JPS608746A - 材料欠陥を検出する方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、亀裂、きずなどの材料欠陥を検出す〕５法及
び装置、殊に原子炉容器のノズルの内側リップ面上にお
ける超音波発信器と受信器との１装置に関する。さらに
詳述すれば、本発明は、を炉容器の壁を通して取付げら
れているノズルタ側縁の両側面を形成するリップにおけ
る被覆（クラツディング）の下に存在する基材の亀裂な
どの材料欠陥を超音波により走査して検出することに関
する。

非破壊検査すなわち破壊することなしに、固体部材の内
部状態を検査する技術はよく知られている。特に、超音
波の音ビームを固体部材の表面より内部へ向けて、その
内部に生じている亀裂又は穴を検出するようにする方法
が知られている。固体部材の内部を超音波を使用して検
査を行う際、超音波の音エネルギのビームを下向きに固
体部材内部へ向けるように発信し、この発信したビーム
を特定領域を通過させることにより、いかなるきすの存
在も検出できるようになっている。もし、きすがこの特
定領域内に存在していれば、超音波の音ビームは、この
きすによって反射し、それから固体部材の外側に適当に
配置されている指向性受信器又はマイクロフォンにより
受けられる。したがって、超音波発信器及び指向性受信
器を適当に位置決めすることによって、超音波により検
査しようとする特定領域を限定することができる。

しかして、原子炉システムを有効に運転するためには、
原子炉容器の供用中検査（ＩＳＩ）を正確さを損ねずに
可能な限り迅速に行うことが要求される。この検査のだ
めの装置は、機械的な位置決め装置と、非破壊検査装置
とにより構成されている。検査は、その検査の質を低下
させることなく、これらの検査を行う時間を短縮するこ
とが望ましい。なぜなら検査時間を短縮することによっ
て、短縮時間分だけ運転コストを節約し、また検査員が
′４．爆する危険性を減少させることができるからであ
る。

ＡＳＭＥ法により定められている供用中検査の規定すな
わち「原子カプラント構成要素の供用中検査に関する規
定」によれば、運転１０年毎に原子炉容器構成要素を完
全検査することが要求されている。さらに、ＵＳＮＲＣ
によれば、係員の放射線被爆をできる限り低くすること
が要求されている。

したがって、これらの要求及び非常に高いコストがかか
る運転停止時間を考慮すれば、必然的に信頼できて正確
かつ迅速なる方法によって検査を行うことが必要とされ
る。

供用中検査のプログラムには、原子カプラント構成要素
及び配管の双方が含まれている。この検査にあたっては
、一般に、これら構成要素及び配管の外形の変化及び放
射線の危険性等の多くの問題があり、検討が必要とされ
ている。供用中検査に使用する装置は、原子炉容器のフ
ランジに取付られていて、何メートルにもなる放射線遮
幣水の下側で操作される。テレビカメラを補助手段とし
て検査予定位置の情報を得ることによって、検査装置を
原子炉の内部及び周辺の検査すべき区域に到達させるこ
とができる。この供用中検査のための装置は、原子炉容
器のフランジに取付られていて、超音波検査装置を保持
する特別に設計された取付具と一緒に回転自在かつ伸縮
自在のブームを操作することによって、原子炉容器全域
に到達することができる。

数多くの超音波検査装置が開発されてきており、そして
これらの装置は、被覆材及びこの被覆材のすぐ下の基材
を含む特定領域を検査するのに使用されている。すでに
述べたように、このような特定領域の検査は、超音波発
信器及び指向性受信器を検査しようとする固体部材に関
して適当に位置決めすることによって行われる。基材が
被覆材により被覆されている容器の大部分は例えば円筒
形又は球形のように規則的な幾何学的形状をしているの
で、このような形状の容器におけるぎずを検出するため
の超音波検査装置を開発することは比較的容易である。

しかしながら、原子炉容器には幾何学形状が一定でない
ところが１箇所存在する。それは、冷却材を流すノズル
と原子炉容器との間の継ぎ目の区域である。

この継ぎ目区域は、実際には大きな垂直円筒体（容器）
と小さな水平円筒体（ノズル）との交差部であり、この
交差部によって鞍形のコーナ区域ができる。このような
鞍形のコーナ区域においては、小さな水平円筒体すなわ
ち冷却材ノズルの軸線まわりの半径の大きさによって、
このコーナ区域の角度が９０°から約１３００まで変化
する。このため、超音波発信器及び受信器が原子炉容器
内のノズルの内側縁のリップ面まわりな掃引又は走査す
ることができるようにする支持リンク機構が発信器と受
信器との間に必要になる。そして、このリンク機構は、
内側縁りツブのノズル側及び容器側の両側面間の角度変
化に適応することが必要である。また、これと同時に、
リンク機構は、ブームが３６０°の走査回転されるとき
に、内側縁の鞍形が適応することが必要である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものである。

すなわち本発明は、超音波発信器と受信器との間隔を一
定平均距離に維持しながら、これら発信益友゛び受信器
がノズル内側縁リップ両側面上を動くことができるよう
に、発信器と受信器とを接続するようにしたものである
。

本発明は、また、発信器と受信器との間のリンク機構に
よって、原子炉容器のノズルの内側縁リップの両側面の
なす角度が変化しても、発信器及び受信器間を一定平均
距離に維持して、これら発信器及び受信器がこの内側縁
リップ面上を走査することができるようにしたものであ
る。

