WO2020175653A1 - 非破壊検査システム及び非破壊検査方法 - Google Patents

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WO2020175653A1
WO2020175653A1 PCT/JP2020/008171 JP2020008171W WO2020175653A1 WO 2020175653 A1 WO2020175653 A1 WO 2020175653A1 JP 2020008171 W JP2020008171 W JP 2020008171W WO 2020175653 A1 WO2020175653 A1 WO 2020175653A1
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neutron
neutrons
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detector
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央 塚田
繁憲 永野
淑恵 大竹
秀行 須長
雄一 吉村
孝治 井門
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株式会社トプコン
国立研究開発法人理化学研究所
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Definitions

  • the present disclosure relates to a nondestructive inspection system and a nondestructive inspection method for an inspected object using radiation.
  • infrastructure structures such as roads, bridges, tunnels, and buildings
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a portable neutron generation source is mounted on a vehicle and traveling on a bridge while performing nondestructive inspection on the inside of the bridge using the neutrons.
  • Patent Document 1 International Publication Number ⁇ 2 0 1 6/0 3 5 1 5 1
  • Patent Document 1 the non-destructive inspection using neutrons in Patent Document 1 can inspect that there is a defect at a position facing the neutron detector, but it does not indicate which position in the depth direction the defect is. It was difficult to identify.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a depth of an object to be inspected in a nondestructive inspection using neutrons for the object to be inspected.
  • a nondestructive inspection system can detect a neutron irradiation unit capable of irradiating neutrals and neutrons emitted from the neutron irradiation unit and passing through an object to be inspected.
  • a neutron detector and is arranged between the inspected object and the neutron detector, and arranged so that neutrons passing through the inspected object are incident on the neutron detector with a predetermined directivity.
  • a calculation unit configured to perform calculation based on a result detected by the neutron detector, wherein the neutron irradiation unit has a central axis for neutron irradiation in a central axis direction of the collimator.
  • Is configured to irradiate neutrons so as to intersect with, the arithmetic unit, position information of the neutron detector and / or position information of the neutron irradiation unit, the central axis of the neutron irradiation and the collimator It is possible to generate information about the object to be inspected in the central axis direction of the collimator from the information about the intersecting angle of the central axis direction and the neutron amount detected by the neutron detector.
  • the neutron irradiation unit emits neutrons so that an angle at which a central axis for neutron irradiation intersects with a central axis direction of the collimator is from 10 degrees to 80 degrees. It may be configured to irradiate.
  • the nondestructive inspection system includes a plurality of detection units as the neutron detector, and the arithmetic unit is specific from a neutron amount detected by the plurality of detection units. You may specify the detection part which detects the amount of neutrons.
  • the calculation unit generates a fitting curve from the neutron amount detected by the plurality of detection units, and the difference between the fitting curve and the neutron amount detected by each detection unit. From this, a detection unit that detects the unique neutron amount may be specified.
  • the arithmetic unit detects the specific neutron amount from the difference between the standard information corresponding to the material information of the inspected object and the neutron amount detected by each detection unit. You may specify the detection part to do. ⁇ 2020/175653 3 ⁇ (:171? 2020 /008171
  • the neutron irradiation unit is movable relative to the inspected object, and the arithmetic unit is configured to move the plurality of neutron irradiation units before moving the neutron irradiation unit.
  • a detection unit that detects the specific neutron amount may be specified from the neutron amount detected by the detection unit and the neutron amount detected by the plurality of detection units after the neutron irradiation unit is moved.
  • the neutron irradiation unit can irradiate neutrons toward a first position and a second position that are different in distance from the collimator in a central axis direction of the collimator.
  • the neutron detector is a first neutral amount detected when the neutral irradiation unit irradiates neutrons toward the first position, and the neutron irradiation unit is the second position. It is possible to detect the second amount of neutrons that is detected when irradiating neutrons toward, and the arithmetic unit from the first amount of neutrals and the second amount of neutrons, the first position and the It may be possible to generate information about the inspected object between the second positions.
  • the neutron irradiation unit changes the relative position of the neutron detector and the neutron irradiation unit to change the neutrons to the first position and the second position. May be configured to be irradiated.
  • the neutron irradiation unit changes the irradiation direction of the neutrons irradiated from the neutron irradiation unit, thereby changing the irradiation direction of the neutrons to the first position and the second position. It may be configured to irradiate.
  • a first detection unit and a second detection unit are provided as the neutron detector, and the first detection unit and the second detection unit include the neutron irradiation unit. Is movable relative to the inspected object while maintaining the relative position to the part, the first detection unit, when the neutron irradiation unit irradiates neutrons toward the first position before moving.
  • the first detector can detect the first amount of neutrons
  • the second detector can detect the second amount of neutrons when the neutron irradiation unit irradiates neutrons toward the second position after moving. May be
  • the non-destructive inspection system includes a plurality of detectors arranged in a two-dimensional direction as the neutron detector, wherein the neutron irradiator is two-dimensional in the irradiation direction. ⁇ 2020/175653 4 ⁇ (:171? 2020 /008171
  • the arithmetic unit may be able to generate information on the object to be inspected from information on a plurality of neutron amounts detected by the plurality of detecting units. Good.
  • the arithmetic unit calculates the composition of the inspection object between the first position and the second position from the first neutron amount and the second neutron amount. May be configured to generate information regarding.
  • the neutron irradiation unit is capable of irradiating a pulsed neutral beam
  • the arithmetic unit is time information of a pulsed neutron beam irradiated by the neutron irradiation unit
  • the pulsed neutron beam emitted by the neutron detector may detect thermal neutrons detected through the object to be inspected at a set detection time.
  • the arithmetic unit is configured so that the position information of the neutron detector and/or the position information of the neutron irradiation unit, a center axis of neutron irradiation, and a central axis direction of the collimator. From the information on the intersecting angle of, and the neutron amount detected by the neutral detector, it is possible to calculate the distance information indicating the position of the abnormal point in the central axis direction of the collimator, the distance information and the neutron It may be possible to generate the information on the amount of the abnormal portion by using the attenuation information of the structure that is transmitted by.
  • a nondestructive inspection method includes a neutron irradiation unit capable of irradiating neutrons, and detecting neutrons emitted from the neutron irradiation unit and passing through an object to be inspected.
  • a possible neutron detector located between the inspected object and the neutron detector, and arranged so that neutrons passing through the inspected object are incident on the neutron detector with a predetermined directivity.
  • a collimator, and a calculation unit configured to perform calculation based on the result detected by the neutron detector, wherein the neutron irradiation unit has a central axis for neutron irradiation, and a central axis of the collimator.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a nondestructive inspection system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a graph showing a detection result of the neutron detector in the nondestructive inspection system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a relationship between an object to be inspected and a neutral detection unit in the nondestructive inspection system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control unit of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the nondestructive inspection system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an evening chart of the detection timing of the nondestructive inspection system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a nondestructive inspection system according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a graph showing the detection result of the neutron detector in the nondestructive inspection system according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a relationship between an object to be inspected and a neutral detection unit in the nondestructive inspection system according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flow chart showing the operation of the nondestructive inspection system according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 A schematic configuration diagram showing a nondestructive inspection system according to a third embodiment of the present disclosure. is there.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a nondestructive inspection system according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing the relationship between the inspection object and the neutron detection unit according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a nondestructive inspection system 1 according to a first embodiment of the present disclosure. The configuration of the nondestructive inspection system 1 of this embodiment will be described below with reference to these drawings.
  • the nondestructive inspection system 1 of the present embodiment has a vehicle 2 which is a moving body, a control unit 5, a power supply unit 10, a linear accelerator 11 and a neutron irradiation unit 12. It is installed, and the neutron detection unit 2 1 is connected and configured via a connecting part 24.
  • the vehicle 2 is, for example, a truck, and has a power supply unit 10, a linear accelerator 11 and a neutron irradiation unit 12 mounted on the loading platform, and a control unit 5 mounted on the driver's seat.
  • the vehicle 2 travels on a bridge 1101, which is mainly made of concrete, and performs nondestructive inspection using the bridge 1101 as an inspected object.
  • the power supply unit 10 is a generator that supplies electric power to each unit. It is preferable that the power generator of the power supply unit 10 has at least a power generation performance capable of generating protons (protons) that are charged particles, has little voltage fluctuation, and can withstand harmonic current. Further, the power supply unit 10 may have a battery capable of storing the electric power generated by the generator.
  • the linear accelerator 11 has an ion source 11a that generates protons.
  • the neutron irradiation section 12 is configured to include a target section (not shown) and an irradiation collimator (not shown).
  • the target part collides with protons to generate neutrons, and is formed, for example, containing beryllium.
  • An irradiation collimator that selects neutrons in a predetermined direction from the neutrons generated from the evening part is connected to the evening part.
  • the irradiation collimator can increase the directivity of the irradiated fast neutrons 1 ⁇ 1 II.
  • the path from the linear accelerator 11 to the target part has a structure capable of maintaining a high vacuum state so as not to hinder the permeation of charged particles.
  • the neutron detection unit 21 is composed of neutron detectors 2 2 3 to 2 26 capable of detecting thermal neutrons, and a collimator 2 3 for increasing the directivity of thermal neutrons incident on each neutron detector. It is composed of 3 to 2 36.
  • the neutron detection unit 21 is connected to the vehicle 2 via a connecting portion 24.
  • the neutron detectors 2 2 3 to 2 2 6 have an array structure arranged in one row parallel to the traveling direction of the vehicle 2.
  • the nondestructive inspection system 1 is in a state of being arranged on the bridge 1 0 1, which is the object to be inspected.
  • the neutron irradiation unit 12 is arranged so as to be tilted on the vehicle 2 so that it can be irradiated toward the bridge 10 1.
  • the directivity of the fast neutrons emitted from the neutron irradiation unit 12 is increased by the irradiation collimator, and the bridge 1101 is irradiated with the directivity.
  • the central axis of the irradiated fast neutrons is shown by the dotted line and is indicated as 1 ⁇ 1 II.
  • the irradiated high-speed neutral is enhanced in directivity by the irradiation collimator, but it does not have to be a perfect parallel beam and may have a slight diffusion angle. In that case, the central axis of the fast neutron beam diverging with a divergence angle is 1 ⁇ 1 II in Fig. 1.
  • Fig. 1 the central axes of the collimators 2 3 3 to 2 3 6 are indicated by alternate long and short dash lines.
  • the center axis of each collimator indicates the center of directivity of the collimator.
