板厚の測定方法及び板厚検査装置
【課題】厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法を提供する。
【解決手段】外槽１ｂと内槽１ａの空隙に超音波伝達物質９を充填した後、超音波センサ５により超音波パルスを内槽１ａ方向に向けて送受信し、超音波センサ５に受信して記録された超音波パルス信号の振幅強度が経過時間に従い減衰している超音波パルス信号群並びにその間隔ΔＴを求め、次に超音波パルス信号群には属さず、かつ最初に記録された超音波パルス信号Ａと超音波パルス信号群には属さず、超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号との間隔を求め、その間隔と超音波パルスの伝播速度に基づいて内槽１ａの板厚を演算する。
【解決手段】外槽１ｂと内槽１ａの空隙に超音波伝達物質９を充填した後、超音波センサ５により超音波パルスを内槽１ａ方向に向けて送受信し、超音波センサ５に受信して記録された超音波パルス信号の振幅強度が経過時間に従い減衰している超音波パルス信号群並びにその間隔ΔＴを求め、次に超音波パルス信号群には属さず、かつ最初に記録された超音波パルス信号Ａと超音波パルス信号群には属さず、超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号との間隔を求め、その間隔と超音波パルスの伝播速度に基づいて内槽１ａの板厚を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法及びその板厚の検査装置に関し、特には、人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法及びその板厚の検査装置に好適である。
【０００２】
そのような容器の代表例としては再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器が挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
超音波センサを利用した構造物の板厚検査はプラント構造物や貯蔵タンクなどの健全性評価のため様々な産業分野で広く利用されている。しかし、化学プラントの蒸留塔，石油タンク及びタンカー等の大型構造物では本体の保温や内部物質の漏洩防止のため本体外側が金属容器などで覆われている例が多々あり、外側からでは本体と外側容器の間の空隙を超音波が伝播しないため、本体板厚を測定する場合には内部物質を除去して内側から本体板厚を測定せねばならず、非常に時間を要する点検作業を行っている。
【０００４】
また、上記のような二重構造物ではない場合でも、構造物表面にスケール等が層状に付着している場合や内部物質による腐食防止などのために表面にコーティングが施されている二層構造物の場合に板厚測定を行う際は、構造に応じて界面で反射した超音波を多数受信することになり、単純に反射波を受信した時刻と容器内部の超音波の伝播速度とから板厚を評価することはできない。このような場合の板厚測定方法の従来技術として以下の内容のものを挙げることができる。
【０００５】
以下に、従来技術における信号処理を、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）は板厚測定対象である構造物４００の表面にスケール４１０が付着している場合の板厚測定方法を示したものである。超音波センサ５をスケール４１０の外表面に接触させた状態で超音波を発振し、信号処理装置にて反射して来た超音波信号の強度を時間とともに記録していく。この時、図１６（ｂ）のような信号が記録される。図中の左側から順に得られた信号について説明していくと、最初に超音波センサ５自体の振動，超音波センサ５とスケール４１０の界面で反射した超音波及びスケール４１０が非常に薄いのでスケール４１０内部を往復してきた超音波による信号が超音波の送信とほぼ同時に記録される。次に、構造物４００の内部を往復した超音波４２０ａとこれに加えてスケール４１０内部を往復した超音波による一連の信号が記録される。この一連の超音波信号のうちで最も早く記録される超音波の経路は、伝播距離が短い超音波４２０ａの信号である。以下同様に、構造物４００の内部を複数回往復した超音波、例えば４２０ｂや４２０ｃ、を含む一連の超音波信号が記録される。従って、一連の超音波信号のうちで信号立ち上がりの間隔ΔＴを求めれば、ΔＴは構造物４００の内部を往復する超音波の伝播時間に相当するので、板厚はΔＴ×超音波の伝播速度÷２で評価することができるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、板厚測定対象である外槽と内槽とからなる二重構造容器の外槽に接続された細管内を通して内層の外表面に超音波センサ等を到達させる手段の従来技術における類似の例としては、センサ部に接続されたフレキシブルな挿入管の外周面に放射状に複数のミニチュアベアリングを配して、管壁との摩擦力を低減する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３９７３２号公報
【特許文献２】特開平７−１６７９８２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、図１６（ｂ）のような信号が記録されるのは、スケール４１０の内部を超音波が往復する時間が構造物４００の内部を超音波が往復する時間に比べて短い場合のみであり、スケール４１０が非常に厚くてスケール４１０の内部を超音波が往復する時間が構造物４００の内部を超音波が往復する時間と同程度である場合には得られる信号の様相は全く異なる。
【０００９】
本発明の板厚測定対象は図１の破線で描かれた円内に示すように、外槽１ｂと内槽１ａとからなる二重構造容器のため外槽１ｂと内槽１ａの間は空隙なので超音波が伝播せず、そのままでは外槽１ｂの外表面から進入した超音波は内槽１ａに伝達しない。また、仮に、始めから空隙に超音波伝達物質が充填されているような構造であっても、得られる信号の様相は全く異なり、上記従来技術の信号処理を適用できず、内槽の板厚を評価することはできない。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする問題点は、厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法や検査装置が従来は見出されていない点にある。具体的には、二重構造容器の内槽と外槽の間の空隙により超音波パルスが内槽まで伝達しないことにある。また、例え超音波パルスを内槽まで伝達させられたとしても、受信した信号処理を適切に行わなければ内槽の板厚測定はできないことにある。更に、人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置されている再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器のような場合には、遠方から二重構造容器まで超音波センサを近づけ、超音波センサを測定対象に押し付ける手段が必要となる。
【００１１】
その他の問題点は、二重構造容器の内槽と外槽の空隙に蒸気等を供給するための外槽表面に接続された配管がある場合には、配管内を進行時にはエルボ部など曲部の配管形状に合せて自在に動く自由度を有し、かつ板厚測定時には超音波センサを内槽表面に所定の力で押し付けることが可能な検査装置が見出されていない点にある。
【００１２】
また、曲率半径が小さな複数のエルボ部が存在する小径配管のセンサ挿入口から遠く離れた検査部位までセンサ部を挿入するためには、センサ挿入口で加えられる挿入力が先端部まで有効に伝達される必要がある。しかし、管径が小さな配管では、従来技術で用いられているようなミニチュアベアリングをセンサ部外周上に配置することは製作上困難であった。
【００１３】
この代替案として、変形による塑性変形の少ないバネワイヤや超弾性特性を有する形状記憶合金ワイヤの先端にセンサを固定して挿入する手段も考えられるが、このような単純な方法での問題点は、先端部とエルボ部内壁面との接触による摩擦力が所定の値以上になると、先端部と挿入口との間でワイヤの座屈が発生し、挿入力が先端部まで充分に伝達されない点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の問題点を解決するために、外槽と内槽の空隙に超音波伝達物質を充填して外槽の外表面から進入した超音波が内槽まで伝達されるようにしたものである。好ましくは、超音波伝達物質は水などの無害の液体が良い。その上で、外槽の外表面から超音波センサにより超音波パルスを送受信し、超音波パルス信号を時刻と共に記録する。記録された超音波パルス信号の信号処理として、（１）記録された超音波パルス信号のうちで振幅強度が経過時間に従い減衰している一連の超音波パルス信号群の間隔ΔＴを求め、（２）超音波パルス信号群が記録された時刻若しくは間隔ΔＴを用いて超音波パルス信号群が記録されると予想される時刻を求め、（３）前記（２）で求めた時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ａ）を求め、（４）前記（２）で求めた時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ｂ）を求め、（５）超音波パルス信号Ａと超音波パルス信号Ｂとの間隔ΔＴ′を求め、式（ΔＴ′×超音波の伝播速度／２）から内槽の板厚を評価するようにしたものである。
【００１５】
記録された超音波パルス信号の信号処理としては、（１）記録された超音波パルス信号のうちで振幅強度が経過時間に従い減衰している一連の超音波パルス信号群の間隔ΔＴを求め、（２）前記超音波パルス信号群が記録された時刻若しくは間隔ΔＴより前記超音波パルス信号群が記録されると予想される時刻を求め、（３）前記（２）の時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ａ）を求め、（４）前記（２）の時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ｂ）を求め、（５）前記（２）の時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴの整数倍ではなく、超音波パルス信号Ｂとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ｃ）を求め、（６）前記超音波パルス信号Ａと前記超音波パルス信号Ｃとの間隔ΔＴ′を求め、式（ΔＴ′×超音波の伝播速度／４）から内槽の板厚を評価するか若しくは前記超音波パルス信号Ｂと前記超音波パルス信号Ｃとの間隔ΔＴ′を求め、式（ΔＴ′×超音波の伝播速度／２）から内槽の板厚を評価するようにしても良い。
【００１６】
これら２つの信号処理のいずれかにより、内槽の板厚を評価するための２つの超音波パルス信号を特定するとともに、２つの超音波パルス信号の間隔を求めることができるので、文献などで既知の内槽の材質に応じた超音波の伝播速度を利用して内槽の板厚を求めることができる。その際、環境温度を測定する乃至はそれが既知である場合には、文献などでその温度での超音波の伝播速度を用いれば、より正確に内槽の板厚を求めることができる。
【００１７】
好ましくは、外槽と内槽が同一材質であって外槽の板厚Ｄが既知である場合には、内槽の板厚を評価する際に用いる超音波の伝播速度は、信号処理で求めたΔＴを用いて式（Ｄ／ΔＴ）から得た値を用いることが望ましい。環境温度が不明でも、あるいは超音波の伝播速度の温度依存性が不明な場合であっても、正確な内槽の板厚が得られるためである。
【００１８】
上記の板厚測定方法を実現するための検査装置として、超音波パルスを送受信する送受信手段，超音波パルス信号を時刻と共に記録する記録手段及び、記録された超音波パルス信号に対して上記の信号処理を行う信号処理手段とで構成するようにしたものである。
【００１９】
また、二重構造容器と離れた場所から二重構造容器の外槽近傍まで超音波センサを移動させ、超音波センサを外槽表面のうち配管や支持部材等の無い任意位置に押下し、記録された超音波板パルス信号に対して上記の信号処理を行うようにしたものである。これにより、人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置されている二重構造容器に対して遠方から遠隔操作によって、外槽表面に配管や支持部材等が無い任意位置に超音波センサを押し付けることができるので、内槽の板厚が遠隔操作で測定できるようになる。
【００２０】
上記の板厚測定方法を実現するための検査装置として、上述した検査装置に加えて二重構造容器と離れた場所から二重構造容器の外槽近傍まで超音波センサを移動させる移動手段と超音波センサを外槽表面のうち配管や支持部材等の無い任意位置に押下する押下手段を備えるようにしたものである。
