Transcript 今後の対策について
今後の対策について 平成１３年１１月１２日の事故は、その原因として、１本の増倍管が爆縮 を起こして衝撃波を発生し、その衝撃波が隣の増倍管を破壊し、さらに その増倍管が衝撃波源になるという連鎖反応が起きたことが明らかに なった。 今後２度と同様な事故を起こさないためには、以下の対策を講じる必要 がある。 作業時の対策 作業時に、監督員を増員し、増倍管にストレスがかからないよう監督し、スト レスのかかった疑いがあるときには直ちに適切に対処するようにする、 増倍管に対する対策 増倍管が万が一破壊されても、衝撃波を発生しない対策をとること。 作業時の安全対策 共通作業：光電子増倍管搬入、光電子増倍管ケーブル前処理と試験 光電子増倍管搬入(浜松より) 運搬方法：トラック 坑内は上記に加えて、カミオカンデ奥についてはトロッコ、その他はローラーを併用 保管場所： 旧カミオカンデ坑道奥およびカミオカンデ斜坑（1992 - 1993年） （作業：研究者＋鉱山作業者） 東４号 （1994 - 1995） （作業：作業者＋研究者） 鉱山倉庫（1995） （作業：作業者） 改良項目：カミオカンデ奥坑道の保管場所は環境、作業性とも悪かったので、そのような場 所に保管場所を選ぶべきではない。 備考）ＰＭＴの箱は上下に分かれており、上側が段ボール、下側がプラスチック段ボールである。坑 内の湿気が高いため、数年におよぶ長期の保管をしたＰＭＴについては保管の際、上側の段ボー ルを取り去り、ビニール袋をかぶせた。 注）以後「作業者」は特にことわらない限り全て 神岡鉱業エンジニアリングの下請け作業者をさす 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー 光電子増倍管ケーブル処理と試験 場所： 東４号 ・段ボール製の上蓋（またはビニール袋）を取り去り、ケーブルの先端の外皮を専 用工具を用いてはぐ。 （作業：作業者） ・ＰＭＴ６個づつ暗箱に入れて高電圧をかけ、信号をオシロスコープで確認する。こ の際ＰＭＴは搬入時のプラスチック製段ボール下箱に入ったまま。 （作業：研究者） ・後の作業のために高電圧ケーブル線をケーブルに巻き付けビニールテープで固 定する。 （作業：研究者） 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー 上面中央部分 上面３個モジュール製作 場所：現在のコントロール室と倉庫 ・３個組ＰＭＴモジュール用取り付け金具組立 (作業：作業者） ・ＰＭＴを保管箱から出して発泡ポリエチレン製の取り付け用台に乗せ、アルコール洗浄、ＰＭＴ 番号確認 （作業：研究者） 改良項目：ＰＭＴの洗浄時にＰＭＴの傷、形等の異常がないかを確認、記録する。 ・ＰＭＴ３個に取り付け金具をかぶせて、取り付け用のバンドを締める（この際、取り付け金具は ポリエチレン製の取り付け台に乗っているので落としてＰＭＴにあたるような心配はほとんどない、 またバンドを締める工具は全てクッションで被いＰＭＴにあたってもＰＭＴが破損しないようにし た） （作業：研究者） 改良項目： ＰＭＴモジュールに取り付けられたＰＭＴの位置等ＰＭＴモジュールに異常 がないか項目を決めて確認、記録する。 ・ケーブル処理（洗浄し、３本を束ねる） （作業：作業者） ・ポリエチレンシートで被い、埃よけと、万が一のＰＭＴ破損の際、ガラスの飛散を最小限におさ える処理をする （作業：作業者） 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー ＰＭＴ一時保管 場所： 東４号 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー （水槽内は幅６０ｃｍ長さ1.8ｍ、赤さ１０ｃｍ程度の専用台車） 改良項目：ＰＭＴ一時保管の際、経費が足りないことからＰＭＴ保護・ 運搬用の発泡ポリエチレンの台が足りず、浜松フォトニクスからの輸 送に使われたＰＭＴの箱を切って仮に使用した。そのため、仮の台か ら専用台に乗せ換える１工程だけ余分にＰＭＴがむき出しになった。 経費的に許されるなら、ＰＭＴ保護・運搬用の発泡ポリエチレンの台 は必要数製作すべきである。 上面中央部ＰＭＴの水槽への取り付け 場所： 水槽底面 ・下向きの３個組のＰＭＴモジュールを支持金具と運搬用ＰＭＴ保護台ごと取り付け専用 リフトに乗せて、上面架構（高さ約２ｍ）まで３個組ＰＭＴモジュールを上げ、架構にボルト で取り付ける。この際ボルト締めは電動工具を用いて行い、工具が誤ってＰＭＴにあたる ことがないようにした。 （作業：作業者） ・ケーブルを水槽上面架構上のケーブルトレイに沿って引き回し、ケーブルを水槽上ま で引き上げる （作業：作業者＋研究者） ・ＰＭＴ面のところにブラックシートを取り付ける。 （作業：研究者） ・ＰＭＴの番号と取り付け位置を記録する。 （作業：研究者） ＰＭＴ取り付け作業備考 ・外水槽ＰＭＴは、内水槽ＰＭＴがついた後にまずタイベックシートを取り付けてその後Ｐ ＭＴ取り付け。 （アメリカ側担当） ・上面中央部は水槽底面上でＰＭＴを取り付けた後、上面全体を所定の位置までつり上 げた。 （三井造船担当） 側面 側面３個モジュール製作 場所：現在のコントロール室と倉庫 ・３個組ＰＭＴモジュール用取り付け金具組立 (作業：作業者） ・ＰＭＴを保管箱から出して発泡ポリエチレン製の取り付け用台に乗せ、アルコール洗浄、ＰＭＴ 番号確認 （作業：研究者） 改良項目：ＰＭＴの洗浄時にＰＭＴの傷、形等の異常がないかを確認、記録する。 ・ＰＭＴ３個に取り付け金具をかぶせて、取り付け用のバンドを締める（この際、バンドを締める工 具は全てクッションで被いＰＭＴにあたってもＰＭＴが破損しないようにした。 また、側面用金具は 上面、底面用に比べると軽く、万が一ＰＭＴにあたった場合等の衝撃は小さいと考えられる） （作業：研究者） 改良項目： ＰＭＴモジュールに取り付けられたＰＭＴの位置等ＰＭＴモジュールに異常 がないか項目を決めて確認、記録する。 ・ケーブル処理（洗浄し、３本を束ねる） （作業：作業者） ・ポリエチレンシートで被い、埃よけと、万が一のＰＭＴ破損の際、ガラスの飛散を最小限におさ える処理をする （作業：作業者） 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー ＰＭＴ一時保管 場所： 東４号、鉱山坑内事務所跡、 鉱山旧工作室 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー （水槽内は幅６０ｃｍ長さ1.8ｍ、赤さ１０ｃｍ程度の専用台車） 改良項目：ＰＭＴ一時保管の際、経費が足りないことからＰＭＴ保護・ 運搬用の発泡ポリエチレンの台が足りず、浜松フォトニクスからの輸 送に使われたＰＭＴの箱を切って仮に使用した。そのため、仮の台か ら専用台に乗せ換える１工程だけ余分にＰＭＴがむき出しになった。 経費的に許されるなら、ＰＭＴ保護・運搬用の発泡ポリエチレンの台 は必要数製作すべきである。 