JPH09113674A - 遠隔検査装置及びその検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高放射能の部材の健全性を高精度，高効率で行
う保守検査装置を提供する。 【解決手段】水中に設置された走査機構１０に搭載され
た渦流探傷コイルヘッド２０と目視検査要素を内蔵した
磁気探傷検査ヘッド３０で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子力又は放射線を
利用する産業分野において、検査対象部材から発生する
放射線を遮蔽するための遮蔽体を介して遠隔操作により
その健全性を確認する保守検査に関し、それを総合的，
能率的、かつ効果的に行う非破壊検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射能をおびた部材の中には、それが放
射する放射線を水で遮蔽するために水中に置かれている
ものがある。このような部材に想定される疲労割れ，応
力腐食割れなどの表面傷を検査する場合には、これまで
液体浸透探傷検査が適用されてきているが、これには局
部的に水を排除し、乾燥する必要があるため装置が複雑
になり、かつ浸透液による検査対象部材の汚れの除去が
困難であるという問題点があった。

【０００３】そのため検査対象部材を水中に置いたまま
容易に適用可能な別の原理の検査装置が必要になってき
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は次の項目である。

【０００５】原子炉で使用されている重要部材で、か
つ放射線遮蔽のために水中に保管されている部材をその
ままで、遠隔操作によって渦流探傷検査，目視検査及び
磁粉探傷検査を一体化した高い評価精度を持ち、かつ高
能率の検査装置を提供する。 傷の検出性を最良の条件で行いながら、傷の深さを定
量的に評価できる高機能な技術を提供する。

【０００６】探傷有効範囲の大きな渦流探傷コイルを
提供し、検査能率を改善する。

【０００７】あらゆる方向の傷を検出できる無指向性
の渦流探傷コイルを提供して、検査の信頼性を改善す
る。

【０００８】検査対象部材の段付部からのノイズを極
力低減した渦流探傷装置を提供する。

【０００９】テレビカメラを放射線から保護しなが
ら、放射能を帯びた部材の映像を観察する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は下記のように構成する。

【００１１】請求項１に記載の発明は、放射能をおびた
検査対称部材の健全性を放射線遮蔽体を介して遠隔操作
で確認する検査装置において、目視検査，渦流探傷検査
及び磁粉探傷検査を一体化して総合的に適用し、高い評
価精度を得ることを特徴とするものである。すなわち水
中等で直接ＴＶカメラをセンサとした目視検査と上置コ
イルをセンサとした渦流探傷検査併用し、かつこれら２
種類の検査結果を他の手法により再確認する手段として
磁粉探傷検査を適用できることを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の発明は、自己比較のため
の一対のコイルを走査線方向中心に一直線上又は直角方
向に配列（従来方法）せず、これをはさんで斜めに配列
することにより、下記の特徴を有する。

【００１３】走査線に平行な割れ状の欠陥を発見する
場合の走査ピッチを２倍にとれ、探傷検査時間を半減で
きる。

【００１４】走査線と平行に伸展した傷及び直角方向
に伸展した傷の場合、従来方法では傷の両端でパルス状
の傷信号のみが得られ欠陥の性状を誤判断する恐れがあ
るが、この発明では傷全長について適正な信号が得られ
る。

【００１５】請求項３に記載の発明は渦流探傷検査にお
いて探傷コイルに印加する電源周波数に傷の検出に適し
たものと位相解析による傷の深さ測定用に適したものを
各々選定し、これらを混合して探傷コイルに印加し、信
号出力をフィルタなどにより弁別し一回の探傷で傷の検
出と傷の深さ評価をそれぞれ最適の条件で行うことを可
能とし、又は傷を検出した部位の評価探傷において、傷
の深さの評価に適した探傷周波数を印加して行うことを
特徴としている。

【００１６】請求項４に記載の発明は検査対象部の段付
部近傍ではその影響信号がノイズとして発生し、傷信号
のＳＮ比を低下させるが、このノイズを低減させること
を自動的に行う方法において、請求項３に記載の渦流探
傷検査における探傷コイルに混合して印加する２種類の
電源周波数を一致させて行い、探傷システムの簡易化を
図ることを特徴としている。

