WO2017043581A1 - 非破壊検査装置と方法 - Google Patents

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WO2017043581A1
WO2017043581A1 PCT/JP2016/076470 JP2016076470W WO2017043581A1 WO 2017043581 A1 WO2017043581 A1 WO 2017043581A1 JP 2016076470 W JP2016076470 W JP 2016076470W WO 2017043581 A1 WO2017043581 A1 WO 2017043581A1
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WO
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time point
inspection object
neutrons
neutron
incident
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PCT/JP2016/076470
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English (en)
French (fr)
Inventor
淑恵 大竹
義雅 池田
Original Assignee
国立研究開発法人理化学研究所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/203—Measuring back scattering
    • G01N23/204—Measuring back scattering using neutrons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T3/00—Measuring neutron radiation
    • G01T3/06—Measuring neutron radiation with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
    • G01V5/22—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays
    • G01V5/222—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays measuring scattered radiation

Definitions

  • the present invention relates to a nondestructive inspection apparatus and method for inspecting whether or not there is a defect in an inspection object based on neutrons that are returned from the inspection object by making a pulse neutron beam incident on the inspection object.
  • Infrastructures such as airport runways, automobile roads (for example, highways), tunnels, bridges, etc. may be defective due to their use or aging.
  • a defect there may be a portion where a water is accumulated or a cavity inside the infrastructure structure.
  • an inspection method there is a method of measuring the property of the road surface and inspecting whether the road surface is normal based on the measured value (see, for example, Patent Document 1 below). For example, by using a laser scanner to scan the road surface with laser light, the crack rate, rutting (standard deviation of unevenness in the transverse direction) and flatness (standard deviation of unevenness in the longitudinal direction) are obtained, and these Calculate the value obtained by the function. It is determined whether the road surface is normal based on the calculated value.
  • JP 2005-227249 A Japanese Patent Laid-Open No. 06-074920
  • a neutron transmission image cannot be obtained on the road surface or the inner wall of the tunnel. This is because the neutron detector cannot be arranged on the side (for example, the inside of the road surface) opposite to the side on which the neutron beam is incident (for example, the front side of the road surface).
  • an object of the present invention is to use the neutrons inside the inspection object without arranging a neutron detector on the opposite side (for example, the inside of the road surface) to the side on which the neutron beam is incident (for example, the front side of the road surface).
  • An object of the present invention is to provide a nondestructive inspection apparatus and method capable of inspecting the presence or absence of defects.
  • a neutron source that emits a pulsed neutron beam to the surface of an inspection object
  • a neutron detector for detecting scattered neutrons scattered and returned from the inspection object
  • a nondestructive inspection device comprising: a measurement device that measures the number of detected scattered neutrons by a neutron detection device and generates detection number data representing the detection number with respect to time.
  • This nondestructive inspection device can be configured as follows, for example.
  • the detection number data is data in which each measurement time point and the detection number at the measurement time point are associated with each other.
  • the non-destructive inspection apparatus is preferably configured to detect the detection time with a time point when the neutron source emits a pulsed neutron beam to the inspection object as a first time point and a time point that has passed a set time from the first time point as a second time point.
  • An arithmetic unit is provided that calculates an integrated value of the detected numbers after the second time point based on the numerical data.
  • the detection number data may be an integrated value of the detection numbers after the second time point after the set time has elapsed from the first time point when the neutron source emitted the pulsed neutron beam to the inspection object.
  • the second time point is set so that the above ratio occurs in the period from the first time point to the second time point.
  • the detected scattered neutrons can be neutrons with low energy (thermal neutrons in one example). Since neutrons easily react with water, when there is a portion where water exists inside the inspection object, most of the scattered neutrons from this portion become low-energy neutrons. Since low energy neutrons take longer to return than high energy neutrons, if the above integrated value is larger than the reference value, the defective part where water is present inside the inspection object It can be judged that there is.
  • the reference value is the above-described integrated value obtained when neither water nor a cavity exists inside the inspection object. On the other hand, when there is a portion where a cavity exists in the inspection object, low energy neutrons returning from this portion are reduced. Therefore, when the above integrated value is smaller than the above reference value, it can be determined that there is a defective portion in which a cavity exists in the inspection object.
  • a predetermined value of the scattered neutron having a small energy equal to or lower than the set value is set so that the above-described ratio occurs after the second time point.
  • the neutron detector detects scattered neutrons at each position on the incident surface facing the surface of the inspection object,
  • the measurement device generates the detection number data for each position on the incident surface.
  • a pulsed neutron beam is incident on the surface of the inspection object, thereby detecting scattered neutrons scattered back on the inspection object,
  • a non-destructive inspection method characterized by measuring the number of detected scattered neutrons and generating detection number data representing the number of detections with respect to time.
  • the detection number data representing the number of scattered neutrons scattered and returned from the inspection object with respect to time is the inspection object data. It changes depending on the presence or absence of defects inside the object. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of a defect in the inspection object based on the generated detection number data. Therefore, the presence or absence of an internal defect in the inspection object can be determined without detecting neutrons that have passed through the inspection object.
  • FIG. 1 shows a configuration of a nondestructive inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the structural example of the nondestructive inspection apparatus by embodiment of this invention is shown.
  • 4 shows another configuration of a nondestructive inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the number of reflected neutrons detected with respect to time is shown.
  • Data representing a plurality of integrated values corresponding to a plurality of light detection elements in a two-dimensional coordinate range is shown. It is data which shows the integrated value of the number of reflected neutrons calculated
  • the positional relationship among the pulsed neutron beam, the inspection object, and the scintillator is shown.
  • Example 1 Another positional relationship among the pulsed neutron beam, the inspection object, and the scintillator is shown. Another positional relationship among the pulsed neutron beam, the inspection object, and the scintillator is shown. It is the data which shows the integrated value of the number of reflected neutrons calculated
  • the structure of Example 1 by experiment is shown. The measurement result of Example 1 is shown. The structure of Example 2 by experiment is shown. The measurement result of Example 2 is shown. The structure of Example 3 by experiment is shown. It is a BB arrow line view of FIG. 11A, and shows a neutron detector. The measurement result of Example 3 is shown. The another measurement result of Example 3 is shown. The structure of Example 4 by experiment is shown. The measurement result of Example 4 is shown.
  • Example 4 The structure of the nondestructive inspection apparatus which has the function to detect the depth of water or a cavity is shown.
  • the structure of Example 5 by experiment is shown. Another arrangement of Example 5 is shown. Another arrangement of Example 5 is shown. Another arrangement of Example 5 is shown. The measurement result of Example 5 is shown.
  • FIG. 1 shows a configuration of a nondestructive inspection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the nondestructive inspection apparatus 10 is an apparatus for inspecting the presence or absence of defects inside the inspection object 1 using backscattering of neutrons.
  • the inspection object 1 may be an infrastructure structure such as an airport runway, an automobile road (for example, a highway), a tunnel, or a bridge.
  • the nondestructive inspection apparatus 10 includes a neutron source 3 that emits a pulsed neutron beam to the surface 1a of the inspection object 1 over a minute time width, and a neutron detection that detects scattered neutrons that are scattered and returned from the inspection object 1.
  • the apparatus 5 includes a measurement device 7 that measures the number of scattered neutrons detected by the neutron detection device 5 and generates detection number data representing the detection number with respect to time.
  • the time width of the pulse of the pulsed neutron beam is preferably smaller than 0.1 milliseconds, but is not limited to this as long as it does not hinder the detection of defects.
  • a synchronization signal indicating the pulse neutron emission time may be output from the neutron source 3 to the measurement device 7. Based on this synchronization signal, the measuring device 7 may generate detection number data after the pulse neutron beam emission time.
  • FIG. 2A shows a configuration example of the nondestructive inspection apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the nondestructive inspection device 10 further includes a calculation device 9.
  • the nondestructive inspection apparatus 10 will be described in detail.
  • the neutron source 3 emits a pulsed neutron beam to the surface 1 a of the inspection object 1 and makes the pulsed neutron beam enter the inspection object 1.
  • the neutron source 3 includes a charged particle source 3a, an accelerator 3b, a beam adjuster 3c, a target 3d, a container 3e, and a tubular shielding member 3f.
  • the charged particle source 3a generates protons.
  • the acceleration device 3b includes a plurality of accelerators 3b1 and 3b2 that sequentially accelerate protons generated by the charged particle source 3a.
  • protons accelerated by the acceleration device 3b have an energy of 1 MeV or more.
  • the beam adjuster 3c includes a plurality of magnetic field coils that adjust the direction and spread of the proton beam accelerated by the acceleration device 3b according to the target 3d.
  • the proton beam that has passed through the beam adjuster 3c is incident on the target 3d. Thereby, neutrons are generated by the reaction between the proton and the target 3d (for example, beryllium).
  • the target 3d is disposed in a container 3e formed of a material that is difficult to transmit neutrons.
  • the container 3e has a hole penetrating from the outer surface to the inside of the container 3e.
  • a tubular shielding member 3f for neutron emission is attached to this hole.
  • the tubular shielding member 3f is formed of a material that does not easily transmit neutrons. Neutrons generated in the target 3d pass through the inside of the tubular shielding member 3f and become pulsed neutron rays and enter the inspection object 1. At this time, the energy of each neutron of the pulsed neutron beam is, for example, 0.1 to 5.0 MeV, but may be set to an appropriate value according to the type of the inspection object 1.
  • the neutron detector 5 scatters neutrons (hereinafter referred to as “scattered neutrons”) scattered from the surface 1a of the inspection object 1 and returned from the surface 1a among the pulsed neutrons incident on the surface 1a of the inspection object 1 from the neutron source 3. (Also called reflected neutrons).
  • Scattering is a change in the traveling direction of the pulsed neutron beam (beam / particle).
  • the traveling direction of the pulsed neutron beam is the pulsed neutron beam when viewed from the incident substance (inspection object 1).
  • the direction of exiting (progressing) to the opposite side of the incident side differs from the direction of exiting to the incident side of the pulsed neutron beam.
  • neutrons reflected as a result of scattering are used and detected. Reflection means that the traveling direction of neutrons is opposite to the incident direction as a result of one or more scattering.
  • the scattering phenomenon is basically accompanied by the scattering phenomenon, and a specific case as a result of the scattering phenomenon corresponds to the reflection phenomenon.
  • Scattering means that neutrons incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 change the traveling direction and speed by interacting with the substance of the inspection object 1.
  • Reflection means that neutrons incident on the surface 1a of the inspection object 1 from the neutron source 3 return from the surface 1a to the same side as the position of the neutron before the incidence by scattering on the inspection object 1.
  • the reflected neutron is a pulsed neutron beam incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 (that is, a large number of neutrons constituting the pulse neutron beam).
  • the other part is absorbed by the interaction with the inspection object 1 (that is, changed to heat or becomes another radiation). Disappear. Further, a part of the pulse neutron beam incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 is not absorbed by the inspection object 1 but passes through the inspection object 1, and the inspection object 1. Then, it goes out of the inspection object 1 from the surface (not shown) opposite to the surface 1a.
  • the neutron detection device 5 includes a neutron detector 5a and a photodetector 5b which are scintillators.
  • the scintillator 5a is provided at a position facing the surface 1a of the inspection object 1 on which the pulsed neutron beam emitted from the neutron source 3 is incident.
  • the scintillator 5a has an incident surface 5a1 on which reflected neutrons from the surface 1a are incident, and emits light by the incident reflected neutrons.
  • the photodetector 5b detects light emission by the reflected neutrons incident on each position of the incident surface 5a1.
  • the photodetector 5b includes a plurality (preferably many) optical fibers 5b1 and a plurality (preferably many) optical detection elements 5b2.
  • the plurality of optical fibers 5b1 are provided corresponding to the plurality of positions on the incident surface 5a1, respectively.
  • the plurality of light detection elements 5b2 are provided corresponding to the plurality of optical fibers 5b1, respectively. That is, the light emitted from the scintillator 5a by the reflected neutrons incident on each position of the incident surface 5a1 is detected by the light detection element 5b2 corresponding to the optical fiber 5b1 via the optical fiber 5b1 corresponding to the position.
  • the pulse neutron beam and the reflected neutron that are incident on the inspection object 1 can be hardly incident on the light detection element 5b2, so that the light detector 5b can be prevented from being damaged by the neutron.
  • each optical fiber 5b1 is attached to a surface opposite to the incident surface 5a1. In this case, when viewed from a direction orthogonal to the incident surface 5a1, one end of each optical fiber 5b1 is at the same position as the position of the incident surface 5a1 corresponding to the optical fiber 5b1.
  • the incident surface 5a1 is preferably a flat surface.
  • the scintillator 5a may be arranged in a region (hereinafter referred to as a passing region) through which a pulsed neutron beam passes from the neutron source 3 toward the inspection object 1.
  • a pulsed neutron beam from the neutron source 3 passes through the scintillator 5a and enters the inspection object 1.
  • the scintillator 5a may be disposed near the passage region of the pulsed neutron beam (preferably, adjacent to the passage region) and away from the passage region. Good.
  • the other points of the nondestructive inspection apparatus 10 may be the same as in the case of FIG. 2A. 2B, neutrons emitted from the neutron source 3 and before entering the inspection object 1 have high energy. Since the scintillator 5a is out of the passage region of the pulsed neutron beam made of such neutrons, the scintillator 5a can be suppressed from being damaged by the pulsed neutron beam (however, when the possibility of such damage is low). May be the arrangement of FIG. 2A).
