(57)【要約】【課題】低レベル放射性廃棄物を収納するドラム缶の内面側に発生する腐食、あるいは錆、あるいは物理的な要因による磨耗などの断面欠損を外面側から検出し、その発生位置が特定できる検査手法を確立するとともに、断面欠損部の残厚を測定し、残余寿命のデータを得ることが可能である。【解決手段】低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶１の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出するドラム缶検査方法であり、横波の超音波によりドラム缶の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する１次検査を行い、縦波の超音波により１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する２次検査を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出するドラム缶検査方法であり、
横波の超音波により前記ドラム缶の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する１次検査を行い、
縦波の超音波により前記１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する２次検査を行うことを特徴とするドラム缶検査方法。  
【請求項２】
前記ドラム缶が、鉄板の両面に亜鉛メッキし、この亜鉛メッキの表面に樹脂膜を施したものであることを特徴とする請求項１に記載のドラム缶検査方法。
【請求項３】
前記１次検査は、前記横波の超音波を前記ドラム缶の側板の上端部から下端部へ伝播させ、かつ下端部から上端部へ伝播させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドラム缶検査方法。  
【請求項４】
前記１次検査は、前記横波の超音波を前記ドラム缶の天板及び底板の円周外縁部から中心部へ伝播させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドラム缶検査方法  
【請求項５】
低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出するドラム缶検査装置であり、
横波の超音波により前記ドラム缶の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する１次調査を行う１次検査超音波器と、
縦波の超音波により前記１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する２次調査を行う２次検査超音波器とを備えることを特徴とするドラム缶検査装置。
【請求項６】
前記ドラム缶が、鉄板の両面に亜鉛メッキし、この亜鉛メッキの表面に樹脂膜を施したものであることを特徴とする請求項５に記載のドラム缶検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶の欠陥を検査するドラム缶検査方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低レベル放射性廃棄物を収納するドラム缶の一部から液ダレが確認され、これら液ダレは錆による断面減少が原因とされている。例えば、ドラム缶の欠陥部分を検査する方法として、ドラム缶の搬送ラインに近接して配置した支持体に、照明灯と複数のＣＣＤカメラを配設した支持桿を昇降自在に装着し、この支持桿のＣＣＤカメラをドラム缶内に挿入して、上下方向の所定位置で各カメラによりドラム缶内の撮影分担領域を撮影し、この撮影映像を一旦メモリーに保持し、次いでこのメモリーからモニターにリプレーし、リプレーされた静止画像を目視観察して各撮影分担領域の欠陥判別を行うものがある（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２８８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ドラム缶内の撮影分担領域を撮影して欠陥を検出するものであり、低レベル放射性廃棄物を収納し、密閉されているドラム缶の欠陥検出には用いることができない。
【０００４】
この発明は、このような現状を考慮したものであって、低レベル放射性廃棄物を収納するドラム缶の内面側に発生する腐食、あるいは錆、あるいは物理的な要因による磨耗などの断面欠損を外面側から検出し、その発生位置が特定できる検査手法を確立するとともに、断面欠損部の残厚を測定し、残余寿命のデータを得ることが可能なドラム缶検査方法及びその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成されている。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出するドラム缶検査方法であり、
横波の超音波により前記ドラム缶の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する１次検査を行い、