【００１７】具体的に説明すると探傷コイルに加える電
源に値の異なる２種類の周波数を混合した交流を用いて
行い、交流特性上、低周波数成分で段付部を大きな信号
値として検出することを利用して増幅度をあらかじめ調
整し、高周波成分で検出している段付部と傷の混合信号
から前者を電気的に減算して、傷信号を取り出す方法に
おいて、この２種類の電源周波数を傷検出と位相解析に
よる傷の深さ測定にも適用できるように選定することを
特徴としている。

【００１８】請求項５に記載の発明は請求項６のシャフ
トなどの検査対称部材の磁化においてシャフトなどに容
易に着脱可能な構造のコイルを用い、このコイルから軸
方向に必要な距離をはなして、磁粉分散水の適用，紫外
線の照射及び形成した磁粉模様を観察するテレビカメラ
を装備した傷の磁粉模様観察ヘッドを配置することを可
能とし、全体構成を容易にしたことを特徴とするもので
ある。

【００１９】請求項６に記載の発明は請求項６に記載の
シャフトの磁化コイルを用いて検査対象部材を磁化し、
傷よりの漏洩磁束により傷信号出力を大きくし、ＳＮ比
を改善することにより、より微細な傷の検出を可能とし
たことを特徴とするものである。

【００２０】請求項７に記載の発明は請求項６に記載の
発明において検査面に適用した余剰の磁粉分散水を放射
線遮蔽水中に散布，汚濁させないため、磁粉模様観察ヘ
ッドを箱に入れ、検査対象部材との接触面をシール材で
密閉し、水ポンプで吸いだす構成とすることを特徴とす
るものである。

【００２１】請求項８に記載の発明は請求項５と６で説
明した検査対象部材の磁化により生じる残留磁気を、検
査完了時点で自動的に脱磁させることを特徴とするもの
である。

【００２２】具体的に説明すると検査完了の信号を開始
点として励磁電流を交流的にサイクリックに振りながら
徐々に０まで減少させていくものである。

【００２３】請求項９に記載の発明は放射能をもつ検査
対象部材面の外観又は磁粉模様の観察において、それに
用いるテレビカメラに対する放射線の悪影響を防止する
ことを特徴とするものである。

【００２４】具体的にはテレビカメラの先端に設けた反
射板で一度反射させて、撮像する方式とし、カメラ本体
の検査対象部材側に放射線遮蔽体を配置させる。

【００２５】請求項１０に記載の発明は蛍光磁粉を用い
た磁粉探傷検査において、磁粉模様の観察のための紫外
線照射灯のほかに蛍光灯などの一般照明等を付属させ、
これに切り換えることにより、磁粉探傷した面の近ぼう
全般を目視観察し、総合的な評価を可能とすることを特
徴としている。

【００２６】上記の課題を解決するための各技術手段の
働きは次の通りである。

【００２７】まず、請求項１の実施例によれば、ポンプ
シャフトなどの保守検査の対象欠陥である疲労割れ，応
力腐食割れなど表面開口欠陥を目視検査，渦流探傷検査
及び磁粉探傷検査を重畳して適用することにより検査評
価精度を改善し、かつ各々の探傷構成要素を複合して探
傷システムを構成して総合的に単純化している。

【００２８】また今回主な対象としているポンプシャフ
トは原子炉内で高放射能を有しており、これを水中で使
用済燃料プール中に設置されたこの発明の検査装置に移
動して直ちに検査を開始でき、かつこの水が純水であり
電気の絶縁体であることから、電気的物理原理を利用し
た非破壊検査手法を選択組み合わせ、探傷システムの合
理化を図っている。

【００２９】請求項２の実施例によれば従来方法での課
題であった検査能率を２倍化し、かつ従来方法で傷の検
出に指向性があった課題をあらゆる方向の傷を検出でき
るように探傷特性を無指向性化して解決している。

