JP5185698B2 - プロファイル測定装置及びレーザ光のプロファイル測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管を加熱して配管の残留応力を低減する際に用いるレーザ光の照射強度とそのレーザ光を受光する熱吸収体の温度変化との関係をプロファイルするプロファイル測定装置及びレーザ光のプロファイル測定方法に関する。

原子力発電所その他の大型プラントで使用される配管や管台等の各部材を設置する際、設置する配管などの溶接が行われると配管の溶接部の内表面側には降状応力を超える引っ張り残留応力が発生し、応力腐食割れを起こす可能性がある。このため、こうした配管の温度分布を予め測定し、測定された温度分布に基づいて配管に発生する応力を計算する。そして得られた応力が配管の許容応力の範囲内であるかどうかを確認し、その残留応力による腐食割れに対して予防保全を図るようにしている。

従来の配管の残留応力を軽減する装置の構成の一例を簡略に示す図を図１０に示す。図１０に示すように、従来のレーザ光発生装置１０１では、配管１０２の溶接部継手１０３に配管１０２の外面からレーザ光１０４を照射して、配管１０２を加熱することで配管１０２の残留応力を低減するようにしている。具体的には、配管１０２の外面からレーザ光１０４を照射し、配管１０２と溶接部継手１０３とを含むレーザ光１０４の照射部分であるレーザ光照射範囲１０５の温度を上昇させる。このとき、レーザ光１０４の照射時は、溶接部継手１０３の外面側に圧縮応力がかかり、内面側に引張り応力がかかるが、冷却後、溶接部継手１０３の外面側に引張り応力がかかり、内面側に圧縮応力がかかることで、溶接部継手１０３の残留応力が軽減される。

この時、予めレーザ光１０４の照射量と温度変化との関係を求めておき、溶接部継手１０３に照射するレーザ光１０４を調整するようにしている。従来では、例えば、イオンビームをフィルム等に照射して予めイオンビーム照射量とその時の光透過率との関係を求め、その時の光照射量からイオンビームの入熱測定を行い、イオンビーム照射量を調整するようにしたものが採用されている（特許文献１、参照）。

特開平０３−２９６６７８号公報

しかしながら、従来の測定方法では、高密度のレーザ光を照射する環境下で用いるレーザ光の出力は評価するのが困難である、という問題がある。

本発明は、前記問題に鑑み、高密度のレーザ光を照射する環境下において用いるレーザ光の出力の評価が可能なプロファイル測定装置及びレーザ光のプロファイル測定方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、装置本体に設けられた断熱材にレーザ照射手段の照射位置の中央を中心として直列に等間隔で配置され、前記レーザ照射手段から照射されるレーザ光を受光可能な金、銀又は銅の何れかからなる円柱状に成型された複数の熱吸収体と、前記熱吸収体内の中心に中央部まで挿入して設けられ、前記熱吸収体の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部の測定結果に基づいて前記熱吸収体の配列方向における入熱密度分布を検出する検出部と、を有し、前記断熱材は前記熱吸収体の配列方向に沿って設けられ、隣接する前記熱吸収体同士の間にも前記断熱材が配設されてなり、前記熱吸収体は前記断熱材に埋設され、前記熱吸収体の一部を前記断熱材から突出させると共に、前記熱吸収体のレーザ照射光の照射側の面である受光面に黒体塗料を塗布し、前記断熱材から突出した前記熱吸収体の側面は鏡面処理を施していることを特徴とするプロファイル測定装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記レーザ光の照射量が制御可能な制御部を有し、前記温度測定部が計測した前記熱吸収体の温度が５０℃に到達した後、前記レーザ光の照射を停止することを特徴とするプロファイル測定装置にある。

第３の発明は、第１又は第２のプロファイル測定装置の発明を用いて、得られた前記熱吸収体の配列方向における入熱密度分布から前記レーザ光の照射強度分布をもとめることを特徴とするレーザ光のプロファイル測定方法にある。