本発明の実施例によれば、ノズルの内側縁リップを走査
中、１つの発信器に対して一対の受信器が関連するよう
に方位法めして設けられ、その一方の受信器が走査回転
の９０°及び２７０°の位置で発信器からの最大反射音
を受け、かつ他方の受信器が走査回転１８０°及びＯｏ
の位置で発信器からの最大反射音を受けるようにし、そ
して、これら両受信器の受信信号を合成して、ノズル内
側縁リップの材料欠陥を検出することができるようにし
たものである。

本発明の他の実施例によれば、一対の超音波トランスデ
ユーサすなわち超音波の音エネルギを発信する発信器及
び超音波の音エネルギを受ける指向性受信器は、枢動ア
ームにより連結されている別々のキャリジに、それぞれ
取付けられている。

各キャリジは、その関連するリップ面に接触する少な（
とも１つのローラによって、コーナ区域に関して位置決
めされる。検査中、ローラをリップ面に接触させて維持
するマニプレークアーム又はブームによって、検査装置
はコーナ区域の上を動かされる。一方のトランスデュー
サレよ、その関連するキャリジに滑動自在に取付けられ
、そして枢動アームの作用によってこのキャリジに泊っ
て動かされ、これによりコーナ区域の頂点からの間隔が
一定距離に維持される。

本発明による装置は、特に、幾何学的に変化しているコ
ーナ区域の表面下に位置する特定領域を検査するのに有
効である。このコーナ区域は、例えば原子炉容器の冷却
材ノズルによって形成されるような内径の異なる２つの
円筒形圧力導管又（ま容器の直交する交差部によって形
成される。

本発明によれば、滑動自在な超音波トランスデユーサ用
キャリジ及び枢動アームの働きによって超音波発信器及
び受信器を鞍形のコーナ区域に対して最適な方位に正確
に維持させながら、検査装置がこのコーナ区域上を旋回
させられろ。

本発明による装置の他の特徴は、マニフ゛レータアーム
を鞍形のコーナ区域に適応させるために、複雑な動かし
方をする必要がな（・と〜・うことである。すなわち、
滑動キャリジ及び枢動アームの働きによって、マニプレ
ータアームを、ノズル軸線に浴って往復運動させること
を必要とせずに、ノズルの内側縁のまわりを単純な円軌
道で旋回させることができる。

本発明による装置のさらに他の特徴は、超音波発信器を
２つの円筒体の軸線を含む平面からそらすことによって
、特定領域内の半径方向に生じている亀裂を検出するこ
とができることである。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について
詳述する。

第１図は原子炉容器内の１点から冷却制ノズルの穴を見
おろした図であり、そのノズル軸線１０及びノズル内面
１２が示されている。本発明による検査装置１４は、マ
ニプレータアーム１６の一端に取付られていて、ノズル
内面１２と容器内面２０との交差部により形成されろコ
ーナ区域１８と接触している。

検査中、マニプレータアーム１６はノズル軸線１０を中
心にして回転し、これにより検査装置１４がコーナ区域
１８の上のおおよそ円形の通路内で動かされる。この検
査装置の作用を説明するにあたって、便宜上、ノズル軸
線１０のまわりを回転する検査装置の角度位置は、上向
きに延びろ垂直線２２を０°の基準角度として定義する
。マニフ゛レータアーム１６及び検査装置１４は、した
力１って、第１図では、１８０°の角度位置にあるもの
として示されている。

第２図は、検査装置１４及びマニプレータアーム１６の
側面図を示す。

第２図にお〜）て、ノズル内面１２及び容器内面２０は
、これら両面の交差部により形成されろコーナ区域の断
面に沿って示されている。ノズル中心軸線１０及び容器
の中心軸線１１は、この第２図の平面において直交する
ようにして示されて〜・る。コーナ区域は、被覆材料２
６の層により被われている基材２４より成っている。原
子カプラントの原子炉容器において、基材２４は、コス
ト及び製造面を考慮すると、典型的に炭素鋼である。

一方、被覆材料２６は、放射線及び腐食に対する耐性を
得るために、典型的にステンレス鋼である。

マニプレータアーム１６は、炉心内で検査装置を位置決
めするために、この原子力の分野において一般的に使用
される型式のものである。第２図に示したマニプレータ
アーム１６は、ブーム部分２８が回転することにより検
査装置１４がノズル軸線工０のまわりを円を描いて動く
ことができるように、ノズル軸線ＩＯに関して方位法め
されている。

ノズルと容器子なわち内径の異なる２つの円筒形の導管
が直交することにより描かれる交差部の移動軌跡は、ひ
とつの平面内にはおさまらない。

この移動軌跡は、ノズル軸線１０にｉ６５交差軌跡の直
線変位が同じノズル軸線１０のまわりの軌跡の角度変位
３０に依存する鞍形を描（。ノズル軸線ｌＯに沿う直線
変位が角度変位３０と共に変化するだけでな（、ノズル
内面１２と容器内面２０との間の夾角３２もまた角度変
位３０に依存して変化する。０°及び１８０°の角度位
置では、夾角３２は２つの円筒形導管の直角交差部のた
めに９０°である。すなわち、２つの円筒形導管の中実
軸線１０と１１は直角に交わる。

