JP5347896B2 - 非破壊検査方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体を破壊せずにその状態を検査する非破壊検査方法とその装置に関するものである。

躯体や部品等の状態（腐食、亀裂、空洞化等）検査として、旧来から目視検査や打音検査、超音波検査（エコー検査）等が行われている。しかし、目視検査や打音検査は、検査者の熟練度によって検査結果に差が生じ易く、また、人的検査であることから検査精度に自ずと限界がある。しかも、作業員が目視又は打突できる形状の箇所でしか実施できないという制約もある。一方、超音波検査については、先に挙げた人的検査に起因する問題は生じないが、検査対象部分の形状特定に難点がある等の弱点がある。

これに対して、原子核が熱外中性子エネルギー領域において固有の大きな中性子共鳴吸収を持つことを利用し、中性子を共鳴吸収した原子核からの即発γ線を測定して原子核を特定することにより、被検体の状態を検査することが提案されている（例えば、特許文献１）。

中性子共鳴吸収を利用した即発γ線分析法（放射線利用技術データベース、放射線技術、047 論文、http://www.rada.or.jp/database/home4/normal/ht-docs/member/synopsis/040275.html）

上述した即発γ線を測定する分析法は、被検体が小型のものである場合は非破壊検査として実施することができる。しかし、例えば構造物の躯体のように被検体が大型のものである場合は、被検体から試験片を切り出して検査しなければならず、非破壊検査として実施することが困難である。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、精度の良い被検体の状態検査を、被検体の形状や場所に制約されずに非破壊検査として実施することができる非破壊検査方法と、この方法を実施するのに用いて好適な非破壊検査装置とを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の非破壊検査方法は、被検体に中性子線を照射して、該中性子線の中性子を捕獲した前記被検体の含有元素の原子核から即発γ線を放射させるステップと、前記中性子線の照射軸線上の所定点から該照射軸線と直交する径方向にそれぞれ等しい間隔をおいた複数の測定点において、前記照射軸線から同じ角度ずつ傾斜した方向からのγ線をそれぞれ検出するステップと、前記各測定点において検出された前記方向からのγ線の強度をエネルギー領域別に弁別するステップと、前記被検体への前記中性子線の照射に同期して前記各測定点において同時に検出されたγ線の、同一のエネルギー領域どうしにおける強度の照合に基づいて、前記被検体の含有元素の種類を解析するステップと、前記被検体に対する前記所定点及び前記各測定点の相対位置と、前記各測定点で検出するγ線の前記方向とに基づいて、前記解析した種類の含有元素の前記被検体における位置を検出するステップとを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、請求項５に記載した本発明の非破壊検査装置は、被検体に照射する中性子線を発生する中性子線源と、前記中性子線の照射軸線上の所定点から該照射軸線と直交する径方向にそれぞれ等しい間隔をおいた複数の測定点に配置され、前記照射軸線から同じ角度ずつ傾斜した方向からのγ線をそれぞれ検出する複数のγ線モニタと、前記各γ線モニタが検出した前記方向からのγ線の強度をエネルギーの領域別にそれぞれ弁別する複数の波高分析器と、前記中性子線源による前記中性子線の発生に同期して前記各γ線モニタが同時に検出したγ線の、前記各波高分析器が弁別した同一のエネルギー領域における強度どうしを照合した結果に基づいて、前記被検体の含有元素の種類を解析する種類解析手段と、前記被検体に対する前記所定点及び前記各γ線モニタの相対位置と、前記各γ線モニタで検出するγ線の前記方向とに基づいて、前記解析した種類の含有元素の前記被検体における位置を検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の非破壊検査方法と、請求項５に記載した本発明の非破壊検査装置とによれば、被検体に中性子線が照射されると、被検体の含有元素に固有の中性子エネルギー領域において、中性子が含有元素の原子核に捕獲される。そして、中性子を捕獲した原子核はその直後に、捕獲した中性子の中性子エネルギーに対応するエネルギーで即発γ線を放射する。