本発明によれば、装置本体に設けられた断熱材にレーザ照射手段の照射位置の中央を中心として直列に等間隔で配置され、前記レーザ照射手段から照射されるレーザ光を受光可能な金、銀又は銅の何れかからなる円柱状に成型された複数の熱吸収体と、前記熱吸収体内の中心に中央部まで挿入して設けられ、前記熱吸収体の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部の測定結果に基づいて前記熱吸収体の配列方向における入熱密度分布を検出する検出部と、を有し、前記断熱材は前記熱吸収体の配列方向に沿って設けられ、隣接する前記熱吸収体同士の間にも前記断熱材が配設されてなり、前記熱吸収体は前記断熱材に埋設され、前記熱吸収体の一部を前記断熱材から突出させると共に、前記熱吸収体のレーザ照射光の照射側の面である受光面に黒体塗料を塗布し、前記断熱材から突出した前記熱吸収体の側面は鏡面処理を施していることにより、前記レーザ光により加熱された前記熱吸収体の温度変化を測定し、得られた前記熱吸収体の温度上昇分布から前記レーザ光による入熱密度分布を評価することで、前記レーザ光の照射強度分布をもとめることができる。

これにより、原子力発電所用配管や管台等に発生した応力腐食割れの予防保全を目的に例えばＬ−ＳＩＰで用いられる高密度のレーザ光の出力の評価を行うことを可能とする。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係るプロファイル測定装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置の構成を簡略に示す斜視図であり、図２は、本実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置の構成の一部を簡略に示す平面図であり、図３は、図１中のＡ−Ａ断面図である。
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置１０−１は、装置本体１６に設けられた断熱材２０にレーザ照射手段１１の照射位置の中央を中心として直列に等間隔で配置され、レーザ照射手段１１から照射されるレーザ光１２を受光可能な金、銀又は銅の何れかからなる円柱状に成型された複数の熱吸収体１３と、この熱吸収体１３内の中心に中央部まで挿入して設けられ、熱吸収体１３の温度を測定する熱電対（温度測定部）１４と、この熱電対１４の測定結果に基づいて熱吸収体１３の配列方向における入熱密度分布を検出する検出部１５と、を有し、断熱材２０は熱吸収体１３の配列方向に沿って設けられ、隣接する熱吸収体１３同士の間にも断熱材２０が配設されてなり、熱吸収体１３は断熱材２０に埋設され、熱吸収体１３の一部を断熱材２０から突出させると共に、熱吸収体１３のレーザ照射光１２の照射側の面である受光面２１に黒体塗料２２を塗布し、断熱材２０から突出した熱吸収体１３の側面は鏡面処理を施しているものである。

ここで、原子力発電所用配管や管台等に発生する応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking:「ＳＣＣ」）に対する予防保全を目的として、レーザ外面照射応力改善工法（outer surface irradiated Laser Stress Improvement Process：「Ｌ−ＳＩＰ」）などが用いられている。

Ｌ−ＳＩＰとは、対象となる配管又は管台の周溶接継手に対して、外面からレーザ光を局部的に照射し、全周を移動させることで、配管の内側と外側に温度差を付けて内面側を一時的に引張降伏させることにより、冷却後に内面側の溶接残留応力を圧縮応力側に改善する工法である。また、Ｌ−ＳＩＰは、原理的には管内の水有り無しに関わらず管内面の溶接残留応力の改善可能な工法である。

Ｌ−ＳＩＰでは、まず、局所的にレーザを外表面に移動させながら照射し、全周にわたって板厚の内外面に温度差を与える。
そして、外表面の熱膨張により、外面が伸びようとして板厚内で曲げの変形が発生するが、配管・管台が剛体であるので、変形が拘束される結果、外面側が圧縮、内面側が引張の降伏状態になる。
そして、板厚の内外面の温度差がなくなる過程（外表面が冷却する過程）において、今度は、外表面の収縮により外表面が縮もうとして、板厚内で曲げの変形が発生（膨張時とは逆の方向）するが、配管・管台が剛体であるので、変形が拘束される結果、外面側を引張、内面側を圧縮応力状態となる。これにより、配管内面側の溶接残留応力を圧縮応力側とし、軽減するようにしている。

