JP2008309676A - 検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的に材料検査を実施可能とすること、およびＸ線検査をより高精度に実施可能とすること。
【解決手段】第１の検査セットは、電界放射型電子エミッタと、Ｘ線検出器と、を含み、材料検査に用いる。第２の検査セットは、陽極先端部の半径方向外側を環状に囲む電界放射型の環状電子エミッタと、環状電子エミッタのＸ線照射方向両側位置に配置された電子遮蔽部材と、を備え、Ｘ線検査に用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば原子力発電プラントや火力発電プラントやその他における各種設備や機器の構造物例えば原子炉容器、炉内構造物、配管等の壁面に亀裂等の欠陥を検査する検査システムに関するものてある。

図１１で示すように原子力発電プラント等の例えば原子炉容器４１の内壁面、炉心４２を支持する炉内構造物４３の外壁面、原子炉容器４１からの配管４３の内壁面等の定期点検においては、図示略のＣＣＤカメラ等を投入し、制御コンピュータによる遠隔操作による目視検査が行われている。そして、この遠隔目視検査により検査対象に応力腐食割れ（ＳＣＣ）等の疑わしい欠陥の箇所が検出された場合には、さらに詳細に検査するために、材料検査が行われる。この材料検査では疑わしい箇所に電子線を照射し、該箇所から発生する特性Ｘ線を用いて行う。しかしながら、現状では、従来の検査システムに対して、原子炉容器４１内部や配管４３内部からさらに効率的に材料検査を行うことが可能な検査システムが要望されている。

一方、例えば図１１中で円Ａで囲む部分を拡大して示すように、溶接部４９に亀裂等が存在するかどうかの検査の例として、例えば超音波探傷検査装置４５から溶接部４９に超音波Ｂを照射し、その反射波Ｃにより溶接部４９の亀裂等を検査する。ただ、この検査の場合、溶接部４９では溶接裏波５１が存在し、この溶接裏波５１による反射波Ｃが存在していると、欠陥からの反射波Ｃか溶接裏波５１からの反射波Ｃかの判断が難しいと指摘されている。そのため、従来の検査システムに対して、このような溶接部４９等に対して、正確なＸ線検査を行うことができる検査システムが要望されている。

なお、この原子炉等での検査装置は、例えば特開平０８−２１１０２２号公報で提案されている。また、遠隔操作指令に従って自走ロボットを検査対象位置まで自走させ、検査対象に向けてＸ線を照射し、検査対象を透過したＸ線を検出する検査装置が例えば特開２００４−０５３４７５号公報で提案されている。
特開平０８−２１１０２２号公報 特開２００４−０５３４７５号

本発明では、第１に、原子炉容器内壁面、炉内構造物外壁面、配管内壁面等に対し欠陥等がある場合に、その材料組織等について効率的に材料検査を実施可能とすること、第２に、原子炉容器内部や配管内部から例えば溶接部等に欠陥が存在するか、溶接裏波であるか等のＸ線検査をより高精度に実施可能とすること、を解決すべき課題としている。

本発明第１による検査システムは、搬送ロボットに搭載されて移動制御が可能な検査セットと、遠隔位置から検査セットの操作を制御する制御コンピュータとを含み、上記検査セットは、放射線源としての電界放射型電子エミッタと、Ｘ線検出器とを備え、検査に際しては上記検査セットを密封装置により検査対象と共に同一真空空間に密封制御可能としたことを特徴とするものである。

上記電界放射型電子エミッタは、陰極表面に電界放射により電子線を放射線として放出するナノ炭素膜を設けてなるものであることが好ましい。

上記ナノ炭素膜は、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なｎｍオーダーの突起を有するものであり、電界印加により電界放射して上記突起から電子線を放出することができる炭素膜である。

