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JPH06109634A - Hydrogen detector - Google Patents

Hydrogen detector

Info

Publication number
JPH06109634A
JPH06109634A JP4260258A JP26025892A JPH06109634A JP H06109634 A JPH06109634 A JP H06109634A JP 4260258 A JP4260258 A JP 4260258A JP 26025892 A JP26025892 A JP 26025892A JP H06109634 A JPH06109634 A JP H06109634A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
optical fiber
fiber
detection sensor
sensor unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4260258A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromichi Kumagai
博道 熊谷
Kazuo Yoshida
和生 吉田
Kazuo Sanada
和夫 真田
Sadao Chigira
定雄 千吉良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Fujikura Ltd
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd, Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP4260258A priority Critical patent/JPH06109634A/en
Publication of JPH06109634A publication Critical patent/JPH06109634A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To shorten the hydrogen detecting time by constituting a hydrogen detection sensor by coiling an optical fiber, so as to detect hydrogen based upon the increase of optical transmission loss when the optical fiber absorbs hydrogen. CONSTITUTION:For a sensor part 11, the portion of an optical fiber 12 whose coating was removed is coiled up, and fixed with a coating 13 whose material is identical with the fiber 12, thus the fiber 12 is reinforced. Relating to the titled hydrogen detector, a sensor part 11 is directly provided to a fused sodium main flow channel of a fast breeder, and a laser beam source is connected to one end of the fiber 12, and an optical power meter is connected to the other end. In case a steam generator is damaged to make the fused sodium react with water to increase hydrogen in the fused sodium, the hydrogen is diffused in the fiber 12, so as to lower optical transmission efficiency. The increase of hydrogen concentration in the fused sodium is detected based upon the drop of transmission efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、流体中に溶存する水
素、および混合ガス中に含まれる水素を検出するために
使用される水素検出器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen detector used for detecting hydrogen dissolved in a fluid and hydrogen contained in a mixed gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の水素検出器の用途の1つとし
て、ナトリウム冷却高速増殖炉等における水素検出シス
テムがある。ナトリウム冷却高速増殖炉の蒸気発生器
は、内部を水の流れる伝熱管を外側から液体ナトリウム
で加熱することにより水蒸気を発生させる。万一、この
伝熱管が破損した場合、ナトリウム中に水が噴出し、水
とナトリウムが激しい化学反応を起こすことになる。こ
の現象は、ナトリウム−水反応と呼ばれ、初期は小さな
伝熱管の損傷であっても、放置すると反応生成物による
腐食で大規模な損傷に発展し、高い圧力を発生する事故
につながることが知られている。このような事故を防止
するために、なるべく規模の小さなうちにナトリウム−
水反応を発見することが重要となる。
2. Description of the Related Art One of the applications of this type of hydrogen detector is a hydrogen detection system in a sodium cooled fast breeder reactor or the like. The steam generator of a sodium-cooled fast breeder reactor generates steam by heating a heat transfer tube through which water flows inside from outside with liquid sodium. Should this heat transfer tube break, water will gush into the sodium, causing a violent chemical reaction between the water and sodium. This phenomenon is called sodium-water reaction, and even if a small heat transfer tube is damaged in the initial stage, if left unattended, it may develop into a large-scale damage due to corrosion by reaction products, leading to an accident that generates high pressure. Are known. So as to prevent such accidents, sodium-
It is important to discover the water reaction.

