タンク健全性診断方法
【課題】ガイド波を用いた検査を行うにあたって、欠陥の形状や位置によらず、欠陥の有無を検査する。
【解決手段】ガイド波検査装置１０は、タンク１の測定領域２ａに対して、２つ以上の方向からガイド波を送信する。この結果、測定領域２ａ内に欠陥がある場合、欠陥からの反射波が受信される。少なくとも１つの方向で反射波が受信された場合、測定領域２ａ内に欠陥が存在すると判断する。この測定は、タンクにおいてあらかじめ定められた検査領域２を網羅するように測定領域を決定して行い、検査領域２内のいずれの箇所においても反射波が受信されなかった場合、タンク１が健全であると診断する。
【解決手段】ガイド波検査装置１０は、タンク１の測定領域２ａに対して、２つ以上の方向からガイド波を送信する。この結果、測定領域２ａ内に欠陥がある場合、欠陥からの反射波が受信される。少なくとも１つの方向で反射波が受信された場合、測定領域２ａ内に欠陥が存在すると判断する。この測定は、タンクにおいてあらかじめ定められた検査領域２を網羅するように測定領域を決定して行い、検査領域２内のいずれの箇所においても反射波が受信されなかった場合、タンク１が健全であると診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに発生した減肉や傷（以下、欠陥と称する）を、ガイド波を用いた非破壊検査によって検出するタンク健全性診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油備蓄タンクや原子力施設における放射性物質貯蔵タンクなどのタンクは、使用してから長期間が経過すると、内外面からの腐食または侵食に起因した劣化が進行する。この劣化がさらに進行すると、腐食または侵食がタンクの肉厚を貫通してしまい、タンク貯蔵物である石油類や放射性物質が混入している液体が外部に漏洩する可能性がある。このような事態を避けるため、タンクの管理者などは、タンクの健全性を定期的に診断し、タンク貯蔵物が漏洩する前に、タンクに発生した欠陥を補修する必要がある。
【０００３】
タンク健全性を診断する代表的な方法として、タンク貯蔵物をタンクから抜き出して、欠陥が存在する位置の板厚をタンク内面から超音波厚さ計などを用いて非破壊検査する方法がある。この方法によれば、タンク内面の欠陥の存在を確認しながらタンクの板厚を検査することができる。しかし、この診断方法では、タンク貯蔵物を抜き出す必要があるので、タンク貯蔵物を移送するために別のタンクが必要となる。また、タンク貯蔵物が多量である場合や、タンク貯蔵物の放射能濃度が高くて容易に取り扱えない場合、タンク貯蔵物を抜き出すのに長期間を要し、検査にかかる労力やコストが増大する。
【０００４】
一方、タンク貯蔵物を抜き出さないで、欠陥が存在する位置の板厚をタンク外面から超音波厚さ計などを用いて非破壊検査する方法も考えられる。しかし、タンク外面の欠陥については目視で位置を確認できるが、タンク内面の欠陥は見えないので、タンクの板厚を連続的に測定したと見なせるほどに多数の板厚測定を実施する必要がある。よって、この方法でも、タンクが大型で検査面が広範な場合や、タンク貯蔵物の放射能濃度が高くて容易に測定器の位置を変更できない場合には、タンクの健全性を診断するのに必要な板厚測定を行うのに長い時間を要し、検査にかかる労力やコストが増大する。
【０００５】
上述の課題に対する対応策の１つとして、ガイド波（配管や板のように境界面を有する物体中を、反射やモード変換しながら進行する縦波、横波の干渉によって形成される弾性波）を用いて、タンクの欠陥の有無を非破壊検査することが考えられる。ガイド波を用いた非破壊検査によれば、たとえば配管を長距離区間一括して検査することができる。これを応用して、タンク貯蔵物を抜き出さないで、タンク外面からガイド波を用いた非破壊検査を行えば、一度の測定で広範囲を一括して検査することができる。これにより、測定器の位置の変更を少なくして、短時間にタンク健全性を診断できる。
【０００６】
たとえば、特許文献１では、超音波探触子を配管の周方向の一部に所定の配置間隔で配列して、ガイド波を配管の軸方向に送信し、配管の減肉や傷から反射してくる反射波を受信することで欠陥の有無を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術によれば、欠陥の形状によっては、欠陥の存在を見落としてしまう可能性があるという問題点が一例として挙げられる。一般に、被検体である円筒形部材の全周にわたって超音波探触子を配置した場合、ガイド波の反射波の強度は、欠陥の軸方向（ガイド波送信方向）の減肉断面積と、円筒形部材の全周にわたる断面積との比率に依存する。また、円筒形部材の表面の一部に超音波探触子を配置した場合、ガイド波の反射波の強度は、超音波探触子の配列と直交する方向（ガイド波送信方向）の欠陥の減肉断面積と、ガイド波の到達領域の幅に円筒形部材の板厚を乗じた面積との比率に依存する。
【０００９】
したがって、幾何学的に細長い補修を必要とする欠陥が存在する場合、超音波探触子の配置、すなわちガイド波の進行方向と欠陥の長さ方向とが一致すると、欠陥のガイド波送信方向の減肉断面積が小さくなり、反射波の強度が小さくなる可能性がある。このため、欠陥からの反射波を検出することができず、欠陥を見落とす可能性がある。このような欠陥の見落としが生じると、タンクの健全性を正確に診断することができない。
【００１０】
また、ガイド波の反射波の強度は、上記の比率の他に、超音波の波長や超音波探触子と欠陥との距離にも左右される。このため、ガイド波を用いた非破壊検査では、一般に、欠陥部位の減肉深さを直接測定することは難しい。しかしながら、タンクの健全性を診断する際に、元の板厚から減肉深さを減じた残存板厚を知りたいというニーズも高い。
【００１１】
そこで、本発明は、タンクの健全性の診断精度を向上させるタンク健全性診断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するために、本発明は、ガイド波を用いた非破壊検査によってタンクの欠陥の有無を判断するタンク健全性診断方法であって、前記タンクの一部領域に対して、２つ以上の方向から前記ガイド波を送信し、前記一部領域内にある欠陥からの反射波を受信する欠陥測定工程と、前記欠陥測定工程において少なくとも１つの方向で前記反射波が受信された場合、前記一部領域内に前記欠陥が存在すると判断する判断工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タンクに対してガイド波を用いた非破壊検査を行うにあたって、欠陥の形状や位置（向き）によらず、欠陥の有無を検査し、タンクの健全性を診断することができるタンク健全性診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法の概要を示す説明図である。
【図２】超音波探触子列とガイド波送受信器の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は超音波探触子列の上面図であり、（ｂ）は超音波探触子列の側面図である。
【図４】タンク健全性診断における欠陥の有無の判断を模式的に示す説明図である。
【図５】実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法の被検体であるタンクを模式的に示した説明図である。
【図６】実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法を示す説明図である。
【図７】板厚測定を併せて実施するタンク健全性診断方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるタンク健全性診断方法およびタンク健全性診断装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
≪実施の形態１≫
＜タンク健全性診断の概要＞