縦波の超音波により前記１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する２次検査を行うことを特徴とするドラム缶検査方法である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ドラム缶が、鉄板の両面に亜鉛メッキし、この亜鉛メッキの表面に樹脂膜を施したものであることを特徴とする請求項１に記載のドラム缶検査方法である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記１次検査は、前記横波の超音波を前記ドラム缶の側板の上端部から下端部へ伝播させ、かつ下端部から上端部へ伝播させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドラム缶検査方法である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記１次検査は、前記横波の超音波を前記ドラム缶の天板及び底板の円周外縁部から中心部へ伝播させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドラム缶検査方法である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出するドラム缶検査装置であり、
横波の超音波により前記ドラム缶の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する１次調査を行う１次検査超音波器と、
縦波の超音波により前記１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する２次調査を行う２次検査超音波器とを備えることを特徴とするドラム缶検査装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記ドラム缶が、鉄板の両面に亜鉛メッキし、この亜鉛メッキの表面に樹脂膜を施したものであることを特徴とする請求項５に記載のドラム缶検査装置である。
【発明の効果】
【００１２】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１３】
請求項１及び請求項５に記載の発明では、横波の超音波によりドラム缶の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する１次検査を行い、縦波の超音波により１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する２次検査を行うことで、低レベル放射性廃棄物を収納するドラム缶の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出し、その発生位置が特定できるとともに、断面欠損部の残厚を測定し、残余寿命のデータを得ることが可能である。
【００１４】
請求項２及び請求項６に記載の発明では、ドラム缶が、鉄板の両面に亜鉛メッキし、この亜鉛メッキの表面に樹脂膜を施したものであり、低レベル放射性廃棄物を収納するドラム缶の内面側に発生する錆による断面欠損を外面側から検出することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、１次検査は、横波の超音波をドラム缶の側板の上端部から下端部へ伝播させ、かつ下端部から上端部へ伝播させ、ドラム缶の側板の全範囲を高精度に検査することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、１次検査は、横波の超音波をドラム缶の天板及び底板の円周外縁部から中心部へ伝播させ、ドラム缶の天板及び底板の全範囲を高精度に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明のドラム缶検査方法及びその装置の実施の形態について説明するが、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
【００１８】
［検査対象物］
まず、検査対象物について、図１及び図２に基づいて説明する。図１はドラム缶の側面図、図２はドラム缶の一部の断面図である。
【００１９】
この実施の形態のドラム缶１は、低レベル放射性廃棄物を収納したものである。このドラム缶１は、側板１０、天板１１、底板１２を有し、図２に示すように、鉄板１ａの両面に亜鉛メッキ１ｂを施し、この亜鉛メッキ１ｂの表面に樹脂膜１ｃを設けている。例えば、鉄板１ａの厚さを１．６ｍｍ、亜鉛メッキ１ｂの厚さを０．０２ｍｍ、を施し、樹脂膜１ｃの厚さを０．０３ｍｍとする。樹脂膜１ｃは、例えばエポキシ樹脂を用いるが、これに限定されない。また、ドラム缶１は、例えば鉄板１ａに塗装のみを施したものでも良く、ドラム缶１の構造は、特に限定されない。
【００２０】
このように低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶１には、その内面側に腐食、あるいは錆、あるいは物理的な要因による磨耗などによって断面欠損が発生することがあり、このような原因によって発生する断面欠損を外面側から検出する。このドラム缶検査方法及びその装置を、以下に説明する。
【００２１】
［１次検査］
次に、１次検査について図３乃至図８に基づいて説明する。図３はＳＶ波の波動形式を示す図、図４はＳＨ波の波動形式を示す図、図５はドラム缶の上方から下方へ検査する状態を示す図、図６はドラム缶の下方から上方へ検査する状態を示す図、図７は天板および底板のドリル孔を示す図、図８は天板および底板を検査する状態を示す図である。
