(57)【要約】【課題】  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、被検査伝熱管群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ようにする。【解決手段】  伝熱管１２内、伝熱管群１０内、及び伝熱管群外のいずれか１箇所以上に設置した放射線源１６と、伝熱管群外でその全周にわたって放射線源から出る放射線を検出可能に設置したコリメータ２０付きの放射線検出器１８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２２を具備し、ＣＴ処理によって、多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群の断面を画像化することにより伝熱管群を非破壊的に検査する。【選択図】  図１
2005140791.tif 000002
【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を非破壊検査する装置において、伝熱管内、伝熱管群内、及び伝熱管群外のいずれか１箇所以上に設置される放射線源と、伝熱管群外でその全周にわたって放射線源から出る放射線を検出可能に設置したコリメータ付きの放射線検出器と、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、ＣＴ処理によって伝熱管群の断面を画像化することを特徴とする伝熱管群検査装置。
【請求項２】
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を非破壊検査する装置において、伝熱管群外でその全周にわたって放射線を検出可能に設置したコリメータ付きの放射線検出器と、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処理によって伝熱管群の断面を画像化することを特徴とする伝熱管群検査装置。
【請求項３】
多数のコリメータ付きの放射線検出器を、伝熱管群外の全周にわたって均等に配置する請求項１又は２記載の伝熱管群検査装置。
【請求項４】
単一もしくは複数のコリメータ付きの放射線検出器を、伝熱管群外で周方向に移動可能に設置する請求項１又は２記載の伝熱管群検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管群を非破壊で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群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な装置である。
【背景技術】
【０００２】
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て、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】
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。そのために、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】
なお、Ｘ線を利用する非破壊検査技術として、特許文献１に示されているようなフィルムにより透過Ｘ線を検出する方法がある。これは伝熱管の溶接部の欠陥の有無によるＸ線の透過率（吸収率）の違いにより、フィルムに濃淡が生じることを利用し、その濃淡から伝熱管の欠陥を検査するものである。しかし、この方法は、数本の伝熱管の配列状況によっては透過検査用フィルムの装着が煩瑣であり、また原子炉プラントの伝熱管の検査などには適用できない。
【０００６】
また、従来の検査方法は、あくまでも個々の伝熱管を被検査対象とするものであり、伝熱管群全体を見通して各種の診断を下すことは不可能であった。
【特許文献１】特開昭４９−３４３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、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、被検査伝熱管群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ようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群を非破壊検査する装置において、伝熱管内、伝熱管群内、及び伝熱管群外のいずれか１箇所以上に設置される放射線源と、伝熱管群外でその全周にわたって放射線を検出可能に設置したコリメータ付きの放射線検出器と、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、ＣＴ処理によって伝熱管群の断面を画像化することを特徴とする伝熱管群検査装置である。
【０００９】
また本発明は、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を非破壊検査する装置において、伝熱管群外でその全周にわたって放射線を検出可能に設置したコリメータ付きの放射線検出器と、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処理によって伝熱管群の断面を画像化することを特徴とする伝熱管群検査装置である。
【００１０】
多数のコリメータ付きの放射線検出器は、伝熱管群外の全周にわたって均等に配置することもできるし、単一もしくは複数のコリメータ付きの放射線検出器を、伝熱管群外で周方向に移動可能に設置することもできる。いずれにしても、これによって伝熱管群の全周にわたる透過放射線強度データを得ることができる。
