WO2021261405A1 - ケーブル検査装置とケーブル検査方法 - Google Patents

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WO2021261405A1
WO2021261405A1 PCT/JP2021/023242 JP2021023242W WO2021261405A1 WO 2021261405 A1 WO2021261405 A1 WO 2021261405A1 JP 2021023242 W JP2021023242 W JP 2021023242W WO 2021261405 A1 WO2021261405 A1 WO 2021261405A1
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cable
neutron
neutrons
detection surface
detection
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PCT/JP2021/023242
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淑恵 大竹
義雅 池田
雄一 吉村
孝夫 橋口
真紀 水田
寛和 北川
健太 加藤
Original Assignee
国立研究開発法人理化学研究所
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    • 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
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G—PHYSICS
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    • G01N23/09—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 transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being neutrons
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    • G01N23/22—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 measuring secondary emission from the material

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for inspecting cables for cables that support bridges such as cable-stayed bridges, suspension bridges, and extradosed bridges.
  • Cables are used to support various bridges.
  • a cable is stretched between the tower and the bridge girder, and the bridge girder is supported by the tower via such a plurality of cables.
  • Each cable that supports various bridges such as cable-stayed bridges, suspension bridges, and extradosed bridges, is configured with a large bundle of metal wires and a covering layer (eg, protective tube) that covers the bundle.
  • Damage or breakage of the metal wire that makes up the cable is caused by the rusting of the metal wire. Therefore, it is desirable to inspect whether moisture that causes rust on the metal wire is present inside the cable. The presence or absence of moisture that causes rust on the metal wire can be inspected, and if moisture is detected, appropriate measures can be taken to prevent moisture from being generated in the cable. This makes it possible to reduce the possibility of damage or breakage of the metal wire.
  • an object of the present invention is to provide a cable inspection device and a cable inspection method capable of non-destructively inspecting whether or not moisture is present inside a cable supporting a bridge from the outside of the cable.
  • the cable inspection device is a device for non-destructively inspecting the cable supporting the bridge.
  • the cable is configured to include a plurality of metal wires.
  • a neutron source that irradiates the cable with neutron rays, It has a detection surface arranged outside the cable, and is lower than the energy of fast neutrons among the neutrons emitted from the cable and incident on the detection surface when the neutron source irradiates the cable with neutron rays. It is provided with a neutron detection device that detects a target neutron having an energy of a predetermined value or less and measures the number of the detected target neutrons.
  • the cable inspection method according to the present invention is a non-destructive inspection method for cables supporting a bridge.
  • a neutron source and a neutron detector are arranged for the cable composed of a plurality of metal wires.
  • the irradiation region on the outer peripheral surface of the cable is irradiated with a neutron beam by the neutron source.
  • the neutrons when the cable is irradiated with neutron rays, if water is present in the cable, the neutrons react with the water and reduce its energy. Therefore, it is possible to determine whether water is present in the cable based on the number of detected target neutrons corresponding to the energy-reduced neutrons.
  • FIG. 3 is an arrow view of IV-IV in FIG.
  • An example of the energy spectrum of a neutron beam when it is emitted from a neutron source and is not decelerated by a moderator (moderator) is shown.
  • An example of multiple arrangements of neutron detectors is shown. The simulation result of the number of neutrons scattered inside the iron and emitted to the outside of the iron when the cylindrical iron is irradiated with the neutron beam is shown.
  • the arrangement of the neutron source, the neutron detector, and the cable in Experimental Example 4 is shown. It is the result of the inspection in Experimental Example 4, and shows the difference data of the number of neutrons incident per unit area on the detection surface.
  • a configuration example of the cable inspection device according to the second embodiment of the present invention is shown.
  • FIG. 1 shows an example of a cable-stayed bridge 1 to be inspected by the cable inspection device 10 of the present invention.
  • the cable-stayed bridge 1 includes a pier 2 and a bridge girder 4 supported by the pier 2.
  • the cable-stayed bridge 1 is supported by a plurality of cables 5. Specifically, each cable 5 is stretched between the tower 3 provided on the pier 2 and the bridge girder 4 to support the bridge girder 4. That is, the bridge girder 4 is supported by the tower 3 via the cable 5.
  • both ends of each cable 5 are connected to a tower 3 and a bridge girder 4, respectively.
  • One end of each cable 5 may be connected to the bridge girder 4 via a reinforcing member (for example, a truss) of the bridge girder 4.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of one cable 5.
  • the cable 5 includes a plurality of (for example, a large number) metal wires 11 and a covering layer 12.
  • Each metal wire 11 is, for example, a steel wire made of steel whose main component is iron.
  • the covering layer 12 covers the entire outer circumference of the bundle of the plurality of metal wires 11.
  • the covering layer 12 extends in the longitudinal direction of the cable 5.
  • the coating layer 12 is made of a material having high weather resistance (for example, a synthetic resin such as polyethylene or fluororesin).
  • the covering layer 12 may be a protective tube containing a bundle of a plurality of metal wires 11 inside. As shown in FIG.
  • the cable 5 may be provided with a restraining portion 13 for bundling the metal wires 11 inside the covering layer 12.
  • the diameter of the bundle of metal wires 11 may be, for example, 100 mm or more, but is not limited thereto.
  • the cable supporting other bridges such as a suspension bridge and an extradosed bridge has the same configuration as the cable 5 described above. Therefore, although the cable 5 described below has the above-mentioned configuration, it may be a cable that supports the cable-stayed bridge 1 or a cable that supports other bridges such as a suspension bridge and an extradosed bridge.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the cable inspection device 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an arrow view of IV-IV of FIG.
  • the cable inspection device 10 is a device that non-destructively inspects the cable 5 that supports the existing bridge. More specifically, the cable inspection device 10 is used to inspect whether moisture is present inside the cable 5.
  • the cable inspection device 10 irradiates the cable 5 with a neutron beam, and among the neutrons of the neutron beam, among the neutrons emitted from the cable 5, the neutron having an energy lower than the energy of the high-speed neutron and having an energy of a predetermined value or less is emitted.
  • the cable inspection device 10 includes a neutron source 21 and a neutron detection device 22.
  • the neutron source 21 irradiates the cable 5 with a neutron beam from the outside of the cable 5 to be inspected.
  • the neutron source 21 may be configured to emit a pulsed neutron beam having a minute pulse time width (for example, about 0.1 millisecond), or may be configured to emit a neutron beam continuously. May be.
  • the neutron source 21 irradiates the cable 5 with a neutron beam in a direction intersecting (for example, orthogonally) with the longitudinal direction of the cable 5 (hereinafter, also simply referred to as the longitudinal direction of the cable).
  • the neutron source 21 has an ion source 21a, an accelerator 21b, a beam regulator 21c, a target 21d, a container 21e, and a tubular shielding member 21f.
  • the ion source 21a generates, for example, hydrogen ions (protons).
  • the accelerator 21b accelerates the protons generated by the ion source 21a.
  • the beam regulator 21c has a plurality of magnetic field coils that adjust the direction and spread of the proton beam accelerated by the accelerator 21b according to the target 21d.
  • the proton beam that has passed through the beam regulator 21c is incident on the target 21d.
  • neutrons are generated by the reaction between the proton and the target 21d (for example, beryllium).
  • the target 21d is arranged in a container 21e made of a material that is difficult for neutrons and gamma rays to pass through.
  • the container 21e is formed with a hole penetrating from the outer surface to the inside of the container 21e.
  • a tubular shielding member 21f for neutron emission is attached to this hole.
  • the tubular shielding member 21f is made of a material that does not easily allow neutrons to pass through.
  • the neutron generated at the target 21d passes through the inside of the tubular shielding member 21f, is emitted as a neutron beam, and irradiates the cable 5.
  • Such a neutron source 21 can be configured to be small enough to be movable. Therefore, the neutron source 21 can be transported to the bridge to be inspected, and the neutron source 21 can be arranged at a position where the cable 5 supporting the bridge is irradiated with the neutron beam.
  • the neutron detection device 22 has a detection surface 23 arranged outside the cable 5.
  • neutron detector 22 of the neutrons incident on released from the cable 5 the detection surface 23, below a predetermined value lower than the fast neutrons energy (10 5 eV)
  • a neutron having the energy of (hereinafter, also simply referred to as a target neutron) is detected, and the number of the detected target neutrons is measured.
  • the neutron detection device 22 includes a neutron detector 22a, a data generation unit 22b, a storage unit 22c, and a data processing unit 22d.
  • the neutron detector 22a has a two-dimensional detection surface 23 for detecting neutrons from the cable 5.
  • the neutrons radiated to the cable 5 are decelerated by the water and reduce their energy (for example, become thermal neutrons) when they are incident on the water existing in the cable 5. Therefore, in order to detect the water in the cable 5 as a defect, the neutron detector 22a is configured to detect the target neutron having an energy equal to or less than the predetermined value among the neutrons incident on the detection surface 23. ..
  • This predetermined value is a value of 1 meV or more and 10 eV or less (for example, a range of several millimeters eV to several eV) in one embodiment.
  • the predetermined value may be a value of 1 eV or more and 1 ⁇ 10 eV or less, a value of 10 eV or more and 1 ⁇ 10 2 eV or less, or a value of 1 ⁇ 10 2 eV or more. It may be a value of 1 ⁇ 10 3 eV or less, a value of 1 ⁇ 10 3 eV or more and 1 ⁇ 10 4 eV or less, or a value within another range. Since the energy range of the neutrons that can be detected differs depending on the neutron detector, the detector that detects the neutrons in the above-mentioned energy range may be selected as the neutron detector 22a. Further, the measurement system of the neutron detector 22a may be designed to detect neutrons in the above-mentioned energy range.
  • the detection surface 23 may be a flat surface. At the time of inspection, the detection surface 23 is arranged so as to face the outer peripheral surface of the cable 5. Each time the target neutron is incident on the detection surface 23, the neutron detector 22a detects the target neutron and outputs a detection signal indicating the incident position of the target neutron on the detection surface 23.
  • the data generation unit 22b represents the number of target neutrons incident at each position on the detection surface 23 (hereinafter, also simply referred to as the number of incidents) based on each detection signal output from the neutron detector 22a. Generates and outputs the detected detection data.
  • the data generation unit 22b may generate detection data based on each detection signal generated over the measurement period from the start time of detection to the end time of detection.
  • the detection start time point may be the start time point when the neutron source 21 emits a pulsed neutron.
  • the detection end time point may be a time point at which the total number of target neutrons incident on the detection surface 23 by the neutron detector 22a in a minute unit time is expected to be sufficiently smaller than the peak time, and may be determined in advance by estimation.
  • the detection data indicates the total number of neutrons incident on each position on the detection surface 23 within the measurement period.
  • the length of the measurement period is, for example, about 10 minutes, but is not limited to this.
  • the storage unit 22c stores the reference data obtained for a sound cable having the same configuration as the cable 5 to be inspected, which is data corresponding to the detection data.
  • the cable inspection device 10 acquires the above-mentioned detection data in advance. This detection data is used as reference data. In this case, it is preferable that the reference data and the detection data at the time of actual inspection are acquired by the same cable inspection device 10 under the same conditions for cables having the same structure.
