本發(fā)明涉及一種光纖貫穿裝置(optical fiber penetration)，上述光纖貫穿裝置貫穿例如核反應(yīng)堆安全殼、掩體、保險箱或化學(xué)裝置的氣密區(qū)域等需要內(nèi)外隔絕的容器、設(shè)備或房間的隔墻，并連結(jié)在隔墻的外側(cè)及內(nèi)側(cè)延伸的纜線。

背景技術(shù)：

作為以往的貫穿裝置的結(jié)構(gòu)，例如在專利文獻1中公開了如下的貫穿裝置：在貫穿核反應(yīng)堆安全殼的防護墻而設(shè)置的套管外側(cè)的前端部通過適配器設(shè)有集管環(huán)(header ring)，在該集管環(huán)安裝有多個纜線模塊，該纜線模塊的外側(cè)纜線通過終端部與外部纜線連接，纜線模塊的內(nèi)側(cè)纜線通過終端部與內(nèi)部纜線連接。在更換貫穿裝置時，切斷適配器與套管的焊接部，并將安裝有適配器的纜線模塊更換為新的部件。

在我國近年發(fā)生的核電站事故以來，人們尋求對核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的安全監(jiān)視設(shè)備、測量設(shè)備進行加強。以往，在我國，對將光纖用于發(fā)送核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的溫度或水位的測量數(shù)據(jù)的情況，由于光纖的耐放射線的問題沒有被采用。

近年來，雖然開發(fā)出了耐放射線性纖維，但是在開發(fā)與這樣的耐放射線纖維相對應(yīng)的氫檢測傳感器、溫度傳感器、水位傳感器等的測量設(shè)備的同時，也期望著開發(fā)具有耐壓性、氣密性、耐熱性、耐放射線性的核反應(yīng)堆安全殼的隔墻的光纖貫穿裝置。

然而，耐放射線纖維的樹脂覆蓋層自身缺乏耐熱性、耐壓性，無法就此用作貫穿裝置，而僅是纖維線的話容易斷線，無耐久性。為了將耐放射線纖維用作核反應(yīng)堆安全殼的防護墻的貫穿裝置，首先需要確保氣密性、耐久性。

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2004-157050號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有的問題而完成的，其課題在于提供一種使用耐放射線纖維，具有耐壓性、氣密性、耐熱性、耐放射線性以及耐水性的光纖貫穿裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的光纖貫穿裝置為如下裝置：其設(shè)置于貫穿隔絕第1空間與第2空間的隔墻而設(shè)置的套管的內(nèi)部，上述光纖貫穿裝置中具有：

第1光纜及第2光纜，上述第1光纜及第2光纜為將光纖線插入金屬制的細管而成；

筒體，上述筒體為配置于上述套管的軸向上的金屬制筒體，在該筒體的內(nèi)部，上述第1光纜配設(shè)于第1空間側(cè)，上述第2光纜配設(shè)于第2空間側(cè)；

內(nèi)部連接器，上述內(nèi)部連接器在上述筒體的內(nèi)部連接上述第1光纜與上述第2光纜；以及

第1蓋體及第2蓋體，上述第1蓋體及第2蓋體封閉上述筒體的兩端，

通過上述內(nèi)部連接器將上述第1光纜的細管的內(nèi)部與上述第2光纜的細管的內(nèi)部隔斷，并使上述第1光纜的光纖線與上述第2光纜的光纖線導(dǎo)通。

通過上述結(jié)構(gòu)，在第1光纜及第2光纜中，由于光纖線被插入細管內(nèi)，因此在光纖得到保護的同時，具有耐壓性、耐熱性與耐放射線性。

此外，通過內(nèi)部連接器，在導(dǎo)通第1光纜的光纖線與第2光纜的光纖線的狀態(tài)下，將第1光纜的細管的內(nèi)部與第2光纜的細管的內(nèi)部隔斷。由此，即使與第1光纜連接的隔墻的第1空間側(cè)的光纜的細管有所損傷，第1空間的氣體、水也不會從損傷的細管侵入第2空間的光纜中，從而保持了耐水性和氣密性。