被検体から放射された即発γ線は、中性子線の照射軸線上の所定点から照射軸線と直交する径方向に等しい距離をおいた複数の測定点において同時に検出される。ここで、各測定点でそれぞれ検出されるのは、中性子線の照射軸線に対して同じ角度ずつ傾斜した方向からの即発γ線成分である。したがって、各測定点では、各測定点が検出する即発γ線成分の方向の延長線と中性子線の照射軸線とが交差する被検体の内部又は表面箇所に存在する元素の原子核から放射された即発γ線が、それぞれ検出されることになる。

そこで、各測定点において同時に検出したγ線の同一のエネルギー領域における強度が、いずれも所定のしきい値よりも大きい場合には、その検出γ線は、被検体が含有する元素のうち中性子を捕獲した元素の原子核から放射された即発γ線であることになる。そして、その即発γ線を放射した原子核は、所定のしきい値よりもγ線の検出強度が高いエネルギー領域に対応する、固有の元素の原子核であることになる。

このため、各測定点において、中性子線の発生乃至被検体への照射に同期して同時に検出された即発γ線の、他のエネルギー領域よりも強度が高いエネルギー領域に基づいて、被検体の含有元素の種類を解析できる。また、被検体に対する所定点や各測定点の相対位置と、各測定点で検出するγ線の方向とに基づいて、種類を解析した被検体の含有元素の位置を検出できる。したがって、精度の良い被検体の状態検査を、被検体の形状や場所に制約されることなく非破壊検査として実施することができる。

また、各測定点で測定するγ線の方向や、被検体に対する所定点や各測定点の相対位置を適宜設定することで、被検体の表面から任意の深さの部分における被検体の状態を、非破壊検査で検査することができる。

さらに、請求項２に記載した本発明の非破壊検査方法は、請求項１に記載した本発明の非破壊検査方法において、前記中性子線の前記被検体に対する照射位置を、前記被検体の表面に沿って順次変えつつ、前記各ステップを実行することを特徴とする。

また、請求項７に記載した本発明の非破壊検査装置は、請求項５又は６に記載した本発明の非破壊検査装置において、前記被検体上を移動可能に構成され、前記中性子線源と前記各γ線モニタとが設置される移動台をさらに備えていることを特徴とする。

請求項２に記載した本発明の非破壊検査方法によれば、請求項１に記載した本発明の非破壊検査方法において、また、請求項７に記載した本発明の非破壊検査装置によれば、請求項５又は６に記載した本発明の非破壊検査装置において、いずれも、被検体に中性子線を照射する中性子線源の被検体からの距離や、中性子線の照射軸線に対する各測定点の位置、各測定点で検出する即発γ線成分の方向（中性子線の照射軸線に対する傾斜角度）を変えずに維持したまま、中性子線を照射する位置が被検体の表面に沿って移動することになる。

このため、中性子線の照射位置が被検体の表面に沿って移動すると、各測定点が検出するγ線の方向の延長線と中性子線の照射軸線とが交差する箇所が、被検体の表面と平行する平面内で移動することになる。したがって、被検体の表面と平行する平面内の被検体部分の全体について被検体の状態を非破壊検査で検査することができる。

さらに、請求項３に記載した本発明の非破壊検査方法は、請求項１又は２に記載した本発明の非破壊検査方法において、前記照射軸線の延在方向における前記所定点から前記被検体までの距離と、前記径方向における前記照射軸線からの前記各測定点の間隔と、前記各測定点において検出するγ線の到来方向と、のうち少なくとも一つを順次変えつつ、前記各ステップを実行することを特徴とする。

また、請求項６に記載した本発明の非破壊検査装置は、請求項５に記載した本発明の非破壊検査装置において、前記各γ線モニタは、前記照射軸線の延在方向における前記被検体からの距離、前記径方向における前記照射軸線からの前記間隔、及び、検出するγ線の到来方向のうち少なくとも一つを変更可能に構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載した本発明の非破壊検査方法によれば、請求項１又は２に記載した本発明の非破壊検査方法において、また、請求項６に記載した本発明の非破壊検査装置によれば、請求項５に記載した本発明の非破壊検査装置において、いずれも、中性子線の照射軸線の延在方向や径方向における各測定点の位置と、各測定点で検出するγ線の方向と、のうち少なくとも１つを変えると、各測定点で検出したγ線に基づいて種類を解析する被検体の含有元素の位置が、被検体の表面からの深さ方向に移動することになる。したがって、被検体の表面からの深さ方向の全体について被検体の状態を非破壊検査で検査することができる。