本発明は、Ｌ−ＳＩＰのように高密度のレーザを照射する環境下において用いるレーザ出力を評価するのに用いる場合について説明する。

本実施の形態においては、熱吸収体１３は、装置本体１６に一列に配置されており、銅（Ｃｕ）を材料として用いて円柱状に成型されたものである。また、熱吸収体１３を構成するのに用いられる金属としては、Ｃｕに限定されるものではなく、熱伝導率が大きく、比熱が大きい金属であればよく、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などを用いてもよい。

また、本実施の形態においては、各々の熱吸収体１３に接触するように熱吸収体１３の温度を測定する熱電対１４が設けられている。具体的には、各々の熱吸収体１３内に熱電対１４を設けている。各々の熱吸収体１３内に熱電対１４を設けることで、レーザ光１２により加熱された各々の熱吸収体１３の温度を測定することができるため、各々の熱吸収体１３の温度変化を測定することができる。また、本実施の形態においては、熱吸収体１３内に熱電対１４を設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、熱吸収体１３の下端側に熱電対１４を設けるようにしてもよい。

レーザ光１２の照射時間Δｔと熱吸収体１３の温度上昇幅との関係の一例を図４に示す。図４に示すように、時間ｔ₁でレーザ光１２を熱吸収体１３に照射すると、熱吸収体１３の温度は上昇し、レーザ光１２の照射開始から所定時間の間は熱吸収体１３の温度上昇の変化率は高く、ある所定温度付近まで熱吸収体１３の温度が上昇すると熱吸収体１３の温度の変化率は低くなり、ほぼ一定となる。このときの熱吸収体１３の温度が最大上昇温度Ｔ_maxとなる。また、時間ｔ₁からレーザ光１２の照射を停止する時間ｔ₂までのレーザ光１２の照射時間Δｔにおける熱吸収体１３の温度上昇幅はΔＴとなる。そして、時間ｔ₂でレーザ光１２の照射を止めた後、熱吸収体１３の温度は熱吸収体１３の温度低下の変化率が小さくなるようにして低下していき、ほぼ一定の温度まで低下する。

よって、レーザ光１２の照射時間Δｔでの熱吸収体１３の温度上昇幅ΔＴを測定することにより、熱吸収体１３の温度変化を測定することができる。

また、本実施の形態においては、操作部１７においてレーザ照射手段１１が操作され、熱電対１４で測定された熱吸収体１３の温度の測定結果に基づいて検出部１５において検出された熱吸収体１３の配列方向における入熱密度分布が検出される。また、この検出部１５で検出された熱吸収体１３の直線方向における温度上昇分布と、後述するように各々の熱吸収体１３の温度上昇分布に基づいて得られるレーザ光１２の入熱密度分布、熱吸収体１３の配列方向に沿ったレーザ光１２の照射強度の直線状の分布は表示部１８において表示される。また、制御部１９においてレーザ照射手段１１から照射されるレーザ光１２の照射量、照射時間などが制御される。

また、本実施の形態においては、熱電対１４は、図１、３に示すように、熱吸収体１３内の温度測定部として熱吸収体１３内に例えば銀ロウを使ったロウ付けにより固定している。また、ロウ付けを行う際には銀ロウに限られるものではなく、りん銅ロウ、真鍮ロウ、アルミロウなど他のものを用いるようにしてもよい。また、ロウ付け以外に、接着剤、粘着テープ或いは点溶接等により、熱電対１４を熱吸収体１３内に固定するようにしてもよい。

また、熱電対１４は、熱吸収体１３内の中央部付近まで挿入させ、熱吸収体１３の温度変化を測定するようにしている。また、熱電対１４を熱吸収体１３内に挿入する位置は、特にこれに限定されるものではなく、熱吸収体１３内の上部側、下部側など用いる熱吸収体１３の材料などに応じて、熱電対１４の固定位置は適時変更するようしてもよい。また、熱電対１４は、図示しないコネクタで装置本体１６に固定するようにしている。