【００２１】
また、上記その他の目的を達成するために、外槽に接続された配管内部に遠方から超音波センサを挿入し、超音波センサを配管に対抗する内槽表面に押下し、超音波の送受信により配管接続位置の内槽の板厚を評価するようにしたものである。
【００２２】
上記の板厚測定方法を実現するための検査装置として、二重構造容器の遠方から外槽に接続された配管内部に超音波センサを挿入する挿入手段，超音波センサを配管に対抗する内槽表面に押下する押下手段及び超音波の送受信により内槽の板厚を評価する信号処理手段とで構成するようにしたものである。その際、挿入手段と押下手段は一体となった構造であっても良い。
【００２３】
上記の挿入手段は、板厚測定のための超音波センサを先端に備え、周方向の表面にはローラを備えたセンサホルダ、このセンサホルダの後方には平面内で自在に曲がるように連結された継ぎ手、更にこの継ぎ手の後方には調芯機構とこれに接続された形状記憶合金ワイヤ及びこの形状記憶合金ワイヤを繰り出す送り手段とを備えている。先頭のセンサホルダのローラにより配管内部を進行する際の機械的摩擦力を軽減することができる。また、調芯機構により配管内部に挿入した際、調芯機構に連なったセンサホルダや継ぎ手は配管径方向中心に自動的に位置するので後方から形状記憶合金ワイヤを繰り出すことで配管内部をスムーズに進行することができる。更に、継ぎ手がエルボ部の形状に合せて自動的に曲がるので、配管にエルボ部が存在しても進行が妨げられることがない。
【００２４】
上記の押下手段は、超音波センサに接続された形状記憶合金バネＡ、平面内で自在に曲がるように連結されているが、その連結部には一方には形状記憶合金バネＢにより押し出し可能なピンを有し、他方にはピンの挿し込み穴を有した構造を有した複数の継ぎ手、形状記憶合金バネＣにより開閉可能な支持部及び形状記憶合金バネＡ，Ｂ並びにＣに電流を流すための電源とを備えている。形状記憶合金バネＣに通電加熱して支持部を広げることで支持部が配管出口の周囲壁に架かり、形状記憶合金バネＢを通電加熱してピンを挿し込み穴に挿入することで継ぎ手が真直に固定される。この状態で形状記憶合金バネＡを通電加熱して超音波センサを押し出せば配管に対抗する内槽表面に接触させられ、押し付けた力を支持部にて受けることができる。
【００２５】
また、上記の超音波センサ挿入手段は、超音波センサを内槽の板厚保測定箇所まで挿入する超弾性特性を有する形状記憶合金ワイヤと、このワイヤの先端部又はワイヤに沿った所定の間隔で固定した回転手段と、ワイヤ先端部に固定した回転手段と一体化した超音波センサを備えている。回転手段は、回転手段の回転部がセンサを挿入する管内壁と接触すると、回転運動のために摩擦力をほとんど発生することなくワイヤを挿入することができる。
【００２６】
さらに、上記回転手段は、管内壁との接触によって回転する車輪をワイヤ周方向に自由に回転するよう設けているため、配管の曲がりがどの方向に向いていても、配管の曲がりに沿って適切な方向に回転することができる。
【００２７】
また、上記の超音波センサ挿入手段は、超音波センサ挿入用ワイヤ先端部に固定した回転手段に機械的な振動を遠隔で付加する振動印加手段を設けており、回転手段の挿入性が悪くなった際に振動を発生させることが可能となり、よりスムーズな超音波センサの挿入が可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の板厚の測定方法並びに板厚検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例による二重構造容器と板厚の検査装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施例による超音波パルスの伝播経路の種類を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例による記録される超音波パルス信号を示す図である。
【図４】図３のうちの一部の領域を拡大した図である。
【図５】本発明の第１実施例による超音波パルス信号の波形図である。
【図６】本発明の第２実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図７】本発明の第３実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図８】本発明の第４実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図９】本発明の第５実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１０】本発明の第７実施例による板厚検査装置の装置全体構成図である。
【図１１】本発明の第６実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１２】本発明の第６実施例による板厚検査装置の継ぎ手固定部の構成図である。
【図１３】本発明の第７実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１４】本発明の第７実施例による板厚検査装置の機能説明図である。
【図１５】本発明の第８実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１６】従来例による板厚測定方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置されている厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を測定するという目的を、超音波パルスの送受信により得られた超音波パルス信号を処理すること及び二重構造容器の遠方から超音波センサを導入することにより実現した。その具体的な実施例を以下に解説する。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明の一実施例の板厚の測定方法と検査装置の構成図である。検査対象物である二重構造容器１は放射線被ばく防護のため人が立ち入れないコンクリート隔壁２の内部に設置されている。二重構造容器１の内部には硝酸溶液を加熱するための加熱コイル４があり、この加熱コイル４近傍の内槽１ａは腐食により板厚が減肉していくので、この部分の内槽１ａの板厚を測定する必要がある。しかし、内槽１ａは保温のため外槽１ｂに覆われており、内槽１ａと外槽１ｂの間に空隙が存在するため、通常は外槽１ｂの外表面から超音波を内部に送信しても内槽１ａに超音波は到達しない。
【００３２】
本実施例では、この空隙に例えば水で代表される超音波伝達物質９を充填することで、超音波センサ５から送信された超音波を内槽１ａまで、例えば超音波経路１０の如く伝達させる。外槽１ｂに接続された配管３の無い外槽１ｂの外表面であれば、超音波センサ５ａ，５ｂ，５ｃのように任意位置に取り付けることができる。
【００３３】
コンクリート隔壁２には、普段は閉じられているが開口可能部６が設けられているので、これを利用して超音波センサ５のケーブル７をコンクリート隔壁２の外まで敷設することができる。このケーブル７は超音波センサ５の制御装置８，オシロスコープ１１，パーソナルコンピュータ１２及びモニタ１３に接続されている。本実施例では、制御装置は以下に述べる複数の機器が一体となった構成であるが、勿論、複数の機器で構成しても問題は無い。即ち、超音波センサ５で超音波パルスを発振させるパルサー８ａ、このパルサー８ａからトリガ信号を受信して超音波センサ５で反射してきた超音波パルスを受信するレシーバ８ｂ，受信した超音波パルス信号を増幅する信号増幅器８ｃ及び超音波パルス信号を周波数フィルタ処理する信号フィルタ８ｄである。本実施例では、超音波パルスの周波数として１０ＭＨｚを利用したので、透過信号の中心周波数が１０ＭＨｚであるバンドパスフィルタを信号フィルタ８ｄとして用いている。
【００３４】
周波数フィルタ処理された超音波パルス信号をオシロスコープ１１にデジタル信号に変換してパーソナルコンピュータ１２に取り込み、内槽１ａの板厚を評価するための信号処理を行う。途中の信号処理の結果や板厚はモニタ１３に表示するようにしている。
【００３５】
本実施例における超音波パルス信号の信号処理を図２から図４を用いて説明する。図２は超音波の伝播経路、図３は記録された超音波パルス信号、図４は図３のうち内槽からの信号が重畳されている領域を拡大表示したものである。
【００３６】
超音波パルスが送信されると同時に受信した超音波パルス信号の記録を開始すると、時刻ゼロで超音波センサ５と外槽１ｂの界面で反射した超音波が記録される。この後に外槽１ｂの内部を一往復，二往復，三往復というように順に超音波の伝播距離が増加しているＦ１００，Ｆ２００，Ｆ３００等の信号が記録される。これらの伝播経路を図示すれば図２の如くであり、これらの超音波の伝播距離は外槽１ｂの内部を一往復した分だけ順に増加しているので記録される時間の間隔は等しく、本実施例では間隔は約１０μｓである。
【００３７】
また、外槽１ｂの内部を往復する回数が増えるに従い、超音波は境界面で反射と透過に振り分けられるため外槽１ｂの内部をｎ回往復した超音波パルス信号の強度Ｐｎは
【００３８】
【数１】
【００３９】
で表される。ここで、αは反射効率で材質により異なるが１より小さい。従って、この一連の超音波パルス信号群においては時間が経過するほど外槽１ｂの内部の往復回数が増えるので、超音波パルス信号強度は減衰する。
【００４０】
以上から、間隔が等しいこと、かつ超音波パルス信号強度が経過時間に従い減衰していることをもって、外槽１ｂの内部を複数回往復した超音波パルス信号群を特定できる。
【００４１】
次に、超音波パルス信号処理のうち、内槽１ａの板厚を評価するための超音波パルス信号を選定する方法について説明する。図４に示したように外槽１ｂの内部を複数回往復した超音波パルス信号群は継続して現れる。この一連の超音波パルス信号群は以前の信号処理で特定されているので、これには属さない超音波パルス信号のうち最初のもの、本実施例では約１２０μｓに存在するＦ１１０を選定できる。Ｆ１１０は、超音波パルス信号群には属さないもののうちで最も伝播経路が短い、超音波伝達物質９と内槽１ａの境界面で反射する伝播経路を経た超音波パルス信号である。
【００４２】
Ｆ１１０の次に伝播経路が短い超音波パルス信号としてはＦ１１０より外槽１ｂを一往復余計に伝播したＦ２１０とＦ１１０より内槽１ａを一往復余計に伝播したＦ１１１が考えられる。どちらが先に記録されるかは、外槽１ｂと内槽１ａの板厚の大小関係で決まり、本実施例のように外槽１ｂの厚みが内槽１ａより薄い場合には、Ｆ２１０が先に記録される。Ｆ１１０とＦ２１０の伝播距離の差は外槽１ｂの一往復分に相当するので、両者の間隔はΔＴである。以前の信号処理においてΔＴを求めておいたので、Ｆ１１０からΔＴの間隔に記録されたＦ２１０を選ぶことはせず、Ｆ１１１を選定できる。
【００４３】
以上から、Ｆ１１０とＦ１１１とを選定することができ、この２つの伝播距離の差は内槽１ａの一往復分に相当するので、両者の間隔をΔＴ′とすると内槽１ａの板厚はΔＴ′×超音波の伝播速度÷２で評価することができる。
【００４４】
同様に、Ｆ１１１の次に伝播経路が短い超音波パルス信号としてはＦ１１０より外槽１ｂを二往復余計に伝播したＦ３１０，Ｆ１１１より外槽１ｂを一往復余計に伝播したＦ２１１及びＦ１１１より内槽１ａを一往復余計に伝播したＦ１１２が考えられる。どれが先に記録されるかは、外槽１ｂと内槽１ａの板厚の大小関係で決まり、本実施例のように外槽１ｂの厚みが内槽１ａより薄い場合には、Ｆ３１０，Ｆ２１１，Ｆ１１２の順に記録される。Ｆ１１０とＦ３１０の伝播距離の差は外槽１ｂの二往復分に相当するので、両者の間隔はΔＴの２倍である。以前の信号処理においてΔＴを求めておいたので、Ｆ１１０からΔＴの２倍の間隔に記録されたＦ３１０を誤って選定することがない。また、Ｆ１１１とＦ２１１の伝播距離の差は外槽１ｂの一往復分に相当するので、両者の間隔はΔＴであるので、Ｆ１１１からΔＴの間隔に記録されたＦ２１１を誤って選定することもない。従って、Ｆ１１２を選定できる。
【００４５】
Ｆ１１０とＦ１１２の伝播距離の差は内槽１ａの二往復分に相当するので両者の間隔を２×ΔＴ′とすると内槽１ａの板厚は２×ΔＴ′×超音波の伝播速度÷４で評価することができるし、また、Ｆ１１１とＦ１１２の伝播距離の差は内槽１ａの一往復分に相当するので両者の間隔をΔＴ′とすると内槽１ａの板厚はΔＴ′×超音波の伝播速度÷２で評価することができる。
【００４６】