【００３０】請求項３の発明は傷より得られる信号又は
材料特性などにもとづくノイズ信号のベクトル位相値，
傷の深さと傷信号ベクトル位相との相関関係などが探傷
コイルに印加する電源の周波数に依存しているという原
理を利用している。

【００３１】信号のベクトル位相値でいえば、傷信号と
材料金属組織の微視的な不均一にもとづくノイズ信号や
探傷コイルの走査中のがたつきにもとづくノイズ信号と
の間の位相差が９０度に近いほど傷信号とノイズ信号の
分離がやりやすい。一方、傷の深さと傷信号との間にも
相関関係のよい周波数が存在する。

【００３２】これら特定の２種類の周波数をもった電源
を探傷コイルに印加して探傷し、得られた傷信号を信号
処理回路を通し、２種類の信号に弁別して、１回の探傷
走査で、目的とする探傷を行えるようにしている。

【００３３】請求項４の発明はポンプシャフトの軸受部
などに設けられた段付部からのノイズ信号を傷信号から
消去する方策に関するものであり、請求項３で２種類の
探傷周波数の低周波数分の選定において段付部のノイズ
信号除去を考慮して行うことにより、全体的な探傷シス
テムの簡易化を図るものである。

【００３４】請求項５の実施例によれば、磁化要素とそ
の他の磁粉分散水適用要素，紫外線の照射要素，磁粉模
様観察要素などを一緒に構成すると探傷ヘッドの構造が
複雑化するのを避けることができ、かつ磁化要素として
コイルを用いることにより、両者の間隔制限がなくな
り、コイル構成の遠隔操作化も容易になっている。

【００３５】請求項６の実施例によれば、磁化により傷
の部分から漏洩する磁束により得られた出力を傷からの
渦流探傷信号に加算して、微細な傷のＳＮ比を改善して
いる。

【００３６】請求項７の実施例によれば、水中磁粉探傷
検査において、検査面に適用した余剰の磁粉液が放射線
遮蔽のためのプール水中に分散して、汚濁することを防
止している。

【００３７】請求項８の実施例によれば、磁化が必要な
探傷を終了した時点での磁化電流値から自動的に脱磁処
理に入り、確実な脱磁を保証するシステムとなってい
る。

【００３８】請求項９の実施例によれば、放射線下にお
いて使用するテレビカメラは放射線損傷によりその寿命
が短縮し、特に高い放射線下では撮像不可となるが、こ
れを防止するための放射線遮蔽を効果的に行うことが可
能となる。

【００３９】請求項１０の実施例によれば、磁粉探傷検
査で磁粉指示模様の出た部分を目視検査で詳細確認する
こと又は目視検査で傷と疑わしく見えた部分を磁粉探傷
検査で再確認することを容易に可能にしている。

【００４０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の一実施例の原子炉中で使わ
れてきて高い放射能をおびたポンプシャフト１１を水中
移動して、使用済燃料プール水１７中に設置された走査
機構１０にセットし、目視検査，渦流探傷検査及び磁粉
探傷検査を併用し、高い評価性能の検査を効率的に行う
ための全体構成図である。

【００４１】図２は探傷コイルヘッド２０と磁粉探傷検
査ヘッド３０をポンプシャフト１１側からみた構成図で
あり、磁粉探傷検査ヘッド３０の内側に防水用の透明隔
壁３８を介して、紫外線照射灯３１，テレビカメラセッ
ト３２及び蛍光灯４０が内蔵されている。

【００４２】走査機構１０にセットされたポンプシャフ
ト１１はシャフト回転モータ１２により伝達ロット１
５，歯車１６を介して回転される。

【００４３】一方、渦流探傷検査用の探傷コイルヘッド
２０と目視検査設備内蔵の磁粉探傷検査ヘッドが、それ
ぞれエアシリンダ２１，３４を介して結合されたボール
ナット１９が軸方向送りモータ１３を運転することによ
りボールねじ１６を介して、上下方向に走査され、回転
されるポンプシャフト１１の表面を探傷コイルヘッド２
０と磁粉探傷検査ヘッド３０は螺旋運動をする。