  • the fast neutrons emitted from the neutron irradiation unit 12 are emitted so that the central axis directions of the collimators 2 3 3 to 2 3 6 and the central axis of the beam of the fast neutron intersect at an angle of 0 1. ⁇ 2020/175653 8 ⁇ (:171? 2020 /008171
  • the neutron irradiation unit 12 irradiates fast neutrons so that the angle 0 1 at which the central axis of the irradiated fast neutrons intersects the central axis direction of the collimator is from 10 degrees to 80 degrees. .. If the angle 0 1 is made small, fast neutrons will penetrate deep into the bridge 10 1, and if the angle is made large, it will enter shallowly.
  • the positions where the central axes of the fast neutron 1 * 1 collimators intersect are shown as 1 1 1 8 to 1 1 1 ⁇ in Fig. 1.
  • the fast neutrons collide with the material composing the bridge 101, and part of it is scattered as thermal neutrons.
  • thermal neutrons scattered at the positions 1 1 1 3 are detected as 3 3 by the neutron detector 2 2 3 via the collimator 2 3 3.
  • thermal neutrons scattered at positions 1 1 1 1 1 1 6 are detected by neutron detectors 2 2 and 2 2 6, respectively.
  • Fig. 2 is a graph showing the amount of neutrons that are the detection results detected by the neutron detectors 2 23 to 2 26.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the relationship between the bridge 10 1 and the neutron detection unit 2 1. The description of Fig. 1 is omitted.
  • Fig. 2 is a graph showing the amount of neutrons detected by the neutron detector on the vertical axis and the position of the neutron detector on the horizontal axis, where the solid line is the case where there is no abnormality in the target object, and the dotted line Indicates the case where the object is abnormal.
  • the amount of neutrons on the vertical axis indicates the amount of thermal neutrons detected by the neutron detector, and is a value obtained by counting the number of thermal neutrons detected.
  • the neutral neutron detector 2 2 3 detects thermal neutrons 3 3 scattered by the fast neutral II irradiated from the neutron irradiator 12 through the target bridge 1 0 1. It is the amount of neutrons.
  • points 2 1 1 to 2 1 1 6 are the neutron amounts detected by the neutron detector 2 2 1 2 6 from below.
  • the neutron quantity 01 ⁇ 1 X after attenuation for the quantity ⁇ 1 ⁇ 1 0 can be expressed by the following formula 1 in relation to the distance X through which it passes.
  • the attenuation rate/3 is a value determined by the relationship between neutrons that permeate and substances that permeate.
  • an exponential function can be used as the function.
  • the decay of the fast neutron 1 ⁇ 1 irradiated from the neutron irradiation unit 12 in the process of reaching the neutron detector 223 will be described with reference to Figs. 2 and 3.
  • the central axis of the fast neutron irradiated from the neutron irradiation section 12 and the central axis of the collimator 233 intersect at an angle of 0 1.
  • the incident angle ⁇ 1 of the fast neutron II emitted from the neutron irradiation section 12 to the inspected object is Can be represented.
  • the fast neutrons are scattered in the substance to generate thermal neutrons.
  • the distance that thermal neutrons generated at position 1 1 1 3 pass from position 1 1 1 3 to the surface of the object to be inspected, that is, the side of the neutral detector !- 33 is expressed by the following formula 4.
  • thermal neutrons emitted from the surface of the object to be inspected is transmitted through the air, collimator - it is detected by a neutron detector 223 through the evening 23 3. At this time, see through the air. ⁇ 2020/175653 10 boxes (:171? 2020 /008171
  • the distance passed is 3.
  • the decayed fast neutron dose 0 1 ⁇ 1 II and the decreased thermal neutron dose 0 3 can be expressed by the following equation 5.
  • the decay rate of high-speed neutrons in the bridge constituents is /3
  • the decay rate of thermal neutrons in the bridge constituents is /33
  • the decay rate of thermal neutrons in the air is /33.
  • the positions of position 110, 3, and X 3 to X 6 should be determined by measuring the position of the neutron irradiation part 12 and the position of the neutral detection unit 2 1 in relation to the object to be inspected. You can
  • the relative relationship of the amount of neutrons detected by each neutron detector is determined by each attenuation factor, the incident angle of fast neutrons, and the position of each neutron detector.
  • the solid line in the graph in Fig. 2 establishes the relationship of Equation 5. Therefore, if there is a detection result in which the amount of neutrons detected by each neutron detector 2 2 3 to 2 2 6 deviates from the relationship of Equation 5, there is an abnormal place in the central axis direction of the collimator of the neutron detector that detected the detection result. It can be estimated that there is.
  • the dotted line in Fig. 2 is a graph showing the amount of neutral atoms in the case where the lower abnormal portion 1 21 of the collimator 2 3 0 exists.
  • Abnormal point 1 2 1 is a state in which the void, which is a defect in the bridge, is filled with water. Fast neutrons incident on water are scattered by water and become thermal neutrons. Water produces more thermal neutrons than concrete, which is the main material of the bridge. That is, the amount of neutrals detected by the neutron detector 220 is larger in the presence of water than in the absence of water. Therefore, in Fig. 2, the point indicating the neutron amount in the absence of water is 211. Is a large value.
  • the neutron detector 220 By determining, it is possible to specify which neutron detector is detecting the anomaly.
  • the neutron detector 220 detects the distance Are thermal neutrons that have passed through. Therefore, it is possible to specify the distance from the surface, that is, the depth, depending on which neutron detector detected the anomaly. Since the neutron detector 220 has detected an anomaly, it is possible to identify that there is an anomaly from the surface to a depth of 1_30.
  • the amount of detected neutrons is small, it can be estimated that there are voids as defects, and when the amount of detected neutrals is large, it can be estimated that there are defects containing light elements such as water. it can.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control unit 5.
  • the control unit 5 includes a control section 311, a storage section 312, a calculation section 3113, a display section 314, a radiation source output section 321, and a detector input section 32.
  • This unit is composed of 2 and the position input section 3 2 3, and is composed of a dedicated computer, a general-purpose computer with software installed, and so on.
  • the control unit 3 11 controls the entire control unit 5.
  • the storage unit 3 12 stores information on the detection result of the amount of neutrons from the neutron detectors 2 2 3 to 2 26 . Also, the data of the attenuation rate for each material is stored.
  • the arithmetic unit 3 13 processes the detection result and also performs an operation for detecting an abnormal value of the detection result.
  • the computing unit 313 generates a fitting curve from the detection results, and identifies the neutron detector that detects a unique neutron amount from the difference between the fitting curve and the neutron amount detected by each detector.
  • the display unit 3 14 is a device that displays the detected abnormal value so that the user can visually recognize it.
  • the radiation source output section 3 2 1 controls the connected linear accelerator 1 1.
  • the linear accelerator 1 1 can be controlled so that pulsed neutron beams that are temporally dispersed are emitted from the neutron irradiation unit 12.
  • the detector input section 3 2 2 receives the output from the neutron detection unit 2 1 constituting the connected neutron detectors 2 2 3 to 2 2 ⁇ .
  • the position input section 3 2 3 is arranged at the position of the neutron detection unit 21 1 and the neutron irradiation section 12 2. ⁇ 2020/175653 12 boxes (:171? 2020 /008171
  • Position information such as position and angle is received from the connected position detection unit 31.
  • the position detection unit 31 may use, for example, 3, a camera, or another measuring means.
  • all the configurations included in the control unit 5 need not be configured in the vehicle 2 which is a moving body.
  • the control unit 5 has a communication section, and a storage section 3 12 and a calculation section 3 13 provided in an external system (including cloud service etc.), a display section 3 1 4 and a dedicated line or an internet. Communication may be performed via such a network.
  • Step 3101 the position input unit 323 is used to detect the neutron detection unit 2
  • the radiation source output unit 321 controls the linear accelerator 11 to irradiate a pulsed neutron beam from the neutron irradiation unit 12.
  • step 3 103 the detector input section 3 2 2 is connected to the neutron detection unit.
  • the data of the amount of neutrons detected by the neutron detectors 2 2 3 to 2 2 6 constituting 2 1 are acquired and stored in the storage unit 3 1 2.
  • the calculation section 313 compares the acquired data with the standard value data.
  • the standard value data is, for example, the data in the graph shown by the solid line in Fig. 2 when there is no abnormality in the inspected object.
  • a fitting curve can be generated from multiple acquired data. It is also possible to extract and derive, for example, a value close to the median or the median of the variances from multiple inspection data obtained when multiple locations of the bridge were inspected.
  • the standard value data is pre-calculated in accordance with the characteristics of the concrete stored in the storage unit 3 12 if the characteristics (material information) such as the damping rate of the concrete of the bridge material are known. Data (standard information) may be used.
  • Step 3105 the operation unit 313 identifies a neutron inspector that outputs a unique value from the result of the comparison in Step 3105.
  • the calculation unit 3 1 3 ⁇ 2020/175653 13 ⁇ (:171? 2020/008171
  • Data processing is performed to estimate at which depth the abnormal part exists from the specified position of the neutron inspector.
  • step 3106 the display unit 314 displays the data processed in step 3105 in a form that can be visually recognized by the user.
  • step 3107 the control unit 311 determines whether or not to end the measurement according to the user's request. When it is determined that the measurement is to be terminated (the case), the processing is terminated, and it is determined that the process is not terminated ( If 1 ⁇ , return to step 3101.
  • FIG. 6 is a time chart of detection timing of the nondestructive inspection system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis indicates the passage of time.
  • the vertical axis represents the timing of the fast neutron pulse irradiation from neutron irradiation unit 1 2 from above, the neutron detection can 2 2 3-2 2 6 detection result of shows detection timing of each neutron detector.
  • Thermal neutron velocity is about 220 And, for example, 1.0 [IV! 6
  • the neutron irradiator 12 is a bridge that is an object to be inspected for neutrons so that the central axis of the irradiated fast neutrons 1 ⁇ ! intersects obliquely with the central axis direction of the collimator.
  • the neutron detectors 2 2 3 to 2 2 6 detect thermal neutrons by irradiating the neutron detector 10 1 with the position information of the neutron detection unit 21 and the position information of the neutron irradiation unit 12 2.
  • An abnormal condition in the depth direction of the bridge 10 1 can be detected from the information on the angle at which the central axis of 2 3 ⁇ intersects.
  • the nondestructive inspection system 1 according to the first embodiment is used, and the nondestructive inspection system 1 is relatively moved with respect to the object to be inspected. Can be specified.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of the nondestructive inspection system 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • Fig. 7 shows a state in which the non-destructive inspection system 1 indicated by the solid line performs detection before the movement, and the non-destructive inspection system indicated by the dotted line performs detection after the movement relative to the inspection object. Is shown.