優(yōu)選地，上述內(nèi)部連接器由插座(socket)與插頭(plug)構(gòu)成，

上述插座緊固上述第1光纜的細管的端部，并在光纖線的前端設(shè)有陰型或陽型接觸件，

上述插頭緊固上述第2光纜的細管的端部，并在光纖線的前端設(shè)有與上述插座的接觸件嵌合的陽型或陰型接觸件，

在上述插頭的內(nèi)部上述第2光纜的光纖線的周圍被樹脂密封，

上述插頭能夠以上述陰型接觸件與上述陽型接觸件嵌合的方式安裝于上述插座。

由此，通過僅將插頭橫置于插座這樣簡單的結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)部連接器，在導(dǎo)通第1光纜的光纖線與第2纜線的光纖線的狀態(tài)下，能夠?qū)⒌?光纜的細管的內(nèi)部與第2光纜的細管的內(nèi)部隔斷。

優(yōu)選在上述筒體的內(nèi)部填充有樹脂。

通過在筒體的內(nèi)部填充樹脂，內(nèi)部連接器、第1光纜及第2光纜被樹脂密封，更進一步提高纜線內(nèi)部的氣密性，從而能夠保護光纖。

優(yōu)選地，在上述筒體的內(nèi)部具有支承上述第1光纜及上述第2光纜，同時，將上述筒體的內(nèi)部分隔成多個空間的分隔板，

在被上述分隔板分隔的上述筒體內(nèi)的多個空間中，至少在配置有上述內(nèi)部連接器的空間內(nèi)填充有上述樹脂。

通過對筒體內(nèi)進行分隔，分別控制各空間的溫度，可以防止填充的樹脂的收縮、膨脹，能夠容易地進行樹脂的固化處理。

上述樹脂優(yōu)選為由氰酸酯樹脂(cyanate ester resin)與環(huán)氧樹脂混合得到的混合樹脂。

通過使用上述混合樹脂作為樹脂，向筒體內(nèi)注入混合樹脂后，能在150℃以下的溫度下固化，因此能夠防止高溫導(dǎo)致的光纖損傷。

根據(jù)本發(fā)明的光纖貫穿裝置及系統(tǒng)，能夠在導(dǎo)通第1纜線的光纖與第2纜線的光纖的狀態(tài)下，通過連接器確保各纜線內(nèi)部的氣密性，并且防止放射線和熱、或水的浸入，從而能夠保護光纖。

附圖說明

圖1為表示將本發(fā)明的實施方式所涉及的光纖貫穿裝置設(shè)置于核反應(yīng)堆安全殼的隔墻的狀態(tài)的立體圖。

圖2為圖1的光纖貫穿裝置的截面圖。

圖3為光纖貫穿裝置的內(nèi)部連接器的截面圖。

圖4為表示組裝光纖貫穿裝置的狀態(tài)的內(nèi)側(cè)單元與外側(cè)單元的主視圖。

圖5為表示組裝光纖貫穿裝置的狀態(tài)的主視圖。

圖6為表示組裝光纖貫穿裝置的狀態(tài)的主視圖及截面圖。

圖7為表示光纖貫穿裝置的變形例的截面圖。

具體實施方式

下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。

如圖1所示，本實施方式的光纖貫穿裝置1配設(shè)于圓筒狀的套管5內(nèi)，上述套管5貫穿核反應(yīng)堆安全殼的隔墻2，并連通圖中左側(cè)(隔墻2的內(nèi)側(cè))的安全殼內(nèi)側(cè)空間(第1空間)3與圖中右側(cè)(隔墻2的外側(cè))的安全殼外側(cè)空間(第2空間)4。應(yīng)予說明，在本說明書中，為方便起見，將各部件的核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)側(cè)及核反應(yīng)堆安全殼外側(cè)簡稱為內(nèi)側(cè)、外側(cè)。

光纖貫穿裝置1連接內(nèi)側(cè)光纜6與外側(cè)光纜7，上述內(nèi)側(cè)光纜6與設(shè)置在安全殼內(nèi)側(cè)空間3的傳感器(圖中未示出)連接，上述外側(cè)光纜7與設(shè)置在安全殼外側(cè)空間4的讀取裝置(圖中未示出)連接。

