(57)【要約】【課題】ノズル外面の曲率の影響を受けずに、ノズルコーナ部で検出された欠陥の位置精度を向上させることができる超音波探傷方法を提供する。【解決手段】リニアアレイ探触子２を、原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５の円筒部３６の外面に置き、ノズル３５の周方向に走査する。複数の遅延時間パターンの情報に基づいて、リニアアレイ探触子２の各振動子からノズル３５内へ送信される超音波を、入射方向を変えて各超音波の焦点位置を変えるように、ノズル３５の軸方向において走査する。この結果、ノズル３５に入射された超音波は、扇形の超音波入射領域４５内を伝播してノズルコーナ部に達する。表示部２６には、ノズルコーナ部の内面からの反射波に基づいた反射エコー部５０、および欠陥からの反射波に基づいた他の反射エコー部５１のそれぞれの表示情報が表示される。【選択図】図６
2013029434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信する探触子を容器および配管のいずれかに接合された管台の円筒部および前記管台の円筒傾斜部のいずれかの外面に設定し、前記探触子から前記管台への超音波の入射方向を、前記管台の軸方向において、走査し、前記管台の内面におけるコーナ部の超音波探傷を行うことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
前記探触子が前記管台の周方向に移動される請求項１に記載の超音波探傷方法。
【請求項３】
前記探触子として、複数の振動子を有するフェーズドアレイ探触子を用い、前記探触子から前記管台への超音波の入射方向の、前記管台の軸方向における走査は、前記フェーズドアレイ探触子のそれぞれの前記振動子から前記管台内に送信される前記超音波に対して行われる請求項１または２に記載の超音波探傷方法。
【請求項４】
前記管台の軸方向における前記超音波の走査は、複数の遅延時間パターン情報に基づいて行われる請求項３に記載の超音波探傷方法。
【請求項５】
前記フェーズドアレイ探触子を用いた超音波探傷を行うとき、前記フェーズドアレイ探触子を前記外面に接触させる請求項３または４に記載の超音波探傷方法。
【請求項６】
前記フェーズドアレイ探触子を、前記ノズルの周方向に傾斜している傾斜面を有するくさびの前記傾斜面に取り付けて用い、前記くさびを前記外面に接触させた状態で、前記超音波の前記走査を行って前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷を行う請求項３または４に記載の超音波探傷方法。
【請求項７】
前記くさびおよび前記くさびの前記傾斜面に取り付けられた前記フェーズドアレイ探触子をそれぞれ一対用い、それぞれの前記くさびの前記傾斜面が前記管台の周方向において反対方向に傾斜した状態で、前記超音波の前記走査を行って前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷を行い、前記一対のくさびおよび前記一対のフェーズドアレイ探触子を前記管台の周方向に移動させる請求項６に記載の超音波探傷方法。
【請求項８】
それぞれの前記くさびの前記管台の半径方向での厚みが、それぞれの前記くさびの、前記管台の周方向で互いに対向している側面側で厚くなっている状態で、前記超音波の前記走査が行われて前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷が行われる請求項７に記載の超音波探傷方法。
【請求項９】
それぞれの前記くさびの前記管台の半径方向での厚みが、それぞれの前記くさびの、前記管台の周方向で互いに対向している側面側で薄くなっている状態で、前記超音波の前記走査が行われて前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷が行われる請求項７に記載の超音波探傷方法。
【請求項１０】
前記くさびである、前記管台の周方向において反対方向に傾斜した２つの傾斜面を有するくさび、および前記くさびのそれぞれの前記傾斜面に別々に取り付けられた一対の前記フェーズドアレイ探触子を用い、前記２つの傾斜面を有するくさびのそれぞれの前記傾斜面が前記管台の周方向において反対方向に傾斜した状態で、前記超音波の前記走査を行って前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷を行い、前記２つの傾斜面を有するくさびおよび前記一対のフェーズドアレイ探触子を前記管台の周方向に移動させる請求項６に記載の超音波探傷方法。