なお、請求項１に記載した本発明の非破壊検査方法はさらに、前記被検体の含有元素の種類を解析する前記ステップが、前記被検体への前記中性子線の照射に同期して前記各測定点において同時に検出されたγ線の、同一のエネルギー領域どうしにおける強度の照合に基づいて、前記被検体である鉄筋コンクリート中の鉄及び塩素を検出するステップを含んでおり、前記解析した種類の含有元素の前記被検体における位置を解析するステップが、前記被検体に対する前記所定点及び前記各測定点の相対位置と、前記各測定点で検出する前記即発γ線の成分の方向とに基づいて、前記検出した鉄及び塩素の前記鉄筋コンクリートにおける位置を検出するステップを含んでおり、加えて、前記鉄筋コンクリートにおける前記検出した鉄及び塩素の位置に基づいて、前記鉄筋コンクリート中の鉄筋の腐食状態を解析するステップをさらに含むことを特徴とする。

また、請求項４に記載した本発明の非破壊検査装置はさらに、前記被検体が鉄筋コンクリートであり、前記種類解析手段が前記鉄筋コンクリートに存在する鉄及び塩素を解析し、前記位置検出手段が前記解析した鉄及び塩素の前記鉄筋コンクリートにおける位置を検出すると共に、前記解析した前記鉄筋コンクリートに存在する鉄及び塩素と、前記検出した前記鉄筋コンクリートにおける鉄及び塩素の位置とに基づいて、前記鉄筋コンクリートにおける鉄筋の腐食状態を解析する腐食状態解析手段をさらに備えることを特徴とする。

そして、請求項１に記載した本発明の非破壊検査方法と、請求項４に記載した本発明の非破壊検査装置によれば、いずれも、中性子線の発生乃至被検体への照射に同期して各測定点において同時に検出されたγ線（即発γ線）の強度が、鉄や塩素に固有のエネルギー領域において他のエネルギー領域よりも高い場合に、鉄筋コンクリート中の鉄（鉄筋）や塩素（塩化物）の存在が解析されることになる。そして、これに基づいて、鉄筋コンクリート中の鉄（鉄筋）や塩素（塩化物）の位置も検出されることになる。

したがって、鉄筋コンクリートに存在する鉄（鉄筋）の位置と塩素（塩化物イオン）の位置との接近状況から、塩化物イオンによる鉄筋の腐食の発生とその度合い、又は、腐食の発生可能性といった、鉄筋コンクリート中の鉄筋の腐食状態が解析されることになる。

このため、構造物の躯体等に使用されている鉄筋コンクリートにおける塩化物イオンに起因する鉄筋の腐食、即ち塩害の発生状況を、試験片を切り出すことなく非破壊検査によって正確に検査することができる。

本発明によれば、精度の良い被検体の状態検査を、被検体の形状や場所に制約されずに非破壊検査として実施することができる。

本発明による非破壊検査方法を適用した本発明の一実施形態に係る非破壊検査装置を示す概略構成図である。 図１の中性子発生器における中性子線の発生原理を示す説明図である。 塩素３５に関する中性子エネルギーと捕獲断面積との関係を示すグラフである。 塩素３７に関する中性子エネルギーと捕獲断面積との関係を示すグラフである。 図１の非破壊検査装置による塩素の位置解析原理を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明による非破壊検査方法を適用した本発明の一実施形態に係る非破壊検査装置を示す概略構成図である。

図１に引用符号１で示す非破壊検査装置は、中性子を捕獲した原子核が即発γ線を放射することを利用し、中性子線を照射した被検体からの即発γ線を検出することで被検体の状態を検査するものである。本実施形態では、橋梁等における鉄筋コンクリート３の躯体における鉄筋（図示せず）の、塩害による腐食の状態を知るために、鉄筋コンクリート３における鉄筋の分布と、塩害の原因となる塩素（塩化物イオン）の分布とを検査する場合について説明する。