光纖貫穿裝置1從安全殼內(nèi)側(cè)空間3至安全殼外側(cè)空間4沿套管5的軸向延伸。光纖貫穿裝置1穿過設(shè)于套管5的兩端部及軸向的中央的支承體8的圓形孔9而得到支承。應(yīng)予說明，在圖1中，雖然作為代表只展示了一條光纖貫穿裝置1，但實際上有多條光纖貫穿裝置1、電氣貫穿裝置配設(shè)于套管5內(nèi)。內(nèi)側(cè)光纜6在安裝于套管5內(nèi)側(cè)的端部的內(nèi)側(cè)連接箱10與其它纜線一起匯集，并與各自的貫穿裝置連接。同樣地，外側(cè)光纜7也在安裝于套管5外側(cè)的端部的外側(cè)連接箱11與其它纜線一起匯集，并與各自的貫穿裝置連接。

如圖2所示，光纖貫穿裝置1具有兩端封閉的圓筒狀金屬制的筒體12、插入筒體12的安全殼內(nèi)側(cè)空間3側(cè)的內(nèi)部的多根第1光纜13、插入筒體12的安全殼外側(cè)空間4側(cè)的內(nèi)部的多根第2光纜14、以及連接第1光纜13與第2光纜14的多個內(nèi)部連接器15。光纖貫穿裝置1的筒體12的內(nèi)部空間被樹脂16填充。多個內(nèi)部連接器15以互不重疊的方式沿光纜13、14的長度方向錯位設(shè)置。

筒體12的口徑雖然取決于插入內(nèi)部的光纜13、14的根數(shù)(通常為16根居多)、內(nèi)部連接器15的大小，但約為100～200mm的程度。此外，筒體12的長度雖然取決于配設(shè)光纖貫穿裝置1的套管5的長度，即隔墻2的厚度，但是為1000～3000mm的程度。筒體12由不銹鋼等金屬制成的3根管道12a、12b、12c組成，通過焊接相鄰的管道12a、12b、12c的端面而形成。在各管道12a、12b、12c形成有樹脂填充口17a和排出口17b。在中央部的第2管道12b形成有漏氣檢測孔18。漏氣檢測孔18通過圖中未示出的導(dǎo)管與設(shè)于內(nèi)側(cè)或外側(cè)的圖中未示出的壓力計連接，用于檢測由于光纜13、14的后述細管24、筒體12的損傷等而導(dǎo)致的筒體12內(nèi)的壓力的變化。

第1管道12a的內(nèi)側(cè)的端部與圓形板狀的第1蓋體19抵接并焊接。在第1蓋體19固定有多個第1連接器20，并與第1光纜13的內(nèi)側(cè)的端部連接。第1連接器20也可以不固定于第1蓋體19，而是安裝于貫穿第1蓋體19的第1光纜13的前端。第3管道12c的外側(cè)的端部插入有圓形板狀的第2蓋體21并與之焊接。多根第2光纜14在厚度方向上貫穿第2蓋體21，在其前端安裝有第2連接器22。第2連接器22也可以不安裝于第2光纜14的前端，而是與第1連接器20相同地固定于第2蓋體21。

內(nèi)側(cè)光纜6與第1連接器20連接，在該內(nèi)側(cè)光纜6的前端連接有上述傳感器。在第2連接器22連接有外側(cè)光纜7，在該外側(cè)光纜7的前端連接有上述讀取裝置。由此，傳感器與讀取裝置能夠通過內(nèi)側(cè)光纜6、第1連接器20、光纖貫穿裝置1、第2連接器22及外側(cè)光纜7容易地連接。

第1光纜13與第2光纜14被設(shè)于第1管道12a與第2管道12b的焊接部及第2管道12b與第3管道12c的焊接部的圓形的分隔板23a、23b支承。

如圖3所示，第1光纜13與第2光纜14分別具有不銹鋼制的細管24與插入該細管24的光纖線25。內(nèi)側(cè)光纜6與外側(cè)光纜7也有相同的結(jié)構(gòu)。

細管24為不銹鋼制的管道，優(yōu)選具有以下特性。

材質(zhì)：SUS304(或SUS316)