図１は、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法の概要を示す説明図である。図１では、ガイド波検査装置１０を用いて、被検体であるタンク１の健全性を診断する場合について図示している。なお、以下の説明で、単に「周方向」「軸方向」という場合は、被検体であるタンク１（円筒形部材）の周方向および軸方向を指す。また、本明細書において、「タンクの健全性を診断する」とは、たとえば、タンクの欠陥の有無を判断したり、タンクの残存板厚が所定値（タンクの構造を支えるのに十分な厚さの値）以上であるか否かを判断したりすることを指す。また、ここでは、タンク１はタンクの胴の部分を指している。
【００１７】
ガイド波検査装置１０は、超音波探触子列３（３ａ，３ｂ，３ｃ）、ガイド波送受信器５、アナログ／テジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）６、中央制御装置７ａおよび信号処理装置７ｂからなるコンピュータ７、表示装置８によって構成される。各構成部の機能等については、後述する。
【００１８】
タンク１の検査領域２は、測定領域２ａおよび測定領域２ｂの２つの領域からなる。測定領域２ａを検査するには、まず、ガイド波を送受信するための超音波探触子列３を、タンク１の外面上の位置３ａに設置する。これは、タンク１の周方向に超音波伝播方向（進行方向）が一致するガイド波を送信するためである。位置３ａに設置した超音波探触子列３から周方向にガイド波を送信し、同じく位置３ａに設置した超音波探触子列３で反射波を受信する。つぎに、超音波探触子列３を、位置３ｃに設置する。これは、タンク１の軸方向に超音波伝播方向が一致するガイド波を送信するためである。すなわち、２回の測定において、それぞれの測定における超音波伝播方向が直交するようにしている。位置３ｃに設置した超音波探触子列３から指向性のあるガイド波を送信し、同じく位置３ｃに設置した超音波探触子列３にて反射波を受信する。
【００１９】
ガイド波検査装置１０は、位置３ａまたは位置３ｃの少なくともいずれか１つの位置において、反射波が受信された場合には、測定領域２ａに欠陥が存在すると判断する。一方、ガイド波検査装置１０は、位置３ａまたは位置３ｃのいずれの位置においても反射波が受信されなかった場合には、測定領域２ａに欠陥が存在しないと判断する。
【００２０】
つづいて、検査領域２を網羅するため、測定領域２ｂでの測定に移る。超音波探触子列３の設置場所を、位置３ｂに変更する。つぎに、位置３ｂに設置した超音波探触子列３からガイド波を送信し、同じく位置３ｂに設置した超音波探触子列３にて反射波を受信する。そして、測定領域２ａと同様に、測定領域２ｂに欠陥が存在するか否かを判断する。具体的には、ガイド波検査装置１０は、位置３ｂまたは位置３ｃの少なくともいずれか１つの位置において、反射波が受信された場合には、測定領域２ｂに欠陥が存在すると判断する。一方、ガイド波検査装置１０は、位置３ｂまたは位置３ｃのいずれの位置においても反射波が受信されなかった場合には、測定領域２ｂに欠陥が存在しないと判断する。
【００２１】
測定領域２ａ，２ｂのいずれにおいても欠陥が存在しないと判断された場合、すなわち、検査範囲内に欠陥がないと判断された場合、タンクが健全であり、補修を要しないと診断する。一方、検査範囲内に欠陥が存在すると判断された場合には、タンク貯蔵物を抜き出して、詳細な検査や補修を行うこととなる。
【００２２】
位置３ａ，３ｂ，３ｃに設置する超音波探触子列３は、複数の超音波探触子列をそれぞれの設置場所に同時に配置してもよいし、１つの超音波探触子列の設置場所を変更して用いてもよい。さらに、超音波探触子列３の設置場所を変更しながら測定する場合には、測定領域の測定順序は問わない。また、複数回の測定において、測定範囲の一部が互いに重複していてもよい。図１の測定領域２ａ，２ｂに限定されることなく、測定範囲が検査範囲を網羅していればよい。
【００２３】
＜ガイド波検査装置１０＞
実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法に用いるガイド波検査装置１０について説明する。
まず、超音波探触子列３と、ガイド波送受信器５の詳細について説明する。図２は、超音波探触子列３とガイド波送受信器５の構成を示す図である。超音波探触子列３は、詳細には、２列の超音波探触子列１１，１２によって構成される。超音波探触子列１１は、複数の超音波探触子（たとえば圧電素子）で構成され、送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子のペア（図示した１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有する。超音波探触子列１２も、超音波探触子列１１と同様に、複数の探触子、超音波探触子のペア（図示した１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）を有する。
【００２４】
なお、超音波探触子列と直交する方向にガイド波を送受信するため、超音波探触子列１１を構成する超音波探触子と、超音波探触子列１２を構成する超音波探触子とは、同数にする。また、超音波探触子列１１，１２の配置間隔と超音波発生時刻とは、以下のように定めるのが望ましい。たとえば、図２において右方向（超音波探触子列１１から超音波探触子列１２に向かう方向）にガイド波を送信する場合、超音波探触子列１１，１２の配置間隔は、測定に使用するガイド波の波長の１／４に相当する距離とほぼ一致させる。そして、超音波探触子列１２の超音波振動の発生開始時刻を、超音波探触子列１１の超音波振動の発生開始時刻から振動周期の１／４に相当する時刻だけ遅らせれば、超音波探触子列１１，１２から発生する超音波振動は、超音波探触子列１２の位置で同位相となる。これにより、超音波探触子列１１，１２から、ガイド波を効率よく右方向に送信することができる。
【００２５】
また、超音波探触子列１１，１２の配置間隔が使用するガイド波の波長の１／４と異なる場合でも、超音波探触子列１１から発生する超音波振動が、超音波探触子列１２の位置において同位相となるように、超音波探触子列１１，１２の超音波振動発生開始時刻を適切に制御すれば、ガイド波を効率よく右方向に送信することができる。
【００２６】
本実施の形態において、超音波探触子列１１，１２を構成する超音波探触子は、送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子のペアを複数備えることにしたが、送信と受信を切り替えて行う超音波探触子を複数備えた超音波探触子列を用いてもよい。また、超音波探触子列１１，１２を構成する超音波探触子の個数は、測定領域の大きさによって決定してもよい。
【００２７】
一方、ガイド波送受信器５は、制御器３１、信号発生器３２（３２ａ，３２ｂ）、信号増幅器３３（３３ａ，３３ｂ）、素子切替器３４（３４ａ，３４ｂ）を備えている。このうち、信号発生器３２ａ、信号増幅器３３ａ、素子切替器３４ａは、超音波探触子列１１を駆動させるものである。また、信号発生器３２ｂ、信号増幅器３３ｂ、素子切替器３４ｂは、超音波探触子列１２を駆動させるものである。
【００２８】
ガイド波送受信器５は、さらに、超音波探触子列１１，１２の各超音波探触子によって受信した各受信信号（ガイド波の反射信号）を入力する素子切替器３５および信号増幅器３６を備えている。
【００２９】
中央制御装置７ａから制御器３１に対して、ガイド波を送信する指令信号が送信されると、制御器３１から信号発生器３２、信号増幅器３３、素子切替器３４を介して、ガイド波送信用の超音波探触子に電圧が印加される。電圧が印加された超音波探触子は、振動して超音波を発生させる。同時に、ガイド波受信用の超音波探触子は、検出振動の振幅に応じた信号を発生させる。発生された信号は、素子切替器３５および信号増幅器３６を介して、Ａ／Ｄ変換器６に送信される。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器６は、必要な時間刻みでほぼ連続的に、検出振動の振幅に比例した信号をデジタル値に変換する。変換されたデジタル信号は、検出時刻とともに信号処理装置７ｂ（図１参照）に記録される。また、デジタル信号は、測定波形として表示装置８に表示される。検査作業者は、ガイド波の送信が終了した時刻以降において、ノイズレベルに比べて有意に大きな振動が記録されているか否かを、表示装置８（図１参照）を用いて確認する。