そして、本実施形態の非破壊検査装置１は、鉄筋コンクリート３上で移動可能な移動台１１、中性子線を出力する中性子発生器１３（請求項中の中性子線源に相当）、及び、鉄筋コンクリート３からの即発γ線を検出する２つのγ線検出部１５ａ，１５ｂを有している。中性子発生器１３とγ線検出部１５ａ，１５ｂは、移動台１１上に設置されている。

また、本実施形態の非破壊検査装置１は、各γ線検出部１５ａ，１５ｂがそれぞれ検出した即発γ線の強度を計数する波高分析器１７ａ，１７ｂと、両波高分析器１７ａ，１７ｂが同時に所定のしきい値よりも高い強度の即発γ線を検出した場合に検出信号を出力する同時計数装置１９と、波高分析器１７ａ，１７ｂ及び同時計数装置１９の動作を制御する制御装置２１（請求項中の種類解析手段、位置検出手段、及び、腐食状態解析手段に相当）とを有している。

移動台１１は、本実施形態では、鉄筋コンクリート３上に載置された台車によって構成されている。この移動台１１は、駆動源を有する自走式の台車であっても良く、駆動源を持たない従動式の台車であっても良い。なお、鉄筋コンクリート３上における移動台１１の位置（中性子発生器１３による中性子線の鉄筋コンクリート３上における照射位置）は、移動台１１が自動式か従動式かを問わず、制御装置２１において常に把握されている。

中性子発生器１３は、図２に示すように、不図示のイオン発生器からのイオン（Ｈ、 ２Ｈ、 ４Ｈｅ等）が照射されるターゲット（Ｂｅ、 ２Ｈ等）と、ターゲットにイオンが照射されることで発生する高速中性子を減速して熱又は熱外中性子とする減速材（ポリエチレン、重水、軽水等）と、減速材が封入され高速中性子の漏出を防止する防護壁とを有する一般的なものである。この中性子発生器１３は、移動台１１上に設置されたチャンバ状の防護体１４の上部に設置されている。中性子発生器１３から出力された熱又は熱外中性子による中性子線１３ａ（図１参照）は、防護体１４の内部と移動台１１とを通過して、鉄筋コンクリート３にその表面の法線方向から照射される。

中性子発生器１３からの熱外中性子による中性子線１３ａが原子核に照射されると、その原子核において中性子の共鳴吸収が生じる。図３及び図４のグラフは、塩素３５及び塩素３７のそれぞれにおける、照射された中性子のエネルギーと中性子の捕獲断面積との関係を示すものである。これらを比較すると、塩素３５には、熱外中性子である１０２ 〜１０３ の間の中性子エネルギー領域において、中性子の捕獲断面積が周辺のエネルギー領域に比べて急激に大きくなる特性がある。このような特性は塩素３７には見られない。したがって、例えば１０２ 〜１０３ の間の中性子エネルギー領域において中性子を捕獲する原子核は、塩素３７でなく塩素３５であると判別することができる。

共鳴吸収により中性子を捕獲した原子核は、即発γ線を放射する。この即発γ線のエネルギーは、原子核が捕獲した中性子の中性子エネルギーに応じて異なる。したがって、原子核が放射する即発γ線のエネルギーは、その原子核に固有のものとなる。この原理を利用して、本実施形態の非破壊検査装置１では、鉄筋コンクリート３の含有元素（のうち、特に鉄＝鉄筋と塩素＝塩化物イオン）の分布を解析する。そのために、非破壊検査装置１では、図１に示すように、中性子発生器１３からの熱外中性子による中性子線１３ａを鉄筋コンクリート３に照射し、この鉄筋コンクリート３（の含有元素）から放射される即発γ線を各γ線検出部１５ａ，１５ｂで検出する。

各γ線検出部１５ａ，１５ｂは、図１に示すように、移動台１１上の防護体１４内に収容されている。各γ線検出部１５ａ，１５ｂは、図５に示すように、中性子発生器１３からの中性子線１３ａの照射軸線上の基準点１３ｂ（請求項中の所定点に相当）から照射軸線と直交する径方向にそれぞれ等しい間隔ｒをおいた測定点１３ｃ，１３ｄに配置されている。この基準点１３ｂは、鉄筋コンクリート３の表面から距離Ｌだけ離れた箇所に設定されている。