  • the scintillator 5a is disposed in the vicinity of the passage region (for example, adjacent to the passage region), a sufficient number of reflected neutrons enter the scintillator 5a. Therefore, the presence or absence of defects inside the inspection object 1 can be inspected based on the detection number data representing the number of reflected neutrons detected by the scintillator 5a with respect to time.
  • the measuring device 7 measures the number of reflected neutrons detected (hereinafter also simply referred to as the number of detections) by the neutron detection device 5 (for example, at each successive measurement point) while measuring the elapsed time. More specifically, the measuring device 7 measures the number of times of light emission detected by the light detection element 5b2 as the number of reflected neutrons detected for each light detection element 5b2 while measuring the elapsed time, and measures the number of detections.
  • the detection number data expressed with respect to the elapsed time is generated. That is, the detection number data is generated for each photodetecting element 5b2.
  • the detection number data is data in which each measurement time point after the first time point when the neutron source 3 starts to emit a pulsed neutron beam to the inspection object 1 and the detection number at the measurement time point to each other.
  • each measurement point means a minute time that is continuous with respect to the elapsed time without a gap.
  • Each minute time is preferably a time smaller than 100 microseconds (for example, 50 microseconds), but is not limited to this as long as it does not hinder the detection of defects.
  • the neutron detector 5 uses a neutron detector 5a (for example, a scintillator or a PSD described later) to cross (for example, orthogonally intersect) the traveling direction of the pulsed neutron beam toward the surface 1a of the inspection object 1 2 Reflected neutrons are detected at each position on the dimension incidence surface 5a1 (for example, a surface along the surface 1a).
  • the measuring device 7 generates the above-described detection number data for each position on the two-dimensional coordinate plane.
  • the detection number data may mean detection number data for each position in the two-dimensional coordinate plane.
  • the neutron source 3 starts emitting pulsed neutrons at the first time point, and preferably has a shorter time width than the set time from the first time point to the second time point described later (for example, one third or less of the set time).
  • the emission of neutrons is almost (or completely) completed.
  • This time width is smaller than 0.1 milliseconds as described above, for example.
  • the detection number data is preferably data up to a point where the detection number becomes sufficiently small (for example, becomes zero) to such an extent that the determination of the presence / absence of the defect is not affected.
  • the arithmetic device 9 Based on the number-of-detection data generated by the measuring device 7, the arithmetic device 9 detects after the second time after a set time has elapsed since the first time when the neutron source 3 started to emit the pulsed neutron beam to the inspection object 1. Find the integrated value of the number.
  • the second time point is set as described later.
  • the integrated value is an integrated value up to a point where the number of detections becomes sufficiently small (for example, becomes zero) to such an extent that the determination of the presence / absence of a defect is eliminated.
  • Detected number data is generated by the measuring device 7 for each of the light detecting elements 5b2 described above, and an integrated value corresponding to the light detecting element 5b2 is obtained by the arithmetic device 9 based on the detected number data.
  • the integrated value for each photodetecting element 5b2 thus obtained may be stored in the storage device.
  • the integrated value for each photodetecting element 5b2 may be displayed on the display directly from the arithmetic device 9 or via the storage device, or may be printed on paper.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the setting at the second time point.
  • the graph of FIG. 3 shows the number of reflected neutrons versus time.
  • FIG. 3 is obtained by simulation.
  • the horizontal axis indicates the elapsed time, and the measurement start time (that is, the origin of the horizontal axis) is the first time when the neutron source 3 starts emitting pulsed neutrons to the inspection object 1. is there.
  • the vertical axis represents the number of reflected neutrons returning from the surface 1a.
  • a dashed line curve A indicates the number of neutrons emitted from the neutron source 3 to the inspection object 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the setting at the second time point.
  • the graph of FIG. 3 shows the number of reflected neutrons versus time.
  • FIG. 3 is obtained by simulation.
  • the horizontal axis indicates the elapsed time
  • the measurement start time that is, the origin of the horizontal axis
  • the vertical axis represents the number of
  • a solid curve B shows the number of reflected neutrons generated with an energy higher than a set value (here 2 ⁇ 10 ⁇ 1 eV), and a broken curve C has an energy equal to or lower than the set value. Indicates the number of reflected neutrons generated.
  • most of the reflected neutrons having an energy higher than the set value (a ratio within 50% to 90%, for example, 80%) or more is a predetermined time (for example, 30 microseconds) from the first point It is detected by the 2nd time point which passed only. That is, when a large number of neutrons incident on the inspection object 1 are scattered by a hard substance (for example, asphalt, concrete, metal, etc.) in a defect-free region in the inspection object 1, most of them are in an early stage until the second time point. It has the property of returning at On the other hand, after this second time point, most of the reflected neutrons (for example, thermal neutrons) whose energy is equal to or lower than the set value are detected.
  • a hard substance for example, asphalt, concrete, metal, etc.
  • the set value may be a constant value within a range of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 eV to 1.0 ⁇ 10 5 eV, and preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 eV to 1.0 ⁇ . It may be a constant value within a range of 10 3 eV, more preferably a constant value within a range of 0.5 ⁇ 10 ⁇ 1 eV to 1.0 ⁇ 10 eV (eg, 2 ⁇ 10 ⁇ 1 eV). .
  • the presence or absence of the defect (water part or cavity) inside the inspection object 1 can be determined as follows. After the second time point, most of the reflected neutrons detected become low energy neutrons (for example, thermal neutrons) with relatively low energy. Since neutrons easily react with water, when there is a portion where water exists inside the inspection object 1, most of the reflected neutrons from this portion become low energy neutrons. Therefore, when the above-described integrated value is larger than the above-described reference value, it can be determined that there is a defective portion in which water is present inside the inspection object 1. On the other hand, in the case where a cavity exists inside the inspection object 1, the neutron does not easily lose energy depending on the cavity. Therefore, when the integrated value of the number of reflected neutrons (for example, low-energy thermal neutrons) after the second time point is smaller than the above-described reference value, it can be determined that a cavity exists at that position.
  • the integrated value of the number of reflected neutrons for example, low-energy thermal neutrons
  • the second time point is set by the following method (1) (2) or (3).
  • the second time point may be set experimentally or by simulation for each type of inspection object 1 by the methods (1) to (3).
  • the arithmetic device 9 obtains an integrated value (total value) of the number of reflected neutrons detected by the neutron detector 5 after the second time point set by the method (1), (2) or (3).
  • the second time point is set such that a predetermined ratio or more of the reflected neutrons having the above (for example, reflected neutrons having higher energy than thermal neutrons) occurs in the period from the first time point to the second time point.
  • the predetermined ratio may be a constant ratio within a range of 50% to 100%, preferably a constant ratio within a range of 60% to 100%, and more preferably 70% to 98%. It is a certain ratio within the range.
  • the second time point is set so that a predetermined ratio or more of reflected neutrons (for example, thermal neutrons) is generated after the second time point.
  • the predetermined ratio may be a constant ratio within a range of 10% to 98%, preferably a constant ratio within a range of 20% to 98%, and more preferably 50% to 98%.
  • FIG. 4 shows data representing a plurality of integrated values corresponding to the plurality of light detection elements 5b2 in a two-dimensional coordinate range.
  • the integrated value based on the number of light emission detections by the plurality of light detection elements 5b2 is a numerical value at a plurality of positions (small squares in this figure) in a two-dimensional coordinate range, for example, as shown in FIG.
  • the data may be displayed on a display or printed on paper as data represented by the shade, color, or pattern of the color corresponding to the value (in FIG. 4, the density of the oblique lines applied).
  • the arrangement of the plurality of positions in the two-dimensional coordinate range is preferably the same as the arrangement of the plurality of photodetecting elements 5b2 respectively corresponding to the plurality of positions.
  • the arrangement of the plurality of light detection elements 5b2 is the same as the arrangement of the plurality of positions on the incident surface (surface 1a) of the inspection object 1 corresponding to the plurality of light detection elements 5b2.
  • the integrated value is larger as the position (small square) where the density of the applied oblique lines is higher, and the portion with the highest density corresponds to the water portion in the inspection object 1.
  • the nondestructive inspection apparatus 10 may include a data processing apparatus 11 that generates data representing a plurality of integrated values corresponding to the plurality of light detection elements 5b2 in a two-dimensional coordinate range as shown in FIG.
  • the neutron source 3 described above can be made small enough to be loaded on a vehicle such as a truck. Therefore, for example, an airport runway, an automobile road, or a tunnel structure as the inspection object 1 while the vehicle moves while the above-described nondestructive inspection device 10 is loaded on a vehicle such as a truck.
  • the nondestructive inspection apparatus 10 can inspect whether or not there is a defect inside the object (structure that forms a tunnel).
  • a pulsed neutron beam is incident on the surface 1a of the inspection object 1 by the neutron source 3 and thereby scattered on the inspection object 1.
  • the reflected neutrons (scattered neutrons) that have returned are detected by the neutron detector 5.
  • the number of detections of these reflected neutrons is measured by the measuring device 7, and detection number data representing the number of detections with respect to time is generated.
  • FIG. 5 shows an integrated value of the number of reflected neutrons obtained by simulation. 5A to 5F, the horizontal axis and the vertical axis are coordinate axes orthogonal to the direction of the pulsed neutron beam.
  • the numerical value or numerical value range shown in each of the two-dimensional coordinate ranges shown in FIGS. 5A to 5F is the case where pulsed neutrons are incident radially from the neutron source 3 on the inspection object 1.
  • the integrated value or the range of the number of reflected neutrons detected at each position in the region is shown.
  • Each numerical range is standardized with an integrated value of 1 when a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 having no defect.
  • the numerical values or numerical ranges shown in the respective regions are the values after the first time point when the pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 at the first time point. Is the integrated value of the number of reflected neutrons whose energy is 2 ⁇ 10 ⁇ 1 eV or less or the range thereof.
  • the numerical values or numerical ranges shown in the respective regions are the reflections generated after the second time point when the pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 at the first time point.
  • the center of the two-dimensional coordinate range in FIGS. 5A to 5F corresponds to the position of the pulsed neutron beam incident on the inspection object 1.
  • FIGS. 5A and 5D show a case where a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 having no defect. Therefore, in FIG. 5A, the integrated value at each position is 1.0, which is the same value.
  • 5B and 5E show a case where a pulsed neutron beam is incident on a defect portion in which water exists in the inspection object 1.
  • 5C and 5F show a case where a pulsed neutron beam is incident on a defect portion in the inspection object 1 where a cavity exists.
  • the integrated value is smaller in the central area than the integrated values in other areas of the same figure and the integrated values in FIGS. 5A and 5D. Therefore, it can be seen that there is a defect portion in which a cavity exists in the central region of FIGS.
  • FIG. 6 shows the integrated value of the number of reflected neutrons obtained by simulation, and shows a case where the incident position of the pulsed neutron beam on the inspection object 1 is deviated from the defect portion in the inspection object 1.
  • the points not described below with respect to FIG. 5 are the same as in FIG.
  • the numerical values or numerical ranges shown in the two-dimensional coordinate ranges in these drawings are such that a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 at the first time point.
  • This is the integrated value or the range of the number of reflected neutrons whose energy is 2 ⁇ 10 ⁇ 1 eV or less among the reflected neutrons generated after the first time point.
  • FIGS. 6 shows the integrated value of the number of reflected neutrons obtained by simulation, and shows a case where the incident position of the pulsed neutron beam on the inspection object 1 is deviated from the defect portion in the inspection object 1.
  • the numerical values or numerical ranges shown in the two-dimensional coordinate ranges in these drawings are such that
  • the numerical values or numerical ranges shown in the two-dimensional coordinate ranges of these drawings are such that a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 at the first time point.
  • Each numerical range is standardized with an integrated value of 1 when a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 having no defect.
  • the center of the two-dimensional coordinate range corresponds to the position of the pulsed neutron beam.
  • the two-dimensional coordinates A portion corresponding to a position slightly shifted to the left from the center of the range is the position of the defective portion in the inspection object 1.
  • FIG. 6A and 6D show a case where a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 having no defect. Therefore, in FIG. 6A, the integrated value at each position is 1.0, which is the same value. 6 (B) and 6 (E), the integrated values in the region slightly shifted to the left from the central part are integrated values in other regions of the same figure and integrated at each position in FIGS. 6 (A) and 6 (D). It is larger than the value. Therefore, it can be seen that there is a defective portion in which water exists in a region slightly shifted to the left side from the central portion in FIGS. 6 (C) and (F), the integrated value in the region shifted to the left from the central portion is smaller than the integrated value in other regions in the same figure and the integrated value in FIGS. 6 (A) and 6 (D). ing. Therefore, it can be seen that there is a defect portion in which a cavity exists in a region shifted to the left side from the central portion in FIGS.
  • [simulation] 7A to 7C show the positional relationship between the pulse neutron beam, the inspection object 1 and the scintillator 5a by the nondestructive inspection apparatus 10 described above.
  • the scintillator 5a is arranged so as to be adjacent to the passage region of the pulsed neutron beam from the neutron source 3 to the inspection object 1.
  • the inspection object 1 is constituted by three concrete blocks 2. Each block 2 has a thickness of 30 cm.
  • the inspection object 1 having no defect is formed by the block 2
  • FIG. 7B the inspection object 1 having a cavity inside is formed by the block 2
  • two plastic tanks filled with water are formed. By sandwiching between the blocks 2, the inspection object 1 having a water portion inside is formed by the block 2.