【００３１】
図３は、タンク１の外面に対する超音波探触子列の設置方法を示す説明図である。タンク１の外面に対して超音波探触子列３を設置する方法を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、超音波探触子列３の上面図であり、図３（ｂ）は、超音波探触子列３の側面図である。
【００３２】
図３（ａ）において、支持部材１３には、タンク１の外面に真空吸着する真空吸着パッド１４が、支持棒１５を介して支持部材の部位１３ａに設けられている。また、図３（ｂ）において、支持部材１３には、内部に超音波探触子（例えば、図３（ｂ）においては１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄ）が固定されたエアシリンダ１６を格納した円筒状の支持部材の部位１３ｂが設けられている。エアシリンダ１６が超音波探触子をタンク１外面に押し付ける押付力と、超音波探触子列３の自重による重力との和に比べ、十分に大きな真空吸着力を有した真空吸着パッド１４を選定しておくことで、タンク１の外面に超音波探触子列３を吸着させることが可能となる。
【００３３】
なお、被検体が磁性金属で製作されたタンク１の場合には、真空吸着パッド１４の代わりに磁石を用いて、タンク１の外面に超音波探触子列３を吸着させてもよい。その際は、タンク１の外面への超音波探触子列３の取り付け、取り外しを容易にするため、電磁石を用いるのが望ましい。また、エアシリンダ１６の代わりに、バネなどを介して超音波探触子をタンク外面に押し付けるようにしてもよい。
【００３４】
＜タンク健全性診断方法＞
次に、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法による診断の詳細について説明する。図４は、タンク健全性診断における欠陥の有無の判断を模式的に示す説明図である。図４には、それぞれ形状が異なる２つの欠陥が示されている。より詳細には、図４（ａ）には、幾何学的な形状が異方性を有している欠陥＃１が、図４（ｂ）には、幾何学的な形状が等方である欠陥＃２が、それぞれ示されている。
【００３５】
図４（ａ）において、欠陥＃１を超音波伝播方向αに対して垂直方向のＡ１−Ａ２で切断した際の断面図が、Ａ１−Ａ２断面図である（図４（ａ）の欠陥＃１の上側に図示する）。Ａ１−Ａ２断面図における欠陥＃１の断面積を断面積Ａとする。
また、図４（ａ）において、欠陥＃１を超音波伝播方向βに対して垂直方向のＢ１−Ｂ２で切断した際の断面図がＢ１−Ｂ２断面図である（図４（ａ）の欠陥＃１の左側に図示する）。Ｂ１−Ｂ２断面図における欠陥＃１の断面積を断面積Ｂとする。
【００３６】
同様に、図４（ｂ）において、欠陥＃２を超音波伝播方向α'に対して垂直方向のＡ'１−Ａ'２で切断した際の断面図がＡ'１−Ａ'２断面図である（図４（ｂ）の欠陥＃２の上側に図示する）。Ａ'１−Ａ'２断面図における欠陥＃２の断面積を断面積Ａ'とする。
また、図４（ｂ）において、欠陥＃２を超音波伝播方向β'に対して垂直方向のＢ'１−Ｂ'２で切断した際の断面図がＢ'１−Ｂ'２断面図である（図４（ｂ）の欠陥＃２の左側に図示する）。Ｂ'１−Ｂ'２断面図における欠陥＃２の断面積を断面積Ｂ'とする。
【００３７】
上述のように、欠陥からの反射波の信号強度は、超音波伝播幅に板厚を乗じた断面積と、欠陥の断面積との比率に比例する。たとえば、図４（ｂ）に示す欠陥＃２は、幾何学的な形状が等方であり、超音波伝播方向α'，β'に対する断面積Ａ'，Ｂ'はほぼ等しく、超音波伝播領域に対して一定の面積を有している。このため、欠陥＃２は、ガイド波による非破壊検査によって発見される（反射波が検出される）可能性が高い。
【００３８】
一方、図４（ａ）に示す欠陥＃１は、幾何学的な形状が異方性を有しており、超音波伝播方向α，βに対する断面積Ａ，Ｂが異なっている。具体的には、断面積Ａは超音波伝播領域に対して一定の面積を有しているが、断面積Ｂは超音波伝播領域に対する面積が小さい。このため、欠陥＃１は、超音波伝播方向αからの検査では発見される可能性が高いが、超音波伝播方向βからの検査では見落とされてしまう（即ち、反射波が検出されない）可能性が高い。
【００３９】
タンク健全性診断を行う場合、欠陥の存在や幾何学的形状が事前にわかっていることは少ない。このため、１つの超音波伝播方向のみで測定を行っただけでは、補修が必要な大きさの欠陥が測定領域に存在しても、欠陥の長さ方向と超音波伝播方向が偶然に一致して、あたかも欠陥が存在しないという誤った判定を行う可能性がある。
【００４０】
これに対し、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法では、測定領域に対して、少なくとも２つ以上の方向からガイド波を送信して測定を行う。１つの超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が小さく反射波が検出されない場合でも、他の超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が大きくなり反射波が検出できる可能性が高くなる。これにより、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法では、補修が必要な大きさの欠陥を見逃すことなく発見することができ、タンク健全性の診断精度を向上させることができる。
【００４１】
また、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法では、ガイド波を用いてタンクの外面から検査を行うため、タンク貯蔵物を抜き出すのは、補修が必要と診断された場合のみでよい。このため、検査のためのタンク貯蔵物の抜き出し回数を削減することができる。
【００４２】
≪実施の形態２≫
実施の形態２では、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法のより具体的な適用例について説明する。また、実施の形態２では、被検体のタンクに欠陥が発見されなかった場合、さらにタンクの板圧を測定して、全体的な減肉の有無や残存肉厚を検査する。これにより、タンクの健全性をより詳細に把握することができる。
【００４３】
図５は、実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法の被検体であるタンクを模式的に示した説明図である。実施の形態２における被検体であるタンク１７は、たとえば、原子力施設で放射性廃棄物を貯蔵している放射性物質貯蔵タンクである。タンク１７には、原子炉水を浄化する際に使用されたイオン交換樹脂や、原子炉水に含まれていた酸化物といった放射性物質１８が貯蔵されている。放射性物質１８は、水とともにタンク１７へ移送されてくる。このため、貯蔵されている間に放射性物質１８が沈降分離して、タンク１７内には上澄水１９が存在している。
【００４４】
このような状況下では、タンク１７の側面（特に、タンク１７の側面下方）は相対的に放射能レベルが高くなり、タンク１７の上方（上澄水１９の上方）は上澄水１９により減衰されるため相対的に放射能レベルが低くなる。このため、検査作業者の被ばく量を考慮して、タンク１７の側面では検査作業を行わず、相対的に放射能レベルが低いタンク上方（上澄水１９の上方）でのみ検査作業を行わなくてはならない場合がある。
【００４５】
図６は、実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法を示す説明図である。たとえば、検査範囲２４が測定領域２４ａ，２４ｂからなる場合、まず、超音波探触子列２０を位置２０ａおよび位置２０ｂに設置して測定を行う。このとき、超音波探触子列２０からの超音波伝播方向は、タンク１７の軸方向と一致する。位置２０ａおよび位置２０ｂは、上澄水１９（図５参照）の上方なので、検査作業者が超音波探触子列２０の取り付け、取り外しを行うことができる。
【００４６】