１次検査は、１次検査超音波器２を用い、横波の超音波によりドラム缶１の内面に発生する減肉箇所の検出および範囲を推定する。１次検査は、横波の超音波をドラム缶１の側板１０の上端部から下端部へ伝播させ、かつ下端部から上端部へ伝播させ、ドラム缶１の側板１０の全範囲を高精度に検査することができる。また、１次検査は、横波の超音波をドラム缶１の天板１１及び底板１２の円周外縁部から中心部へ伝播させ、ドラム缶１の天板１１及び底板１２の全範囲を高精度に検査することができる。
「１次検査超音波器」
１次検査超音波器２は、超音波探触子２ａと超音波探傷装置２ｂを備える。超音波探触子２ａは、横波振動子２ａ１を用い、この横波振動子２ａ１は、励振電圧に応じて滑り振動をして、最初から横波を発生させる振動子である。横波は伝搬方向に垂直な方向に振動する波であるため方向性がある。普通の斜角探触子から放射される横波は、図３に示すように、探傷面に垂直な方向に振動しているためＳＶ波と呼ばれる。探傷面あるいは考えている面と平行な方向に振動している横波は、ＳＨ波と呼ばれる。ＳＨ波はＳＶ波と異なり、図４に示すように、屈折角９０。に近い方向にも横波を強く放射させることができる。
【００２２】
この発明では、対象とするドラム缶１の板厚が薄いこと、また、超音波をある程度の距離を伝播させることを考慮し、ＳＨ波を適用した。
【００２３】
超音波探傷装置２ｂは、送信部２ｂ１と受信部２ｂ２とを有する。送信部２ｂ１で超音波探触子２ａを駆動し、この超音波探触子２ａの駆動によって得られるデータを受信部２ｂ２に表示する。
【００２４】
「接触媒質」
横波（ＳＶ波）は、横波振動子２ａ１から縦波を発信させ、ドラム缶１への入射角を変化させることにより、それぞれのモードの波を発生させている。このため、横波振動子２ａ１から送信された縦波は水、油、グリセリンなどの液体を介して容易にドラム缶１の鋼材中に入射させることが可能である。
【００２５】
一方、ＳＨ波では、横波振動子２ａ１で発生させた横振動の横波をそのまま鋼材中に横波として入射させる方式であるため、液体中を伝搬しない横波にとっては縦波と同様の接触媒質では鋼材中への入射は不可能となる。そこで、ある程度の粘性を有する横波専用の接触媒質を用いることとした。
「実施例」
（検査装置）
超音波探傷装置２ｂとして、湘菱電子（株）製ＵＩ−２３Ｌｆの低周波型超音波探傷器を用い、超音波探触子２ａとして、（株）検査技術研究所製０．５Ｃ２０ＨＡ９０の超音波探触子を用いた。
【００２６】
（側板検査方法）
図５に示すように、超音波探触子２ａが例えば４０ｍｍ間隔でドラム缶１の側板１０の上端部を移動し、上方から下方へドラム缶１の側板１０に生じたドリル孔探傷を検査した。また、図６に示すように、超音波探触子２ａが例えば４０ｍｍ間隔でドラム缶１の側板１０の下端部を移動し、下方から上方へドラム缶１の側板１０に生じたドリル孔探傷を検査した。
【００２７】
加工したドリル孔は、内表面からの深さを０，４８ｍｍ〜０．７０ｍｍの範囲、直径３．３４ｍｍ〜４．０７ｍｍの範囲で、側板１０の高さ方向に分布するように９箇所に加工し、下端部（底板側）からＳ１〜Ｓ９とした。
側線は、各々Ｓ１〜Ｓ９のドリル孔の高さ方向延長線上の９測線とし、測定方向は上方（天板側）から下方（底板側）及び下方から上方の２方向の測定を実施した。超音波探触子２ａは、上端部及び下端部にマグネットを組み込んだホルダーを用いて固定した。
【００２８】
（側板検査結果）
測定は、側板上方及び下方からドリル孔Ｓ１〜Ｓ９に向けてＳＨ波を入射・伝搬させたときの反射
エコー高さを、超音波探傷装置２ｂの表示部上高さ８０％に調整することとし、図５及び図６に示すように、探傷図形に示す如く検出を目的としたドリル孔Ｓ１〜Ｓ９からの反射エコーは、全測定線で明瞭に確認することができた。１測線上において他測線上にあるドリル孔からの反射エコーが検出された。例えば、側線７）の上方からの測定では、ドリル孔Ｓ１〜Ｓ８まで検出されたことが探傷図形より確認することができる。これより、このビームの拡がりを利用することにより、１次測定における探傷領域（範囲）を設定することができ、側板部の探傷方法を決定する因子になる。
【００２９】
（底板、天板検査方法）
天板１１、底板１２は、側板１０と同様にＳＨ波の超音波探触子２ａを用いて天板１１、底板１２に加工したドリル孔の検出程度を確認した。加工したドリル孔は、図７に示すように、内表面からの深さを０・３０ｍｍ〜０・６４ｍｍの範囲、直径２・６５ｍｍ〜３・８３ｍｍの範囲で、天板１１、底板１２の半径方向にらせん状に分布するように９箇所に加工し、中央部からＢ１〜Ｂ９とした。側線は、円周方向に８等分した線上の８測線とし、測定方向は天板、底板の円周外縁部から中央部に測定を実施した。超音波探触子２ａは、天板、底板の円周外縁部にマグネットを組み込んだホルダーを用いて固定した。
【００３０】
（底板、天板検査結果）
測定は、天板、底板の円周外縁部から中央部に向けてＳＨ波を入射・伝搬させたときの反射エコー高さを、超音波探傷装置２ｂの表示部上高さ８０％に調整することとし、図８の探傷図形に示す如く検出を目的としたドリル孔からの反射エコーは、全測定線で明瞭に確認することができた。
【００３１】
［２次検査］
次に、２次検査について図９乃至図１４に基づいて説明する。図９は縦波の波動形式を示す図、図１０は測定原理を示す図、図１１乃至図１３は模擬腐食試験板厚測定結果を示す図、図１４は模擬腐食試験板厚人工きず部残厚測定結果の表を示す図である。
【００３２】