各γ線検出部１５ａ，１５ｂは、γ線センサ１５ｃをコリメータ１５ｄで覆って構成されている。コリメータ１５ｄは、γ線センサ１５ｃが検出可能なγ線の入射方向を規制するものである。本実施形態では、各γ線検出部１５ａ，１５ｂのコリメータ１５ｄは、鉄筋コンクリート３からの即発γ線をコリメートして、中性子線１３ａの照射軸線に対して角度θだけ傾斜した方向からのγ線をγ線センサ１５ｃに到達させるように構成されている。したがって、γ線センサ１５ｃは、中性子線１３ａの照射軸線に対して角度θだけ傾斜した方向からのγ線のみを検出する。

各γ線検出部１５ａ，１５ｂを上述したようなレイアウトとすることで、各γ線検出部１５ａ，１５ｂが検出した鉄筋コンクリート３からの即発γ線の解析により特定される元素の鉄筋コンクリート３中における位置を、後述する制御装置２１が計算により特定することができる。このときの計算式は、対象の元素が鉄筋コンクリート３の表面から深さｄだけ内部の位置にあるものとした場合、ｄ＝（ｒ／ｔａｎθ）−Ｌで表すことができる。

各波高分析器１７ａ，１７ｂは、中性子発生器１３からの中性子線１３ａの出力に同期して制御装置２１によりトリガされると、対応する各γ線検出部１５ａ，１５ｂが検出したγ線の強度をエネルギー領域別に弁別する。

同時計数装置１９は、中性子発生器１３からの中性子線１３ａの出力に同期して制御装置２１によりトリガされると、各波高分析器１７ａ，１７ｂがエネルギー領域別に弁別したγ線の強度を取得する。そして、同時計数装置１９は、各波高分析器１７ａ，１７ｂからそれぞれ取得したγ線の強度を、同じエネルギー領域どうしで照合する。この照合によって同時計数装置１９は、各γ線検出部１５ａ，１５ｂが検出したγ線の強度がいずれも所定のしきい値より高いエネルギー領域の有無を判定する。この所定のしきい値は、制御装置２１によってγ線の各エネルギー領域別にそれぞれ設定される。また、各エネルギー領域別のしきい値は各波高分析器１７ａ，１７ｂ間で共通である。

以上のようにして同時計数装置１９は、各γ線検出部１５ａ，１５ｂが同時に検出したγ線の、各波高分析器１７ａ，１７ｂにより弁別されたエネルギー領域別の強度が、特定のエネルギー領域において、そのエネルギー領域に対して設定された所定のしきい値よりも高いと、そのエネルギー領域を示す判別信号を出力する。

制御装置２１は、同時計数装置１９が出力する判別信号に基づいて、中性子発生器１３からの中性子線１３ａを照射した鉄筋コンクリート３に存在する元素を解析、特定し、また、各γ線検出部１５ａ，１５ｂの上述した位置関係に基づいて、特定した元素の鉄筋コンクリート３における位置（鉄筋コンクリート３の表面からの深さｄ）を、先に説明した式を用いて算出する。

以上の構成による本実施形態の非破壊検査装置１を用いた鉄筋コンクリート３の検査では、１サイクルの検査において、鉄筋コンクリート３上における移動台１１の位置、言い換えると、鉄筋コンクリート３上における中性子線１３ａの照射位置を、鉄筋コンクリート３の表面全体に亘って例えばマトリクス状に順次変える。

