JP2014149169A - 中性子吸収物質含有量の判断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】母材に中性子吸収物質が分散された中性子吸収材10の表面に超音波を照射し、前記中性子吸収材を伝播した超音波を検出する検出工程と、該超音波を検出する工程において検出された超音波を、予め設定された前記中性子吸収物質の含有量と超音波との関係に対応させて、前記中性子吸収材に適正量の前記中性子吸収物質が含有されているかどうかを判断する判断工程と、を備えることを特徴とする中性子吸収物質含有量の判断方法。
【選択図】図1
Description
上述のバスケットを構成する部材には、使用済核燃料の臨界を防ぐために中性子を吸収する中性子吸収物質が含有された中性子吸収材が用いられている。具体的には、アルミニウム合金中に炭化ホウ素(B4C)等のホウ素を含有する化合物粒子が分散された材料等が用いられている。
例えば、特許文献1には、中性子吸収材に中性子を中性子吸収材に照射し、この中性子照射によって発生するガンマ線を検出することによって、中性子吸収物質の原子個数密度を測定している。
また、特許文献1に記載の方法の場合でも、中性子吸収材への中性子照射や、ガンマ線の検出などが必要となるため、容易に実施できないとともに、コストが大きくなる。
また、中性子吸収材の全面に、この中性子吸収物質含有量の判断方法を適用することによって、対象となる中性子吸収材を使用済核燃料のキャスクを構成するバスケットなどを構成する材料として用いることができるかどうかの判断をすることができる。
さらに、このような超音波による評価は、非破壊の評価手法であり、評価対象材料である中性子吸収材を損傷することがない。
ここで、検出工程において検出される超音波には、中性子吸収材を伝播する際の中性子吸収物質による散乱によるノイズや音波の周波数成分の変化の情報などが含まれている。すなわち、検出工程において検出される超音波を解析することにより、中性子吸収物質の量に関する情報が得られる。
本実施形態では、原子炉などの使用済燃料を輸送・貯蔵するためのキャスクの内部において、バスケットを構成する材料(中性子吸収材)を対象として、中性子吸収物質の含有量を判断する例を示している。
中性子吸収材10の母材は、例えばアルミニウム合金やステンレス鋼などで構成されており、本実施形態ではアルミニウム合金で構成されている。
例えば、図2(a)、(b)に示すように、中性子吸収材10に含まれる中性子吸収物質が異なる場合には、超音波の透過性やノイズに変化が生じる。なお、図2(a)、(b)において、Aで示される領域は、中性子吸収物質の含有量が適性量含まれている領域、Bで示される領域は、中性子吸収物質の含有量が適性量より少ない領域を示している。
本実施形態である中性子吸収物質含有量の判断方法は、このような中性子吸収材10における母材中の粒子の含有量と、音波との関係を利用したものである。
まず、中性子吸収材10の母材に分散する中性子吸収物質の含有量(分布密度)と、超音波との関係を把握する。本実施形態においては、この中性子吸収物質の含有量(分布密度)と、超音波との関係を検量線と称する。
具体的には、まず、対象物である中性子吸収材10の中性子吸収物質含有量を種々に変化させた標準試料を作製する。そして、この標準試料に対して、超音波探触子20により超音波を照射し、標準試料の底面から反射する超音波(反射波)を検出する。この底面から反射する超音波には、材料内部における中性子吸収物質による超音波の散乱に伴うノイズや周波数成分の変化の情報が含まれている。
次に、評価の対象となる中性子吸収材10の表面に超音波探触子20により超音波を照射し、中性子吸収材10の底面から反射する超音波(反射波)を検出する。
次いで、超音波検出工程S2で検出された超音波を、検量線取得工程S1で取得した検量線に対応させる。本実施形態においては、超音波検出工程S2で検出された超音波に含まれるノイズを検量線Lに対応させている。
具体的には、図4に示すように、超音波検出工程S2において検出された超音波のノイズがY1の場合には、中性子吸収物質の含有量がX1と判定されるため、中性子吸収物質が適正量含まれておらず、中性子吸収材10として不適と判断される。一方、超音波検出工程S2において検出された超音波のノイズがY2の場合には、中性子吸収物質の含有量がX2と判定されるため、中性子吸収物質が適正量含まれており、中性子吸収材10として好適と判断される。
以上のようにして、本実施形態である中性子吸収物質含有量の判断方法が完了する。
なお、本実施形態では、検出された超音波に含まれるノイズや周波数成分を用いて中性子吸収物質含有量を把握したが、検出された超音波に含まれる透過性を用いても、同様にして、中性子吸収物質含有量を把握できる。
さらに、このような超音波による評価は、非破壊の評価手法であり、評価対象材料である中性子吸収材10を損傷することがない。
20 超音波探触子
Claims (4)
- 母材に中性子吸収物質が分散された中性子吸収材の表面に超音波を照射し、前記中性子吸収材を伝播した超音波を検出する検出工程と、
該超音波を検出する工程において検出された超音波を、予め設定された前記中性子吸収物質の含有量と超音波との関係に対応させて、前記中性子吸収材に適正量の前記中性子吸収物質が含有されているかどうかを判断する判断工程と、を備えることを特徴とする中性子吸収物質含有量の判断方法。 - 前記検出工程において、前記中性子吸収材の表面に超音波を照射し、前記中性子吸収材の裏面にて反射する超音波を検出する請求項1に記載の中性子吸収物質含有量の判断方法。
- 前記検出工程において検出された超音波に含まれるノイズまたは周波数成分を用いて、適正量の前記中性子吸収物質が含有されているかどうかを判断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の中性子吸収物質含有量の判断方法。
- 前記検出工程において、超音波探触子を前記中性子吸収材の表面に走査して、該中性子吸収材に超音波を照射することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の中性子吸収物質含有量の判断方法。
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