つぎに、超音波伝播方向をタンク１７の周方向と一致させて測定を行うために、超音波探触子列２０を位置２０ｃに設置して測定を行う。しかし、位置２０ｃは、タンク１７の側面なので検査作業者が超音波探触子列２０の取り付け、取り外しを行うことは望ましくない。このため、超音波探触子列２０の一端に、信号ケーブルを兼ねた吊下げケーブル２１が設けられている。吊下げケーブル２１は、回転ローラー２２ａとケーブル巻き取り装置２２ｂとからなる吊下げ位置制御装置２２に接続されている。吊下げ位置制御装置２２は、タンク１７の上部に設置されている。
【００４７】
また、タンク１７の上部には、自動検査装置２３が設けられている。自動検査装置２３は、ガイド波送受信器、Ａ／Ｄ変換器、中央制御装置と信号処理装置より成るコンピュータ、表示装置、ケーブル巻き取り装置２２ｂを駆動する制御装置によって構成される。
【００４８】
自動検査装置２３は、所定の距離だけ吊下げケーブル２１を巻き出し、測定領域にガイド波が送受信できる高さ（位置２０ｃ）に超音波探触子列２０を吊下げる。ついで、真空吸着パッド（図３参照）によってタンク１７外面に超音波探触子列２０を吸着させ、さらにエアシリンダ（図３参照）によって超音波探触子列２０をタンク１７外面に押し付ける。
【００４９】
これにより、放射能レベルが高いタンク１７の側面に検査作業員が近づくことなく、周方向の測定を行うことができる。本実施の形態にかかる方法は、放射性物質貯蔵タンクに限らず、他の有害物質を貯蔵するタンクにも適用することができる。
【００５０】
≪実施の形態２の変形例≫
ところで、上述したガイド波を用いたタンク健全性診断方法において、検査範囲２４に欠陥が存在しないと診断された場合であっても、まれにではあるが、検査範囲２４の全体が減肉していることによって、欠陥からの反射波が検出されない場合がある。また、ガイド波を用いた検査では、タンク全体の減肉は発見することができない。このような可能性を考慮して、ガイド波による測定と合わせて、タンク１７の板厚を計測するようにしてもよい。これにより、タンクの健全性診断の精度を向上させることができる。
【００５１】
図７は、板厚測定を併せて実施するタンク健全性診断方法を示す説明図である。タンク１７および測定機器（超音波探触子列２０、吊下げケーブル２１、吊下げ位置制御装置２２、自動検査装置２３）については、図６と同様であるため、説明を省略する。図７においては、測定領域２４ａ，２４ｂの四隅および中央に×印で示した測定位置２５ａ〜２５ｈが付されている。この×印が付された位置（代表点）に、板厚測定用の超音波を送受信する超音波探触子（板厚測定用探触子）を押し付け、×印を付した位置のタンク板厚を測定する。板厚測定用探触子のタンク１７外面への押し付けおよび板厚測定は、超音波探触子列２０の場合と同様に、板厚測定用探触子用の吊下げケーブル、吊下げ位置制御装置、制御機器を設けることで可能となる。また、図３に示した超音波探触子列２０の構成に、板厚測定用探触子を追加して用いてもよい。
【００５２】
こうして測定した各点の板厚計測値を用いて、測定領域ごとの残存板厚平均値および測定領域ごとの最小板厚を算出する。もし、残存板厚がタンク構造を支えるのに十分な厚さを持たない場合、タンク１７内の放射性物質を抜き出して詳細検査や補修を実施する。測定領域ごとに残存板厚を評価することによって、詳細検査や補修を実施する場合にも、該当部を比較的狭い範囲に限定することができる。このため、検査や補修で放射性物質貯蔵タンク内部に立ち入る作業者が、タンク１７内で作業する時間を短くできる。なお、図７では、板厚を測定する点を、１つの測定領域に対して５点（測定領域の境界周辺である四隅および測定領域の中央）としたが、これに限らず、測定点は測定領域につき１つ以上あればよい。しかし、測定点が増えると、板厚測定に長い時間を要することになる。
【００５３】
このように、ガイド波を用いたタンク健全性診断に加えて、測定領域の代表点における板圧を測定することによって、測定領域が減肉による欠陥の見落としを防止することができる。また、測定領域の代表点における板圧を測定することによって、ガイド波による検査だけでは発見することが困難なタンク全体の減肉も発見することができる。
【００５４】
また、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、測定領域に対して、少なくとも２つ以上の方向からガイド波を送信して測定を行う。１つの超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が小さく反射波が検出されない場合でも、他の超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が大きくなり反射波が検出できる可能性が高くなる。これにより、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、補修が必要な大きさの欠陥を見逃すことなく発見することができ、タンク健全性の診断精度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、ガイド波を用いてタンクの外面から検査を行うため、タンク貯蔵物を抜き出すのは、補修が必要と診断された場合のみでよい。このため、検査のためのタンク貯蔵物の抜き出し回数を削減することができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、超音波探触子列に吊下げケーブルを接続して、超音波探触子列をタンクの任意の位置に設置する。これにより、放射性物質などの有害物質を貯蔵するタンクの検査に際しても、検査作業員の安全を考慮して検査を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、タンクに発生した欠陥をガイド波を用いた非破壊検査によって検出して、タンクの健全性を診断する際に有効であり、特に、石油備蓄タンクや原子力施設における放射性物質貯蔵タンクなどのタンクの健全性を診断する際に有効である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１７ タンク
２，２４ 検査範囲
２ａ，２ｂ，２４ａ，２４ｂ 測定領域（一部領域）
３，２０ 超音波探触子列
３ａ，３ｂ，３ｃ 設置位置
５ ガイド波送受信器
６ Ａ／Ｄ変換器
７ コンピュータ
７ａ 中央制御装置
７ｂ 信号処理装置
８ 表示装置
１０ ガイド波検査装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに発生した減肉や傷（以下、欠陥と称する）を、ガイド波を用いた非破壊検査によって検出するタンク健全性診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油備蓄タンクや原子力施設における放射性物質貯蔵タンクなどのタンクは、使用してから長期間が経過すると、内外面からの腐食または侵食に起因した劣化が進行する。この劣化がさらに進行すると、腐食または侵食がタンクの肉厚を貫通してしまい、タンク貯蔵物である石油類や放射性物質が混入している液体が外部に漏洩する可能性がある。このような事態を避けるため、タンクの管理者などは、タンクの健全性を定期的に診断し、タンク貯蔵物が漏洩する前に、タンクに発生した欠陥を補修する必要がある。
【０００３】
タンク健全性を診断する代表的な方法として、タンク貯蔵物をタンクから抜き出して、欠陥が存在する位置の板厚をタンク内面から超音波厚さ計などを用いて非破壊検査する方法がある。この方法によれば、タンク内面の欠陥の存在を確認しながらタンクの板厚を検査することができる。しかし、この診断方法では、タンク貯蔵物を抜き出す必要があるので、タンク貯蔵物を移送するために別のタンクが必要となる。また、タンク貯蔵物が多量である場合や、タンク貯蔵物の放射能濃度が高くて容易に取り扱えない場合、タンク貯蔵物を抜き出すのに長期間を要し、検査にかかる労力やコストが増大する。
【０００４】
一方、タンク貯蔵物を抜き出さないで、欠陥が存在する位置の板厚をタンク外面から超音波厚さ計などを用いて非破壊検査する方法も考えられる。しかし、タンク外面の欠陥については目視で位置を確認できるが、タンク内面の欠陥は見えないので、タンクの板厚を連続的に測定したと見なせるほどに多数の板厚測定を実施する必要がある。よって、この方法でも、タンクが大型で検査面が広範な場合や、タンク貯蔵物の放射能濃度が高くて容易に測定器の位置を変更できない場合には、タンクの健全性を診断するのに必要な板厚測定を行うのに長い時間を要し、検査にかかる労力やコストが増大する。