  • the data processing unit 22d generates and outputs difference data (processed data) showing the difference between the number of incidents of the reference data and the number of incidents of the detected data for each position of the detection surface 23.
  • the display unit 22e displays the difference data output from the data processing unit 22d on the screen.
  • the display unit 22e displays, as difference data, a two-dimensional detection surface 23 and an index (for example, color, shading, or numerical value) indicating the difference at each position on the detection surface 23. ..
  • the output destination of the difference data is the display unit 22e in this example, but may be another location (for example, an appropriate storage device).
  • the neutron source 21 irradiates the cable 5 with a neutron beam containing neutrons having resonance scattering energy.
  • a predetermined proportion of neutrons among the neutron rays irradiated by the neutron source 21 on the cable 5 have resonance scattering energy.
  • this predetermined ratio is 15% or more, 30% or more, and 50% or more.
  • the ratio may be 70% or more or 80% or more, but may be a ratio of other values.
  • the metal wire 11 may be a steel wire made of steel. Steel is mostly composed of iron ( 56 Fe).
  • the range of resonance scattering energy for iron (56 Fe) is in the range of about 10 keV or more and about 8 MeV or less (this range is based on, for example, the data of Non-Patent Document 1). Therefore, when the metal wire 11 is a steel wire, the resonance scattering energy is an energy within the range.
  • FIG. 5 shows an example of the energy spectrum of a neutron beam emitted from the above-mentioned neutron source 21 and not decelerated by a moderator (moderator).
  • moderator moderator
  • the horizontal axis shows the energy of neutrons (kinetic energy)
  • the vertical axis shows the number of neutrons passing through a unit cross section (cm 2) in a unit time (seconds).
  • neutrons are classified into fast neutrons, thermal neutrons and the like according to their energy.
  • the energy ranges of fast neutrons and thermal neutrons are generally not strictly defined.
  • fast neutrons in the example embodiment
  • the thermal neutron may be, for example, a neutron having an energy of several tens of meV (for example, 0.05 eV) or less, but is not limited thereto.
  • the neutron having an energy of 0.01 eV or less may belong to a thermal neutron, or may belong to a cold neutron instead of a thermal neutron.
  • Resonant scattering energy for 56 Fe belongs to fast neutrons.
  • the neutron source 21 is configured to irradiate the cable 5 with a neutron beam containing a large number of fast neutrons.
  • the neutron source 21 may be configured to irradiate the cable 5 with a neutron beam composed of substantially only fast neutrons among thermal neutrons and fast neutrons.
  • the neutron beam may contain extrathermal neutrons.
  • the fast neutrons constituting the neutron beam may include a large number of neutrons having the above-mentioned resonance scattering energy (for example, resonance scattering energy for 56 Fe).
  • the neutron source 21 is a thermal neutron arranged in a path in which the neutron beam travels from the target 21d to the cable 5 in order to irradiate the cable 5 with a neutron beam consisting substantially only of the high-speed neutron among the thermal neutron and the high-speed neutron.
  • the cable 5 may be provided with 21 g of a shielding material and a neutron beam may be irradiated to the cable 5 through the thermal neutron shielding material 21 g.
  • the neutron beam immediately before passing through the thermal neutron shielding material 21g may have, for example, the energy spectrum of FIG.
  • the cross section of the neutron beam immediately before being irradiated on the cable 5 (hereinafter, also simply referred to as the neutron beam cross section) is a direction in which the dimension D1 in the longitudinal direction of the cable (vertical direction in FIG. 4) is orthogonal to the longitudinal direction of the cable (FIG. 3). It may be larger than the dimension D2 in the vertical direction).
  • the shape of the neutron beam cross section may be, for example, a substantially rectangular shape or a substantially elliptical shape (a substantially rectangular shape in FIG. 4).
  • the dimension D2 may be equal to or less than the outer diameter Dc of the cable 5 (for example, the same as the outer diameter of the cable 5 or the same as the outer diameter of the bundle of metal wires 11).
  • the neutron beam cross section should be within the range of the cable 5 when viewed in the traveling direction of the neutron beam.
  • the shaded area is an irradiation region on the outer peripheral surface of the cable 5 where the neutron beam is irradiated.
  • the neutron detector 22a When a neutron having resonance scattering energy is irradiated to the cable 5, the neutron is resonantly scattered in the metal wire 11 and propagates in the metal wire 11, so that the cable length is extended from the irradiation region R of the neutron beam to the cable 5. Many scattered neutrons are emitted to the outside of the cable 5 even from a position distant in the direction. Therefore, at the time of inspection, the neutron detector 22a is set so that a part of the detection surface 23 is located within the range of the irradiation area and the other part of the detection surface 23 is located outside the range of the irradiation area in the longitudinal direction of the cable. May be placed. At the time of inspection, the neutron detector 22a may be arranged so that the entire detection surface 23 is located outside the range of the irradiation region in the longitudinal direction of the cable.
  • the portion where the detection surface 23 extends continuously in the cable longitudinal direction from the boundary between the outside of the irradiation region and the range of the irradiation region outside the range of the irradiation region in the longitudinal direction of the cable (below).
  • L be the length of the part outside the irradiation. L may be equal to or greater than the outer diameter Dc of the cable 5 or the outer diameter of the bundle of metal wires 11 (for example, L may be twice, three times, five times, or seven times or more the outer diameter). Good, but not limited to this).
  • the irradiation outer portions of the detection surface 23 are located on both sides in the longitudinal direction and have lengths L1 and L2 as L, respectively.
  • FIGS. 6A to 6D corresponds to a part of FIG. 3, and FIGS. 6B to 6D show the case where the position of the neutron detector 22a is changed without changing the positions of the neutron source 21 and the cable 5 with respect to FIG. 6A. show.
  • FIGS. 6A to 6D the water regions in which water is assumed to exist are indicated by X1 to X4.
  • the positions for arranging the neutron detector 22a include the following front position, opposite position, and intermediate position.
  • the circumferential direction of the cable 5 is simply referred to as the circumferential direction
  • the radial direction of the cable 5 is simply referred to as the radial direction.
  • Front position A position that faces the irradiation area (for example, the center of the irradiation area in the circumferential direction) in the radial direction.
  • Opposite position A position that is located on the opposite side of the irradiation area (for example, the center in the circumferential direction of the irradiation area) and that faces the portion on the outer peripheral surface of the cable 5 (hereinafter referred to as the opposite side portion) in the radial direction.
  • Intermediate position An intermediate position between the front position and the opposite position in the circumferential direction. It should be noted that there are two intermediate positions, such as the positions of FIGS. 6B and 6D, which are opposite to each other with respect to the cable 5.
  • the neutron detector 22a When the water region X1 of FIG. 6A is present, the neutron detector 22a is arranged at the opposite position and the intermediate position when the neutron detector 22a is arranged at the front position near the water region X1 as shown in this figure. Compared with this, the target neutrons caused by the water region X1 can be detected significantly more. For each of the water regions X2 to X4 of FIGS. 6B to 6D, when the neutron detector 22a is arranged at the opposite position or the intermediate position near the water region, the neutron detector 22a is compared with the other arrangement. A large number of target neutrons caused by the water region can be detected.
  • FIG. 7 is a simulation result of the number of neutrons scattered inside the iron and emitted to the outside of the iron when the iron having a cylindrical shape is irradiated with neutron rays from its side surface.
  • the horizontal axis of FIG. 7 represents the angle ⁇ seen from the center point in the iron. This center point is the center point of the intersection of the extension line of the incident neutron beam and the axis of the cylinder.
  • the angle ⁇ is the angle formed by the neutron beam with the direction of incidence on iron.
  • the vertical axis of FIG. 7 shows the number of neutrons scattered inside the iron and emitted to the outside of the iron as a ratio to the number of incident neutrons. More specifically, the vertical axis of FIG.
  • FIG. 7 shows the ratio of the number of neutrons passing through a minute region existing in the direction of the angle ⁇ with respect to the corresponding angle ⁇ .
  • This minute region is a part of the surface of a sphere centered on the center point and having the same radius r as the radius of the cylinder.
  • the area of the minute region is 2 ⁇ r 2 sin ⁇ d ⁇ .
  • the number of radiated neutrons is standardized by the number of incident neutrons, and the numerical value on the vertical axis has a meaning as an “example”.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a cable inspection method according to the first embodiment of the present invention.
  • This cable inspection method is a method of inspecting the cable 5 that supports the bridge, and is performed using the cable inspection device 10 described above.
  • the cable inspection method includes steps S1 to S4.
  • step S1 the neutron source 21 and the neutron detector 22a are arranged with respect to the cable 5 (in the state of supporting the bridge).
  • the neutron source 21 is arranged at a position where the neutron beam is applied to a desired region (irradiation region) on the outer peripheral surface of the cable 5.
  • the neutron detector 22a is arranged, for example, in the front position, the opposite position, or the intermediate position. At this time, the neutron source 21 and the neutron detector 22a may be supported by an appropriate support structure or support device (not shown).
  • step S2 the neutron source 21 irradiates the irradiation region on the outer peripheral surface of the cable 5 with a neutron beam (for example, a pulsed neutron beam).
  • a neutron beam for example, a pulsed neutron beam
  • step S3 the target neutron emitted from the cable 5 to the outside in step S2 is detected by the neutron detection device 22, and the number of the detected target neutrons is measured.
  • the target neutrons emitted from the cable 5 and incident on the detection surface 23 are detected by step S2, and the number of the detected target neutrons is measured.
  • Step S3 may have steps S31 to S33.
  • step S31 the neutron detector 22a outputs the above-mentioned detection signal at each position on the detection surface 23, and the data generation unit 22b outputs the number of target neutrons incident on the position at each position on the detection surface 23. Is generated and output as detection data.
  • step S32 the data processing unit 22d generates and outputs difference data showing the difference between the number of incidents of the reference data and the number of incidents of the detected data output in step S31 for each position of the detection surface 23.
  • step S33 the display unit 22e displays the difference data output in step S32 on the screen.
  • the display unit 22e displays data as shown in FIG. 16 described later as difference data.
  • step S4 the position of the neutron detector 22a is changed in the circumferential direction while the position of the neutron source 21 (that is, the irradiation region) with respect to the cable 5 is kept constant.
  • steps S2 and S3 are performed again.
  • steps S2 and S3 are performed for each circumferential position of the neutron detector 22a.
  • These circumferential positions may be, for example, the front position, the opposite position, and the two intermediate positions opposite to each other with respect to the cable 5.
  • the inspection can be performed by repeating steps S2 to S4 to change the position of the neutron detector 22a. From this, it can be seen that water is present near the position of the neutron detector 22a corresponding to the difference data that most strongly indicates the existence of water.
  • the position of the neutron source 21 with respect to the cable 5 is fixed has been described above, the position of the neutron source 21 (irradiation region) is changed in the longitudinal direction of the cable, and each irradiation region is stepped as described above. S2 to S4 may be repeated. In this case, it is preferable to preferentially perform the inspection with the longitudinal end of the cable 5 as the irradiation region.
  • the possibility of water being present is that the longitudinal end of the cable 5 tends to be higher than the rest of the cable 5.
  • FIGS. 9A and 9B show the arrangement of the neutron source 21, the neutron detector 22a, and the cable 5 in the inspection of the cable 5 by the cable inspection device 10, respectively.