本発明第１では、上記放射線源がナノ炭素膜から電界放射により高密度に電子線を放出する電界放射型電子エミッタで構成されているので、検査対象から発生するＸ線強度を高くでき、検査装置を小型化することが可能となり、検査対象の存在位置が原子炉容器や配管等の狭隘内部空間で作業員の立ち入りが困難な所であっても検査装置を制御コンピュータの制御により目的とする検査対象位置にセットして検査を実施することができると共に放射線源が電界放射型であるので、検査装置を検査対象位置にセットし電源起動後即座に電子線を照射することが可能となり検査を迅速効率的に実施することができる。

本発明第２による検査システムは、搬送ロボットに搭載されて移動制御が可能な検査セットと、遠隔位置から検査セットの操作を制御する制御コンピュータとを含み、上記検査セットは、真空管内部に、Ｘ線照射方向線上に錐形に延びる陽極先端部と、この陽極先端部を環状に囲む電界放射型の環状電子エミッタと、上記環状電子エミッタに対し少なくともそのＸ線照射方向後方位置に配置された電子遮蔽部材とを備え、陽極先端部前方の真空管の管壁にＸ線透過可能な薄膜からなるＸ線導出窓を備えたことを特徴とするものである。

本発明第２では、配管等の内部に検査セットを配置し、検査対象にＸ線を照射し、検査対象を透過したＸ線を配管等の外部でＸ線フィルム等に照射し、配管等の溶接部の状態をＸ線検査できるので、超音波探傷検査で困難とされている配管等の内壁面から突出する溶接裏波と溶接部欠陥との検査判断を正確に行うことができる。本発明第２ではまた、Ｘ線を陽極先端部からビーム状に高密度に放出することができるので、検査対象背部に配置したＸ線フィルムを含むＸ線撮影装置への入射Ｘ線強度を高くでき、検査セットを小型化することが可能となる結果、配管等の狭隘空間にも容易にセットすることができ、さらには、電子エミッタが電界放射型であるので、検査装置を検査対象位置にセットし電源起動後即座に環状陰極から電子放出し、陽極先端部からＸ線を検査対象に向けて照射することが可能となり検査を迅速効率的に実施することができる。

本発明の好ましい一態様は、上記環状電子エミッタは、環状陰極表面に電界放射により電子線を放射線として放出するナノ炭素膜を設けることである。

本発明の好ましい一態様は、上記陽極先端部後部に導熱部を備えることである。

本発明の好ましい一態様は、上記電子遮蔽部材は、Ｘ線照射方向周りを環状に配置されていることである。

本発明の好ましい一態様は、上記電子遮蔽部材は、環状電子エミッタの内径より小径の内径を有した環状板構造を有する、ことである。

本発明の好ましい一態様は、上記電子遮蔽部材は、環状電子エミッタのＸ線照射方向両側を該Ｘ線照射方向周りを環状に配置されかつ環状電子エミッタの内径より小径の内径を有する一対の環状板部を備える、ことである。

本発明の好ましい一態様は、上記環状電子エミッタと電子遮蔽部材とが上記陽極先端部に対してＸ線照射方向前後に移動可能になっていて、上記移動により陽極先端部から放射されるＸ線束の束径が制御可能になっている、ことである。

本発明の好ましい一態様は、上記検査セットを、検査対象と共に同一空間内に密封装置で覆うと共に該密封装置内部空間の排水および気圧の制御を可能とすることである。

本発明の好ましい一態様は、陽極先端部から放射したＸ線を、検査対象を透過させると共にこの透過したＸ線（透過Ｘ線）を検出することである。

本発明の好ましい一態様は、陽極先端部から放射したＸ線のうち検査対象で反射したＸ線（反射Ｘ線）を検出することである。

本発明の好ましい一態様は、上記検査セットは、制御コンピュータで搬送動作を制御される搬送ロボットに搭載されている、ことである。

本発明の好ましい一態様は、上記陽極先端部の外周斜面のＸ線照射方向線に対する角度が、環状電子エミッタからの電子線のビーム径よりもターゲットから発生したＸ線束の束径を小さくする角度に調整されていることである。

本発明の好ましい一態様は、撮像カメラセットを搬送ロボットに搭載すると共に、制御コンピュータによる遠隔操作指令に従い撮像カメラセットと検査セットとの両セットを検査対象の検査に協同制御することである。