【0003】小規模のナトリウム−水反応の検出には、
従来より、ナトリウム−水反応により発生し溶融ナトリ
ウム中に溶解した水素ガス及び蒸気発生器のカバーガス
中に混合した水素ガスを検出する方法が用いられてい
る。従来の水素計は、真空ポンプを用いた動的平衡法と
呼ばれる原理に基いて設計されている。図5は従来の水
素計の一例を示す概略図であり、この水素計1は、一端
がナトリウム流路に接続された筒状の本体2と、この本
体2を溶融ナトリウム流入部と減圧室3とに隔てるニッ
ケル膜4と、減圧室3の後部に接続された真空ポンプ5
と、減圧室3内の気圧を測定する真空計6と、真空ポン
プ5の前方に設けられた排気量保証用のオリフィス7と
を備えて構成されている。
For the detection of small-scale sodium-water reactions,
Conventionally, a method of detecting hydrogen gas generated by a sodium-water reaction and dissolved in molten sodium and hydrogen gas mixed in a cover gas of a steam generator has been used. The conventional hydrogen meter is designed based on a principle called a dynamic equilibrium method using a vacuum pump. FIG. 5 is a schematic view showing an example of a conventional hydrogen meter. The hydrogen meter 1 includes a cylindrical main body 2 having one end connected to a sodium flow path, a molten sodium inflow section and a decompression chamber 3 for the main body 2. And a vacuum pump 5 connected to the rear part of the decompression chamber 3
And a vacuum gauge 6 for measuring the atmospheric pressure in the decompression chamber 3, and an orifice 7 provided in front of the vacuum pump 5 for ensuring the exhaust volume.

【0004】この水素計1は溶融ナトリウムの主流路か
ら分岐された配管に接続され、配管を通って主流路を流
れる溶融ナトリウムが本体2の一端側に導かれるように
設置される。ナトリウム中の水素は、ニッケル膜4を通
して減圧室3内に拡散し、オリフィス7により一定の排
気速度で真空ポンプ5によって排気される。溶融ナトリ
ウム中の水素濃度変化によって水素の拡散量および減圧
室内の圧力が変化するため、設置された真空計6の指示
値から水素濃度を知ることができる。
The hydrogen meter 1 is connected to a pipe branched from a main flow path for molten sodium, and is installed so that the molten sodium flowing through the main flow path through the pipe is guided to one end of the main body 2. Hydrogen in sodium diffuses into the decompression chamber 3 through the nickel film 4, and is exhausted by the vacuum pump 5 through the orifice 7 at a constant exhaust speed. Since the diffusion amount of hydrogen and the pressure in the decompression chamber change due to the change in the hydrogen concentration in the molten sodium, the hydrogen concentration can be known from the indicated value of the vacuum gauge 6 installed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水素計1を用いた水素検出方法は、分岐配管およびニッ
ケル膜内の水素拡散による時間遅れがあるため、膜温度
が350℃程度の場合で水素濃度変化を検出するまでに
30秒以上の時間が必要であった。
However, in the conventional hydrogen detection method using the hydrogen meter 1, there is a time delay due to hydrogen diffusion in the branch pipe and the nickel film, so that the hydrogen is detected when the film temperature is about 350 ° C. It took 30 seconds or more to detect the change in concentration.

【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、水素の検出時間を短縮することにより、万一損傷事
故が発生した際に、直ちに事故発生を検出して事故拡大
防止策を講じることにより安全性を向上させることがで
きる高性能の水素検出器の提供を目的としている。また
本発明は溶融ナトリウム中及びカバーガス中の水素検出
に限らず、他の流体および混合ガス中の水素検出に適用
できるものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by shortening the hydrogen detection time, in the event of a damage accident, immediately detect the occurrence of the accident and take measures to prevent the expansion of the accident. The purpose of the present invention is to provide a high-performance hydrogen detector that can improve safety. Further, the present invention is not limited to detection of hydrogen in molten sodium and cover gas, but can be applied to detection of hydrogen in other fluids and mixed gases.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は、光ファイバをコイル状に巻回した水素検出センサ部
を備え、該水素検出センサ部の光ファイバが水素を吸収
した際の光伝送損失の増加により水素を検出する水素検
出器である。
According to the invention described in claim 1, there is provided a hydrogen detection sensor section in which an optical fiber is wound in a coil shape, and the optical fiber of the hydrogen detection sensor section absorbs hydrogen. It is a hydrogen detector that detects hydrogen due to an increase in transmission loss.