【００４４】渦流探傷検査はエアシリンダ２１により探
傷コイルヘッド２０をポンプシャフト１１の表面につ
け、磁粉探傷検査ヘッド３０はエアシリンダ３４により
ポンプシャフト１１の表面より離れた状態で、シャフト
回転モータ１２を軸方向送りモータ１３を運転すること
により行われる。

【００４５】渦流探傷検査で、傷の疑いのある信号が出
た場合又は磁粉探傷検査において傷の疑いのある磁粉模
様が得られた場合、磁化コイルヘッド３３を用いてポン
プシャフト１１を磁化して渦流探傷検査の傷検出感度を
上げて再評価することができる。この検査完了時点で自
動的に磁化コイルヘッドは脱磁処理に入る。

【００４６】目視検査は図２に示した磁粉探傷検査ヘッ
ド３０内に設置された蛍光灯４０を点灯し、テレビカメ
ラセット３２でポンプシャフト目視する方法で行う。

【００４７】目視検査の時点は渦流探傷検査と同時に、
図１でエアシリンダ３４により磁粉探傷検査ヘッド３０
をポンプシャフト１１の表面から離して行う場合とエア
シリンダ３４により磁粉探傷検査ヘッド３０をポンプシ
ャフト１１につけた状態で、磁粉探傷検査での磁粉模様
発生部を目視で再評価する場合とある。

【００４８】磁粉探傷検査は図１におけるポンプシャフ
トとの接触部にシールパッキン４１を有する磁粉探傷検
査ヘッド３０をエアシリンダ３４でポンプシャフト１１
の表面につけた状態で、磁化コイルヘッド３３でポンプ
シャフト１１を磁化し、図２の紫外線照射灯３１を点灯
し、磁粉分散水供給ポンプ３５を運転して磁粉分散水貯
槽からポンプシャフト１１の表面に磁粉を適用する。こ
れと同時に磁粉回収ポンプ３７を運転し、余剰の磁粉を
フィルタ３９で回収して、水はプール水１７に戻す。こ
の場合、磁粉分散水供給ポンプ水量より磁粉回収ポンプ
水量を多くし磁粉探傷検査ヘッド３０内を外部より負圧
にし、遮蔽水中への磁粉分散水の漏洩を軽減する。一定
時間経過後磁粉分散水供給ポンプ３５と磁粉回収ポンプ
３７を停止して、図２のテレビカメラセット３２で磁粉
模様を観察する。

【００４９】検査終了後磁粉分散水供給ポンプ３５の吸
入ラインをプール水１７に切換え、磁粉分散水供給ポン
プ３５と磁粉回収ポンプ３７を運転して、磁粉探傷検査
ヘッド内を洗浄する。

【００５０】また検査完了時点で自動的に磁化コイルヘ
ッドは脱磁処理に入る。

【００５１】磁粉探傷検査の時点は渦流探傷検査又は目
視検査の結果、詳細な再評価検査が必要と認められた場
合、又はポンプシャフトの構造上磁粉探傷検査の適用が
望ましい場合などがある。

【００５２】（実施例２）図２は本発明の一実施例の渦
流探傷コイルヘッド２０内の一対のコイルの配列とその
探傷機能に関する説明図、図４と図５は従来の技術の同
様の説明図である。

【００５３】図３は差動出力として傷信号を取り出す一
対のコイル２３を、走査方向２２に対し必要な寸法をラ
ップさせて斜めに配列して、渦流探傷コイルヘッド２０
を構成する発明の実施例である。

【００５４】周方向の傷２４に対しては傷全長にわたる
傷信号２６が得られ、一方、軸方向の傷２５に対しては
探傷コイルヘッド２０が軸方向傷２５と交叉する毎に傷
信号２６が得られ、データ処理により軸方向傷２５の実
態を表すことができ、無指向性の傷検出特性を持ってい
る。

【００５５】図４は従来方法の一例で一対のコイル２３
を走査方向２２に一致して配列して探傷コイルヘッド２
０を構成するもので、周方向の傷２４に対し、一対のコ
イルの差動出力を傷信号として取り出す方式のため、傷
の端部でのみ傷の検出信号２６が得られ、途中の信号が
得られず傷の実体を表した傷信号が得られない。

