(57)【要約】【課題】光ファイバケーブルに工事を施すことなく簡易な方法で、確実に光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することができ、また水分の浸入位置の特定も確実にできる光ファイバケーブル内の水分検出方法とその方法に用いられる中性子水分計を提供する。【解決手段】光ファイバケーブル１を挟むようにして中性子線源３と計数管４を配置して中性子線源３から計数管４に向けて中性子を放出させ、光ファイバケーブル１内に水分が存在する場合は、その水素原子に中性子を衝突させて弾性散乱させ、光ファイバケーブル１を通過して計数管４に到達する単位時間当たりの中性子数を計数することにより、光ファイバケーブル１内への水分の浸入の有無を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを内蔵する光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出する光ファイバケーブル内の水分検出方法であって、
前記光ファイバケーブルを挟むようにして中性子線源と計数管を対向配置して前記中性子線源から前記計数管に向けて中性子を放出させ、
前記光ファイバケーブル内に水分が存在する場合は、その水素原子に、前記中性子線源から放出した中性子を衝突させて弾性散乱させ、
前記光ファイバケーブルを通過して前記計数管に到達する単位時間当たりの中性子数を計数することにより、前記光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することを特徴とする光ファイバケーブル内の水分検出方法。
【請求項２】
前記中性子線源の放射能が３．７ＭＢｑ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法。
【請求項３】
前記中性子線源は線源ホルダーに、前記計数管は収納ケースに、夫々内蔵されており、
前記光ファイバケーブルを前記収納ケースの表面に形成した凹溝内に収容した状態で、前記光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法。
【請求項４】
前記光ファイバケーブルは、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法。
【請求項５】
中性子線源が内蔵された線源ホルダーと、計数管が内蔵された収納ケースとより成り、
前記収納ケースの前記線源ホルダーに対向する表面には、光ファイバケーブルが収容される凹溝が形成されていることを特徴とする中性子水分計。
【請求項６】
前記中性子線源の放射能が３．７ＭＢｑ以下であることを特徴とする請求項５記載の中性子水分計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電用の高圧鉄塔の塔頂部間に架け渡される雷遮蔽用の架空地線に、光ファイバを内蔵させて情報通信用の機能を付加させた光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）をはじめとする光ファイバケーブルに浸入した水分の有無を検出する光ファイバケーブル内の水分検出方法と、その光ファイバケーブルに浸入した水分の有無を検出するために用いられる中性子水分計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２に示すような送電用の高圧鉄塔１１の塔頂部間に架け渡された雷遮蔽用の架空地線には、近年、光ファイバを内蔵させて情報通信用の機能を付加させた光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）が採用されることが非常に多くなってきている。
【０００３】
この光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）には様々な種類の光ファイバ複合架空地線があるが、その光ファイバ複合架空地線の一例の断面図を図３に示す。以下、この光ファイバ複合架空地線を光ファイバケーブル１として説明する。この光ファイバケーブル１は、外径が５〜６ｍｍ程度のアルミ管８の内部に複数の把持部９を設け、その把持部９の溝に複数本の光ファイバ２を収容した光ファイバユニット９と、その光ファイバユニット９の外周を被覆するようにして層状に撚り合わされた複数本のアルミ覆鋼線１０より構成されている。
【０００４】
この光ファイバケーブル１を用いた通信線には、特に冬季において通信障害が発生することがある。その原因は、図２に示すような送電用の高圧鉄塔１１の塔頂部間に架け渡された光ファイバケーブル１に、風雨等の外力が作用することによって、図３に示すアルミ管８に亀裂が発生したり、腐食が発生したりし、その亀裂部や腐食部からアルミ管８内に雨水等の水分が浸入して、光ファイバケーブル１の垂れ下がった部位に溜まり、冬季に凍結することであると考えることができる。凍結した浸入水はアルミ管８内で膨張し、光ファイバ２に局部的に圧力が加わることで光ファイバ２に微小な曲げ（マイクロベンディング）が発生し、通信障害が発生すると考えられる。
【０００５】
この通信障害の発生を防止するためには、光ファイバケーブル１内への水分の浸入を検出する等の手段を講じ、光ファイバケーブル１の交換等の対策を施すことが必要となる。光ファイバケーブル１内への雨水等の水分の浸入を検出したり、推定したりする方法の公知例として特許文献１〜６に記載の方法がある。