  • the positions of the neutron detectors 22a in FIGS. 9A and 9B correspond to the front positions.
  • a sound cable 5 having no water inside was arranged.
  • an acrylic plate was arranged inside the cable 5.
  • the hydrogen density of acrylic is almost the same as the hydrogen density of water, and neutrons easily react with hydrogen. Therefore, the acrylic plate 24 can be regarded as water.
  • Each metal wire 11 of the cable 5 used in Experimental Example 1 is a steel wire, and the outer diameter of the bundle of the steel wires 11 is 100 mm, and this bundle is arranged in the protective tube 12 made of polyethylene. Further, the acrylic plate 24 used in Experimental Example 1 has a rectangular parallelepiped shape, a thickness of 5 mm, a dimension in the long side direction of the cable (dimensions in the direction orthogonal to the paper surface in this figure) of 300 mm, and a short side. The dimension in the direction is 50 mm.
  • FIGS. 9A and 9B were inspected by the cable inspection device 10. That is, the cable 5 was irradiated with a neutron beam by the neutron source 21, and the target neutron from the cable 5 was detected by the neutron detector 22a. The neutron beam was irradiated to the cable 5 so that the irradiation region was included in the existence range of the acrylic plate 24 in the longitudinal direction of the cable 5 when viewed in the irradiation direction of the neutron beam to the cable 5. The inspection of each of FIGS. 9A and 9B was performed under the same conditions except that the acrylic plate 24 was arranged inside the cable 5 instead of the partial metal wire 11 in FIG. 9B.
  • FIGS. 10A and 10B show the results of inspections for the cases of FIGS. 9B and 9A, respectively.
  • the large rectangle indicates the two-dimensional detection surface 23 when viewed in the left-right direction of FIGS. 10A and 10B.
  • the detection surface 23 is a part of the actual detection surface 23 in the longitudinal direction, and the portion thereof has the same range as the acrylic plate 24 in the longitudinal direction.
  • the data of FIGS. 10A and 10B are the number of incidents of the target neutron on the detection surface 23 over the measurement period of 10 minutes, and the measurement start time point is the time point of irradiation of the pulsed neutron beam to the cable 5.
  • the regions A to E of the detection surface 23 are regions in which the number of incidents of the target neutrons per unit area is different from each other.
  • Region A is a region in which the number of incident target neutrons per unit area is approximately 2500 or more and less than 3000
  • region B is a region in which the number of incident target neutrons per unit area is approximately 2000 or more and less than 2500
  • region C is a region in which the number of incident target neutrons per unit area is approximately 1500 or more and less than 2000
  • region D is a region in which the number of incident target neutrons per unit area is approximately 1000 or more and less than 1500
  • region E is a region. This is a region where the number of incident neutrons per unit area is approximately less than 1000.
  • 11A to 11D show the arrangement of the neutron source 21, the neutron detector 22a, and the cable 5 in the inspection of the cable 5 by the cable inspection device 10, respectively.
  • the position of the neutron detector 22a in FIGS. 11A to 11D corresponds to the front position.
  • four acrylic plates 24 are laminated and arranged inside the cable 5.
  • the positions of the four acrylic plates 24 are different from each other, but the positions of the neutron source 21 and the neutron detector 22a are the same.
  • the structure (material, dimensions, etc.) of the cable 5 used in Experimental Example 2 is the same as that of the cable 5 used in Experimental Example 1. Further, the structure (dimensions, shapes, etc.) of each acrylic plate 24 used in Experimental Example 2 is the same as that of the acrylic plate 24 used in Experimental Example 1.
  • FIGS. 11A to 11D were inspected by the cable inspection device 10. That is, the cable 5 was irradiated with a neutron beam by the neutron source 21, and the target neutron from the cable 5 was detected by the neutron detector 22a. The neutron beam was irradiated to the cable 5 so that the irradiation region was included in the existence range of the acrylic plate 24 in the longitudinal direction of the cable when viewed in the irradiation direction of the neutron beam to the cable 5. The inspections of FIGS. 11A to 11D were performed under the same conditions except that the positions of the four acrylic plates 24 were different from each other.
  • FIGS. 12A to 12D show the inspection results for the cases of FIGS. 11A to 11D, respectively.
  • the large rectangle indicates the two-dimensional detection surface 23 when viewed in the left-right direction of FIGS. 11A-11D.
  • the detection surface 23 is a part of the actual detection surface 23 in the longitudinal direction, and the portion thereof has the same range as the acrylic plate 24 in the longitudinal direction.
  • the data of FIGS. 12A to 12D are data relating to the number of target neutrons incident on the detection surface 23 over a measurement period of 10 minutes, and the measurement start time point is the time point of irradiation of the pulsed neutron beam to the cable 5.
  • FIGS. 12A to 12D show the ratio of the number of incidents of the target neutron per unit area at each position of the detection surface 23 to the reference value at that position.
  • the reference value is the number of incidents of the target neutron when the four acrylic plates 24 are not arranged in the cable 5, and specifically, for each position on the detection surface 23 of FIG. 9A described above. The number of incidents.
  • region A is a region having a ratio of about 7 or more and less than 8
  • region B is a region having a ratio of about 6 or more and less than 7
  • region C has a ratio of about 4 or more and less than 6.
  • Region D is a region in which the ratio is generally 2 or more and less than 4.
  • the region E is a region having a ratio of 2 or more and less than 3, and the region F is a region having a ratio of less than 2.
  • the region C is a region having a ratio of about 4 or more and less than 6
  • the region G is a region having a ratio of about 3 or more and less than 4
  • the region H is a region having a ratio of about 3 or less. Is.
  • the neutron detector 22a When the neutron detector 22a is arranged near the acrylic plate 24 (water) in the cable 5 and facing the acrylic plate 24 as in FIGS. 11A and 12A, the above ratio is found on the detection surface 23. A region of 7 or more is generated, and the number of target neutrons incident on the detection surface 23 is significantly larger than that of other arrangements of the neutron detector 22a (FIGS. 11B to 11D).
  • 13A to 13D show the arrangement of the neutron source 21, the neutron detector 22a, and the cable 5 in the inspection of the cable 5 by the cable inspection device 10, respectively.
  • the position of the neutron detector 22a in FIGS. 13A to 13D corresponds to the opposite position.
  • one acrylic plate 24 is arranged inside the cable 5.
  • the positions of the acrylic plates 24 are different from each other, but the positions of the neutron source 21 and the neutron detector 22a are the same.
  • the structure of the cable 5 used in Experimental Example 3 is the same as that of the cable 5 used in Experimental Example 1. Further, the structure of each acrylic plate 24 used in Experimental Example 3 is the same as that of the acrylic plate 24 used in Experimental Example 1.
  • FIGS. 13A to 13D were inspected by the cable inspection device 10. That is, the cable 5 was irradiated with a neutron beam by the neutron source 21, and the target neutron from the cable 5 was detected by the neutron detector 22a. The neutron beam was irradiated to the cable 5 so that the irradiation region was included in the existence range of the acrylic plate 24 in the longitudinal direction of the cable when viewed in the irradiation direction of the neutron beam to the cable 5. The inspections of FIGS. 13A to 13D were performed under the same conditions except that the positions of the acrylic plates 24 were different from each other.
  • FIGS. 14A to 14D show the inspection results for the cases of FIGS. 13A to 13D, respectively.
  • the large rectangle indicates the two-dimensional detection surface 23 when viewed in the left-right direction of FIGS. 13A to 13D.
  • the detection surface 23 is a part of the actual detection surface 23 in the longitudinal direction, and the portion thereof has the same range as the acrylic plate 24 in the longitudinal direction.
  • the data of FIGS. 14A to 14D are data relating to the number of target neutrons incident on the detection surface 23 over a measurement period of 10 minutes, and the measurement start time point is the time point of irradiation of the pulsed neutron beam to the cable 5.
  • FIGS. 14A to 14D show the ratio of the number of incidents of the target neutron per unit area at each position of the detection surface 23 to the reference value at that position.
  • the reference value is the number of target neutrons incident on each position of the detection surface 23 when a plurality of steel wires 11 are arranged instead of the acrylic plate 24 in FIG. 13A.
  • the region A is a region having a ratio of about 1.6 or more and less than 2.0
  • the region B is a region having a ratio of about 1.4 or more and less than 1.6
  • C is a region where the ratio is approximately 1.0 or more and less than 1.4
  • region D is a region where the ratio is approximately 1.2 or more and less than 1.4
  • region E is a region where the ratio is approximately 1 or more. .0 or more and less than 1.2
  • region F is a region where the above ratio is approximately 1.2 or more and less than 1.3
  • region G is a region where the above ratio is approximately 1.1 or more and less than 1.2. It is a region
  • the region H is a region in which the above ratio is approximately 1.0 or more and less than 1.1.
  • the number of incident neutrons is significantly larger than that without the acrylic plate 24. I understand. Therefore, even when the neutron detector 22a is arranged at the opposite position, it is possible to inspect whether or not water is present in the cable 5. Even when the acrylic plate 24 is present on the opposite side of the irradiation region as shown in FIG. 13C, the acrylic plate 24 (moisture) can be detected by arranging the neutron detector 22a near the acrylic plate 24 of FIG. 14C. I understand.
  • FIG. 15 shows the arrangement of the neutron source 21, the neutron detector 22a, and the cable 5 in the inspection of the cable 5 by the cable inspection device 10.
  • the position of the neutron detector 22a in FIG. 15 corresponds to the front position.
  • Each metal wire 11 of the cable 5 used in Experimental Example 4 is a steel wire, and the outer diameter of the bundle of the steel wires 11 is 185 mm, and this bundle is arranged in the protective tube 12 made of polyethylene. Further, in Experimental Example 4, eight acrylic rods 25 having a diameter of 6 mm and five acrylic rods 25 having a diameter of 1 mm were arranged in a region surrounded by a white oval inside the cable 5 as shown in FIG. All of these acrylic rods 25 have a length of 500 mm and are arranged at the same longitudinal position in the cable 5.
  • FIG. 15 was inspected by the cable inspection device 10. That is, the cable 5 was irradiated with a neutron beam by the neutron source 21, and the target neutron from the cable 5 was detected by the neutron detector 22a. The neutron beam was irradiated to the cable 5 so that the irradiation region was included in the existence range of the acrylic plate 24 in the longitudinal direction of the cable when viewed in the irradiation direction of the neutron beam to the cable 5.
  • FIG. 16 shows the results of the inspection with respect to FIG.
  • the large rectangle indicates the two-dimensional detection surface 23 when viewed in the left-right direction of FIG.
  • the detection surface 23 is a part of the actual detection surface 23 in the longitudinal direction, and the portion thereof has the same range as each acrylic rod 25 in the longitudinal direction.
  • the data in FIG. 16 is data on the number of thermal neutrons incident on the detection surface 23 over a measurement period of 10 minutes, and the measurement start time is the time when the pulsed neutron beam is irradiated to the cable 5.
  • FIG. 16 shows the difference data. That is, FIG. 16 shows the difference between the number of incidents per unit area at each position of the detection surface 23 and the reference value at that position.