【０００５】
上述の課題に対する対応策の１つとして、ガイド波（配管や板のように境界面を有する物体中を、反射やモード変換しながら進行する縦波、横波の干渉によって形成される弾性波）を用いて、タンクの欠陥の有無を非破壊検査することが考えられる。ガイド波を用いた非破壊検査によれば、たとえば配管を長距離区間一括して検査することができる。これを応用して、タンク貯蔵物を抜き出さないで、タンク外面からガイド波を用いた非破壊検査を行えば、一度の測定で広範囲を一括して検査することができる。これにより、測定器の位置の変更を少なくして、短時間にタンク健全性を診断できる。
【０００６】
たとえば、特許文献１では、超音波探触子を配管の周方向の一部に所定の配置間隔で配列して、ガイド波を配管の軸方向に送信し、配管の減肉や傷から反射してくる反射波を受信することで欠陥の有無を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術によれば、欠陥の形状によっては、欠陥の存在を見落としてしまう可能性があるという問題点が一例として挙げられる。一般に、被検体である円筒形部材の全周にわたって超音波探触子を配置した場合、ガイド波の反射波の強度は、欠陥の軸方向（ガイド波送信方向）の減肉断面積と、円筒形部材の全周にわたる断面積との比率に依存する。また、円筒形部材の表面の一部に超音波探触子を配置した場合、ガイド波の反射波の強度は、超音波探触子の配列と直交する方向（ガイド波送信方向）の欠陥の減肉断面積と、ガイド波の到達領域の幅に円筒形部材の板厚を乗じた面積との比率に依存する。
【０００９】
したがって、幾何学的に細長い補修を必要とする欠陥が存在する場合、超音波探触子の配置、すなわちガイド波の進行方向と欠陥の長さ方向とが一致すると、欠陥のガイド波送信方向の減肉断面積が小さくなり、反射波の強度が小さくなる可能性がある。このため、欠陥からの反射波を検出することができず、欠陥を見落とす可能性がある。このような欠陥の見落としが生じると、タンクの健全性を正確に診断することができない。
【００１０】
また、ガイド波の反射波の強度は、上記の比率の他に、超音波の波長や超音波探触子と欠陥との距離にも左右される。このため、ガイド波を用いた非破壊検査では、一般に、欠陥部位の減肉深さを直接測定することは難しい。しかしながら、タンクの健全性を診断する際に、元の板厚から減肉深さを減じた残存板厚を知りたいというニーズも高い。
【００１１】
そこで、本発明は、タンクの健全性の診断精度を向上させるタンク健全性診断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するために、本発明は、ガイド波を用いた非破壊検査によってタンクの欠陥の有無を判断するタンク健全性診断方法であって、前記タンクの一部領域に対して、２つ以上の方向から前記ガイド波を送信し、前記一部領域内にある欠陥からの反射波を受信する欠陥測定工程と、前記欠陥測定工程において少なくとも１つの方向で前記反射波が受信された場合、前記一部領域内に前記欠陥が存在すると判断する判断工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タンクに対してガイド波を用いた非破壊検査を行うにあたって、欠陥の形状や位置（向き）によらず、欠陥の有無を検査し、タンクの健全性を診断することができるタンク健全性診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法の概要を示す説明図である。
【図２】超音波探触子列とガイド波送受信器の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は超音波探触子列の上面図であり、（ｂ）は超音波探触子列の側面図である。
【図４】タンク健全性診断における欠陥の有無の判断を模式的に示す説明図である。
【図５】実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法の被検体であるタンクを模式的に示した説明図である。
【図６】実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法を示す説明図である。
【図７】板厚測定を併せて実施するタンク健全性診断方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるタンク健全性診断方法およびタンク健全性診断装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
≪実施の形態１≫
＜タンク健全性診断の概要＞
図１は、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法の概要を示す説明図である。図１では、ガイド波検査装置１０を用いて、被検体であるタンク１の健全性を診断する場合について図示している。なお、以下の説明で、単に「周方向」「軸方向」という場合は、被検体であるタンク１（円筒形部材）の周方向および軸方向を指す。また、本明細書において、「タンクの健全性を診断する」とは、たとえば、タンクの欠陥の有無を判断したり、タンクの残存板厚が所定値（タンクの構造を支えるのに十分な厚さの値）以上であるか否かを判断したりすることを指す。また、ここでは、タンク１はタンクの胴の部分を指している。
【００１７】
ガイド波検査装置１０は、超音波探触子列３（３ａ，３ｂ，３ｃ）、ガイド波送受信器５、アナログ／テジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）６、中央制御装置７ａおよび信号処理装置７ｂからなるコンピュータ７、表示装置８によって構成される。各構成部の機能等については、後述する。
【００１８】
タンク１の検査領域２は、測定領域２ａおよび測定領域２ｂの２つの領域からなる。測定領域２ａを検査するには、まず、ガイド波を送受信するための超音波探触子列３を、タンク１の外面上の位置３ａに設置する。これは、タンク１の周方向に超音波伝播方向（進行方向）が一致するガイド波を送信するためである。位置３ａに設置した超音波探触子列３から周方向にガイド波を送信し、同じく位置３ａに設置した超音波探触子列３で反射波を受信する。つぎに、超音波探触子列３を、位置３ｃに設置する。これは、タンク１の軸方向に超音波伝播方向が一致するガイド波を送信するためである。すなわち、２回の測定において、それぞれの測定における超音波伝播方向が直交するようにしている。位置３ｃに設置した超音波探触子列３から指向性のあるガイド波を送信し、同じく位置３ｃに設置した超音波探触子列３にて反射波を受信する。
【００１９】
ガイド波検査装置１０は、位置３ａまたは位置３ｃの少なくともいずれか１つの位置において、反射波が受信された場合には、測定領域２ａに欠陥が存在すると判断する。一方、ガイド波検査装置１０は、位置３ａまたは位置３ｃのいずれの位置においても反射波が受信されなかった場合には、測定領域２ａに欠陥が存在しないと判断する。
【００２０】
つづいて、検査領域２を網羅するため、測定領域２ｂでの測定に移る。超音波探触子列３の設置場所を、位置３ｂに変更する。つぎに、位置３ｂに設置した超音波探触子列３からガイド波を送信し、同じく位置３ｂに設置した超音波探触子列３にて反射波を受信する。そして、測定領域２ａと同様に、測定領域２ｂに欠陥が存在するか否かを判断する。具体的には、ガイド波検査装置１０は、位置３ｂまたは位置３ｃの少なくともいずれか１つの位置において、反射波が受信された場合には、測定領域２ｂに欠陥が存在すると判断する。一方、ガイド波検査装置１０は、位置３ｂまたは位置３ｃのいずれの位置においても反射波が受信されなかった場合には、測定領域２ｂに欠陥が存在しないと判断する。
【００２１】