【０００６】
これら公知例のうち、特許文献１に記載の方法は、サンプルに基づくコンピュータ計算等によって光ファイバケーブルの寿命を事前に推定しようという方法である。また、特許文献２に記載の方法は、光ファイバの伝送損失を測定し、測定した伝送損失を、サンプルに基づいて作成したデータに当てはめることにより光ファイバケーブルの浸水量を推定しようという方法である。
【０００７】
これらの方法は、光ファイバケーブルの寿命や光ファイバケーブルの浸水量をコンピュータ等によって推定する方法であるため、実際の光ファイバケーブル内への雨水等の浸入は検出することはできず、通信障害の発生を防止するための確実な方法ということはできない。
【０００８】
また、特許文献３に記載の方法は、架線された光ファイバ複合架空地線の端末から光ファイバ温度レーダー方式でモニターし、光ファイバ複合架空地線の長手方向の温度分布および温度分布の過渡変化を分析する方法である。更には、特許文献４に記載の方法は、光ファイバに光パルスを入射させることにより発生したラマン散乱光のストローク側と反ストローク側の強度比に基づいて光ファイバの浸水部分と非浸水部分の温度差を測定し、その測定結果に基づいて浸水の有無を検知する方法である。
【０００９】
これらの方法は、浸水による光ファイバ内に生じる温度差を利用して浸水の有無を検知する方法であるが、光ファイバに必ずしもそのような温度差が生ずるとは限らず、また、温度差も外気温等によって変わってくるため、その精度は必ずしも高くはないと考えられる。また、これらの方法で、長い光ファイバケーブルの浸水位置を特定することは困難である。
【００１０】
また、特許文献５に記載の方法は、光ファイバに波長帯域１．２４μｍの光を入射して伝送損失を測定し、その伝送損失が所定値より大きい場合に、光ファイバに浸水が発生していると判定する方法である。また、特許文献６に記載の方法は、更に波長帯域１．２４μｍの光の入射を時期を変えて複数回行い、それら複数回の測定で得られた測定値の大小関係に基づいて、光ファイバへの浸水の有無を判定する方法である。更には、特許文献７に記載の方法は、光ファイバが収納された少なくとも２本の光ファイバを選択して、各光ファイバに特定波長の光を入射させ、各光ファイバ間の伝送損失の差を演算し、その伝送損失の差に基づいて光ファイバの浸水の有無を判定する方法である。
【００１１】
以上に示した全ての方法は、光ファイバに光等を入射することで光ファイバケーブルへの浸水の有無を判定する方法であるが、既存の光ファイバケーブルから光ファイバを取り出し、その光ファイバを、光ファイバの浸水の有無を判定するための装置に繋げるという煩雑な作業（工事）を伴うという問題点を備えている。また、これらの方法で、長い光ファイバケーブルの浸水位置を特定することは困難である。
【特許文献１】特開２００７−２９８２８７号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５３９０号公報
【特許文献３】特開平１１−１３２９０３号公報
【特許文献４】特開２００３−２２２５６５号公報
【特許文献５】特開２００７−３２３１号公報
【特許文献６】特開２００７−３２３２号公報
【特許文献７】特開２００５−１８１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、既存の光ファイバケーブルを加工する等の工事を施すことなく簡易な方法で、確実に光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することができ、更にはその水分の浸入位置の特定も確実にできる光ファイバケーブル内の水分検出方法を提供することを課題とするものである。また、その光ファイバケーブル内の水分検出方法に用いられる中性子水分計を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、光ファイバを内蔵する光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出する光ファイバケーブル内の水分検出方法であって、前記光ファイバケーブルを挟むようにして中性子線源と計数管を対向配置して前記中性子線源から前記計数管に向けて中性子を放出させ、前記光ファイバケーブル内に水分が存在する場合は、その水素原子に、前記中性子線源から放出した中性子を衝突させて弾性散乱させ、前記光ファイバケーブルを通過して前記計数管に到達する単位時間当たりの中性子数を計数することにより、前記光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することを特徴とする光ファイバケーブル内の水分検出方法である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記中性子線源の放射能が３．７ＭＢｑ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記中性子線源は線源ホルダーに、前記計数管は収納ケースに、夫々内蔵されており、前記光ファイバケーブルを前記収納ケースの表面に形成した凹溝内に収容した状態で、前記光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記光ファイバケーブルは、光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法である。
【００１７】