  • FIGS. 7A to 7C the integrated values were obtained by simulation.
  • the result is shown in FIG. 8A to 8C correspond to the cases of FIGS. 7A to 7C, respectively.
  • the horizontal axis and the vertical axis are coordinate axes orthogonal to the pulsed neutron beam of FIGS. 7A to 7C.
  • the numerical value or numerical value range shown in each region of the two-dimensional coordinate range shown in FIGS. 8A to 8C indicates the integrated value or the range of the number of reflected neutrons detected at each position in this region.
  • Each numerical range is standardized with an integrated value of 1 when a pulsed neutron beam is incident on the inspection object 1 having no defect.
  • FIGS. 8A to 8C corresponds to the position of the scintillator 5a. Since FIG. 8A shows the case of FIG. 7A with no defect, the integrated value at each position in FIG. 8A is 1.0, which is the same value. Since FIG. 8B is the case of FIG. 7B with a cavity, in FIG. 8B, the integrated value in each region is less than or equal to the integrated value in each region in FIG. 8A. Since FIG. 8C is the case of FIG. 7C with a water portion, in FIG. 8C, the integrated value in each region is equal to or greater than the integrated value at each position in FIG. 8A. .
  • FIG. 9A shows the positional relationship between the neutron source 3 and scintillator 5a of the nondestructive inspection apparatus 10 and the inspection object 1 in the first embodiment. As shown in FIG. 9A, two rectangular concrete blocks 2 were prepared as inspection objects 1.
  • the XYZ coordinate system is for representing the dimensions of the inspection object 1.
  • the dimensions of each block 2 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 100 mm, respectively.
  • a space 6 having a dimension in the Z-axis direction of 100 mm was provided between the two blocks 2, and inspection was performed for 1 to 4 in the following cases.
  • (Case 1) nothing is arranged in the space 6.
  • (Case 2) The space 6 is completely filled with concrete blocks. The dimensions of the block in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 100 mm, respectively.
  • Case 3) A plastic tank filled with water is placed in the space 6. The dimensions in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of this polytank are about 300 mm, 300 mm, and 75 mm to 80 mm, respectively.
  • (Case 4) The space 6 is completely filled with an acrylic block. The dimensions of the block in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 100 mm, respectively.
  • FIG. 9B shows the integrated values measured for each of cases 1 to 4.
  • the integrated value is a value obtained by integrating the number of reflected neutrons detected by the specific photodetecting element 5b2 after the second time point.
  • the time range for this integration is from the second time point (the time point 0.31 milliseconds after the first time point, which is the release time point of the pulsed neutron beam), to the measurement end time point (0.62 milliseconds after the first time point). Until the point of time).
  • the vertical axis in FIG. 9B indicates a value normalized with the integrated value of case 1 as 1.
  • bar graphs A to D indicate cases 1 to 4, respectively.
  • the integrated value is smaller in the case 1 where the cavity exists in the concrete than in the case 2 where the concrete does not have the cavity.
  • the integrated value is larger than in case 2. Therefore, it can be seen that the presence of cavities and water in the concrete can be detected based on the measured integrated value.
  • FIG. 10A shows the positional relationship between the neutron source 3 and scintillator 5a of the nondestructive inspection apparatus 10 and the inspection object 1 in the second embodiment. As shown in FIG. 10A, two rectangular concrete blocks 2 were prepared as the inspection object 1.
  • the XYZ coordinate system is for representing the dimensions of the inspection object 1.
  • the dimensions of each block 2 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 100 mm, respectively.
  • a space 6 having a dimension of 100 mm in the Z-axis direction is provided between the two blocks 2, and the acrylic block 4 that can be regarded as water is disposed in the space 6 as described above.
  • the dimensions of the acrylic block 4 in the X-axis direction and the Y-axis direction are 300 mm and 300 mm, respectively.
  • the thickness of the acrylic block 4 was changed for inspection.
  • the horizontal axis represents the thickness of the acrylic block 4, and the vertical axis represents the measured integrated value.
  • the integrated value on the vertical axis is standardized assuming that the integrated value when nothing exists in the cavity 6 is 1.
  • the integrated value is a value obtained by integrating the number of reflected neutrons detected by the specific photodetecting element 5b2 after the second time point.
  • the time range in which this integration is performed is the range from the second time point (time point 0.31 milliseconds after the first time point) to the measurement end time point (time point 0.62 milliseconds after the first time point).
  • FIG. 10B the integrated value measured by the black circle is shown.
  • the integrated value changes according to the volume ratio of water to the cavity. Therefore, for example, when the size of the cavity is known in advance, the amount of water in the cavity can be known.
  • FIG. 11A shows the positional relationship between the neutron source 3 and neutron detector 5a of the nondestructive inspection apparatus 10 and the inspection object 1 in the third embodiment.
  • the inspection object 1 is a combination of six rectangular parallelepiped concrete blocks 2 as shown in FIG. 11A.
  • a space 6 was formed inside the inspection object 1.
  • the space 6 was hollow, or a rectangular parallelepiped acrylic block 4 (see FIG. 12 described later) having substantially the same dimensions as the space 6 was disposed in the space 6.
  • a pulsed neutron beam is made incident on such an inspection object 1 from the neutron source 3, the reflected neutron is detected by the neutron detection device 5, and an integrated value obtained by integrating the number of reflected neutrons detected after the second time point is measured. did.
  • the XYZ coordinate system is for representing the dimensions of the inspection object 1.
  • FIG. 11A the dimensions of each concrete block 2 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 60 mm, respectively, and the acrylic block 4 (FIG. 12) has an X-axis direction and a Y-axis direction.
  • the dimensions in the Z-axis direction are 300 mm, 100 mm, and 55 mm, respectively.
  • FIG. 11B is a BB arrow view of FIG. 11A and shows the PSD 5a.
  • the PSD 5a has a plurality of tubes 15 that are oriented in the X-axis direction and arranged in the Y-axis direction. Each tube 15 is filled with a gas that reacts with neutrons (eg, helium 3 gas). Further, a core wire 16 extending in the X-axis direction is disposed in each tube 15, and a voltage of 1000 V to 2000 V is applied to the core wire 16. When the neutron reaches the tube 15, the gas is ionized at that position.
  • a gas that reacts with neutrons eg, helium 3 gas
  • the neutron detector 5 When PSD is used as the neutron detector 5a, the neutron detector 5 has a position detector 5c.
  • the position detector 5c detects the above-described charges Q1 and Q2, and the detected charges Q1 and Q2 and the above-described known charges Based on the length L, the arrival position X is obtained, and the two-dimensional coordinate position of the reflected neutron is obtained by specifying the pipe 15 where the charges Q1 and Q are generated. Note that, based on the detection of the reflected neutrons at each two-dimensional coordinate position, the measuring device 7 can obtain detection number data for each two-dimensional coordinate position.
  • FIG. 11A the acrylic block 4 was arranged in the space 6, and the position of only the block 2 and the block 4 arranged in the middle of the Z-axis direction was changed in the Y-axis direction, and measurement was performed.
  • FIG. 12 shows the measurement results. 12A to 12E, the upper portion is a partially enlarged view of FIG. 11A in the case where the block 4 is arranged in the space 6, and shows each block 2 and block 4.
  • the lower part indicates the respective areas A to H of the two-dimensional coordinate range in which the position in the Y-axis direction is aligned with the upper part, and the numerical range of A to H at the right end is The range of the integrated value in each of the areas A to H is shown.
  • the six blocks 2 are aligned in two rows in the Y-axis direction and in three rows in the X-axis direction, so that the integration is measured in a state in which neither the space 6 nor the acrylic block 4 exists inside the inspection object 1. With a value of 1, integrated values in FIGS. 12A to 12E and FIGS. 13A to 13E described later are standardized.
  • the integrated value is large at the two-dimensional coordinate position corresponding to the position of the acrylic block 4.
  • the two-dimensional position of the acrylic block 4 that is, water in the concrete can be specified from the integrated value.
  • FIG. 11A the space 6 was kept hollow, and the position of only the block 2 arranged in the middle of the Z-axis direction was changed in the Y-axis direction, and measurement was performed.
  • FIG. 13 shows the measurement results. 13A to 13E, the upper part is a partially enlarged view of FIG. 11A and shows each block 2 and the space 6.
  • the lower part indicates the respective areas A to H of the two-dimensional coordinate range in which the position in the Y-axis direction is aligned with the upper part, and the numerical range of A to H at the right end is The range of the integrated value in each of the areas A to H is shown.
  • the integrated value is small at the two-dimensional coordinate position corresponding to the position of the cavity.
  • the two-dimensional position of the cavity can be specified from the integrated value.
  • FIG. 14 shows the positional relationship between the neutron source 3 and neutron detector 5 a of the nondestructive inspection apparatus 10 and the inspection object 1.
  • the inspection object 1 is a combination of five concrete blocks 2 and one acrylic block 4 (or a cavity).
  • each concrete block 2 is an XYZ coordinate system for representing dimensions of the inspection object 1.
  • the above-described PSD is used as the neutron detector 5a.
  • each concrete block 2 in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction is 300 mm, 300 mm, and 60 mm, respectively, and the acrylic block 4 has X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction.
  • the dimensions are 300 mm, 300 mm, and 55 mm, respectively.
  • these blocks are arranged without gaps in the thickness direction, the position of the acrylic block 4 in the Z-axis direction (that is, the depth from the surface 1 a of the inspection object 1) is changed, and the acrylic block 4 For each depth, a pulsed neutron beam was emitted from the neutron source 3 to the inspection object 1 in the Z-axis direction, and the number of detections was measured using the PSD 5a.
  • FIG. 15 shows the measurement results.
  • the horizontal axis indicates the time with the above-mentioned first time point as the origin
  • the vertical axis indicates the number of reflected neutrons detected by the neutron detector 5a at a specific position in the XY coordinate system.
  • the number of detections on the vertical axis is normalized by the time distribution of the number of detections obtained in the reference state in which the acrylic block 4 is replaced with the additional concrete block 2 in the inspection object 1. That is, the number of detections on the vertical axis is standardized with the number of detections obtained in the reference state being 1 for each time point on the horizontal axis. Therefore, when neither a cavity nor water exists in the inspection object 1, the number of detections on the vertical axis in FIG.
  • FIG. 15 is 1 at all time points on the horizontal axis.
  • triangles, squares, black circles, cross marks, white circles, and cross marks indicate the detection numbers when the depth of the acrylic block 4 is 0 mm, 60 mm, 120 mm, 180 mm, 240 mm, and 300 mm, respectively.
  • broken lines a, b, c, and d indicate the time points of triangles, squares, black circles, and cross marks, respectively.
  • the peak point of the detection number is delayed as the position of the acrylic block 4 (that is, water) becomes deeper. Therefore, the depth at which water exists can be detected from the peak time point of the detection number in the above-described detection number data in which each measurement time point after the first time point is associated with the detection number at the measurement time point.
  • FIG. 16 shows white circles and crosses when the vertical scale in FIG. 15 is enlarged. As can be seen from FIG. 16, even when the depth of the acrylic block 4 is 240 mm and 300 mm, the number of detections is greater than 1, so it can be seen that water existing at these depths can also be detected. .
  • FIG. 17 shows the measurement results.
  • the horizontal axis indicates time with the above-described first time point (that is, the time point of emission of pulsed neutrons from the neutron source 3) as the origin, and the vertical axis indicates neutron detection at a specific position in the XY coordinate system.
  • the number of reflected neutrons detected by the vessel 5a is shown.
  • the number of detections on the vertical axis is normalized by the same method as in FIG.
  • triangles, squares, black circles, cross marks, white circles, and cross marks indicate detection numbers when the cavity depth is 0 mm, 60 mm, 120 mm, 180 mm, 240 mm, and 300 mm, respectively.
  • broken lines a, b, c, and d indicate the bottom time points (minimum time points) of triangles, squares, black circles, and crosses, respectively.
  • the bottom point of the detection number is delayed as the position of the cavity becomes deeper. Therefore, it is possible to detect the depth at which the cavity exists from the bottom point of the number of detections in the above-described detection number data in which each measurement time after the first time point is associated with the number of detections at the measurement time.
  • FIG. 18 shows a configuration of the above-described nondestructive inspection apparatus 10 having a function of detecting the depth of water or a cavity.
  • the nondestructive inspection device 10 further includes a storage device 12 and a data processing device 13.
  • the neutron detector 5 includes the PSD 5a and the position detector 5c described above.
  • the storage device 12 includes a depth from the surface of the test object at a position where water is present (hereinafter simply referred to as a depth) in the inside of the test object made of the same material as that of the inspection object 1, and specifies the incident surface 5a1.
  • the first correspondence data in which the detected number of peak times (at the position of) is associated with each other is stored.
  • the peak time point in the first correspondence data is a peak time point in the time distribution of the detection number obtained when the number of detections is expressed as a ratio to the reference value at each time point after the first time point.
  • the reference value is determined for each time point, and is the number of detections (at a specific position on the incident surface 5a1) obtained at the time point for a test object in a standard state in which neither water nor a cavity exists.
  • this first correspondence data measurement is performed when a pulsed neutron beam is incident on the surface of the test object by the nondestructive inspection apparatus 10 when water is present at this depth at each depth where water is present. The peak time point of the number of detections made is represented.
  • Such first correspondence data is obtained by conducting an experiment using a nondestructive inspection apparatus 10 on a test object provided with an acrylic block or water inside.