【0008】また請求項2に記載した発明は、上記水素
検出センサ部が石英ロッドの外周に光ファイバを巻回し
て溶着一体化すると共に、該光ファイバのクラッドをエ
ッチングにより薄化せしめてなるものである。
According to a second aspect of the present invention, the hydrogen detection sensor portion is formed by winding an optical fiber around the outer periphery of the quartz rod to fuse and integrate the optical fiber, and thinning the cladding of the optical fiber by etching. Is.

【0009】また請求項3に記載した発明は、基板上
に、GeO2又はTiO2をドープしたSiO2からな
り、入射端と出射端から二重渦巻状に延び出して終端で
接続された導波路が形成され、かつ該導波路がSiO2
からなる薄膜で被覆された水素検出センサ部を備え、該
水素検出センサ部の導波路が水素を吸収した際の光伝送
損失の増加により水素を検出する水素検出器である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a conductor comprising SiO 2 doped with GeO 2 or TiO 2 on a substrate, extending from the incident end and the emission end in a double spiral shape and connected at the end. A waveguide is formed and the waveguide is made of SiO 2
Is a hydrogen detector including a hydrogen detection sensor unit covered with a thin film made of, and detecting hydrogen by an increase in optical transmission loss when the waveguide of the hydrogen detection sensor unit absorbs hydrogen.

【0010】また請求項4に記載した発明は、金属被覆
ファイバに、金属被覆を剥いで光ファイバ裸線を露出さ
せるとともに該露出部分の両側の金属被覆を通液孔を有
する補強部材で把持してなる水素検出センサ部を形成
し、該水素検出センサ部の光ファイバが水素を吸収した
際の光伝送損失の増加により水素を検出する水素検出器
である。
According to a fourth aspect of the invention, the metal coated fiber is stripped of the metal coating to expose the bare optical fiber, and the metal coating on both sides of the exposed portion is held by a reinforcing member having a liquid passage hole. A hydrogen detector that forms a hydrogen detection sensor part and that detects hydrogen due to an increase in optical transmission loss when the optical fiber of the hydrogen detection sensor part absorbs hydrogen.

【0011】[0011]

【作用】本発明による水素検出器は、水素検出センサ部
に光ファイバ或いは導波路を用い、これら光ファイバや
導波路の周囲に水素が存在すると、光ファイバや導波路
内に水素が拡散すると共にそれら材質と水素が化学反応
して光ファイバや導波路の光伝送効率が低下する性質を
検出原理としている。これら水素検出センサ部は小型化
が容易であり、また高温で使用することができるので、
センサ部を流体中の主流路に設置することを可能とし、
分岐配管を不要とするとともに、センサ部温度を高温と
することで拡散速度が高まり、検出時間を短縮すること
ができる。
In the hydrogen detector according to the present invention, an optical fiber or a waveguide is used in the hydrogen detection sensor section. If hydrogen exists around the optical fiber or the waveguide, hydrogen diffuses into the optical fiber or the waveguide. The detection principle is the property that hydrogen reacts chemically with these materials and the optical transmission efficiency of the optical fiber or the waveguide decreases. Since these hydrogen detection sensor parts can be easily downsized and can be used at high temperatures,
It is possible to install the sensor part in the main flow path in the fluid,
By making the branch pipe unnecessary and increasing the temperature of the sensor unit, the diffusion speed is increased and the detection time can be shortened.

【0012】[0012]