なお、上記「錐形」には円錐形、角錐形、を含む。この場合、全周が錐形に限定されず、部分的に錐形でもよい。上記錐形斜面のプロフィールは先端に向けての縮径割合が一定である直線状に限定されず、先端に向けて縮径割合が連続的またはステップ的に変化する形状（放物線状等）であってもよいし、先端に向けて縮径する針形であっても、錐形状に含むことができる。

上記「環状」は完全に閉じた環状に限定されず、部分環状も含む。

上記「錐形頂部」は鋭利な頂部に限定されず、多少の丸み等を含むことができる。

本発明の好ましい一態様は、陽極先端部は該陽極先端部より熱容量が大きくかつ陽極先端部の発生熱を導熱して当該陽極先端部を冷却することが可能な導熱材を備えることが好ましい。

本発明の好ましい一態様は、陽極先端部の斜面角度を陽極先端部先端ほど連続指数関数的にまたはステップ的に小さくする構成とすることである。この態様では、環状電子エミッタとターゲット斜面との対向位置を軸方向にずらせることにより、Ｘ線束の束径をより小さく集束させたり、その逆に束径を広がらせたりすることができる。

陽極先端部と環状電子エミッタとの間に電子加速手段を配置してもよい。環状電子エミッタは中実でも中空でもよい。

陽極先端部は中実でも中空でもよい。

本発明第１では、原子炉容器内壁面、炉内構造物外壁面、配管内壁面等に対しより効率的に材料検査を実施することができる。

本発明第２では、原子炉容器内部や配管内部に検査対象が存在する場合でも当該内部にセットし例えば溶接部に対する検査で内部欠陥か溶接裏波かのＸ線検査をより高精度に実施可能とすることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る検査システムを説明する。

（実施の形態１）
図１を参照して、この検査システムは、材料検査を行うために、検査セット１と、撮像カメラセット３と、これらセット１，３を検査対象部位にまで搬送する搬送ロボット５と、制御コンピュータ７と、を備えて構成されている。

実施の形態では説明の都合で、搬送ロボット５に電源等の補助装置類、材料検査に用いる硬度計、各種顕微鏡、機械研磨装置、等を搭載していない例を示すが、搬送ロボット５にこのような装置類が搭載されても、また、搭載されていなくても、実施の形態の検査システムに含むものである。実施の形態では検査対象の種類に限定されないが、例えば原子炉内壁面、炉内構造物外壁面、配管内壁面等である。これらは符号で壁面９とする。

搬送ロボット５は、検査セット１、撮像カメラセット３、電磁石式吸着部材１０、等を搭載している。搬送ロボット５は、外部の制御コンピュータ７に実施の形態では通信／電源ケーブル１１で接続され、制御コンピュータ７からの遠隔制御指令に応答して壁面９に沿って搬送すると共に、検査対象位置に検査セット１を搬送すると、撮像カメラセット３、検査セット１の搬送を終了する。通信／電源ケーブル１１はガンマ線等の放射線遮蔽／防護被覆処理が施されている。

上記検査システムでは、壁面９上を制御コンピュータ７の制御により搬送ロボット５を自走させながら、撮像カメラセット３で壁面９を画像表示し、この画像により遠隔操作目視検査を行うことができる。そして、この遠隔目視検査により壁面９に亀裂等の欠陥が検出された場合は、その原因調査、対策、復旧等のためにさらに亀裂等の検査対象１３に対する詳細な検査のため検査セット１が使用される。制御コンピュータ７は、搬送ロボット５の移動制御、検査セット１、撮像カメラセット３、電磁石式吸着部材１０の作動を制御する。

図２、図３を参照して、検査セット１は、検査対象に放射線として電子線を照射する放射線源１５と、検査対象１３から放出される特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）を検出するＸ線検出器１７とを備える。検査セット１は、放射線源１５と検査対象１３とを同一真空空間１９内に密封する密封装置２１と、密封装置２１内を真空排気する真空排気装置２３と、排水装置２４と、を付随して備える。