【００１１】
なお、「ＣＴ（コンピュータ・トモグラフィ）」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）を利用している。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。
【００１２】
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群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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記のように、伝熱管内、伝熱管群内、及び伝熱管群外に設置される放射線源と、伝熱管群外でその全周にわたって放射線を検出可能に設置したコリメータ付き放射線検出器と、検出した放射線強度データのＣＴ処理装置とを具備しているので、ＣＴ処理によって伝熱管群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、多数の伝熱管を一つのまとまりとして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。
【００１４】
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、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処理し、それによって伝熱管群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、多数の伝熱管を一つのまとまりとして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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る伝熱管群検査装置は、放射線を利用して、伝熱管群を非破壊的に検査するものである。熱交換器や蒸気発生器などの内部には、多数本の伝熱管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。伝熱管内、伝熱管群内、及び伝熱管群外のいずれか１箇所以上に放射線源を設置し、コリメータ付きの放射線検出器によって伝熱管群外で放射線源から出る放射線を測定する。得られる測定値は、放射線の伝搬経路（伝熱管、空間、伝熱管の欠陥など）によって変化する。そこで、検査対象である伝熱管群の全周にわたって、この測定を繰り返す。放射線検出器によって測定した放射線強度信号をＣＴ処理装置によってＣＴ処理する。このＣＴ処理によって、多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群の断面を、任意の軸方向位置で画像化する。
【００１６】
ＣＴ処理の概略は次の通りである。被検査物体に放射線源からの放射線を照射し、その放射線の被検査物体による透過率（あるいは吸収率）を放射線検出器で測定する。被検査物体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。被検査物体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による透過率（あるいは吸収率）を測定すると、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法である。本発明では、被検査物体が、多数本の伝熱管が配列されている伝熱管群である。
【００１７】
放射線源から照射された放射線は、伝熱管群を透過し、放射線検出器で検出される。被検査伝熱管群外の全周にわたって放射線検出器で検出した全ての透過放射線の強度信号をＣＴ処理装置でＣＴ処理することによって、被検査伝熱管群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、被検査伝熱管群の欠陥等を検査することができる。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明に係る伝熱管群検査装置の一実施例を示す説明図であり、Ａは伝熱管群を横断面で表し、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、伝熱管群を一つのまとまりとして非破壊検査するものである。
【００１９】
伝熱管群１０は、多数本の縦方向に延びている伝熱管１２が、互いに適度の間隔を保って規則的に配列され束ねられている構造であり、それが円筒状容器１４内に組み込まれている。任意の伝熱管内（例えば符号ａで示す位置）、伝熱管群内の任意の位置（例えば符号ｂで示す位置）、及び伝熱管群外の任意の位置（例えば符号ｃで示す位置）に放射線源１６が設置可能となっている。実際の測定時には、これら伝熱管内、伝熱管群内、及び伝熱管群外の全てに同時に放射線源を挿入するのではなく、状況に応じて、それらのいずれかの位置に放射線源１６を挿入する。ここでは実線で示すように、中心の伝熱管内に放射線源１６を挿入した例を示している。
【００２０】
他方、伝熱管群外となる円筒状容器１４の外側には、その全周にわたって任意の位置で放射線が検出可能となるように放射線検出器１８を設置する。この放射線検出器１８は、その検出面が伝熱管群の方向を向き、前記検出面の前方に筒状のコリメータ２０を取り付け、それによってコリメータ２０の中心軸に沿って入射する放射線のみを選択的に検出するように構成している。そして、放射線検出器１８で検出した放射線強度信号をＣＴ処理装置２２に導き、ＣＴ処理することによって伝熱管群の任意の位置での断面を画像化するのである。