【実施例】図1は、本発明に係る水素検出器の第1実施
例を示すものであって、図中符号11は水素検出センサ
部(以下、センサ部と略称する)である。このセンサ部
11は、光ファイバ12の被覆除去部分をコイル状に巻
回し、光ファイバ12と同じ材料からなる被覆13で固
めた構成になっている。この被覆13は裸線の状態では
破損しやすいファイバを補強するためのものである。こ
のセンサ部11の作製方法を例示すると、コア径40μ
m程度、ファイバ径50μm程度の裸ファイバを紡糸
し、これを10mmφの石英棒(又は石英パイプ)に巻
き付け、ついで内径11mm、外径12mmの薄肉の石
英管を被せ、ガラス旋盤、酸水素トーチによりコラップ
スを行って一体化することにより作製される。又は、上
記紡糸ファイバを10mmφの石英棒(又は石英パイ
プ)に巻き付けた後、1000℃程度の高温炉にて塑性変形
させ、その後薄肉の石英パイプを被せる(コラップス無
し)方法でも良い。
1 shows a first embodiment of a hydrogen detector according to the present invention, in which reference numeral 11 denotes a hydrogen detection sensor section (hereinafter abbreviated as a sensor section). The sensor portion 11 has a structure in which the coating removed portion of the optical fiber 12 is wound in a coil shape and is fixed with a coating 13 made of the same material as the optical fiber 12. This coating 13 is for reinforcing the fiber which is easily broken in the bare wire state. To exemplify the method of manufacturing the sensor unit 11, the core diameter is 40 μ
A bare fiber having a diameter of about 50 m and a fiber diameter of about 50 μm is spun, wound around a 10 mmφ quartz rod (or quartz pipe), covered with a thin quartz tube having an inner diameter of 11 mm and an outer diameter of 12 mm, and then a glass lathe and an oxyhydrogen torch are used. It is manufactured by performing collapse and integrating. Alternatively, the spun fiber may be wound around a 10 mmφ quartz rod (or a quartz pipe), plastically deformed in a high temperature furnace at about 1000 ° C., and then covered with a thin quartz pipe (without collaps).

【0013】この水素検出器は、センサ部11を高速増
殖炉の溶融ナトリウム主流路に直接設置し、光ファイバ
12の一端にレーザ光源を接続すると共に、他端を光パ
ワーメータに接続した状態で設置され、一端からレーザ
光を入れて他端で出力を監視する。そして、万一水蒸気
発生器に破損が生じ、溶融ナトリウムと水との反応によ
って溶融ナトリウム中に水素が増加した場合には、セン
サ部11中の光ファイバ12に水素が拡散すると共にそ
れら材質と水素が化学反応して光ファイバ12の光伝送
損失が増加して光伝送効率が低下する。この光の伝送効
率の低下により溶融ナトリウム中の水素濃度上昇を検出
する。
In this hydrogen detector, the sensor unit 11 is directly installed in the molten sodium main flow path of the fast breeder reactor, the laser light source is connected to one end of the optical fiber 12, and the other end is connected to the optical power meter. It is installed and puts in laser light from one end and monitors the output at the other end. If the steam generator is damaged and hydrogen increases in the molten sodium due to the reaction between the molten sodium and water, hydrogen diffuses into the optical fiber 12 in the sensor unit 11 and the material and hydrogen Chemically react with each other to increase the optical transmission loss of the optical fiber 12 and reduce the optical transmission efficiency. Due to this decrease in light transmission efficiency, an increase in hydrogen concentration in molten sodium is detected.

【0014】センサ部11のコイルの直径は1cm程度
とすることができ、これにより従来は分岐配管を用いて
溶融ナトリウムの主流路外に設置していたものを、主流
路内に直接設置することが可能となり、分岐配管を用い
ることによる検出遅れを解消することができる。さら
に、センサ部11を主流路内に設置することで、センサ
部11の温度を400〜450℃とすることができ、センサ部
11の光ファイバ12中への水素の拡散速度を高めるこ
とも可能であり、水素拡散遅延による検出時間遅れにつ
いても改善することができる。従ってこの水素検出器に
よれば、従来品に比べ、水素の検出時間を短縮すること
ができ、万一損傷事故が発生した際に、直ちに事故発生
を検出して事故拡大防止策を講じることにより安全性を
向上させることができる。
The diameter of the coil of the sensor section 11 can be set to about 1 cm, so that what was conventionally installed outside the main flow path of molten sodium using a branch pipe is directly installed in the main flow path. It is possible to eliminate the detection delay due to the use of the branch pipe. Furthermore, by installing the sensor unit 11 in the main flow path, the temperature of the sensor unit 11 can be set to 400 to 450 ° C., and the diffusion rate of hydrogen into the optical fiber 12 of the sensor unit 11 can be increased. Therefore, the detection time delay due to the hydrogen diffusion delay can be improved. Therefore, with this hydrogen detector, it is possible to shorten the hydrogen detection time compared to conventional products, and if a damage accident occurs, immediately detect the accident occurrence and take measures to prevent the accident from spreading. The safety can be improved.