放射線源１５は制御コンピュータ７の制御により通信／電源ケーブル１１を介して作動電源２５から作動電源が供給される。

Ｘ線検出器１７は制御コンピュータ７の制御により通信／電源ケーブル１１を介して作動電源２５の供給を受けると共に検出出力を制御コンピュータ７に出力する。

密封装置２１は排水／予備排気室２１ａと、本排気室２１ｂと、開閉扉２１ｃとを有する。

排水装置２４は、通信／電源ケーブル１１から作動電源２５の供給を受けると共に通信／電源ケーブル１１から制御コンピュータ７の制御を受けて密封装置２１内の排水／予備排気室２１ａを排水する。

真空排気装置２３は通信／電源ケーブル１１から作動電源２５の供給を受けると共に通信／電源ケーブル１１から制御コンピュータ７の制御を受けて密封装置２１内を真空排気する。真空排気装置２３は電磁弁２３ａ，２３ｂで排水／予備排気室２１ａと、本排気室２１ｂとにつながり、電磁弁２３ａ，２３ｂが閉じて、排水／予備排気室２１ａ内が排水装置２４で排水され、電磁弁２３ａが閉じ、電磁弁２３ｂが開いて排水／予備排気室２１ａが真空排気され、電磁弁２３ａが開いて、電磁弁２３ｂが閉じて本排気室２１ｂが真空排気される。

密封装置２１には真空シール２７が装着されている。この真空シール２７はゴム製真空シールや磁性流体真空シールを設けることができる。

電磁石式吸着部材１０は、通信／電源ケーブル１１を介して制御コンピュータ７から通電制御され、通電により壁面９に搬送ロボット５を吸着させる。この通電の大小制御により、壁面９に対する搬送ロボット５の吸着力を制御することができるようになっている。搬送ロボット５の壁面９への吸着形態は、上記電磁石式吸着部材１０に限定されず、他の吸着形態も含む。電磁石式吸着部材１０は耐熱、耐油、耐酸性、耐圧性、耐放射線性の弾性部材の内部に電磁石を備えたものであり、弾性圧縮、弾性復元が可能になっている。電磁石に対する制御コンピュータ７からの制御信号により磁力が可変になっている。

搬送ロボット５は、検査セット１や撮像カメラセット（電子顕微鏡や光学顕微鏡類を含む）３等を搭載するための搭載台５ａを有し、この搭載台５ａには壁面９上を自走するための耐熱、耐油、耐酸性、耐圧性、耐放射線性の複数の前輪５ｂと複数の後輪５ｃとが装備されている。これら車輪５ｂ，５ｃは電磁石式吸着部材１０により壁面９に着地していて制御コンピュータ７からの遠隔指令により回転駆動制御されて搬送ロボット５を前進、後退制御可能にしていると共に、電磁石式吸着部材１０により図２から図３の状態に検査セット１の後述する密封装置２１を壁面９に押し付け可能になっている。

密封装置２１は図２の状態では、開閉扉２１ｃで分断された真空排気室２１ａと予備排気室２１ｂとを有している。そして、搬送ロボット５により予備排気室２１ａが壁面９に図３の状態に押し付けられると、排水／予備排気室２１ａが排水装置２４で排水され、次いで真空排気装置２３で予備排気され、この予備排気が完了すると、真空排気室２１ａが真空排気され、予備排気室２１ａと真空排気室２１ａとが共に真空排気されると、両排気室２１ａ，２１ｂ間の開閉扉２１ｃが開く。こうして、真空排気室２１ａと予備排気室２１ｂとが連通し、検査対象１３と検査セット１とが同一真空空間１９に真空密封された状態を得ることができる。

この密封装置２１の動作のため、密封装置２１は壁面９に沿うカバー形状で構成されていて、排水および真空排気時には、上記により密封装置２１が壁面９に押し付けられ、真空シール２７のシール作用で密封装置２１と壁面９との隙間が密封された状態となり、この状態で上記排水および真空排気が行われることで密封装置２１内が真空状態とされる。また、密封装置２１はカバー形状に限定する趣旨ではない。なお、壁面９内側に排水対象が無い場合は上記排水動作は行われない。もちろん、検査対象位置に水等が存在しない場合では、排水装置２４を装備する必要は必ずしもない。

