発信器、１１２…ＢＯＴＤＲ測定器、１１３…チャネル切替器、１１４…Ｐ偏光付き白色光源、１１５…分光器、１１６…チャネル切替器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサ，およびｐＨ，水分，水素，酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを備え、並びに温度変位測定制御器および表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を備え、前記温度変位測定制御器を制御して前記温度測定用光ファイバセンサおよび変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を制御し、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求め、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する腐食判定手段を備えること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記温度変位測定制御器は、ＢＯＴＤＲ測定器を使用して散乱光強度から距離と温度および距離と変位量を求めることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項３】
請求項１において、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器は、分光器を備えることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項４】
請求項１において、前記オーバーパックには、入口の幅よりも径の大きい円形の溝が直線状もしくはらせん状に掘られ、該溝に前記温度測定用光ファイバセンサ、変位測定用光ファイバセンサおよび表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを設置したことを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項５】
放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に設けた温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記オーバーパックの周囲に設けた表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求める手段と、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する手段と、を備えた人工バリア環境モニタリングを有すること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項１】
放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサ，およびｐＨ，水分，水素，酸素を測定する表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを備え、並びに温度変位測定制御器および表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を備え、前記温度変位測定制御器を制御して前記温度測定用光ファイバセンサおよび変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器を制御し、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求め、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する腐食判定手段を備えること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記温度変位測定制御器は、ＢＯＴＤＲ測定器を使用して散乱光強度から距離と温度および距離と変位量を求めることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項３】
請求項１において、前記表面プラズモン共鳴光ファイバセンサ測定制御器は、分光器を備えることを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項４】
請求項１において、前記オーバーパックには、入口の幅よりも径の大きい円形の溝が直線状もしくはらせん状に掘られ、該溝に前記温度測定用光ファイバセンサ、変位測定用光ファイバセンサおよび表面プラズモン共鳴光ファイバセンサを設置したことを特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【請求項５】
放射性廃棄物を封入したオーバーパックの腐食有無を判定する人工バリア環境モニタリング装置において、
前記オーバーパックの周囲に設けた温度測定用光ファイバセンサ，変位測定用光ファイバセンサからのブリルアン散乱光に基づいてそれぞれ温度および変位の変位量を求め、および前記オーバーパックの周囲に設けた表面プラズモン共鳴光ファイバセンサからの検出値である表面プラズモン共鳴した光を分光してｐＨ，水分，水素，酸素の物理値に従った波長の光吸収量を求める手段と、前記変位量および波長の光吸収量から演算処理した温度，変位，ｐＨ，水分，酸素量増減および水素量増減のすべてを予め定めた値と比較することによって前記オーバーパックの腐食の有無を判定する手段と、を備えた人工バリア環境モニタリングを有すること
を特徴とする人工バリア環境モニタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−９３４１３（Ｐ２００７−９３４１３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８３８３１（Ｐ２００５−２８３８３１）
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（３９００２３９２８）日立エンジニアリング株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（３９００２３９２８）日立エンジニアリング株式会社 (134)
【Ｆターム（参考）】
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