【請求項１１】
前記２つの傾斜面を有するくさびの前記管台の半径方向での厚みが前記管台の周方向において中央部で最も厚くなっている状態で、前記超音波の前記走査が行われて前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷が行われる請求項１０に記載の超音波探傷方法。
【請求項１２】
前記２つの傾斜面を有するくさびの前記管台の半径方向での厚みが前記管台の周方向において中央部で最も薄くなっている状態で、前記超音波の前記走査が行われて前記管台の内面のコーナ部の前記超音波探傷が行われる請求項１０に記載の超音波探傷方法。
【請求項１３】
前記フェーズドアレイ探触子としてリニアアレイ探触子およびマトリクスアレイ探触子のいずれかを用いる請求項３ないし１２のいずれか１項に記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷方法に係り、特に、原子炉圧力容器の管台（ノズル）における内面の丸みの部分（ノズルコーナ部）の超音波探傷に適用するのに好適な超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、原子炉圧力容器の管台（ノズル）の内側に存在するノズルコーナ部は、日本機械学会が定める発電用原子力設備規格維持規格（ＪＳＭＥ  Ｓ  ＮＡ１−２００８）に基づき、供用期間中に経年変化を確認するために体積検査が要求されている。その体積検査の手法として、超音波探傷による検査が行われてきた。
【０００３】
従来までの超音波探傷試験方法では、独立行政法人原子力安全基盤機構の平成１６年度原子力発電施設検査技術実証事業に関する報告書（超音波探傷試験における欠陥検出性およびサイジング精度の確認に関するもの）［総括版（２／２）］において、斜角法による試験およびその試験結果について報告されている。また、特開２００１−２２１７８４号公報は、探触子の振動子を検査対象物の接地面を基準とする二つの水平直交方向に対し調整された角度で傾斜させた斜角探触子を用いた超音波探傷方法を提案している。特許第４３５７２６５号公報は、原子炉圧力容器の炉底部において、フェーズドアレイ探触子を用いて原子炉圧力容器とスタブチューブの溶接部の周方向における超音波探傷を行うことを記載している。この超音波探傷は、フェーズドアレイ探触子から送信される超音波の集束位置を変えながら行われる。
【０００４】
これまで提案されている方法によれば、ノズル外面の曲率部や容器側に斜角探触子を設置させて、適切な設置位置と適切な屈折角を選定することで、ノズルコーナ部の探傷を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２１７８４号公報
【特許文献２】特許第４３５７２６５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】発電用原子力設備規格維持規格（ＪＳＭＥ  Ｓ  ＮＡ１−２００８）、日本機会学会
【非特許文献２】平成１６年度原子力発電施設検査技術実証事業に関する報告書（超音波探傷試験における欠陥検出性およびサイジング精度の確認に関するもの）［総括版（２／２）］（独立行政法人原子力安全基盤機構）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２００１−２２１７８４号公報に記載された超音波探傷では、斜角探触子の適切な設置位置および適切な屈折角を選定するために、ノズルの外面側では配管円周方向位置および配管軸方向の位置を定め、そのとき、内面側に超音波が適切に入射する屈折角を検討し、探触子の設置位置が異なるごとに繰り返し検討を重ねる必要がでてくる。また、ノズル外面の曲面部および容器側において、斜角探触子の設置位置が異なるとノズルの外面の曲率が変わり、斜角探触子の向きが異なるごとに、超音波の到達する内面位置が大きく変わる。したがって、超音波の適切な屈折角を検討するために、３次元の立体形状で検討しなければならず、難しい検討が必要となる。
【０００８】
さらに、ノズル外面の円筒部および円筒傾斜部からの探傷は、探傷範囲を満足する走査ができないため、曲面部および容器側からの走査によって検査を行ってきた。このため、検査装置が円周方向の走査と曲面部のならい走査が必要となり、装置の大型化および複雑化となる。
【０００９】