図４で示すように放射線源１５は、陰極１５ａ表面に電界放射により電子放出するナノ炭素膜１５ｂを設けた電界放射型の電子エミッタ１５Ａから構成されている。放射線源１５は、さらに、同一ケース１５ｃ内に電子線引出／集束電極１５ｄ，電子線集束電極１５ｅ、電子線加速電極１５ｆを有する。 これら電子エミッタ１５Ａ、電子線加速集束器としての電極１５ｄ−１５ｆは制御コンピュータ７の制御下、電源５から電圧印加を制御される。

ナノ炭素膜１５ｂはカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なｎｍオーダーの突起を有するものである。放射線源１５では、電子線加速電極１５ｆを接地電位にした状態で陰極１５ａに電源２５から直流負電圧を印加すると共に各電極１５ｄ−１５ｆで電子エミッタ１５Ａから検査対象１３に電子線を加速照射するように構成されている。

壁面９における亀裂等の検査対象１３は電子線の照射を受けると、特性Ｘ線を発生する。特性Ｘ線は元素の原子核を取り巻く内殻電子の遷移により発生するＸ線であり、元素に固有の幾つかの波長（エネルギ）としてあらわれる。この特性Ｘ線の波長と強度とを含むスペクトル測定でＸ線分析を行う。この測定には各種方式のものがあり、その１つにエネルギ分散型（ＥＤＳ）がある。Ｘ線検出器１７には、Ｓｉ（Ｌｉ）検出器やシリコンドリフト検出器などの半導体検出器がある。このＸ線検出器１７に入射したＸ線はそのエネルギに比例した数の電子−正孔対を作るので、これを電流として取り出し、測定することで入射したＸ線のエネルギを知ることができる。制御コンピュータ７は、Ｘ線検出器１７から送信されるＸ線検出信号から材料検査を行う。この材料検査は周知であり詳細しない。

以上の構成を備えた検査システムの動作を説明すると、作業員は、制御コンピュータ７を操作して壁面９上に沿って搬送ロボット５を移動させると共に撮像カメラセット３を作動させて壁面９を撮像し、制御コンピュータ７の表示画面上にその撮像画面を表示する。そして、検査対象１３に外観目視検査で亀裂等が存在している疑いがあると判明すると、検査セット１を作動させ、検査セット１の放射線源１５から電子線を検査対象１３に照射する。検査対象１３から特性Ｘ線が発生し、この特性Ｘ線がＸ線検出器１７で検出され、その検出出力が制御コンピュータ７に送られる。制御コンピュータ７ではその検出出力から検査対象１３内部のＸ線分析画像を表示する。作業員はこのＸ線分析画像から検査対象１３の材料検査を実施する。

（実施の形態２）
図５ないし図９に本発明の実施の形態２に係る検査システムを示す。これらの図で図１ないし図４と対応ないし類似する部分には同一の符号を付している。図５は図２に対応する実施の形態２の検査システムの構成を示す図、図６はＸ線管の断面図、図７はＸ線管の要部の外観を拡大して示す図である。図８はＸ線管の動作を説明するための図、図９はＸ線管から照射するＸ線の直径を可変にする構成を示す図である。実施の形態２では、Ｘ線検査のため、放射線源がＸ線を照射するＸ線管により構成されている。

図５で示すように、実施の形態２の検査システムは、検査セット１と、撮像カメラセット３と、搬送ロボット５と、電磁石式吸着部材１０と、制御コンピュータ７と、密封装置２１と、排水装置２４と、気圧制御装置２６と、を備える。