【0015】またこのセンサ部11の検出感度は光路長
に比例するため、この水素検出器では、コイルの巻数に
より検出感度を任意に調節することが可能となる特徴を
も有している。
Further, since the detection sensitivity of the sensor section 11 is proportional to the optical path length, this hydrogen detector also has a feature that the detection sensitivity can be arbitrarily adjusted by the number of turns of the coil.

【0016】この水素検出器に用いる光ファイバ12の
組成としては、GeO2−P25−SiO2系光ファイバ
が好適である。即ち、この種の光ファイバはH2ガスが
ガラスに浸透拡散し、ガラス中の非架橋酸素と結合する
ことによりOH基が生じ、これによって光ファイバのO
H吸収ピークが増大して損失が増加する。このOH基の
生成反応の速度が最も大きいものが上記組成の光ファイ
バである。
As the composition of the optical fiber 12 used in this hydrogen detector, a GeO 2 --P 2 O 5 --SiO 2 based optical fiber is suitable. That is, in this type of optical fiber, H 2 gas permeates and diffuses into the glass and combines with non-bridging oxygen in the glass to generate an OH group, which causes O 2 in the optical fiber.
The H absorption peak increases and the loss increases. The optical fiber having the above composition has the highest rate of reaction for producing OH groups.

【0017】図2は本発明に係る水素検出器の第2実施
例を示すものであって、図中符号21は水素検出器のセ
ンサ部である。このセンサ部21は、石英ロッド22の
外周に石英系光ファイバ裸線23をバーナで加熱して塑
性変形させながら巻回して溶着一体化すると共に、全体
をフッ酸に浸漬し該裸線23のクラッドを厚さ10μm
程度まで薄化せしめてなるものである。ここで用いる石
英系光ファイバ裸線23としては、通常の光通信分野で
使用されるような、GeO2ドープSiO2のコアと、S
iO2のクラッドとからなるものが用いられる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the hydrogen detector according to the present invention, in which reference numeral 21 is a sensor portion of the hydrogen detector. In this sensor portion 21, a quartz optical fiber bare wire 23 is wound around a quartz rod 22 while being plastically deformed by a burner so as to be fused and integrated with the outer circumference of a quartz rod 22. Clad thickness 10μm
It will be thinned to a certain degree. The bare silica optical fiber 23 used here is a GeO 2 -doped SiO 2 core, which is used in the ordinary optical communication field, and S.
What is composed of an iO 2 clad is used.

【0018】この実施例による水素検出器は、先の実施
例のものと同様に、センサ部21を主流路内に直接設置
することが可能となり、分岐配管を用いることによる検
出遅れを解消することができ、またセンサ部を高温にし
て水素の拡散速度を高めることができるので、水素の検
出時間を短縮することができ、万一損傷事故が発生した
際に、直ちに事故発生を検出して事故拡大防止策を講じ
ることにより安全性を向上させることができる。また通
常のコア/クラッド型光ファイバを用いそのクラッドを
薄化してコアへの水素拡散距離を短くしたので、水素検
出の応答速度を速くすることができる。また通常の光フ
ァイバを用いて水素センサ部を構成でき、既存の光源や
光検出器との適合性に優れ、これら機器との接続も容易
となる。
In the hydrogen detector according to this embodiment, the sensor portion 21 can be directly installed in the main flow path, like the previous embodiment, and the detection delay due to the use of the branch pipe can be eliminated. In addition, since the temperature of the sensor can be increased to increase the diffusion rate of hydrogen, the hydrogen detection time can be shortened. Safety can be improved by taking measures to prevent expansion. Further, since the ordinary core / clad type optical fiber is used and the cladding is thinned to shorten the hydrogen diffusion distance to the core, the response speed of hydrogen detection can be increased. Further, the hydrogen sensor unit can be configured by using an ordinary optical fiber, which is excellent in compatibility with existing light sources and photodetectors, and can be easily connected to these devices.