  • the reference value is the number of incidents per unit area at each position of the detection surface 23, and is the number of incidents when no acrylic rod 25 is arranged in the cable 5. Is the number of incidents when a plurality of steel rods are filled in the area of the acrylic rod 25 in FIG. The inspection when the reference value was obtained was performed under the same conditions as the inspection with respect to FIG. 15 in other respects.
  • the above difference at each position is shown as a ratio to the minimum value of the difference. That is, in FIG. 16, the region A is a region having the ratio of about 1.4 or more and less than 1.7, and the region B is a region having the ratio of about 1.2 or more and less than 1.4, and the region C. Is a region where the above ratio is approximately 1.0 or more and less than 1.2.
  • the neutron source 21 irradiates the cable 5 with a neutron beam containing neutrons having resonance scattering energy. Therefore, since the probability that neutrons are scattered in the cable 5 is high, the distance traveled while being scattered in the cable 5 becomes long, and as a result, the outer circumference of the cable 5 is spread over a wide range in the circumferential direction and the longitudinal direction of the cable 5. After scattering neutrons are emitted from the surface. Therefore, it is possible to inspect whether or not water is present in the cable 5 over a wider range than the irradiation area.
  • the dimension of the detection surface 23 in the cable longitudinal direction may be larger than the dimension of the irradiation region in the cable longitudinal direction.
  • a predetermined threshold value when the number of incidents of the target neutrons on the region on the detection surface 23, which is deviated from the irradiation region of the cable 5 in the longitudinal direction, is larger than a predetermined threshold value, it is close to the region (for example, facing the region). It can be determined that water exists at the position in the cable 5.
  • FIG. 17 shows a configuration example of the cable inspection device 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • the detection surface 23 of the neutron detector 22a is formed so as to surround the inner space in which the cable 5 can be arranged in the circumferential direction. That is, with the neutron detector 22a arranged so that the cable 5 is located in the inner space as shown in FIG. 17, the detection surface 23 surrounds the cable 5 in the circumferential direction of the cable 5.
  • Such a neutron detector 22a may extend so as to make one round in the circumferential direction of the inner space.
  • the neutron detector 22a having the detection surface 23 may have a plurality of divided portions (in the example of FIG. 17, two divided portions 22a1, 22a2) divided in the circumferential direction of the inner space.
  • the plurality of divided portions can be arranged so as to surround the cable 5 in the circumferential direction. In this state, the plurality of divided portions may be bonded to each other by an appropriate bonding means.
  • the appropriate coupling means may be, for example, a rope or tape for winding the entire outer circumference of the neutron detector 22a in the circumferential direction, or a bolt for coupling the flange portions provided on the outer peripheral surface of each divided portion. Not limited. Further, in the state of FIG. 17, each of the divided portions 22a1, 22a2 may be supported by a support structure or a support device (not shown).
  • the data generation unit 22b determines each position on the detection surface 23 (particularly each position in the circumferential direction of the cable 5) based on each detection signal output from the neutron detector 22a. Detection data representing the number of neutrons incident on the position is generated and output.
  • the cable inspection method according to the second embodiment of the present invention is performed by using the cable inspection device 10 according to the second embodiment, and is different from the cable inspection method according to the first embodiment in the points described below.
  • step S1 described above the neutron source 21 and the neutron detector 22a are arranged with respect to the cable 5.
  • the neutron detector 22a is arranged so as to surround the cable 5 as described above with reference to FIG.
  • Step S2 is the same as in the case of the first embodiment.
  • step S31 the neutron detector 22a outputs the above-mentioned detection signal at each position on the detection surface 23, and the data generation unit 22b outputs the number of target neutrons incident on the position at each position on the detection surface 23. Is generated and output as detection data.
  • step S32 the data processing unit 22d generates and outputs difference data showing the difference between the number of incidents of the reference data and the number of incidents of the detected data output in step S31 for each position of the detection surface 23.
  • Step S33 is the same as in the case of the first embodiment.
  • step S4 is omitted, and steps S2 to S4 are not repeated.
  • the neutron detector 22a can be arranged so as to surround the cable 4. Therefore, unlike the first embodiment, it is not necessary to change the position of the neutron detector 22a in the circumferential direction in step S4.
  • the cable inspection device 10 and the cable inspection method may not have all of the above-mentioned plurality of items, or may have only a part of the above-mentioned plurality of items.
  • the cable inspection device 10 and the cable inspection method may not have all of the above-mentioned actions and effects, or may have only a part of the above-mentioned actions and effects.