そして、この検査セット１は、Ｘ線管１５Ｂにより構成されている。検査システムの作動時には、排水／予備気圧制御室２１ａが排水装置２４で排水され気圧制御装置２６で気圧制御された後、本気圧制御室２１ｂが気圧制御され、排水／予備気圧制御室２１ａと本気圧制御室２１ｂが共に同一気圧に制御されると、両室２１ａ，２１ｂ間の開閉扉２１ｃが開く。こうして、密封装置２１内空間の気圧が例えば大気圧に制御される。なお、上記密封装置２１は、検査対象１３の検査位置の気圧（水圧等）が高い場合に、検査セット１を例えば大気圧等の気圧に維持するために用いて好ましく、検査対象１３の検査位置の気圧が例えば大気圧であれば、必ずしも必要とするものではない。また、密封装置２１は、検査対象１３の検査位置に水等が存在する場合に、防水するために密封装置２１を用いることができるが、検査セット１等を防水構造とすれば、必ずしも必要とするものではない。

図６ないし図８を参照して、Ｘ線管１５Ｂは真空管３３の構成とされ、Ｘ線照射方向線Ｌ１方向に長手の円筒直管からなり内部が真空とされており、当該内部に軸状陽極２８、環状電子エミッタ２９、電子遮蔽部材３１を備える。真空管３３のＸ線照射方向側の管壁面にＸ線透過可能な薄膜からなるＸ線導出窓３３ａが設けられている。

軸状陽極２８はＸ線照射方向線Ｌ１方向に直線的に延びるように配置されている。軸状陽極２８の先端部である陽極先端部２８ａのＸ線照射方向線Ｌ１と同軸前方にＸ線導出窓３３ａが位置している。

軸状陽極２８の先端部は円錐斜面２８ａ２形状をなし電子線衝突によりＸ線が発生する陽極先端部２８ａとなる。ターゲット材料は特に限定しない。軸状陽極２８の陽極先端部２８ａの後部側は熱容量が大きくかつ先端部２８ａでの発生熱を導熱する導熱部２８ｂとなり、また導熱部２８ｂの後部側に図示略の通信／電源ケーブル１１が接続され高電圧が印加可能となっている。

陽極先端部２８ａは、頂部２８ａ１がＸ線照射方向線Ｌ１上に位置し円錐中心線がＸ線照射方向線Ｌ１に一致する円錐形状をなし、その円錐斜面２８ａ２は、Ｘ線照射方向線Ｌ１に対して所定角度の斜面である。

環状電子エミッタ２９は、陽極先端部２８ａのＸ線照射方向線周りを環状に囲み環状陰極２９ａの外周面にナノ炭素膜２９ｂを設けて構成されている。

ナノ炭素膜２９ｂはカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なｎｍオーダーの突起を有するものである。

環状電子エミッタ２９は、陽極先端部２８ａとの間の電界印加により電界放射して半径方向内側の陽極先端部２８ａに向けて電子を放出する。上記電界印加は、陽極先端部２８ａに例えば電源２５から高電位を印加することにより行われる。電位の印加形態は各種あり、本実施の形態は特に限定されない。

例えば電源を制御コンピュータ７で制御されるパルス電源で構成し、この制御コンピュータ７の制御でパルス電源から陽極先端部２８ａに極短パルスを印加してもよい。例えばターゲットに正パルス状電圧＋Ｖ、環状電子エミッタ２９に正パルス状電圧＋Ｖと同期してこの正パルス状電圧＋Ｖと絶対値が同じ大きさの負パルス状電圧−Ｖを印加するようにしてパルス電源の電圧の大きさを半分に制御可能としてもよい。このパルス状電圧の波形は矩形状波でもよいし、鋸歯状波でもよいし、その他の波形形状でもよい。

電子遮蔽部材３１は、環状電子エミッタ２９のＸ線照射方向両側に配置されて環状電子エミッタ２９が放出する電子のうち軸方向両側方向への電子を遮蔽する電子遮蔽部材であり、Ｘ線照射方向両側一対の環状板部３１ａ，３１ｂと両環状板部３１ａ，３１ｂを連設する円筒部３１ｃとを備える。この環状板部３１ａ，３１ｂの内径は、環状電子エミッタ２９の内径より小径になっている。電子遮蔽部材３１は環状電子エミッタ２９と同電位または略同電位が印加される。