測定領域２ａ，２ｂのいずれにおいても欠陥が存在しないと判断された場合、すなわち、検査範囲内に欠陥がないと判断された場合、タンクが健全であり、補修を要しないと診断する。一方、検査範囲内に欠陥が存在すると判断された場合には、タンク貯蔵物を抜き出して、詳細な検査や補修を行うこととなる。
【００２２】
位置３ａ，３ｂ，３ｃに設置する超音波探触子列３は、複数の超音波探触子列をそれぞれの設置場所に同時に配置してもよいし、１つの超音波探触子列の設置場所を変更して用いてもよい。さらに、超音波探触子列３の設置場所を変更しながら測定する場合には、測定領域の測定順序は問わない。また、複数回の測定において、測定範囲の一部が互いに重複していてもよい。図１の測定領域２ａ，２ｂに限定されることなく、測定範囲が検査範囲を網羅していればよい。
【００２３】
＜ガイド波検査装置１０＞
実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法に用いるガイド波検査装置１０について説明する。
まず、超音波探触子列３と、ガイド波送受信器５の詳細について説明する。図２は、超音波探触子列３とガイド波送受信器５の構成を示す図である。超音波探触子列３は、詳細には、２列の超音波探触子列１１，１２によって構成される。超音波探触子列１１は、複数の超音波探触子（たとえば圧電素子）で構成され、送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子のペア（図示した１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有する。超音波探触子列１２も、超音波探触子列１１と同様に、複数の探触子、超音波探触子のペア（図示した１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）を有する。
【００２４】
なお、超音波探触子列と直交する方向にガイド波を送受信するため、超音波探触子列１１を構成する超音波探触子と、超音波探触子列１２を構成する超音波探触子とは、同数にする。また、超音波探触子列１１，１２の配置間隔と超音波発生時刻とは、以下のように定めるのが望ましい。たとえば、図２において右方向（超音波探触子列１１から超音波探触子列１２に向かう方向）にガイド波を送信する場合、超音波探触子列１１，１２の配置間隔は、測定に使用するガイド波の波長の１／４に相当する距離とほぼ一致させる。そして、超音波探触子列１２の超音波振動の発生開始時刻を、超音波探触子列１１の超音波振動の発生開始時刻から振動周期の１／４に相当する時刻だけ遅らせれば、超音波探触子列１１，１２から発生する超音波振動は、超音波探触子列１２の位置で同位相となる。これにより、超音波探触子列１１，１２から、ガイド波を効率よく右方向に送信することができる。
【００２５】
また、超音波探触子列１１，１２の配置間隔が使用するガイド波の波長の１／４と異なる場合でも、超音波探触子列１１から発生する超音波振動が、超音波探触子列１２の位置において同位相となるように、超音波探触子列１１，１２の超音波振動発生開始時刻を適切に制御すれば、ガイド波を効率よく右方向に送信することができる。
【００２６】
本実施の形態において、超音波探触子列１１，１２を構成する超音波探触子は、送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子のペアを複数備えることにしたが、送信と受信を切り替えて行う超音波探触子を複数備えた超音波探触子列を用いてもよい。また、超音波探触子列１１，１２を構成する超音波探触子の個数は、測定領域の大きさによって決定してもよい。
【００２７】
一方、ガイド波送受信器５は、制御器３１、信号発生器３２（３２ａ，３２ｂ）、信号増幅器３３（３３ａ，３３ｂ）、素子切替器３４（３４ａ，３４ｂ）を備えている。このうち、信号発生器３２ａ、信号増幅器３３ａ、素子切替器３４ａは、超音波探触子列１１を駆動させるものである。また、信号発生器３２ｂ、信号増幅器３３ｂ、素子切替器３４ｂは、超音波探触子列１２を駆動させるものである。
【００２８】
ガイド波送受信器５は、さらに、超音波探触子列１１，１２の各超音波探触子によって受信した各受信信号（ガイド波の反射信号）を入力する素子切替器３５および信号増幅器３６を備えている。
【００２９】
中央制御装置７ａから制御器３１に対して、ガイド波を送信する指令信号が送信されると、制御器３１から信号発生器３２、信号増幅器３３、素子切替器３４を介して、ガイド波送信用の超音波探触子に電圧が印加される。電圧が印加された超音波探触子は、振動して超音波を発生させる。同時に、ガイド波受信用の超音波探触子は、検出振動の振幅に応じた信号を発生させる。発生された信号は、素子切替器３５および信号増幅器３６を介して、Ａ／Ｄ変換器６に送信される。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器６は、必要な時間刻みでほぼ連続的に、検出振動の振幅に比例した信号をデジタル値に変換する。変換されたデジタル信号は、検出時刻とともに信号処理装置７ｂ（図１参照）に記録される。また、デジタル信号は、測定波形として表示装置８に表示される。検査作業者は、ガイド波の送信が終了した時刻以降において、ノイズレベルに比べて有意に大きな振動が記録されているか否かを、表示装置８（図１参照）を用いて確認する。
【００３１】
図３は、タンク１の外面に対する超音波探触子列の設置方法を示す説明図である。タンク１の外面に対して超音波探触子列３を設置する方法を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、超音波探触子列３の上面図であり、図３（ｂ）は、超音波探触子列３の側面図である。
【００３２】
図３（ａ）において、支持部材１３には、タンク１の外面に真空吸着する真空吸着パッド１４が、支持棒１５を介して支持部材の部位１３ａに設けられている。また、図３（ｂ）において、支持部材１３には、内部に超音波探触子（例えば、図３（ｂ）においては１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄ）が固定されたエアシリンダ１６を格納した円筒状の支持部材の部位１３ｂが設けられている。エアシリンダ１６が超音波探触子をタンク１外面に押し付ける押付力と、超音波探触子列３の自重による重力との和に比べ、十分に大きな真空吸着力を有した真空吸着パッド１４を選定しておくことで、タンク１の外面に超音波探触子列３を吸着させることが可能となる。
【００３３】
なお、被検体が磁性金属で製作されたタンク１の場合には、真空吸着パッド１４の代わりに磁石を用いて、タンク１の外面に超音波探触子列３を吸着させてもよい。その際は、タンク１の外面への超音波探触子列３の取り付け、取り外しを容易にするため、電磁石を用いるのが望ましい。また、エアシリンダ１６の代わりに、バネなどを介して超音波探触子をタンク外面に押し付けるようにしてもよい。
【００３４】
＜タンク健全性診断方法＞
次に、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法による診断の詳細について説明する。図４は、タンク健全性診断における欠陥の有無の判断を模式的に示す説明図である。図４には、それぞれ形状が異なる２つの欠陥が示されている。より詳細には、図４（ａ）には、幾何学的な形状が異方性を有している欠陥＃１が、図４（ｂ）には、幾何学的な形状が等方である欠陥＃２が、それぞれ示されている。
【００３５】
図４（ａ）において、欠陥＃１を超音波伝播方向αに対して垂直方向のＡ１−Ａ２で切断した際の断面図が、Ａ１−Ａ２断面図である（図４（ａ）の欠陥＃１の上側に図示する）。Ａ１−Ａ２断面図における欠陥＃１の断面積を断面積Ａとする。
また、図４（ａ）において、欠陥＃１を超音波伝播方向βに対して垂直方向のＢ１−Ｂ２で切断した際の断面図がＢ１−Ｂ２断面図である（図４（ａ）の欠陥＃１の左側に図示する）。Ｂ１−Ｂ２断面図における欠陥＃１の断面積を断面積Ｂとする。
【００３６】
同様に、図４（ｂ）において、欠陥＃２を超音波伝播方向α'に対して垂直方向のＡ'１−Ａ'２で切断した際の断面図がＡ'１−Ａ'２断面図である（図４（ｂ）の欠陥＃２の上側に図示する）。Ａ'１−Ａ'２断面図における欠陥＃２の断面積を断面積Ａ'とする。