そして、中性子線１３ａの各照射位置において、以下の（１）乃至（４）の各ステップ、即ち、
（１）中性子発生器１３から鉄筋コンクリート３に向けて中性子線１３ａを照射して、中性子線１３ａの中性子を捕獲した鉄筋コンクリート３の含有元素の原子核から即発γ線を放射させるステップと、
（２）中性子線１３ａの照射軸線上の基準点１３ｂから照射軸線と直交する径方向にそれぞれ等しい間隔ｒをおいた測定点１３ｃ，１３ｄにおいて、中性子線１３ａの照射軸線に対して角度θだけ傾斜した方向からのγ線を、γ線検出部１５ａ，１５ｂによって検出するステップと、
（３）γ線検出部１５ａ，１５ｂによって検出されたγ線の強度をエネルギー領域別に弁別するステップと、
（４）中性子発生器１３から鉄筋コンクリート３への中性子線１３ａの照射に同期してγ線検出部１５ａ，１５ｂによって同時に検出されたγ線の、同一のエネルギー領域どうしにおける強度が、そのエネルギー領域に対応する所定のしきい値よりいずれも高いと、同時計数装置１９において判別された場合に、制御装置２１が、そのエネルギー領域に基づいて、鉄筋コンクリート３中に含有される元素の種類を解析すると共に、この解析した元素の鉄筋コンクリート３中における位置、つまり、中性子線１３ａを照射した鉄筋コンクリート３箇所の表面からの深さｄを、鉄筋コンクリート３に対する中性子線１３ａ上の基準点１３ｂや各測定点１３ｃ，１３ｄ（各γ線検出部１５ａ，１５ｂ）の相対位置に基づいて検出するステップと、
を繰り返し実行する。

上述した１サイクルの検査では、鉄筋コンクリート３の表面から深さｄの層に存在する元素の原子核から即発γ線が放射されると、γ線検出部１５ａ，１５ｂによって検出されることになる。したがって、上述した１サイクルの検査によって、鉄筋コンクリート３の表面から深さｄの層に存在する元素の解析が行われることになる。

なお、鉄筋コンクリート３の表面から中性子線１３ａの照射軸線上の基準点１３ｂまでの距離Ｌ、基準点１３ｂから各測定点１３ｃ，１３ｄ（各γ線検出部１５ａ，１５ｂ）までの間隔ｒ、及び、各γ線検出部１５ａ，１５ｂによる検出可能なγ線の入射方向（中性子線１３ａの照射軸線に対する傾斜角度θ）のうち一部または全部を適宜変更することで、元素の解析を行う鉄筋コンクリート３の層の位置（表面からの深さｄの値）を変えることができる。

したがって、上述した距離Ｌ、間隔ｒ、及び、傾斜角度θのうち一部または全部を適宜変更しながら、１サイクルの検査を繰り返せば、鉄筋コンクリート３の表面方向及び深さ方向の全体に亘って、鉄筋コンクリート３に含有される元素の解析が行われることになる。

ちなみに、同時計数装置１９が判定において用いる各エネルギー領域別の所定のしきい値は、分布を検査する対象の元素に応じて、その元素の原子核から放射される即発γ線のエネルギースペクトルに応じた内容に設定すればよい。例えば、鉄筋コンクリート３における鉄筋の分布を検査する際には、即発γ線のエネルギー領域別の所定のしきい値を、鉄の原子核が中性子を捕獲して放射する即発γ線のエネルギースペクトルに応じた内容に設定する。一方、鉄筋コンクリート３における塩素（塩化物イオン）の分布を検査する際には、即発γ線のエネルギー領域別の所定のしきい値を、塩素の原子核が中性子を捕獲して放射する即発γ線のエネルギースペクトルに応じた内容に設定する。

そして、本実施形態の非破壊検査装置１では、鉄筋コンクリート３における鉄（鉄筋）の分布を検査する場合に、制御装置２１が設定する即発γ線のエネルギー領域別の所定のしきい値を、鉄（鉄筋）の原子核が放射する即発γ線の強度が高いエネルギー領域についてのみ、その値よりも若干低めの値とし、他のエネルギー領域については異なる値（例えば無限大に近い値）とする。

また、本実施形態の非破壊検査装置１では、鉄筋コンクリート３における塩素（塩化物イオン）の分布を検査する場合に、制御装置２１が設定する即発γ線のエネルギー領域別の所定のしきい値を、塩素（塩化物イオン）の原子核が放射する即発γ線の強度が高いエネルギー領域についてのみ、その値よりも若干低めの値とし、他のエネルギー領域については異なる値（例えば無限大に近い値）とする。

そして、制御装置２１は、エネルギー領域別の所定のしきい値を鉄に対応する値に設定して、鉄筋コンクリート３の表面方向及び深さ方向の全体に亘って上述した１サイクルの検査を行うことで、鉄筋コンクリート３中における鉄（鉄筋）の分布を解析する。