陽極先端部２８ａに高パルス状電圧が印加されると、陽極先端部２８ａと環状電子エミッタ２９との間に高電界が印加される。これによって環状電子エミッタ２９から陽極先端部２８ａに向けて電子が電界放射により放出され、この放出した電子が陽極先端部２８ａの円錐斜面２８ａ２に衝突する。

円錐斜面２８ａ２に電子が衝突すると、該円錐斜面２８ａからＸ線が発生する。このＸ線はＸ線照射方向線Ｌ１方向に直進し、Ｘ線導出窓３３ａから窓外の溶接部等の検査対象１３をスポット状に照射する。

この場合、環状電子エミッタ２９から放出した電子を電子遮蔽部材３１で遮蔽することにより電子を陽極先端部２８ａに衝突させるが、このとき環状板部３１ａ，３１ｂの対向距離や内径を調整することにより電子を破線で示す軌道の電子を遮蔽し実線で示す軌道の電子のみを陽極先端部２８ａに広がりが狭い電子線として衝突させる。したがって、電子遮蔽部材３１の環状板部３１ａ，３１ｂの内径を環状電子エミッタ２９の内径よりさらに小径することにより、環状電子エミッタ２９から放出する電子を、より広がりが狭い電子線として陽極先端部２８ａに衝突させることができる。

これにより陽極先端部２８ａの円錐斜面２８ａ２から発生するＸ線束の束径を小さく絞り込み可能とし、検査対象１３に対してＸ線照射スポットの形態でＸ線を照射することができる。

また、陽極先端部２８ａの円錐斜面２８ａ２の角度を調整することにより、陽極先端部２８ａの円錐斜面２８ａ２に衝突する電子線のビーム径が同じでも、陽極先端部２８ａの円錐斜面２８ａ２から発生するＸ線束の束径をより小さく絞り込み可能としている。

図９を参照して、環状電子エミッタ２９と電子遮蔽部材３１とを図９（ａ）の位置ｄ１１にセットすることによりＸ線束の束径は第１の束径Ｄ１に、図９（ｂ）の位置ｄ１２にセットすることによりＸ線束の束径は第２の束径Ｄ２（＜Ｄ１）に、図９（ｃ）の位置ｄ１３にセットすることによりＸ線束の束径は第３の束径Ｄ３（＜Ｄ２）に、それぞれ設定することができる。これにより、検査対象１３に対してのＸ線照射スポット４９を任意のスポット径に調整することができる。

以上の構成を備えた実施の形態２の検査システムの動作を説明すると、作業員は、制御コンピュータ７を操作して壁面９上を搬送ロボット５を移動させると共に撮像カメラセット３を作動させて壁面内を撮像し、制御コンピュータ７の表示画面上にその撮像画面を表示する。そして、検査対象１３に溶接部の溶接裏波か欠陥かの疑わしい箇所が存在すると外観目視検査で判明すると、検査セット１を作動させ、検査セット１の電子エミッタ２９から陽極先端部２８ａに電子線を照射して陽極先端部２８ａから発生するＸ線を検査対象１３に照射する。Ｘ線は検査対象１３を透過しその背後のＸ線フィルム２６に照射される。作業員は透過Ｘ線が照射されたＸ線フィルムを用いて検査対象１３のＸ線検査を実施してその欠陥の解明を行う。

図１０にさらに本発明の実施の形態３を説明すると、この実施の形態３では、陽極先端部２８ａからのＸ線を検査対象を透過させるのではなく反射させる。この反射Ｘ線をＸ線ＣＣＤカメラ３２等で検出するようにしている。こうした場合では、壁面９の壁厚が厚い場合では、Ｘ線を透過させず、反射させることにより、検査対象１３をより容易にＸ線検査することができるようになる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