また、本実施の形態においては、図１〜図３に示すように、隣接する熱吸収体１３同士の間に断熱材２０が配設され、熱吸収体１３の配列方向に沿って断熱材２０を装置本体１６に設けている。この断熱材２０は装置本体１６と同じ高さとなるようにして設けているが、これに限定されるものではなく、断熱材２０を装置本体１６と異なる高さとなるようにして設けてもよい。隣接する熱吸収体１３同士の間に断熱材２０を配設し、各々の熱吸収体１３を断熱材２０で囲うようにすることで、照射されたレーザ光１２により熱吸収体１３が加熱されても各々の熱吸収体１３同士による熱影響を遮断することができる。このため、各々の熱吸収体１３は他の熱吸収体１３による熱影響を受けることなく、熱吸収体１３の温度変化を正確に測定することができる。

また、本実施の形態においては、断熱材２０を熱吸収体１３の配列方向に沿って装置本体１６に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各々の熱吸収体１３同士の間に断熱材２０を仕切り板として装置本体１６に設けるようにしてもよい。

また、断熱材２０の材料としては、プラスチック系、無機繊維系、天然系などのものが用いられる。無機繊維系としては、グラスウール、ロックウールなどが例示される。また、プラスチック系としては、ビーズ法ポリスチレンフォーム、押出法ポリスチレンフォーム、硬質ウレタンフォーム、高発泡ポリエチレン（ポリエチレンフォーム）、フェノールフォームなどが例示される。また、天然系としては、インシュレーションボード（木質繊維）、炭化コルク（木質繊維）、セルロースファイバー（木質繊維）、ウール（羊毛）などが例示される。

また、本実施の形態においては、図１〜図３に示すように、熱吸収体１３の一部を断熱材２０から突出させると共に、熱吸収体１３のレーザ照射光の照射側の面である受光面２１に黒体塗料２２を塗布している。また、断熱材２０から突出した熱吸収体１３の側面は鏡面処理を施している。黒体塗料２２の熱吸収率は約１．０程度であり、熱吸収体１３の側面の熱吸収率は０．１以下である。また、熱吸収体１３の側面は鏡面処理に限らず、レーザ光１２を反射するための反射部材を貼り付けるか塗布してレーザ光１２を反射するようにしてもよい。よって、レーザ光１２は熱吸収体１３の側面から入射されることなく受光面２１側からのみ熱吸収体１３に入射させ、熱吸収体１３に入熱することができる。これにより、各々の熱吸収体１３の測定面積を一定に確保し、検出精度を保つことができると共に、熱吸収体１３にはレーザ光１２による余分な入熱を防ぐことができるため、各々の熱吸収体１３でのレーザ光１２の温度上昇幅ΔＴの測定誤差を軽減することができる。また、本実施の形態においては、熱吸収体１３の一部を断熱材２０から突出させるようにしているが、これに限定されるものではなく、断熱材２０と同じ高さとしてもよい。

また、黒体塗料２２としては、例えば、カーボンブラック系、金属酸化物系の黒体塗料が用いられるが、特にこれに限定されるものではなく、熱の吸収性能が高いものであればよい。

また、本実施の形態においては、複数の熱吸収体１３を断熱材２０上に直列に等間隔で配置しているため、各々の熱吸収体１３の温度上昇の割合からレーザ光１２の入熱の分布を評価することができる。

熱吸収体の配置と各々の熱吸収体の最大上昇温度との関係を図５に示す。図５は、装置本体１６に設置した熱吸収体１３−１〜１３−６（図５中、下側図）の各々の最大上昇温度Ｔ_max（図５中、上側図）を示した図である。図５中、断熱材２０、黒体塗料２２は省略し、熱吸収体１３−１〜１３−６と、熱吸収体１３−１〜１３−６を設置する装置本体１６のみを示す。
また、熱吸収体１３−１〜１３−６の各々の最大上昇温度Ｔ_maxは表示部１８に表示される。
図５に示すように、図１に示すレーザ照射手段１１の照射位置の中央付近に熱吸収体１３−３が位置している場合、レーザ光１２の照射位置の中央付近にある熱吸収体１３−３の最大上昇温度Ｔ_maxが他の熱吸収体１３−１、１３−２、１３−４〜１３−６の最大上昇温度Ｔ_maxよりも高くなる。各々の熱吸収体１３−１〜１３−６の最大上昇温度Ｔ_maxはレーザ光１２の照射強度に依存し、入熱の分布を表すこととなる。