  • the neutron irradiation part 12 moves while maintaining the incident angle ⁇ 1 on the non-inspection object.
  • the distance traveled in Fig. 7 is one pitch between adjacent neutron inspection departments.
  • the positions at which the central axes of the fast neutrons 1 ⁇ 1 IV after migration intersect with each other are shown by 1 1 1 3'to 1 1 1 6'in Fig. 7.
  • thermal neutrons scattered at the position 1 1 1 3'after movement are detected by the neutron detector 2 2 8 as 3 3'through the collimator 2 3 3.
  • thermal neutrons scattered from position 1 1 1 1 0'to position 1 1 1 1 6' are detected by neutron detectors 2 2 to 2 2 6 , respectively.
  • FIG. 8 is a graph showing the amount of neutrons which are the detection results detected by the neutron detectors 22 8 before and after the movement.
  • Figure 9 is a schematic diagram showing the relationship between the bridge 10 1 and the neutron detection unit 2 1 before and after movement. The description of FIG. 7 is omitted.
  • Fig. 8 is a graph showing the amount of neutrons detected by the neutron detector on the vertical axis, and a graph showing the position of the neutron detector on the horizontal axis.
  • the solid line is a graph showing the state before movement, and the dotted line is The graph after movement is shown.
  • the neutron amount on the vertical axis is detected by the neutron detector. ⁇ 2020/175653 15 ⁇ (:171? 2020/008171
  • the point 2 1 1 3 is a fast neutron 1 ⁇ 1 II irradiated from the neutron irradiation part 1 2 and the thermal neutron 1 ⁇ 1 3 3 scattered through the target bridge 1 0 1 is a neutron detector 2 2 3 a neutron amount detected is.
  • points 2 1 1 to 2 1 1 6 are the amount of neutrons detected by the neutron detector 2 2 1 to 2 2 6 .
  • the point 2 1 ⁇ ' is the thermal neutron ! ⁇ 1 3 ⁇ 'which the fast neutron 1 ⁇ 1'irradiated from the neutron irradiation part 12 is scattered through the bridge 1 0 1 which is the object.
  • the solid line in Fig. 8 is a graph showing the amount of neutral atoms when the abnormal portion 1 2 4 is detected under the collimator 2 3.
  • Anomalies 1 2 4 are voids that are defects in the bridge. The voids are filled with air and generate less thermal neutrons than concrete, which is the main constituent material of the bridge. Therefore, the point 2 11 shows a smaller value than the standard value in the first embodiment.
  • the absolute position of the neutron detector 22 3 after moving relative to the inspected object corresponds to the position of the neutron detector 2 2 3 before moving.
  • the abnormal point 1 2 3 exists at the position of the point 1 1 1 ⁇ '.
  • the anomalous place 1 2 3 is a state where the void, which is a defect in the bridge, is filled with water. Fast neutrons incident on water become thermal neutrons due to water. Therefore, water produces more thermal neutrons than concrete, which is the main constituent material of bridges. That is, the amount of neutrons detected by the neutron detector 22 is larger when water is present (point 2 11 1 ′) in FIG. 8 than when there is no water (point 2 11 b). Become. Therefore, at that position,! _ 3 Anomalies can be detected between the depths of the dip.
  • the neutron irradiation unit 12 moves the non-destructive inspection system 1 including the neutron irradiation unit 12 relative to the object to be inspected, so that the collimator 2 3 3, ⁇ 2020/175653 16 ⁇ (:171? 2020 /008171
  • the neutron detector 2 2 3 detects thermal neutrons N 3 3 which are scattered and generated at position 1 1 1 3 when the neutron irradiation part 12 irradiates the position 1 1 1 3 with fast neutrons (first 1 The amount of neutrons is 2 1 1 3 in Fig. 8).
  • the neutron detector 2 2 has a thermal neutron detector 1 2 which scatters at position 1 11 1 V when the neutron irradiation section 12 irradiates high speed neutrons toward position 1 11 1 V.
  • the arithmetic unit 3 13 determines from the first neutron amount and the second neutron amount between 1 1 1 3 and 1 1 1 ⁇ ', that is,! -It is possible to specify that there is an abnormal portion in the depth between 33 and !_ 3 slag. It is also possible to identify whether the abnormal location is a void or water based on the amount of neutrons.
  • step 3201 the nondestructive inspection system 1 is moved relative to the inspection object.
  • step 3202 the position input section 3223 is used to detect the neutron detection unit 2
  • the radiation source output section 321 controls the linear accelerator 11 to emit a pulsed neutron beam from the neutron irradiation section 12.
  • step 3204 the detector input section 3222 is connected to the neutron detection unit.
  • the data of the amount of neutrons detected by the neutron detectors 2 2 3 to 2 2 6 constituting 2 1 are acquired and stored in the storage unit 3 1 2.
  • step 3205 the operation unit 313 compares the acquired data with the pre-movement data.
  • the data before movement is, for example, the graph shown by the solid line in FIG.
  • Step 3206 the operation unit 313 identifies a neutron inspector that outputs a unique value from the result of the comparison in Step 3104.
  • the computing unit 3 13 performs data processing to estimate the range of the depth where the abnormal point exists from the specified position of the neutron inspector.
  • step 3207 the display unit 314 displays the data processed in step 3105 in a form that can be visually recognized by the user.
  • step 3202 the control unit 311 determines whether or not to end the measurement according to the user's request, and when it is determined to be ended (YES), the process is ended, and when it is not ended (NO). If 1 ⁇ , return to step 3201.
  • the nondestructive inspection system 1 can inspect an object to be inspected while continuously moving.
  • the neutron detectors are configured as an array of 100 [1] with 100 [1] intervals, and the incident angle of fast neutrons is 35°.
  • the velocity of thermal neutrons is And
  • a vehicle 2 equipped with a non-destructive inspection system 1 When moving at a speed of 1.2 Detection can be performed by irradiating pulsed fast neutrons at intervals of 3].
  • FIG. 11 shows a schematic configuration diagram of a nondestructive inspection system 1'according to a third embodiment of the present disclosure.
  • the same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the nondestructive inspection system 1'of the third embodiment is basically a neutron detector.
  • One 2 2 and one collimator 2 3 are provided in the neutron detection unit 2 1. Further, the connecting portion 24 has a variable length.
  • the connecting portion 24 can maintain the relative position of the neutron detection unit 21 with respect to the inspection object by extending the length in accordance with the movement of the vehicle 2'.
  • the irradiation position of fast neutrons is changed, and the positions 1 1 3 (first position) and 1 1 4 (second position) of the collimator 2 3 at different central axis directions are compared.
  • the fast neutrons incident at positions 1 13 are X 1 Through. Since there are no abnormal parts at position 1 1 3, thermal neutrons generated by the concrete at position 1 13 pass through distances 1-1 and 3 and are detected by the neutral detector 2 2.
  • the abnormal part 1 2 3 at position 1 1 1 4 is water, and the amount of thermal neutrons generated by scattering is larger than that of concrete, the amount of neutrons detected by the neutron detector 2 2 is higher than the expected amount of neutrons. Also increases. Therefore, it is possible to identify that there is an abnormal portion at the depth of position 1 1 1.
  • Fig. 12 shows a schematic configuration diagram of a nondestructive inspection system 1" according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • the same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the nondestructive inspection system 1'' in the fourth embodiment is basically a neutron detector.
  • the non-destructive inspection system 1'' includes an irradiation angle changing unit (not shown) for changing the irradiation direction of the neutron irradiation unit 12 from the angle of incidence to the inspected bridge 10 1 from ⁇ 3 to ⁇ 4. ) Has.
  • an irradiation angle changing unit (not shown) for changing the irradiation direction of the neutron irradiation unit 12 from the angle of incidence to the inspected bridge 10 1 from ⁇ 3 to ⁇ 4.
  • irradiation angle changing unit (not shown) for changing the irradiation direction of the neutron irradiation part, fast neutrons are generated for two positions 1 1 5 (first position) and 1 1 6 (second position) of the collimator 2 3 which have different central axis directions. Can be irradiated. Thereby, an abnormal point between the depths of position 1 15 and position 1 16 can be identified.
  • the nondestructive inspection system 1'' does not physically move the entire structure of the neutron irradiation unit 12 and the linear accelerator 1 1 without, for example, irradiation of neutral atoms of the neutron irradiation unit 1 2.
  • the neutron irradiation direction may be changed by changing the position of the mouth or bending the direction of the proton beam accelerated by the linear accelerator with a magnetic force.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing the relationship between the neutron detection unit 21 of the nondestructive inspection system according to the fifth embodiment of the present disclosure and the object to be inspected.
  • the non-destructive inspection system in the fifth embodiment is a high-speed system that has a two-dimensional diffusion angle in the width direction, with the irradiation direction being restricted from the irradiation start point 18 of the neutron irradiation unit (not shown) to the vertical direction in the figure. Irradiate as neutrons. Irradiated fast neutrons penetrate the inside of the bridge 10 1, which is the object to be inspected, while diffusing along the plane 19 of Fig. 13.
  • a plurality of neutron detectors (not shown) are arranged in a two-dimensional array structure.
  • the irradiated fast neutrons are scattered inside the bridge 101 to generate thermal neutrons.
  • thermal neutrons N 3 1 1 to 3 3 3 are detected by multiple neutron detectors of the neutron detection unit 21. Since the fast neutrons propagate in the bridge 10 1 while diffusing, for example, the fast neutrons that are the source of the scattering of thermal neutrons 3 3 1 and thermal neutrons 3 3 2 are transmitted by the distance ( Road length) is different. Therefore, thermal neutron 3 3 1 ⁇ 2020/175653 20 boxes (: 171-1?2020/008171
  • the arithmetic unit 3 13 can correct the difference in the amount of neutrons due to the difference in path length according to each neutron inspector.
  • the fifth embodiment it is possible to collectively obtain information in the depth direction in a region having a certain area.
  • the non-destructive inspection system can calculate the amount of abnormal points by using the amount of neutrons detected by the neutron detector, the distance information indicating the position of the abnormal point in the depth direction, and the damping rate of the structure. it can.
  • the nondestructive inspection system can specify the position of the abnormal portion in the depth direction.
  • the amount of attenuation can be specified by the attenuation factor (attenuation information) according to the material of the structure and the transmission distance.
  • the calculation unit uses the amount of neutrons detected by the neutron detector, the distance information indicating the position in the depth direction of the abnormal location, and the attenuation information of the structure through which the neutrons penetrate, to detect the abnormal location. , For example, it is possible to calculate the volume of water and the volume of air filled in the void at the abnormal location.