  • any one of the following modified examples 1 to 3 may be adopted alone with respect to the above-mentioned first embodiment or the second embodiment, or two or more of the modified examples 1 to 3 or more. May be adopted in any combination.
  • the points not described below may be the same as those in the first embodiment or the second embodiment described above.
  • the data processing unit 22d is a ratio data representing the ratio of the number of incidents of the reference data to the number of incidents of the detected data (for example, the ratio of the number of incidents of the detected data to the number of incidents of the reference data) for each position of the detection surface 23. (Processing data) may be generated and output.
  • the data generation unit 22b may generate and output detection data representing the total number of target neutrons incident on the entire detection surface 23.
  • the reference data may be data relating to a sound cable and may be data representing the total number of target neutrons incident on the entire detection surface 23, and the data processing unit 22d may use the total number of reference data and the detection data. Processing data showing the difference or ratio from the total number may be generated and output.
  • the neutron source 21 has an ion source 21a, an accelerator 21b, a target 21d, and the like, but it does not have to be provided with these. That is, the neutron source that irradiates the cable 5 with the neutron beam may be an RI (radioisotope) radiation source.
  • the RI source may be, for example, 252 Cf, but is not limited thereto.

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Abstract

ケーブル検査装置１０は、橋を支持するケーブル５を非破壊的に検査する。ケーブル検査装置１０は、中性子源２１と中性子検出装置２２を備える。中性子源２１は、ケーブル５に中性子線を照射する。中性子検出装置２２は、ケーブル５の外部に配置される検出面２３を有し、中性子線の照射時にケーブル５から放出され検出面２３に入射する中性子のうち、高速中性子のエネルギーよりも低い所定値以下のエネルギーを有する対象中性子を検出し、検出した対象中性子の個数を検出し、その入射個数を計測する。

Description

ケーブル検査装置とケーブル検査方法
　本発明は、斜張橋、吊橋、エクストラドーズド橋などの橋を支持するケーブルのケーブルを検査する装置と方法に関する。
　各種の橋を支持するためにケーブルが用いられている。例えば斜張橋において、塔と橋桁との間にケーブルが張架されており、このような複数のケーブルを介して橋桁が塔に支持されている。斜張橋、吊橋、エクストラドーズド橋など各種の橋を支持する各ケーブルは、多数の金属線の束と、この束を覆う被覆層（例えば保護管）を備えて構成されている。
　このような橋について、ケーブル内の金属線が損傷又は破断していないかの点検が定期的に行われている。例えば、特許文献１では、ケーブルに渦電流を発生させるコイルと、このコイルのインピーダンスを計測する回路を設け、計測したインピーダンスの値に基づいて、ケーブル内の金属線（鋼線）の損傷や破断の有無を判断している。
特開２０１８－１１９９７０号公報
中性子の鉄に対する散乱断面積に関するデータのURL１：https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/J40_J.html#index2　中性子の鉄に対する散乱断面積に関するデータのURL 2：https://wwwndc.jaea.go.jp/j40fig/jpeg/fe056_f1.jpg
　ケーブルを構成する金属線の損傷や破断は、金属線が錆びることにより生じる。そのため、金属線の錆びの原因となる水分が、ケーブルの内部に存在していないかを検査することが望まれる。金属線の錆びの原因となる水分の有無を検査して、水分が検出されたら、ケーブル内に水分が生じないように適切な処置をとることができる。これにより、金属線の損傷や破断が生じる可能性を低くすることができる。
　本発明は、このような着眼に基づいてなされた。すなわち、本発明の目的は、橋を支持するケーブルの内部に水分が存在していないかを、ケーブルの外部から非破壊的に検査できるケーブル検査装置とケーブル検査方法を提供することにある。
　上述の目的を達成するため、本発明によるケーブル検査装置は、橋を支持するケーブルを非破壊的に検査する装置であって、
　前記ケーブルは、複数の金属線を含んで構成されたものであり、
　前記ケーブルに中性子線を照射する中性子源と、
　前記ケーブルの外部に配置される検出面を有し、前記中性子源が中性子線を前記ケーブルに照射した時に、前記ケーブルから放出され前記検出面に入射する中性子のうち、高速中性子のエネルギーよりも低い所定値以下のエネルギーを有する対象中性子を検出し、検出した該対象中性子の個数を計測する中性子検出装置とを備える。
　本発明によるケーブル検査方法は、橋を支持するケーブルを非破壊的に検査する方法であって、
（Ａ）複数の金属線を含んで構成されている前記ケーブルに対して中性子源と中性子検出器を配置し、
（Ｂ）前記ケーブルの外周面における照射領域に、前記中性子源により中性子線を照射し、
（Ｃ）該照射により前記ケーブルから放出されて前記中性子検出器の検出面に入射した中性子のうち、高速中性子のエネルギーよりも低い所定値以下のエネルギーを有する対象中性子を検出し、検出した該対象中性子の個数を計測する。
　本発明によると、ケーブルに中性子線を照射した場合、ケーブル内に水が存在すると、中性子は水と反応してそのエネルギーを減ずる。したがって、エネルギーを減じた中性子に相当する対象中性子の検出個数に基づいて、ケーブル内に水が存在しているかを判断できる。
本発明のケーブル検査装置の検査対象となる斜張橋の一例を示す。 １本のケーブルの断面図である。 本発明の第１実施形態によるケーブル検査装置の構成例を示す。 図３のＩＶ－ＩＶ矢視図である。 中性子源から放出され、モデレータ（減速材）により減速させない場合の中性子線のエネルギースペクトルの一例を示す。 中性子検出器の複数の配置例を示す。 円柱形状の鉄に中性子線を照射した場合に、鉄の内部で散乱して鉄の外部へ放出される中性子の数のシミュレーション結果を示す。 本発明の第１実施形態によるケーブル検査方法を示すフローチャートである。 実験例１における中性子源と中性子検出器とケーブルの配置を示す。 実験例１における検査の結果であり、検出面における単位面積あたりの中性子入射個数を示す。 実験例２における中性子源と中性子検出器とケーブルの配置を示す。 実験例２における検査の結果であり、検出面における単位面積あたりの中性子入射個数の比率を示す。 実験例３における中性子源と中性子検出器とケーブルの配置を示す。 実験例３における検査の結果であり、検出面における単位面積あたりの中性子入射個数の比率を示す。 実験例４における中性子源と中性子検出器とケーブルの配置を示す。 実験例４における検査の結果であり、検出面における単位面積あたりの中性子入射個数の差分データを示す。 本発明の第２実施形態によるケーブル検査装置の構成例を示す。
　本発明の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。
（検査対象の一例である斜張橋）
　図１は、本発明のケーブル検査装置１０の検査対象となる斜張橋１の一例を示す。斜張橋１は、橋脚２と、橋脚２に支持される橋桁４とを備える。斜張橋１は、複数のケーブル５により支持されている。詳しくは、各ケーブル５は、橋脚２上に設けられた塔３と橋桁４との間に張架され橋桁４を支持する。すなわち、橋桁４は、ケーブル５を介して塔３に支持される。図１において、各ケーブル５の両端部は、それぞれ、塔３と橋桁４に結合されている。各ケーブル５の一端部は、橋桁４の補強部材（例えばトラス）を介して橋桁４に結合されていてもよい。
　図２は、１本のケーブル５の断面図である。ケーブル５は、複数（例えば多数）の金属線１１と、被覆層１２とを含んで構成されている。各金属線１１は、例えば鉄が主成分である鋼で形成された鋼線である。被覆層１２は、複数の金属線１１の束の外周全体を覆う。被覆層１２は、ケーブル５の長手方向に延びている。被覆層１２は、耐候性が高い材料（例えばポリエチレン、フッ素樹脂等の合成樹脂）で形成されている。被覆層１２は、複数の金属線１１の束を内部に収容した保護管であってもよい。なお、ケーブル５は、図２のように、被覆層１２の内側において金属線１１を束ねる拘束部１３が設けられていてもよい。金属線１１の束の直径は、例えば１００ｍｍ以上であってよいが、これに限定されない。また、吊橋、エクストラドーズド橋などの他の橋を支持するケーブルも、上述のケーブル５と同じ構成を有している。したがって、以下で述べるケーブル５は、上述の構成を有するが、斜張橋１を支持するケーブルであっても、吊橋、エクストラドーズド橋などの他の橋を支持するケーブルであってもよい。
［第１実施形態］
（ケーブル検査装置の構成）
　図３は、本発明の第１実施形態によるケーブル検査装置１０の構成例を示す。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視図である。ケーブル検査装置１０は、既設の橋を支持するケーブル５を非破壊的に検査する装置である。より詳しくは、ケーブル検査装置１０は、ケーブル５の内部に水分が存在するかどうかを検査するために用いられる。ケーブル検査装置１０は、ケーブル５に中性子線を照射し、該中性子線の各中性子のうち、ケーブル５から放出された中性子のうち、高速中性子のエネルギーよりも低い所定値以下のエネルギーを有する中性子を検出する。ケーブル検査装置１０は、中性子源２１と、中性子検出装置２２とを備える。
　中性子源２１は、検査対象となるケーブル５の外部からケーブル５に中性子線を照射する。中性子源２１は、微小のパルス時間幅（例えば０．１ミリ秒程度）を有するパルス中性子線を放出するように構成されていてもよいし、中性子線を連続的に放出するように構成されていてもよい。中性子源２１は、ケーブル５の長手方向（以下で単にケーブル長手方向ともいう）と交差（例えば直交）する方向に中性子線をケーブル５に照射する。
　中性子源２１は、図１の例では、イオン源２１ａと加速装置２１ｂとビーム調整器２１ｃとターゲット２１ｄと容器２１ｅと管状遮蔽部材２１ｆを有する。イオン源２１ａは、例えば、水素イオン（陽子）を発生させる。加速装置２１ｂは、イオン源２１ａで発生させた陽子を加速する。ビーム調整器２１ｃは、加速装置２１ｂ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２１ｄ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２１ｃを経た陽子ビームは、ターゲット２１ｄに入射する。これにより、陽子とターゲット２１ｄ（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２１ｄは、中性子およびガンマ線がそれぞれ透過し難い材料で形成された容器２１ｅ内に配置されている。容器２１ｅには、容器２１ｅ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２１ｆが取り付けられている。管状遮蔽部材２１ｆ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２１ｄで発生した中性子は、管状遮蔽部材２１ｆの内部を通ることにより、中性子線として放出されケーブル５に照射される。