本発明の目的は、管台外面の曲率の影響を受けずに、管台内面のコーナ部で検出された欠陥の位置精度を向上させることができる超音波探傷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、超音波を送信する探触子を容器および配管のいずれかに接合された管台の円筒部および管台の円筒傾斜部のいずれかの外面に設定させ、その探触子から管台への超音波の入射方向を、管台の軸方向において、走査し、その管台の内面のコーナ部の超音波探傷を行うことにある。
【００１１】
超音波を送信する探触子を容器および配管のいずれかに接合された管台の円筒部および管台の円筒傾斜部のいずれかの外面に接触させ、その探触子から管台への超音波の入射方向を、管台の軸方向において、走査し、その管台の内面のコーナ部の超音波探傷を行うので、管台の外面の曲率の影響を受けずに、管台内面のコーナ部に存在する欠陥の位置を精度良く特定することができる。管台内面のコーナ部は、管台における内面の丸みの部分である。
【００１２】
好ましくは、探触子として複数の振動子を有するフェーズドアレイ探触子を用いることが望ましい。フェーズドアレイ探触子を用いることにより、管台内面のコーナ部に存在するより小さい欠陥も検出することができる。
【００１３】
好ましくは、管台の周方向に傾斜したくさびを前記探触子の超音波送信面に取り付けることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容器および配管のいずれかに設けられた管台外面の曲率の影響を受けずに、管台内面のコーナ部で検出された欠陥の位置精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置の超音波走査装置の平面図である。
【図２】実施例１の超音波探傷方法に用いられる、図１に示す超音波走査装置を含む超音波探傷装置の構成図である。
【図３】図１に示す超音波探傷装置の信号処理部の詳細構成図である。
【図４】図１に示す超音波探傷装置のリニアアレイ探触子による超音波の制御の原理を示す説明図である。
【図５】実施例１の超音波探傷方法が実施される原子炉圧力容器の斜視図である。リニアアレイ探触子による超音波の制御の原理を示す図である。
【図６】実施例１の超音波探傷方法における、ノズルコーナ部に内部欠陥が生じている場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例１におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図７】実施例１の超音波探傷方法における、ノズルコーナ部に内部欠陥が生じていない場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例１におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図８】ノズルコーナの体積検査範囲を示す説明図である。
【図９】斜角探触子を用いた、ノズルを対象とする従来の超音波探傷方法において、斜角探触子の設置位置を示す説明図である。
【図１０】従来の斜角探触子のノズルにおける走査を示す説明図であり、（Ａ）は従来の斜角探触子を設置したノズルの縦断面図、（Ｂ）は従来の斜角探触子を設置したノズルの正面図である。
【図１１】本発明の一例におけるリニアアレイ探触子のノズル外面での走査を示す説明図であり、（Ａ）はリニアアレイ探触子を設置しているノズルの縦断面図、（Ｂ）はリニアアレイ探触子を設置しているノズルの正面図である。
【図１２】図１１に示すリニアアレイ探触子を用いたノズルの超音波探傷における超音波の電波の伝播方向およびノズル外面の曲率の影響を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施例である実施例２の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置の平面図である。
【図１４】図１３に示す超音波探傷装置の側面図である。
【図１５】実施例２におけるリニアアレイ探触子のノズル外面での走査を示す説明図であり、（Ａ）は実施例２においてリニアアレイ探触子を設置しているノズルの縦断面図、（Ｂ）は実施例２においてリニアアレイ探触子を設置しているノズルの正面図である。