よって、レーザ照射手段１１からのレーザ光１２の照射位置によって熱吸収体１３の各々の最大上昇温度Ｔ_maxは異なるため、本実施の形態のように、熱吸収体１３を装置本体１６に直列に等間隔で配置することにより、各々の熱吸収体１３の最大上昇温度Ｔ_maxから各々の熱吸収体１３の温度上昇分布を得ることができ、その各々の熱吸収体１３の温度上昇分布からレーザ光１２の入熱密度分布を評価することで、各々の熱吸収体１３の配列方向に沿ったレーザ光１２の照射強度の直線状の分布を測定することができる。

また、図５に示す熱吸収体１３−３のように、レーザ光１２の照射位置の中央付近にあり、レーザ光１２の入熱の影響を最も受ける熱吸収体１３に設けた熱電対１４が計測した熱吸収体１３の温度が５０〜２００℃の所定温度に到達した後、レーザ光１２の照射を停止するのが好ましい。これは、熱吸収体１３の温度が２００℃以上になると、熱吸収体１３の周囲に配設してある断熱材２０がレーザ光１２で燃えてしまうためである。また、熱吸収体１３の温度が５０℃以下では、測定誤差が例えば１／１０以上と大きくなり、検出性能が低下するためである。

また、複数のレーザ照射手段１１を用いた時の複数の熱吸収体の最大上昇温度を図６に示す。また、図６中、図５同様、断熱材２０、黒体塗料２２は省略し、複数の熱吸収体１３−１〜１３−ｎを設置する装置本体１６のみを示す。また、このときの複数の熱吸収体１３−１〜１３−ｎの各々の最大上昇温度Ｔ_maxも上述と同様に表示部１８に表示される。
図６中、下側図に示すように、レーザ照射手段１１−１〜１１−５から複数の熱吸収体１３−１〜１３−ｎにレーザ光１２−１〜１２−５を照射すると、図６中、上側図に示すように、レーザ光１２−１〜１２−５が各々重なる部分でレーザ光の照射強度が強くなり、最大上昇温度Ｔ_maxが高くなる。

よって、図６に示すように、レーザ照射手段１１を複数用いる場合、レーザ照射手段１１からのレーザ光１２の照射位置によって熱吸収体１３の各々の最大上昇温度Ｔ_maxは異なり、特に各々のレーザ照射手段１１から照射されるレーザ光１２が重なった領域での最大上昇温度Ｔ_maxは異なる。このため、本実施の形態のように、熱吸収体１３を装置本体１６に直列に等間隔に配置し測定することで、各々の熱吸収体１３の最大上昇温度Ｔ_maxから各々の熱吸収体１３の温度上昇分布を得ることができる。

この結果、レーザ照射手段１１を複数用いる場合でも、その各々の熱吸収体１３の温度上昇分布からレーザ光１２の入熱密度分布を評価することで、各々の熱吸収体１３の配列方向に沿ったレーザ光１２の照射強度の直線状の分布を測定することができる。

また、装置本体１６を移動させた状態を図７に示す。図７に示すように、本実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置１０−１の装置本体１６を熱吸収体１３の配列方向と直交する方向に移動させた時でのレーザ照射手段１１−１〜１１−５から各々照射されるレーザ光１２−１〜１２−５による複数の熱吸収体１３−１〜１３−ｎの最大上昇温度Ｔ_maxを測定し、複数のレーザ光１２−１〜１２−５の照射強度分布を測定する。

装置本体１６が設置される位置によってレーザ照射手段１１−１〜１１−５から各々照射されるレーザ光１２−１〜１２−５による複数の熱吸収体１３−１〜１３−ｎへの熱影響は異なる。このため、装置本体１６を前後方向に移動させた時でのレーザ照射手段１１−１〜１１−５から各々照射されるレーザ光１２−１〜１２−５による複数の熱吸収体１３−１〜１３−ｎの最大上昇温度Ｔ_maxを測定する。