夾角３２は角度変位３０が９０°及び２７００のときそ
の最大の大きさに達し、その実際の値は２つの円筒形導
管の径の相対的関係に依存する。たとえば、もし、ノズ
ルの径が容器の径と等しければ、角度変位３０が９０°
及び２７０°のときの夾角は１８０°となる。一方、も
し、容器の径がノズルの径よりも非常に大きければ、夾
角３２はこれらの２つの角度変位９０°及び２７０°の
ときに最小値である９００に近づく。

夾角３２のこのような変化に適応することが、コーナ区
域検査装置の重要かつ必要な要件である。

超音波検査装置においては、この適応は、一対の独立す
るトランスデユーサが被検査体の表面に関連して相対的
に位置を変えることによって達成されなければならない
。

第３図は、本発明による検査装置を詳細に示す。

第３図において、検査装置１４は、ノズルローラ３４、
ノズルローラヨーク３６、スイングアーム３８、液圧ア
クチュエータ４０及びキャリジスライド４２を有する第
１のキャリジを包含する。検査中、ノズルローラヨーク
３６及びスイングアーム３８は、第３図に示すように、
互いに接触した状態に維持される。検査装置を挿入及び
退去させるときには、液圧アクチュエータ４０（又はそ
の他の適当な駆動装置）は、検査装置１４の操縦を容易
にするために、スイングアーム３８とノズルローラヨー
ク３６とを引き離すように作動する。

超音波発信器４４は、スライダ４６に固定され、このス
ライダ４６はキャリジスライド４２と協働して発信器４
４をキャリジスライド４２に沼って直線的に動かす。ヌ
グリング４８（又は他の適当な弾性手段）がスライダ４
６それ故超音波発信器４４をキャリジスライド４２に清
ってノズルローラ３４の方向へ押しつげている。検査中
は、容器及びノズルは液状媒体８２通常は水で満たされ
ている。この液状媒体８２は、原子炉内部からの放射線
を制御し、また超音波トランスデユーサ４４からトラン
スデユーサ６０への超音波の音エネルギの伝達を許す。

ピボットアーム５０は、スライダ４６に堅固に固着され
、またこのスライダから外向き下方に延びている。この
ピボットアーム５０はその自由端がピボット５２で終っ
ている。この自由端に、第２のキャリジ５４が取付けら
れている。この第２のキャリジ５４は少なくとも２つの
容器ローラ５６．５８を包含している。これらローラは
、第２のキャリジを容器円面２０から一定距離に離して
適当に位置決めしまた第２のキャリジ５４を容器内面２
０に関して好適に方位法めする働きをする。指向性超音
波受信器６０が第２のキャリジ５４に固定され、これに
より本発明による検査装置が完成されている。

再び第３図を参照するに、検査中、超音波発信器４４は
第１キヤリジ構体３４．３６．３８．４２に滑動自在に
装架されている。この超音波発信器４４は、ノズルロー
２３４の作用により、ノズル内面１２の上に一定距離を
置いて維持されている。超音波の音エネルギのビーム６
２は、超音波発信器４４から発生し、それから媒体８２
を通して進み、その後ノズル内面１２の下を通過して進
む。超音波の音ビームは、第３図では、被覆層２６と基
材２４との間の境界層を通過するように示されている。

超音波の音ビーム６２で掃射される特定部分６６の内部
にもしも亀裂、穴、はく離、又はその他のきすが存在し
ていると、音ビーム６２の進行が途絶され、その結果、
指向性超音波受信器６０によって受けられる音波に変化
が生じることになる。このようにして受けられた超音波
の変化がどのような意味を有するか解続する技術は、超
音波を利用する検査の分野においてよく知られているの
で、ここではその詳細な説明は省略する。すなわち、本
発明の説明では、このように検出された超音波の変化が
受信した信号の大きさ又は他の特性の変化として表われ
、これが検査装置から遠く離れたところで検査員によっ
て検知又は他の方法で観察されるようになるという説明
で十分であろう。

第３図から見ることができるように、ノズル内面１２に
関しての超音波発信器４４の方位は、キヤリジスライド
４２及びスライダ４６の作用によって維持されても・る
。容器内面２０に関しての超音波受信器６０の方位は、
容器ローラ５６．５８の作用によって維持されている。

また、第３図から明らかなように、発信器４４からコー
ナ区域の頂点６３までの距離及びこの頂点６３から受信
器６０までの距離は、ピボットアーム５０がスライダ４
６及びピボット５２に接続されていることによって維持
されている。

マニプレータアーム１６は、ノズルローラ３４をノズル
内面１２に接触するように付勢している。

一方スプリング４８は、ピボットアーム５０、ピボット
５２及び第２キヤリジ５４を通して作用して、容器ロー
ラ５６．５８を容器内面２０に対して引張っている。

本発明による装置を使用して検査する間、マニプレータ
アーム１６はノズル軸線１０のまわりを回転される。ノ
ズルローラ３４それ故第１のキャリジ構体の全体が、ノ
ズル内面１２のまわりに円軌道を描く。また、すでに述
べたように、鞍形の被検査区域は、単純な円形の移動軌
跡を描かず、むしろノズル軸線１０に溢う直線変化を含
む鞍形の移動軌跡を描く。本発明による検査装置は、こ
の直線変化に適応するものであり、また同時に、ノズル
内面１２と容器内面２０との間の夾角３２の変化にも適
応する。本発明装置がどのような方法で適応するかを以
下第４図を参照して詳述する。