【００５６】図５は従来方法の他の例で一対のコイル２
３を走査方向２２と直角に配列して探傷コイルヘッド２
０を構成するもので軸方向の傷２５に対し、同様にして
傷の端部でのみ傷の検出信号２５が得られ、途中での信
号が得られず傷の実態を表した傷信号が得られない。

【００５７】（実施例３）図６は本発明の一実施例の渦
流探傷検査装置の構成に関する説明図である。

【００５８】あらかじめ実験により求めたＳＮ比が良く
傷の検出に適した探傷周波数ｆ₁ 、並びに傷信号位相角
と傷深さとの関係で相関性の良い探傷周波数ｆ₂ の２種
類の周波数を、段付部形状信号（ノイズ）の除去を勘案
して選定し、一回の走査で効果的な探傷を可能とするも
のである。

【００５９】渦流探傷検査装置の交流ブリッジ回路２７
ａに交流発信器２７ｂと交流発信器２７ｃから２種類の
周波数それぞれｆ₁ とｆ₂ を混合して印加し、探傷によ
り得られた傷信号を信号増幅処理回路２７ｄを経由して
周波数弁別回路２７ｅと周波数弁別回路２７ｆにより傷
信号をｆ₁ 成分とｆ₂ 成分に弁別し、ｆ₁ 成分を傷検出
信号２７ｇにより傷の検出に、ｆ₂ 成分を位相解析傷深
さ出力器２７ｈにより傷の深さの評価に供するものであ
る。

【００６０】更にポンプシャフトの段付部近くの探傷
で、段付部の形状ノイズを低減しＳＮ比を改善するため
上述のｆ₁ ，ｆ₂ の内、低周波信号の大きさと位相を信
号調整減算器２８ａで調整して高周波信号から減算し、
段付部の形状ノイズを除去したＳＮ比の良い傷信号２８
ｂが得られ、傷の検出性が改善される。

【００６１】（実施例４）図７は本発明の一実施例の磁
粉探傷検査の磁粉模様の観察及び目視検査に用いるテレ
ビカメラに関し、検査対象部材からの高い放射線により
テレビカメラが機能停止又は劣化損傷することから保護
する説明図である。

【００６２】テレビカメラ本体３２ａのポンプシャフト
１１に面する側に放射線遮蔽体３２をおき、テレビカメ
ラ本体３２ａの前方視野部に反射ミラー３２ｃをおき、
ポンプシャフト１１の表面を観察可能なテレビカメラセ
ット３２を構成する。

【００６３】これにより、ポンプシャフト１１からの放
射線量が低下し、テレビカメラの放射線による機能障害
又は劣化を防止できる。

【００６４】請求項１の実施例によれば、空気中を運搬
することなく、原子炉から使用済燃料プールまで遮蔽水
中を移動してきた検査対象部材をそのまま３種類の原理
のことなる検査技術を能率的に適用することができ、か
つ評価精度も高めることができる。

【００６５】請求項２の発明の構成によれば検査時間を
半減でき、かつ見落としのない検査装置を提供できる。

【００６６】請求項３の発明の構成によれば傷の検出と
傷のサイジングをそれぞれ最適の条件で１回の走査で行
うことが可能となる。

【００６７】請求項４の発明の構成によれば検査対象部
材の段付部の形状ノイズを自動的に除去してＳＮ比を改
善できる。

【００６８】請求項５の発明の構成によれば検査機構の
大幅な単純化を図ることができる。請求項６の発明の構
成によれば渦流探傷検査において、より微細な傷の検出
が可能となる。

【００６９】請求項７の発明の構成によれば検査環境の
汚濁を防止できる。

【００７０】請求項８の発明の構成によれば検査による
残留磁気を自動的に除去することが可能となり、検査に
よる残留磁気の影響を確実に回避できる。

【００７１】請求項９の発明の構成によれば磁粉探傷検
査と目視検査に使用するテレビカメラが放射線の影響を
受けるのを防止できる。また、請求項１０の発明の構成
によれば目視検査と磁粉探傷検査との連携を容易にし、
効率的で評価精度の良い検査装置を提供できる。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉等で使用されて
きた高い放射能を有し、人が接近不可能な重要部材の保
守検査において、高精度でかつ高能率な検査装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の検査装置全体の説明図。