上記の測定で用いる超音波の伝播速度は、内槽の材質に従い、文献などからその材質の超音波の伝播速度として知られている値を用いて良い。しかし一般に、超音波の伝播速度には温度依存性があるため、測定時の測定対象温度を知らないと正確な超音波の伝播速度を文献などから評価することは難しい。このため、測定精度を要求されるような場合には、内槽と外槽が同一材質であって、かつ外槽の板厚Ｄが既知であれば、Ｄ／ΔＴの値を超音波の伝播速度として用いるのが良い。
【００４７】
本実施例の超音波パルス信号の信号処理によれば３種類の超音波パルス信号Ｆ１１０，Ｆ１１１及びＦ１１２を選定することができ、少なくともこのうちの２つの超音波パルス信号の間隔を求めることで、内槽１ａの板厚を評価することができる。そこで、Ｆ１１０，Ｆ１１１及びＦ１１２の間隔を求める方法の一例を図５を用いて説明する。
【００４８】
図５は超音波パルス信号Ｆ１１０，Ｆ１１１及びＦ１１２の波形図である。一般に、境界面前の材質の音響インピーダンス、即ち密度と伝播速度の積、が境界面後の材質の音響インピーダンスより小さい場合には、境界面を透過する際に超音波の波形が反転し、逆に境界面前の材質の音響インピーダンスが境界面後の材質の音響インピーダンスより大きい場合には反転しないことが知られている。水に代表される超音波伝達物質９と内槽１ａや外槽１ｂの材料である金属の音響インピーダンスを比較すれば超音波伝達物質９の方が小さいので、Ｆ１１１とＦ１１２の超音波パルス信号の波形はＦ１１０の波形とは反転している。従って、仮にＦ１１０とＦ１１１若しくはＦ１１０とＦ１１２の間隔を求める際に、ある信号強度に立ち上がった時の時間差から求めると、波形が反転しているために正しい間隔が得られない。
【００４９】
また、同相の波形であるＦ１１１とＦ１１２の間隔を求める際でも、超音波の波形は詳細に見れば歪み方が異なるので、間隔は立ち上がりと見なす信号強度のレベルに依存して異なった値を与える。
【００５０】
このため、次式で表される指標Ｓが最大となる時間差ΔＴを求めるようにプログラミングして、超音波パルス信号間の間隔を評価している。
【００５１】
【数２】
【００５２】
で表される。ここで、Ｇ1(ｔ)，Ｇ2(ｔ)は間隔を評価したい超音波パルス信号の波形の時間変化であり、Ｇ1(ｔ)は２つのうちで先に記録された超音波パルス信号である。
【００５３】
指標Ｓが最大となるΔＴをパラメータサーベイすることで、２つの超音波パルス信号の位相に関係なく、波形全体に渡って重なりが最も良い間隔ΔＴを得ることができる。本実施例では、約３５mmの金属製の内槽の板厚測定を繰り返し、測定した板厚のばらつきの標準偏差の３倍を誤差と評価して誤差±０.０１mmの結果を得ている。
【００５４】
勿論、板厚測定の精度が必要とされない場合には、図３若しくは図４に示される超音波パルス信号をモニタ１３に表示したり、印刷するなどして間隔を直読しても構わない。
【００５５】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定することができる。
【実施例２】
【００５６】
本発明のその他の一実施例を、図６を用いて説明する。本実施例はコンクリート隔壁２の内部に設置された検査対象の二重構造容器の外槽１ｂの外表面から内槽１ａの板厚を測定する装置の一実施例である。なお、超音波パルス信号の信号処理方法は実施例１と同様であるため、以下では信号処理方法の説明は省略する。
【００５７】
本実施例では、遠隔操作により外槽１ｂと内槽の間に超音波伝達物質を充填して後、コンクリート隔壁２の内部の検査対象の周囲に設けられたレール２００に沿って移動可能な搬送台車２８０に取り付けた多自由度アーム２２０ａとその先端に取り付けた超音波センサ５を用いて内槽１ａの板厚を測定する。レール２００は予め設備として敷設されているものを利用しても良いし、機器搬入口２４０より新たに敷設しても良い。
【００５８】
搬送台車２８０及び多自由度アーム２２０ａは、コンクリート隔壁２に設けられた機器搬入口２４０から内部に導入する。なお、図６（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後の多自由度アーム２２０ａの姿勢を、図６（ｂ）は検査対象場所に多自由度アーム２２０ａを移動した後の超音波センサ５による検査時のアーム姿勢の一例を示している。超音波センサ５は、多自由度アーム２２０ａの関節３自由度とアームと搬送台車２８０との機械的な接続部に設けた１自由度の回転と搬送台車２８０移動の１自由度の合計５自由度により、外槽１ｂ底部の任意の場所に位置決めすることができる。ただし、超音波センサ５の姿勢が固定の場合には、図示していないがジンバル構造等の手段で超音波センサ５の超音波放射方向を外槽１ｂの外表面に対して垂直に維持することができる。また、３本のアーム相互の角度並びにアームと搬送台車２８０との機械的な接続部の回転角は、各関節部及び台車に設けたモータで制御することができる。
【００５９】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽底部の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例３】
【００６０】
本発明のその他の一実施例を図７を用いて説明する。本実施例が実施例２と異なるのは超音波センサ５を先端に着けた多自由度アーム２２０ｂの腕の形状にあるので、その他の説明は省略する。
【００６１】
本実施例では、図６の実施例とは異なり、２本のアームを有した多自由度アーム２２０ｂによる２自由度とアームと搬送台車２８０との機械的な接続部に設けた１自由度の回転及び搬送台車２８０移動の１自由度の合計４自由度により超音波センサ５の位置決めを実現している。なお、図７（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後の多自由度アーム２２０ｂの姿勢を、図７（ｂ）は検査対象場所に多自由度アーム２２０ｂが移動した後の超音波センサ５による検査時のアーム姿勢の一例を示している。
【００６２】
本実施例のように２本のアームを有した多自由度アーム２２０ｂとした理由は、二重構造容器とコンクリート隔壁２の間のスペースが少ない場合、外槽１ｂの底部にまで達するような３本のアームを有する多自由度アームでは腕の長さが長すぎて、外槽１ｂの側面に超音波センサ５を押し付けることができない場合が考えられるためである。
【００６３】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽側面の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例４】
【００６４】
本発明のその他の一実施例を図８を用いて説明する。本実施例が実施例２，３と異なるのは超音波センサ５をコンクリート隔壁２の内部の二重構造容器の外槽１ｂ近傍まで移動させる移動手段と外槽１ｂの外表面に超音波センサ５を押下する押下手段を備えた点にあるので、その他の説明は省略する。
【００６５】
本実施例の検査装置は、コンクリート隔壁２の内部の床面を自由に走行する遠隔走行車３００と同走行車３００の上部に設置した伸縮機構３２０を有している。遠隔走行車３００のコンクリート隔壁２の内部への搬入は、遠隔操作により外槽１ｂと内槽の間に超音波伝達物質を充填して後、レール２００に沿って移動する搬送台車２８０の下部に、延長が可能なワイヤ等で固定した状態で実現される。遠隔走行車３００は、レール２００に沿って搬送台車２８０をコンクリート隔壁２の内部に移動した後、遠隔走行車３００を搬送台車２８０から床面まで吊り降ろし、検査が必要な位置に遠隔で走行移動させる。遠隔走行車３００への電力の供給と制御用データは、ケーブル１９０ｃを介して送る。また、この実施例では、超音波センサ５の外槽１ｂへの押し当ては、伸縮機構３２０で実現している。
【００６６】
なお、図８（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後及び遠隔走行車３００が検査対象場所に移動した後の遠隔走行車３００と伸縮機構３２０の姿勢を、図８（ｂ）は超音波センサ５による検査時の伸縮機構３２０の姿勢の一例を示している。
【００６７】
本実施例のように伸縮機構とした理由は、二重構造容器とコンクリート隔壁２の間のスペースが少ない場合、外槽１ｂの底部にまで達するような３つの腕を持つアームでは腕の長さが長すぎて、コンクリート隔壁２の内部に導入できない場合が考えられるためである。
【００６８】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽底部の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例５】
【００６９】
本発明のその他の一実施例を図９を用いて説明する。本実施例が実施例４と異なるのは自走機構である遠隔走行車３００に搭載する外槽１ｂの外表面に超音波センサ５を押下する押下手段にある。
【００７０】
遠隔走行車３００のコンクリート隔壁２の内部への搬入は、遠隔操作により外槽１ｂと内槽の間に超音波伝達物質を充填した後、レール２００に沿って移動する搬送台車２８０の下部に、延長が可能なワイヤ等で固定した状態で実現される。遠隔走行車３００は、レール２００に沿って搬送台車２８０をコンクリート隔壁２の内部に移動した後、遠隔走行車３００を搬送台車２８０から床面まで吊り降ろし、検査が必要な位置に遠隔で走行移動させる。遠隔走行車３００への電力の供給と制御用データは、ケーブル１９０ｃを介して送る。また、この実施例では、超音波センサ５の外槽１ｂへの押し当ては、伸縮機構３２０と３本のアームを有する多自由度アーム２２０ａで実現している。なお、図９（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後及び遠隔走行車３００が検査対象場所に移動した後の遠隔走行車３００と伸縮機構３２０及び多自由度アーム２２０ａの姿勢を、図９（ｂ）は超音波センサ５による検査時の伸縮機構３２０及び多自由度アーム２２０ａの姿勢の一例を示している。押下手段を本実施例のような伸縮機構３２０と多自由度アーム２２０ａの構成にすることで、二重構造容器とコンクリート隔壁２の間のスペースが十分にあれば、一つの検査装置で外槽１ｂの底部と側面というように測定範囲の大幅な拡大を実現することができる。
【００７１】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の底部及び側面の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例６】
【００７２】
図１０の実施例７も図１１の実施例６も、本発明の板厚検査装置の構成図である。いずれの実施例でも、二重構造容器１の外槽１ｂの底部に設けられたドレン配管２０の内部へ、センサ挿入口２８から超音波センサ５を挿入して、内槽１ａ底部の板厚を測定する。実施例６，７は、直接内槽１ａの外面に超音波センサ５を接触させて板厚を測定する点が実施例１と異なるが、超音波の送受信用の信号処理装置の基本構成は実施例１と同じである。
【００７３】
先ず、実施例６を説明する。実施例６における超音波センサ５の内槽１ａ外面へのセンサ押し付けの一実施例を図１１と図１２を用いて説明する。図１１は検査対象の外槽１ｂに接続されている配管、例えば底部のドレン配管１７０を利用して、超弾性特性を有する形状記憶合金製のワイヤ（以下、単に形状記憶合金ワイヤという。）１８０を採用して超音波センサを挿入する挿入手段を用いて配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させる機構を示したものである。
【００７４】
超音波センサ５を投入できる場所と検査対象が設置された場所との間には１０箇所程度のエルボ部が存在し、超音波センサ５の挿入が難しい。本実施例では、形状記憶合金ワイヤ１８０の先端部は、センサホルダ１１４の中央部に固定されており、センサホルダ１１４内には、内槽１ａの肉厚を測定するための超音波センサ５と超音波センサ５を内槽１ａに所定の力で押し当てるための形状記憶合金製のバネ（以下、単に形状記憶合金バネという。）１１０ａを配置している。
【００７５】
また、センサホルダ１１４の周方向には、センサホルダ１１４の管壁との摩擦を軽減するためのガイドローラ１１２を取り付けている。また、継ぎ手１４０は、センサホルダ１１４と支持板１５０を機械的に連結し、且つ管内エルボ部での曲がりに柔軟に対応するためのものである。また、ボールキャスタ１２０は、エルボ部での継ぎ手１４０と管壁との摩擦を低減するために設けたものである。ベアリング１３０は、外輪がセンサホルダ１１４に固定されており、内輪が最前列の継ぎ手１４０に固定されており、４個の継ぎ手は、エルボ部での曲がり方向に応じて自由に回転できる構成としている。なお、本実施例で適用している形状記憶合金バネ１１０ａと１１０ｂへの電流の供給はケーブル１９０ａを介して実施することができ、形状記憶合金バネ１１０ａと１１０ｂを通電加熱してバネを伸ばすことができる。