第４図は、本発明による検査装置が００又は１８０゜以
外の角度位置にある状態を示す。第３図と比較すると、
第４図のコーナ区域は容器の内部に向がってかなり広が
っており、ノズル内面１２と容器内面２０との間の夾角
３２はかなり大きくなっている。これらの変化に対して
、本発明による検査装置は、次の２つの方法によって適
応できる。第１の方法は、夾角３２の変化によって、第
２のキャリジ５４が容器内面２０に接触している容器ロ
ーラ５６，５８の作用によりピボット５２のまわりを回
転し、これにより夾角の変化に適応できるようにしてい
る。したかつて指向性超音波受信器６０は、容器内面２
０に関して同一の角度方位に維持される。第２の方法は
、ノズル軸線１０に沿うコーナ区域の直線変化によって
、ピボットアーム５０及び第２のキャリジ５４０作用の
下でキャリジスライド４２に沿ってスライダ４６が移動
し、これにより直線変化に適応できるようにしている。

これにより、ふたつの超音波トランスデユーサすなわち
超音波発信器４４と受信機６０とは、コーナ区域２４の
直線変化及び夾角の変化にもかかわらず、コーナ頂点６
３から一定距離を置いて維持される。

超音波トランスデユーサ４４，６０を前述したような離
れた状態に維持することにより、また同時に独立するト
ランスデユーサ４４，６００それぞれの面１２，２０に
関する方位を維持することにより、本発明による検査装
置は、わずか一対の超音波発信器及び指向性超音波受信
器でもって、２つの円筒形導管の内面１２．２０のコー
ナ区域の特定部分６６を完全に検査することができる。

また、本発明装置は、検査装置が検査しようとする鞍形
のコーナ区域を正確にたどるようにするために、マニプ
レータアーム１６が検査装置をノズル軸線ｌＯに沿って
移動させるようにすることを必要としないので、マニプ
レータアーム１６の運動を簡単にする。

本発明の好適な実施例についてさらに詳細に説明するこ
とにより、本発明による検査装置の他の特徴が明らかに
なるであろう。

再び第１図を参照するに、一対の音ビーム６２がマニプ
レータアーム１６及び検査装置１４により形成した平面
から外れて進むように示されている。第２．３及び４図
に描かれた千面夕からそれた方向へ超音波の音エネルギ
を発信して受信するように超音波トランスデユーサ４４
．６０を方位法めすることにより、コーナ区域において
半径方向に延びる亀裂を検出することができるので、コ
ーナ区域の検査を一層正確に行うことができる。

超音波検査の技術分野の尚業者によってさらに評価され
るものとして、発信する超音波ビームをそらすことによ
って、超音波の音エネルギがきず又は他の障害物に出会
うことなしにコーナ区域の特定部分を通過すれば、欠陥
のないことを表わす超音波エネルギが指向性受信器によ
り受けられることになる。コーナ区域の特定部分内に発
生ずる超音波の音エネルギのみを受けるように方位法め
された指向性受信器により欠陥のあることを表わす反射
超音波エネルギを検出することにより、遠（離れたとこ
ろで検査員によりなされる解析及びきず検知作業が簡単
になる。

このような特徴は、第５図に概略的に示されている。す
なわち、発信された超音波の音エネルギ７０は、ノズル
内面１２に参照符号７２に示す箇所で斜めにあたり、そ
れから固体のコーナ区域８４の中を通過する。検査装置
及びノズル交差部を囲を通過する浅い通路７４に溢って
反射される。この特定部分６２にもし半径方向の亀裂６
７が生じているときには、通路７４に沿って進んだビー
ム７０が容器内面２０における箇所７８のところで固体
のコーナ区域から抜は出る戻り通路７６に泪つて反射す
るようになる。この通路７６に沿５音ビームは、その通
路を再び表面反射により参照符号８０で示される通路に
変えられ、固体のコーナ区域を抜は出て浸し媒体８２を
通して通過する。

次に本発明の第２実施例について説明する。

第２の実施例によれば、検査装置は、ノズルの中心線と
一致する中心のまわりを回転するブームを包含する。こ
のブームに第１端が枢着されているアームの第２端は走
査されて検査されるリップに向かって下側に延びている
。このアームの第２端は、ノズルの内側円筒面に追従ず
ろローラによって支持されている。このような構造の基
本構体に、超音波発信器及び受信器用のキャリジを支持
するリンク機構が取付けられている。これらキャリジは
、°・アームがブームによって動がされるにつれて、ア
ームの第２端から垂下しているリンク機構により動かさ
れて、リップの表面をその角度θの変化にしたがって追
従する。ブームは、ノズルの内側縁の鞍形の外形てした
がって、ノズルの中心線のまわりを回転しながらこの中
心線に清って移動する。

キャリジに設けられる発信器及び受信器の数及び位置は
重要である。しかしながら、まず、ブームと、アームと
、ノズルの内側縁を限定するように交差するリップの２
つの側部に対するアーム及びキャリジ間のリンク機構と
の間の関係について、図面を参照して理解できるように
説明する。なお、発信器から受信した信号を解析するこ
とは電子技術の分野における事項であるとともに、よく
知られているので、その詳細な説明は省略する。本発明
で重要なのは、このような信号を得ることによって検査
を成し遂げることである。