外形/壁厚：2.0±0.05mm/0.2±0.05mm

容許張力：216N

容許側(cè)壓(allowable lateral pressure)：20,000N/50mm

使用溫度：常溫～200℃

光纖線25為第4699267號專利的耐放射線光纖的線，優(yōu)選在F-SiO₂的纖維(添加約0.8％的氟元素)上涂覆有聚酰亞胺樹脂的、具有抑制、修復(fù)放射線所導(dǎo)致的缺陷的生成的功能并具有以下特性的耐放射線單模光纖(RRSMFB)。

包層直徑：125±1μm

使用波長nm：1310、1550

初始傳輸損耗(initial transmission loss)：≦0.5dB/km

耐壓測試：≧0.7GN/m²

耐熱溫度：300℃

γ射線少佐傳輸損耗：1×10⁶R/h 約0.5dB/100m

1×10⁵R/h 約0.3dB/100m

在光纖貫穿裝置1的內(nèi)部空間填充的熱固性樹脂16為氰酸酯樹脂與環(huán)氧樹脂以4:6的比例混合而成的混合樹脂。

如圖3所示，內(nèi)部連接器15為具有插座26、以及與該插座26連接的插頭27的水下連接器。第1連接器20與第2連接器22也具有相同的結(jié)構(gòu)，因此省略說明。

插座26為一端被壁部28封閉的圓筒形，插頭27從其另一端的開口端29插入。連接于安全殼內(nèi)側(cè)空間3(參照圖1)的傳感器的插座側(cè)的第1光纜13貫穿壁部28并在插座26的內(nèi)部延伸。此外，第1光纜13的光纖線25的前端部通過固定于插座26的第1保持部30而被保持于插座26的內(nèi)部。第1光纜13的細管24的前端焊接于插座26的壁部28。

第1保持部30具有陰型接觸件31、接觸件固定部32、與保持環(huán)33。

陰型接觸件31具有光纖保持孔34與接觸件插入孔35。在光纖保持孔34嵌插固定有第1光纜13的光纖線25的前端部。接觸件插入孔35的直徑大于光纖保持孔34，插入有插頭27的后述陽型接觸件48。

接觸件固定部32為在軸向上短于陰型接觸件31的圓筒形，并配設(shè)于陰型接觸件31與保持環(huán)33之間。在接觸件固定部32的內(nèi)側(cè)嵌插有陰型接觸件31。

保持環(huán)33為在軸向上短于接觸件固定部32的圓筒形。在固定于插座26的內(nèi)周面的保持環(huán)33的內(nèi)部嵌插有接觸件固定部32。

插頭27為在軸向上延伸的圓筒形，具有密封第2光纜14的纜線密封體36與連結(jié)固定于該纜線密封體36的插頭主體37。

纜線密封體36密封第2光纜14的細管24的前端。纜線密封體36為圓筒形，具有在軸向上延伸的纜線保持孔38、樹脂填充孔39和階梯部40。纜線保持孔38的直徑小于樹脂填充孔39，通過階梯部40與樹脂填充孔39連通。

在纜線保持孔38嵌插有第2光纜14的細管24，該細管24的前端卡定于階梯部40而被定位。纜線密封體36的外側(cè)端面41與細管24焊接固定。

在樹脂填充孔39的階梯部40側(cè)的端部填充有高粘性的樹脂42。在高粘性的樹脂42旁填充有低粘性的樹脂43。樹脂42、43優(yōu)選為環(huán)氧樹脂，但并不限于環(huán)氧樹脂。由此，可確保第2光纜14的細管24內(nèi)部的氣密性，防止放射線和熱、或水的浸入，從而能夠保護光纖線25。

插頭主體37的前端部插入插座26內(nèi)。在插頭主體37的外周配設(shè)有緊固環(huán)45，上述緊固環(huán)45與在插座26的外周形成的外螺紋44螺紋連接。保持第2光纜14的光纖線25的第2保持部46通過嵌插于插頭主體37的內(nèi)周面的薄片的環(huán)狀體47固定于插頭主體37的內(nèi)側(cè)。