これにより、レーザ光１２−１〜１２−５の照射強度分布を測定することで、レーザ照射手段１１−１〜１１−５の照射中央部分から外側に向けてのレーザ光１２−１〜１２−５の照射強度分布を測定することができる。この結果、複数のレーザ照射手段１１を用いる場合、熱吸収体１３の配列方向と直交する方向での複数のレーザ光１２の照射強度の照射強度分布を測定することができ、熱分布を確認することができる。

このように、本実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置１０−１によれば、レーザ照射手段１１から照射されるレーザ光１２を受光するように一列に配置された複数の熱吸収体１３と、この熱吸収体１３に接触するように設けられ、熱吸収体１３の温度を測定する熱電対（温度測定部）１４と、この熱電対１４の測定結果に基づいて熱吸収体１３の配列方向における入熱密度分布を検出する検出部１５とを設けることで、レーザ光１２により加熱された熱吸収体１３の温度変化を測定し、得られた熱吸収体１３の温度上昇分布からレーザ光１２による入熱密度分布を評価することで、レーザ光１２の照射強度分布を測定することができる。

これにより、原子力発電所用配管や管台等に発生した応力腐食割れの予防保全を目的にＬ−ＳＩＰで用いられる高密度のレーザ光の出力の評価を行うことができる。

また、本発明は、Ｌ−ＳＩＰなど高密度のレーザを照射する環境下において用いるレーザ出力を評価するのに用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来より用いられているレーザを照射する環境下において用いるレーザ出力を評価するのに用いてもよい。

［第二の実施の形態］
次に、本発明による第二の実施の形態に係る第二のプロファイル測定装置について、図８を参照して説明する。
プロファイル測定装置の構成は、本発明の第一の実施の形態によるプロファイル測定装置と同様であるため、上記実施の形態によるプロファイル測定装置と同一構成については同一符号を付して重複した説明は省略する。また、本実施の形態によるプロファイル測定装置を示す図は省略し、熱吸収体の配置の構成のみを簡略に示す図のみを用いて説明する。
図８は、本実施の形態に係る第二のプロファイル測定装置の構成の一部を簡略に示す平面図である。図８に示すように、本実施の形態に係る第二のプロファイル測定装置１０−２は、本実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置１０−１において直列に配置した熱吸収体を十字型に組み合わせてなるものである。

即ち、図８に示すように、本実施の形態に係る第二のプロファイル測定装置１０−２においては、熱吸収体１３−５を中心として熱吸収体１３−１〜１３−９を装置本体１６の長手方向に配置し、熱吸収体１３−１０〜１３−１５を装置本体１６の短手方向に配置してなるものである。

レーザ光１２はレーザ照射手段１１から放射状に照射されるため、熱吸収体１３−５の上側にレーザ照射手段１１を設置し、熱吸収体１３−５を中心として熱吸収体１３−１〜１３−９を装置本体１６の長手方向に配置し、熱吸収体１３−１０〜１３−１５を装置本体１６の短手方向に配置して熱吸収体１３−１〜１３−１５を装置本体１６に十字型に配置することで、レーザ光１２による熱吸収体１３−１０〜１３−１５の温度上昇分布を軸対象で一度に測定することができる。

よって、本実施の形態に係る第二のプロファイル測定装置１０−２によれば、熱吸収体１３−１〜１３−１５を装置本体１６に十字型に配置しているため、レーザ光１２による熱吸収体１３−１０〜１３−１５の温度上昇分布からレーザ光１２の軸対象の強度分布を面分布として一度で簡易、且つ、迅速に測定することができる。

［第三の実施の形態］
次に、本発明による第三の実施の形態に係る第三のプロファイル測定装置について、図９を参照して説明する。
プロファイル測定装置の構成は、本発明の第一の実施の形態によるプロファイル測定装置と同様であるため、上記実施の形態によるプロファイル測定装置と同一構成については同一符号を付して重複した説明は省略する。また、本実施の形態によるプロファイル測定装置を示す図は省略し、熱吸収体の配置の構成のみを簡略に示す図のみを用いて説明する。
図９は、本実施の形態に係る第三のプロファイル測定装置の構成の一部を簡略に示す平面図である。図９に示すように、本実施の形態に係る第三のプロファイル測定装置１０−３は、複数の熱吸収体１３を格子状に配置してなるものである。