図１は本発明の実施の形態１に係る検査システムの概略構成を示す図である。 図２は上記検査システムにおいて搬送ロボットに搭載した検査セットを示し特に密封装置が配管内壁に押し付けられていない状態を示す断面図である。 図３は図２に対応し特に密封装置が配管内壁に押し付けられている状態を示す断面図である。 図４は上記密封装置内に配置した放射線源の概略構成を示す図である。 図５は実施の形態２に係る検査システムの概略構成を示す図である。 図６は実施の形態２に用いる放射線源の概略構成を示す図である。 図７は図６の放射線源の一部を破断して示す斜視図である。 図８は図６の放射線源の動作を説明するための図である。 図９はＸ線束の束径を任意に絞り込む構成を示す図である。 図１０は実施の形態３に用いる検査システムの概略構成を示す図である。 図１１は原子炉容器と炉内構造物と配管とを部分的に示す図である。

符号の説明

１ 検査セット
３ 撮像カメラセット
５ 搬送ロボット
５ａ 搭載台
５ｂ 前輪
５ｃ 後輪
７ 制御コンピュータ
９ 壁面
１０ 電磁石式吸着部材
１１ 通信／電源ケーブル
１３ 検査対象
１５ 放射線源
１７ Ｘ線検出器
１９ 真空空間
２１ 密封装置
２３ 真空排気装置
２４ 排水装置
２５ 電源
２７ 真空シール
２８ 軸状陽極
２９ 環状電子エミッタ
３１ 電子遮蔽部材

Claims (12)

1. 搬送ロボットに搭載されて移動制御が可能な検査セットと、遠隔位置から検査セットの操作を制御する制御コンピュータとを含み、
   上記検査セットは、放射線源としての電界放射型電子エミッタと、Ｘ線検出器とを備え、
   検査に際しては上記検査セットを密封装置により検査対象と共に同一真空空間に密封制御可能とした、ことを特徴とする検査システム。
2. 上記電界放射型電子エミッタは、陰極表面に電界放射により電子線を放射線として放出するナノ炭素膜を設けてなるものである、ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
3. 搬送ロボットに搭載されて移動制御が可能な検査セットと、遠隔位置から検査セットの操作を制御する制御コンピュータとを含み、
   上記検査セットは、真空管内部に、Ｘ線照射方向線上に錐形に延びる陽極先端部と、この陽極先端部を環状に囲む電界放射型の環状電子エミッタと、上記環状電子エミッタに対して少なくともそのＸ線照射方向後方位置に配置された電子遮蔽部材とを備え、陽極先端部前方の真空管の管壁にＸ線透過可能な薄膜からなるＸ線導出窓を備えた、ことを特徴とする検査システム。
4. 上記環状電子エミッタは、環状陰極表面に電界放射により電子線を放射線として放出するナノ炭素膜を設けてなるものである、ことを特徴とする請求項３に記載の検査システム。
5. 上記陽極先端部後部に導熱部を備えた、ことを特徴とする請求項３に記載の検査システム。
6. 上記電子遮蔽部材は、Ｘ線照射方向周りを環状に配置されている、ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の検査システム。
7. 上記電子遮蔽部材は、環状電子エミッタの内径より小径の内径を有した環状板構造を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の検査システム。
8. 上記電子遮蔽部材は、環状電子エミッタのＸ線照射方向両側を該Ｘ線照射方向周りを環状に配置されかつ環状電子エミッタの内径より小径の内径を有する一対の環状板部を備える、ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の検査システム。
9. 上記環状電子エミッタと電子遮蔽部材とが一体に上記陽極先端部に対してＸ線照射方向前後に移動可能になっている、ことを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の検査システム。
10. 上記検査セットを、検査対象と共に同一空間内に密封装置で覆うと共に該密封装置内部空間の気圧の制御を可能とした、ことを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の検査システム。
11. 陽極先端部から放射したＸ線を、検査対象を透過させると共にこの透過したＸ線（透過Ｘ線）を検出する、ことを特徴とする請求項３ないし１０のいずれかに記載の検査システム。
12. 陽極先端部から放射したＸ線を検査対象で反射させると共にこの反射したＸ線（反射Ｘ線）を検出する、ことを特徴とする請求項３ないし１０のいずれかに記載の検査システム。

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