しかして、本発明は、ノズルの内側縁のリップの両側部
に対する超音波発信器及び受信器用キャリジの機械的な
位置決めに関する。

第６図は、容器内部から見れ図であって、ノズル１０１
と検査装置との全体的な方位関係を示している。立面図
にて容器内部から見ると、ノズルＨ）ｘｕｉ、円として
表われろ内側縁１０２を有して〜・る。容器の壁１０３
はノズル１０１によって貫通されている。もちろん、こ
のノズル１０１は容器の壁１０３に浴接されている。本
発明による検査装置は、ブーム１０４を包含する。この
ブーム１０４がどのようにして支持されて回転しかつノ
ズル１０１の中心線１０５に沿って動くかは、ここでは
詳細に説明しない。ブーム１０４は円筒形ハブの形であ
ることか、容易に理解されよう。本発明による検査装置
は、このプームハブ１０４によって枢着されているもの
である。本発明による検査装置は、アーム１０６を包含
する。ブームハブ１０４は中心緋１０５のまわりを回転
し、これにより第１端がブーム疋取付けられているアー
ム１０６の第２端が走査して、図示の位置１８０°から
２７０°、０°を通って９０°になり、そして１８０°
の位置に戻ってくる。もちろん、この走査は逆方向にも
なし得るものであって、本実施例で右回りの走査にした
のは単に一例として選択したにすぎないものである。

第７図は、ノズル断面を示した側面図であって、ブーム
１０４と、アーム１０６と、内側縁１０２のリップを挾
持する発信器及び受信器用キャリジとの関係を表わして
いる。アーム１０６及びこのアーｊ、に装着されている
キャリジは、リップ面を検査する状態で表わされている
。第７図は、検査する位置に到着している状態のキャリ
ジを示している。また、この第７図によって、リップの
内側縁１０２が走査されるときのキャリッジとアーム１
０６との間の関係を理解することができる。

マス、アーム１０６はその第１端でピボット１０７を介
してブーム１０４に枢着されている。アーム１０６をこ
の位置にもたらす構造については図示していない。アー
ム１０６の第２端は、支柱１１１を介してロー２１１０
を担持する。支柱１１１は、その上端でピボット１１２
を介してアーム１０６の第２端に枢着されている。アー
ム１０６により支柱１１−１の角度を制御する構造の詳
細については、図示していない。これについては、アー
ム１０６を第７図に示す位置までもたらして、ローラ１
１０をリップ面１１３と接触させることによって安定し
た基礎を形成し、また、リンクＡ、Ｂ、Ｃ及びアーム１
０６によって形成される平行四辺形により平行関係な維
持していることを理解することで十分であろう。

このようにしてブーム１０４が中心線１０５に沿って移
動しかつ中心線１０５のまわりを回転することによって
、ローラ１１０がリップ面１１３の延長線上にあるノズ
ル２０１０円筒内面との接触を維持していることは、非
常に評価されるべきものである。もちろん、ノズル１０
１０表面は中心線１０５に対して同心円になっており、
また、このため、検査移動中においてアーム１０６が中
心線１０５となす角度は変化しない。ブーム１０４を第
７図の検査位置から引っ込める際には、アーム１０６は
上方向に枢動される。

説明をさらに進めるために、第７図は、アーム１０６、
支柱１１１及びローラ１１０が超音波発信器及び受信器
用キャリジを支持するための支持構体（固定ベース）を
構成してυ・ることを示している。

また、第７図は、容器壁面１１３と交差してノズル１０
１の内側縁１０２を形成するノズル面１１４を示してい
る。これら２つの面１１３と１１４とで形成される角度
はθで示されている。このθの値は、キャリジ１１５及
び１１６が内側縁１０２上を走査するのにしたがって変
化する。したがって、キャリジ１１５及び１１６の支持
構体は、この角度θの変化に適応しなければならない。

これらのキャリジ１１５，１１６は、超音波トランスデ
ユーサを保持するものである。この適応は、キャリジが
表面１１３及び１１４により形成した内側縁のリップ上
を走査するときに、キャリジ１１５に取付られている超
音波発信器とキャリジ１１６に取付けられている受信器
との間の平均距離を維持しながら、行わなければならな
い。

第６図では、ノズル１０１の内側縁１０２の鞍形の外形
は明らかに示されていない。この鞍形の外形は第７図に
十分水されており、ブーム１０４を中心、＄３１０５に
沿って移動させて、２つのキャリジ１ｊ５及び１１６が
表面１１３及び１１４に一様に接触するように維持させ
ることによって、鞍形の外形に沿う走査変化に局部的に
適応口なければならない必要性があることが分かるであ
ろう。前述した如く、ブーム１０４を中心線１０５に治
って移動させる機構は、本発明の要旨と直接関係がない
ので、図示されていない。本発明の説明にあたっては、
ブームが移動されて、同時にキャリジが内側縁１０２上
を走査するときに、アーム１０６の第２端（キャリジ側
端）とキャリジ１１５及び１１６との間のリンク機構の
動きを説明することだけで十分であろう。

しかして、ベースリンク１２０は、その第１端で、ピボ
ット１２１を介して枢着されている。このピボット１２
１は、支柱１１１の上に担持されており、これによって
検査のために走査が行われるときに中心線１０５に対し
て安定した一定関係が得られる。