【図１６】実施例２の超音波探傷方法における、ノズルコーナ部に内部欠陥が生じている場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例２におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図１７】実施例２の超音波探傷方法における、ノズルコーナ部に内部欠陥が生じていない場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例２におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図１８】本発明の他の実施例である実施例３の超音波探傷方法におけるくさびを有するリニアアレイ探触子のノズル外面での走査を示す説明図であり、（Ａ）は実施例３においてくさびを有するリニアアレイ探触子を設置しているノズルの縦断面図、（Ｂ）は実施例３においてくさびを有するリニアアレイ探触子を設置しているノズルの正面図である。
【図１９】実施例３におけるくさびを有するリニアアレイ探触子、およびくさびを有していないリニアアレイ探触子のそれぞれによる探傷の相違を示す説明図であり、（Ａ）は実施例３におけるくさびを有するリニアアレイ探触子による探傷を示す説明図、（Ｂ）はくさびを有していないリニアアレイ探触子による探傷を示す説明である。
【図２０】実施例３の超音波探傷方法における、ノズルの周方向でノズルコーナ部に内部欠陥が生じている場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例２におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図２１】実施例３の超音波探傷方法における、ノズルの軸方向でノズルコーナ部に内部欠陥が生じている場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例２におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図２２】実施例３の超音波探傷方法における、ノズルコーナ部に内部欠陥が生じていない場合の探傷結果を示す説明図であり、（Ａ）は実施例３におけるリニアアレイ探触子の配置を示す説明図、（Ｂ）はこの（Ａ）におけるリニアアレイ探触子の配置での探傷結果を示す説明図である。
【図２３】本発明の他の実施例である実施例４の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置の平面図である。
【図２４】実施例４におけるリニアアレイ探触子のノズル外面での走査を示す説明図であり、（Ａ）は実施例４においてリニアアレイ探触子を設置しているノズルの縦断面図、（Ｂ）は実施例４においてリニアアレイ探触子を設置しているノズルの正面図である。
【図２５】本発明の他の実施例である実施例５の超音波探傷方法におけるリニアアレイ探触子のノズル外面での走査を示す説明図であり、（Ａ）は実施例５においてリニアアレイ探触子を設置しているノズルの縦断面図、（Ｂ）は実施例５においてリニアアレイ探触子を設置しているノズルの正面図である。
【図２６】本発明の他の実施例である実施例６の超音波探傷方法に用いられるマトリクスアレイ探触子の構成図である。
【図２７】実施例６の超音波探傷方法におけるマトリクスアレイ探触子のノズル外面での走査を示す説明図であり、（Ａ）は実施例６においてマトリクスアレイ探触子を設置しているノズルの縦断面図、（Ｂ）は実施例６においてマトリクスアレイ探触子を設置しているノズルの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明者らは、管台（以下、ノズルという）外面の曲率の影響を受けずに、管台における内面の丸みの部分（以下、ノズルコーナ部という）で検出された欠陥の位置精度を向上させることができる超音波探傷方法について検討を行った。この検討結果を以下に説明する。
【００１７】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４のノズルコーナ部の超音波探傷は、ノズル３５の全周で図８に示されるＡＢＣＤの領域を対象に行われる。ノズル３５の全周におけるＡＢＣＤの領域が、ノズルコーナ部の体積検査範囲である。ノズル３５の全周における、ノズルコーナ部の内面の丸み部（Ａ点）から原子炉圧力容器３４の肉厚分（Ｂ点）を内側１０ｍｍまでの領域が、超音波探傷の対象となるノズルコーナ部の体積検査範囲であり、この体積検査範囲を対象に、超音波探傷による検査が定期的に行われる。
【００１８】
