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Design of copper/carbon-coated fiber Bragg grating acoustic sensor net for integrated health monitoring of nuclear power plant
저자
Chong, See Yenn ; Lee, Jung-Ryul ; Yun, Chang-Yong ; Sohn, Hoon
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2011
작성언어
-등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
1889-1898(10쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Research highlights</B></P><P>► We develop a cost-effective fiber Bragg grating (FBG) acoustic sensor net for nuclear power plants using copper/carbon (Cu/C)-coated fiber. ► A chemical method is proposed to remove the Cu/C coating. A 5mm FBG is successfully inscribed in a Ge-doped silica core through a 7 mm-long silica section with the coating removed. ► The Cu/C-coated fiber net shows good thermal resistance (<345°C). ► The Cu/C-coated FBG sensor using the metallic adhesive successfully detects the acousto-ultrasonic waves generated by pencil lead breaking and laser beam excitation.</P> <P><B>Abstract</B></P><P>A nuclear power plant (NPP) is a harsh environment that gives rise to age-related degradation of the plant structures, and eventually leads to radiation leakage that threatens humans. Integrated structural health monitoring (ISHM) technology is a strong candidate for the prevention of the NPP accidents during operation. Prior studies have shown that fiber Bragg gratings (FBGs) and metal-coated fibers have good radiation and high temperature resistance. In this study, a FBG acoustic sensor using a metallic adhesive for installation and a relatively economical copper/carbon (Cu/C)-coated fiber is developed for ISHM of high temperature NPP structures. A chemical method is proposed to remove the Cu/C coating. A 5mm FBG was successfully inscribed in a Ge-doped silica core through a 7mm-long silica section with the coating removed. The Cu/C-coated fiber with the same core/clad structure as the standard SMF allowed no-loss fusion splicing, and showed good adaptability to the economical standard fiber, adaptor, connector, and instruments. It showed also good thermal resistance (<345°C) with no degradation in optical power during the optical transmission. The metallic adhesive used to install the FBG in a one-end-free configuration showed superior bonding reliability during temperature cycles ranging from 25°C to 345°C. The FBG reflectivity was stabilized at a 58% drop from the initial reflectivity, and the Cu/C-coated FBG sensor using the metallic adhesive could successfully detect the acousto-ultrasonic waves generated by pencil lead breaking and laser beam excitation.</P>
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