Abstract

中性子照射部（１２）は、中性子を照射する中心軸（Ｎｈ）がコリメータ（２３ａ－２３ｅ）の中心軸方向に対して交差するように中性子を照射するように構成され、演算部は、中性子検出器（２１）の位置情報及び／又は中性子照射部（１２）の位置情報と、中性子を照射する中心軸とコリメータの中心軸方向の交差する角度（θ１）に関する情報と、中性子検出器（２１）で検出する中性子量と、から、コリメータの中心軸方向の被検査物（１０１）に関する情報を生成可能。

Description

\¥02020/175653 1 卩（：17 2020/008171
明 細 書
発明の名称 ： 非破壊検査システム及び非破壊検査方法
技術分野
[0001 ] 本開示は、 放射線を用いた被検査物の非破壊検査システム及び非破壊検査 方法に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、 道路、 橋梁、 トンネル、 建築物等のインフラストラクチャー （以下 、 インフラ構造物という） の老朽化に対して、 適切な維持管理、 補修、 更新 が望まれている。
[0003] このようなインフラ構造物の検査においては、 物体に対して透過性を有す る X線等の放射線を用いることで、 被検査物を破壊することなく内部構造を 解析することが可能な非破壊検査が行われている。
[0004] 特に近年においては、 X線よりも透過性の高い中性子を用いた非破壊検査 装置も検討されている。 例えば、 特許文献 1 には、 車両に可搬型の中性子発 生源を搭載して、 橋梁の上を走行しつつ、 当該中性子を用いて当該橋梁内部 に対する非破壊検査を行う構成が開示されている。
先行技術文献
特許文献
[0005] 特許文献 1 :国際公開番号 〇 2 0 1 6 / 0 3 5 1 5 1
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0006] しかし、 特許文献 1の中性子を用いた非破壊検査は、 中性子検出器の対向 する位置に欠陥があることを検査することができるが、 深さ方向のどの位置 に欠陥があるのかを特定することが困難であった。
[0007] 本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、 その目的と するところは、 被検査物に対して中性子を用いて行う非破壊検査において、 被検査物の深さ方向の状態情報を得る非破壊検査システム、 非破壊検査方法 〇 2020/175653 2 卩（：171? 2020 /008171
を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0008] 上記した目的を達成するために、 本開示に係る非破壊検査システムは、 中 性子を照射可能な中性子照射部と、 前記中性子照射部から照射され被検査物 を介した中性子を検出可能な中性子検出器と、 前記被検査物と前記中性子検 出器との間に位置し、 前記被検査物を介した中性子を所定の指向性を以って 前記中性子検出器に入射するように配置されるコリメータと、 前記中性子検 出器で検出する結果に基づいて演算するように構成された演算部と、 を備え、 前記中性子照射部は、 中性子を照射する中心軸が前記コリメータの 中心軸方向に対して交差するように中性子を照射するように構成され、 前記 演算部は、 前記中性子検出器の位置情報及び/又は前記中性子照射部の位置 情報と、 中性子を照射する中心軸と前記コリメータの中心軸方向の交差する 角度に関する情報と、 前記中性子検出器で検出する中性子量と、 から、 前記 コリメータの中心軸方向の前記被検査物に関する情報を生成可能である。
[0009] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子照射部は、 中性子を照 射する中心軸が前記コリメータの中心軸方向の交差する角度が 1 0度から 8 0度となるように中性子を照射するように構成してもよい。
[0010] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記非破壊検査システムは、 前記 中性子検出器として複数の検出部を備え、 前記演算部は、 前記複数の検出部 が検出する中性子量から、 特異な中性子量を検出する検出部を特定してもよ い。
[001 1 ] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記演算部は、 前記複数の検出部 が検出する中性子量からフィッティングカーブを生成し、 フィッティングカ —ブと各検出部が検出する中性子量の差異から、 前記特異な中性子量を検出 する検出部を特定してもよい。
[0012] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記演算部は、 前記被検査物の材 質情報に応じた標準情報と各検出部が検出する中性子量の差異から、 前記特 異な中性子量を検出する検出部を特定してもよい。 〇 2020/175653 3 卩（：171? 2020 /008171
[0013] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子照射部は、 前記被検査 物に対して相対的に移動可能であり、 前記演算部は、 前記中性子照射部の移 動前に前記複数の検出部が検出する中性子量と、 前記中性子照射部の移動後 に前記複数の検出部が検出する中性子量と、 から、 前記特異な中性子量を検 出する検出部を特定してもよい。
[0014] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子照射部は、 前記コリメ —夕からの前記コリメータの中心軸方向の距離が異なる第 1の位置および第 2の位置に向けて中性子を照射可能であり、 前記中性子検出器は、 前記中性 子照射部が前記第 1の位置に向けて中性子を照射する際に検出する第 1の中 性子量と、 前記中性子照射部が前記第 2の位置に向けて中性子を照射する際 に検出する第 2の中性子量を検出可能であり、 前記演算部は前記第 1の中性 子量と前記第 2の中性子量から、 前記第 1の位置と前記第 2の位置の間の被 検査物に関する情報を生成可能であるものとしてもよい。
[0015] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子照射部は、 前記中性子 検出器と前記中性子照射部の相対位置を変更することにより前記第 1の位置 および前記第 2の位置への前記中性子を照射するように構成してもよい。
[0016] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子照射部は、 前記中性子 照射部から照射する中性子の照射方向を変更することにより前記第 1の位置 および前記第 2の位置への前記中性子を照射するように構成してもよい。
[0017] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子検出器として第 1の検 出部と第 2の検出部を備え、 前記第 1の検出部と前記第 2の検出部は、 前記 中性子照射部との相対位置を維持しながら前記被検査物に対して移動可能で あり、 前記第 1の検出部は、 前記中性子照射部が移動前に前記第 1の位置に 向けて中性子を照射する際の第 1の中性子量を検出可能であり、 前記第 2の 検出部は、 前記中性子照射部が移動後に前記第 2の位置に向けて中性子を照 射する際に第 2の中性子量を検出可能であるものとしてもよい。
[0018] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子検出器として 2次元方 向に配置する複数の検出部を備え、 前記中性子照射部は、 照射方向の 2次元 〇 2020/175653 4 卩（：171? 2020 /008171
方向に制限するコリメータを介して中性子を照射し、 前記演算部は、 前記複 数の検出部から検出された複数の中性子量に関する情報から被検査物に関す る情報を生成可能であるものとしてもよい。
[0019] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記演算部は前記第 1の中性子量 および前記第 2の中性子量から、 前記第 1の位置と前記第 2の位置の間の被 検査物の組成に関する情報を生成するように構成してもよい。
[0020] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記中性子照射部は、 パルス中性 子線を照射可能であり、 前記演算部は、 前記中性子照射部が照射するパルス 中性子線の時間情報と、 前記中性子検出器が照射するパルス中性子線が被検 査物を介して検出する熱中性子を設定された検出時間において検出するもの としてもよい。
[0021 ] また、 上記非破壊検査システムとして、 前記演算部は、 前記中性子検出器 の位置情報及び/又は前記中性子照射部の位置情報と、 中性子を照射する中 心軸と前記コリメータの中心軸方向の交差する角度に関する情報と、 前記中 性子検出器で検出する中性子量と、 から、 前記コリメータの中心軸方向の異 常個所の位置を示す距離情報を演算可能であり、 前記距離情報と前記中性子 が透過する構造物の減衰情報を用いて前記異常個所の量に関する情報を生成 可能としてもよい。
[0022] また、 上記した目的を達成するために、 本開示に係る非破壊検査方法は、 中性子を照射可能な中性子照射部と、 前記中性子照射部から照射され被検査 物を介した中性子を検出可能な中性子検出器と、 前記被検査物と前記中性子 検出器との間に位置し、 前記被検査物を介した中性子を所定の指向性を以っ て前記中性子検出器に入射するように配置されるコリメータと、 前記中性子 検出器で検出する結果に基づいて演算するように構成された演算部と、 を用 いて、 前記中性子照射部が、 中性子を照射する中心軸が前記コリメータの中 心軸方向に対して交差するように中性子を被検査物に向けて照射するステッ プと、 前記中性子検出器が中性子を検出するステップと、 前記演算部は、 前 記中性子検出器の位置情報及び/又は前記中性子照射部の位置情報と、 中性 〇 2020/175653 5 卩（：171? 2020 /008171
子を照射する中心軸と前記コリメータの中心軸方向の交差する角度に関する 情報と、 前記中性子検出器で検出する中性子量と、 から、 前記コリメータの 中心軸方向の前記被検査物に関する情報を生成可能するステップと、 を備え る。
発明の効果
［0023］ 上記手段を用いる本開示によれば、 被検査物に対して中性子を用いて行う 非破壊検査において、 被検査物の深さ方向の状態情報を得ることができる。 図面の簡単な説明
［0024］ ［図 1］本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システムを示す概略構成図であ る。
［図 2］本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システムにおける中性子検出器 の検出結果示すグラフである。
［図 3］本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システムにおける被検査物と中 性子検出ユニッ トの関係を示す概略構成図である。