また、制御装置２１は、エネルギー領域別の所定のしきい値を塩素に対応する値に設定して、鉄筋コンクリート３の表面方向及び深さ方向の全体に亘って上述した１サイクルの検査を行うことで、鉄筋コンクリート３中における塩素（塩化物イオン）の分布を解析する。

さらに、制御装置２１は、鉄筋コンクリート３中における鉄（鉄筋）の分布と塩素（塩化物イオン）の分布との接近具合で、鉄筋コンクリート３における鉄筋の塩害による腐食の状態（腐食発生の有無、腐食発生確率、腐食発生予想時期等）を解析する。

このように、同時計数装置１９が判定において用いる各エネルギー領域別の所定のしきい値を、分布を検査する対象の元素に応じて、その元素の原子核から放射される即発γ線のエネルギー領域別のスペクトルに応じた内容に設定することで、検査対象の元素の分布の検査を非破壊検査することができる。

以上に説明したように、本実施形態の非破壊検査装置１によれば、鉄筋コンクリート３に対する中性子線１３ａの照射箇所を鉄筋コンクリート３の表面方向及び深さ方向の全体に亘って順次変えつつ、鉄筋コンクリート３の含有元素の原子核が中性子の捕獲に伴って放射する即発γ線の、元素に固有のエネルギースペクトルを検出することで、鉄筋コンクリート３の含有元素を非破壊検査によって解析することができる。

なお、本実施形態では、非破壊検査装置１が被検体である鉄筋コンクリート３上を移動可能な移動台１１を有している場合について説明したが、移動台１１は省略しても良い。また、本実施形態のγ線検出部１５ａ，１５ｂは、中性子線１３ａの照射軸線の周りに１８０゜位相をずらして配置しても良く、それ以外の角度だけ位相をずらして配置しても良い。

さらに、本発明におけるγ線モニタ（γ線検出部）を配置する測定点の数は、本実施形態のように２つでも良く、３つ以上でも良い。３つ以上の測定点にγ線モニタを配置して用いる場合にも、各測定点は、中性子線１３ａの照射軸線上の基準点１３ｂ（所定点）から照射軸線の径方向に等しい間隔をおいた箇所に、中性子線１３ａの照射軸線の周りに任意の角度だけ位相をずらしてそれぞれ配置されることになる。また、各測定点にそれぞれ配置されるγ線モニタは、被検体からの即発γ線のうち、中性子線１３ａの照射軸線に対して互いに等しい角度だけ傾斜した方向成分をそれぞれ検出することになる。

また、以上のようにして解析した鉄筋コンクリート３における特定の含有元素の位置を可視化して表示する表示手段を、非破壊検査装置１，１Ａに設けるように構成してもよい。この場合、表示手段による表示形態としては、例えば、鉄筋コンクリート３の表面からの深さ方向と移動台１１の移動方向とにおける塩素の分布の解析結果を示すデータを、塩素の濃度の高低に応じた等高線によって表示する形式や、表示の粗密による濃度表示等の形式によって表示する形式が考えられる。このように、解析した結果をその場で可視化する構成とすることで、鉄筋コンクリート３の非破壊検査を行う現場において、解析結果の迅速な把握に役立てることができる。

１ 非破壊検査装置
３ 鉄筋コンクリート（被検体）
１１ 移動台
１３ 中性子発生器（中性子線源）
１３ａ 中性子線
１３ｂ 基準点（所定点）
１３ｃ，１３ｄ 測定点
１４ 防護体
１５ａ，１５ｂ γ線検出部（γ線モニタ）
１５ｃ γ線センサ
１５ｄ コリメータ
１７ａ，１７ｂ 波高分析器
１９ 同時計数装置
２１ 制御装置（種類解析手段、位置検出手段、腐食状態解析手段）

Claims (6)