從第2光纜14在插頭27內(nèi)延伸的光纖線25，貫穿各環(huán)氧樹脂42、43而延伸至第2保持部46。第2保持部46具有陽型接觸件48、接觸件保持環(huán)49與接觸件固定部50。

陽型接觸件48為在內(nèi)側(cè)保持第2光纜14的光纖線25的前端部的圓筒形。陽型接觸件48的前端從接觸件保持環(huán)49與接觸件固定部50的端面向插座26突出。

接觸件保持環(huán)49為在軸向上短于陽型接觸件48的圓筒形，并配設(shè)于陽型接觸件48與接觸件固定部50之間。接觸件保持環(huán)49為在軸向上短于陽型接觸件48，并與接觸件保持環(huán)49長度相同的圓筒形。

接觸件固定部50通過環(huán)狀體47固定于插頭27的內(nèi)周面，在其內(nèi)部嵌插有接觸件保持環(huán)49。

下面，對本發(fā)明的光纖貫穿裝置1的制造方法及安裝于核反應(yīng)堆安全殼的隔墻2的套管5的方法進行說明。

如圖4所示，將第1蓋體19在圖中a的位置焊接安裝于第1管道12a，將第1光纜13在被第1分隔板23a支承的狀態(tài)下從第1管道12a的外側(cè)的端部插入，使第1光纜13的內(nèi)側(cè)的端部穿過第1蓋體19而安裝于第1連接器20，并將該第1連接器20安裝于第1蓋體19，另一方面，將內(nèi)部連接器15的插座26安裝于第1光纜13的外側(cè)的端部，使第1分隔板23a位于第1管道12a的外側(cè)的端部，由此來組裝內(nèi)側(cè)單元A。第1光纜13的細管24優(yōu)選通過焊接等緊固于第1分隔板23a，但也可以不緊固于第1分隔板23a。

接著，使第2光纜14支承于第2分隔板23b，同時穿過第2蓋體21，并在第2光纜14的內(nèi)側(cè)的端部安裝內(nèi)部連接器15的插頭27，另一方面，在第2光纜14的外側(cè)的端部安裝第2連接器22，由此來組裝外側(cè)單元B。第2光纜14的細管24也優(yōu)選通過焊接等緊固于第2分隔板23b，但也可以不緊固于第2分隔板23b。

下面，如圖5所示，連接內(nèi)側(cè)單元A的內(nèi)部連接器15的插座26與外側(cè)單元B的內(nèi)部連接器15的插頭27，從而連接第1光纜13與第2光纜14。從第2光纜14的外側(cè)的端部沿圖中箭頭X1方向插入第2管道12b，并在圖中b的位置焊接第1管道12a的外側(cè)的端部與第2管道12b的內(nèi)側(cè)的端部。此時，第1分隔板23b也焊接于第1管道12a與第2管道12b的內(nèi)周面。

進一步地，如圖6所示，從第2光纜14的外側(cè)的端部沿圖中X2的方向插入第3管道12c，并在圖中c的位置焊接第2管道12b的外側(cè)的端部與第3管道12c的內(nèi)側(cè)的端部。此時，第2分隔板23b也焊接于第1管道12a與第2管道12b的內(nèi)周面。并且，將第3管道12c的外側(cè)的端部在圖中d的位置焊接于第2蓋體21的外周面，同時，將第2光纜14的細管24在圖中e的位置焊接于2蓋體21。

此后，從樹脂填充口17a向第1管道12a的第1蓋體19與第1分隔板23a之間的內(nèi)部空間填充熱固性樹脂16并使之固化，上述熱固性樹脂16由氰酸酯樹脂與環(huán)氧樹脂以例如4:6的比例混合而成。同樣地，也從樹脂填充口17a向第3管道12c的第2蓋體21與第2分隔板23b之間的內(nèi)部空間、第2管道12b的第1分隔板23a與第2分隔板23b之間的內(nèi)部空間填充熱固性樹脂16并使之固化。