斜角探触子を用いた従来の超音波探傷では、体積検査範囲を対象とする検査を行うため、斜角探触子を、ノズル３５の外面の曲面から原子炉圧力容器３４の側面までの範囲で走査する必要があった。さらに、原子炉圧力容器３４は軸方向から周方向にかけて（軸方向における原子炉圧力容器３４の輪郭３４Ａから周方向におけるその輪郭３４Ｂにかけて）、斜角探触子を設置する原子炉圧力容器３４の外面は平面から曲面に変化する（図９参照）。このため、ノズルコーナ部の体積検査範囲へ超音波を入射させるためには、原子炉圧力容器３５の外面において斜角探触子を設置する位置ごとに超音波の到達する範囲を解析しなければならなかった。
【００１９】
また、斜角探触子を用いた従来の超音波探傷では、図１０に示すように、斜角探触子５３をノズル３５の外面に沿ってその外面の曲面部から原子炉圧力容器３４の側面まで走査させるための曲面のならい走査５５、およびノズル３５の周方向に走査させる周方向走査５６が必要であった。
【００２０】
発明者らは、このような斜角探触子を用いた従来の超音波探傷における問題点を解消するために、ノズル外面の曲率の影響を受けずにノズルコーナ部に生じる欠陥の位置精度を向上できる超音波探傷の実現を目指した。そして、発明者らは、容器の側面につながる曲面部この曲面部につながる円筒部を外面に形成してその容器に設けられたノズルの円筒部に探触子を設置し、この探触子から円筒部への超音波の入射方向を円筒部の軸方向に走査し、ノズルのコーナ部の超音波探傷を行えば良いことを見出した。また、容器に設けられたノズルの外面に、ノズルの軸方向において、容器の側面につながる曲面部この曲面部につながる円筒部およびこの円筒部につながる円筒傾斜部が形成される場合には、ノズルの円筒傾斜部に探触子を設置し、この探触子から円筒部への超音波の入射方向を円筒部の軸方向に走査し、ノズルのコーナ部の超音波探傷を行ってもよい。
【００２１】
発明者らが見出した新たな超音波探傷の具体的な概念を、図１１を用いて説明する。原子炉圧力容器３４に設けられたノズル３５は、ノズル３５外面において、原子炉圧力容器３４からノズル３５の先端に向かって、曲面部、円筒部３６および円筒傾斜部３７を形成している。図１１は、フェーズドアレイ探触子の一種であるリニアアレイ探触子２を、円筒部３６に設置した例である。フェーズドアレイ探触子としては、リニアアレイ探触子以外にマトリクスアレイ探触子などがある。リニアアレイ探触子２は、超音波を送受信する複数の振動子を一列に配置した構成を有する。各振動子から送信される超音波は、後述するように、焦点に集束する合成波となってノズル３５内を伝播する。この焦点の位置を変えるように超音波の入射方向をノズルの軸方向に走査することによって合成された超音波ビームのノズル３５内での伝播方向（入射方向）が、ノズル３５の軸方向において、扇状に変化されるので、リニアアレイ探触子２の各振動子から送信される各超音波の、ノズル３５内での軸方向における入射領域４５が図１１（Ａ）に示されるように扇形になる。この例では、ノズル３５の周方向における或る一点に存在するリニアアレイ探触子２の各振動子から送信される各超音波は、ノズル３５の周方向において、図１１（Ｂ）に示されるように、ノズル３５の中心軸に向かって送信される。
【００２２】
このような超音波のノズル３５への入射によって、図１２に示すように、ノズル３５の外面の曲率の影響を受けずに、常に、同じ角度の扇形の超音波入射領域４５が、ノズル３５の周方向におけるリニアアレイ探触子２のそれぞれの位置を基点にしてノズル３５の軸方向に形成される。このため、ノズルコーナ部に欠陥が存在する場合、ノズル３５の外面の曲率の影響を受けずに、ノズルコーナ部で検出された欠陥の位置精度を向上させることができる。
【００２３】
以上に説明した発明者らの検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の好適な一実施例である実施例１の超音波探傷方法を、図１〜図７を用いて説明する。
【００２５】
本実施例の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置を、図１、図２、図３および図４を用いて説明する。本実施例に用いられる超音波探傷装置１は、リニアアレイ探触子２、走査装置４、駆動制御部２５、表示部２６、入力部２７および信号処理装置６３を有する（図２参照）。超音波の伝播方向を調節できるリニアアレイ探触子２は、図４に示すように、一列に複数の振動子３を配列している。
【００２６】
