原子力発電所等高放射線環境下で動作可能な電子回路の開発
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19K05337
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
高倉 健一郎 熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系TEグループ, 准教授 (70353349)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 放射線照射 / ガンマ線 / 廃炉ロボット / 電子デバイス / 放射線損傷 / 廃炉問題 / 半導体素子の耐放射線性 / 放射線 / 電子回路 / 耐環境強化 |
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| Outline of Research at the Start |
福島第１原子力発電所の廃炉作業推進のために、放射線耐性を向上させた電子回路開発を目的とする。電子素子は放射線耐性が低いと考えられているが、研究代表者らの研究では放射線耐性の高い素子も多いことを明らかにしている。そこで、本研究では以下を実施する。
・種々電子素子の放射線耐性評価より、耐性の高い素子を選択、電子回路を作成
・放射線耐性の低い素子を使わざるを得ない場合、その素子に補償回路を導入
・開発した回路の放射線照射試験を実施し、廃炉現場で要求される放射線被ばく総量 に回路が耐えられることを実証
本課題の開発の成果は、ロボット開発の自由度を広げ、廃炉進捗に大きく貢献できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島第一原子力発電所の事故以来、廃炉作業の推進が図られており、炉内に導入するロボットの開発が進んでいる。廃炉ロボット開発の課題として、ロボットを制御するために搭載される半導体部品の放射線による劣化及び破壊のために、作業中にロボットが活動停止に陥るため、改善策の検討がある。
ロボット開発に利用される各種部品の放射線耐性を調査する中で、特にマイコンの放射線耐性が低く、マイコンの劣化、破壊がロボットの活動時間を律速していることが明らかになった。そこで、マイコンの放射線耐性を向上させるべく、損傷の詳細を調査することとした。
調査した結果、マイコン本体の動作不良は起こっておらず、マイコンを駆動したり情報を読み込んだりするためのメモリが損傷を受け、マイコン起動ができなくなることが、原因であることを突き止めた。
そこで、本年度は、各種メモリの放射線耐性を評価することとした。広くメモリとして利用されているUSBメモリ、SDカードなどフラッシュメモリの放射線照射試験を実施したところ、メモリ容量が小さく、集積度が低い方が高放射線量まで動作可能であることが分かった。また、損傷の様子を詳細に調査したところ、照射量が大きくなるにしたがって、記録情報が徐々に書き換わっていくことが確認できた。そして、OS軌道に関わる領域のデータが書き換わったところで、マイコン起動が不能に陥るものと推測された。このため、マイコンに対する放射線防護が現実的な改善策として提案できる事項であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
放射線照射試験の実施が必須であるが、照射施設への出張の機会が少なく、計画通りに実験を進めることが困難であった。
今後、コロナ禍前の状況のように出張が可能になると期待しており、課題完遂のために計画を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
廃炉ロボットが目的達成までの間に動作不能に陥ることなく活動するためには、制御用マイコンの放射線耐性を向上させる必要がある。マイコン損傷は、フラッシュメモリのメモリ情報が欠損が要因であることを突き止めた。このことは、サンプル数が少なく、また素子構造や集積度など種々の要因も関連しているため、系統的に調査が必要である。
本年度は、メモリ劣化の主要因を客観的に明示するために、種々メモリに対する放射線照射実験を継続する。
また、メモリに対する放射線防護策についても、例えば、鉛などの重金属による放射線遮蔽などの検討も進める。廃炉ロボットは、原子炉内へのロボット導入のためのアプローチに利用できる入口が狭いため、コンパクトに設計する必要があり、重量、容積を必要以上に確保することができないため、最小限の放射線遮蔽策を講じることが課題となる。
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Report
(4 results)
Research Products
(5 results)