ベースリンク１２０の第２端は、ピボット１２２を担持
している。このビボッ）　１２２によって、シーソーリ
ンクと称されるリンク】２３が担持されている。

シーソーリンク１２３は、キャリジ１１５及び１１６に
それぞれ接続されている両端を有する。さらに詳述すれ
ば、ピボット１２２はノーン−リンク１２３０両端のほ
ぼ゛中間に位置し、シーン−リンク１２３の第１端はキ
ャリジ１１５に接続されかつ第２端はキャリジ１１６に
接続されている。これらキャリジは、シーソーリンク１
２３の各端に非常に堅固には接続されてはいない。ピボ
ット１２４は、キャリジ１１５とシーソーリンク１２３
の第】端との間に形成され、一方ビボット１２５はリン
ク１２６の第２端とキャリジ１２６どの間に形成されて
いる。すべてのピボット（１２１，１２２，１２４及び
１２５）は、リンク機構がアーム１０６及び支柱１１１
のなす平面内又はこれと平行に弧を描いて動き得るよう
にしている。ベースリンク１２０がその第１端のピボッ
ト１２１のまわりを右回り方向へ枢動すると、シーソー
９７２１２３０両端に取付けられているキャリジ１１５
及び１】６は表面１１３及び１１４にもたらされる。角
度θが変化するにつれて、シーソーリンク１２３がピボ
ット１２２で枢動し、また、キャリジ１１５及び１１６
カヒボツｌ−１２４及び１２５でそれぞれ枢動し、これ
により各キャリジとこれらキャリジが関連するリップ表
面との間の均一な関係は維持される。

弾性力をベースリンク１２０に右回り方向で加えること
により、検査走査中、キャリジと表面との接触を確実に
維持することができる。このため、支柱１１１トベース
リンク１２０とを接続しているピストンシリンダが参照
符号１２６で示され℃いる。

空気圧でこのピストンシリンダ１２６を作動させて、ベ
ースリンク１２０を回転させるのに必要な方向への弾性
力を得ることは、非常に有効な手段である。

しかし、これに代えて、ばね手段を適尚に使用できるよ
うに設計することもできる。最後に１　ビア４１゛ット
１２１のまわりのベース９フ２１２００回転運動は、ブ
ーム１０４の移動運動と同時になされ、これにより内側
縁の鞍形に適応することかできる。

第８図は、９０°及び２７０°の走査位置における角度
θの大きさを示している。その第８図の角度θは第７図
の角度θと比較してかなり大きくなっている。すでに述
べたように、３６０°走査検査中、角度Ｏの変化に適応
することが要求されるので、ベースリンク１２０はピポ
ツ）　１２１のまわりを枢動し、またシーソーリンク１
２３はピボット１２２のまわりを枢動し、かつキャリジ
１１５はピボット１２４のまわりを枢動するとともに、
キャリジ１１６はピボット１２５のまわりを枢動する。

ここで、゛適応”とは、もちろん、キャリジ１１５及び
１１６とアーム１０６の第２端との間に枢着したリンク
機構を調整することによって、キャリジ１１５及び１１
６を一定平均距離に離して、各キャリジが走査する表面
に対する関係が均一になるよう維持することを意味する
。第７図は、１８００又はθ°の走査位置におけるキャ
リジ１１５及び１１６を示し、また第８図は９０’及び
２７０°の走査位置におけるキャリジ１１５及び１１６
を示し、これにより角度θの範囲が示されている。第９
図は、キャリジ１１５及び１托に取付けた超音波発信器
及び受信器の方位関係を示している。

この第９図は、第６図及び第７図と同様に、１８０°の
位置におけるキャリジ１１５及び１１６を示して（・る
。また、第９図には、キャリジ１１５及び１１６のみが
内側縁リップ１０２及び表面１１３．１］４と関連して
示されている。

しかして、超音波発信器からの超音波を最大に受けるよ
うにするために、１つの発信器に対して２つの受信器が
設けられている。すなわち、２つの超音波発信器がキャ
リジ１１５に取付けられかつ各発信器のための一対の受
信器がキャリジ１１６に取伺けられている。キャリジ１
１５に取付けられている発信器１３０に対しては、キャ
リジ１１６に取付けられている一対の受信器１３１及び
１３２が関連する。この発信器１３０は、キャリジ１ｉ
５及び１１６間のリンク機構がアーム１０６の一端で動
く平面に対して斜めにリップ１０２へ超音波の音ビーム
を向けるように方位決めされている。この平面は、もち
ろん、中心ｍ１０５を含む。受信器１３１及び１３２は
、きずなどの欠陥部分によって反射されるいかなる音ビ
ームも受けるように方位決めされている。

さらに一方の受信器１３２は、１８０°及びｏｏの位置
で発信器１３０からの最大信号を受けるように方位決め
されている。これて対して、他方の受信器１３１は、９
０°及び２７０°の位置で発信器１３０がらの最大信号
を受けるように方位決めされている。

受信機１３１及び１３２によって発生した信号は離れた
場所で合成され、これにより表示がなされる。

走査はいろいろな位置を連続して徐々に進むので、受信
器からの合成信号は、リップ１０２内のきずなどの欠陥
部分の位置を表示する。

被検査区域を拡大するために、第２の発信器１３５がキ
ャリジ１１５に取付けられ、また一対の受信器１３６及
び１３７がキャリジ１１６に取付けられている。発信器
１３５と受信器１３６及び１３７＆は、前述した発信器
１３０と受信機１３１及び１３２とによる検査範囲と対
称な検査範囲を検査できるように方位決めされて、それ
ぞれのキャリジ１１５と１１６とに取付けられている。

再度、念のために、検査は被覆材の下にあるリップ材料
内の欠陥部分を検出するためであることを強調しておく
。以上述べた説明では、ノズル内面の被覆材の存在につ
いては詳細に説明しなかった。それにもかかわらず、こ
の非破壊型の検査を採用した理由の１つは、リップ１０
２の被覆材の表面下に潜伏するこれらの欠陥を捜し出す
ことである。