　このような中性子源２１は、移動可能な程度に小型に構成することができる。したがって、中性子源２１を検査対象の橋へ搬送し、該橋を支持しているケーブル５に中性子線を照射する位置に中性子源２１を配置することができる。
　中性子検出装置２２は、ケーブル５の外部に配置される検出面２３を有する。中性子源２１が中性子線をケーブル５に照射した時に、中性子検出装置２２は、ケーブル５から放出され検出面２３に入射する中性子のうち、高速中性子のエネルギー（１０５ｅＶ）よりも低い所定値以下のエネルギーを有する中性子（以下で、単に対象中性子ともいう）を検出し、検出した該対象中性子の個数を計測する。
　中性子検出装置２２は、中性子検出器２２ａ、データ生成部２２ｂ、記憶部２２ｃ、及びデータ処理部２２ｄを備える。
　中性子検出器２２ａは、ケーブル５からの中性子を検出する２次元的な検出面２３を有する。ケーブル５内に水が存在する場合、ケーブル５に照射された中性子は、ケーブル５内に存在する水に入射すると、該水により減速されてエネルギーを減ずる（例えば熱中性子になる）。そこで、ケーブル５内の水を欠陥として検出するために、中性子検出器２２ａは、検出面２３に入射する中性子のうち、上記所定値以下のエネルギーを有する対象中性子を検出するように構成されている。この所定値は、１つの実施例では、１ｍｅＶ以上１０ｅＶ以下の値（例えば数ミリｅＶから数ｅＶの範囲）である。ただし、本発明によると、上記所定値は、１ｅＶ以上１×１０ｅＶ以下の値であってもよいし、１０ｅＶ以上１×１０２ｅＶ以下の値であってもよいし、１×１０２ｅＶ以上１×１０３ｅＶ以下の値であってもよいし、１×１０３ｅＶ以上１×１０４ｅＶ以下の値であってもよいし、他の範囲内の値であってもよい。なお、検出可能な中性子のエネルギー範囲は、中性子の検出器に応じて異なっているので、上述したエネルギー範囲の中性子を検出する検出器を、中性子検出器２２ａとして選定してよい。また、上述したエネルギー範囲の中性子を検出するように中性子検出器２２ａの測定系を設計してもよい。
　第１実施形態では、検出面２３は平面であってよい。検査時に、検出面２３は、ケーブル５の外周面に対向するように配置される。検出面２３に、対象中性子が入射する度に、中性子検出器２２ａは、該対象中性子を検出して、検出面２３における該対象中性子の入射位置を示す検出信号を出力する。
　データ生成部２２ｂは、中性子検出器２２ａから出力される各検出信号に基づいて、検出面２３における各位置毎に、該位置に入射した対象中性子の個数（以下で単に入射個数ともいう）を表わした検出データを生成して出力する。データ生成部２２ｂは、検出開始時点から検出終了時点までの計測期間にわたって生成された各検出信号に基づいて検出データを生成してよい。中性子源２１がパルス中性子線をケーブル５に照射する場合、検出開始時点は、中性子源２１がパルス中性子を放出する開始時点であってよい。検出終了時点は、中性子検出器２２ａが微小単位時間で検出面２３に入射する対象中性子の総数が、ピーク時と比べて十分に少なくなる見込み時点であってよく、予め推定により定められてよい。検出データは、検出面２３における各位置毎について、計測期間内において該位置に入射した中性子の総数を示す。計測期間の長さは、例えば１０分程度であるが、これに限定されない。
　記憶部２２ｃは、検出データに相当するデータであって、検査対象のケーブル５と構成が同じで健全なケーブルに対して得られる基準データを記憶する。例えば、検査対象のケーブル５と構造（材質や寸法など）が同じであって内部に水等の欠陥部分を含んでいないケーブルに対して、ケーブル検査装置１０により上述の検出データを予め取得し、この検出データを基準データとする。この場合、基準データと、実際の検査時の検出データとは、同じケーブル検査装置１０により、同じ構造のケーブルについて同じ条件で取得されるのがよい。
　データ処理部２２ｄは、本実施形態では、検出面２３の各位置毎に、基準データの入射個数と検出データの入射個数との差を表わした差分データ（処理データ）を生成して出力する。
　表示部２２ｅは、データ処理部２２ｄから出力された差分データをその画面に表示する。例えば、表示部２２ｅは、差分データとして、２次元的な検出面２３と、この検出面２３における各位置において該位置での上記差を表わす指標（例えば色、濃淡、又は数値）とを表示する。なお、差分データの出力先は、この例では表示部２２ｅであるが、他の箇所（例えば適宜の記憶装置）であってもよい。
＜照射する中性子のエネルギー＞
　以下において、中性子を金属線１１に入射させた場合に、該中性子が金属線１１に対して共鳴散乱する該中性子のエネルギーを共鳴散乱エネルギーという。
　中性子源２１は、本実施形態では、共鳴散乱エネルギーを有する中性子を含む中性子線をケーブル５に照射する。この場合、中性子源２１がケーブル５に照射する中性子線のうち所定割合の中性子は、共鳴散乱エネルギーを有する。ここで、この所定割合は、１５％以上、３０％以上、５０％以上。７０％以上又は８０％以上の割合であってよいが、他の値の割合であってもよい。
　金属線１１は、鋼で形成された鋼線であってよい。鋼は大部分が鉄（５６Ｆｅ）で構成されている。これに関して、鉄（５６Ｆｅ）に対する共鳴散乱エネルギーの範囲は、約１０ｋｅＶ以上であり約８ＭｅＶ以下の範囲である（この範囲は、例えば非特許文献１のデータに基づいている）。したがって、金属線１１が鋼線である場合、共鳴散乱エネルギーは、該範囲内のエネルギーである。
　図５は、上述の中性子源２１から放出され、モデレータ（減速材）により減速させない場合の中性子線のエネルギースペクトルの一例を示す。図５において、横軸は、中性子のエネルギー（運動エネルギー）を示し、縦軸は、単位時間（秒）に単位断面（ｃｍ２）を通過する中性子の数を示す。
　図５に関連して、中性子は、そのエネルギーに応じて高速中性子、熱中性子などに区分される。高速中性子と熱中性子のエネルギー範囲は、一般的には厳密に定義されていない。本願においては、高速中性子は、現実的には（例えば実施例においては）１×１０５以上（１００ｋｅＶ以上）のエネルギーを有する中性子であってよいが、これに限定されない。また、本願において、熱中性子は、例えば数十ｍｅＶ（例えば０．０５ｅＶ）以下のエネルギーを有する中性子であってよいが、これに限定されない。この場合、０．０１ｅＶ以下のエネルギーを有する中性子は、熱中性子に属してもよいし、熱中性子に属さず冷中性子に属してもよい。５６Ｆｅに対する共鳴散乱エネルギーは、高速中性子に属する。
　中性子源２１は、多数の高速中性子を含む中性子線をケーブル５に照射するように構成される。例えば、中性子源２１は、熱中性子と高速中性子のうち、実質的に高速中性子のみからなる中性子線をケーブル５に照射するように構成されてよい。この場合、該中性子線には、熱外中性子が含まれてよい。また、該中性子線を構成する高速中性子には、上述した共鳴散乱エネルギー（例えば、５６Ｆｅに対する共鳴散乱エネルギー）を有する中性子が多数含まれているのがよい。中性子源２１は、熱中性子と高速中性子のうち、実質的に高速中性子のみからなる中性子線をケーブル５に照射するために、ターゲット２１ｄからケーブル５へ中性子線が進行する経路に配置された熱中性子遮蔽材２１ｇを備え、この熱中性子遮蔽材２１ｇを介して中性子線をケーブル５に照射してよい。この場合、熱中性子遮蔽材２１ｇを通過する直前の中性子線は、例えば図５のエネルギースペクトルを有していてよい。
＜ケーブルと中性子線と中性子検出器の位置関係＞
　ケーブル５に照射される直前の中性子線の断面（以下で単に中性子線断面ともいう）は、ケーブル長手方向（図４の上下方向）における寸法Ｄ１が、ケーブル長手方向に直交する方向（図３の上下方向）の寸法Ｄ２よりも大きくてよい。この場合、中性子線断面の形状は、例えば略矩形又は略楕円形（図４では略矩形）であってよい。寸法Ｄ２は、ケーブル５の外径Ｄｃ以下（例えばケーブル５の外径と同じ又は金属線１１の束の外径と同じ）であってよい。また、中性子線断面は、中性子線の進行方向に見た場合に、ケーブル５の範囲内に収まるのがよい。図４において、斜線部分は、ケーブル５の外周面において中性子線が照射される照射領域である。
　共鳴散乱エネルギーを有する中性子がケーブル５に照射された場合、該中性子は、金属線１１中で共鳴散乱して金属線１１中を伝播するので、ケーブル５への中性子線の照射領域Ｒからケーブル長手方向に離れた位置からも、散乱された多くの中性子がケーブル５外へ放出される。したがって、検査時に、ケーブル長手方向において、検出面２３の一部が照射領域の範囲内に位置し、検出面２３の他の部分が照射領域の範囲外に位置するように、中性子検出器２２ａを配置してよい。なお、検査時に、ケーブル長手方向において、検出面２３の全体が照射領域の範囲外に位置するように、中性子検出器２２ａを配置してもよい。
　このような場合、検出面２３が、ケーブル長手方向における照射領域の範囲外において、照射領域の範囲外と照射領域の範囲内との境界からケーブル長手方向に連続して延びている部分（以下で照射外部分という）の長さをＬとする。Ｌは、ケーブル５の外径Ｄｃ又は金属線１１の束の外径以上であってもよい（例えば、Ｌは、該外径の２倍、３倍、５倍、又は７倍以上であってよいが、これに限定されない）。なお、図４では、検出面２３の照射外部分は、長手方向両側に位置し、それぞれ、ＬとしてＬ１とＬ２の長さを有する。
＜ケーブルの周方向における中性子検出器の配置＞
　ケーブル５の周方向における中性子検出器２２ａの配置について説明する。中性子検出器２２ａは、ケーブル５内において水が存在する水領域の近くに配置されていると、この水領域からの対象中性子を多く検出する。その結果、ケーブル５内に水が存在していることをより確実に検出することが可能となる。
　図６Ａは、図３の一部に相当し、図６Ｂ～図６Ｄは、図６Ａに対して、中性子源２１とケーブル５の位置を変えずに、中性子検出器２２ａの位置を変えた場合を示す。図６Ａ～図６Ｄにおいて、水が存在すると想定した水領域をＸ１～Ｘ４で示している。
　中性子検出器２２ａを配置する位置として、次の正面位置、反対位置、中間位置がある。なお、以下で、ケーブル５の周方向を単に周方向といい、ケーブル５の半径方向を単に半径方向という。
　正面位置：照射領域（例えば照射領域の周方向中央）と半径方向に対向する位置。
　反対位置：照射領域（例えば照射領域の周方向中央）と反対側に位置する、ケーブル５外周面の箇所（以下で反対側箇所という）と半径方向に対向する位置。
　中間位置：周方向において正面位置と反対位置との中間の位置。
　なお、中間位置として、図６Ｂと図６Ｄの位置のように、ケーブル５に関して互いに反対側の２つの位置がある。
　図６Ａの水領域Ｘ１が存在する場合には、中性子検出器２２ａは、この図のように水領域Ｘ１に近い上記正面位置に配置された場合には、上記反対位置と上記中間位置への配置と比べて、水領域Ｘ１に起因する対象中性子を、大幅に多く検出できる。図６Ｂ～図６Ｄの水領域Ｘ２～Ｘ４の各々についても、中性子検出器２２ａは、該水領域に近い上記反対位置又は上記中間位置に配置された場合には、他の配置と比べて、該水領域に起因する対象中性子を、大幅に多く検出できる。実際の検査では、ケーブル５の外部からケーブル５の内部を見ることができないので、例えば図６Ａ～図６Ｄのそれぞれの配置のように周方向に中性子検出器２２ａの配置を変えて、該配置毎に検査を行うのがよい。
　図７は、円柱の形状を有する鉄に、その側面から中性子線を照射した場合に、鉄の内部で散乱して鉄の外部へ放出される中性子の数のシミュレーション結果である。図７の横軸は、上記鉄内の中心点から見た角度θを表す。この中心点は、入射中性子線の延長線と上記円柱の軸との交差部の中心点である。角度θは、中性子線の鉄への入射方向とのなす角度である。図７の縦軸は、鉄の内部で散乱して鉄の外部へ放出される中性子の数を、入射中性子の数に対する比率で示す。より詳しくは、図７の縦軸は、対応する角度θについて、上記中心点から見て該角度θの方向に存在する微小領域を通過する中性子の数の上記比率を示す。この微小領域は、上記中心点を中心とし上記円柱の半径と同じ半径ｒを有する球の表面の一部である。微小領域の面積は、２πｒ２ｓｉｎθｄθである。図７について、入射中性子数で放射中性子数を規格化しており、縦軸の数値は「例」としての意味を持つ値である。
　図７の斜線部分が示すように、相当数の中性子が、鉄内部で散乱して中性子線の照射領域と反対側へ放出されている。具体的には、入射方向に対して３０度以内の角度で放出された中性子数は、放出された散乱中性子の総数の７．６％である。したがって、ケーブル５の金属線１１が鉄を主成分とする鋼線である場合でも、照射領域の反対側である上記反対位置でも、中性子を検出することができる。したがって、上記反対位置でも、ケーブル５内の水で減速された対象中性子を多く検出できるといえる。
（ケーブル検査方法）