請求項５記載の発明は、中性子線源が内蔵された線源ホルダーと、計数管が内蔵された収納ケースとより成り、前記収納ケースの前記線源ホルダーに対向する表面には、光ファイバケーブルが収容される凹溝が形成されていることを特徴とする中性子水分計である。
【００１８】
請求項６記載の発明は、前記中性子線源の放射能が３．７ＭＢｑ以下であることを特徴とする請求項６記載の中性子水分計である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法によると、既存の光ファイバケーブルを加工する等の工事を施すことなく簡易な方法で、確実に光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することができ、更にはその測定位置が水分が浸入している位置であるため、水分の浸入位置の特定も確実にできる。
【００２０】
本発明の請求項２記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法によると、人体等への影響が殆どない３．７ＭＢｑ以下の微小線源で、光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することができる。
【００２１】
本発明の請求項３記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法によると、光ファイバケーブルを収納ケースの凹溝内に収容し、中性子線源を内蔵する線源ホルダーと計数管を内蔵する収納ケースで光ファイバケーブルを挟んで安定した状態で、しかも作業性良く、光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することができる。
【００２２】
本発明の請求項４記載の光ファイバケーブル内の水分検出方法によると、送電用の高圧鉄塔の塔頂部間に架け渡される光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）内への水分の浸入の有無を検出することができる。
【００２３】
本発明の請求項５記載の中性子水分計によると、光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を、光ファイバケーブルを収納ケースの凹溝内に収容し、中性子線源を内蔵する線源ホルダーと計数管を内蔵する収納ケースで挟むという簡易な方法で容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の請求項６記載の中性子水分計によると、人体等への影響が殆どない３．７ＭＢｑ以下の微小線源で、光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出することができ、しかもその大きさ並びに重量を、高所での屋外作業に影響を及ぼさない程度とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の中性子水分計を用いて光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出している状態を示し、(ａ）は光ファイバケーブルの架設方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）に直交する方向の縦断面図である。
【００２７】
図２に示すような送電用の高圧鉄塔１１の塔頂部間に架け渡された雷遮蔽用の架空地線には、近年、光ファイバを内蔵させて情報通信用の機能を付加させた光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）が採用されることが非常に多くなってきている。この光ファイバ複合架空地線（以下、光ファイバケーブル１として説明する。）には様々な種類の光ファイバ複合架空地線があるが、その一例として図３に示すような断面の光ファイバケーブル１がある。
【００２８】
この光ファイバケーブル１は、図２に示すように、高圧鉄塔１１の塔頂部間に架け渡されて使用される光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）であり、長期間に亘って風雨に曝されるため、長期間使用すると、この光ファイバケーブル１を構成する光ファイバユニット９の表面、すなわちアルミ管８に、亀裂が発生したり、腐食が発生したりすることとなる。その結果、アルミ管８の内部に雨水等の水分が浸入し、その水分は図２に示す光ファイバケーブル１が垂れ下がった部位に集まり、光ファイバ２に悪影響を及ぼすことになる。本発明は、その浸入した水分の有無を検出するための光ファイバケーブル内の水分検出方法と、その検出に用いられる中性子水分計Ａに関する。
【００２９】
図１に示すように、本発明の中性子水分計Ａは、中性子線源３が内蔵された線源ホルダー５と、計数管４が内蔵された収納ケース６とより構成されている。また、収納ケース６の線源ホルダー５側に対向する表面には、光ファイバケーブル１が収容される大きさの凹溝７が形成されている。
【００３０】
中性子線源３は、その放射能が、従来から中性子水分計Ａに使用されている線源の１／１０００〜１／５０００である３．７ＭＢｑ以下であり、円柱状等の線源ホルダー５に内蔵されている。中性子線源３としては、例えば、２５２Ｃｆ中性子線源を用いる。２５２Ｃｆ中性子線源は自発核分裂によって中性子を放出し、その単位放射能当たりに発生する中性子数は、従来から中性子水分計Ａに広く用いられていた２４１ＡｍＢｅ中性子線源と比較すると、約２０００倍の高効率である。