２次検査は、２次検査超音波器２０を用い、縦波の超音波により１次検査で得た範囲の垂直探傷することにより減肉の程度を検出する。
【００３３】
「２次検査超音波器」
２次検査超音波器２０は、超音波探触子２０ａと超音波探傷装置２０ｂを備える。超音波探触子２０ａは、縦波振動子２０ａ１，２０ａ２を用い、この縦波振動子２０ａ１は、励振電圧に応じて滑り振動をして、最初から縦波を発生させる振動子であり、縦波振動子２０ａ２は縦波を受信する振動子である。超音波を発生させるのに最も広く使われているのは縦波振動子２０ａ１である。縦波振動子２０ａ１は、図９に示すように、励振電圧に応じて厚さが厚くなったり薄くなったりする。縦波は伝搬方向に伸縮する波であり、伝搬方向と垂直な方向には伸縮しない。
【００３４】
超音波は、図１０に示すように、伝搬している途中に欠陥などがあると反射される性質がある。この性質を利用して板材の厚みを測定する方法を超音波板厚測定が用いられ、この超音波板厚測定には縦波が用いられる。超音波の音速は周波数には、無関係で、超音波の種類と伝搬する物体によって定まり、縦波の音速は横波の約２倍である。
【００３５】
超音波板厚測定では、縦波振動子２０ａ１から超音波を送信し、同じ縦波振動子２０ａ２で受信し、対象物であるドラム缶１の板厚が１．６ｍｍと薄いため、また、反射率の極端に低い孔食からの反射を得るために、送信と受信を分割させた２振動子型垂直探触子を用いている。板厚測定の原理は、表裏面平行で平滑な鋼材に表面から超音波を入射すると鋼中を伝搬した超音波が裏面まで達すると光が反射するのと同じように反射される。従って、裏面に垂直に超音波が入射すると入射方向と逆方向に反射され、これを受信することによって往復に要する時間がわかる。物体中の音速は既知であるから、探触子から裏面までの距離（板厚）を知ることができる。
【００３６】
「接触媒質」
縦波振動子２０ａ１から送信された縦波は水、油、グリセリンなどの液体を介して容易にドラム缶１の鋼材中に入射させることが可能である。２次検査においては、濃度７５％以上のグリセリン水溶液またはこれと同等以上の音響結合が得られることが確認された。
「実施例」
（検査装置）
超音波探傷装置２０ｂとして、菱電湘南エレクトロニクス社（株）製ＵＩ−２３Ｌのパルス反射方式Ａスコープ表示機能付き超音波探傷器を用い、超音波探触子２ａとして、ジャパンプローブ社製１０Ｃ５／２ＮＤの２振動子型垂直探触子を用いた。
【００３７】
（検査方法）
１次調査にて孔食を検出し、その発生部位を特定した後に、２次調査として孔食部位の残厚を測定する手法として超音波板厚測定を適用するが、その有効性について内面に加工したφ５ｍｍ、φ１０ｍｍおよびφ２０ｍｍの残厚０．４ｍｍ、０．８ｍｍ及び１．２ｍｍの人工きず部の残厚の測定が可能であるか、また測定値と実残厚との誤差について比較した。
【００３８】
図１１乃至図１３に２振動子型垂直探触子による人工きず部の探傷図形を示し、図１４に残厚測定値を示す。超音波による測定結果では、残厚０．８ｍｍ及び１．２ｍｍで実残厚より０．１ｍｍ厚い結果が得られた。しかしながら、超音波探傷器の測定精度が±０．１ｍｍを考慮すると、測定結果は誤差範囲内であり測定結果に問題はないと思われる。このような孔食の板厚測定では、反射部位が孔食の球体の頂部になるため乱反射が多くなるとともに最薄部からの反射が得られにくくなるため厚めに表示される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、低レベル放射性廃棄物を収納したドラム缶の欠陥を検査するドラム缶検査方法および装置に適用でき、低レベル放射性廃棄物を収納するドラム缶の内面側に発生する断面欠損を外面側から検出し、その発生位置が特定できる検査手法を確立するとともに、断面欠損部の残厚を測定し、残余寿命のデータを得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ドラム缶の側面図である。
【図２】ドラム缶の一部の断面図である。
【図３】ＳＶ波の波動形式を示す図である。
【図４】ＳＨ波の波動形式を示す図である。
【図５】ドラム缶の上方から下方へ検査する状態を示す図である。
【図６】ドラム缶の下方から上方へ検査する状態を示す図である。
【図７】天板および底板のドリル孔を示す図である。
【図８】天板および底板を検査する状態を示す図である。
【図９】縦波の波動形式を示す図である。
【図１０】測定原理を示す図である。
【図１１】模擬腐食試験板厚測定結果を示す図である。
【図１２】模擬腐食試験板厚測定結果を示す図である。
【図１３】模擬腐食試験板厚測定結果を示す図である。
【図１４】模擬腐食試験板厚人工きず部残厚測定結果の表を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ ドラム缶
１ａ  鉄板
１ｂ  亜鉛メッキ
１ｃ  樹脂膜
２  １次検査超音波器
２ａ  超音波探触子
２ａ１  横波振動子
２ｂ  超音波探傷装置
２ｂ１  送信部
２ｂ２  受信部
１０  ドラム缶１の側板
１１  天板
１２  底板
２０  ２次検査超音波器
２０ａ  超音波探触子
２０ｂ  超音波探傷装置
２０ａ１，２０ａ２  縦波振動子
Ｓ１〜Ｓ９  ドリル孔
Ｂ１〜Ｂ９  ドリル孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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