［図 4］本開示のコントロールユニッ トを示すブロック図である。
［図 5］本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システムの動作を示すフローチ ヤートである。
［図 6］本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システムの検出タイミングの夕 イムチヤートである。
［図 7］本開示の第 2実施形態に係る非破壊検査システムを示す概略構成図であ る。
［図 8］本開示の第 2実施形態に係る非破壊検査システムにおける中性子検出器 の検出結果を示すグラフである。
［図 9］本開示の第 2実施形態に係る非破壊検査システムにおける被検査物と中 性子検出ユニッ トの関係を示す概略構成図である。
［図 10］本開示の第 2実施形態に係る非破壊検査システムの動作を示すフロー チヤートである。
［図 1 1］本開示の第 3実施形態に係る非破壊検査システムを示す概略構成図で ある。
[図 12]本開示の第 4実施形態に係る非破壊検査システムを示す概略構成図で ある。
[図 13]本開示の第 5実施形態に係る被検査物および中性子検出ユニッ トの関 係を示す概略斜視図である。
発明を実施するための形態
[0025] 以下、 本開示の実施形態を図面に基づき説明する。
[0026] （第 1実施形態）
まず本開示の第 1実施形態について説明する。
[0027] <全体構成 >
図 1は、 本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システム 1の概略構成図 である。 以下これらの図に基づき本実施形態の非破壊検査システム 1の構成 について説明する。
[0028] 図 1 に示すように、 本実施形態の非破壊検査システム 1は、 移動体である 車両 2に、 コントロールユニッ ト 5、 電源部 1 0、 線形加速器 1 1、 中性子 照射部 1 2が搭載され、 連結部 2 4を介して中性子検出ユニッ ト 2 1が接続 され構成されている。 車両 2は例えばトラックであり、 荷台に電源部 1 0、 線形加速器 1 1、 中性子照射部 1 2が搭載され、 運転席にコントロールユニ ッ ト 5が搭載されている。 本実施形態では、 車両 2は主にコンクリートから なる橋 1 0 1の上を走行し、 橋 1 0 1 を被検査物とした非破壊検査を行う。
[0029] 電源部 1 0は、 各部に電力を供給する発電機である。 電源部 1 0の発電機 は、 少なくとも荷電粒子である陽子 （プロトン） を発生可能な発電性能を備 え、 電圧変動が少なく、 高調波電流に耐えられるものが好ましい。 また、 電 源部 1 〇は、 発電機が発電した電力を蓄電可能なバッテリを有していてもよ い。
[0030] 線形加速器 1 1は、 陽子を発生するイオン源 1 1 aを有し、 当該イオン源
1 1 aから円筒状の加速器 1 1 bを介して中性子照射部 1 2に接続される。 加速器 1 1 匕は、 イオン源 1 1 aで発生した陽子を加速し、 陽子ビームとし 〇 2020/175653 7 卩（：171? 2020 /008171
て中性子照射部 1 2に照射する。
[0031 ] 中性子照射部 1 2は、 ターゲッ ト部 （不図示） と照射コリメータ （不図示 ） とを含んで構成される。 ターゲッ ト部は、 陽子と衝突して中性子を生じる ものであり、 例えばベリリウムを含んで形成されている。 夕ーゲッ ト部には 、 夕ーゲッ ト部から発生した中性子のうち所定方向の中性子を選択する照射 コリメータが接続される。 照射コリメータによって、 照射される高速中性子 1\1 IIの指向性を高めることができる。 なお、 線形加速器 1 1からターゲッ ト 部までは、 荷電粒子の透過を妨げないようにその経路は高真空状態を維持可 能な構造となっている。
[0032] 中性子検出ユニッ ト 2 1は、 熱中性子を検出可能な中性子検出器 2 2 3か ら 2 2 6と、 それぞれの中性子検出器に入射する熱中性子の指向性を高める ためのコリメータ 2 3 3から 2 3 6とを含んで構成される。 中性子検出ユニ ッ ト 2 1は、 連結部 2 4を介して車両 2に接続されている。 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6は、 車両 2の進行方向に平行に 1列に配置されるアレイ構造 である。
[0033] 図 1では、 非破壊検査システム 1は、 被検査物である橋 1 0 1の上に配置 されている状態である。
[0034] 中性子照射部 1 2は、 橋 1 0 1 に向けて照射できるように車両 2の上で傾 けられて配置される。 中性子照射部 1 2から照射される高速中性子は照射コ リメータにより指向性が高められ、 橋 1 0 1 に照射される。 図 1では、 照射 される高速中性子の中心軸を点線で示し 1\1 IIと表示する。 照射される高速中 性子は、 照射コリメータにより指向性を高められているが、 完全な平行ビー ムである必要はなく、 多少の拡散角を持っていても構わない。 その場合、 拡 散角を持って拡散する高速中性子のビームの中心軸が図 1の1\1 IIとなる。
[0035] 図 1では、 コリメータ 2 3 3から 2 3 6の中心軸を一点鎖線で示す。 各コ リメータの中心軸は、 コリメータの指向性の中心を示している。 中性子照射 部 1 2から照射される高速中性子は、 コリメータ 2 3 3から 2 3 6の中心軸 方向と高速中性子のビームの中心軸が角度 0 1で交差するように照射される 〇 2020/175653 8 卩（：171? 2020 /008171
。 具体的には、 中性子照射部 1 2は、 照射する高速中性子の中心軸が前記コ リメータの中心軸方向と交差する角度 0 1が 1 0度から 8 0度となるように 高速中性子を照射する。 角度 0 1 を小さくすれば、 高速中性子は橋 1 0 1 に 深く侵入し、 角度を大きくすれば、 浅く侵入することになる。 高速中性子 1*1の各コリメータの中心軸が交差する位置を、 図 1で 1 1 1 8から 1 1 1 ㊀ で示す。 高速中性子は、 橋 1 〇 1 を構成する材料に衝突し、 その一部が熱中 性子として散乱される。 位置 1 1 1 3で散乱した熱中性子は 3 3としてコ リメータ 2 3 3を介して中性子検出器 2 2 3で検出される。 同様に位置 1 1 1 匕から 1 1 1 6で散乱した熱中性子は、 それぞれ中性子検出器 2 2匕から 2 2 6で検出される。
[0036] 次に図 2、 図 3を用いて、 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6で検出される検 出結果である中性子量、 および、 被検査物である橋 1 0 1 と中性子検出ユニ ッ ト 2 1の関係を説明する。 図 2は、 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6で検出 される検出結果である中性子量を示すグラフである。 また図 3は、 橋 1 0 1 と中性子検出ユニッ ト 2 1の関係を示す概略構成図である。 なお、 図 1で説 明したものについては省略する。
[0037] 図 2は、 縦軸に中性子検出器が検出した中性子量を示し、 横軸に中性子検 出器の位置を示すグラフであり、 実線は被対象物に異常がない場合であり、 点線は被対象物に異常がある場合を示している。 縦軸の中性子量は、 中性子 検出器が検出した熱中性子の量を示しており、 検出した熱中性子の数をカウ ントした値である。 点 2 1 1 3は、 中性子照射部 1 2から照射された高速中 性子 IIが、 被対象物である橋 1 0 1 を介して散乱した熱中性子 3 3を中 性子検出器 2 2 3が検出した中性子量である。 以下、 同様に点 2 1 1 匕から 点 2 1 1 6は、 中性子検出器 2 2匕から 2 2 6が検出した中性子量である。
[0038] ここで、 高速中性子、 熱中性子の減衰について説明する。 高速中性子は、 空気中ではほぼ減衰することなく透過することができる。 しかし、 コンクリ —卜等の物体中を透過する場合、 構成元素との衝突により減衰が生じる。 熱 中性子は、 空気中および物体中で減衰する。 減衰率を /3としたときに、 入射 〇 2020/175653 9 卩（：171? 2020 /008171
量〇 1\10に対する減衰後の中性子量 01\1 Xは、 その通過する距離 Xとの関係で 、 下記数 1で表すことができる。 なお、 減衰率/ 3は、 透過する中性子と透過 する物質の関係により決まる値である。
[0039] （数 1）
〇 （/3, X） 〇1\10
[0040] 関数 は、 例えば、 指数関数を用いることができる。
[0041] ここで、 中性子照射部 1 2から照射された高速中性子 1\1 が、 中性子検出 器 223に到達する過程における減衰について図 2、 図 3を用いて説明する 。 図 3において、 中性子照射部 1 2から照射される高速中性子の中心軸と、 コリメータ 233の中心軸は、 角度 0 1で交差する。 コリメータ 233の中 心軸が、 被検査物である橋 1 〇 1 と直交する場合、 中性子照射部 1 2から照 射される高速中性子 IIの被検査物への入射角《 1は下記数 2で表すことが できる。
[0042] （数 2）
« 1 =90° - 61
[0043] 高速中性子 が、 橋 1 01 に位置 1 1 0で入射し、 位置 1 1 1 3に到達 するまでの距離
Figure imgf000011_0001
は、 位置 1 1 0からコリメータ 238の中心軸までの 距離を X 3とすると下記数 3で表すことができる。
[0044] （数 3）
1_ 1"1 3 =乂 3/〇 0 3 « 1
[0045] 次に、 高速中性子は物質中で散乱し、 熱中性子を発生する。 位置 1 1 1 3 で発生した熱中性子が、 位置 1 1 1 3から、 被検査物の表面、 すなわち中性 子検出器側に熱中性子が透過する距離 !- 33は以下の数 4で表すことができ る。
[0046] （数 4）
Figure imgf000011_0002
[0047] また、 被検査物の表面から出射した熱中性子は、 空気中を透過し、 コリメ —夕 233を介して中性子検出器 223で検出される。 この際、 空気中を透 〇 2020/175653 10 卩（：171? 2020 /008171
過する距離を 3とする。 この場合、 高速中性子の照射量 0 1\1 IIに対する減 衰後の熱中性子量〇 3は、 下記数 5の関係で表すことができる。 なお、 高 速中性子の橋の構成物質における減衰率を /3 、 熱中性子の橋の構成物質に おける減衰率を /3 3、 熱中性子の空気中における減衰率を /3 3とする。 なお 、 位置 1 1 0の位置、 3、 X 3から X 6は、 中性子照射部 1 2の位置、 中 性子検出ユニッ ト 2 1の位置を被検査物との関係で測定することで決定する ことができる。
[0048] （数 5）
〇 3 ¥ （/3 1"1 , &， （3 3 , 1 - 11 3 , 1_ 3 3 ,
Figure imgf000012_0001