  • the storage device 12 stores the second correspondence data instead of the first correspondence data or in addition to the first correspondence data.
  • the second correspondence data includes the depth from the surface of the test object at the position where the cavity exists (hereinafter simply referred to as the depth) in the inside of the test object made of the same material as that of the inspection object 1, and (the incident surface 5a1). This is data in which the number of detected bottom points (at a specific position) is associated with each other.
  • the bottom point in the second correspondence data is the bottom point in the time distribution of the number of detections obtained when the number of detections is expressed as a ratio to the reference value at each point after the first point.
  • the second correspondence data measurement is performed when a pulsed neutron beam is incident on the surface of the test object by the nondestructive inspection apparatus 10 for each depth where the cavity exists at this depth.
  • the bottom point of the number of detections to be made is represented.
  • Such second correspondence data is obtained by conducting an experiment using a nondestructive inspection apparatus 10 on a test object having a cavity inside.
  • the data processing device 13 detects in the detection number data (at each position on the incident surface 5a1) measured by the measurement device 7 (data in which each measurement time point after the first time point is associated with the detection number at the measurement time point). Identify a number of peak time points. This peak time point is a peak time point in the time distribution of the detection number obtained when the number of detections is expressed as a ratio to the reference value for each time point after the first time point.
  • the data processing device 13 specifies the depth at which water exists in the inspection object 1 based on this peak time and the first corresponding data stored in the storage device 12.
  • the data processing device 13 outputs the specified depth.
  • the output depth may be stored in an appropriate storage medium, displayed on a display, or printed on paper.
  • the data processing device 13 specifies the bottom point of the detection number in the detection number data (at each position of the incident surface 5a1) measured by the measurement device 7. This bottom time point is a bottom time point in the time distribution of the detection number obtained when the number of detections is expressed as a ratio to the reference value at each time point after the first time point.
  • the data processing device 13 specifies the depth at which the cavity exists in the inspection object 1 based on the bottom time point and the second corresponding data stored in the storage device 12.
  • the data processing device 13 outputs the specified depth.
  • the output depth may be stored in an appropriate storage medium, displayed on a display, or printed on paper.
  • FIGS. 19A to 19D show the positional relationship between the neutron source 3 and neutron detector 5a of the nondestructive inspection apparatus 10 and the inspection object 1 in the fifth embodiment.
  • the neutron detector 5 includes the PSD 5a described above as the neutron detector 5a and the position detector 5c.
  • the inspection object 1 is a combination of a plurality of rectangular concrete blocks 2 as shown in FIGS. 19A to 19D.
  • a space 6 was formed inside the inspection object 1.
  • the space 6 is made hollow as shown in FIGS. 19A and 19B, or a rectangular acrylic block 4 having substantially the same dimensions as the space 6 is arranged in the space 6 as shown in FIGS. 19C and 19D.
  • a pulsed neutron beam was incident on the inspection object 1 from the neutron source 3 and the number of reflected neutrons detected in the range of 100 mm in width from the center of the inspection object 1 in the y-axis direction was measured.
  • the XYZ coordinate system is for representing the dimensions of the inspection object 1.
  • FIG. 19A to 19D the dimensions of each concrete block 2 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 60 mm, respectively.
  • the dimensions of the space 6 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 50 mm, and 60 mm, respectively.
  • the dimensions of the space 6 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 100 mm, and 60 mm, respectively.
  • FIG. 19A to 19D the dimensions of each concrete block 2 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 300 mm, and 60 mm, respectively.
  • the dimensions of the acrylic block 4 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 50 mm, and 55 mm, respectively.
  • the dimensions of the acrylic block 4 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are 300 mm, 100 mm, and 55 mm, respectively.
  • FIG. 20 shows the measurement results in each case of FIGS. 19A to 19D.
  • the horizontal axis indicates the time with the above-mentioned first time point as the origin, and the vertical axis indicates the number of detections detected by the specific light detection element 5b2.
  • the number of detections on the vertical axis is standardized assuming that the number of detections when the space 6 in FIG. 19A is filled with concrete is 1.
  • white squares, black squares, white circles, and black circles indicate the numbers of detections in the case of FIGS. 19A to 19D, respectively.
  • the integrated value for detecting the presence of acrylic (water) or a cavity in the inspection object 1 is the number of detections over a time range T in which the number of detections differs between the cases of FIGS. 19A to 19D.
  • the time range T may be a range from a time point of 0.03 milliseconds to a time point of 0.10 milliseconds on the horizontal axis of FIG.
  • the time range T is not limited to this.
  • the time range T may be a range from a time point of 0.03 milliseconds to a time point of 0.15 milliseconds.
  • the arithmetic device 9 may be omitted.
  • the measurement device 7 outputs detection number data in which each measurement time point after the first time point and the detection number at the measurement time point are associated with each other.
  • the output detection number data may be stored in a storage device.
  • the detection number data for each position of the incident surface 5a1 (for example, for each light detection element 5b2) may be displayed on the display directly from the measurement device 7 or via the storage device, or may be printed on paper. Since the number-of-detection data changes depending on the presence / absence of a defect in the inspection object 1, a person can determine the presence / absence of a defect in the inspection object 1 by looking at the displayed or printed detection number data. .
  • the above-described data processing device 11 may be omitted.
  • the measuring device 7 represents the time distribution representing the time distribution of the number of detections obtained when the number of detections (at each position of the incident surface 5a1) at each time point after the first time point is expressed as a ratio to the reference value.
  • Distribution data is generated and this time distribution data is output.
