(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群の中の任意の伝熱管を非破壊検査する装置において、
被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、該被検査伝熱管を取り囲む他の複数の伝熱管内に挿入する放射線源と、前記放射線検出器によって検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備し、ＣＴ処理によって被検査伝熱管の断面を画像化することを特徴とする伝熱管検査装置。
【請求項２】
放射線検出器を挿入した伝熱管の全周にわたって隣接する多数の伝熱管に放射線源を挿入し、放射線検出器を挿入した伝熱管の断面をＣＴ処理によって画像化する請求項１記載の伝熱管検査装置。
【請求項３】
多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群の中の任意の伝熱管を非破壊検査する装置において、
被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、該被検査伝熱管を取り囲む他の複数の伝熱管及び別に挿入した模擬伝熱管の内部に設置する放射線源と、前記放射線検出器によって検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備し、少なくとも放射線検出器が挿入されている伝熱管の断面をＣＴ処理によって画像化することを特徴とする伝熱管検査装置。
【請求項４】
多数本の伝熱管が配列されている原子炉プラントの伝熱管群の中の任意の伝熱管を非破壊検査する装置において、
被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、該放射線検出器によって検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備し、原子炉の冷却材中で生成された放射性核種から放出される放射線を検出してＣＴ処理によって被検査伝熱管の断面を画像化することを特徴とする伝熱管検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝熱管を非破壊検査する装置に関し、更に詳しく述べると、放射線を利用したＣＴ（コンピュータ・トモグラフィ）処理によって伝熱管の断面を画像化することにより欠陥等を検査する装置に関するものである。この技術は、例えば熱交換器、蒸気発生器、ボイラなどに用いられている伝熱管の診断に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器や蒸気発生器などは、一般に、多数本の伝熱管を配列し束ねた伝熱管群を容器内に組み込んだ構造になっている。これらの伝熱管は、長期間にわたる過酷な条件下での使用によって、様々な欠陥が発生する恐れがある。そこで、定期的に、あるいは必要に応じて随時、非破壊的な検査を実施する必要がある。
【０００３】
従来実施されている代表的な非破壊検査方法としては、目視検査法、超音波検査法、渦電流検査法等がある。目視検査法は、被検査物体の近傍に反射鏡やカメラ等の光学機器を挿入して直接的に、もしくは間接的に観察する方法である。超音波検査法は、被検査物体に向けて超音波パルスを送出し、物体界面等からの反射波を受けて電気信号に変え時間観測することにより、探傷や肉厚測定などを行う方法である。渦電流検査法は、試験コイルに交流を流し、被検査物体に誘導された渦電流を、コイルのインピーダンスの変化により検出して欠陥の有無や肉厚測定などを行う方法である。これらの非破壊検査方法は、通常、被検査物体にアクセスし易いという理由により伝熱管の内側から行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの検査方法は、伝熱管の内面しか検査できないもの、２重管や３重管のように外側の管と内側の管との間に隙間があると検査できないもの、管が磁性体であると検査し難いものなど様々な問題がある。そのため、被検査対象である伝熱管の材質や構造、被検査対象箇所などに応じて検査方法を選択しなければならず、十分満足できるような検査を実施できなかったり、検査作業が複雑化する欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は、伝熱管の材質や構造、あるいは多数本の伝熱管の配列状況などにかかわらず、被検査伝熱管の断面を画像化して欠陥や肉厚などの検査を容易に非破壊で実施できる伝熱管検査装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群の中の任意の伝熱管を非破壊検査する装置において、被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、該被伝熱管を取り囲む他の複数の伝熱管内に挿入する放射線源と、前記放射線検出器によって検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備し、ＣＴ処理によって検査したい伝熱管の断面を画像化することを特徴とする伝熱管検査装置である。放射線源を挿入する伝熱管としては、被検査伝熱管に隣接するものを選ぶのが最も単純であるが、透過放射線を検出できるのであれば、被検査伝熱管から離れていて間に別の伝熱管が介在するような構成でもよい。
【０００７】