[0049] すなわち、 各減衰率および高速中性子の入射角度および各中性子検出器の 位置により、 各中性子検出器が検出する中性子量の相対関係が定まる。 図 2 のグラフの実線は、 数 5の関係が成立している。 そのため、 各中性子検出器 2 2 3から 2 2 6が検出した中性子量が、 数 5の関係から外れる検出結果が ある場合、 その検出結果を検出した中性子検出器のコリメータ中心軸方向に 異常個所があるものと推定することができる。
[0050] 図 2の点線は、 コリメータ 2 3〇の下異常個所 1 2 1が存在する場合の中 性子量を示すグラフである。 異常個所 1 2 1は、 橋にできた欠陥である空隙 に水が満たされている状態である。 水に入射した高速中性子は、 水により散 乱され熱中性子となる。 水は、 橋の主要構成材料であるコンクリートに比べ 、 熱中性子の発生量が多い。 すなわち、 中性子検出器 2 2〇で検出される中 性子の量は、 水がない場合に比較して水がある場合は多くなる。 そのため、 図 2では、 水がない場合の中性子量を示す点 2 1 1 〇に対して、 水がある場 合の中性子量を示す点 2 1
Figure imgf000012_0002
は大きな値となる。
[0051 ] 次に、 異常個所 1 2 1が、 橋にできた欠陥である空隙に空気が満たされて いる場合を考える。 空気は、 橋の主要構成材料であるコンクリートに比べ、 熱中性子の発生量が少ない。 すなわち、 中性子検出器 2 2〇で検出される中 性子の量は、 空隙がない場合に比較して空隙がある場合は少なくなる。
[0052] このように、 図 2において、 数 5の関係を満たす実線のグラフからの差異 〇 2020/175653 1 1 卩（：171? 2020 /008171
を判定することにより、 どの中性子検出器が異常を検出しているかを特定す ることができる。 また、 中性子検出器 2 2〇が検出するのは、 距離
Figure imgf000013_0001
を 透過した熱中性子である。 そのため、 どの中性子検出器が異常を検出したか によって、 表面からの距離、 すなわち深さを特定することができる。 中性子 検出器 2 2〇が異常を検出していることから、 表面から 1_ 3〇の深さまでの 間に異常があることを特定することができる。 また、 検出する中性子量が少 ない場合、 欠陥として空隙があることを推定することができ、 検出する中性 子量が多い場合、 水などの軽元素を含む欠陥があることを推定することがで きる。
[0053] ＜コントロールユニッ ト構成＞
図 4は、 コントロールユニッ ト 5の構成を示すブロック図である。 コント 口ールユニッ ト 5は、 制御部 3 1 1 と、 記憶部 3 1 2と、 演算部 3 1 3と、 表示部 3 1 4と、 線源出力部 3 2 1 と、 検出器入力部 3 2 2と、 位置入力部 3 2 3とを含んで構成されるユニッ トであり、 専用のコンビユータや、 ソフ トウェアがインストールされた汎用のコンビユータ等により構成される。 制 御部 3 1 1は、 コントロールユニッ ト 5全体の制御を行う。 記憶部 3 1 2は 、 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6からの中性子量の検出結果の情報を記憶す る。 また、 材料毎の減衰率のデータを記憶する。 演算部 3 1 3は、 検出結果 の処理を行い、 また、 検出結果の異常値を検出するための演算を行う。 例え ば、 演算部 3 1 3は、 検出結果からフィッティングカーブを生成し、 フィッ ティングカーブと各検出器が検出する中性子量の差異から、 特異な中性子量 を検出する中性子検出器を特定する。 表示部 3 1 4は、 検出した異常値をユ —ザが視認できるように表示する装置である。 線源出力部 3 2 1は、 接続さ れる線形加速器 1 1の制御を行う。 例えば、 時間的に離散したパルス中性子 線を中性子照射部 1 2から照射するように線形加速器 1 1 を制御することが できる。 また、 検出器入力部 3 2 2は、 接続される中性子検出器 2 2 3から 2 2 ㊀を構成する中性子検出ユニッ ト 2 1からの出力を受信する。 また、 位 置入力部 3 2 3は、 中性子検出ユニッ ト 2 1の位置や、 中性子照射部 1 2の 〇 2020/175653 12 卩（：171? 2020 /008171
位置、 角度等の位置情報を、 接続された位置検出部 3 1から受信する。 位置 検出部 3 1は、 例えば 3や、 カメラや、 他の計測手段を用いても構わな い。 また、 コントロールユニッ ト 5に含まれる構成はすべて移動体である車 両 2に構成されている必要はない。 例えば、 コントロールユニッ ト 5は通信 部を備え、 外部のシステム （クラウドサービス等を含む） に備えられる記憶 部 3 1 2、 演算部 3 1 3と、 表示部 3 1 4と、 専用回線やインターネッ ト等 のネッ トワークを介して通信を行っても構わない。
[0054] <処理の流れ >
次に、 第 1実施形態に係る非破壊検査システム 1の動作について、 図 5に 示すフローチャートを参照しながら説明する。
[0055] ステップ 3 1 0 1 において、 位置入力部 3 2 3は、 中性子検出ユニッ ト 2
1、 中性子照射部 1 2の位置情報と、 被対象物の位置情報を取得する。
[0056] ステップ 3 1 0 2において、 線源出力部 3 2 1は、 線形加速器 1 1 を制御 して、 パルス中性子線を中性子照射部 1 2から照射する。
[0057] ステップ 3 1 0 3において、 検出器入力部 3 2 2は、 中性子検出ユニッ ト
2 1 を構成する中性子検出器 2 2 3から 2 2 6で検出する中性子量のデータ を取得し、 記憶部 3 1 2に記憶する。
[0058] ステップ 3 1 0 4において、 演算部 3 1 3は、 取得したデータと、 標準値 データの比較を行う。 標準値データは、 例えば図 2の実線で示すグラフのも ととなる被検査物に異常がない場合のデータである。 標準値データは、 取得 した複数のデータからフィッティングカーブを生成することができる。 また 、 橋の複数個所を検査した際の複数の検査データから、 例えば平均値や分散 の中央値に近い値を抽出して導いても構わない。 さらに、 標準値データは、 例えば橋の材質のコンクリートの減衰率等の特性 （材料情報） が分かってい る場合は、 記憶部 3 1 2に記憶されたそのコンクリートの特性に合わせて予 め計算されたデータ （標準情報） を用いても構わない。
[0059] ステップ 3 1 0 5において、 演算部 3 1 3は、 ステップ 3 1 0 4で比較し た結果から、 特異な値を出力する中性子検査器を特定する。 演算部 3 1 3は 〇 2020/175653 13 卩（：171? 2020 /008171
、 特定した中性子検査器の位置から、 どの深さに異常個所が存在するのかを 推定するデータ処理を行う。
[0060] ステップ 3 1 0 6において、 表示部 3 1 4は、 ステップ 3 1 0 5で処理さ れたデータをユーザが視認できる形で表示する。
[0061 ] ステップ 3 1 0 7において、 制御部 3 1 1は、 ユーザの要求により、 測定 を終了するかどうかを判別し、 終了すると判別 （丫） の場合処理を終了し、 終了しないと判別 （1\〇 の場合、 ステップ 3 1 0 1へ処理を戻す。
[0062] ＜検出タイミング＞
図 6は、 本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システムの検出タイミン グのタイムチヤートである。 横軸は時間経過を示している。 縦軸は、 上から 中性子照射部 1 2からの高速中性子のパルス照射のタイミング、 各中性子検 出器 2 2 3〜2 2 6の検出結果、 各中性子検出器の検出タイミングを示して いる。 熱中性子の速度は約 2 2 0 0
Figure imgf000015_0001
であり、 例えば 1 . 0 [ IV! 6
V ] の高速中性子の速度 1 . 4 X 1 0 7
Figure imgf000015_0002
に対してきわめて遅い。 そ のため、 高速中性子の照射タイミングから熱中性子の検出タイミングまでの 時間差は、 熱中性子の透過距離による。 そのため、 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6が熱中性子を検出するタイミングは徐々に遅れる。 熱中性子の遅れる タイミングは、 位置情報等により算出される経路長さから算出することがで きる。 そのため、 中性子照射部 1 2からのパルス照射タイミングに対して、 各中性子検出器 2 2 3〜2 2 6の検出タイミングの時間を設定することがで きる。 パルス照射タイミングに対して、 各中性子検出器 2 2 3 ~ 2 2 6の検 出タイミングを同期することで、 照射する高速中性子の量に対応して発生す る熱中性子を、 他のノイズを含めることなく検出することができる。
[0063] 以上、 説明したように、 中性子照射部 1 2が、 照射する高速中性子 1\! の 中心軸がコリメータの中心軸方向に対して斜めに交差するように中性子を被 検査物である橋 1 0 1 に向けて照射し、 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6が熱 中性子を検出することで、 中性子検出ユニッ ト 2 1の位置情報と、 中性子照 射部 1 2の位置情報と、 照射する高速中性子の中心軸とコリメータ 〇 2020/175653 14 卩（：171? 2020 /008171
2 3㊀の中心軸方向の交差する角度に関する情報から、 橋 1 0 1の深さ方向 の異常状態を検出することができる。
[0064] （第 2実施形態）
次に本開示の第 2実施形態について説明する。 第 2実施形態は、 第 1実施 形態に係る非破壊検査システム 1 を使用し、 被検査物に対して非破壊検査シ ステム 1 を相対的に移動させることで、 異常個所の深さ方向の位置を特定可 能とするものである。
[0065] 図 7には本開示の第 1実施形態に係る非破壊検査システム 1の概略構成図 が示されている。 なお、 第 1実施形態と同じ要素については同じ符号を付し 、 説明を省略する。
[0066] 図 7は、 実線で示す非破壊検査システム 1 にて移動前の検出を行い、 点線 で示す非破壊検査システムにて被検査物に対して相対的に移動した後の検出 を行う状態を示している。 中性子照射部 1 2は、 非検査物への入射角《 1は 維持したまま移動する。 図 7での移動距離は、 隣接する中性子検査部の 1 ピ ッチ分である。 移動後の高速中性子 1\1 IV の各コリメータの中心軸が交差す る位置を、 図 7で 1 1 1 3’ から 1 1 1 6’ で示す。 移動後の位置 1 1 1 3 ’ で散乱した熱中性子は 3 3’ としてコリメータ 2 3 3を介して中性子検 出器 2 2 8で検出される。 同様に位置 1 1 1 1〇’ から位置 1 1 1 6’ で散乱 した熱中性子は、 それぞれ中性子検出器 2 2匕から 2 2 6で検出される。