【００７６】
一方、超音波センサ５を内槽１ａに押し付けるためには、形状記憶合金バネ１１０ａの伸びの反力を受ける機構が必要となる。この反力を受けるのが支持板１５０である。この支持板１５０は、スライドガイド１５２の下部の形状記憶合金バネ１１０ｂが常温の場合には、上方向に倒れているが、形状記憶合金バネ１１０ｂに電流を流して加熱することによるバネの伸びによって横方向に倒れる構成としている。調芯機構１６０は、支持板１５０取り付け部をドレン配管１７０の中央に配置して、確実に支持板１５０が外槽１ｂの内面に当てるようにするために設けたものである。このように、継ぎ手１４０の下端部は、支持板１５０によって外槽内面で位置が固定されるため、超音波センサ５を配管接続位置に対抗する内槽１ａ部へ確実に押し付けることが実現できる。
【００７７】
図１２は、継ぎ手１４０が真直に整列させるための手段を示している。継ぎ手１４０同士及び継ぎ手１４０とベアリング１３０ａ及び１３０ｂ側とは、回転軸１４０ａによって図１２の紙面と直交する方向へ回転自在に軸着されている。このような継ぎ手１４０を真直に整列させるためには、４個の継ぎ手が単に連結しているだけでは達成されることはない。４個の継ぎ手１４０を連結する箇所に、押しバネ１４４，形状記憶合金バネ１１０ｃ及び継ぎ手ロックピン１４２を配し、形状記憶合金バネ１１０ｃに電流を流して加熱することによるバネの伸びで継ぎ手ロックピン１４２を上方に押し出すことで、２個の継ぎ手相互や継ぎ手とベアリング相互間の曲がりを停止する構成としている。
【００７８】
図１１に示す４個の継ぎ手は、エルボ部での曲がり方向に対応して自由に回転する必要があるため、４個の継ぎ手を連結した両端にはベアリング１３０ａ及び１３０ｂの内輪に固定した構造としている。この自由に回転する４個の継ぎ手１４０に取り付けている形状記憶合金バネ１１０ｃに電流を流すため、図１２の最下段の継ぎ手には、ベアリング１３０ｂの内輪に固定した円筒の接続部に２個のスリップリング１３１を配し、そのスリップリングに接触させる形で、金属ブラシ１３２を取り付けている。４個の各継ぎ手に取り付けた形状記憶合金バネ１１０ｃから取り出されたケーブルは、電気的に並列に接続され、２個のスリップリング１３１に導かれている。なお、図１２（ａ）は各継ぎ手１４０が自由に曲がる状態での継ぎ手ロックピン１４２の位置を、図１２（ｂ）は各継ぎ手１４０が継ぎ手ロックピン１４２によって固定された状態を示している。
【００７９】
以上のことから、検査対象の外槽１ｂに接続されている配管を利用して、形状記憶合金ワイヤ１８０等の超音波センサを挿入する挿入手段を用いて配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させ、所定の圧力で超音波センサ５を内槽１ａの外表面に押下することが実現できる。この状態で、超音波センサ５から超音波を送受信して超音波パルス信号を記録することで、内槽１ａ内部を往復した超音波パルス信号のみを複数測定することができる。従って、測定した隣り合う２つの超音波パルス信号間の間隔を評価すれば、内槽１ａの板厚を間隔×超音波の伝播速度÷２で評価することができる。
【実施例７】
【００８０】
本発明の板厚検査装置に関するその他の一実施例を図１３と図１４及び図１５を用いて説明する。図１３は、図１４（ａ）は検査対象の外槽１ｂに接続されている配管、例えば底部のドレン配管１７０を利用して、超弾性特性を有する形状記憶合金ワイヤ１８０を採用した超音波センサを挿入する挿入手段を用いて配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させる機構を示したものである。
【００８１】
本実施例では、形状記憶合金ワイヤ１８０の先端部は、ガイド車輪４０ａの中央部に固定されており、ガイド車輪４０ａには内槽１ａの肉厚を測定するための超音波センサ５を配置している。図１４（ｂ）はガイド車輪４０ａ及び４０ｂのドレン配管内１７０内での配置と機構の一実施例を示している。ガイド車輪４０は、ワイヤ固定部４１，周方向回転用ベアリング４２，周方向回転体４３，車輪軸４４，車輪用ベアリング４５，車輪４６で構成する。
【００８２】
ワイヤ固定部４１は周方向回転用ベアリング４２の内輪に、周方向回転体４３は周方向回転用ベアリング４２の外輪にそれぞれ固定されている。また、車輪４６は車輪用ベアリング４５の外輪に、車輪軸４４は車輪用ベアリング４５の内輪にそれぞれ固定されている。ガイド車輪４０は、ワイヤ固定部４１の中心に設けた穴に形状記憶合金ワイヤ１８０を通し、ワイヤ固定部４１に備えたナット（図示せず）等で形状記憶合金ワイヤ１８０の適切な位置に固定する。このような形状記憶合金ワイヤ１８０と周方向回転体４３との組立体を構成する。検査位置側に最も近いその組立体には超音波センサ５が支持されている。
【００８３】
このような機構により、形状記憶合金ワイヤ１８０の両サイドに配置されている車輪４６は、形状記憶合金ワイヤ１８０の前後進方向でのドレン配管１７０の内壁面との接触時に自由に回転すると同時に、超弾性合金ワイヤの周りにも自由に回転できる。
【００８４】
図１５は、ドレン配管１７０の直管部及びエルボ部におけるガイド車輪４０の動作状況を示している。図１５（ａ）に示す直管部においては、ガイド車輪４０とドレン配管１７０の内壁面との接触は所々で発生するが、接触が発生した箇所の車輪４６は、車輪用ベアリング４５の機能により車輪軸４４との間にはほとんど摩擦力が発生しないため、円滑な挿入が可能である。
【００８５】
一方、図１５（ｂ）に示すエルボ部においては、形状記憶合金ワイヤ１８０の直線記憶機能のため、形状記憶合金ワイヤ１８０が直管部の方向に沿って真っ直ぐ進もうとするため、必ずガイド車輪４０とドレン配管１７０の内壁面との接触が発生する。しかし、接触が発生する最先端部の車輪４０ａでは、車輪４６が破線で示すドレン配管１７０の内壁との摩擦力により回転するため、先端部ガイド車輪４０ａはエルボの内壁に沿って円滑に前進することが可能である。この場合、超音波センサ５は、ガイド車輪４０ａよりも前面に配置されているが、超音波センサ５の前面とガイド車輪ａの車輪４６との間隔を適切に設定することで、超音波センサ５の前面とエルボ内壁面との機械的な干渉が発生することなく超音波センサ５を挿入することが可能である。
【００８６】
以上のことから、検査対象の外槽１ｂに接続されている配管を利用し、形状記憶合金ワイヤ１８０等を用いた超音波センサを挿入する手段により、配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させることができる。また、超音波センサ５と内槽１ａとの間の超音波の伝播は、超音波センサ５の表面に貼り付けたジェル状のシート等用いて実現できる。この状態で、超音波センサ５から超音波を送受信して超音波パルス信号を記録することで、内槽１ａ内部を往復した超音波パルス信号のみを複数測定することができる。
【実施例８】
【００８７】
本発明の板厚検査装置に関するその他の一実施例を、図１５を用いて説明する。図１５に示した板厚検査装置は基本的な構成は実施例７と同じであるが、変更点は、振動発生器５０を採用している点である。即ち、この実施例では、実施例７における検査位置側に最も近い組立体にその組立体のガイド車輪４０ａに機械的な振動を発生させる振動発生器５０を設けてある。この振動発生器５０の具体的な例としては、携帯電話等に使用されている小型の振動モータの活用が可能である。このような構成にすることにより、先端部のガイド車輪４０ａとドレン配管１７０の内壁との微妙な干渉が発生した場合でも、ガイド車輪４０ａに遠隔で振動を付加することにより、このような干渉を回避できる。
【００８８】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽のうち、外槽に配管が接続されている場所に対抗する部位の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、内槽と外槽とを有する二重構造の容器の内槽の板厚を外槽側から超音波パルスを用いて非破壊的に評価する非破壊検査装置に用途がある。
【符号の説明】
【００９０】
１…二重構造容器、１ａ…二重構造容器の内槽、１ｂ…二重構造容器の外槽、２…コンクリート隔壁、３…配管、４…加熱コイル、５…超音波センサ、５ａ，５ｂ，５ｃ…二重構造容器の外槽への接触させた超音波センサの例、６…コンクリート隔壁の開口可能部、７，１９０ａ…ケーブル、８…制御装置、８ａ…パルサー、８ｂ…レシーバ、８ｃ…信号増幅器、８ｄ…信号フィルタ、９…超音波伝達物質、１０…超音波の経路、１１…オシロスコープ、１２…パーソナルコンピュータ、１３…モニタ、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…ガイド車輪、４１…ワイヤ固定部、４２…周方向回転用ベアリング、４３…周方向回転体、４４…車輪軸、４５…車輪用ベアリング、４６…車輪、５０…振動発生器、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…形状記憶合金バネ、１１２…ガイドローラ、１１４…センサホルダ、１２０…ボールキャスタ、１３０，１３０ａ，１３０ｂ…ベアリング、１３１…スリップリング、１３２…金属ブラシ、１４０…継ぎ手、１４２…継ぎ手ロックピン、１４４…押しバネ、１５０…支持板、１５２…スライドガイド、１６０…調芯機構、１７０…ドレン配管、１８０…形状記憶合金ワイヤ、１９０ｂ…形状記憶合金バネ過熱用ケーブル、１９０ｃ…自走機構のケーブル、２００…レール、２２０ａ，２２０ｂ…多自由度アーム、２４０…機器搬入口、２８０…搬送台車、３００…遠隔走行車、３２０…伸縮機構、Ｆ１００…外槽を一往復する超音波の経路、Ｆ１１０…外槽と超音波伝達物質内部を一往復する超音波の経路、Ｆ１１１…外槽，超音波伝達物質及び内槽を一往復する超音波の経路、Ｆ１１２…外槽と超音波伝達物質内部を一往復、内槽を二往復する超音波の経路、Ｆ２００…外槽を二往復する超音波の経路、Ｆ２１０…外槽を二往復と超音波伝達物質を一往復する超音波の経路、Ｆ２１１…外槽を二往復、超音波伝達物質と内槽を一往復する超音波の経路、Ｆ３００…外槽を三往復する超音波の経路、Ｆ３１０…外槽を三往復と超音波伝達物質を一往復する超音波の経路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法及びその板厚の検査装置に関し、特には、人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法及びその板厚の検査装置に好適である。
【０００２】
そのような容器の代表例としては再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器が挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
超音波センサを利用した構造物の板厚検査はプラント構造物や貯蔵タンクなどの健全性評価のため様々な産業分野で広く利用されている。しかし、化学プラントの蒸留塔，石油タンク及びタンカー等の大型構造物では本体の保温や内部物質の漏洩防止のため本体外側が金属容器などで覆われている例が多々あり、外側からでは本体と外側容器の間の空隙を超音波が伝播しないため、本体板厚を測定する場合には内部物質を除去して内側から本体板厚を測定せねばならず、非常に時間を要する点検作業を行っている。
【０００４】
また、上記のような二重構造物ではない場合でも、構造物表面にスケール等が層状に付着している場合や内部物質による腐食防止などのために表面にコーティングが施されている二層構造物の場合に板厚測定を行う際は、構造に応じて界面で反射した超音波を多数受信することになり、単純に反射波を受信した時刻と容器内部の超音波の伝播速度とから板厚を評価することはできない。このような場合の板厚測定方法の従来技術として以下の内容のものを挙げることができる。
【０００５】