また本発明は、多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群の中の任意の伝熱管を非破壊検査する装置において、被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、該被検査伝熱管を取り囲む他の複数の伝熱管及び別に挿入した模擬伝熱管の内部に設置する放射線源と、前記放射線検出器によって検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備し、少なくとも放射線検出器が設置されている伝熱管の断面をＣＴ処理によって画像化することを特徴とする伝熱管検査装置である。模擬伝熱管は、例えば伝熱管と同様の外形・材質の管状体でよい。この構成は、特に最外周の伝熱管を検査する場合に有効である。
【０００８】
更に本発明は、多数本の伝熱管が配列されている原子炉プラントの伝熱管群の中の任意の伝熱管を非破壊検査する装置において、被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、該放射線検出器によって検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備し、原子炉の冷却材中で生成された放射性核種から放出される放射線を検出してＣＴ処理によって被検査伝熱管の断面を画像化することを特徴とする伝熱管検査装置である。伝熱管群が原子炉プラントに組み込まれている場合（例えば熱交換器や蒸気発生器など）には、放射線源として原子炉で生成された冷却材中の放射性核種（例えば、冷却材のナトリウムと中性子の核反応によって生成されるナトリウム２２やナトリウム２４等）から放出される放射線を直接利用することも可能である。
【０００９】
なお、「ＣＴ」とは、一般に、Ｘ線、超音波、各種粒子線などを利用して、各方向からの投影量の測定から計算によって断面像を得る方法のことである。本発明では放射線（Ｘ線あるいはγ線）を利用しており、様々な位置の放射線源から出た放射線が被検査対象物体を透過し、透過した放射線を放射線検出器で検出して、その信号をコンピュータで計算処理することによって被検査対象物体を横断像として再構成して表示するようにしている。
【００１０】
本発明においては、放射線源と放射線検出器の一方もしくは両方を、伝熱管軸方向に移動可能な駆動機構を設置することで伝熱管軸方向の検査が可能となる。原子力プラントに組み込まれている伝熱管群の場合には、放射線検出器を、伝熱管軸方向に移動可能な駆動機構を設置することで伝熱管軸方向の検査が可能となる。これによって伝熱管の全長にわたり連続的に、あるいは所望の間隔で断層図を得ることができる。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明に係る伝熱管検査装置の一実施例を示す説明図であり、Ａは伝熱管を横断面で表し、Ｂは縦断面で表している。この装置は、放射線（Ｘ線もしくはγ線）を利用して、任意の伝熱管を非破壊検査するものである。
【００１２】
熱交換器や蒸気発生器などの内部には、多数本の伝熱管１０が規則的に配列された状態（これを伝熱管群という）で組み込まれている。本発明は、被検査伝熱管（図１では中心に描かれている伝熱管：これを特に符号１０ａで示す）内に挿入した放射線検出器１２と、その被検査伝熱管１０ａに隣接しそれを取り囲む他の複数の伝熱管内に挿入する放射線源１４と、前記放射線検出器１２によって検出した放射線の透過強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置１６を具備している。このＣＴ処理装置１６によって被検査伝熱管１０ａの任意の軸方向位置での断面を画像化するのである。
【００１３】
ＣＴ処理の概略は次の通りである。図２のＡに示すように、被検査物体３０に放射線源３２からの放射線を照射し、その放射線の被検査物体３０による透過率（あるいは吸収率）を放射線検出器で計測する。被検査物体３０が厚い部分では放射線の透過率は小さく、薄い部分では透過率は大きくなる。図２のＢに示すように、被検査物体３０に対して別の方向から放射線を照射し、その放射線の被検査物体３０による透過率（あるいは吸収率）を計測すると、その方向での厚み等が検出できる。この操作を被検査物体３０の全周にわたって行う。これらの透過率（あるいは吸収率）データを総合することで被検査物体３０の任意の位置での断層図を得ることができる。これが放射線によるＣＴ（コンピュータ・トモグラフィ）法である。
【００１４】
図１のＡに立ち戻って、被検査伝熱管（放射線検出器１２が挿入されている伝熱管）１０ａを取り囲むように隣接する複数本（ここでは８本）伝熱管１０内に放射線源１４を順次挿入していく。放射線源１４から照射された放射線（矢印ｒで示す）は、該放射線源１４が挿入されている伝熱管及び放射線検出器１２が挿入されている伝熱管１０ａを透過し、放射線検出器１２で検出される。被検査伝熱管１０ａの全周にわたって周囲の伝熱管に放射線源１４を順次挿入することで、被検査伝熱管１０ａの全周にわたる透過放射線を放射線検出器１２で検出することができる。このようにして検出した全ての透過放射線の強度信号をＣＴ処理装置１６でＣＴ処理することによって、被検査伝熱管１０ａの軸方向の任意の位置での断層図を画像化することができ、それに基づいて、被検査伝熱管１０ａの欠陥等を検査することができる。
【００１５】
次に、別の伝熱管に放射線検出器を挿入し、その伝熱管を取り囲む他の伝熱管に放射線源を順次挿入することによって、放射線検出器を挿入した伝熱管の断層図を画像化することができる。放射線検出器を、検査したい全ての伝熱管に順次挿入し、このような操作を実施することによって、全ての被検査伝熱管の断層図を画像化することができ、欠陥等を検査できることになる。