【0019】図3は本発明に係る水素検出器の第3実施
例を示すものであって、図中符号31は水素検出器のセ
ンサ部である。このセンサ部31は石英或いはシリコン
からなる基板32上に、GeO2又はTiO2をドープし
たSiO2からなり、入射端33と出射端34から二重
渦巻状に延び出して終端で接続された導波路35が形成
され、かつ導波路35をSiO2からなる薄膜(図示
略)で被覆した構成になっている。この被覆の厚さは5
μm程度で良い。上記導波路35を形成するには、石英
基板上に図3に示すような形状にGeO2ドープSiO2
をディポジションし、その後に導波路形成面にSiO2
を約5μm厚で均一にディポジションする方法などによ
って形成される。導波路35の入射端33、出射端34
にはそれぞれ光ファイバ36が接続される。
FIG. 3 shows a third embodiment of the hydrogen detector according to the present invention, in which reference numeral 31 is a sensor portion of the hydrogen detector. The sensor unit 31 is made of SiO 2 doped with GeO 2 or TiO 2 on a substrate 32 made of quartz or silicon, and extends from the incident end 33 and the emitting end 34 in a double spiral shape and is connected at the end. The waveguide 35 is formed, and the waveguide 35 is covered with a thin film (not shown) made of SiO 2 . The thickness of this coating is 5
About μm is sufficient. To form the waveguide 35, a GeO 2 -doped SiO 2 film having a shape as shown in FIG. 3 is formed on a quartz substrate.
Of SiO 2 on the waveguide formation surface.
Is uniformly deposited with a thickness of about 5 μm. Incident end 33 and exit end 34 of the waveguide 35
An optical fiber 36 is connected to each.

【0020】この実施例による水素検出器は、先の実施
例のものと同様に、水素検出の応答速度を速くすること
ができるので、万一損傷事故が発生した際に、直ちに事
故発生を検出して事故拡大防止策を講じることにより安
全性を向上させることができる。
Since the hydrogen detector according to this embodiment can increase the response speed of hydrogen detection in the same manner as in the previous embodiment, when a damage accident occurs, the accident occurrence is immediately detected. The safety can be improved by taking measures to prevent the accident from spreading.

【0021】図4は本発明に係る水素検出器の第4実施
例を示すものである。この水素検出器は、金属被覆ファ
イバ41に、1又は複数個のセンサ部42を形成し、金
属被覆ファイバ41の一方にOTDR(図示略)を接続
して構成したものである。このセンサ部42は、金属被
覆ファイバ41の金属被覆44を所定長さ剥いで光ファ
イバ裸線43を露出させるとともに、その露出部分の両
側の金属被覆43を、通液孔45を有する補強部材46
で把持して補強して構成されている。金属被覆ファイバ
41の被覆材および補強部材46には、被測定流体と反
応性のない金属材料が使用されている。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the hydrogen detector according to the present invention. This hydrogen detector is configured by forming one or a plurality of sensor units 42 on a metal-coated fiber 41 and connecting an OTDR (not shown) to one of the metal-coated fibers 41. In this sensor section 42, the metal coating 44 of the metal coated fiber 41 is peeled off by a predetermined length to expose the bare optical fiber 43, and the metal coating 43 on both sides of the exposed portion is reinforced with a liquid passage hole 45.
It is configured by being gripped with and reinforced. For the coating material of the metal-coated fiber 41 and the reinforcing member 46, a metal material that does not react with the fluid to be measured is used.