また、図４（ｂ）において、欠陥＃２を超音波伝播方向β'に対して垂直方向のＢ'１−Ｂ'２で切断した際の断面図がＢ'１−Ｂ'２断面図である（図４（ｂ）の欠陥＃２の左側に図示する）。Ｂ'１−Ｂ'２断面図における欠陥＃２の断面積を断面積Ｂ'とする。
【００３７】
上述のように、欠陥からの反射波の信号強度は、超音波伝播幅に板厚を乗じた断面積と、欠陥の断面積との比率に比例する。たとえば、図４（ｂ）に示す欠陥＃２は、幾何学的な形状が等方であり、超音波伝播方向α'，β'に対する断面積Ａ'，Ｂ'はほぼ等しく、超音波伝播領域に対して一定の面積を有している。このため、欠陥＃２は、ガイド波による非破壊検査によって発見される（反射波が検出される）可能性が高い。
【００３８】
一方、図４（ａ）に示す欠陥＃１は、幾何学的な形状が異方性を有しており、超音波伝播方向α，βに対する断面積Ａ，Ｂが異なっている。具体的には、断面積Ａは超音波伝播領域に対して一定の面積を有しているが、断面積Ｂは超音波伝播領域に対する面積が小さい。このため、欠陥＃１は、超音波伝播方向αからの検査では発見される可能性が高いが、超音波伝播方向βからの検査では見落とされてしまう（即ち、反射波が検出されない）可能性が高い。
【００３９】
タンク健全性診断を行う場合、欠陥の存在や幾何学的形状が事前にわかっていることは少ない。このため、１つの超音波伝播方向のみで測定を行っただけでは、補修が必要な大きさの欠陥が測定領域に存在しても、欠陥の長さ方向と超音波伝播方向が偶然に一致して、あたかも欠陥が存在しないという誤った判定を行う可能性がある。
【００４０】
これに対し、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法では、測定領域に対して、少なくとも２つ以上の方向からガイド波を送信して測定を行う。１つの超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が小さく反射波が検出されない場合でも、他の超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が大きくなり反射波が検出できる可能性が高くなる。これにより、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法では、補修が必要な大きさの欠陥を見逃すことなく発見することができ、タンク健全性の診断精度を向上させることができる。
【００４１】
また、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法では、ガイド波を用いてタンクの外面から検査を行うため、タンク貯蔵物を抜き出すのは、補修が必要と診断された場合のみでよい。このため、検査のためのタンク貯蔵物の抜き出し回数を削減することができる。
【００４２】
≪実施の形態２≫
実施の形態２では、実施の形態１にかかるタンク健全性診断方法のより具体的な適用例について説明する。また、実施の形態２では、被検体のタンクに欠陥が発見されなかった場合、さらにタンクの板圧を測定して、全体的な減肉の有無や残存肉厚を検査する。これにより、タンクの健全性をより詳細に把握することができる。
【００４３】
図５は、実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法の被検体であるタンクを模式的に示した説明図である。実施の形態２における被検体であるタンク１７は、たとえば、原子力施設で放射性廃棄物を貯蔵している放射性物質貯蔵タンクである。タンク１７には、原子炉水を浄化する際に使用されたイオン交換樹脂や、原子炉水に含まれていた酸化物といった放射性物質１８が貯蔵されている。放射性物質１８は、水とともにタンク１７へ移送されてくる。このため、貯蔵されている間に放射性物質１８が沈降分離して、タンク１７内には上澄水１９が存在している。
【００４４】
このような状況下では、タンク１７の側面（特に、タンク１７の側面下方）は相対的に放射能レベルが高くなり、タンク１７の上方（上澄水１９の上方）は上澄水１９により減衰されるため相対的に放射能レベルが低くなる。このため、検査作業者の被ばく量を考慮して、タンク１７の側面では検査作業を行わず、相対的に放射能レベルが低いタンク上方（上澄水１９の上方）でのみ検査作業を行わなくてはならない場合がある。
【００４５】
図６は、実施の形態２にかかるタンク健全性診断方法を示す説明図である。たとえば、検査範囲２４が測定領域２４ａ，２４ｂからなる場合、まず、超音波探触子列２０を位置２０ａおよび位置２０ｂに設置して測定を行う。このとき、超音波探触子列２０からの超音波伝播方向は、タンク１７の軸方向と一致する。位置２０ａおよび位置２０ｂは、上澄水１９（図５参照）の上方なので、検査作業者が超音波探触子列２０の取り付け、取り外しを行うことができる。
【００４６】
つぎに、超音波伝播方向をタンク１７の周方向と一致させて測定を行うために、超音波探触子列２０を位置２０ｃに設置して測定を行う。しかし、位置２０ｃは、タンク１７の側面なので検査作業者が超音波探触子列２０の取り付け、取り外しを行うことは望ましくない。このため、超音波探触子列２０の一端に、信号ケーブルを兼ねた吊下げケーブル２１が設けられている。吊下げケーブル２１は、回転ローラー２２ａとケーブル巻き取り装置２２ｂとからなる吊下げ位置制御装置２２に接続されている。吊下げ位置制御装置２２は、タンク１７の上部に設置されている。
【００４７】
また、タンク１７の上部には、自動検査装置２３が設けられている。自動検査装置２３は、ガイド波送受信器、Ａ／Ｄ変換器、中央制御装置と信号処理装置より成るコンピュータ、表示装置、ケーブル巻き取り装置２２ｂを駆動する制御装置によって構成される。
【００４８】
自動検査装置２３は、所定の距離だけ吊下げケーブル２１を巻き出し、測定領域にガイド波が送受信できる高さ（位置２０ｃ）に超音波探触子列２０を吊下げる。ついで、真空吸着パッド（図３参照）によってタンク１７外面に超音波探触子列２０を吸着させ、さらにエアシリンダ（図３参照）によって超音波探触子列２０をタンク１７外面に押し付ける。
【００４９】
これにより、放射能レベルが高いタンク１７の側面に検査作業員が近づくことなく、周方向の測定を行うことができる。本実施の形態にかかる方法は、放射性物質貯蔵タンクに限らず、他の有害物質を貯蔵するタンクにも適用することができる。
【００５０】
≪実施の形態２の変形例≫
ところで、上述したガイド波を用いたタンク健全性診断方法において、検査範囲２４に欠陥が存在しないと診断された場合であっても、まれにではあるが、検査範囲２４の全体が減肉していることによって、欠陥からの反射波が検出されない場合がある。また、ガイド波を用いた検査では、タンク全体の減肉は発見することができない。このような可能性を考慮して、ガイド波による測定と合わせて、タンク１７の板厚を計測するようにしてもよい。これにより、タンクの健全性診断の精度を向上させることができる。
【００５１】
図７は、板厚測定を併せて実施するタンク健全性診断方法を示す説明図である。タンク１７および測定機器（超音波探触子列２０、吊下げケーブル２１、吊下げ位置制御装置２２、自動検査装置２３）については、図６と同様であるため、説明を省略する。図７においては、測定領域２４ａ，２４ｂの四隅および中央に×印で示した測定位置２５ａ〜２５ｈが付されている。この×印が付された位置（代表点）に、板厚測定用の超音波を送受信する超音波探触子（板厚測定用探触子）を押し付け、×印を付した位置のタンク板厚を測定する。板厚測定用探触子のタンク１７外面への押し付けおよび板厚測定は、超音波探触子列２０の場合と同様に、板厚測定用探触子用の吊下げケーブル、吊下げ位置制御装置、制御機器を設けることで可能となる。また、図３に示した超音波探触子列２０の構成に、板厚測定用探触子を追加して用いてもよい。
【００５２】