【図２】図１の部分図である磁粉探傷検査ヘッドの説明
図。

【図３】本発明の一実施例の自己比較コイルの一対のコ
イルの配列と機能に関する説明図。

【図４】本発明の一実施例の自己比較コイルの一対のコ
イルの配列と機能に関する説明図。

【図５】本発明の一実施例の自己比較コイルの一対のコ
イルの配列と機能に関する説明図。

【図６】本発明の一実施例の２重周波数を効果的に適用
した渦流探傷検査装置の説明図。

【図７】本発明の一実施例の撮像テレビカメラの放射線
の影響を防止する構成の説明図。

【符号の説明】

１０…走査機構、１１…ポンプシャフト、１２…シャフ
ト回転モータ、１３…軸方向送りモータ、１４…ボール
ねじ、１５…ロット、１６…ギア、１７…プール水、１
８…プール水面、１９…ボールナット、２０…探傷コイ
ルヘッド、２１，３４…エアシリンダ、３０…磁粉探傷
検査ヘッド、３３…磁化コイル、３５…磁粉分散水供給
ポンプ、３６…磁粉分散水貯槽、３７…磁粉回収ポン
プ、３８…透明隔壁、３９…フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 真作 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 吉田 洋司 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 松尾 貴城 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射能をおびた部材などで、水，鉄板，コ
   ンクリート壁などの放射線遮蔽体を介して、遠隔操作に
   よりその健全性を確認する検査装置において、渦流探傷
   検査と磁粉探傷検査に用いる磁化コイルの兼用，磁粉探
   傷検査と目視検査に用いるテレビカメラの兼用により、
   目視検査，渦流探傷検査及び磁粉探傷検査を一体化し、
   それぞれ特有の原理の検査技術を組み合わせて、検査の
   評価精度を高めることを容易に可能としたことを特徴と
   する遠隔検査装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 自己比較上置コイル２個の配列をプローブ走査線をはさ
   んで、これに斜めに配置した遠隔検査装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 探傷コイルに傷の検出用と位相解析による傷の深さ測定
   用に選定した２種類の電源周波数を混合して印加し、得
   られた傷信号を信号処理により各々に弁別して取り出す
   遠隔検査方法。
4. 【請求項４】請求項１において、 検査対象部材の段付部よりの形状信号を傷信号から除去
   するため探傷コイルに混合印加する電源周波数に２種類
   の周波数を請求項３のものに一致させる遠隔検査装置。
5. 【請求項５】請求項１において、 磁化方法にコイル法を用いて行い、このコイルと磁粉模
   様を形成して観察する部位を分離して行う遠隔検査装
   置。
6. 【請求項６】請求項１において、 請求項５に記載の磁粉探傷検査に使用する磁化コイルを
   用いて、検査対象部材を磁化して渦流探傷検査における
   傷の検出性を改善した遠隔検査装置。
7. 【請求項７】請求項６において、 適用した余剰の磁粉の回収を可能とした遠隔検査装置。
8. 【請求項８】請求項５または請求項６に記載の前記検査
   対称部材の磁化において、 検査完了時、自動的に脱磁する機能を付加した遠隔検査
   装置。
9. 【請求項９】請求項１に記載の装置の目視検査と請求項
   ５に記載の磁粉探傷検査の磁粉模様の観察において、観
   察用テレビカメラの先端の反射板を介して映像を観察す
   る方式とし、検査対象部材からの放射線からテレビカメ
   ラ本体を遮蔽可能とした遠隔検査装置。
10. 【請求項１０】請求項５に記載の磁粉探傷検査装置の磁
    粉模様の観察において、磁粉模様観察のための紫外線照
    射灯のほかに、蛍光灯等の一般照明灯を付属させた検査
    装置。