【００３１】
この中性子水分計Ａを用いることで、収納ケース６の凹溝７内に光ファイバケーブル１を収容し、その収納ケース６と線源ホルダー５で光ファイバケーブル１を挟み、中性子線源３から中性子を放出させ、計数管４に到達する中性子数を測定することで、光ファイバケーブル１内に浸入した水分の有無を、特に光ファイバケーブル１を分解したり、光ファイバケーブル１から光ファイバ２を引き出したりすることなく、簡易な方法で検出することができる。
【００３２】
以上のように、この中性子線源３と計数管４を用いることで、光ファイバケーブル２内の水分を精度良く検出することができるが、その原理は以下に示す通りである。
【００３３】
アルミ管８が亀裂或いは腐食を生じている場合、そのアルミ管８の内部には雨水等の水分が浸入する。その状態の光ファイバケーブル２を挟むようにして、中性子水分計Ａの中性子線源３と計数管４を対向配置させる。中性子線源３からは中性子が放出される。
【００３４】
この放出された中性子は高エネルギー（数ＭｅＶ）の高速中性子であるが、中性子線源３と計数管４の間のアルミ管８内には水分が存在し、高速中性子が、その水分に含まれる水素原子と衝突した場合、水素原子は原子の中では最も質量が小さい原子（中性子と略同一質量）であるため、図５に示すように、高速中性子は弾性散乱する。この水素原子との衝突による弾性散乱を繰り返した結果、中性子は速度エネルギーを失い、低速の熱中性子（エネルギー：数十ｍｅＶ）に変化する。一方、衝突する原子が水素原子以外の原子である場合、図６に示すように、中性子は速度エネルギーを殆ど失わず高速中性子のままである。
【００３５】
このように、中性子線源３から放出された高速中性子が計数管４に到達する割合は、アルミ管８内に存在する水分量によって変化する。すなわち、アルミ管８内に水分が浸入している場合には、アルミ管８内に水分が存在しない場合と比較して計数管４に到達する高速中性子の量が減少することから、計数管４を用いて到達する高速中性子の量を計数することで、アルミ管８内への水分の浸入を検出することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、図４に示す試験用の中性子水分計Ａを用いて実際に水分の有無を検出する試験を行った。アルミ管８を模擬した両端が上向きに曲がった銅管８ａ内に水を注ぎ入れ、水を充填する前と、水を充填した後の銅管８ａに向けて中性子線源３から中性子を放出し、計数管４で１分間に到達する中性子数を測定した。
【００３７】
試験に用いた銅管８ａの大きさは、外形６ｍｍ×内径３．６ｍｍ×長さ６０ｍｍ、中性子線源３は、ＩＰＬ社製のＣｆ−２５２  Ｓｒ．Ｅ１−９６３<３．７ＭＢｑ、直径７．８ｍｍ×長さ１０ｍｍ>であり、計数管４は、３Ｈｅ比例計数管である。
【００３８】
試験では、水充填前、水充填後共に、測定１分間の生データ、５分間測定したデータを１分間当たりに換算したデータ、１０分間測定したデータを１分間当たりに換算したデータの３種類とした。試験結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１に示すデータのうち、下線を付したデータは縦に並んだ各データの中での最小値と最大値を示す。１０分間測定したデータを１分間当たりに換算したデータでの、水充填前の最小値は１５６２パルス、水充填後の最小値は１５４３パルスであり、水充填前後、すなわち銅管８ａ内に水分が存在する時と存在しない時のデータを明確に区分することができる。
【００４１】
この試験結果から、１０分間以上に亘り中性子水分計Ａでの測定を行って１分間当たりのデータに換算することで、銅管８ａ内に存在する水分の有無の判定を確実に行うことができることが確認できた。すなわち、実際の光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出する際にも、１０分間以上に亘る測定を行うことで、確実に光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の中性子水分計を用いて光ファイバケーブル内への水分の浸入の有無を検出している状態を示すもので、(ａ）は光ファイバケーブルの架設方向の縦断面図、（ｂ）は（ａ）に直交する方向の縦断面図である。
【図２】送電用の高圧鉄塔の塔頂部間に架け渡された雷遮蔽用の架空地線を示す正面図である。
【図３】本発明で水分検出の測定を行う光ファイバケーブルの一例を示す断面図である。
【図４】実施例の試験に用いた中性子水分計を示すもので、(ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図５】中性子が水素原子に衝突したときの状態を示す説明図である。
【図６】中性子が窒素、酸素、炭素等のその他の原子に衝突したときの状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ…中性子水分計
１…光ファイバケーブル
２…光ファイバ
３…中性子線源
４…計数管
５…線源ホルダー
６…収納ケース
７…凹溝
８…アルミ管
８ａ…銅管
９…把持部
１０…アルミ覆鋼線
１１…高圧鉄塔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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