側面ＰＭＴの水槽への取り付け 場所： 水槽底面 ・３個組ＰＭＴモジュールとＰＭＴ運搬用保護台を４本のバンドで固定し、側面ＰＭＴ取り付け専用リ フトで側面架構（高さ約2.1ｍ、ＰＭＴ１２個が取り付く）まで３個組ＰＭＴモジュールの一端をつり上 げ、架構にボルトで取り付ける。この際、作業が終わるまでＰＭＴ保護をかねた発泡ポリエチレン 製のＰＭＴ取り付け台はＰＭＴモジュールからはずさず安全を確保した。また、ボルト締めは電動工 具を用い工具が誤ってＰＭＴにあたる等の事故を防ぐようにした。 （作業：作業者） 改善項目： 万が一ＰＭＴが架構にあたってもＰＭＴに衝撃を与えないよう、ＰＭＴ取り付 け前に架構に養生をする。 ・ＰＭＴ面のところにブラックシートを取り付ける。 （作業：研究者＋作業者） ・ＰＭＴの番号と取り付け位置を記録する。 （作業：研究者） ・側面架構造の補強のための横向きの２本のＬアングルをボルト締めする （作業：作業者） 改善項目：万が一の事故に備えて、Ｌアングル取り付け前に上下のＰＭＴ前面を防爆用 の布で覆う。 ・翌日、ＰＭＴ架構をつり上げ水槽に固定する。 （作業：三井造船作業者） ・ケーブルを水槽上まで引き上げる （作業：三井造船作業者） ＰＭＴ取り付け作業備考 外水槽ＰＭＴは、内水槽ＰＭＴがついた後に、同じ日の内に、まずタイベックシートを取り付けてそ の後ＰＭＴ取り付け。 （アメリカ側担当） 底面 底面３個モジュール製作 場所：現在のコントロール室と倉庫 （一時期、鉱山の旧坑内工作場跡） ・３個組ＰＭＴモジュール用取り付け金具組立 (作業：作業者） ・ＰＭＴを保管箱から出して発泡ポリエチレン製の取り付け用台に乗せ、アルコール洗浄、ＰＭＴ 番号確認 （作業：研究者） 改良項目：ＰＭＴの洗浄時にＰＭＴの傷、形等の異常がないかを確認、記録する。 ・ＰＭＴ３個に取り付け金具をかぶせて、取り付け用のバンドを締める（この際、取り付け金具は ポリエチレン製の取り付け台に乗っているので落としてＰＭＴにあたるような心配はほとんどない、 またバンドを締める工具は全てクッションで被いＰＭＴにあたってもＰＭＴが破損しないようにし た） （作業：研究者） 改良項目： ＰＭＴモジュールに取り付けられたＰＭＴの位置等ＰＭＴモジュールに異常 がないか項目を決めて確認、記録する。 ・ケーブル処理（洗浄し、３本を束ねる） （作業：作業者） ・ポリエチレンシートで被い、埃よけと、万が一のＰＭＴ破損の際、ガラスの飛散を最小限におさ える処理をする （作業：作業者） 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー ＰＭＴ一時保管 場所： 東４号 運搬：作業者 運搬方法：小型トラック＋ローラー （水槽内は幅６０ｃｍ長さ1.8ｍ、赤さ１０ｃｍ程度の専用台車） 改良項目：ＰＭＴ一時保管の際、経費が足りないことからＰＭＴ保護・ 運搬用の発泡ポリエチレンの台が足りず、浜松フォトニクスからの輸 送に使われたＰＭＴの箱を切って仮に使用した。そのため、仮の台か ら専用台に乗せ換える１工程だけ余分にＰＭＴがむき出しになった。 経費的に許されるなら、ＰＭＴ保護・運搬用の発泡ポリエチレンの台 は必要数製作すべきである。 底面ＰＭＴの水槽への取り付け 場所： 水槽底面 ・下向きの３個組のＰＭＴモジュールをバンド４本で運搬用ＰＭＴ保護台と固定し、ＰＭＴモジュールを 運搬用ＰＭＴ保護台ごと上向きにする。 改良項目： ここが危険な作業なので、万が一バンドを止め忘れてもＰＭＴ破損がないよう に床に発泡ポリエチレン等を敷いて、その上でＰＭＴモジュールを回転させる。 ・取り付け専用リフトに３個組ＰＭＴを乗せて転倒防止の固定をする。 ・ＰＭＴ保護台を取りはずし、厚い布製の防爆用キャップを各ＰＭＴにかぶせる。 改良項目： 建設時のものは上からかぶせるだけでＰＭＴの後ろの方にガラスが飛び散ると 完全にはガラスが止まらない構造であったので、すっぽりＰＭＴを覆ってしまうよ うな（シャワーキャップのようなイメージ）ものに換える。 ・取り付け専用リフトで底面架構（高さ約２ｍ）まで３個組ＰＭＴモジュールを上げ、架構にボルトで取 り付ける。この際ボルト締めは電動工具を用い工具が誤ってＰＭＴにあたる等の事故を防ぐようにし た。 （以上の作業：作業者） ・ケーブルを水槽側面までケーブルトレイに沿って引きのばす（作業：作業者＋研究者） ・ケーブルを水槽上まで引き上げる （作業：三井造船作業者） ・ＰＭＴ面のところにブラックシートを取り付ける。 （作業：研究者＋作業者） ・ＰＭＴの番号と取り付け位置を記録する。 （作業：研究者） 底面でのＰＭＴ取り付け作業備考 外水槽ＰＭＴは、内水槽ＰＭＴがついた後にまずタイベックシートを取り付けてその後ＰＭＴ取り付け。 （アメリカ側担当） 上面端部 上面３個モジュール製作： なし。上面端部は本数が限られ、 また端であるのでＰＭＴ１本づつ水槽架構に取り付けた。 上面ＰＭＴバンド取り付け 場所： 水槽上部 ・ＰＭＴを保管箱から出して発泡ポリエチレン製の取り付け用台に乗せ、アルコール洗浄、ＰＭＴ 番号確認 （作業：研究者） 改良項目：ＰＭＴの洗浄時にＰＭＴの傷、形等の異常がないかを確認、記録する。 ・ＰＭＴ１個に取り付けバンドをかぶせて、取り付け用のバンドを締める（この際、バンドを締める 工具は全てクッションで被いＰＭＴにあたってもＰＭＴが破損しないようにした） 。その後で、上面 フレームに取り付けるための小フレームをねじ止め。 （作業：研究者） 改良項目： ＰＭＴのバンド取り付け位置等に異常がないか項目を決めて確認、記録する。 ・汚れていればケーブル洗浄 （作業：研究者） ・ポリエチレンシートで被い、埃よけと、万が一のＰＭＴ破損の際、ガラスの飛散を最小限におさ える処理をする （作業：研究者） 水槽上面マンホールまで台車で箱に入ったＰＭＴを運び、水槽内のボートに 箱ごとホイストで降ろす （作業：研究者） 上面端部ＰＭＴの水槽への取り付け 場所： 水槽水面でボート による作業 ・ボートにＰＭＴを箱ごと乗せ、所定の位置まで行く。 （作業：研究者） ・バンドと小フレームのついたＰＭＴ１個を上面架構の上に設置した小さいウインチでつり上げ、上 面架構に電動工具でねじ止めする。 この際架構の上下に人がいて、ＰＭＴ破損等の危険がないよ うに注意した。 （作業：研究者） 改良項目： ＰＭＴに防爆用の布をかぶせて作業を行う。 ・ケーブルを水槽上面架構上のケーブルトレイに沿って引き回し、ケーブルを水槽上まで引き上げ る （作業：研究者） ・ＰＭＴ面のところにブラックシートを取り付ける。 （作業：研究者） ・ＰＭＴの番号と取り付け位置を記録する。 （作業：研究者） ＰＭＴ取り付け作業備考 ・外水槽ＰＭＴは、内水槽ＰＭＴがついた後にまずタイベックシートを取り付けてその後ＰＭＴ 取り付け。 （アメリカ側担当） 光電子増倍管取り付け作業時等における光電子増倍管破損について カミオカンデ奥の坑道からＰＭＴを取り出す際、誤ってＰＭＴの入った箱を倒した。このとき箱の上側は湿 気対策のため段ボールからビニール袋に変えてあった。