環状の軌道３０はラック３１を外面に形成している。このラック３１は、周方向において軌道３０を一周するように設けられる。さらに、軌道位置調節ネジ３２が、２本ずつ対になって、軌道３０の周方向において少なくとも三箇所で、軌道３０にそれぞれ取り付けられている。対になった軌道位置調節ネジ３２は、軌道３０の周方向の同じ位置で、ラック３１の両側に設けられる。これらの軌道位置調節ネジ３２は、軌道３０から軌道３０の中心に向かって伸びている。
【００２７】
走査装置４は、周方向走査装置９および軸方向走査装置１４を有する。周方向走査装置９は、走行体１０、モータ１１およびピニオン１２を有する。走行体１０は、軌道３０の外面を跨いでおり、軌道３０に沿って移動可能に、軌道３０に取り付けられる。走行体１０に取り付けられたローラ２９Ａ，２９Ｂが軌道３０の内面に設定されている。モータ１１が走行体１０に取り付けられ、ラック３１と噛み合うピニオン１２がモータ１１の回転軸に取り付けられる。エンコーダ１３がモータ１１の回転軸に連結される。
【００２８】
軸方向走査装置１４は、ボールネジ１５およびモータ１６を有する。ボールネジ１５は、走行体１０に回転可能に取り付けられ、軌道３０と直交する方向に伸びている。走行体１０に取り付けられたモータ１６の回転軸がボールネジ１５に連結されている。エンコーダ１７がモータ１６の回転軸に連結される。
【００２９】
ガイドになるアーム１８が、走行体１０に取り付けられ、走行体１０からボールネジ１５と平行に伸びている。連結板１９がアーム１８の先端部に固定され、ボールネジ１５の先端部が回転可能に連結板１９に取り付けられている。
【００３０】
探触子支持装置５は、走行体５Ａおよび探触子ホルダ６を有する。走行体５Ａは、アーム１８に摺動可能に取り付けられ、ボールネジ１５と噛み合っている。支持棒７の一端部が、走行体５Ａに、支持棒７の軸方向において移動可能に取り付けられる。探触子ホルダ６が支持棒７の他端部に取り付けられる。探触子ホルダ６の、リニアアレイ探触子２を取り付ける探触子支持部材６Ｂが、ボールネジ１５の軸方向と平行になっている。圧縮コイルバネ８が、走行体５Ａと探触子ホルダ６の間で支持棒７を取り囲んで配置される。圧縮コイルバネ８は、探触子ホルダ６を、走行体５Ａとは反対の方向に押圧する。圧縮コイルバネ８が探触子ホルダ６を押圧しても、支持棒７が走行体５Ａから抜けることはない。探触子ホルダ６はジンバル構造になっている。
【００３１】
超音波探傷装置１の信号処理装置６３は、図３に示されるように、送受信部２０、演算部２４および記録部（メモリ）２８を有する。送受信部２０はパルサ２１、レシーバ２２および遅延時間制御部２３を有する。パルサ２１およびレシーバ２２は遅延時間制御部２３に接続される。リニアアレイ探触子２の各振動子３がパルサ２１およびレシーバ２２にそれぞれ接続される。コンピュータである演算部２４が、送受信部２０の遅延時間制御部２３、駆動制御部２５、表示部２６、入力部２７および記録部２８にそれぞれ接続される。が、それぞれ、コンピュータである演算部２４に接続される。モータ１１，１６およびエンコーダ１３，１７が駆動制御部２５に接続される。
【００３２】
超音波探傷装置１を用いた本実施例の超音波探傷方法を説明する。本実施例の超音波探傷方法における検査対象物は、例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５である。ＢＷＲの原子炉圧力容器３４には、図５に示すように、複数のノズル３５が設けられる。配管３８が各ノズル３５に接続される。ノズル３５は、図１に示すように、曲面部、円筒部３６および円筒傾斜部３７を形成している。この曲面部は原子炉圧力容器３４の側面につながっている。円筒部３６は、曲面部につながり、この曲面部と円筒傾斜部３７の間に存在している。円筒傾斜部３７では、配管３８につながる部分の外径が円筒部３６につながる部分の外径よりも小さくなっている。円筒傾斜部３７は、外径の大きな円筒部３６から外径の小さい配管３８へとつながっている。
【００３３】
走査装置４が取り付けられた軌道３０が、ノズル３５に接続された配管３８に、この配管３８を取り囲むように設置される。軌道３０の設置に際して、まず、スペーサ３３が、配管３８の外面に接触させて、配管３８に取り付けられる。スペーサ３３は軌道３０と配管３８の間隔を一定にするために使用される。軌道３０は、このスペーサ３３の周囲に配置され、軌道３０に設けられた各軌道位置調節ネジ３２の先端をスペーサ３３に接触させる。軌道３０と配管３８の外面との間の間隔が、周方向において等距離になるように、それぞれの軌道位置調節ネジ３２により調節される。このようにして、軌道３０が配管３８を取り囲んで配管３８に取り付けられる。