  • the output time distribution data may be stored in a storage device.
  • the time distribution data may be displayed on a display directly from the measuring device 7 or via the storage device, or may be printed on paper.
  • the detection number data generated by the measurement device 7 may be an integrated value (total value) of the detection numbers after the second time point described above. In this case, the above arithmetic unit 9 is omitted.
  • the integrated value for each photodetecting element 5b2 generated by the measuring device 7 may be displayed or printed so as to be confirmed by a person, as described above.
  • each photodetecting element 5b2 may be directly attached to the scintillator 5a.
  • the light detection element 5b2 may be attached to each position on the surface opposite to the incident surface 5a1 in the scintillator 5a.
  • the neutron source 3 only needs to be capable of irradiating the inspection object 1 with a pulsed neutron beam.
  • a plurality of accelerators 3b1 and 3b2 are used in FIGS. 2A and 2B, a single accelerator may be used as long as sufficient proton energy is obtained for generating neutrons.
  • the combination of the accelerating particles, their energy, and the target 3d is not limited to the above.
  • the configuration of the neutron detection device 5 is not limited to the above as long as the measurement device 7 can generate the detection number data based on the detection of the reflected neutrons by the neutron detection device 5. That is, the neutron detector 5 may use the above-described scintillator or PSD as the neutron detector 5a, or may have another configuration. Note that the neutron detector 5a shown in FIG. 11B may be a gas proportional measuring tube having a configuration different from that shown in FIG.
  • the nondestructive inspection apparatus 10 also includes the above-described data processing apparatus 11 that generates data representing a plurality of integrated values in a two-dimensional coordinate range as shown in FIG. You may have.
  • 1 Inspection object 1a surface, 2 concrete block, 2a entrance surface, 3 neutron source, 3a charged particle source, 3b accelerator, 3b1, 3b2 accelerator, 3c beam adjuster, 3d target, 3e container, 3f tubular shielding member 4, acrylic block, 5 neutron detector, 5a neutron detector (scintillator, PSD), 5a1, incident surface, 5b photodetector, 5b1, optical fiber, 5b2, photodetector element, 6 space, 7 measuring device, 9 computing device, 10 Non-destructive inspection device, 11 data processing device, 12, storage device, 13 data processing device

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Abstract

中性子の後方散乱を利用した非破壊検査装置１０は、検査対象物１の表面１ａへパルス中性子線を放出する中性子源３と、検査対象物１において散乱して戻って来た散乱中性子を検出する中性子検出装置５と、中性子検出装置５による、戻って来た散乱中性子の検出数を計測し、検出数を時間に対して表した検出数データを生成する計測装置７とを備える。

Description

非破壊検査装置と方法
　本発明は、検査対象物にパルス中性子線を入射させ、検査対象物から戻って来た中性子に基づいて、検査対象物の内部における欠陥の有無を検査するための非破壊検査装置と方法に関する。
　空港の滑走路、自動車の道路（例えば高速道路）、トンネル、橋などのインフラ構造物は、その使用や経年劣化により欠陥が生じる場合がある。例えば、欠陥として、インフラ構造物の内部に、水が溜まっている部分や空洞が生じる場合がある。
　そのため、インフラ構造物の検査を行うことにより、インフラ構造物に欠陥が生じていないかを確認することが行われている。検査方法として、路面の性状を測定し、その測定値に基づいて路面が正常かどうかを検査する方法がある（例えば下記特許文献１を参照）。例えば、レーザスキャナを用いて路面に対してレーザ光をスキャンさせることにより、ひび割れ率とわだち掘れ（横断方向の凹凸の標準偏差）と平坦性（縦断方向の凹凸の標準偏差）を求め、これらの関数により得られる値を算出する。算出した値に基づいて路面が正常かどうかを判断する。
特開２００５－２２７２４９号公報 特開平０６－０７４９２０号公報
　しかし、上述の検査方法では、路面の内部における欠陥の有無を直接検査できない。
　一方、中性子を用いて検査対象物の内部における欠陥の有無を検査することも提案されている。この方法では、中性子線を検査対象物に入射させ、検査対象物を透過した中性子を検出し、検出した中性子に基づいて透過画像を生成し、この画像に基づいて検査対象物の内部の状態（例えば欠陥の有無）を検査する（例えば、上記の特許文献２を参照）。
　しかし、路面やトンネル内壁に対しては、中性子線の透過画像を得ることができない。中性子線を入射させる側（例えば路面の表側）の反対側（例えば路面の内側）に中性子検出器を配置できないからである。
　そこで、本発明の目的は、中性子線を入射させる側（例えば路面の表側）の反対側（例えば路面の内側）に中性子検出器を配置しなくても、中性子を利用して検査対象物の内部における欠陥の有無を検査できる非破壊検査装置と方法を提供することにある。
　上述の目的を達成するため、本発明によると、検査対象物の表面へパルス中性子線を放出する中性子源と、
　検査対象物において散乱して戻って来た散乱中性子を検出する中性子検出装置と、
　中性子検出装置による前記散乱中性子の検出数を計測し、該検出数を時間に対して表した検出数データを生成する計測装置と、を備える、ことを特徴とする非破壊検査装置が提供される。
　この非破壊検査装置は、例えば以下のように構成することができる。
　前記検出数データは、各計測時点と該計測時点の前記検出数とを互いに対応づけたデータである。
　この場合、中性子源が検査対象物へパルス中性子線を放出した時点を第１時点とし、第１時点から設定時間だけ経過した時点を第２時点として、非破壊検査装置は、好ましくは、前記検出数データに基づいて、第２時点以降の検出数の積算値を求める演算装置を備える。
　代わりに、前記検出数データは、中性子源が検査対象物へパルス中性子線を放出した第１時点から設定時間だけ経過した第２時点以降の検出数の積算値であってもよい。
　第１時点で検査対象物に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物で散乱して戻ってくる散乱中性子のうち、設定値よりも大きいエネルギーを有する散乱中性子の所定の割合以上が、第１時点から第２時点までの期間において生じるように、第２時点が設定されている。
　これにより、第２時点以降において、検出される前記散乱中性子の大部分は、エネルギーが低い中性子（一例では熱中性子）になるようにすることができる。
　中性子は水と反応しやすいので、検査対象物の内部に水が存在している部分がある場合には、この部分からの前記散乱中性子の多くは、低エネルギー中性子になる。低エネルギー中性子は、戻って来るのに要する時間が高エネルギー中性子よりも長くなるので、上述の積算値が基準値よりも大きい場合には、検査対象物の内部に水が存在している欠陥部分があると判断できる。ここで、基準値は、検査対象物の内部に水も空洞も存在しない場合に得られる上述の積算値である。
　一方、検査対象物の内部に空洞が存在している部分がある場合には、この部分から戻ってくる低エネルギー中性子は少なくなる。したがって、上述の積算値が上記基準値よりも小さい場合には、検査対象物の内部に空洞が存在している欠陥部分があると判断できる。
　第１時点で検査対象物に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物で散乱して戻ってくる散乱中性子のうち、設定値以下の小さいエネルギーを有する散乱中性子の所定の割合以上が、前記第２時点以降において生じるように、前記第２時点が設定されている。
　前記中性子検出装置は、検査対象物の表面に対向する入射面における各位置毎に、散乱中性子を検出し、
　前記計測装置は、前記入射面における各位置毎に、前記検出数データを生成する。
　また、上述の目的を達成するため、本発明によると、検査対象物の表面へパルス中性子線を入射させ、これにより検査対象物において散乱して戻って来た散乱中性子を検出し、
　前記散乱中性子の検出数を計測し、該検出数を時間に対して表した検出数データを生成する、ことを特徴とする非破壊検査方法が提供される。
　上述した本発明によると、検査対象物にパルス中性子線を入射させた場合に、検査対象物において散乱して戻って来た散乱中性子の数を時間に対して表した検出数データは、検査対象物の内部における欠陥の有無に応じて変化する。したがって、生成した検出数データに基づいて、検査対象物内部における欠陥の有無を判断できる。
　よって、検査対象物を透過した中性子を検出することなく、検査対象物の内部欠陥の有無を判断できる。
本発明の実施形態による非破壊検査装置の構成を示す。 本発明の実施形態による非破壊検査装置の構成例を示す。 本発明の実施形態による非破壊検査装置の別の構成を示す。 時間に対する反射中性子の検出数を示す。 複数の光検出素子に対応する複数の積算値を２次元の座標範囲に表わしたデータを示す。 シミュレーションにより求めた反射中性子の数の積算値を示すデータである。 シミュレーションにより求めた反射中性子の数の積算値を示す別のデータである。 パルス中性子線と検査対象物とシンチレータとの位置関係を示す。 パルス中性子線と検査対象物とシンチレータとの別の位置関係を示す。 パルス中性子線と検査対象物とシンチレータとの別の位置関係を示す。 図７の場合について求めた反射中性子の数の積算値を示すデータである。 実験による実施例１の構成を示す。 実施例１の計測結果を示す。 実験による実施例２の構成を示す。 実施例２の計測結果を示す。 実験による実施例３の構成を示す。 図１１ＡのＢ－Ｂ矢視図であり、中性子検出器を示す。 実施例３の計測結果を示す。 実施例３の別の計測結果を示す。 実験による実施例４の構成を示す。 実施例４の計測結果を示す。 図１５の縦軸を拡大した場合を示す。 実施例４の別の計測結果を示す。 水または空洞の深さを検出する機能を有する非破壊検査装置の構成を示す。 実験による実施例５の構成を示す。 実施例５の別の配置を示す。 実施例５の別の配置を示す。 実施例５の別の配置を示す。 実施例５の計測結果を示す。
　本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
　図１は、本発明の実施形態による非破壊検査装置１０の構成を示す。　非破壊検査装置１０は、中性子の後方散乱を利用して検査対象物１の内部における欠陥の有無を検査するための装置である。検査対象物１は、空港の滑走路、自動車の道路（例えば高速道路）、トンネル、橋などのインフラ構造物であってよい。
　非破壊検査装置１０は、検査対象物１の表面１ａへ微小な時間幅にわたってパルス中性子線を放出する中性子源３と、検査対象物１において散乱して戻って来た散乱中性子を検出する中性子検出装置５と、中性子検出装置５による散乱中性子の検出数を計測し、この検出数を時間に対して表した検出数データを生成する計測装置７とを備える。
　パルス中性子線のパルスの上記時間幅は、０．１ミリ秒よりも小さいことが好ましいが、欠陥の検出を妨げない限りで、これに限定されない。また、パルス中性子線の放出時点を示す同期信号が中性子源３から計測装置７へ出力されてよい。この同期信号に基づいて計測装置７は、パルス中性子線の放出時点以降の検出数データを生成してよい。
　図２Ａは、本発明の実施形態による非破壊検査装置１０の構成例を示す。図２Ａでは、非破壊検査装置１０は、さらに演算装置９を備える。以下、非破壊検査装置１０について詳しく説明する。
　中性子源３は、検査対象物１の表面１ａへパルス中性子線を放出し、パルス中性子線を検査対象物１に入射させる。中性子源３は、図２Ａでは、荷電粒子源３ａと加速装置３ｂとビーム調整器３ｃとターゲット３ｄと容器３ｅと管状遮蔽部材３ｆを有する。
　荷電粒子源３ａは、陽子を生成する。加速装置３ｂは、荷電粒子源３ａで生成された陽子を順次加速する複数の加速器３ｂ１，３ｂ２を有する。好ましい例では、加速装置３ｂにより加速された陽子は、１ＭｅＶ以上のエネルギーを有する。ビーム調整器３ｃは、加速装置３ｂにより加速された陽子ビームの方向や広がりを、ターゲット３ｄに合わせて調整する複数の磁場コイルを有する。ビーム調整器３ｃを経た陽子ビームは、ターゲット３ｄに入射する。これにより、陽子とターゲット３ｄ（例えばベリリウム）との反応により中性子が発生する。ターゲット３ｄは、中性子が透過し難い材料で形成された容器３ｅ内に配置されている。容器３ｅには、容器３ｅの外面から内部まで貫通する穴が形成されている。この穴には、中性子放出用の管状遮蔽部材３ｆが取り付けられている。管状遮蔽部材３ｆは、中性子が透過し難い材料で形成されている。ターゲット３ｄで発生した中性子は、管状遮蔽部材３ｆの内部を通ることによりパルス中性子線となって検査対象物１に入射する。この時、パルス中性子線の各中性子のエネルギーは、例えば、０．１～５．０ＭｅＶであるが、検査対象物１の種類に応じて適宜の値に設定されてよい。
　中性子検出装置５は、中性子源３から検査対象物１の表面１ａに入射したパルス中性子線のうち、検査対象物１の表面１ａと内部において散乱して表面１ａから戻って来た散乱中性子（以下で反射中性子ともいう）を検出する。