　図８は、本発明の第１実施形態によるケーブル検査方法を示すフローチャートである。このケーブル検査方法は、橋を支持するケーブル５を検査する方法であり、上述のケーブル検査装置１０を用いて行われる。ケーブル検査方法は、ステップＳ１～Ｓ４を有する。
　ステップＳ１では、中性子源２１と中性子検出器２２ａを（橋を支持している状態の）ケーブル５に対して配置する。中性子源２１は、ケーブル５の外周面上の所望の領域（照射領域）に中性子線を照射する位置に配置される。本実施形態では、中性子検出器２２ａは、例えば、上記正面位置、上記反対位置、又は上記中間位置に配置される。この時、中性子源２１と中性子検出器２２ａは、図示しない適宜の支持構造体又は支持装置に支持されてよい。
　ステップＳ２では、中性子源２１により、ケーブル５の外周面における照射領域に中性子線（例えばパルス中性子線）を照射する。
　ステップＳ３では、ステップＳ２によりケーブル５から外部へ放出される対象中性子を、中性子検出装置２２により検出し、該検出された対象中性子の個数を計測する。本実施形態では、ステップＳ２によりケーブル５から放出され検出面２３に入射する対象中性子を検出し、該検出された対象中性子の個数を計測する。ステップＳ３は、ステップＳ３１～Ｓ３３を有していてよい。
　ステップＳ３１では、検出面２３における各位置毎に、中性子検出器２２ａは上述の検出信号を出力し、データ生成部２２ｂは、検出面２３における各位置毎に、該位置に入射した対象中性子の個数を表わした検出データを生成して出力する。
　ステップＳ３２では、データ処理部２２ｄは、検出面２３の各位置毎に、基準データの入射個数とステップＳ３１で出力された検出データの入射個数と差を表わした差分データを生成して出力する。
　ステップＳ３３では、表示部２２ｅは、ステップＳ３２で出力された差分データを、画面に表示する。例えば、表示部２２ｅは、後述の図１６のようなデータを差分データとして表示する。
　ステップＳ４では、ケーブル５に対する中性子源２１の位置（すなわち、照射領域）を一定に保った状態で、中性子検出器２２ａの位置を周方向に変える。その後、再びステップＳ２，Ｓ３を行う。このようにしてステップＳ２～Ｓ４を繰り返すことにより、中性子検出器２２ａの各周方向位置について、ステップＳ２，Ｓ３を行う。これらの周方向位置は、例えば、上記正面位置と、上記反対位置と、ケーブル５に関して互いに反対側の２つの上記中間位置であってよい。
　このようにステップＳ２～Ｓ４を繰り返しで中性子検出器２２ａの位置を変えて検査を行うことができる。これにより、水の存在を最も強く示している差分データに対応する中性子検出器２２ａの位置の近くに水が存在することが分かる。
　また、上述は、ケーブル５に対する中性子源２１の位置を一定にした場合を説明したが、中性子源２１の位置（照射領域）をケーブル長手方向に変えて、各照射領域について、上述のようにステップＳ２～Ｓ４を繰り返し行ってもよい。この場合、ケーブル５の長手方向端部を優先的に照射領域として検査を行うのがよい。水が存在する可能性は、ケーブル５の長手方向端部がケーブル５の他の部分よりも高い傾向にあるからである。
＜実験例１＞
　図９Ａと図９Ｂは、それぞれ、ケーブル検査装置１０によるケーブル５の検査における、中性子源２１と中性子検出器２２ａとケーブル５の配置を示す。図９Ａと図９Ｂにおける中性子検出器２２ａの位置は上記正面位置に相当する。図９Ａの場合には、内部に水が存在しない健全なケーブル５を配置した。図９Ｂの場合には、ケーブル５の内部にアクリル板を配置した。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、アクリル板２４を水とみなせる。
　実験例１で用いたケーブル５の各金属線１１は鋼線であり、鋼線１１の束の外径は１００ｍｍであり、この束は、ポリエチレン製の保護管１２内に配置されている。また、実験例１で用いたアクリル板２４は、形状が直方体であり、厚みが５ｍｍであり、ケーブル長辺方向の寸法（この図の紙面と直交する方向の寸法）が３００ｍｍであり、短辺方向の寸法が５０ｍｍである。
　図９Ａと図９Ｂの各々についてケーブル検査装置１０による検査を行った。すなわち、中性子源２１により中性子線をケーブル５に照射し、中性子検出器２２ａによりケーブル５からの対象中性子を検出した。ケーブル５への中性子線の照射方向に見て、照射領域が、ケーブル５の長手方向においてアクリル板２４の存在範囲内に含まれるように、中性子線をケーブル５に照射した。図９Ａと図９Ｂの各々についての検査は、図９Ｂでは一部の金属線１１の代わりにアクリル板２４をケーブル５の内部に配置した点以外は、同じ条件で行われた。
　図１０Ａと図１０Ｂは、それぞれ、図９Ｂと図９Ａの場合についての検査の結果を示す。図１０Ａと図１０Ｂにおいて、大きな長方形は、図１０Ａと図１０Ｂの左右方向に見た場合の２次元的な検出面２３を示す。該検出面２３は、長手方向における実際の検出面２３の一部であり、この一部は、長手方向範囲がアクリル板２４と同じ範囲である。図１０Ａと図１０Ｂのデータは、１０分の計測期間にわたる検出面２３への対象中性子の入射個数であり、計測開始時点はパルス中性子線のケーブル５への照射時点である。
　図１０Ａと図１０Ｂにおいて、検出面２３の領域Ａ～Ｅは、単位面積あたりの対象中性子の入射個数が互いに異なる領域である。領域Ａは、単位面積あたりの対象中性子の入射個数が概ね２５００以上３０００未満の領域であり、領域Ｂは、単位面積あたりの対象中性子の入射個数が概ね２０００以上２５００未満の領域であり、領域Ｃは、単位面積あたりの対象中性子の入射個数が概ね１５００以上２０００未満の領域であり、領域Ｄは、単位面積あたりの対象中性子の入射個数が概ね１０００以上１５００未満の領域であり、領域Ｅは、単位面積あたりの対象中性子の入射個数が概ね１０００未満の領域である。
　ケーブル５内にアクリル板２４（水）が存在する図１０Ａの場合には、健全なケーブル５の図１０Ｂの場合と比べて、検出される対象中性子の入射個数が大幅に多くなる。したがって、検出される対象中性子の入射個数に基づいて、ケーブル５内に水が存在するかどうかを検出することができる。
＜実験例２＞
　図１１Ａ～図１１Ｄは、それぞれ、ケーブル検査装置１０によるケーブル５の検査における、中性子源２１と中性子検出器２２ａとケーブル５の配置を示す。図１１Ａ～図１１Ｄにおける中性子検出器２２ａの位置は上記正面位置に相当する。図１１Ａ～図１１Ｄでは、ケーブル５の内部にアクリル板２４を４枚積層して配置した。図１１Ａ～図１１Ｄでは、４枚のアクリル板２４の位置が互いに異なるが、中性子源２１と中性子検出器２２ａの位置は同じである。
　実験例２で用いたケーブル５の構造（材質や寸法など）は、実験例１で用いたケーブル５と同じである。また、実験例２で用いた各アクリル板２４の構造（寸法や形状など）は、実験例１で用いたアクリル板２４と同じである。
　図１１Ａ～図１１Ｄの各々についてケーブル検査装置１０による検査を行った。すなわち、中性子源２１により中性子線をケーブル５に照射し、中性子検出器２２ａによりケーブル５からの対象中性子を検出した。ケーブル５への中性子線の照射方向に見て、照射領域が、ケーブル長手方向においてアクリル板２４の存在範囲内に含まれるように、中性子線をケーブル５に照射した。図１１Ａ～図１１Ｄについての検査は、４枚のアクリル板２４の位置が互いに異なる点以外は、同じ条件で行われた。
　図１２Ａ～図１２Ｄは、それぞれ、図１１Ａ～図１１Ｄの場合についての検査の結果を示す。図１２Ａ～図１２Ｄにおいて、大きな長方形は、図１１Ａ～図１１Ｄの左右方向に見た場合の２次元的な検出面２３を示す。該検出面２３は、長手方向における実際の検出面２３の一部であり、この一部は、長手方向範囲がアクリル板２４と同じ範囲である。図１２Ａ～図１２Ｄのデータは、１０分の計測期間にわたる検出面２３への対象中性子の入射個数に関するデータであり、計測開始時点はパルス中性子線のケーブル５への照射時点である。
　図１２Ａ～図１２Ｄは、検出面２３の各位置における単位面積あたりの対象中性子の入射個数の、該位置での基準値に対する比率を示している。ここで、基準値は、４枚のアクリル板２４をケーブル５内に配置しなかった場合における対象中性子の入射個数であり、具体的には、上述した図９Ａの検出面２３における各位置毎の入射個数である。
　図１２Ａにおいて、領域Ａは、上記比率が概ね７以上８未満の領域であり、領域Ｂは、上記比率が概ね６以上７未満の領域であり、領域Ｃは、上記比率が概ね４以上６未満の領域であり、領域Ｄは、上記比率が概ね２以上４未満の領域である。
　図１２Ｂと図１２Ｃにおいて、領域Ｅは、上記比率が概ね２以上３未満の領域であり、領域Ｆは、上記比率が概ね２未満の領域である。
　図１２Ｄにおいて、領域Ｃは、上記比率が概ね４以上６未満の領域であり、領域Ｇは、上記比率が概ね３以上４未満の領域であり、領域Ｈは、上記比率が概ね３未満の領域である。
　図１１Ａと図１２Ａのように、ケーブル５内のアクリル板２４（水）の近くであってアクリル板２４に対向する位置に中性子検出器２２ａを配置した場合には、検出面２３において上記比率が７以上となる領域が生じ、中性子検出器２２ａの他の配置（図１１Ｂ～図１１Ｄ）よりも、検出面２３に入射する対象中性子の個数は大幅に多くなる。
＜実験例３＞
　図１３Ａ～図１３Ｄは、それぞれ、ケーブル検査装置１０によるケーブル５の検査における、中性子源２１と中性子検出器２２ａとケーブル５の配置を示す。図１３Ａ～図１３Ｄにおける中性子検出器２２ａの位置は上記反対位置に相当する。図１３Ａ～図１３Ｄでは、ケーブル５の内部に１枚のアクリル板２４を配置した。図１３Ａ～図１３Ｄでは、アクリル板２４の位置が互いに異なるが、中性子源２１と中性子検出器２２ａの位置は同じである。
　実験例３で用いたケーブル５の構造は、実験例１で用いたケーブル５と同じである。また、実験例３で用いた各アクリル板２４の構造は、実験例１で用いたアクリル板２４と同じである。
　図１３Ａ～図１３Ｄの各々についてケーブル検査装置１０による検査を行った。すなわち、中性子源２１により中性子線をケーブル５に照射し、中性子検出器２２ａによりケーブル５からの対象中性子を検出した。ケーブル５への中性子線の照射方向に見て、照射領域が、ケーブル長手方向においてアクリル板２４の存在範囲内に含まれるように、中性子線をケーブル５に照射した。図１３Ａ～図１３Ｄについての検査は、アクリル板２４の位置が互いに異なる点以外は、同じ条件で行われた。
　図１４Ａ～図１４Ｄは、それぞれ、図１３Ａ～図１３Ｄの場合についての検査の結果を示す。図１４Ａ～図１４Ｄにおいて、大きな長方形は、図１３Ａ～図１３Ｄの左右方向に見た場合の２次元的な検出面２３を示す。該検出面２３は、長手方向における実際の検出面２３の一部であり、この一部は、長手方向範囲がアクリル板２４と同じ範囲である。図１４Ａ～図１４Ｄのデータは、１０分の計測期間にわたる検出面２３への対象中性子の入射個数に関するデータであり、計測開始時点はパルス中性子線のケーブル５への照射時点である。
　図１４Ａ～図１４Ｄは、検出面２３の各位置における単位面積あたりの対象中性子の入射個数の、該位置での基準値に対する比率を示している。ここで、基準値は、図１３Ａにおいてアクリル板２４の代わりに複数の鋼線１１を配置した場合に、検出面２３の各位置に入射した対象中性子の個数である。
　図１４Ａ～図１４Ｄにおいて、領域Ａは、上記比率が概ね１．６以上２．０未満の領域であり、領域Ｂは、上記比率が概ね１．４以上１．６未満の領域であり、領域Ｃは、上記比率が概ね１．０以上１．４未満の領域であり、領域Ｄは、上記比率が概ね１．２以上１．４未満の領域であり、領域Ｅは、上記比率が概ね１．０以上１．２未満の領域であり、領域Ｆは、上記比率が概ね１．２以上１．３未満の領域であり、領域Ｇは、上記比率が概ね１．１以上１．２未満の領域であり、領域Ｈは、上記比率が概ね１．０以上１．１未満の領域である。
　図１３Ａ～図１３Ｄと図１４Ａ～図１４Ｄのように、中性子検出器２２ａを上記反対位置に配置した場合でも、アクリル板２４が無い場合よりも対象中性子の入射個数が大幅に多くなっていることが分かる。したがって、上記反対位置に中性子検出器２２ａを配置した場合でも、ケーブル５内に水分が存在するかを検査することができる。図１３Ｃのようにアクリル板２４が照射領域と反対側に存在する場合でも、中性子検出器２２ａを、図１４Ｃのアクリル板２４の近くに配置することで、このアクリル板２４（水分）を検出できることが分かる。
＜実験例４＞
　図１５は、ケーブル検査装置１０によるケーブル５の検査における、中性子源２１と中性子検出器２２ａとケーブル５の配置を示す。図１５における中性子検出器２２ａの位置は上記正面位置に相当する。
　実験例４で用いたケーブル５の各金属線１１は鋼線であり、鋼線１１の束の外径は１８５ｍｍであり、この束は、ポリエチレン製の保護管１２内に配置されている。また、実験例４では、直径６ｍｍの８本のアクリル棒２５と直径１ｍｍの５本のアクリル棒２５を、図１５のようにケーブル５の内部において白い楕円で囲んだ領域に配置した。これらのアクリル棒２５は、いずれも長さが５００ｍｍであり、ケーブル５内における同じ長手方向位置に配置した。
　図１５についてケーブル検査装置１０による検査を行った。すなわち、中性子源２１により中性子線をケーブル５に照射し、中性子検出器２２ａによりケーブル５からの対象中性子を検出した。ケーブル５への中性子線の照射方向に見て、照射領域がケーブル長手方向においてアクリル板２４の存在範囲内に含まれるように、中性子線をケーブル５に照射した。