以下に、従来技術における信号処理を、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）は板厚測定対象である構造物４００の表面にスケール４１０が付着している場合の板厚測定方法を示したものである。超音波センサ５をスケール４１０の外表面に接触させた状態で超音波を発振し、信号処理装置にて反射して来た超音波信号の強度を時間とともに記録していく。この時、図１６（ｂ）のような信号が記録される。図中の左側から順に得られた信号について説明していくと、最初に超音波センサ５自体の振動，超音波センサ５とスケール４１０の界面で反射した超音波及びスケール４１０が非常に薄いのでスケール４１０内部を往復してきた超音波による信号が超音波の送信とほぼ同時に記録される。次に、構造物４００の内部を往復した超音波４２０ａとこれに加えてスケール４１０内部を往復した超音波による一連の信号が記録される。この一連の超音波信号のうちで最も早く記録される超音波の経路は、伝播距離が短い超音波４２０ａの信号である。以下同様に、構造物４００の内部を複数回往復した超音波、例えば４２０ｂや４２０ｃ、を含む一連の超音波信号が記録される。従って、一連の超音波信号のうちで信号立ち上がりの間隔ΔＴを求めれば、ΔＴは構造物４００の内部を往復する超音波の伝播時間に相当するので、板厚はΔＴ×超音波の伝播速度÷２で評価することができるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、板厚測定対象である外槽と内槽とからなる二重構造容器の外槽に接続された細管内を通して内層の外表面に超音波センサ等を到達させる手段の従来技術における類似の例としては、センサ部に接続されたフレキシブルな挿入管の外周面に放射状に複数のミニチュアベアリングを配して、管壁との摩擦力を低減する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３９７３２号公報
【特許文献２】特開平７−１６７９８２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、図１６（ｂ）のような信号が記録されるのは、スケール４１０の内部を超音波が往復する時間が構造物４００の内部を超音波が往復する時間に比べて短い場合のみであり、スケール４１０が非常に厚くてスケール４１０の内部を超音波が往復する時間が構造物４００の内部を超音波が往復する時間と同程度である場合には得られる信号の様相は全く異なる。
【０００９】
本発明の板厚測定対象は図１の破線で描かれた円内に示すように、外槽１ｂと内槽１ａとからなる二重構造容器のため外槽１ｂと内槽１ａの間は空隙なので超音波が伝播せず、そのままでは外槽１ｂの外表面から進入した超音波は内槽１ａに伝達しない。また、仮に、始めから空隙に超音波伝達物質が充填されているような構造であっても、得られる信号の様相は全く異なり、上記従来技術の信号処理を適用できず、内槽の板厚を評価することはできない。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする問題点は、厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定する方法や検査装置が従来は見出されていない点にある。具体的には、二重構造容器の内槽と外槽の間の空隙により超音波パルスが内槽まで伝達しないことにある。また、例え超音波パルスを内槽まで伝達させられたとしても、受信した信号処理を適切に行わなければ内槽の板厚測定はできないことにある。更に、人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置されている再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器のような場合には、遠方から二重構造容器まで超音波センサを近づけ、超音波センサを測定対象に押し付ける手段が必要となる。
【００１１】
その他の問題点は、二重構造容器の内槽と外槽の空隙に蒸気等を供給するための外槽表面に接続された配管がある場合には、配管内を進行時にはエルボ部など曲部の配管形状に合せて自在に動く自由度を有し、かつ板厚測定時には超音波センサを内槽表面に所定の力で押し付けることが可能な検査装置が見出されていない点にある。
【００１２】
また、曲率半径が小さな複数のエルボ部が存在する小径配管のセンサ挿入口から遠く離れた検査部位までセンサ部を挿入するためには、センサ挿入口で加えられる挿入力が先端部まで有効に伝達される必要がある。しかし、管径が小さな配管では、従来技術で用いられているようなミニチュアベアリングをセンサ部外周上に配置することは製作上困難であった。
【００１３】
この代替案として、変形による塑性変形の少ないバネワイヤや超弾性特性を有する形状記憶合金ワイヤの先端にセンサを固定して挿入する手段も考えられるが、このような単純な方法での問題点は、先端部とエルボ部内壁面との接触による摩擦力が所定の値以上になると、先端部と挿入口との間でワイヤの座屈が発生し、挿入力が先端部まで充分に伝達されない点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の問題点を解決するために、外槽と内槽の空隙に超音波伝達物質を充填して外槽の外表面から進入した超音波が内槽まで伝達されるようにしたものである。好ましくは、超音波伝達物質は水などの無害の液体が良い。その上で、外槽の外表面から超音波センサにより超音波パルスを送受信し、超音波パルス信号を時刻と共に記録する。記録された超音波パルス信号の信号処理として、（１）記録された超音波パルス信号のうちで振幅強度が経過時間に従い減衰している一連の超音波パルス信号群の間隔ΔＴを求め、（２）超音波パルス信号群が記録された時刻若しくは間隔ΔＴを用いて超音波パルス信号群が記録されると予想される時刻を求め、（３）前記（２）で求めた時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ａ）を求め、（４）前記（２）で求めた時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ｂ）を求め、（５）超音波パルス信号Ａと超音波パルス信号Ｂとの間隔ΔＴ′を求め、式（ΔＴ′×超音波の伝播速度／２）から内槽の板厚を評価するようにしたものである。
【００１５】
記録された超音波パルス信号の信号処理としては、（１）記録された超音波パルス信号のうちで振幅強度が経過時間に従い減衰している一連の超音波パルス信号群の間隔ΔＴを求め、（２）前記超音波パルス信号群が記録された時刻若しくは間隔ΔＴより前記超音波パルス信号群が記録されると予想される時刻を求め、（３）前記（２）の時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ａ）を求め、（４）前記（２）の時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ｂ）を求め、（５）前記（２）の時刻とは異なる時刻に記録された超音波パルス信号のうち超音波パルス信号Ａとの間隔がΔＴの整数倍ではなく、超音波パルス信号Ｂとの間隔がΔＴではなく、かつ最初に記録された超音波パルス信号（超音波パルス信号Ｃ）を求め、（６）前記超音波パルス信号Ａと前記超音波パルス信号Ｃとの間隔ΔＴ′を求め、式（ΔＴ′×超音波の伝播速度／４）から内槽の板厚を評価するか若しくは前記超音波パルス信号Ｂと前記超音波パルス信号Ｃとの間隔ΔＴ′を求め、式（ΔＴ′×超音波の伝播速度／２）から内槽の板厚を評価するようにしても良い。
【００１６】
これら２つの信号処理のいずれかにより、内槽の板厚を評価するための２つの超音波パルス信号を特定するとともに、２つの超音波パルス信号の間隔を求めることができるので、文献などで既知の内槽の材質に応じた超音波の伝播速度を利用して内槽の板厚を求めることができる。その際、環境温度を測定する乃至はそれが既知である場合には、文献などでその温度での超音波の伝播速度を用いれば、より正確に内槽の板厚を求めることができる。
【００１７】
好ましくは、外槽と内槽が同一材質であって外槽の板厚Ｄが既知である場合には、内槽の板厚を評価する際に用いる超音波の伝播速度は、信号処理で求めたΔＴを用いて式（Ｄ／ΔＴ）から得た値を用いることが望ましい。環境温度が不明でも、あるいは超音波の伝播速度の温度依存性が不明な場合であっても、正確な内槽の板厚が得られるためである。
【００１８】
上記の板厚測定方法を実現するための検査装置として、超音波パルスを送受信する送受信手段，超音波パルス信号を時刻と共に記録する記録手段及び、記録された超音波パルス信号に対して上記の信号処理を行う信号処理手段とで構成するようにしたものである。
【００１９】
また、二重構造容器と離れた場所から二重構造容器の外槽近傍まで超音波センサを移動させ、超音波センサを外槽表面のうち配管や支持部材等の無い任意位置に押下し、記録された超音波板パルス信号に対して上記の信号処理を行うようにしたものである。これにより、人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置されている二重構造容器に対して遠方から遠隔操作によって、外槽表面に配管や支持部材等が無い任意位置に超音波センサを押し付けることができるので、内槽の板厚が遠隔操作で測定できるようになる。
【００２０】
上記の板厚測定方法を実現するための検査装置として、上述した検査装置に加えて二重構造容器と離れた場所から二重構造容器の外槽近傍まで超音波センサを移動させる移動手段と超音波センサを外槽表面のうち配管や支持部材等の無い任意位置に押下する押下手段を備えるようにしたものである。
【００２１】
また、上記その他の目的を達成するために、外槽に接続された配管内部に遠方から超音波センサを挿入し、超音波センサを配管に対抗する内槽表面に押下し、超音波の送受信により配管接続位置の内槽の板厚を評価するようにしたものである。
【００２２】
上記の板厚測定方法を実現するための検査装置として、二重構造容器の遠方から外槽に接続された配管内部に超音波センサを挿入する挿入手段，超音波センサを配管に対抗する内槽表面に押下する押下手段及び超音波の送受信により内槽の板厚を評価する信号処理手段とで構成するようにしたものである。その際、挿入手段と押下手段は一体となった構造であっても良い。
【００２３】
上記の挿入手段は、板厚測定のための超音波センサを先端に備え、周方向の表面にはローラを備えたセンサホルダ、このセンサホルダの後方には平面内で自在に曲がるように連結された継ぎ手、更にこの継ぎ手の後方には調芯機構とこれに接続された形状記憶合金ワイヤ及びこの形状記憶合金ワイヤを繰り出す送り手段とを備えている。先頭のセンサホルダのローラにより配管内部を進行する際の機械的摩擦力を軽減することができる。また、調芯機構により配管内部に挿入した際、調芯機構に連なったセンサホルダや継ぎ手は配管径方向中心に自動的に位置するので後方から形状記憶合金ワイヤを繰り出すことで配管内部をスムーズに進行することができる。更に、継ぎ手がエルボ部の形状に合せて自動的に曲がるので、配管にエルボ部が存在しても進行が妨げられることがない。
【００２４】
上記の押下手段は、超音波センサに接続された形状記憶合金バネＡ、平面内で自在に曲がるように連結されているが、その連結部には一方には形状記憶合金バネＢにより押し出し可能なピンを有し、他方にはピンの挿し込み穴を有した構造を有した複数の継ぎ手、形状記憶合金バネＣにより開閉可能な支持部及び形状記憶合金バネＡ，Ｂ並びにＣに電流を流すための電源とを備えている。形状記憶合金バネＣに通電加熱して支持部を広げることで支持部が配管出口の周囲壁に架かり、形状記憶合金バネＢを通電加熱してピンを挿し込み穴に挿入することで継ぎ手が真直に固定される。この状態で形状記憶合金バネＡを通電加熱して超音波センサを押し出せば配管に対抗する内槽表面に接触させられ、押し付けた力を支持部にて受けることができる。
【００２５】
また、上記の超音波センサ挿入手段は、超音波センサを内槽の板厚保測定箇所まで挿入する超弾性特性を有する形状記憶合金ワイヤと、このワイヤの先端部又はワイヤに沿った所定の間隔で固定した回転手段と、ワイヤ先端部に固定した回転手段と一体化した超音波センサを備えている。回転手段は、回転手段の回転部がセンサを挿入する管内壁と接触すると、回転運動のために摩擦力をほとんど発生することなくワイヤを挿入することができる。
【００２６】
さらに、上記回転手段は、管内壁との接触によって回転する車輪をワイヤ周方向に自由に回転するよう設けているため、配管の曲がりがどの方向に向いていても、配管の曲がりに沿って適切な方向に回転することができる。
【００２７】
また、上記の超音波センサ挿入手段は、超音波センサ挿入用ワイヤ先端部に固定した回転手段に機械的な振動を遠隔で付加する振動印加手段を設けており、回転手段の挿入性が悪くなった際に振動を発生させることが可能となり、よりスムーズな超音波センサの挿入が可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の板厚の測定方法並びに板厚検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例による二重構造容器と板厚の検査装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施例による超音波パルスの伝播経路の種類を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例による記録される超音波パルス信号を示す図である。
【図４】図３のうちの一部の領域を拡大した図である。