【００２１】
放射線源１６から出た放射線は、多数の伝熱管１２からなる伝熱管群１０及びそれを取り囲む円筒状容器１４を透過する。放射線検出器１８では、コリメータ２０を通った所定方向からの透過放射線のみが検出される。コリメータ付き放射線検出器１８を円筒状容器１４の全周に均等に分散配置するか、もしくは円筒状容器の全周にわたって随時移動し、伝熱管群に対して様々な方向から透過してくる放射線を検出する。
【００２２】
各伝熱管１２の位置は既知であり、放射線源１６と放射線検出器１８の位置も特定できるため、放射線検出器１８で検出した放射線はどの経路を通ってきたかが分かる。多数分散配置された放射線検出器あるいは放射線検出器の移動によって検査対象である伝熱管群１０を透過する多数の放射線検出信号が得られる。検出信号は伝播経路の透過放射線に対する減衰の線積分となっており、従って放射線検出器１８で検出した全ての方向からの信号をＣＴ処理により伝熱管群の横断面を画像化できる。この画像によって、伝熱管の欠陥検査が可能となる。
【００２３】
図１のＢに示すように、上下方向駆動機構３０によって、放射線源１６及び放射線検出器１８を任意の上下方向位置に移動すると、その位置で伝熱管群を透過してきた放射線を検出することができる。その信号をＣＴ処理する操作を伝熱管群の全長にわたって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群の横断面を画像化することができる。このようにして、伝熱管群全体の画像化、及びそれを利用した欠陥検査が可能となるのである。
【００２４】
なお、上記の実施例では伝熱管群を取り囲む筒状容器の外側に放射線検出器を設置しているが、状況によっては伝熱管群と筒状容器の間に放射線検出器を配置する構成としてもよい。その例を図２に示す。この場合、多数の伝熱管１２で構成される伝熱管群１０と円筒状容器１４の間に伝熱管１２と同形の補助的な計測管３４を挿入し、該計測管３４の内部に放射線源１６ａや放射線検出器１８ａを挿入してもよいし、計測管を用いず直接放射線源１６ｂや放射線検出器１８ｂを挿入してもよい。計測管３４を用いる構成は、該計測管３４内を常に液体が無い状態に維持できるために、特に円筒状容器内が液体で満たされている場合に有効である。
【００２５】
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３は、３重構造の伝熱管４０の例を示している。放射線源４２は、その内側管の内部に挿入したり、外側管の外部に設置する。また本発明は、伝熱管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４４（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。
【００２６】
本発明装置において、放射線源は、基本的には伝熱管内のみに設置しても、伝熱管群内のみに設置しても、伝熱管群外にのみ設置しても、特に問題はない。但し、次のような状況下では、設置位置が問題になることがあり、設置位置を指定する必要がある。
（１）プラント稼働中のように、伝熱管及び伝熱管群を取り囲む筒状容器に液体が満たされている場合には、伝熱管群外に放射線源を設置する必要がある。
（２）伝熱管内には液体が満たされているが、筒状容器内には液体がない場合には、放射線源の設置位置は伝熱管群内でも伝熱管群外のどちらでもよい。
（３）筒状容器内には液体が満たされているが、伝熱管内には液体がない場合には、放射線源の設置位置は伝熱管内でも伝熱管群外のどちらでもよい。
（４）伝熱管内及び筒状容器内のいずれにも液体がない場合には、放射線源はどの位置に設置されていてもよい。
【００２７】
本発明装置を実際に使用するに関しては、まず伝熱管群外に放射線源を設置して伝熱管群の全体像を画像化した後、欠陥の有りそうな伝熱管に着目し、その伝熱管をより詳細に観察するために、液体を排出した後、伝熱管群内に放射線源を挿入して伝熱管の検査を行う。ＣＴ処理によって伝熱管群の断層図を得る場合には、伝熱管群の全周にわたって放射線（Ｘ線またはγ線）の透過データを入手する必要がある。従って、放射線源の挿入位置が、伝熱管内、伝熱管群内、伝熱管群外のどの場合でも、放射線源や放射線検出器の位置を種々変えて繰り返し測定し、必要なデータを入手することになる。
【００２８】
本発明装置によって検出できる伝熱管群の欠陥は、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。
【００２９】
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。このような構成では、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できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る伝熱管群検査装置の一実施例を示す説明図。
【図２】本発明に係る伝熱管群検査装置の他の実施例を示す説明図。
【図３】本発明を多重管群の検査に適用する例を示す説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１０  伝熱管群
１２  伝熱管
１４  円筒状容器
１６  放射線源
１８  放射線検出器
２０  コリメータ
２２  ＣＴ処理装置
【図１】
2005140791.tif 000003
【図２】
2005140791.tif 000004
【図３】
2005140791.tif 000005