【0022】この水素検出器は、複数のセンサ部42を
有する金属被覆ファイバ41を被測定流体の主流路内に
敷設して、ファイバの一方側から測定光を入射し、OT
DR法によってファイバの長さ方向における損失増を多
点測定することができるようになっている。センサ部4
2における水素検出原理は先の各実施例と同様であり、
被測定流体が補強部材46の通液孔45を通して光ファ
イバ裸線43に接しており、被測定流体に水素が存在す
ると、この水素が光ファイバ裸線43中に拡散し、光フ
ァイバの材質と水素が化学反応して光ファイバの光伝送
損失が増加して光伝送効率が低下する。この光の伝送効
率の低下をOTDRによって測定し、流体中の水素濃度
上昇を検出する。
In this hydrogen detector, a metal-coated fiber 41 having a plurality of sensor portions 42 is laid in the main flow path of the fluid to be measured, and measurement light is incident from one side of the fiber to OT.
The DR method enables multipoint measurement of loss increase in the length direction of the fiber. Sensor part 4
The principle of hydrogen detection in 2 is the same as in each of the previous embodiments,
The fluid to be measured is in contact with the bare optical fiber 43 through the through hole 45 of the reinforcing member 46, and if hydrogen is present in the fluid to be measured, the hydrogen diffuses into the bare optical fiber 43, and the material of the optical fiber becomes Hydrogen chemically reacts to increase the optical transmission loss of the optical fiber and reduce the optical transmission efficiency. This decrease in light transmission efficiency is measured by OTDR to detect an increase in hydrogen concentration in the fluid.

【0023】この実施例による水素検出器は、先の各実
施例と同様の効果が得られる他、金属被覆ファイバ41
に間隔をおいて複数のセンサ部42を形成し、これを被
測定流体の主流路に敷設し、OTDRによって長さ方向
に多点測定を行うことができるので、主流路に沿って多
点で同時に測定を行うことができ、水素検出時間の短縮
化を一層向上できる。
The hydrogen detector according to this embodiment has the same effects as those of the previous embodiments, and also has a metal-coated fiber 41.
Since a plurality of sensor parts 42 are formed at intervals in the main flow path of the fluid to be measured and OTDR is used to perform multipoint measurement in the length direction, it is possible to perform multipoint measurement along the main flow path. The measurement can be performed at the same time, and the shortening of the hydrogen detection time can be further improved.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素検出
器は、水素検出センサ部に光ファイバ或いは導波路を用
い、水素検出センサ部の光ファイバや導波路が水素を吸
収した際の光伝送損失の増加により水素を検出するもの
であり、水素検出センサ部の小型化が容易であり、また
高温で使用することができるので、センサ部を被測定流
体の主流路に設置することを可能とし、分岐配管を不要
とするとともに、センサ部温度を高温とすることで拡散
速度が高まり、検出時間を短縮することができる。従っ
てこの水素検出器によれば、従来品に比べて水素の検出
時間を短縮することができる。これを液体金属冷却高速
増殖炉に適用すれば、万一損傷事故が発生した際に、直
ちに事故発生を検出して事故拡大防止策を講じることに
より安全性を向上させることができる。
As described above, the hydrogen detector of the present invention uses an optical fiber or a waveguide in the hydrogen detection sensor section, and uses an optical fiber or a waveguide when the hydrogen detection sensor section absorbs hydrogen. Since hydrogen is detected by increasing the transmission loss, it is easy to downsize the hydrogen detection sensor part and it can be used at high temperature, so it is possible to install the sensor part in the main flow path of the fluid to be measured. In addition, the branch pipe is not required, and the temperature of the sensor portion is increased to increase the diffusion rate and shorten the detection time. Therefore, according to this hydrogen detector, the detection time of hydrogen can be shortened as compared with the conventional product. If this is applied to a liquid metal cooled fast breeder reactor, in the unlikely event of a damage accident, it is possible to improve safety by immediately detecting the occurrence of the accident and taking measures to prevent the expansion of the accident.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の水素検出器の第1実施例を示す要部
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of essential parts showing a first embodiment of a hydrogen detector of the present invention.