【図５】本発明の第１実施例による超音波パルス信号の波形図である。
【図６】本発明の第２実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図７】本発明の第３実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図８】本発明の第４実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図９】本発明の第５実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１０】本発明の第７実施例による板厚検査装置の装置全体構成図である。
【図１１】本発明の第６実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１２】本発明の第６実施例による板厚検査装置の継ぎ手固定部の構成図である。
【図１３】本発明の第７実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１４】本発明の第７実施例による板厚検査装置の機能説明図である。
【図１５】本発明の第８実施例による板厚検査装置の装置構成図である。
【図１６】従来例による板厚測定方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
人が容易に近づけない場所や隔壁の内部に設置されている厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を測定するという目的を、超音波パルスの送受信により得られた超音波パルス信号を処理すること及び二重構造容器の遠方から超音波センサを導入することにより実現した。その具体的な実施例を以下に解説する。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明の一実施例の板厚の測定方法と検査装置の構成図である。検査対象物である二重構造容器１は放射線被ばく防護のため人が立ち入れないコンクリート隔壁２の内部に設置されている。二重構造容器１の内部には硝酸溶液を加熱するための加熱コイル４があり、この加熱コイル４近傍の内槽１ａは腐食により板厚が減肉していくので、この部分の内槽１ａの板厚を測定する必要がある。しかし、内槽１ａは保温のため外槽１ｂに覆われており、内槽１ａと外槽１ｂの間に空隙が存在するため、通常は外槽１ｂの外表面から超音波を内部に送信しても内槽１ａに超音波は到達しない。
【００３２】
本実施例では、この空隙に例えば水で代表される超音波伝達物質９を充填することで、超音波センサ５から送信された超音波を内槽１ａまで、例えば超音波経路１０の如く伝達させる。外槽１ｂに接続された配管３の無い外槽１ｂの外表面であれば、超音波センサ５ａ，５ｂ，５ｃのように任意位置に取り付けることができる。
【００３３】
コンクリート隔壁２には、普段は閉じられているが開口可能部６が設けられているので、これを利用して超音波センサ５のケーブル７をコンクリート隔壁２の外まで敷設することができる。このケーブル７は超音波センサ５の制御装置８，オシロスコープ１１，パーソナルコンピュータ１２及びモニタ１３に接続されている。本実施例では、制御装置は以下に述べる複数の機器が一体となった構成であるが、勿論、複数の機器で構成しても問題は無い。即ち、超音波センサ５で超音波パルスを発振させるパルサー８ａ、このパルサー８ａからトリガ信号を受信して超音波センサ５で反射してきた超音波パルスを受信するレシーバ８ｂ，受信した超音波パルス信号を増幅する信号増幅器８ｃ及び超音波パルス信号を周波数フィルタ処理する信号フィルタ８ｄである。本実施例では、超音波パルスの周波数として１０ＭＨｚを利用したので、透過信号の中心周波数が１０ＭＨｚであるバンドパスフィルタを信号フィルタ８ｄとして用いている。
【００３４】
周波数フィルタ処理された超音波パルス信号をオシロスコープ１１にデジタル信号に変換してパーソナルコンピュータ１２に取り込み、内槽１ａの板厚を評価するための信号処理を行う。途中の信号処理の結果や板厚はモニタ１３に表示するようにしている。
【００３５】
本実施例における超音波パルス信号の信号処理を図２から図４を用いて説明する。図２は超音波の伝播経路、図３は記録された超音波パルス信号、図４は図３のうち内槽からの信号が重畳されている領域を拡大表示したものである。
【００３６】
超音波パルスが送信されると同時に受信した超音波パルス信号の記録を開始すると、時刻ゼロで超音波センサ５と外槽１ｂの界面で反射した超音波が記録される。この後に外槽１ｂの内部を一往復，二往復，三往復というように順に超音波の伝播距離が増加しているＦ１００，Ｆ２００，Ｆ３００等の信号が記録される。これらの伝播経路を図示すれば図２の如くであり、これらの超音波の伝播距離は外槽１ｂの内部を一往復した分だけ順に増加しているので記録される時間の間隔は等しく、本実施例では間隔は約１０μｓである。
【００３７】
また、外槽１ｂの内部を往復する回数が増えるに従い、超音波は境界面で反射と透過に振り分けられるため外槽１ｂの内部をｎ回往復した超音波パルス信号の強度Ｐｎは
【００３８】
【数１】
【００３９】
で表される。ここで、αは反射効率で材質により異なるが１より小さい。従って、この一連の超音波パルス信号群においては時間が経過するほど外槽１ｂの内部の往復回数が増えるので、超音波パルス信号強度は減衰する。
【００４０】
以上から、間隔が等しいこと、かつ超音波パルス信号強度が経過時間に従い減衰していることをもって、外槽１ｂの内部を複数回往復した超音波パルス信号群を特定できる。
【００４１】
次に、超音波パルス信号処理のうち、内槽１ａの板厚を評価するための超音波パルス信号を選定する方法について説明する。図４に示したように外槽１ｂの内部を複数回往復した超音波パルス信号群は継続して現れる。この一連の超音波パルス信号群は以前の信号処理で特定されているので、これには属さない超音波パルス信号のうち最初のもの、本実施例では約１２０μｓに存在するＦ１１０を選定できる。Ｆ１１０は、超音波パルス信号群には属さないもののうちで最も伝播経路が短い、超音波伝達物質９と内槽１ａの境界面で反射する伝播経路を経た超音波パルス信号である。
【００４２】
Ｆ１１０の次に伝播経路が短い超音波パルス信号としてはＦ１１０より外槽１ｂを一往復余計に伝播したＦ２１０とＦ１１０より内槽１ａを一往復余計に伝播したＦ１１１が考えられる。どちらが先に記録されるかは、外槽１ｂと内槽１ａの板厚の大小関係で決まり、本実施例のように外槽１ｂの厚みが内槽１ａより薄い場合には、Ｆ２１０が先に記録される。Ｆ１１０とＦ２１０の伝播距離の差は外槽１ｂの一往復分に相当するので、両者の間隔はΔＴである。以前の信号処理においてΔＴを求めておいたので、Ｆ１１０からΔＴの間隔に記録されたＦ２１０を選ぶことはせず、Ｆ１１１を選定できる。
【００４３】
以上から、Ｆ１１０とＦ１１１とを選定することができ、この２つの伝播距離の差は内槽１ａの一往復分に相当するので、両者の間隔をΔＴ′とすると内槽１ａの板厚はΔＴ′×超音波の伝播速度÷２で評価することができる。
【００４４】
同様に、Ｆ１１１の次に伝播経路が短い超音波パルス信号としてはＦ１１０より外槽１ｂを二往復余計に伝播したＦ３１０，Ｆ１１１より外槽１ｂを一往復余計に伝播したＦ２１１及びＦ１１１より内槽１ａを一往復余計に伝播したＦ１１２が考えられる。どれが先に記録されるかは、外槽１ｂと内槽１ａの板厚の大小関係で決まり、本実施例のように外槽１ｂの厚みが内槽１ａより薄い場合には、Ｆ３１０，Ｆ２１１，Ｆ１１２の順に記録される。Ｆ１１０とＦ３１０の伝播距離の差は外槽１ｂの二往復分に相当するので、両者の間隔はΔＴの２倍である。以前の信号処理においてΔＴを求めておいたので、Ｆ１１０からΔＴの２倍の間隔に記録されたＦ３１０を誤って選定することがない。また、Ｆ１１１とＦ２１１の伝播距離の差は外槽１ｂの一往復分に相当するので、両者の間隔はΔＴであるので、Ｆ１１１からΔＴの間隔に記録されたＦ２１１を誤って選定することもない。従って、Ｆ１１２を選定できる。
【００４５】
Ｆ１１０とＦ１１２の伝播距離の差は内槽１ａの二往復分に相当するので両者の間隔を２×ΔＴ′とすると内槽１ａの板厚は２×ΔＴ′×超音波の伝播速度÷４で評価することができるし、また、Ｆ１１１とＦ１１２の伝播距離の差は内槽１ａの一往復分に相当するので両者の間隔をΔＴ′とすると内槽１ａの板厚はΔＴ′×超音波の伝播速度÷２で評価することができる。
【００４６】
上記の測定で用いる超音波の伝播速度は、内槽の材質に従い、文献などからその材質の超音波の伝播速度として知られている値を用いて良い。しかし一般に、超音波の伝播速度には温度依存性があるため、測定時の測定対象温度を知らないと正確な超音波の伝播速度を文献などから評価することは難しい。このため、測定精度を要求されるような場合には、内槽と外槽が同一材質であって、かつ外槽の板厚Ｄが既知であれば、Ｄ／ΔＴの値を超音波の伝播速度として用いるのが良い。
【００４７】
本実施例の超音波パルス信号の信号処理によれば３種類の超音波パルス信号Ｆ１１０，Ｆ１１１及びＦ１１２を選定することができ、少なくともこのうちの２つの超音波パルス信号の間隔を求めることで、内槽１ａの板厚を評価することができる。そこで、Ｆ１１０，Ｆ１１１及びＦ１１２の間隔を求める方法の一例を図５を用いて説明する。
【００４８】
図５は超音波パルス信号Ｆ１１０，Ｆ１１１及びＦ１１２の波形図である。一般に、境界面前の材質の音響インピーダンス、即ち密度と伝播速度の積、が境界面後の材質の音響インピーダンスより小さい場合には、境界面を透過する際に超音波の波形が反転し、逆に境界面前の材質の音響インピーダンスが境界面後の材質の音響インピーダンスより大きい場合には反転しないことが知られている。水に代表される超音波伝達物質９と内槽１ａや外槽１ｂの材料である金属の音響インピーダンスを比較すれば超音波伝達物質９の方が小さいので、Ｆ１１１とＦ１１２の超音波パルス信号の波形はＦ１１０の波形とは反転している。従って、仮にＦ１１０とＦ１１１若しくはＦ１１０とＦ１１２の間隔を求める際に、ある信号強度に立ち上がった時の時間差から求めると、波形が反転しているために正しい間隔が得られない。
【００４９】
また、同相の波形であるＦ１１１とＦ１１２の間隔を求める際でも、超音波の波形は詳細に見れば歪み方が異なるので、間隔は立ち上がりと見なす信号強度のレベルに依存して異なった値を与える。
【００５０】
このため、次式で表される指標Ｓが最大となる時間差ΔＴを求めるようにプログラミングして、超音波パルス信号間の間隔を評価している。
【００５１】
【数２】
【００５２】
で表される。ここで、Ｇ1(ｔ)，Ｇ2(ｔ)は間隔を評価したい超音波パルス信号の波形の時間変化であり、Ｇ1(ｔ)は２つのうちで先に記録された超音波パルス信号である。
【００５３】
指標Ｓが最大となるΔＴをパラメータサーベイすることで、２つの超音波パルス信号の位相に関係なく、波形全体に渡って重なりが最も良い間隔ΔＴを得ることができる。本実施例では、約３５mmの金属製の内槽の板厚測定を繰り返し、測定した板厚のばらつきの標準偏差の３倍を誤差と評価して誤差±０.０１mmの結果を得ている。
【００５４】
勿論、板厚測定の精度が必要とされない場合には、図３若しくは図４に示される超音波パルス信号をモニタ１３に表示したり、印刷するなどして間隔を直読しても構わない。
【００５５】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により測定することができる。
【実施例２】
【００５６】
本発明のその他の一実施例を、図６を用いて説明する。本実施例はコンクリート隔壁２の内部に設置された検査対象の二重構造容器の外槽１ｂの外表面から内槽１ａの板厚を測定する装置の一実施例である。なお、超音波パルス信号の信号処理方法は実施例１と同様であるため、以下では信号処理方法の説明は省略する。
【００５７】
本実施例では、遠隔操作により外槽１ｂと内槽の間に超音波伝達物質を充填して後、コンクリート隔壁２の内部の検査対象の周囲に設けられたレール２００に沿って移動可能な搬送台車２８０に取り付けた多自由度アーム２２０ａとその先端に取り付けた超音波センサ５を用いて内槽１ａの板厚を測定する。レール２００は予め設備として敷設されているものを利用しても良いし、機器搬入口２４０より新たに敷設しても良い。
【００５８】