　以下において使用される用語「散乱」、「反射」、および「反射中性子」は、次のように定義される。
　散乱はパルス中性子線（ビーム・粒子）の進行方向の変化であり、透過と反射とでは、被入射物質（検査対象物１）から見た場合に、パルス中性子線の進行方向が、パルス中性子線の入射側の反対側へ出ていく（進行していく）方向と、パルス中性子線の入射側へ出ていく方向とで違う。本願では、散乱の結果として反射した中性子を利用・検出している。
　反射とは、一回または複数回の散乱の結果として、中性子の進行方向が入射方向とは反対側になったものである。したがって、反射現象には、散乱現象が基本的にともなっており、散乱現象の結果の特定の場合が反射現象に相当する。詳述すれば、以下の通りである。
　散乱とは、中性子源３から検査対象物１へ入射した中性子が、検査対象物１の物質と相互作用することにより、進行方向と速度を変えることを意味する。
　反射とは、中性子源３から検査対象物１の表面１ａへ入射した中性子が、検査対象物１で散乱することにより、この入射前の当該中性子の位置と同じ側へ表面１ａから戻って来ることを意味する。
　反射中性子とは、中性子源３から検査対象物１へ入射したパルス中性子線（すなわち、パルス中性子線を構成する多数の中性子）のうち、検査対象物１における散乱（後方散乱）により、この入射前の当該パルス中性子線の位置と同じ側へ表面１ａから戻って来た中性子を意味する。
　なお、中性子源３から検査対象物１へ入射したパルス中性子線のうち、他の一部は、検査対象物１との相互作用により吸収されて（すなわち、熱に変わり又は別の放射線になり）消失する。
　また、中性子源３から検査対象物１へ入射したパルス中性子線のうち、さらに他の一部は、検査対象物１において吸収されずに、検査対象物１を透過して、検査対象物１の、表面１ａと反対側の面（図示せず）から検査対象物１の外部へ出ていく。
　したがって、中性子源３から検査対象物１へ入射した中性子の数ＮＩと、反射中性子の数ＮＲと、検査対象物１との相互作用により検査対象物１に吸収された中性子の数ＮＡと、検査対象物１を透過した中性子の数ＮＰとの間には、次の関係式が成り立つ。
　
　ＮＩ＝ＮＲ＋ＮＡ＋ＮＰ
　
　ただし、ここでは、簡単のため、検査対象物１内において、表面１ａと平行な方向に進行していく中性子は検査対象物１において吸収されるとする。すなわち、検査対象物１は、表面１ａと平行な方向に無限に延びているとする。
　中性子検出装置５は、図２Ａでは、シンチレータである中性子検出器５ａと光検出器５ｂを備える。
　シンチレータ５ａは、中性子源３から放出されたパルス中性子線が入射する検査対象物１の表面１ａに対向する位置に設けられる。シンチレータ５ａは、表面１ａからの反射中性子が入射する入射面５ａ１を有し、入射した反射中性子により発光する。
　光検出器５ｂは、入射面５ａ１の各位置に入射した反射中性子による発光を検出する。
　本実施形態によると、光検出器５ｂは、複数（好ましくは多数）の光ファイバー５ｂ１と複数（好ましくは多数）の光検出素子５ｂ２を有する。複数の光ファイバー５ｂ１は、それぞれ、入射面５ａ１の複数の位置に対応して設けられている。複数の光検出素子５ｂ２は、それぞれ、複数の光ファイバー５ｂ１に対応して設けられている。すなわち、入射面５ａ１の各位置に入射した反射中性子によるシンチレータ５ａの発光は、この位置に対応する光ファイバー５ｂ１を介して、この光ファイバー５ｂ１に対応する光検出素子５ｂ２により検出される。この構成では、検査対象物１へ入射するパルス中性子線と反射中性子とが、光検出素子５ｂ２にほとんど入射しないようにすることができるので、中性子により光検出器５ｂが損傷することを回避できる。
　一例では、各光ファイバー５ｂ１の一端部は、入射面５ａ１と反対側の面に取り付けられている。この場合、入射面５ａ１に直交する方向から見た場合に、各光ファイバー５ｂ１の一端部は、この光ファイバー５ｂ１に対応する入射面５ａ１の位置と同じ位置にある。入射面５ａ１は、好ましくは平面である。
　シンチレータ５ａは、図２Ａのように、中性子源３から検査対象物１へ向かってパルス中性子線が通過する領域（以下、通過領域という）内に配置されていてよい。この場合、中性子源３からのパルス中性子線は、シンチレータ５ａを透過して検査対象物１に入射する。
　代わりに、シンチレータ５ａは、図２Ｂのように、パルス中性子線の通過領域の近傍に位置するように（好ましくは、通過領域に隣接するように）、この通過領域から外れて配置されていてもよい。この場合、非破壊検査装置１０の他の点は、図２Ａの場合と同じであってよい。図２Ｂについて、中性子源３から放出され検査対象物１へ入射する前の中性子は高いエネルギーを有している。シンチレータ５ａは、このような中性子からなるパルス中性子線の通過領域から外れているので、シンチレータ５ａがパルス中性子線により損傷することを抑制できる（ただし、このような損傷が生じる可能性が低い場合には、図２Ａの配置でよい）。
　この場合、シンチレータ５ａは、通過領域の近傍に（例えば通過領域に隣接して）配置されるので、シンチレータ５ａには十分な数の反射中性子が入射する。したがって、シンチレータ５ａにより検出した反射中性子の数を時間に対して表した検出数データに基づいて、検査対象物１の内部の欠陥の有無を検査できる。
　計測装置７は、経過時間を計測しながら、（例えば連続する各計測時点で）中性子検出装置５による、反射中性子の検出数（以下で単に検出数ともいう）を計測する。より詳しくは、計測装置７は、経過時間を計測しながら、光検出素子５ｂ２毎に、光検出素子５ｂ２が検出した発光の回数を、反射中性子の検出数として計測し、この検出数を、計測した経過時間に対して表した検出数データを生成する。すなわち、検出数データは、光検出素子５ｂ２毎に生成される。
　ここでは、検出数データは、中性子源３が検査対象物１へパルス中性子線を放出し始めた第１時点以降の各計測時点と、該計測時点の検出数とを互いに対応づけたデータである。本願において、各計測時点は、経過時間に関して間を空けることなく互いに連続する微小時間を意味する。各微小時間は、１００マイクロ秒より小さい時間（例えば５０マイクロ秒）であることが好ましいが、欠陥の検出を妨げない限りで、これに限定されない。
　このように、時間分解能を持つ計測装置７により得る検出データにより、位置分解能の高い欠陥検出が可能となる。
　本実施形態では、中性子検出装置５は、中性子検出器５ａ（例えばシンチレータまたは後述のＰＳＤ）を用いて、検査対象物１の表面１ａに向かうパルス中性子線の進行方向と交差（例えば直交）する２次元入射面５ａ１（例えば表面１ａに沿った面）における各位置毎に、反射中性子を検出する。その上で、計測装置７は、この２次元座標平面における各位置毎に上述の検出数データを生成する。以下において、検出数データとは、この２次元座標平面における各位置についての検出数データを意味してよい。
　なお、中性子源３は、第１時点でパルス中性子線の放出を開始し、好ましくは、第１時点から後述の第２時点までの設定時間よりも短い時間幅（例えば、上記設定時間の三分一以下の時間）の間に中性子線の放出をほとんど（または完全に）終了する。この時間幅は、例えば上述のように０．１ミリ秒よりも小さい。また、検出数データは、欠陥の有無の判断に影響が無くなる程度に検出数が十分に小さくなる（例えばゼロになる）時点までのデータであるのがよい。
　演算装置９は、計測装置７が生成した検出数データに基づいて、中性子源３が検査対象物１へパルス中性子線を放出し始めた第１時点から設定時間だけ経過した第２時点以降の検出数の積算値を求める。第２時点は、後述のように設定される。なお、積算値は、欠陥の有無の判断に影響が無くなる程度に検出数が十分に小さくなる（例えばゼロになる）時点までの積算値である。
　上述した光検出素子５ｂ２毎に、検出数データが計測装置７により生成され、該検出数データに基づいて、演算装置９により、該光検出素子５ｂ２に対応する積算値が求められる。このように求めた光検出素子５ｂ２毎の積算値は、記憶装置に記憶されてよい。光検出素子５ｂ２毎の積算値は、演算装置９から直接または上記の記憶装置を介して、ディスプレイに表示され、または、用紙に印刷されてよい。
　図３は、第２時点の設定を説明するための図である。図３のグラフは、時間に対する反射中性子の数を示す。図３は、シミュレーションにより得られたものである。図３において、横軸は経過時間を示し、この経過時間の計測開始時点（すなわち、横軸の原点）は、中性子源３が検査対象物１へパルス中性子線を放出し始めた第１時点である。図３において、縦軸は、表面１ａから戻って来た反射中性子の数を示す。図３において、一点鎖線の曲線Ａは、中性子源３が検査対象物１へ放出した中性子の数を示す。図３において、実線の曲線Ｂは、設定値（ここでは、２×１０－１ｅＶ）より高いエネルギーを持つ反射中性子の発生数を示し、破線の曲線Ｃは、上記設定値以下のエネルギーを持つ反射中性子の発生数を示す。
　図３に示すように、上記設定値より高いエネルギーの反射中性子は、その大部分（５０％～９０％以内の割合、例えば８０％）以上が、第１時点から所定時間（例えば３０マイクロ秒）だけ経過した第２時点までに検出される。すなわち、検査対象物１に入射した多数の中性子は、検査対象物１における欠陥の無い領域の硬い物質（例えばアスファルト、コンクリート、金属など）で散乱すると、その多くが、第２時点までの早い段階で戻ってくる性質を有する。
　一方、この第２時点以降において、エネルギーが上記設定値以下の反射中性子（例えば熱中性子）の大部分が検出される。
　なお、上記設定値は、１．０×１０－３ｅＶ～１．０×１０５ｅＶの範囲内の一定値であってよく、好ましくは、１．０×１０－２ｅＶ～１．０×１０３ｅＶの範囲内の一定値であってよく、より好ましくは、０．５×１０－１ｅＶ～１．０×１０ｅＶの範囲内の一定値（例えば、２×１０－１ｅＶ）である。
　これにより、次のように、検査対象物１の内部における欠陥（水の部分や空洞）の有無を判断できる。
　第２時点以降において、検出される反射中性子の大部分は、エネルギーが相対的に低い低エネルギー中性子（例えば熱中性子）になる。中性子は水と反応しやすいので、検査対象物１の内部に水が存在している部分がある場合には、この部分からの反射中性子の多くは、低エネルギー中性子になる。したがって、上述の積算値が上述の基準値よりも大きい場合には、検査対象物１の内部に水が存在している欠陥部分があると判断できる。
　一方、検査対象物１の内部に空洞が存在する場合について、中性子は、空洞によってはエネルギーを失い難い。したがって、第２時点以降の反射中性子（例えば低エネルギーの熱中性子）の検出数の積算値が、上述の基準値よりも小さい場合には、その位置に空洞が存在すると判断できる。
　したがって、次の方法（１）（２）または（３）により第２時点が設定される。なお、検査対象物１の種類毎に、方法（１）～（３）で、第２時点が実験的に又はシミュレーションにより設定されてよい。演算装置９は、方法（１）（２）または（３）で設定された第２時点以降において中性子検出装置５が検出した反射中性子の数の積算値（合計値）を求める。
（１）第１時点で検査対象物１に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物１で散乱して戻ってくる反射中性子のうち、上記設定値以下のエネルギーを有する反射中性子の数をＳとし、上記設定値よりも大きいエネルギーを有する反射中性子の数をＮとする。Ｓ２／Ｎが、最大値になるように、または、最大値に近い値になるように第２時点が設定される。
（２）第１時点で検査対象物１に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物１で散乱して戻ってくる反射中性子のうち、上記設定値よりも大きいエネルギーを有する反射中性子（例えば、熱中性子よりも高いエネルギーを有する反射中性子）の所定の割合以上が、第１時点から第２時点までの期間において生じるように、第２時点が設定されている。ここで、所定の割合は、５０％～１００％の範囲内の一定割合であってよく、好ましくは、６０％～１００％の範囲内の一定割合であり、より好ましくは、７０％～９８％の範囲内の一定割合である。
（３）第１時点で検査対象物１に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物１で散乱して戻ってくる反射中性子のうち、上記設定値以下のエネルギーを有する反射中性子（例えば熱中性子）の所定の割合以上が、第２時点以降において生じるように、第２時点が設定されている。ここで、所定の割合は、１０％～９８％の範囲内の一定割合であってよく、好ましくは、２０％～９８％の範囲内の一定割合であり、より好ましくは、５０％～９８％の範囲内の一定割合であり、さらに好ましくは、７０％～９８％の範囲内の一定割合である。
　図４は、複数の光検出素子５ｂ２に対応する複数の積算値を２次元の座標範囲に表わしたデータを示す。好ましくは、複数の光検出素子５ｂ２による発光検出回数に基づく積算値は、例えば図４のように、それぞれ、２次元の座標範囲の複数の位置（この図における小さな各正方形）において、その数値、または、その値に応じた色の濃淡、色もしくは模様など（図４では、施された斜線の密度）によって表わしたデータとして、ディスプレイに表示されたり、用紙に印刷されてよい。なお、２次元の座標範囲の複数の位置の配列は、これらの複数の位置にそれぞれ対応する複数の光検出素子５ｂ２の配列と同じであるのがよい。複数の光検出素子５ｂ２の配列は、これらの複数の光検出素子５ｂ２に対応する検査対象物１の入射面（表面１ａ）の複数の位置の配列と同じである。図４では、施された斜線の密度が高い位置（小さな正方形）ほど積算値が大きいことを示しており、当該密度が最も高い部分は、検査対象物１内の水部分に対応する。非破壊検査装置１０は、図４のように複数の光検出素子５ｂ２に対応する複数の積算値を２次元の座標範囲に表わしたデータを生成するデータ処理装置１１を備えていてよい。
　上述した中性子源３は、トラックのような車両に積載できる程度に小型に構成することができる。したがって、上述の非破壊検査装置１０を、例えばトラックのような車両に積載した状態で、車両が移動しながら、例えば、検査対象物１としての空港の滑走路、自動車の道路、または、トンネル構造物（トンネルを形成する構造物）の内部に欠陥が存在するかどうかを、非破壊検査装置１０により検査することができる。
　なお、本実施形態による非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法では、中性子源３により、検査対象物１の表面１ａへパルス中性子線を入射させ、これにより検査対象物１において散乱して戻って来た反射中性子（散乱中性子）を中性子検出装置５により検出する。計測装置７により、これらの反射中性子の検出数を計測し、該検出数を時間に対して表した検出数データを生成する。
［シミュレーションによる実施例］
　図５は、シミュレーションにより求めた反射中性子の数の積算値を示す。図５（Ａ）～（Ｆ）において、横軸と縦軸は、パルス中性子線の方向と直交する座標軸である。この例では、図５（Ａ）～（Ｆ）に示す２次元の座標範囲の各領域に示す数値または数値範囲は、検査対象物１へ中性子源３から放射状にパルス中性子線を入射させた場合、その領域内の各位置で検出される反射中性子の数の積算値またはその範囲を示す。各数値範囲は、欠陥が無い検査対象物１へパルス中性子線を入射させた場合の積算値を１として規格化されている。
　より詳しくは、図５（Ａ）～（Ｃ）では、各領域に示す数値または数値範囲は、中性子源３から検査対象物１にパルス中性子線を第１時点で入射させることにより第１時点以降に生じた反射中性子のうち、エネルギーが２×１０－１ｅＶ以下の反射中性子の数の積算値またはその範囲である。
　図５（Ｄ）～（Ｆ）では、各領域に示す数値または数値範囲は、中性子源３から検査対象物１にパルス中性子線を第１時点で入射させることにより第２時点以降に生じた反射中性子の数の積算値またはその範囲である。
　図５（Ａ）～（Ｆ）の２次元の座標範囲の中央は、検査対象物１へ入射するパルス中性子線の位置に相当する。
　図５（Ａ）（Ｄ）は、欠陥が無い検査対象物１へパルス中性子線を入射させた場合を示す。したがって、図５（Ａ）では、各位置での積算値は同じ値の１．０になっている。
　図５（Ｂ）（Ｅ）は、検査対象物１における、水が存在する欠陥部分へパルス中性子線を入射させた場合を示す。図５（Ｂ）（Ｅ）では、その中央の領域では積算値が、同じ図の他の領域の積算値および図５（Ａ）（Ｄ）の各位置での積算値よりも大きくなっている。したがって、図５（Ｂ）（Ｅ）の中央の領域には、水が存在する欠陥部分があることが分かる。