1. 被検体に中性子線を照射して、該中性子線の中性子を捕獲した前記被検体の含有元素の原子核から即発γ線を放射させるステップと、
   前記中性子線の照射軸線上の所定点から該照射軸線と直交する径方向にそれぞれ等しい間隔をおいた複数の測定点において、前記照射軸線から同じ角度ずつ傾斜した方向からのγ線をそれぞれ検出するステップと、
   前記各測定点において検出された前記方向からのγ線の強度をエネルギー領域別に弁別するステップと、
   前記被検体への前記中性子線の照射に同期して前記各測定点において同時に検出されたγ線の、同一のエネルギー領域どうしにおける強度の照合に基づいて、前記被検体の含有元素の種類を解析するステップと、
   前記被検体に対する前記所定点及び前記各測定点の相対位置と、前記各測定点で検出するγ線の前記方向とに基づいて、前記解析した種類の含有元素の前記被検体における位置を検出するステップとを備え、
   前記被検体の含有元素の種類を解析する前記ステップは、前記被検体への前記中性子線の照射に同期して前記各測定点において同時に検出されたγ線の、同一のエネルギー領域どうしにおける強度の照合に基づいて、前記被検体である鉄筋コンクリート中の鉄及び塩素を検出するステップを含んでおり、
   前記解析した種類の含有元素の前記被検体における位置を解析するステップは、前記被検体に対する前記所定点及び前記各測定点の相対位置と、前記各測定点で検出する前記即発γ線の成分の方向とに基づいて、前記検出した鉄及び塩素の前記鉄筋コンクリートにおける位置を検出するステップを含んでおり、
   加えて、前記鉄筋コンクリートにおける前記検出した鉄及び塩素の位置に基づいて、前記鉄筋コンクリート中の鉄筋の腐食状態を解析するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする非破壊検査方法。
2. 前記中性子線の前記被検体に対する照射位置を、前記被検体の表面に沿って順次変えつつ、前記各ステップを実行することを特徴とする請求項１記載の非破壊検査方法。
3. 前記照射軸線の延在方向における前記所定点から前記被検体までの距離と、前記径方向における前記照射軸線からの前記各測定点の間隔と、前記各測定点において検出するγ線の到来方向と、のうち少なくとも一つを順次変えつつ、前記各ステップを実行することを特徴とする請求項１又は２記載の非破壊検査方法。
4. 被検体に照射する中性子線を発生する中性子線源と、
   前記中性子線の照射軸線上の所定点から該照射軸線と直交する径方向にそれぞれ等しい間隔をおいた複数の測定点に配置され、前記照射軸線から同じ角度ずつ傾斜した方向からのγ線をそれぞれ検出する複数のγ線モニタと、
   前記各γ線モニタが検出した前記方向からのγ線の強度をエネルギーの領域別にそれぞれ弁別する複数の波高分析器と、
   前記中性子線源による前記中性子線の発生に同期して前記各γ線モニタが同時に検出したγ線の、前記各波高分析器が弁別した同一のエネルギー領域における強度どうしを照合した結果に基づいて、前記被検体の含有元素の種類を解析する種類解析手段と、
   前記被検体に対する前記所定点及び前記各γ線モニタの相対位置と、前記各γ線モニタで検出するγ線の前記方向とに基づいて、前記解析した種類の含有元素の前記被検体における位置を検出する位置検出手段とを備え、
   前記被検体は鉄筋コンクリートであり、前記種類解析手段は前記鉄筋コンクリートに存在する鉄及び塩素を解析し、前記位置検出手段は前記解析した鉄及び塩素の前記鉄筋コンクリートにおける位置を検出すると共に、前記解析した前記鉄筋コンクリートに存在する鉄及び塩素と、前記検出した前記鉄筋コンクリートにおける鉄及び塩素の位置とに基づいて、前記鉄筋コンクリートにおける鉄筋の腐食状態を解析する腐食状態解析手段をさらに備える、
   ことを特徴とする非破壊検査装置。
5. 前記各γ線モニタは、前記照射軸線の延在方向における前記被検体からの距離、前記径方向における前記照射軸線からの前記間隔、及び、検出するγ線の到来方向のうち少なくとも一つを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の非破壊検査装置。
6. 前記被検体上を移動可能に構成され、前記中性子線源と前記各γ線モニタとが設置される移動台をさらに備えていることを特徴とする請求項４又は５記載の非破壊検査装置。

Images