搬送台車２８０及び多自由度アーム２２０ａは、コンクリート隔壁２に設けられた機器搬入口２４０から内部に導入する。なお、図６（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後の多自由度アーム２２０ａの姿勢を、図６（ｂ）は検査対象場所に多自由度アーム２２０ａを移動した後の超音波センサ５による検査時のアーム姿勢の一例を示している。超音波センサ５は、多自由度アーム２２０ａの関節３自由度とアームと搬送台車２８０との機械的な接続部に設けた１自由度の回転と搬送台車２８０移動の１自由度の合計５自由度により、外槽１ｂ底部の任意の場所に位置決めすることができる。ただし、超音波センサ５の姿勢が固定の場合には、図示していないがジンバル構造等の手段で超音波センサ５の超音波放射方向を外槽１ｂの外表面に対して垂直に維持することができる。また、３本のアーム相互の角度並びにアームと搬送台車２８０との機械的な接続部の回転角は、各関節部及び台車に設けたモータで制御することができる。
【００５９】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽底部の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例３】
【００６０】
本発明のその他の一実施例を図７を用いて説明する。本実施例が実施例２と異なるのは超音波センサ５を先端に着けた多自由度アーム２２０ｂの腕の形状にあるので、その他の説明は省略する。
【００６１】
本実施例では、図６の実施例とは異なり、２本のアームを有した多自由度アーム２２０ｂによる２自由度とアームと搬送台車２８０との機械的な接続部に設けた１自由度の回転及び搬送台車２８０移動の１自由度の合計４自由度により超音波センサ５の位置決めを実現している。なお、図７（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後の多自由度アーム２２０ｂの姿勢を、図７（ｂ）は検査対象場所に多自由度アーム２２０ｂが移動した後の超音波センサ５による検査時のアーム姿勢の一例を示している。
【００６２】
本実施例のように２本のアームを有した多自由度アーム２２０ｂとした理由は、二重構造容器とコンクリート隔壁２の間のスペースが少ない場合、外槽１ｂの底部にまで達するような３本のアームを有する多自由度アームでは腕の長さが長すぎて、外槽１ｂの側面に超音波センサ５を押し付けることができない場合が考えられるためである。
【００６３】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽側面の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例４】
【００６４】
本発明のその他の一実施例を図８を用いて説明する。本実施例が実施例２，３と異なるのは超音波センサ５をコンクリート隔壁２の内部の二重構造容器の外槽１ｂ近傍まで移動させる移動手段と外槽１ｂの外表面に超音波センサ５を押下する押下手段を備えた点にあるので、その他の説明は省略する。
【００６５】
本実施例の検査装置は、コンクリート隔壁２の内部の床面を自由に走行する遠隔走行車３００と同走行車３００の上部に設置した伸縮機構３２０を有している。遠隔走行車３００のコンクリート隔壁２の内部への搬入は、遠隔操作により外槽１ｂと内槽の間に超音波伝達物質を充填して後、レール２００に沿って移動する搬送台車２８０の下部に、延長が可能なワイヤ等で固定した状態で実現される。遠隔走行車３００は、レール２００に沿って搬送台車２８０をコンクリート隔壁２の内部に移動した後、遠隔走行車３００を搬送台車２８０から床面まで吊り降ろし、検査が必要な位置に遠隔で走行移動させる。遠隔走行車３００への電力の供給と制御用データは、ケーブル１９０ｃを介して送る。また、この実施例では、超音波センサ５の外槽１ｂへの押し当ては、伸縮機構３２０で実現している。
【００６６】
なお、図８（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後及び遠隔走行車３００が検査対象場所に移動した後の遠隔走行車３００と伸縮機構３２０の姿勢を、図８（ｂ）は超音波センサ５による検査時の伸縮機構３２０の姿勢の一例を示している。
【００６７】
本実施例のように伸縮機構とした理由は、二重構造容器とコンクリート隔壁２の間のスペースが少ない場合、外槽１ｂの底部にまで達するような３つの腕を持つアームでは腕の長さが長すぎて、コンクリート隔壁２の内部に導入できない場合が考えられるためである。
【００６８】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽底部の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例５】
【００６９】
本発明のその他の一実施例を図９を用いて説明する。本実施例が実施例４と異なるのは自走機構である遠隔走行車３００に搭載する外槽１ｂの外表面に超音波センサ５を押下する押下手段にある。
【００７０】
遠隔走行車３００のコンクリート隔壁２の内部への搬入は、遠隔操作により外槽１ｂと内槽の間に超音波伝達物質を充填した後、レール２００に沿って移動する搬送台車２８０の下部に、延長が可能なワイヤ等で固定した状態で実現される。遠隔走行車３００は、レール２００に沿って搬送台車２８０をコンクリート隔壁２の内部に移動した後、遠隔走行車３００を搬送台車２８０から床面まで吊り降ろし、検査が必要な位置に遠隔で走行移動させる。遠隔走行車３００への電力の供給と制御用データは、ケーブル１９０ｃを介して送る。また、この実施例では、超音波センサ５の外槽１ｂへの押し当ては、伸縮機構３２０と３本のアームを有する多自由度アーム２２０ａで実現している。なお、図９（ａ）は機器搬入口２４０からコンクリート隔壁２の内部に搬入された直後及び遠隔走行車３００が検査対象場所に移動した後の遠隔走行車３００と伸縮機構３２０及び多自由度アーム２２０ａの姿勢を、図９（ｂ）は超音波センサ５による検査時の伸縮機構３２０及び多自由度アーム２２０ａの姿勢の一例を示している。押下手段を本実施例のような伸縮機構３２０と多自由度アーム２２０ａの構成にすることで、二重構造容器とコンクリート隔壁２の間のスペースが十分にあれば、一つの検査装置で外槽１ｂの底部と側面というように測定範囲の大幅な拡大を実現することができる。
【００７１】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽の底部及び側面の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【実施例６】
【００７２】
図１０の実施例７も図１１の実施例６も、本発明の板厚検査装置の構成図である。いずれの実施例でも、二重構造容器１の外槽１ｂの底部に設けられたドレン配管２０の内部へ、センサ挿入口２８から超音波センサ５を挿入して、内槽１ａ底部の板厚を測定する。実施例６，７は、直接内槽１ａの外面に超音波センサ５を接触させて板厚を測定する点が実施例１と異なるが、超音波の送受信用の信号処理装置の基本構成は実施例１と同じである。
【００７３】
先ず、実施例６を説明する。実施例６における超音波センサ５の内槽１ａ外面へのセンサ押し付けの一実施例を図１１と図１２を用いて説明する。図１１は検査対象の外槽１ｂに接続されている配管、例えば底部のドレン配管１７０を利用して、超弾性特性を有する形状記憶合金製のワイヤ（以下、単に形状記憶合金ワイヤという。）１８０を採用して超音波センサを挿入する挿入手段を用いて配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させる機構を示したものである。
【００７４】
超音波センサ５を投入できる場所と検査対象が設置された場所との間には１０箇所程度のエルボ部が存在し、超音波センサ５の挿入が難しい。本実施例では、形状記憶合金ワイヤ１８０の先端部は、センサホルダ１１４の中央部に固定されており、センサホルダ１１４内には、内槽１ａの肉厚を測定するための超音波センサ５と超音波センサ５を内槽１ａに所定の力で押し当てるための形状記憶合金製のバネ（以下、単に形状記憶合金バネという。）１１０ａを配置している。
【００７５】
また、センサホルダ１１４の周方向には、センサホルダ１１４の管壁との摩擦を軽減するためのガイドローラ１１２を取り付けている。また、継ぎ手１４０は、センサホルダ１１４と支持板１５０を機械的に連結し、且つ管内エルボ部での曲がりに柔軟に対応するためのものである。また、ボールキャスタ１２０は、エルボ部での継ぎ手１４０と管壁との摩擦を低減するために設けたものである。ベアリング１３０は、外輪がセンサホルダ１１４に固定されており、内輪が最前列の継ぎ手１４０に固定されており、４個の継ぎ手は、エルボ部での曲がり方向に応じて自由に回転できる構成としている。なお、本実施例で適用している形状記憶合金バネ１１０ａと１１０ｂへの電流の供給はケーブル１９０ａを介して実施することができ、形状記憶合金バネ１１０ａと１１０ｂを通電加熱してバネを伸ばすことができる。
【００７６】
一方、超音波センサ５を内槽１ａに押し付けるためには、形状記憶合金バネ１１０ａの伸びの反力を受ける機構が必要となる。この反力を受けるのが支持板１５０である。この支持板１５０は、スライドガイド１５２の下部の形状記憶合金バネ１１０ｂが常温の場合には、上方向に倒れているが、形状記憶合金バネ１１０ｂに電流を流して加熱することによるバネの伸びによって横方向に倒れる構成としている。調芯機構１６０は、支持板１５０取り付け部をドレン配管１７０の中央に配置して、確実に支持板１５０が外槽１ｂの内面に当てるようにするために設けたものである。このように、継ぎ手１４０の下端部は、支持板１５０によって外槽内面で位置が固定されるため、超音波センサ５を配管接続位置に対抗する内槽１ａ部へ確実に押し付けることが実現できる。
【００７７】
図１２は、継ぎ手１４０が真直に整列させるための手段を示している。継ぎ手１４０同士及び継ぎ手１４０とベアリング１３０ａ及び１３０ｂ側とは、回転軸１４０ａによって図１２の紙面と直交する方向へ回転自在に軸着されている。このような継ぎ手１４０を真直に整列させるためには、４個の継ぎ手が単に連結しているだけでは達成されることはない。４個の継ぎ手１４０を連結する箇所に、押しバネ１４４，形状記憶合金バネ１１０ｃ及び継ぎ手ロックピン１４２を配し、形状記憶合金バネ１１０ｃに電流を流して加熱することによるバネの伸びで継ぎ手ロックピン１４２を上方に押し出すことで、２個の継ぎ手相互や継ぎ手とベアリング相互間の曲がりを停止する構成としている。
【００７８】
図１１に示す４個の継ぎ手は、エルボ部での曲がり方向に対応して自由に回転する必要があるため、４個の継ぎ手を連結した両端にはベアリング１３０ａ及び１３０ｂの内輪に固定した構造としている。この自由に回転する４個の継ぎ手１４０に取り付けている形状記憶合金バネ１１０ｃに電流を流すため、図１２の最下段の継ぎ手には、ベアリング１３０ｂの内輪に固定した円筒の接続部に２個のスリップリング１３１を配し、そのスリップリングに接触させる形で、金属ブラシ１３２を取り付けている。４個の各継ぎ手に取り付けた形状記憶合金バネ１１０ｃから取り出されたケーブルは、電気的に並列に接続され、２個のスリップリング１３１に導かれている。なお、図１２（ａ）は各継ぎ手１４０が自由に曲がる状態での継ぎ手ロックピン１４２の位置を、図１２（ｂ）は各継ぎ手１４０が継ぎ手ロックピン１４２によって固定された状態を示している。
【００７９】
以上のことから、検査対象の外槽１ｂに接続されている配管を利用して、形状記憶合金ワイヤ１８０等の超音波センサを挿入する挿入手段を用いて配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させ、所定の圧力で超音波センサ５を内槽１ａの外表面に押下することが実現できる。この状態で、超音波センサ５から超音波を送受信して超音波パルス信号を記録することで、内槽１ａ内部を往復した超音波パルス信号のみを複数測定することができる。従って、測定した隣り合う２つの超音波パルス信号間の間隔を評価すれば、内槽１ａの板厚を間隔×超音波の伝播速度÷２で評価することができる。
【実施例７】
【００８０】
本発明の板厚検査装置に関するその他の一実施例を図１３と図１４及び図１５を用いて説明する。図１３は、図１４（ａ）は検査対象の外槽１ｂに接続されている配管、例えば底部のドレン配管１７０を利用して、超弾性特性を有する形状記憶合金ワイヤ１８０を採用した超音波センサを挿入する挿入手段を用いて配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させる機構を示したものである。
【００８１】
本実施例では、形状記憶合金ワイヤ１８０の先端部は、ガイド車輪４０ａの中央部に固定されており、ガイド車輪４０ａには内槽１ａの肉厚を測定するための超音波センサ５を配置している。図１４（ｂ）はガイド車輪４０ａ及び４０ｂのドレン配管内１７０内での配置と機構の一実施例を示している。ガイド車輪４０は、ワイヤ固定部４１，周方向回転用ベアリング４２，周方向回転体４３，車輪軸４４，車輪用ベアリング４５，車輪４６で構成する。