[0067] 次に図 8、 図 9を用いて、 中性子検出器 2 2 3から 2 2 6で検出される検 出結果である中性子量、 および、 被検査物である橋 1 0 1 と中性子検出ユニ ッ ト 2 1の関係を説明する。 図 8は、 移動前後において、 中性子検出器 2 2 8から 2 2㊀で検出される検出結果である中性子量を示すグラフである。 ま た図 9は、 橋 1 0 1 と移動前後の中性子検出ユニッ ト 2 1の関係を示す概略 構成図である。 なお、 図 7で説明したものについては省略する。
[0068] 図 8は、 縦軸に中性子検出器が検出した中性子量を示し、 横軸に中性子検 出器の位置を示すグラフであり、 実線は移動前の状態を示すグラフであり、 点線は移動後のグラフを示している。 縦軸の中性子量は、 中性子検出器が検 〇 2020/175653 15 卩（：171? 2020 /008171
出した熱中性子の量を示しており、 検出した熱中性子の数をカウントした値 である。 点 2 1 1 3は、 中性子照射部 1 2から照射された高速中性子 1\1 IIが 、 被対象物である橋 1 〇 1 を介して散乱した熱中性子 1\1 3 3を中性子検出器 2 2 3が検出した中性子量である。 以下、 同様に点 2 1 1 匕から点 2 1 1 6 は、 中性子検出器 2 2 匕から 2 2 6が検出した中性子量である。 点 2 1 1 匕 ’ は、 中性子照射部 1 2から照射された高速中性子 1\1 ’ が、 被対象物であ る橋 1 0 1 を介して散乱した熱中性子 !\1 3匕’ を中性子検出器 2 2匕が検出 した中性子量である。 同様に、 点 2 1 1 ’ は、 中性子照射部 1 2から照射 された高速中性子 1\1 V が、 被対象物である橋 1 0 1 を介して散乱した熱中 性子 3 ’ を中性子検出器 2 2 が検出した中性子量である。 図 9は、 異 常個所 1 2 3、 1 2 4が橋 1 0 1 に存在する場合の図である。
[0069] 図 8の実線は、 コリメータ 2 3 の下に異常個所 1 2 4を検出した時の中 性子量を示すグラフである。 異常個所 1 2 4は、 橋にできた欠陥である空隙 である。 空隙は空気で満たされており、 橋の主要構成材料であるコンクリー 卜に比べて熱中性子の発生は少ない。 そのため、 点 2 1 1 は第 1実施例に おける標準値に対して小さな値を示す。
[0070] 次に、 移動後の中性子検出器 2 2匕の検出結果について説明する。 被検査 物に対して相対的に移動した後の中性子検出器 2 2匕は、 被検査物に対する 絶対位置は移動前の中性子検出器 2 2 3の位置に相当する。 異常個所 1 2 3 は、 点 1 1 1 匕’ の位置に存在することになる。 異常個所 1 2 3は、 橋にで きた欠陥である空隙に水が満たされている状態である。 水に入射した高速中 性子は、 水により熱中性子となる。 そのため、 水は、 橋の主要構成材料であ るコンクリートに比べ、 熱中性子の発生量が多い。 すなわち、 中性子検出器 2 2匕で検出される中性子の量は、 図 8における、 水がない場合 （点 2 1 1 b） に比較して水がある場合 （点 2 1 1 匕’ ） は多くなる。 そのため、 当該 位置における、 ！_ 3匕の深さの間には異常があることを検出できる。
[0071 ] このように、 中性子照射部 1 2は、 中性子照射部 1 2を含む非破壊検査シ ステム 1 を被検査物に対して相対的に移動させることでコリメータ 2 3 3、 〇 2020/175653 16 卩（：171? 2020 /008171
2 3 13からのコリメータの中心軸方向の距離が異なる位置 1 1 1 8 （第 1の 位置） と位置 1 1 1 匕’ （第 2の位置） に向けて高速中性子 1\! 、 1\1 ， を 照射可能である。 中性子検出器 2 2 3は、 中性子照射部 1 2が位置 1 1 1 3 に向けて高速中性子を照射した際に位置 1 1 1 3で散乱し発生する熱中性子 N 3 3を検出する （第 1の中性子量である図 8の 2 1 1 3） 。 次に、 移動後 に、 中性子検出器 2 2匕は、 中性子照射部 1 2が位置 1 1 1 V に向けて高 速中性子を照射した際に位置 1 1 1 V で散乱し発生する熱中性子 1\1 3匕’ を検出する （第 2の中性子量である図 8の 2 1 1 匕’ ） 。 そして、 演算部 3 1 3は、 第 1の中性子量と第 2の中性子量から、 1 1 1 3と 1 1 1 匕’ の間 、 すなわち！- 3 3と !_ 3匕の間に深さに異常個所があることを特定すること ができる。 また、 中性子量から、 異常個所が、 空隙であるか、 水であるかを 特定することもできる。
[0072] <処理の流れ >
次に、 第 2実施形態に係る非破壊検査システム 1の動作について、 図 1 0 に示すフローチヤートを参照しながら説明する。
[0073] ステップ3 2 0 1 において、 非破壊検査システム 1 を被検査物に対して相 対的に移動させる。
[0074] ステップ 3 2 0 2において、 位置入力部 3 2 3は、 中性子検出ユニッ ト 2
1、 中性子照射部 1 2の位置情報と、 被対象物の位置情報を取得する。
[0075] ステップ3 2 0 3において、 線源出力部 3 2 1は、 線形加速器 1 1 を制御 して、 パルス中性子線を中性子照射部 1 2から照射する。
[0076] ステップ 3 2 0 4において、 検出器入力部 3 2 2は、 中性子検出ユニッ ト
2 1 を構成する中性子検出器 2 2 3から 2 2 6で検出する中性子量のデータ を取得し、 記憶部 3 1 2に記憶する。
[0077] ステップ 3 2 0 5において、 演算部 3 1 3は、 取得したデータと、 移動前 データの比較を行う。 移動前データは、 例えば図 8の実線で示すグラフであ る。 図 8における記憶部 3 1 2に記憶されている移動前の熱中性子 3 3の 中性子童 （第 1の中性子童である図 8の 2 1 1 3） から求められるデータと 〇 2020/175653 17 卩（：171? 2020 /008171
、 移動後の熱中性子 N 3匕’ の中性子量 （第 2の中性子量である図 8の 2 1 1 13’ ） から求められるデータの比較を行う。
［0078］ ステップ 3 2 0 6において、 演算部 3 1 3は、 ステップ 3 1 0 4で比較し た結果から、 特異な値を出力する中性子検査器を特定する。 演算部 3 1 3は 、 特定した中性子検査器の位置から、 異常個所が存在する深さの範囲を推定 するデータ処理を行う。
［0079］ ステップ 3 2 0 7において、 表示部 3 1 4は、 ステップ 3 1 0 5で処理さ れたデータをユーザが視認できる形で表示する。
［0080］ ステップ 3 2 0 8において、 制御部 3 1 1は、 ユーザの要求により、 測定 を終了するかどうかを判別し、 終了すると判別 （丫） の場合処理を終了し、 終了しないと判別 （1\〇 の場合、 ステップ 3 2 0 1へ処理を戻す。
［0081］ ＜検出タイミング＞
第 2実施形態に係る非破壊検査システム 1は、 被検査物に対して連続して 移動しながら検査をおこなう事ができる。 たとえば、 中性子検出器が 1 ［〇 ］ の間隔で 1 0 0個、 1 ［〇1］ のアレイとして構成し、 高速中性子の入射 角を 3 5 ° とする。 また、 熱中性子の速度を 2 2 0 0
Figure imgf000019_0001
とする。 そ の場合、 非破壊検査システム 1 を搭載する車両 2が 3 0
Figure imgf000019_0002
の速度 で移動する場合、 1 . 2
Figure imgf000019_0003
3］ の間隔で高速中性子をパルス状に照射する ことで検出を行うことができる。
［0082］ （第 3実施形態）
次に本開示の第 3実施形態について説明する。
［0083］ 図 1 1 には本開示の第 3実施形態に係る非破壊検査システム 1’の概略構成 図が示されている。 なお、 第 1実施形態と同じ要素については同じ符号を付 し、 説明を省略する。
［0084］ 第 3実施形態における非破壊検査システム 1’ は、 基本的に中性子検出器
2 2およびコリメータ 2 3が中性子検出ユニッ ト 2 1 に一つ設けられている 。 また、 連結部 2 4は長さが可変である。
［0085］ 車両 2’を移動させ、 中性子照射部 1 2を被検査物である橋 1 0 1 に対して 〇 2020/175653 18 卩（：171? 2020 /008171
相対的に移動させる。 また、 連結部 2 4は、 車両 2’ の移動に応じて長さを 伸ばすことで、 中性子検出ユニッ ト 2 1 を被検査物に対して相対位置を維持 することができる。 車両の移動により、 高速中性子の照射位置を変え、 コリ メータ 2 3の中心軸方向の異なる 2点の位置 1 1 3 （第 1の位置） と位置 1 1 4 （第 2の位置） に対して高速中性子を照射することができる。 位置 1 1 3に高速中性子が照射された場合、 位置 1 1 3に入射する高速中性子は X 1
Figure imgf000020_0001
を透過する。 位置 1 1 3は異常個所がないため、 位置 1 1 3の コンクリートにより生じる熱中性子は、 距離 1- 1、 距離 3を透過して中性 子検出器 2 2で検出される。 次に、 位置 1 1 4に異常個所 1 2 3がある場合 、 異常個所が満たされた場合を考える。 位置 1 1 4に高速中性子が照射され た場合、 位置 1 1 4に入射する高速中性子は乂2 /〇〇 3 « 2を透過する。 位置 1 1 4は水で満たされた異常個所 1 2 3であり、 散乱されて生じる熱中 性子は、 距離 1- 2、 距離 3を透過して中性子検出器 2 2で検出される。 透 過距離を特定でき、 また高速中性子と熱中性子の減衰率を特定可能であれば 、 位置 1 1 3を検出した中性子量の値から、 中性子検出器 2 2が、 位置 1 1 4で検出が期待される中性子量を演算することができる。 しかし、 位置 1 1 4の異常個所 1 2 3は水であり、 散乱により熱中性子がコンクリートに比較 して多く発生するため、 中性子検出器 2 2が検出する中性子量は、 期待され る中性子量よりも多くなる。 そのため、 位置 1 1 4の深さに異常個所がある こと特定することができる。
[0086] （第 4実施形態）
次に本開示の第 4実施形態について説明する。
[0087] 図 1 2には本開示の第 4実施形態に係る非破壊検査システム 1’’の概略構 成図が示されている。 なお、 第 1実施形態と同じ要素については同じ符号を 付し、 説明を省略する。
[0088] 第 4実施形態における非破壊検査システム 1’’は、 基本的に中性子検出器
2 2およびコリメータ 2 3が中性子検出ユニッ ト 2 1 に一つ設けられている 〇 2020/175653 19 卩（：171? 2020 /008171
[0089] 非破壊検査システム 1’’は、 中性子照射部 1 2の照射方向を、 被検査物で ある橋 1 0 1 に対する入射角度を《 3から《 4に変更する照射角度変更部 （ 不図示） を有する。 中性子照射部の照射方向を変更することで、 コリメータ 2 3の中心軸方向の異なる 2点の位置 1 1 5 （第 1の位置） と位置 1 1 6 （ 第 2の位置） に対して高速中性子を照射することができる。 それによって、 位置 1 1 5と位置 1 1 6の深さの間の異常個所を特定することができる。