レーザ光１２はレーザ照射手段１１から放射状に照射されるため、複数の熱吸収体１３を格子状に配置することで、レーザ光１２による熱吸収体１３の温度上昇分布を放射状に一度で測定することができる。

よって、本実施の形態に係る第三のプロファイル測定装置１０−３によれば、複数の熱吸収体１３を断熱材２０に格子状に配置することで、レーザ光１２による複数の熱吸収体１３の温度上昇分布を放射状に面分布として一度で簡易、且つ、迅速に測定することができる。

以上のように、本発明に係るプロファイル測定装置は、高密度のレーザ光のレーザ出力を評価できるので、原子力発電所用配管や管台等に発生した応力腐食割れの予防保全を目的に用いられる高密度のレーザ光用の出力の評価に用いて適している。

本発明の第一の実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置の構成を簡略に示す斜視図である。 本発明の第一の実施の形態に係る第一のプロファイル測定装置の構成の一部を簡略に示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ断面図である。 レーザ照射時間と熱吸収体の温度上昇幅との関係の一例を示す図である。 熱吸収体の配置と各々の熱吸収体の最大上昇温度との関係を示す図である。 複数のレーザ照射手段を用いた時の複数の熱吸収体のレーザ光照射強度を示す図である。 本体を移動させた状態を示す図である。 本発明の第二の実施の形態に係る第二のプロファイル測定装置の構成の一部を簡略に示す平面図である。 本発明の第三の実施の形態に係る第三のプロファイル測定装置の構成の一部を簡略に示す平面図である。 従来の配管の残留応力を軽減する装置の構成の一例を簡略に示す模式図である。

符号の説明

１０−１〜１０−３ 第一のプロファイル測定装置〜第三のプロファイル測定装置
１１ レーザ照射手段
１２ レーザ光
１３、１３−１〜１３−ｎ 熱吸収体
１４ 熱電対
１５ 検出部
１６ 装置本体
１７ 操作部
１８ 表示部
１９ 制御部
２０ 断熱材
２１ 受光面
２２ 黒体塗料
Ｔ_max 最大上昇温度
Δｔ 照射時間
ΔＴ 温度上昇幅

Claims (3)

1. 装置本体に設けられた断熱材にレーザ照射手段の照射位置の中央を中心として直列に等間隔で配置され、前記レーザ照射手段から照射されるレーザ光を受光可能な金、銀又は銅の何れかからなる円柱状に成型された複数の熱吸収体と、
   前記熱吸収体内の中心に中央部まで挿入して設けられ、前記熱吸収体の温度を測定する温度測定部と、
   前記温度測定部の測定結果に基づいて前記熱吸収体の配列方向における入熱密度分布を検出する検出部と、
   を有し、
   前記断熱材は前記熱吸収体の配列方向に沿って設けられ、隣接する前記熱吸収体同士の間にも前記断熱材が配設されてなり、
   前記熱吸収体は前記断熱材に埋設され、前記熱吸収体の一部を前記断熱材から突出させると共に、前記熱吸収体のレーザ照射光の照射側の面である受光面に黒体塗料を塗布し、前記断熱材から突出した前記熱吸収体の側面は鏡面処理を施していることを特徴とするプロファイル測定装置。
2. 請求項１において、
   前記レーザ光の照射量が制御可能な制御部を有し、
   前記温度測定部が計測した前記熱吸収体の温度が５０℃に到達した後、前記レーザ光の照射を停止することを特徴とするプロファイル測定装置。
3. 請求項１又は２のプロファイル測定装置を用いて、得られた前記熱吸収体の配列方向における入熱密度分布から前記レーザ光の照射強度分布をもとめることを特徴とするレーザ光のプロファイル測定方法。