AbstractAn optical method for high-temperature thermometry in heavy radiation fields has been demonstrated. The measurement system consisted of signal generator, transmitting optical fiber and optical detector. The signal generator was a small blackbody cavity and the radiance from the cavity was used to determine the temperature. The method is applicable to high temperature measurements of small material samples in reactor environments also in strong electromagnetic fields. The theory of operation was confirmed in an experiment at Japan Materials Testing Reactor where the tip of the transmitting pure-silica-core fiber itself served as blackbody cavity and the temperature of a small alumina sample was determined by optical means. It was shown that thermally powered infrared emissive sensors have the ability to be used for the full lifetime of the transmitting optical fibers as temperature data could be obtained for 2 full-power (50 MW) weeks. In the performed experiments the heating was induced mainly by γ-radiation and optically measured temperatures ranged from 250 to 800°C. The demonstrated method relies on simple and compact sensors that require no electro-optical sources and can be used in environments where both nuclear radiation and electromagnetic fields are prevalent for extended periods of time.
高放射線場における高温温度測定のための光学的手法が実証された。測定システムは、信号発生器、伝送用光ファイバー、および光検出器から構成されていた。信号発生器は小型の黒体空洞であり、空洞からの放射輝度を用いて温度を決定した。本手法は、原子炉環境や強電磁界中での小型材料試料の高温測定に適用可能である。動作原理は、日本原子力研究所の材料試験炉における実験で確認され、伝送用純石英コアファイバーの先端自体が黒体空洞として機能し、小型アルミナ試料の温度が光学的手段により決定された。熱的に励起された赤外線放射センサーが伝送用光ファイバーの全寿命期間にわたり使用可能であることが示され、温度データは定格出力50 MWで2週間にわたり取得された。実験では主にγ線照射により加熱が生じ、光学的に測定された温度は250～800°Cの範囲であった。本実証手法は、電気光学源を必要としない単純かつコンパクトなセンサーに依存しており、核放射線と電磁界の両方が長期間にわたり存在する環境で使用できる。