　図１６は、図１５についての検査の結果を示す。図１６において、大きな長方形は、図１６の左右方向に見た場合の２次元的な検出面２３を示す。該検出面２３は、長手方向における実際の検出面２３の一部であり、この一部は、長手方向範囲が各アクリル棒２５と同じ範囲である。図１６のデータは、１０分の計測期間にわたる検出面２３への熱中性子の入射個数に関するデータであり、計測開始時点はパルス中性子線のケーブル５への照射時点である。
　図１６は、差分データを表わしている。すなわち、図１６は、検出面２３の各位置における単位面積あたりの入射個数の、該位置での基準値との差を示している。ここで、基準値は、検出面２３の各位置における単位面積あたりの入射個数であって、アクリル棒２５をケーブル５内に１本も配置しなかった場合における該入射個数であり、具体的には、図１５においてアクリル棒２５の領域に複数の鋼棒を充填した場合の該入射個数である。基準値を求めた際の検査は、他の点では図１５についての検査と同じ条件で行われた。
　図１６において、各位置での上記差を、該差の最小値に対する比率で示している。すなわち、図１６において、領域Ａは、上記比率が概ね１．４以上１．７未満の領域であり、領域Ｂは、上記比率が概ね１．２以上１．４未満の領域であり、領域Ｃは、上記比率が概ね１．０以上１．２未満の領域である。
　図１６の差分データのように、その値（ここでは、上記差の最小値に対する比率）がゼロから実質的に増加している領域が存在する場合には、ケーブル５内に水分が存在していると判断できる。このように、ゼロから実質的に増加しているかどうかは、差分データを見ることで直ぐに認識することができる。また、差分データの値が最も高い領域に相当する位置に水分が存在していると推定できる。
（第１実施形態の効果）
　上述した第１実施形態よると、ケーブル５に中性子線を照射した場合、ケーブル５内に水が存在すると、中性子は水と反応してそのエネルギーを減ずる。したがって、エネルギーを減じた中性子に相当する対象中性子の検出個数に基づいて、ケーブル５内に水が存在しているかを判断できる。
　中性子源２１は、共鳴散乱エネルギーを有する中性子を含む中性子線をケーブル５に照射する。したがって、中性子は、ケーブル５内で散乱する確率が高くなるので、ケーブル５内で散乱しながら進行する距離が長くなり、その結果、ケーブル５の周方向及び長手方向において広範囲にわたって、ケーブル５の外周面から散乱後の中性子が放出される。よって、照射領域よりも広い範囲にわたってケーブル５内に水が存在するかを検査できる。
　例えば、検出面２３のケーブル長手方向の寸法は、照射領域のケーブル長手方向の寸法よりも大きくてよい。この場合、ケーブル５の照射領域から長手方向にずれた、検出面２３における領域への対象中性子の入射個数が所定の閾値よりも多い場合には、該領域に近い（例えば該領域に対向する）ケーブル５内の位置に水が存在すると判断できる。
[第２実施形態]
　以下で、本発明の第２実施形態について説明するが、以下で説明しない点は、第１実施形態の場合と同じであってよい。
（ケーブル検査装置の構成）
　図１７は、本発明の第２実施形態によるケーブル検査装置１０の構成例を示す。第２実施形態では、中性子検出器２２ａの検出面２３は、ケーブル５を配置可能な内側空間を周方向に囲むように形成されている。すなわち、図１７のように該内側空間にケーブル５が位置するように中性子検出器２２ａを配置した状態で、検出面２３は、ケーブル５の周方向にケーブル５を囲んでいる。
　このような中性子検出器２２ａ（検出面２３）は、上記内側空間の周方向に１周するように延びていてよい。この場合、検出面２３を有する中性子検出器２２ａは、上記内側空間の周方向において複数に分割された分割部（図１７の例では、２つの分割部２２ａ１，２２ａ２）を有していてよい。この構成で、複数の分割部は、ケーブル５を周方向に囲むように配置可能である。この状態で、複数の分割部同士を互いに適宜の結合手段で結合させてもよい。適宜の結合手段は、例えば、中性子検出器２２ａの外周全体を周方向に巻き付けるロープ若しくはテープ、又は、各分割部の外周面に設けたフランジ部同士を結合させるボルトであってよいが、これらに限定されない。また、図１７の状態で、各分割部２２ａ１，２２ａ２は、図示しない支持構造体又は支持装置に支持されてよい。
　データ生成部２２ｂは、第１実施形態と同様に、中性子検出器２２ａから出力される各検出信号に基づいて、検出面２３における各位置毎（特にケーブル５の周方向における各位置毎）に、該位置に入射した中性子の個数を表わした検出データを生成して出力する。
（ケーブル検査方法）
　本発明の第２実施形態によるケーブル検査方法では、第２実施形態によるケーブル検査装置１０を用いて行われ、第１実施形態のケーブル検査方法と以下で説明する点が相違する。
　上述のステップＳ１において、中性子源２１と中性子検出器２２ａをケーブル５に対して配置する。この時、中性子検出器２２ａは、図１７を参照して上述したようにケーブル５を囲むように配置される。
　ステップＳ２は、第１実施形態の場合と同じである。
　ステップＳ３１では、検出面２３における各位置毎に、中性子検出器２２ａは上述の検出信号を出力し、データ生成部２２ｂは、検出面２３における各位置毎に、該位置に入射した対象中性子の個数を表わした検出データを生成して出力する。
　ステップＳ３２では、データ処理部２２ｄは、検出面２３の各位置毎に、基準データの入射個数とステップＳ３１で出力された検出データの入射個数と差を表わした差分データを生成して出力する。ステップＳ３３は、第１実施形態の場合と同じである。
　第１実施形態と違って、ステップＳ４は省略され、ステップＳ２～Ｓ４は繰り返されない。
（第２実施形態の効果）
　上述した第２実施形態によると、中性子検出器２２ａは、ケーブル４を囲むように配置可能である。したがって、第１実施形態と違って、ステップＳ４において中性子検出器２２ａの位置を周方向に変えることが不要になる。
　本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ケーブル検査装置１０およびケーブル検査方法は、上述した複数の事項の全て有していなくてもよく、上述した複数の事項のうち一部のみを有していてもよい。また、ケーブル検査装置１０およびケーブル検査方法は、上述した作用効果の全てを奏するものなくてもよく、上述した作用効果の一部のみを奏するものであってもよい。
　また、本発明によると、上述した第１実施形態又は第２実施形態に対して以下の変更例１～３のいずれかを単独で採用してもよいし、変更例１～３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、以下で述べない点は、上述した第１実施形態又は第２実施形態と同じであってよい。
（変更例１）
　データ処理部２２ｄは、検出面２３の各位置毎に、基準データの入射個数と検出データの入射個数との比率（例えば基準データの入射個数に対する検出データの入射個数の比率）を表わした比率データ（処理データ）を生成して出力してもよい。
（変更例２）
　データ生成部２２ｂは、検出面２３全体に入射した対象中性子の総数を表わした検出データを生成して出力してもよい。この場合、基準データは、健全なケーブルに関するデータであって、検出面２３全体に入射した対象中性子の総数を表わしたデータであってよく、データ処理部２２ｄは、基準データの総数と検出データの総数との差又は比率を表わした処理データを生成して出力してよい。
（変更例３）
　上述では、中性子源２１は、イオン源２１ａ、加速装置２１ｂ、ターゲット２１ｄなどを有するものであったが、これらを備えたものでなくてもよい。すなわち、ケーブル５に中性子線を照射する中性子源は、ＲＩ（radioisotope）線源であってもよい。このＲＩ線源は、例えば、２５２Ｃｆであってよいが、これに限定されない。
１　斜張橋
２　橋脚
３　塔
４　橋桁
５　ケーブル
１０　ケーブル検査装置
１１　金属線（鋼線）
１２　被覆層（保護管）
１３　拘束部
２１　中性子源
２１ａ　イオン源
２１ｂ　加速装置
２１ｃ　ビーム調整器
２１ｄ　ターゲット
２１ｅ　容器
２１ｆ　管状遮蔽部材
２１ｇ　熱中性子遮蔽材
２２　中性子検出装置
２２ａ　中性子検出器
２２ａ１，２２ａ２　分割部
２２ｂ　データ生成部
２２ｃ　記憶部
２２ｄ　データ処理部
２２ｅ　表示部
２３　検出面
２４　アクリル板
２５　アクリル棒

Claims (14)

  1. 　橋を支持するケーブルを非破壊的に検査する装置であって、
    　前記ケーブルは、複数の金属線を含んで構成されたものであり、
    　前記ケーブルに中性子線を照射する中性子源と、
    　前記ケーブルの外部に配置される検出面を有し、前記中性子源が中性子線を前記ケーブルに照射した時に、前記ケーブルから放出され前記検出面に入射する中性子のうち、高速中性子のエネルギーよりも低い所定値以下のエネルギーを有する対象中性子を検出し、検出した該対象中性子の個数を計測する中性子検出装置とを備える、ケーブル検査装置。
  2. 　各前記金属線は、鋼で形成された鋼線である、請求項１に記載のケーブル検査装置。
  3. 　中性子を前記金属線に入射させた場合に、該中性子が前記金属線に対して共鳴散乱する該中性子のエネルギーを共鳴散乱エネルギーとして、
    　前記中性子源は、共鳴散乱エネルギーを有する中性子を含む前記中性子線を前記ケーブルに照射する、請求項１又は２に記載のケーブル検査装置。
  4. 　前記中性子検出装置は、
    　前記ケーブルからの対象中性子を検出する検出面を有し、該検出面に対象中性子が入射する度に、検出信号を出力する中性子検出器と、
    　各前記検出信号に基づいて、対象中性子の入射個数を表わす検出データを生成して出力するデータ生成部とを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のケーブル検査装置。
  5. 　前記検出面は、前記ケーブルを配置可能な内側空間を周方向に囲むように形成されている、請求項４に記載のケーブル検査装置。
  6. 　前記中性子検出装置は、
    　前記検出データに相当するデータであって、検査対象の前記ケーブルと構成が同じで健全なケーブルに対して得られる基準データを記憶する記憶部と、
    　前記基準データの前記入射個数と前記検出データの前記入射個数との差又は比率を表わした処理データを生成して出力するデータ処理部を備える、請求項４又は５に記載のケーブル検査装置。
  7. 　各前記検出信号は、前記検出面における対象中性子の入射位置を示し、
    　前記検出データは、前記検出面における各位置毎の対象中性子の入射個数を表わす、請求項４又は５に記載のケーブル検査装置。
  8. 　各前記検出信号は、前記検出面における対象中性子の入射位置を示し、
    　前記検出データは、前記検出面における各位置毎の対象中性子の入射個数を表わし、
    　前記処理データは、前記基準データの前記入射個数と前記検出データの前記入射個数との差又は比率を、前記検出面の前記各位置毎に表わす、請求項６に記載のケーブル検査装置。
  9. 　橋を支持するケーブルを非破壊的に検査する方法であって、
    （Ａ）複数の金属線を含んで構成されている前記ケーブルに対して中性子源と中性子検出器を配置し、
    （Ｂ）前記ケーブルの外周面における照射領域に、前記中性子源により中性子線を照射し、
    （Ｃ）該照射により前記ケーブルから放出されて前記中性子検出器の検出面に入射した中性子のうち、高速中性子のエネルギーよりも低い所定値以下のエネルギーを有する対象中性子を検出し、検出した該対象中性子の個数を計測する、ケーブル検査方法。
  10. 　前記（Ａ）において、前記検出面が前記ケーブルの周方向に前記ケーブルを囲むように前記中性子検出器を配置する、請求項９に記載のケーブル検査方法。
  11. 　前記照射領域に対向する正面位置に、
    　前記ケーブルの前記外周面において前記照射領域と反対側に位置する反対領域に対向する反対位置に、又は
    　前記ケーブルの周方向において前記照射領域と前記反対領域の中間に位置する、前記外周面の中間領域に対向する中間位置に、
    　中性子検出器を前記（Ａ）で配置した状態で、前記（Ｂ）と前記（Ｃ）を行う、請求項９に記載のケーブル検査方法。
  12. 　前記ケーブルに関して互いに反対側の前記中間位置を第１及び第２の中間位置とし、
    　前記（Ａ）～（Ｃ）を繰り返し、
    　各回の前記（Ａ）において、前記正面位置、前記反対位置、前記第１の中間位置、及び前記第２の中間位置のいずれかに配置して、前記正面位置、前記反対位置、前記第１の中間位置、及び前記第２の中間位置の各々について、前記（Ｂ）と（Ｃ）を行う、請求項１１に記載のケーブル検査方法。
  13. 　前記ケーブルの長手方向における前記検出面の寸法は、該長手方向における前記照射領域の寸法よりも大きい、請求項９～１２のいずれか一項に記載のケーブル検査方法。
  14. 　前記ケーブルの長手方向における前記検出面の寸法は、前記ケーブルの外径の２倍以上である、請求項９～１３いずれか一項に記載のケーブル検査方法。
     
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