【００８２】
ワイヤ固定部４１は周方向回転用ベアリング４２の内輪に、周方向回転体４３は周方向回転用ベアリング４２の外輪にそれぞれ固定されている。また、車輪４６は車輪用ベアリング４５の外輪に、車輪軸４４は車輪用ベアリング４５の内輪にそれぞれ固定されている。ガイド車輪４０は、ワイヤ固定部４１の中心に設けた穴に形状記憶合金ワイヤ１８０を通し、ワイヤ固定部４１に備えたナット（図示せず）等で形状記憶合金ワイヤ１８０の適切な位置に固定する。このような形状記憶合金ワイヤ１８０と周方向回転体４３との組立体を構成する。検査位置側に最も近いその組立体には超音波センサ５が支持されている。
【００８３】
このような機構により、形状記憶合金ワイヤ１８０の両サイドに配置されている車輪４６は、形状記憶合金ワイヤ１８０の前後進方向でのドレン配管１７０の内壁面との接触時に自由に回転すると同時に、超弾性合金ワイヤの周りにも自由に回転できる。
【００８４】
図１５は、ドレン配管１７０の直管部及びエルボ部におけるガイド車輪４０の動作状況を示している。図１５（ａ）に示す直管部においては、ガイド車輪４０とドレン配管１７０の内壁面との接触は所々で発生するが、接触が発生した箇所の車輪４６は、車輪用ベアリング４５の機能により車輪軸４４との間にはほとんど摩擦力が発生しないため、円滑な挿入が可能である。
【００８５】
一方、図１５（ｂ）に示すエルボ部においては、形状記憶合金ワイヤ１８０の直線記憶機能のため、形状記憶合金ワイヤ１８０が直管部の方向に沿って真っ直ぐ進もうとするため、必ずガイド車輪４０とドレン配管１７０の内壁面との接触が発生する。しかし、接触が発生する最先端部の車輪４０ａでは、車輪４６が破線で示すドレン配管１７０の内壁との摩擦力により回転するため、先端部ガイド車輪４０ａはエルボの内壁に沿って円滑に前進することが可能である。この場合、超音波センサ５は、ガイド車輪４０ａよりも前面に配置されているが、超音波センサ５の前面とガイド車輪ａの車輪４６との間隔を適切に設定することで、超音波センサ５の前面とエルボ内壁面との機械的な干渉が発生することなく超音波センサ５を挿入することが可能である。
【００８６】
以上のことから、検査対象の外槽１ｂに接続されている配管を利用し、形状記憶合金ワイヤ１８０等を用いた超音波センサを挿入する手段により、配管接続位置に対抗する内槽１ａの外表面に超音波センサ５を到達させることができる。また、超音波センサ５と内槽１ａとの間の超音波の伝播は、超音波センサ５の表面に貼り付けたジェル状のシート等用いて実現できる。この状態で、超音波センサ５から超音波を送受信して超音波パルス信号を記録することで、内槽１ａ内部を往復した超音波パルス信号のみを複数測定することができる。
【実施例８】
【００８７】
本発明の板厚検査装置に関するその他の一実施例を、図１５を用いて説明する。図１５に示した板厚検査装置は基本的な構成は実施例７と同じであるが、変更点は、振動発生器５０を採用している点である。即ち、この実施例では、実施例７における検査位置側に最も近い組立体にその組立体のガイド車輪４０ａに機械的な振動を発生させる振動発生器５０を設けてある。この振動発生器５０の具体的な例としては、携帯電話等に使用されている小型の振動モータの活用が可能である。このような構成にすることにより、先端部のガイド車輪４０ａとドレン配管１７０の内壁との微妙な干渉が発生した場合でも、ガイド車輪４０ａに遠隔で振動を付加することにより、このような干渉を回避できる。
【００８８】
本実施例に示した板厚の測定方法並びに検査装置によれば、従来測定することができなかった再処理施設において放射性物質を取り扱う二重構造容器を例とするような人が容易に近づけない場所に設置された厚みの異なる外槽と内槽とからなる二重構造容器の内槽のうち、外槽に配管が接続されている場所に対抗する部位の内槽の板厚を超音波パルスの送受信により遠隔操作で測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、内槽と外槽とを有する二重構造の容器の内槽の板厚を外槽側から超音波パルスを用いて非破壊的に評価する非破壊検査装置に用途がある。
【符号の説明】
【００９０】
１…二重構造容器、１ａ…二重構造容器の内槽、１ｂ…二重構造容器の外槽、２…コンクリート隔壁、３…配管、４…加熱コイル、５…超音波センサ、５ａ，５ｂ，５ｃ…二重構造容器の外槽への接触させた超音波センサの例、６…コンクリート隔壁の開口可能部、７，１９０ａ…ケーブル、８…制御装置、８ａ…パルサー、８ｂ…レシーバ、８ｃ…信号増幅器、８ｄ…信号フィルタ、９…超音波伝達物質、１０…超音波の経路、１１…オシロスコープ、１２…パーソナルコンピュータ、１３…モニタ、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…ガイド車輪、４１…ワイヤ固定部、４２…周方向回転用ベアリング、４３…周方向回転体、４４…車輪軸、４５…車輪用ベアリング、４６…車輪、５０…振動発生器、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…形状記憶合金バネ、１１２…ガイドローラ、１１４…センサホルダ、１２０…ボールキャスタ、１３０，１３０ａ，１３０ｂ…ベアリング、１３１…スリップリング、１３２…金属ブラシ、１４０…継ぎ手、１４２…継ぎ手ロックピン、１４４…押しバネ、１５０…支持板、１５２…スライドガイド、１６０…調芯機構、１７０…ドレン配管、１８０…形状記憶合金ワイヤ、１９０ｂ…形状記憶合金バネ過熱用ケーブル、１９０ｃ…自走機構のケーブル、２００…レール、２２０ａ，２２０ｂ…多自由度アーム、２４０…機器搬入口、２８０…搬送台車、３００…遠隔走行車、３２０…伸縮機構、Ｆ１００…外槽を一往復する超音波の経路、Ｆ１１０…外槽と超音波伝達物質内部を一往復する超音波の経路、Ｆ１１１…外槽，超音波伝達物質及び内槽を一往復する超音波の経路、Ｆ１１２…外槽と超音波伝達物質内部を一往復、内槽を二往復する超音波の経路、Ｆ２００…外槽を二往復する超音波の経路、Ｆ２１０…外槽を二往復と超音波伝達物質を一往復する超音波の経路、Ｆ２１１…外槽を二往復、超音波伝達物質と内槽を一往復する超音波の経路、Ｆ３００…外槽を三往復する超音波の経路、Ｆ３１０…外槽を三往復と超音波伝達物質を一往復する超音波の経路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外槽と内槽とからなる二重構造容器の前記外槽に接続された配管内部に超音波センサを挿入し、
前記超音波センサを前記配管と前記外槽の接続部から前記内槽の表面に当て、
前記超音波センサから前記内槽に対して超音波パルスを送受信し、
前記超音波パルスの送受信結果から前記内槽の板厚を測定することを特徴とする板厚測定方法。
【請求項２】
外槽と内槽とからなる二重構造容器の前記外槽に接続された配管内部に超音波センサを挿入する挿入手段と、
前記超音波センサを前記配管と前記外槽の接続部から、前記内槽の表面に押し当てる押下手段と、
前記超音波センサから前記内槽への超音波パルスの送受信結果に基づいて前記内槽の板厚を評価する信号処理手段と、
を備えた板厚検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の板厚検査装置において、前記挿入手段と前記押下手段が一体となった構造であることを特徴とする板厚検査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の板厚検査装置において、
前記挿入手段が、先端には超音波センサを搭載し、かつ周方向の表面にはローラを備えたセンサホルダと、前記センサホルダに接続されて平面内で自在に曲がるように連結された継ぎ手と、前記継ぎ手に接続された調芯機構と、前記調芯機構に接続された超弾性特性を有する形状記憶合金製のワイヤと、前記ワイヤを繰り出す送り手段とから構成されていることを特徴とする板厚検査装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の板厚検査装置において、
前記押下手段が、超音波センサに接続された形状記憶合金製のバネＡと、平面内で自在に曲がるように連結され、かつ連結部において一方には形状記憶合金製のバネＢにより押し出し可能なピンを有し、他方には当該ピンの挿し込み穴を有した複数の継ぎ手と、形状記憶合金製のバネＣにより開閉可能な支持板と、前記各形状記憶合金製のバネＡ，Ｂ，Ｃに電流を流すための電線とから構成されることを特徴とする板厚検査装置。
【請求項６】
超音波センサによる超音波パルスの送受信結果に基づいて板厚を評価する信号処理手段を有する板厚検査装置において、
超弾性特性を有する形状記憶合金製のワイヤと、
前記ワイヤに、前記ワイヤの周りで回転自在に取り付けた周方向回転体と、
前記周方向回転体に、前記ワイヤを挟む配置で回転自在に取り付けた車輪と、
前記周方向回転体と前記ワイヤとの組立体の先端に配置して前記組立体に取り付けた超音波センサと、
を備えた板厚検査装置。
【請求項７】
請求項６において、前記組立体に、前記組立体が振動するように取り付けた振動印加手段を備えた板厚検査装置。
【請求項１】
外槽と内槽とからなる二重構造容器の前記外槽に接続された配管内部に超音波センサを挿入し、
前記超音波センサを前記配管と前記外槽の接続部から前記内槽の表面に当て、
前記超音波センサから前記内槽に対して超音波パルスを送受信し、
前記超音波パルスの送受信結果から前記内槽の板厚を測定することを特徴とする板厚測定方法。
【請求項２】
外槽と内槽とからなる二重構造容器の前記外槽に接続された配管内部に超音波センサを挿入する挿入手段と、
前記超音波センサを前記配管と前記外槽の接続部から、前記内槽の表面に押し当てる押下手段と、
前記超音波センサから前記内槽への超音波パルスの送受信結果に基づいて前記内槽の板厚を評価する信号処理手段と、
を備えた板厚検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の板厚検査装置において、前記挿入手段と前記押下手段が一体となった構造であることを特徴とする板厚検査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の板厚検査装置において、
前記挿入手段が、先端には超音波センサを搭載し、かつ周方向の表面にはローラを備えたセンサホルダと、前記センサホルダに接続されて平面内で自在に曲がるように連結された継ぎ手と、前記継ぎ手に接続された調芯機構と、前記調芯機構に接続された超弾性特性を有する形状記憶合金製のワイヤと、前記ワイヤを繰り出す送り手段とから構成されていることを特徴とする板厚検査装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の板厚検査装置において、
前記押下手段が、超音波センサに接続された形状記憶合金製のバネＡと、平面内で自在に曲がるように連結され、かつ連結部において一方には形状記憶合金製のバネＢにより押し出し可能なピンを有し、他方には当該ピンの挿し込み穴を有した複数の継ぎ手と、形状記憶合金製のバネＣにより開閉可能な支持板と、前記各形状記憶合金製のバネＡ，Ｂ，Ｃに電流を流すための電線とから構成されることを特徴とする板厚検査装置。
【請求項６】
超音波センサによる超音波パルスの送受信結果に基づいて板厚を評価する信号処理手段を有する板厚検査装置において、
超弾性特性を有する形状記憶合金製のワイヤと、
前記ワイヤに、前記ワイヤの周りで回転自在に取り付けた周方向回転体と、
前記周方向回転体に、前記ワイヤを挟む配置で回転自在に取り付けた車輪と、
前記周方向回転体と前記ワイヤとの組立体の先端に配置して前記組立体に取り付けた超音波センサと、
を備えた板厚検査装置。
【請求項７】
請求項６において、前記組立体に、前記組立体が振動するように取り付けた振動印加手段を備えた板厚検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２９４２１９（Ｐ２００９−２９４２１９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４２４５（Ｐ２００９−２０４２４５）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【分割の表示】特願２００４−３７８５８１（Ｐ２００４−３７８５８１）の分割
【原出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【分割の表示】特願２００４−３７８５８１（Ｐ２００４−３７８５８１）の分割
【原出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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