　図５（Ｃ）（Ｆ）は、検査対象物１における、空洞が存在する欠陥部分へパルス中性子線を入射させた場合を示す。図５（Ｃ）（Ｆ）では、その中央の領域では積算値が、同じ図の他の領域の積算値および図５（Ａ）（Ｄ）の積算値よりも小さくなっている。したがって、図５（Ｃ）（Ｆ）の中央の領域には、空洞が存在する欠陥部分があることが分かる。
　図６は、シミュレーションにより求めた反射中性子の数の積算値を示すが、検査対象物１へのパルス中性子線の入射位置が検査対象物１における欠陥部分からずれている場合を示す。図５について以下で説明しない点は、図５の場合と同じである。
　図６（Ａ）～（Ｃ）では、これらの図の２次元の座標範囲における各領域に示す数値または数値範囲は、中性子源３から検査対象物１にパルス中性子線を第１時点で入射させることにより第１時点以降に生じた反射中性子のうち、エネルギーが２×１０－１ｅＶ以下の反射中性子の数の積算値またはその範囲である。
　図６（Ｄ）～（Ｆ）では、これらの図の２次元の座標範囲における各領域に示す数値または数値範囲は、中性子源３から検査対象物１にパルス中性子線を第１時点で入射させることにより第２時点以降に生じた反射中性子の数の積算値またはその範囲である。
　各数値範囲は、欠陥が無い検査対象物１へパルス中性子線を入射させた場合の積算値を１として規格化されている。
　図６（Ａ）～（Ｆ）において、２次元の座標範囲の中央は、パルス中性子線の位置に相当するが、図６（Ｂ）（Ｃ）（Ｅ）（Ｆ）において、２次元の座標範囲の中央から左側に少しずれた位置に対応する部分が、検査対象物１内の欠陥部分の位置となっている。
　図６（Ａ）（Ｄ）は、欠陥が無い検査対象物１へパルス中性子線を入射させた場合を示す。したがって、図６（Ａ）では、各位置での積算値は同じ値の１．０になっている。
　図６（Ｂ）（Ｅ）は、その中央部から左側に少しずれた領域での積算値が、同じ図の他の領域の積算値および図６（Ａ）（Ｄ）の各位置での積算値よりも大きくなっている。したがって、図６（Ｂ）（Ｅ）の中央部から左側に少しずれた領域に、水が存在する欠陥部分があることが分かる。
　図６（Ｃ）（Ｆ）では、その中央部から左側にずれた領域での積算値が、同じ図の他の領域の積算値および図６（Ａ）（Ｄ）の積算値よりも小さくなっている。したがって、図６（Ｃ）（Ｆ）の中央部から左側にずれた領域に、空洞が存在する欠陥部分があることが分かる。
［シミュレーション］
　図７Ａ～図７Ｃは、上述した非破壊検査装置１０によるパルス中性子線と検査対象物１とシンチレータ５ａとの位置関係を示す。図７Ａ～図７Ｃでは、シンチレータ５ａは、中性子源３から検査対象物１へのパルス中性子線の通過領域に隣接するように配置されている。図７Ａ～図７Ｃでは、３つのコンクリート製ブロック２により検査対象物１が構成されている。各ブロック２は、３０ｃｍの厚みを有する。図７Ａでは、欠陥の無い検査対象物１をブロック２により形成し、図７Ｂでは、内部に空洞がある検査対象物１をブロック２により形成し、図７Ｃでは、水を充填したポリタンクを２つのブロック２で挟むことにより、内部に水の部分がある検査対象物１をブロック２で形成している。
　図７Ａ～図７Ｃの場合について上記積算値をシミュレーションで求めた。その結果を図８に示す。図８（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ図７Ａ～図７Ｃの場合に対応する。図８（Ａ）～（Ｃ）において、横軸と縦軸は、図７Ａ～図７Ｃのパルス中性子線と直交する座標軸である。図８（Ａ）～（Ｃ）に示す２次元の座標範囲の各領域に示す数値または数値範囲は、この領域内の各位置で検出される反射中性子の数の積算値またはその範囲を示す。各数値範囲は、欠陥が無い検査対象物１へパルス中性子線を入射させた場合の積算値を１として規格化されている。
　図８（Ａ）～（Ｃ）の２次元の座標範囲の中央は、シンチレータ５ａの位置に相当する。
　図８（Ａ）は、欠陥が無い図７Ａの場合であるので、図８（Ａ）における各位置での積算値は同じ値の１．０になっている。
　図８（Ｂ）は、空洞がある図７Ｂの場合であるので、図８（Ｂ）では各領域の積算値が、図８（Ａ）の各領域での積算値以下になっている。
　図８（Ｃ）は、水の部分がある図７Ｃの場合であるので、図８（Ｃ）では各領域の積算値が、図８（Ａ）の各位置での積算値以上になっている。
［実験による実施例１］
　図９Ａは、実施例１における非破壊検査装置１０の中性子源３およびシンチレータ５ａと検査対象物１との位置関係を示す。図９Ａのように、検査対象物１として２つの直方体のコンクリート製ブロック２を用意した。
　図９Ａにおいて、ＸＹＺ座標系は検査対象物１の寸法を表すためのものである。図９Ａにおいて、各ブロック２のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、１００ｍｍである。
　２つのブロック２の間に、Ｚ軸方向の寸法が１００ｍｍの空間６を設け、次の場合１～４について検査を行った。
（場合１）空間６に何も配置しない。
（場合２）空間６を、コンクリート製ブロックで完全に埋める。このブロックのＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、１００ｍｍである。
（場合３）空間６に、水が充填されたポリタンクを配置する。このポリタンクのＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、７５ｍｍ～８０ｍｍ程度である。
（場合４）空間６を、アクリル製ブロックで完全に埋める。このブロックのＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、１００ｍｍである。
　図９Ｂは、場合１～４の各々について計測した上述の積算値を示す。ここで、積算値は、特定の光検出素子５ｂ２で検出した反射中性子の検出数を、第２時点以降で積算した値である。この積算を行った時間範囲は、第２時点（パルス中性子線の放出時点である第１時点から０．３１ミリ秒後の時点）から、計測終了時点（第１時点から０．６２ミリ秒後の時点）までの範囲である。図９Ｂの縦軸は、場合１の積算値を１として正規化した値を示している。図９Ｂにおいて、棒グラフＡ～Ｄは、それぞれ場合１～４を示す。
　図９Ｂのように、コンクリートの内部に空洞が存在する場合１では、内部に空洞が存在しないコンクリートの場合２よりも、積算値が小さくなっている。
　内部に水が溜まっているコンクリートの場合３では、場合２よりも、積算値が大きくなっている。
　したがって、計測した積算値に基づいて、コンクリートの内部における空洞や水の存在を検出できることが分かる。
　場合４について、アクリルの水素密度は、水の水素密度とほぼ同じであり、水素に中性子は反応しやすい。したがって、アクリル製ブロックを用いた場合４は、積算値が、水が存在する場合３とほぼ同じになっている。すなわち、アクリルを水とみなせる。
［実験による実施例２］
　図１０Ａは、実施例２における非破壊検査装置１０の中性子源３およびシンチレータ５ａと検査対象物１との位置関係を示す。図１０Ａのように、検査対象物１として２つの直方体のコンクリート製ブロック２を用意した。
　図１０Ａにおいて、ＸＹＺ座標系は検査対象物１の寸法を表すためのものである。図１０Ａにおいて、各ブロック２のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、１００ｍｍである。
　２つのブロック２の間に、Ｚ軸方向の寸法が１００ｍｍの空間６を設けた、この空間６に、上述のように水とみなせるアクリル製ブロック４を配置した。アクリル製ブロック４のＸ軸方向とＹ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍであり、このアクリル製ブロック４の厚み（すなわちＺ軸方向の寸法）を変えて検査を行った。
　図１０Ｂにおいて、横軸はアクリル製ブロック４の厚みを示し、縦軸は計測した積算値を示す。ここで、縦軸の積算値は、空洞６に何も存在しない場合の積算値を１として規格化されている。また、積算値は、特定の光検出素子５ｂ２で検出した反射中性子の検出数を、第２時点以降で積算した値である。この積算を行った時間範囲は、第２時点（第１時点から０．３１ミリ秒後の時点）から、計測終了時点（第１時点から０．６２ミリ秒後の時点）までの範囲である。図１０Ｂにおいて、黒丸が計測した積算値を示す。
　図１０Ｂから分かるように、コンクリート内の空洞に水が溜まっている場合に、空洞に対する水の体積割合に応じて積算値が変化する。したがって、例えば空洞の大きさが予め分かっている場合には、空洞内の水量を知ることができる。
［実験による実施例３］
　図１１Ａは、実施例３における非破壊検査装置１０の中性子源３および中性子検出器５ａと検査対象物１との位置関係を示す。検査対象物１は、図１１Ａのように６つの直方体のコンクリート製ブロック２を組み合わせたものである。検査対象物１の内部に空間６を形成した。この空間６を空洞とし、あるいは、この空間６に、空間６とほぼ同じ寸法の直方体のアクリル製ブロック４（後述の図１２を参照）を配置した。このような検査対象物１へパルス中性子線を中性子源３から入射させて、その反射中性子を中性子検出装置５により検出して、第２時点以降における反射中性子の検出数を積算した積算値を計測した。
　図１１Ａにおいて、ＸＹＺ座標系は検査対象物１の寸法を表すためのものである。図１１Ａにおいて、各コンクリート製ブロック２のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、６０ｍｍであり、アクリル製ブロック４（図１２）のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法（図１２を参照）は、それぞれ３００ｍｍ、１００ｍｍ、５５ｍｍである。
　この実験では、中性子検出器５ａとして、位置敏感型検出器（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いた。図１１Ｂは、図１１ＡのＢ－Ｂ矢視図であり、ＰＳＤ５ａを示す。ＰＳＤ５ａは、Ｘ軸方向を向きＹ軸方向に配列された複数の管１５を有する。各管１５の内部には、中性子に反応するガス（例えばヘリウム３ガス）が封入されている。また、各管１５内には、Ｘ軸方向に延びる芯線１６が配置され、芯線１６には１０００Ｖ～２０００Ｖの電圧が印加される。中性子が管１５に到達すると、その位置でガスがイオン化する。芯線１６の長さがＬであり、Ｘ軸方向における中性子の到達位置が芯線１６の一端を原点としてＸであり、芯線１６の両端に生じる電荷（電圧変化）がＱ１，Ｑ２である場合、Ｘ／Ｌ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）の関係がある。
　中性子検出器５ａとしてＰＳＤを用いる場合には、中性子検出装置５は位置検出部５ｃを有する、位置検出部５ｃは、上述の電荷Ｑ１，Ｑ２を検出し、検出した電荷Ｑ１，Ｑ２と既知の上記長さＬに基づいて到達位置Ｘを求め、かつ、当該電荷Ｑ１，Ｑが生じた配管１５を特定することにより、反射中性子の二次元座標位置を求める。なお、このような二次元座標位置毎の反射中性子の検出に基づいて、計測装置７は、二次元座標位置毎に、検出数データを求めることができる。
（アクリル製ブロックの場合）
　図１１Ａにおいて、空間６にアクリル製ブロック４を配置し、Ｚ軸方向の中間に配置したブロック２とブロック４のみの位置をＹ軸方向に変えて計測を行った。図１２は、その計測結果を示す。図１２（Ａ）～（Ｅ）において、上側部分は、空間６にブロック４を配置した場合の図１１Ａの部分拡大図であり、各ブロック２とブロック４を示す。図１２（Ａ）～（Ｅ）において、下側部分は、Ｙ軸方向の位置が上側部分と整合した２次元座標範囲の各領域Ａ～Ｈを示し、右端のＡ～Ｈの数値範囲は、各領域Ａ～Ｈにおける積算値の範囲を示す。
　なお、６つのブロック２をＹ軸方向に２列に且つＸ軸方向に３列に整列させることにより、検査対象物１の内部に空間６もアクリル製ブロック４も存在しない状態で計測された積算値を１として、図１２（Ａ）～（Ｅ）および後述の図１３（Ａ）～（Ｅ）の積算値は規格化されている。
　図１２（Ａ）～（Ｅ）から分かるように、アクリル製ブロック４の位置に相当する２次元座標位置において、積算値が大きくなっている。このように、積算値から、コンクリート内のアクリル製ブロック４（すなわち水）の２次元的位置を特定できることが確かめられた。
（空洞の場合）
　図１１Ａにおいて、空間６を空洞に保って、Ｚ軸方向の中間に配置したブロック２のみの位置をＹ軸方向に変えて計測を行った。図１３は、その計測結果を示す。図１３（Ａ）～（Ｅ）において、上側部分は、図１１Ａの部分拡大図であり、各ブロック２と空間６を示す。図１３（Ａ）～（Ｅ）において、下側部分は、Ｙ軸方向の位置が上側部分と整合した２次元座標範囲の各領域Ａ～Ｈを示し、右端のＡ～Ｈの数値範囲は、各領域Ａ～Ｈにおける積算値の範囲を示す。
　図１３（Ａ）～（Ｅ）から分かるように、空洞の位置に相当する２次元座標位置において、積算値が小さくなっている。このように、積算値から、空洞の２次元的位置を特定できることが確かめられた。
［実験による実施例４］
　図１４～図１７は、非破壊検査装置１０の実施例４を示す。図１４は、非破壊検査装置１０の中性子源３および中性子検出器５ａと検査対象物１との位置関係を示す。図１４において、検査対象物１は、５つのコンクリート製ブロック２と、１つのアクリル製ブロック４（または空洞）とを組み合わせたものである。各コンクリート製ブロック２は、図１４において、ＸＹＺ座標系は検査対象物１の寸法を表すためのものである。図１４では、中性子検出器５ａとして上述のＰＳＤを用いた。
（アクリル製ブロックの場合）
　図１４において、各コンクリート製ブロック２のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、６０ｍｍであり、アクリル製ブロック４のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法（図１１Ａを参照）は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、５５ｍｍである。図１４のように、これらのブロックをその厚み方向に隙間なく配列し、アクリル製ブロック４のＺ軸方向位置（すなわち検査対象物１の表面１ａからの深さ）を変え、アクリル製ブロック４の深さ毎に、中性子源３からＺ軸方向に検査対象物１へパルス中性子線を放出し、ＰＳＤ５ａを用いて、上述の検出数を計測した。
　図１５は、計測結果を示す。図１５において、横軸は、上述の第１時点を原点とする時間を示し、縦軸は、ＸＹ座標系における特定の位置において中性子検出器５ａが検出した反射中性子の数を示す。この縦軸の検出数は、検査対象物１においてアクリル製ブロック４を追加のコンクリート製ブロック２に置き換えた基準状態で得られた検出数の時間分布で規格化されている。すなわち、縦軸の検出数は、横軸の各時点毎に、基準状態で得られた検出数を１として規格化されている。したがって、検査対象物１に空洞も水も存在しない場合には、図１５において、縦軸の検出数は、横軸の全時点で１となる。
　図１５において、三角形、正方形、黒丸、バツ印、白丸および十字印は、それぞれ、アクリル製ブロック４の深さが、０ｍｍ、６０ｍｍ、１２０ｍｍ、１８０ｍｍ、２４０ｍｍ、および３００ｍｍの場合の検出数を示す。
　図１５において、破線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ三角形、正方形、黒丸、バツ印のピークの時点を示す。破線ａ，ｂ，ｃ，ｄから分かるように、アクリル製ブロック４（すなわち水）の位置が深くなるにつれて、検出数のピーク時点が遅れる。したがって、第１時点以降の各計測時点と、該計測時点の検出数とを互いに対応づけた上述の検出数データにおける検出数のピーク時点から水が存在する深さを検出できる。
　図１６は、図１５において縦軸の目盛りを拡大した場合の白丸と十字印を示す。図１６から分かるように、アクリル製ブロック４の深さが２４０ｍｍと３００ｍｍの場合であっても、検出数は１よりも多くなっているので、これらの深さに存在する水も検出できることが分かる。
（空洞の場合）
　図１４において、アクリル製ブロック４を、これと同じ寸法の空洞に置き換えて実験を行った。すなわち、空洞のＺ軸方向位置（すなわち検査対象物１の表面１ａからの深さ）を変えて空洞の深さ毎に、中性子源３からＺ軸方向に検査対象物１へパルス中性子線を放出し、ＰＳＤ５ａを用いて、上述の検出数を計測した。