【図2】 本発明の水素検出器の第2実施例を示す要部
斜視図である。
FIG. 2 is a main part perspective view showing a second embodiment of the hydrogen detector of the present invention.

【図3】 本発明の水素検出器の第3実施例を示す要部
平面図である。
FIG. 3 is a main part plan view showing a third embodiment of the hydrogen detector of the present invention.

【図4】 本発明の水素検出器の第4実施例を示す要部
側面図である。
FIG. 4 is a side view of essential parts showing a fourth embodiment of the hydrogen detector of the present invention.

【図5】 従来の水素計を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional hydrogen meter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31,42……水素検出センサ部、12…
…光ファイバ、13……被覆、22……石英ロッド、2
3……石英系光ファイバ裸線、32……基板、33……
入射端、34……出射端、35……導波路、41……金
属被覆ファイバ、43……光ファイバ裸線、44……被
覆、45……通液孔、46……補強部材。
11, 21, 31, 42 ... Hydrogen detection sensor section, 12 ...
… Optical fiber, 13… Coating, 22… Quartz rod, 2
3 ... Silica-based bare optical fiber, 32 ... Substrate, 33 ...
Input end, 34 ... Emission end, 35 ... Waveguide, 41 ... Metal coated fiber, 43 ... Bare optical fiber, 44 ... Coated, 45 ... Liquid passage hole, 46 ... Reinforcing member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 和夫 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 (72)発明者 千吉良 定雄 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuo Sanada 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture, inside the Sakura Factory, Fujikura Electric Wire Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバをコイル状に巻回した水素検
出センサ部を備え、該水素検出センサ部の光ファイバが
水素を吸収した際の光伝送損失の増加により水素を検出
する水素検出器。
1. A hydrogen detector which comprises a hydrogen detection sensor unit in which an optical fiber is wound in a coil shape, and which detects hydrogen due to an increase in optical transmission loss when the optical fiber of the hydrogen detection sensor unit absorbs hydrogen.
【請求項2】 上記水素検出センサ部が石英ロッドの外
周に光ファイバを巻回して溶着一体化すると共に、該光
ファイバのクラッドをエッチングにより薄化せしめてな
ることを特徴とする請求項1記載の水素検出器。
2. The hydrogen detection sensor unit is characterized in that an optical fiber is wound around the outer circumference of a quartz rod to be fused and integrated, and the cladding of the optical fiber is thinned by etching. Hydrogen detector.
【請求項3】 基板上に、GeO2又はTiO2をドープ
したSiO2からなり、入射端と出射端から二重渦巻状
に延び出して終端で接続された導波路が形成され、かつ
該導波路がSiO2からなる薄膜で被覆された水素検出
センサ部を備え、該水素検出センサ部の導波路が水素を
吸収した際の光伝送損失の増加により水素を検出する水
素検出器。
3. A waveguide made of SiO 2 doped with GeO 2 or TiO 2 is formed on the substrate, the waveguide extending from the entrance end and the exit end in a double spiral shape and connected at the end, and the waveguide is formed. A hydrogen detector comprising a hydrogen detection sensor unit whose waveguide is covered with a thin film made of SiO 2, and which detects hydrogen due to an increase in optical transmission loss when the waveguide of the hydrogen detection sensor unit absorbs hydrogen.
【請求項4】 金属被覆ファイバに、金属被覆を剥いで
光ファイバ裸線を露出させるとともに該露出部分の両側
の金属被覆を通液孔を有する補強部材で把持してなる水
素検出センサ部を形成し、該水素検出センサ部の光ファ
イバが水素を吸収した際の光伝送損失の増加により水素
を検出する水素検出器。
4. A hydrogen detection sensor portion is formed on a metal-coated fiber by exposing the bare optical fiber by stripping the metal coating and gripping the metal coating on both sides of the exposed portion with a reinforcing member having a liquid passage hole. A hydrogen detector that detects hydrogen due to an increase in optical transmission loss when the optical fiber of the hydrogen detection sensor unit absorbs hydrogen.
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