ＰＭＴはプラスチック段ボールの下箱とビニール 袋で被われていたため、ＰＭＴ破損以外の被害はなし。 作業者が水槽底面で底面ＰＭＴ取り付け作業で３個組ＰＭＴモジュールを上向きに変えるとき、ＰＭＴモ ジュールと保護用の台を固定していたバンドを止め忘れて作業したため、ＰＭＴモジュールと保護用台が はずれＰＭＴがむき出しになって底面に衝突、破損。ガラスが粉々になった。作業者を含めてＰＭＴ破損 以外の被害はなし。 三井造船作業者が水槽上面で作業（足場撤去）をしていたときあやまって物（足場用パイプ）を水槽上面 に取り付けたＰＭＴにあて、ＰＭＴにひびが入る。被害はＰＭＴが壊れた以外はなし。 増倍管に対する対策 衝撃波防止ケース（３案） 基本的考え 増倍管をケースで完全に覆う。 ただし、ケースで水圧を持たせようとすると、ケースの経年変化を新たに考えなければならず、またケースを透過する チェレンコフ光が効率よく増倍管の光電面に到達できるように工夫しなければならない。 ケースにいくつかの小孔を開けケース及び増倍管の隙間に周囲の純水を充満させることで回避することができる。 ケースには当然差圧がかからず水圧による経年変化を心配する必要がない。 万一増倍管が爆縮したとき、ケース内の純水は増倍管体積と比べて少量のため衝撃波を発生せず内部は一瞬 真空になる。 ケースに開けた小孔は、真空状態になったケース内部に時間をかけて（数秒以内）純水を注入する。注水はゆっ くり行われるため衝撃波は発生しない。 ケースは注水中の数秒間外圧を受けるから、この外圧（水圧）に耐える設計をしなければならない。しかし、常時外圧に さらされるよりも強度的にはずっと楽である。 アクリルケース断面１ アクリルケース断面２ 前面は12ミリのアクリル、後半は7ミリのFRP 金具を使えるように広くする 21 _ アクリル ＦＲＰ R 341 155 624 184 R 176 ネック部を守る ために広くとる 図中ではアクリル10ミリだが実際は12ミリ 184 後半部詳細 624 _ 140 48 R 178 184 68 36 8- R 142 20 155 20 250 φ 9 PCD600 20 20 20 550 20 40 145 後半部、穴詳細(前回提案型バンド用穴は未記入) M8 20 20 20 20 564 140 20 20 M8 B-B'断面 C-C'断面 2.75 大口径バンド部詳細図 M8 φ 523 φ 513 PMT直径の公差の最大値 20 20 20 564 φ 10.5 アクリル ＳＵＳ 高耐水圧増倍管 形状 glass light Lead and support diode reflector photocathode photoelectron 耐水圧 球の直径５００ｍｍ、ガラス厚７ｍｍとする 外圧によって球が座屈を起こす限界圧力は、 pcr = 2Et2/a2[3(1-n2)]1/2 で与えられる。 E=7×1010 Pa, t=2, a=250, n=0.14として、 pcr = 2.7×107 Pa となる。この限界圧力は、２８０気圧に相当する。 予想電気的特性 基本的動作 反射型光電面から光電子が放出される 光電子は１０ｋＶ型はそれ以上に加速されてダイオードに衝突する ダイオード中で電子・ホール対を約１０００対生成する 電子、ホールは次段のアバランシェダイオードで１００倍程度増幅される 電子、ホールは電極から取り出されて出力パルスとなる ゲイン：１０５ 量子効率：５０％ パルス立ち上がり：2nsec以下 パルス立ち下がり：2nsec以下