こうして測定した各点の板厚計測値を用いて、測定領域ごとの残存板厚平均値および測定領域ごとの最小板厚を算出する。もし、残存板厚がタンク構造を支えるのに十分な厚さを持たない場合、タンク１７内の放射性物質を抜き出して詳細検査や補修を実施する。測定領域ごとに残存板厚を評価することによって、詳細検査や補修を実施する場合にも、該当部を比較的狭い範囲に限定することができる。このため、検査や補修で放射性物質貯蔵タンク内部に立ち入る作業者が、タンク１７内で作業する時間を短くできる。なお、図７では、板厚を測定する点を、１つの測定領域に対して５点（測定領域の境界周辺である四隅および測定領域の中央）としたが、これに限らず、測定点は測定領域につき１つ以上あればよい。しかし、測定点が増えると、板厚測定に長い時間を要することになる。
【００５３】
このように、ガイド波を用いたタンク健全性診断に加えて、測定領域の代表点における板圧を測定することによって、測定領域が減肉による欠陥の見落としを防止することができる。また、測定領域の代表点における板圧を測定することによって、ガイド波による検査だけでは発見することが困難なタンク全体の減肉も発見することができる。
【００５４】
また、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、測定領域に対して、少なくとも２つ以上の方向からガイド波を送信して測定を行う。１つの超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が小さく反射波が検出されない場合でも、他の超音波伝播方向に対しては欠陥の減肉断面積が大きくなり反射波が検出できる可能性が高くなる。これにより、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、補修が必要な大きさの欠陥を見逃すことなく発見することができ、タンク健全性の診断精度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、ガイド波を用いてタンクの外面から検査を行うため、タンク貯蔵物を抜き出すのは、補修が必要と診断された場合のみでよい。このため、検査のためのタンク貯蔵物の抜き出し回数を削減することができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態にかかるタンク健全性診断方法では、超音波探触子列に吊下げケーブルを接続して、超音波探触子列をタンクの任意の位置に設置する。これにより、放射性物質などの有害物質を貯蔵するタンクの検査に際しても、検査作業員の安全を考慮して検査を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、タンクに発生した欠陥をガイド波を用いた非破壊検査によって検出して、タンクの健全性を診断する際に有効であり、特に、石油備蓄タンクや原子力施設における放射性物質貯蔵タンクなどのタンクの健全性を診断する際に有効である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１７ タンク
２，２４ 検査範囲
２ａ，２ｂ，２４ａ，２４ｂ 測定領域（一部領域）
３，２０ 超音波探触子列
３ａ，３ｂ，３ｃ 設置位置
５ ガイド波送受信器
６ Ａ／Ｄ変換器
７ コンピュータ
７ａ 中央制御装置
７ｂ 信号処理装置
８ 表示装置
１０ ガイド波検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド波を用いた非破壊検査によってタンクの欠陥の有無を判断するタンク健全性診断方法であって、
前記タンクの一部領域に対して、２つ以上の方向から前記ガイド波を送信し、前記一部領域内にある欠陥からの反射波を受信する欠陥測定工程と、
前記欠陥測定工程において少なくとも１つの方向で前記反射波が受信された場合、前記一部領域内に前記欠陥が存在すると判断する判断工程と、を含む
ことを特徴とするタンク健全性診断方法。
【請求項２】
前記欠陥測定工程では、前記タンクにおいてあらかじめ定められた検査範囲を網羅するように前記一部領域を決定して、前記２つ以上の方向から送信された前記ガイド波が前記一部領域において交差するように前記ガイド波を送信し、
前記判断工程では、前記検査範囲内のいずれの箇所においても前記反射波が受信されなかった場合、前記タンクが健全であると診断する
ことを特徴とする請求項１に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項３】
前記欠陥測定工程では、所定の間隔で超音波探触子を列状に並べた超音波探触子列を前記タンク外面に２列設置して、前記超音波探触子列と直交する方向にガイド波を送信し、前記超音波探触子列で前記反射波を受信する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項４】
前記欠陥測定工程では、前記一部領域に対して直交する２つの方向から前記ガイド波を送信する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項５】
前記欠陥測定工程で前記反射波が受信されなかった場合、前記一部領域の板厚を測定する板厚測定工程を含み、
前記判断工程では、前記板厚測定工程で測定された前記板厚が所定値以上であった場合、前記タンクが健全であると判断する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項６】
前記板厚測定工程では、前記一部領域の外周上の任意の点の前記板厚と、前記一部領域の略中央点の前記板厚とを測定する
ことを特徴とする請求項５に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項１】
ガイド波を用いた非破壊検査によってタンクの欠陥の有無を判断するタンク健全性診断方法であって、
前記タンクの一部領域に対して、２つ以上の方向から前記ガイド波を送信し、前記一部領域内にある欠陥からの反射波を受信する欠陥測定工程と、
前記欠陥測定工程において少なくとも１つの方向で前記反射波が受信された場合、前記一部領域内に前記欠陥が存在すると判断する判断工程と、を含む
ことを特徴とするタンク健全性診断方法。
【請求項２】
前記欠陥測定工程では、前記タンクにおいてあらかじめ定められた検査範囲を網羅するように前記一部領域を決定して、前記２つ以上の方向から送信された前記ガイド波が前記一部領域において交差するように前記ガイド波を送信し、
前記判断工程では、前記検査範囲内のいずれの箇所においても前記反射波が受信されなかった場合、前記タンクが健全であると診断する
ことを特徴とする請求項１に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項３】
前記欠陥測定工程では、所定の間隔で超音波探触子を列状に並べた超音波探触子列を前記タンク外面に２列設置して、前記超音波探触子列と直交する方向にガイド波を送信し、前記超音波探触子列で前記反射波を受信する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項４】
前記欠陥測定工程では、前記一部領域に対して直交する２つの方向から前記ガイド波を送信する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項５】
前記欠陥測定工程で前記反射波が受信されなかった場合、前記一部領域の板厚を測定する板厚測定工程を含み、
前記判断工程では、前記板厚測定工程で測定された前記板厚が所定値以上であった場合、前記タンクが健全であると判断する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタンク健全性診断方法。
【請求項６】
前記板厚測定工程では、前記一部領域の外周上の任意の点の前記板厚と、前記一部領域の略中央点の前記板厚とを測定する
ことを特徴とする請求項５に記載のタンク健全性診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２８２３（Ｐ２０１３−２８２３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０８３２（Ｐ２０１１−１３０８３２）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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