[0090] なお、 非破壊検査システム 1’’は、 中性子照射部 1 2や、 線形加速器 1 1 の構成の全体を物理的に移動することなく、 例えば中性子照射部 1 2の中性 子の照射口の位置を変更したり、 また、 線形加速器で加速されるプロトンビ —ムの方向を磁力で曲げることにより、 中性子の照射方向を変更しても構わ ない。
[0091 ] （第 5実施形態）
次に本開示の第 5実施形態について説明する。
[0092] 図 1 3には本開示の第 5実施形態に係る非破壊検査システムの中性子検出 ユニッ ト 2 1 と被検査物の関係を示す概略斜視図である。
[0093] 第 5実施形態における非破壊検査システムは、 中性子照射部 （不図示） の 照射起点 1 8から、 照射方向が図の上下方向に規制され、 幅方向の 2次元の 拡散角を持つ高速中性子として照射する。 照射される高速中性子は、 図 1 3 のプレーン 1 9に沿って拡散しながら被検査物である橋 1 0 1の内部に侵入 する。
[0094] 中性子検出ユニッ ト 2 1は、 複数の中性子検出器 （不図示） が 2次元のア レイ構造で配置される。
[0095] 照射された高速中性子は、 橋 1 0 1の内部で散乱し熱中性子を発生する。
図 1 3において、 N 3 1 1から 3 3 3で示す発生した熱中性子は、 中性子 検出ユニッ ト 2 1の複数の中性子検出器で検知される。 高速中性子は、 拡散 しながら橋 1 0 1の中を進行するため、 例えば熱中性子 3 3 1 と熱中性子 3 3 2の散乱の元となる高速中性子は、 被検査物の中で透過する距離 （経 路長） が異なる。 そのため、 熱中性子 3 3 1は、 熱中性子 3 3 2に対し 〇 2020/175653 20 卩（：171? 2020 /008171
て中性子量が減少する。 演算部 3 1 3は、 各中性子検査器に応じて、 経路長 の差による中性子量の差を補正することができる。
[0096] 第 5実施形態により、 ある程度の面積を持った領域における深さ方向の情 報を一括して得ることができる。
[0097] 以上で、 本開示に係る実施形態についての説明を終えるが、 本開示の態様 はこの実施形態に限定されるものではない。
[0098] 非破壊検査システムは、 中性子検出器が検出する中性子量と、 異常個所の 深さ方向の位置を示す距離情報と、 構造物の減衰率を用いて異常個所の量を 演算することができる。
[0099] 第 1実施形態から第 5実施形態において、 非破壊検査システムは、 異常個 所の深さ方向の位置を特定することができる。 それにより、 異常個所で発生 した熱中性子が深さ方向の距離で減衰する減衰量を特定することができる。 具体的には、 構造物の材質に応じた減衰率 （減衰情報） と、 透過距離により 減衰量を特定することができる。 異常個所が水である場合、 水の量に応じて 高速中性子が散乱され、 発生する熱中性子の量が変化する。 そのため、 水の 量が多い場合、 それに伴い発生する熱中性子は多くなる。 しかし、 深い位置 で発生した熱中性子は、 深さ方向の距離に応じた減衰により減少する。 この ように、 演算部は、 中性子検出器が検出する中性子量と、 異常個所の深さ方 向の位置を示す距離情報と、 中性子が透過する構造物の減衰情報を用いて異 常個所の量、 例えば、 異常個所の空隙に満たされた水の体積や、 空気の体積 を演算することができる。 符号の説明
[0100] 1、 1’、 1’’ 非破壊検査システム
2、 2， 、 2’’ 車両
5 コントロールユニッ ト
1 0 電源部
1 1 線形加速器
1 2 中性子照射部 〇 2020/175653 21 卩（：171? 2020 /008171
2 1 中性子検出ユニッ ト
22、 223〜 226 中性子検出器
23、 233〜 236 コリメータ
24 連結部
3 1 位置検出部
1 01 橋
3 1 1 制御部
31 2 記憶部
3 1 3 演算部
3 1 4 表示部
32 1 線源出力部
322 検出器入力部
323 位置入力部

Claims

〇 2020/175653 22 卩（：171? 2020 /008171 請求の範囲
[請求項 1 ] 中性子を照射可能な中性子照射部と、
前記中性子照射部から照射され被検査物を介した中性子を検出可能 な中性子検出器と、
前記被検査物と前記中性子検出器との間に位置し、 前記被検査物を 介した中性子を所定の指向性を以つて前記中性子検出器に入射するよ うに配置されるコリメータと、
前記中性子検出器で検出する結果に基づいて演算するように構成さ れた演算部と、
を備え、
前記中性子照射部は、 中性子を照射する中心軸が前記コリメータの 中心軸方向に対して交差するように中性子を照射するように構成され \
前記演算部は、 前記中性子検出器の位置情報及び/又は前記中性子 照射部の位置情報と、 中性子を照射する中心軸と前記コリメータの中 心軸方向の交差する角度に関する情報と、 前記中性子検出器で検出す る中性子量と、 から、 前記コリメータの中心軸方向の前記被検査物に 関する情報を生成可能な非破壊検査システム。
[請求項 2] 前記中性子照射部は、 中性子を照射する中心軸が前記コリメータの 中心軸方向の交差する角度が 1 〇度から 8 0度となるように中性子を 照射するように構成される請求項 1 に記載の非破壊検査システム。
[請求項 3] 前記非破壊検査システムは、 前記中性子検出器として複数の検出部 を備え、
前記演算部は、 前記複数の検出部が検出する中性子量から、 特異な 中性子量を検出する検出部を特定する請求項 1又は 2に記載の非破壊 検査システム。
[請求項 4] 前記演算部は、 前記複数の検出部が検出する中性子量からフィッテ ィングカーブを生成し、 フィッティングカーブと各検出部が検出する 〇 2020/175653 23 卩（：171? 2020 /008171
中性子量の差異から、 前記特異な中性子量を検出する検出部を特定す る請求項 3に記載の非破壊検査システム。
[請求項 5] 前記演算部は、 前記被検査物の材質情報に応じた標準情報と各検出 部が検出する中性子量の差異から、 前記特異な中性子量を検出する検 出部を特定する請求項 3に記載の非破壊検査システム。
[請求項 6] 前記中性子照射部は、 前記被検査物に対して相対的に移動可能であ り、
前記演算部は、 前記中性子照射部の移動前に前記複数の検出部が検 出する中性子量と、 前記中性子照射部の移動後に前記複数の検出部が 検出する中性子量と、 から、 前記特異な中性子量を検出する検出部を 特定する請求項 3に記載の非破壊検査システム。
[請求項 7] 前記中性子照射部は、 前記コリメータからの前記コリメータの中心 軸方向の距離が異なる第 1の位置および第 2の位置に向けて中性子を 照射可能であり、
前記中性子検出器は、 前記中性子照射部が前記第 1の位置に向けて 中性子を照射する際に検出する第 1の中性子量と、 前記中性子照射部 が前記第 2の位置に向けて中性子を照射する際に検出する第 2の中性 子量を検出可能であり、
前記演算部は前記第 1の中性子量と前記第 2の中性子量から、 前記 第 1の位置と前記第 2の位置の間の被検査物に関する情報を生成可能 な請求項 1から 6のいずれか一項に記載の非破壊検査システム。
[請求項 8] 前記中性子照射部は、 前記中性子検出器と前記中性子照射部の相対 位置を変更することにより前記第 1の位置および前記第 2の位置への 前記中性子を照射するように構成される請求項 7に記載の非破壊検査 システム。
[請求項 9] 前記中性子照射部は、 前記中性子照射部から照射する中性子の照射 方向を変更することにより前記第 1の位置および前記第 2の位置への 前記中性子を照射するように構成される請求項 7に記載の非破壊検査 〇 2020/175653 24 卩（：171? 2020 /008171
システム。
[請求項 1 0] 前記非破壊検査システムは、 前記中性子検出器として第 1 の検出部 と第 2の検出部を備え、
前記第 1 の検出部と前記第 2の検出部は、 前記中性子照射部との相 対位置を維持しながら前記被検査物に対して移動可能であり、 前記第 1 の検出部は、 前記中性子照射部が移動前に前記第 1 の位置 に向けて中性子を照射する際の第 1 の中性子量を検出可能であり、 前記第 2の検出部は、 前記中性子照射部が移動後に前記第 2の位置 に向けて中性子を照射する際に第 2の中性子量を検出可能である、 請求項 7に記載の非破壊検査システム。
[請求項 1 1 ] 前記非破壊検査システムは、 前記中性子検出器として 2次元方向に 配置する複数の検出部を備え、
前記中性子照射部は、 照射方向の 2次元方向に制限するコリメータ を介して中性子を照射し、
前記演算部は、 前記複数の検出部から検出された複数の中性子量に 関する情報から被検査物に関する情報を生成可能な請求項 7に記載の 非破壊検査システム。
[請求項 12] 前記演算部は前記第 1 の中性子量および前記第 2の中性子量から、 前記第 1 の位置と前記第 2の位置の間の被検査物の組成に関する情報 を生成するように構成される請求項 1 から 1 1 のいずれか一項に記載 の非破壊検査システム。
[請求項 13] 前記中性子照射部は、 パルス中性子線を照射可能であり、
前記演算部は、 前記中性子照射部が照射するパルス中性子線の時間 情報と、 前記中性子検出器が照射するパルス中性子線が被検査物を介 して検出する熱中性子を設定された検出時間において検出する請求項 1 から 1 2のいずれか一項に記載の非破壊検査システム。
[請求項 14] 前記演算部は、 前記中性子検出器の位置情報及び/又は前記中性子 照射部の位置情報と、 中性子を照射する中心軸と前記コリメータの中 〇 2020/175653 25 卩（：171? 2020 /008171
心軸方向の交差する角度に関する情報と、 前記中性子検出器で検出す る中性子量と、 から、 前記コリメータの中心軸方向の異常個所の位置 を示す距離情報を演算可能であり、 前記距離情報と前記中性子が透過 する構造物の減衰情報を用いて前記異常個所の量に関する情報を生成 可能な請求項 1から 1 3のいずれか一項に記載の非破壊検査システム
[請求項 15] 中性子を照射可能な中性子照射部と、
前記中性子照射部から照射され被検査物を介した中性子を検出可能 な中性子検出器と、
前記被検査物と前記中性子検出器との間に位置し、 前記被検査物を 介した中性子を所定の指向性を以って前記中性子検出器に入射するよ うに配置されるコリメータと、
前記中性子検出器で検出する結果に基づいて演算するように構成さ れた演算部と、
を用いて、
前記中性子照射部が、 中性子を照射する中心軸が前記コリメータの 中心軸方向に対して交差するように中性子を被検査物に向けて照射す るステツプと、
前記中性子検出器が中性子を検出するステップと、
前記演算部が、 前記中性子検出器の位置情報及び/又は前記中性子 照射部の位置情報と、 中性子を照射する中心軸と前記コリメータの中 心軸方向の交差する角度に関する情報と、 前記中性子検出器で検出す る中性子量と、 から、 前記コリメータの中心軸方向の前記被検査物に 関する情報を生成可能するステップと、
を備える非破壊検査方法。
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