【００１６】
図１のＢに示すように、上下方向駆動機構３６によって、放射線検出器１２及び放射線源１４を任意の上下方向位置に同期的に移動すると、その位置で伝熱管を透過してきた放射線を検出することができる。従って、透過放射線の強度信号をＣＴ処理する操作を、伝熱管の全長にわたって連続的に、もしくは適当な間隔で行うことにより、伝熱管軸方向の各位置での伝熱管の横断面を画像化できる。このようにして、伝熱管全体の画像化、及びそれを利用した欠陥検査が可能となるのである。
【００１７】
図３は伝熱管の配列状況が変わった場合の例である。本発明は、被検査伝熱管１０ａの内部に放射線検出器１２を挿入し、その被検査伝熱管１０ａを取り囲む他の複数の伝熱管１０内に放射線源１４を順次挿入する方式であるため、伝熱管の配列状況がどのように変化した場合でも何ら問題なく対応可能である。また、本発明は透過してきた放射線を検出する方式であることから、伝熱管が２重管や３重管のような多重管である伝熱管群に対しても適用できる。図４は、３重構造の伝熱管４０の例を示している。放射線検出器１２は、その内側管の内部に挿入する。また本発明は、伝熱管４０を構成している管同士の間隙あるいは隣接する伝熱管との間に他の構造物４２（例えば伝熱管の支持部材など）が存在する場合でも適用可能である。
【００１８】
上記の実施例では、放射線検出器を挿入した伝熱管に隣接する伝熱管に放射線源を挿入する場合であるが、放射線検出器を挿入した伝熱管の全周にわたって放射線透過データが得られるならば、図５に示すように、放射線源１４を挿入する伝熱管は放射線検出器１２を挿入した伝熱管に必ずしも隣接していなくてよい。このようにすると、放射線検出器１２が挿入されている伝熱管及びその周辺の伝熱管の断面をＣＴ処理によって画像化し、複数の伝熱管を一度に検査することも可能となる。なお符号１８は、伝熱管群を収容する筒状容器を示している。
【００１９】
図６は最外周の伝熱管を検査する場合の例を示している。最外周の伝熱管を検査する場合、被検査伝熱管に隣り合う伝熱管や内側の伝熱管には放射線源を挿入できるが、外側には伝熱管は存在しない。従って、そのままでは全周にわたる放射線透過データは得られないことになる。そこで、多数の伝熱管１０で構成される伝熱管群とそれを取り囲む筒状容器１８の間に伝熱管１０と外形・材質が同じ補助的な模擬伝熱管４６を多数配置し、該模擬伝熱管４６の内部に放射線源１４ａを挿入する。勿論、模擬伝熱管を用いず直接放射線源を挿入してもよいが、模擬伝熱管４６を用いる構成は、該模擬伝熱管４６内を常に液体が無い状態に維持できるために、特に筒状容器内が液体で満たされている場合に有効である。伝熱管群と筒状容器の間に十分な空間が無い場合には、筒状容器の外側に放射線源を配置すればよい。
【００２０】
本発明装置による伝熱管の検査においては、放射線検出器の周囲の伝熱管に順次放射線源を挿入して特定方向の放射線を照射する方法を用いてもよいし、放射線検出器の周囲の伝熱管に放射線源を挿入してコリメータ付きの放射線検出器によって特定方向からのみの放射線を選択して全周にわたって検出する方法を用いてもよい。
【００２１】
本発明装置によって検出できる伝熱管の欠陥は、液体による腐食などで発生する伝熱管の減肉やピンホール、振動などにより発生する伝熱管のひび割れなどである。具体的には、コンマ数mm程度の欠陥が検出可能である。
【００２２】
上記の各実施例では、放射線源を設置している。しかし、伝熱管群が、原子炉プラントに組み込まれている場合には、放射線源として原子炉で生成された冷却材中の放射性核種（例えば、冷却材のナトリウムと中性子の核反応によって生成されるナトリウム２２やナトリウム２４等）から放出される放射線を直接利用することも可能である。従って、別途、放射線源を設置する必要が無いため、装置構成はより簡素化される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のように、被検査伝熱管内に挿入した放射線検出器と、その被検査伝熱管を取り囲む他の複数の伝熱管内に挿入する放射線源と、検出した放射線強度信号をＣＴ処理するＣＴ処理装置とを具備しているので、ＣＴ処理によって被検査伝熱管の断面を画像化することができ、伝熱管の材質や構造、あるいは多数本の伝熱管の配列状況などにかかわらず、様々な欠陥や肉厚などの検査を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る伝熱管検査装置の一実施例を示す説明図。
【図２】  ＣＴ処理の説明図。
【図３】  本発明に係る伝熱管検査装置の他の実施例を示す説明図。
【図４】  本発明を多重伝熱管の検査に適用した例を示す説明図。
【図５】  本発明に係る伝熱管検査装置の他の実施例を示す説明図。
【図６】  本発明に係る伝熱管検査装置の更に他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１０  伝熱管
１２  放射線検出器
１４  放射線源
１６  ＣＴ処理装置
【図１】
0003650063.tif 000002
【図２】
0003650063.tif 000003
【図３】
0003650063.tif 000004
【図４】
0003650063.tif 000005
【図５】
0003650063.tif 000006
【図６】
0003650063.tif 000007