以上、ブー托４とキ、ヤリジ１１５及び１１６との間の
新規な構成のリンク機構について説明してきた。このリ
ンク機構及びノズル中心線に泪ったブームハブの移動に
よって、リップ１０２の内側縁の鞍形外形と角度θの変
化との両方に検査走査中適応して、キャリジ１１５及び
１１６を互いに適正な関係に維持することができる。ま
た、キャリジ１１５上の発信器及びキャリジ１１６上の
受信器の方位は、すべての走査位置で最大である受信器
からの合成信号を得ることができるように、維持される
。

以上、本発明の検査装置について説明してきたが、１つ
十分強調されなかったものがある。すなわち、細長いア
ーム１０６は、ブームハブ１０４　Ｋ　枢着されている
図示したアームだけに限らないということである。第７
図には、他のアーム１０６ａの断片がブームハブ１０４
に枢着されている状態が示されている。このアーム１０
６ａによって、他の発信器及び受信器用キャリジを使用
して、キャリジ１１５及び１１６により検査される表面
部分から１８０°のノズル表面まで検査範囲を広げるこ
とができる。アーム１０６ａに取付けた検査装置による
検査方法は、アーム１０６に取付けた検査装置による検
査方法と同じであるので、その詳細な説明は省略し、こ
のアーム１０６ａによりアーム１０６による検査に続い
て２次検査を行うことができることを述べておく。

ブームハブ１０４がアーム１０６ａによる２次検査のだ
めにノズルの内部に移動されると、ベースリンク１２０
はアクチュエータ１２６によって第７図に示す位置から
上方向に回転させられる。しかしながら、本発明の最大
の特徴は、ブームノ・プ１０４からキャリジ１１５及び
１１６までに及ぶリンク機構の順応性幸 を具体化したとこにある。

アーム１０６のリンク機構の第１の特徴は、ローラ１１
０を面１１３上に降ろして固定ベースを形成させること
にある。これによりピボット１２１が、走査中、中心線
１０５から一様に離れたところに安定して確立される。

第２の特徴は、細長し・ベース−／ リンク１２０がアーム１０６の第２端と７−／−リンク
１２３との間に形成されていることである。シーン−リ
ンク１２３はその一端がキャリジ１１５に枢着され、ま
たシーソーリンと他端（まギヤ１ノジ１１６に枢着され
ている。リップ表面間の角度が変化するのにしたがって
、すべてのピボットは、キャリジが走査されるリップ表
面に対して均一な接触を維持することができるようにピ
ボット１２１に関して調整され、一方、キャリジ１１５
及び１１６は互℃・に一定平均距離離して維持される。

キャリジが走査中位置決めされていると℃・う前述した
特徴と関連し、キャリジ１１５上の１又は２以上の発信
器は超音波の音ビームを内側縁のリップ内部に対し斜め
に入るよう向け、一方、キャリジ１１６上の受信器はリ
ップ内部に発生している欠陥部分によって反射されるい
かなる音ビームをも受けることができるように方位決め
されている。