　図１７は、計測結果を示す。図１７において、横軸は、上述の第１時点（すなわち、中性子源３からのパルス中性子線の放出時点）を原点とする時間を示し、縦軸は、ＸＹ座標系における特定の位置において中性子検出器５ａが検出した反射中性子の数を示す。この縦軸の検出数は、図１５と同じ方法で規格化されている。図１７において、三角形、正方形、黒丸、バツ印、白丸および十字印は、それぞれ、空洞の深さが、０ｍｍ、６０ｍｍ、１２０ｍｍ、１８０ｍｍ、２４０ｍｍ、および３００ｍｍの場合の検出数を示す。
　図１７において、破線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ三角形、正方形、黒丸、バツ印のボトム時点（最低時点）を示す。破線ａ，ｂ，ｃ，ｄから分かるように、空洞の位置が深くなるにつれて、検出数のボトム時点が遅れる。したがって、第１時点以降の各計測時点と、該計測時点の検出数とを互いに対応づけた上述の検出数データにおける検出数のボトム時点から空洞が存在する深さを検出できる。
　図１８は、水または空洞の深さを検出する機能を有する上述の非破壊検査装置１０の構成を示す。この場合、非破壊検査装置１０は、さらに記憶装置１２とデータ処理装置１３を備える。図１８の例では、中性子検出装置５は、上述したＰＳＤ５ａと位置検出部５ｃを有する。
　記憶装置１２は、検査対象物１と同じ材質の試験物体の内部において、水が存在する位置の該試験物体の表面からの深さ（以下で単に深さという）と、（入射面５ａ１の特定の位置の）検出数のピーク時点とを互いに対応づけた第１対応データを記憶する。第１対応データにおけるピーク時点は、第１時点以降の各時点毎に検出数を参照値に対する比率で表わした場合に得られた検出数の時間分布におけるピーク時点である。ここで、参照値は、各時点毎に定められており、内部に水も空洞も存在しない基準状態の試験物体について当該時点で得られた（入射面５ａ１の特定の位置の）検出数である。この第１対応データでは、水が存在する位置の各深さ毎に、この深さに水が存在する場合に、試験物体の表面へ非破壊検査装置１０によりパルス中性子線を入射したときに計測される検出数の上記ピーク時点が表わされている。このような第１対応データは、内部にアクリル製ブロックまたは水を設けた試験物体に対して非破壊検査装置１０を用いて実験を行うことにより得られる。
　記憶装置１２は、第１対応データの代わりに、または、第１対応データに加えて、第２対応データを記憶する。第２対応データは、検査対象物１と同じ材質の試験物体の内部において、空洞が存在する位置の該試験物体の表面からの深さ（以下で単に深さという）と、（入射面５ａ１の特定の位置の）検出数のボトム時点とを互いに対応づけたデータである。第２対応データにおけるボトム時点は、第１時点以降の各時点毎に検出数を上記参照値に対する比率で表わした場合に得られた検出数の時間分布におけるボトム時点である。この第２対応データでは、空洞が存在する位置の各深さ毎に、この深さに空洞が存在する場合に、試験物体の表面へ非破壊検査装置１０によりパルス中性子線を入射したときに計測される検出数の上記ボトム時点が表わされている。このような第２対応データは、内部に空洞を設けた試験物体に対して非破壊検査装置１０を用いて実験を行うことにより得られる。
　第１対応データを用いる場合には、次のようにする。データ処理装置１３は、計測装置７が計測した（入射面５ａ１の各位置の）検出数データ（第１時点以降の各計測時点と該計測時点の検出数とを互いに対応づけたデータ）における検出数のピーク時点を特定する。このピーク時点は、第１時点以降の各時点毎に検出数を上記参照値に対する比率で表わした場合に得られた検出数の時間分布におけるピーク時点である。データ処理装置１３は、このピーク時点と記憶装置１２に記憶された第１対応データとに基づいて、検査対象物１の内部において水が存在する深さを特定する。データ処理装置１３は、特定した深さを出力する。出力された深さは、適宜の記憶媒体に記憶され、ディスプレイに表示され、または、用紙に印刷されてよい。
　第２対応データを用いる場合には、次のようにする。データ処理装置１３は、計測装置７が計測した（入射面５ａ１の各位置の）検出数データにおける検出数のボトム時点を特定する。このボトム時点は、第１時点以降の各時点毎に検出数を上記参照値に対する比率で表わした場合に得られた検出数の時間分布におけるボトム時点である。データ処理装置１３は、このボトム時点と記憶装置１２に記憶された第２対応データとに基づいて、検査対象物１の内部において空洞が存在する深さを特定する。データ処理装置１３は、特定した深さを出力する。出力された深さは、適宜の記憶媒体に記憶され、ディスプレイに表示され、または、用紙に印刷されてよい。
［実験による実施例５］
　図１９Ａ～図１９Ｄは、実施例５における非破壊検査装置１０の中性子源３および中性子検出器５ａと検査対象物１との位置関係を示す。図１９Ａ～図１９Ｄの例では、中性子検出装置５は、中性子検出器５ａとしての上述したＰＳＤ５ａと位置検出部５ｃとを有する。検査対象物１は、図１９Ａ～図１９Ｄのように複数の直方体のコンクリート製ブロック２を組み合わせたものである。検査対象物１の内部に空間６を形成した。この空間６を図１９Ａと図１９Ｂのように空洞とし、あるいは、この空間６に、図１９Ｃと図１９Ｄのように空間６とほぼ同じ寸法の直方体のアクリル製ブロック４を配置した。このような検査対象物１へパルス中性子線を中性子源３から入射させて、ｙ軸方向において検査対象物１の中央から幅１００ｍｍ範囲で反射中性子の検出数を計測した。
　図１９Ａ～図１９Ｄにおいて、ＸＹＺ座標系は検査対象物１の寸法を表すためのものである。図１９Ａ～図１９Ｄにおいて、各コンクリート製ブロック２のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、３００ｍｍ、６０ｍｍである。
　図１９Ａにおいて、空間６のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍである。図１９Ｂにおいて、空間６のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、１００ｍｍ、６０ｍｍである。図１９Ｃにおいて、アクリル製ブロック４のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、５０ｍｍ、５５ｍｍである。図１９Ｄにおいて、アクリル製ブロック４のＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の寸法は、それぞれ３００ｍｍ、１００ｍｍ、５５ｍｍである。
　図２０は、図１９Ａ～図１９Ｄの各場合の計測結果を示す。図２０において、横軸は上述の第１時点を原点とする時間を示し、縦軸は、特定の光検出素子５ｂ２で検出した検出数を示す。縦軸の検出数は、図１９Ａの空間６がコンクリートで埋められた場合の検出数を１として規格化されている。図２０おいて、白い正方形と黒い正方形と白丸と黒丸は、それぞれ図１９Ａ～図１９Ｄの場合の検出数を示す。
　図２０から分かるように、アクリルの体積が２倍になると、検出数は、ピーク時点において、約３．３倍になる。
　また、検査対象物１の内部においてアクリル（水）や空洞の存在を検出するための積算値は、図１９Ａ～図１９Ｄの場合の間で検出数に差が生じている時間範囲Ｔにわたって検出数を積算した値であってよい。例えば、この時間範囲Ｔは、図２０の横軸において０．０３ミリ秒の時点から０．１０ミリ秒の時点までの範囲であってよい。ただし、この時間範囲Ｔは、これに限定されず、別の例では、０．０３ミリ秒の時点から０．１５ミリ秒の時点までの範囲であってもよい。
　本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の他の実施形態１～５のいずれかを採用してもよいし、他の実施形態１～５の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。
（他の実施形態１）
　上述において、演算装置９を省略してもよい。この場合、計測装置７は、第１時点以降の各計測時点と該計測時点の検出数とを互いに対応づけた検出数データを出力する。出力された検出数データは、記憶装置に記憶されてよい。入射面５ａ１の各位置毎（例えば光検出素子５ｂ２毎）の検出数データは、計測装置７から直接または上記の記憶装置を介して、ディスプレイに表示され、または、用紙に印刷されてよい。検出数データは、検査対象物１の内部における欠陥の有無に応じて変化するので、人は、表示または印刷された検出数データを見て、検査対象物１の内部における欠陥の有無を判断できる。なお、他の実施形態１では、上述のデータ処理装置１１は省略されてもよい。
　または、演算装置９を省略する場合に、上述した第１対応データと第２対応データを予め作成しておくこともできる。この場合、計測装置７は、第１時点以降の各時点毎に（入射面５ａ１の各位置の）検出数を上記参照値に対する比率で表わした場合に得られた検出数の時間分布を表わす時間分布データを生成し、この時間分布データを出力する。出力された時間分布データは、記憶装置に記憶されてよい。時間分布データは、計測装置７から直接または上記の記憶装置を介して、ディスプレイに表示され、または、用紙に印刷されてよい。その上で、人は、計測装置７に生成されて表示または印刷された上述の時間分布データを見て、この時間分布データにおける検出数のピーク時点またはボトム時点を特定し、特定したピーク時点またはボトム時点と第１対応データまたは第２対応データとを比べて、水または空洞の深さを求めることができる。
（他の実施形態２）
　計測装置７が生成する検出数データは、上述の第２時点以降の検出数の積算値（合計値）であってもよい。この場合、上述の演算装置９は省略される。計測装置７が生成する光検出素子５ｂ２毎の積算値は、上述と同様に、人が確認できるように表示または印刷されてよい。
（他の実施形態３）
　図２Ａまたは図２Ｂの構成において、光ファイバー５ｂ１を省略して、各光検出素子５ｂ２を、シンチレータ５ａに直接取り付けてもよい。この場合、シンチレータ５ａにおいて入射面５ａ１と反対側の面の各位置に光検出素子５ｂ２を取り付けてよい。
（他の実施形態４）
　中性子源３は、パルス中性子線を検査対象物１に照射できるものであればよい。例えば、図２Ａと図２Ｂでは複数の加速器３ｂ１，３ｂ２が用いているが、中性子発生に十分な陽子のエネルギーが得られれば、単体の加速器を用いてもよい。
　検査対象物１の欠陥の有無を検査するのに十分な量の中性子が発生する限りにおいて、加速する粒子とそのエネルギーおよびターゲット３ｄの組み合わせは上述の内容に制限されない。
（他の実施形態５）
　中性子検出装置５による反射中性子の検出に基づいて計測装置７が検出数データを生成できれば、中性子検出装置５の構成は、上述に限定されない。すなわち、中性子検出装置５は、中性子検出器５ａとして上述のシンチレータまたはＰＳＤを用いたものであってもよいし、他の構成を有していてもよい。なお、図１１Ｂの中性子検出器５ａは、この図と構成が異なる気体比例計測管であってもよい。
　なお、上記他の実施形態１～５においても、非破壊検査装置１０は、図４のように、複数の積算値を２次元の座標範囲に表わしたデータを生成する上述のデータ処理装置１１を備えていてよい。
１　検査対象物、１ａ　表面、２　コンクリート製ブロック、２ａ　入射面、３　中性子源、３ａ　荷電粒子源、３ｂ　加速装置、３ｂ１，３ｂ２　加速器、３ｃ　ビーム調整器、３ｄ　ターゲット、３ｅ　容器、３ｆ　管状遮蔽部材、４　アクリル製ブロック、５　中性子検出装置、５ａ　中性子検出器（シンチレータ、ＰＳＤ）、５ａ１　入射面、５ｂ　光検出器、５ｂ１　光ファイバー、５ｂ２　光検出素子、６　空間、７　計測装置、９　演算装置、１０　非破壊検査装置、１１　データ処理装置、１２、記憶装置、１３　データ処理装置

Claims (10)

  1. 　検査対象物の表面へパルス中性子線を放出する中性子源と、
    　検査対象物において散乱して戻って来た散乱中性子を検出する中性子検出装置と、
    　中性子検出装置による前記散乱中性子の検出数を計測し、該検出数を時間に対して表した検出数データを生成する計測装置と、を備える、ことを特徴とする非破壊検査装置。
  2. 　前記検出数データは、前記各計測時点と該計測時点の前記検出数とを互いに対応づけたデータである、ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。
  3. 　前記検出数データは、中性子源が検査対象物へパルス中性子線を放出した第１時点から設定時間だけ経過した第２時点以降の検出数の積算値である、ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。
  4. 　第１時点で検査対象物に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物で散乱して戻ってくる散乱中性子のうち、設定値よりも大きいエネルギーを有する散乱中性子の所定の割合以上が、第１時点から第２時点までの期間において生じるように、第２時点が設定されている、ことを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査装置。
  5. 　第１時点で検査対象物に放出されたパルス中性子線に含まれている中性子であって検査対象物で散乱して戻ってくる散乱中性子のうち、設定値以下のエネルギーを有する散乱中性子の所定の割合以上が、前記第２時点以降において生じるように、前記第２時点が設定されている、ことを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査装置。
  6. 　前記中性子検出装置は、検査対象物の表面に対向する入射面における各位置毎に、散乱中性子を検出し、
    　前記計測装置は、前記入射面における各位置毎に、前記検出数データを生成する、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
  7. 　前記中性子検出装置は、検査対象物の表面に対向する位置に配置されるシンチレータを備え、該シンチレータは、前記表面からの前記散乱中性子が入射する前記入射面を有し、入射した前記散乱中性子により発光し、
    　前記中性子検出装置は、前記入射面の各位置に入射した前記散乱中性子による発光を検出する光検出器を備え、
    　前記計測装置は、前記光検出器が検出した発光の回数を前記検出数として計測し、時間に対する該検出数を表した検出数データを生成し、
    　前記光検出器は、
    　前記入射面の各位置に対応して設けられた光ファイバーと、
    　前記入射面の各位置に入射した前記散乱中性子による発光を、該位置に対応する前記光ファイバーを介して検出する光検出素子と、を備える、ことを特徴とする請求項６に記載の非破壊検査装置。
  8. 　前記中性子検出装置は、検査対象物の表面に対向する位置に配置されるシンチレータを備え、該シンチレータは、前記表面からの前記散乱中性子が入射する前記入射面を有し、入射した前記散乱中性子により発光し、
    　前記中性子検出装置は、前記入射面の各位置に入射した前記散乱中性子による発光を検出する光検出器を備え、
    　前記計測装置は、前記光検出器が検出した発光の回数を前記検出数として計測し、時間に対する該検出数を表した検出数データを生成し、
    　前記シンチレータは、中性子源から検査対象物へ向かうパルス中性子線の通過領域の近傍に位置するように該通過領域から外れて配置されている、ことを特徴とする請求項６に記載の非破壊検査装置。
  9. 　検査対象物と同じ材質の試験物体の内部において、水または空洞が存在する位置の、該試験物体の表面からの深さと、前記検出数のピーク時点またはボトム時点との対応データを記憶する記憶装置と、
    　前記検出数データにおけるピーク時点またはボトム時点を特定し、特定した該ピーク時点またはボトム時点と前記対応データとに基づいて、検査対象物の内部において水または空洞が存在する深さを特定するデータ処理装置と、を備え
    　前記対応データと前記検出数データの各々における前記ピーク時点または前記ボトム時点は、各時点毎に検出数を参照値に対する比率で表わした場合に得られた検出数の時間分布におけるピーク時点またはボトム時点であり、前記参照値は、各時点毎に定められており、内部に水も空洞も存在しない基準状態の試験物体について当該時点で得られた検出数である、請求項２に記載の非破壊検査装置。
  10. 　検査対象物の表面へパルス中性子線を入射させ、これにより検査対象物において散乱して戻って来た散乱中性子を検出し、
    　前記散乱中性子の検出数を計測し、該検出数を時間に対して表した検出数データを生成する、ことを特徴とする非破壊検査方法。
     
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