這樣，筒體12內(nèi)被分隔板22a、22b分隔，因此通過分別控制各空間的溫度，能夠防止填充的熱固性樹脂收縮或膨脹，從而能夠容易地進行熱固性樹脂的固化處理。

此外，通過使用上述混合樹脂作為樹脂16，能夠使樹脂16在150℃以下的溫度固化，因此能夠防止高溫所導(dǎo)致的光纖的損傷。

為了將以上述方式制造的新的光纖貫穿裝置1安裝于核反應(yīng)堆安全殼的隔墻2的套管5，將光纖貫穿裝置1從核反應(yīng)堆安全殼的外側(cè)插入套管5內(nèi)，使內(nèi)側(cè)的第1連接器20與內(nèi)側(cè)光纜6連接，使外側(cè)的第2連接器22與外側(cè)光纜7連接，由此能夠簡單地進行安裝。此外，使原有的光纖貫穿裝置1的第1連接器20與第2連接器22分別從內(nèi)側(cè)光纜6、外側(cè)光纜7分離，并將原有的光纖貫穿裝置1從套管5向外側(cè)抽出拆下后，將新的光纖貫穿裝置1從核反應(yīng)堆安全殼的外側(cè)插入套管5內(nèi)，并使內(nèi)側(cè)的第1連接器20與內(nèi)側(cè)光纜6連接，使外側(cè)的第2連接器22與外側(cè)光纜7連接，由此能夠容易地更換光纖貫穿裝置1。

在本發(fā)明的光貫穿裝置1所使用的第1光纜13及第2光纜14中，使具有耐放射線性的光纖線25以沒有樹脂覆蓋層的線的狀態(tài)，插入耐熱性、耐水性、氣密性、耐震性、耐壓性優(yōu)異的細管2中，因此在光纖線25得到保護的同時，具有耐壓性、耐水性、耐熱性、耐放射線性。

此外，在本發(fā)明的光貫穿裝置1中，通過內(nèi)部連接器15，在導(dǎo)通第1光纜13的光纖線25與第2光纜14的光纖線25的狀態(tài)下，通過插頭27的高粘性環(huán)氧樹脂42與低粘性環(huán)氧樹脂43將第1光纜13的細管24的內(nèi)部與第2光纜14的細管25的內(nèi)部隔斷。因此，即使與第1光纜13連接的核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)光纜6的細管24有所損傷，核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)的氣體、水也不會從損傷的細管入侵核反應(yīng)堆安全殼的外側(cè)的外側(cè)光纜7，從而保證了氣密性。

進一步地，由于在筒體12的內(nèi)部填充有熱固性樹脂16，更加提高了內(nèi)部連接器15、第1光纜13及第2光纜14的內(nèi)部的氣密性，從而能夠保護光纖。

應(yīng)予說明，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，也可能有多種變形。例如，在上述實施方式中，光纖貫穿裝置1的筒體12由第1管道12a、第2管道12b、第3管道12c這3根管道構(gòu)成，但管道可以為4根以上，也可以為2根管道或1根管道。此外，筒體12內(nèi)的分隔板23a、23b并不是必需的。

上述實施方式中，通過分隔板23a、23b分隔的筒體12的第1、第2、第3管道全部填充了樹脂16，但也可以如圖7所示，僅在配置有內(nèi)部連接器15的中間的第2管道12b中填充樹脂16，使兩側(cè)的第1管道12a及第2管道12的內(nèi)部為空。

本發(fā)明不僅適用于核反應(yīng)堆安全殼的隔墻，也能夠適用于掩體、保險箱、化學(xué)裝置的氣密區(qū)域等需要內(nèi)外隔絕的容器、設(shè)備或房間的隔墻。

符號說明

1 光纖貫穿裝置

2 隔墻

5 套管

6 內(nèi)側(cè)光纜

7 外側(cè)光纜

12 筒體

13 第1光纜

14 第2光纜

15 內(nèi)部連接器

16 熱固性樹脂

19 第1蓋體

20 第1連接器

21 第2蓋體

22 第2連接器

23a、23b 分隔板

24 細管

25 光纖線

26 插座

27 插頭

31 陰型接觸件

42 高粘性環(huán)氧樹脂

43 低粘性環(huán)氧樹脂

48 陽型接觸件

A 內(nèi)側(cè)單元

B 外側(cè)單元