以上、添付図面を参照して本発明の好適な実施例につい
て詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施例に決し
て限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない
で種々の変化がなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による材料欠陥検出装置に
おけるマニプＶ−タアームがノズルの孔内部に位置され
ている状態を示す部分図、第２図は第１図の検出装置を
ノズル及び容器の両軸線を含む平面から見て示す、第１
図の２−２線側面図、第３図は第１図の検出装置が１８
０°変位した状態を詳細に示す側面図、第４図は第１図
の検出装置が９０°又は２７０°変位した状態を詳細に
示す側面図、第５図は超音波ビームが被検査固体の内部
を斜めに進む状態を詳細に示す等角略図、第６図は本発
明の第２実施例による装置により検出される内側縁リッ
プを有する原子炉容器のノズルの容器側端を示す立面図
、第７図は第６図におけるノズルのリップ及びその検査
装置を示す側断面図、第８図は９０°又は２７０°の走
査回転において内側縁リップ面上に位置している第７図
の検査装置の超音波発信器及び受信器用キャリジを詳細
に示す側面図、及び第９図は第７図の９−９線矢視図で
ある。 １０・・ノズル軸線、１１・・容器軸線、１２・・ノズ
ル内面、１４・・検査装置、１６・・マニグンータアー
ム、１８・・コーナ区域、２０・・容器、２４・・基材
、２６・・被覆材、２８・・ブーム、３４・・ローラ、
３６・・ローラヨーク、３８・・スイングアーム、４ｏ
・・アクチュエータ、４２・・キマリジスライド、４４
・・超音波発信器、４６・・スライダ、４８・・スプリ
ング、５０・・ピボットアーム、５２・・ピボット、５
４・・第２キヤリジ、５６・・ローラ、５８・　・ロー
ラ、６０・・超音波受信器、　１０１　・・ノズル、１
０２　°゛内側縁、１０３・・容器の壁、１０４　・・
ブーム、１０６・−７−ム、１０７　−　・ピボット、
１１０・・ｌ：’−７，１１１　・・支柱、１１２　・
　・ピボット　、１１５　、１１６　・・キャリジ、１
２０　・・ベースリンク、１２１　・・ピボット、１２
２　・　・ピボット、１２３　・・シーソーリンク、１
２４　・・ピボッ）、１２５　・　・ピボット、１２６
　・・ピストンシリンダ、１３０．１３５・・超音波発
信器、１３１　、１３２　、１３６　、１３７　・　・
超音波受信器。 第１頁の続き 優先権主張　＠１９８３年１０月１３日［相］米国（Ｕ
Ｓ）■５４１４０６ ０発　明　者　シーラン・クリス ユーゴスラビャ国ザクレブ４１００ ０プロレテルスキー・ブリガー ダ３フインステイチュート・ザ・ エレトロブリブレデュ（番地な し） 手続補正書（自発） 昭和５９年　７月１１日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示　特願昭５９年１２００４６号２、発明
の名称　材料欠陥を検出する方法及びその装置３、補正
をする者　事件との関係　出願人名称　コンパッション
・エンヂニアリング・インコーホレーテッド ４、代理人　〒１００東京都千代田区有楽町−丁目８番
１号６、補正の内容 （Ａ）明細書を次のように補正します。 （１）第７頁第７行「遮幣水」を「遮蔽水」と訂正しま
ず。 （２）第１９頁第１０行「マンブレークアーム」を［マ
ニプレータアーム」と訂正します。 （３）第２３頁第１６行「反射」を「屈折」と訂正しま
す。 を （４）　第２４頁第２行「反射ＪＪｒ屈折」と訂正しま
す。 （５）第２５頁第１６行「見れ図」を「見た図」と訂正
します。 ５）第２８頁において、第１７行［１１３Ｊを「１１４
」と訂正し、第１８行「１１４」を「１１３」と訂正し
ます。 （７）第３１頁において、第３行「１２６」を「１２３
」と訂正し、第４行「１２６　Ｊを「１１６」と訂正し
ます。 ＣＢ）図面を次のように補正します。 第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、１６図、第
７図、第８図及び第９図を、それぞれ、ここに添付した
第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第
７図、第８図及び第９図とさしがえます。 ＦＩ６．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２つの円筒形導管の交差部によって形成されるコーナ
   区域の内部に存在する半径方向に向いた材料欠陥を検出
   する方法において、超音波の音エネルギのビームを、第
   １の導管に対して斜めの角度でかつこの第１の導管及び
   第２の導管の中心線により限定した平面に対してそらし
   て前記コーナ区域に発信する段階と、前記第２の導管の
   表面を指向性をもって監視して、前記コーナ区域内部に
   存在する半径方向に向いた材料欠陥によって反射される
   反射超音波エネルギの存在を検出する段階とを包含する
   材料欠陥の検出方法。 ２　コーナ箇所で交わる第１の表面と第２の表面とを有
   する一対の固体材料の交差部により形記コーナ区域の第
   １表面上を移動自在である第１のキャリジと、この第１
   キヤリジを前記第１の表面から上方に一定距離置いたと
   ころに維持する手段と、前記第１のキャリジに滑動自在
   に取付けられて、超音波の音エネルギを前記コーナ区域
   の表面下の特定領域へ向けて発信する第１の超音波トラ
   ンスデユーサと、一端がこの第１のトランスデユーサに
   かだ（固着されているとともに、前記コーナ箇所を少な
   くとも部分的に囲むように延びている枢動アームと、こ
   のアームの固着されていない他端に設けたピボットと、
   このピボットのところで前記アームに取付けられて、同
   ピボットのまわりを自由に移動自在である第２のキャリ
   ジと、この第２キヤリジを前記第２の表面に関して一定
   距離置いてその方位を維持する手段と、前記第２のキャ
   リジに取付けられて、前記特定領域内部の材料欠陥によ
   って反射される超音波の音エネルギを受ける第２の超音
   波トランスデユーサとを包含する材料欠陥検出装置。 ３　原子炉容器のノズルの内側縁リップを検査する装置
   であって、前記ノズルの中心線と一致する軸線を有して
   このノズルの軸線のまわりを回転するとともにこの軸線
   に沿って水平に移動するブームハブを包含する検査装置
   において、前記ブームハブの前端に第１端が枢着されて
   いる第１の細長いアームと、このアームの第２端に接続
   され、前記ブームハブが前記ノズルの中心線のまわりを
   回転するとともにこの中心線に活って移動することによ
   りこのノズルの円筒内面に係合させられるローラと、前
   記アームの第２端に第１端が枢着されている細長いベー
   スリンクと、このベースリンクの第２端の接続され、前
   記ノズルの内側縁りツノ上を移動するとともに、超音波
   をこのリップを通して前記原子炉容器の内部へ向かって
   向けさせる超音波発信器と、前記ベースリンクに接続さ
   れているとともに、前記ノズル内面とともに前記内側縁
   を形成する他のノズル面上を移動するように位置決めさ
   れて、前記発信器からの超音波を受けろ受信器と、前記
   ベースリンク及び前記細長いアーム間に接続され、この
   ベースリンクの第２端とこの第２端に取付けられている
   前記発信器及び前記受信器とを前記リップの表面に向け
   て回転させる力をベースリンクに発生させる手段とを包
   含し、前記ブームハブが前記アームを回転させて、こυ
   アームが前記リップの円周を走査するときに、前記ベー
   スリンクの枢動と前記ブームハブの移動とが前記内側縁
   の鞍形の外形に適応するよう（協働して、前記発信器と
   前記受信器とを互い（一定平均距離に置いて維持するよ
   うにしてな５検査装置。