【００３４】
軌道３０は半割になっており、半割状の軌道３０のそれぞれの一端部が互いに回転可能に接続され、半割状の軌道３０のそれぞれの他端部は互いにロックされるように構成されている。軌道３０を、配管３８の周囲を取り囲むように配置するときには、他端部のロックを外して一対の半割状の軌道３０を開いて配管３８を一対の半割状の軌道３０の間に配置し、半割状の軌道３０の各他端部を互いにロックして結合する。
【００３５】
軌道３０が配管３８に取り付けられたとき、ボールネジ１５およびアーム１８がノズル３５および配管３８の軸方向に伸びており、ボールネジ１５およびアーム１８のそれぞれの一端部を結合する連結板１９が原子炉圧力容器３４の方を向いている。モータ１６を回転してボールネジ１５と噛み合う走行体５Ａをノズル３５の軸方向に移動させ、リニアアレイ探触子２を円筒部３６の外面に接触させる。ボールネジ１５およびアーム１８はノズル３５の中心軸と平行になっている。
【００３６】
リニアアレイ探触子２の各振動子３から超音波を送信しながら、モータ１１を回転させてリニアアレイ探触子２を円筒部３６の外面に沿って円筒部３６の周方向に移動させる。すなわち、回転するモータ１１によってラック３１と噛み合うピニオン１２が回転し、走行体１０が軌道３６に沿って円筒部３６の周方向に移動される。走行体１０の配管３８の周方向への移動により、円筒部３６の外面に接触しているリニアアレイ探触子２を円筒部３６の周方向に移動させることができる。リニアアレイ探触子２は、円筒部３６の周方向において円筒部３６を一周する。ローラ２９Ａ，２９Ｂが軌道３０に内面に接触しているので、走行体１０が軌道３０から外れることはない。リニアアレイ探触子２が円筒部３６の周方向に移動されるとき、探触子ホルダ６が圧縮コイルバネ８によって円筒部３６側へ押されるので、リニアアレイ探触子２が一定の力で円筒部３６の外面に押し付けられる。また、探触子ホルダ６がジンバル構造になっているため、周方向に移動するリニアアレイ探触子２が円筒部３６の外面の緩やかな形状変化に追従することができる。
【００３７】
ここで、リニアアレイ探触子６の各振動子３から検査体対象物であるノズル３５への超音波の入射について、説明する。円筒部３６の外面に置かれた各振動子３に対してタイミングパターン（遅延時間パターン）４０を設定することにより、各々の振動子３で発生してノズル３５内に入射されたそれぞれの超音波の波面４３が合成され、設定した方向に伝播する超音波の合成波４４になる。また、合成波４４は、設定した点で波を強め合う焦点４１を形成し、それぞれの振動子３に対する遅延時間パターン４０を変化させることにより、ノズル３５内での超音波の伝播方向および焦点距離を自由に制御できる。このリニアアレイ探触子２をノズル３５の円筒部３６の外面に前述したように配置し、それぞれの振動子３に対する遅延時間パターンを制御することにより、ノズル３５への超音波の入射方向がノズル３５の軸方向において走査され、ノズル３５内で超音波の伝播方向を扇形状に変化させることができる。このため、図１１に示すように、円筒部３６の外面上でのリニアアレイ探触子２の位置を基点にした扇形の超音波入射領域４５がノズル３５の軸方向に形成される。このため、リニアアレイ探触子２をノズル３５の軸方向に走査させることなく、ノズルコーナ部の体積検査範囲の全領域に超音波を入射させることができる。
【００３８】
リニアアレイ探触子２が、前述したように、配管３８に設置された走査装置４により円筒部３６の外面に接触されて周方向に走査される前に、検査員が、ノズルコーナ部の超音波探傷を行うために必要なリニアアレイ探触子２の走査条件を決める各パラメータ（例えば、リニアアレイ探触子２のノズル３５の軸方向の位置、走査範囲、走査速度および走査方向等）の情報、および超音波に関する各パラメータ（例えば、超音波の入射角度の範囲および超音波の複数の焦点位置等）の情報を入力部２７に入力する。これらのパラメータの情報が入力部２７から演算部２４に入力される。
【００３９】
演算部２４は、走査条件を決めるパラメータ（例えば、リニアアレイ探触子２のノズル３５の軸方向の位置）の情報を駆動制御部２５に伝え、駆動制御部２５は入力したその情報に基づいて制御信号を生成する。モータ１６はこの制御信号により回転される。モータ１６の回転によってボールネジ１５が回転し、走行体５Ａをボールネジ１５の軸方向、すなわちノズル３５の軸方向に移動させる。アーム１８は、走行体５Ａがノズル３５の軸方向に移動する際のガイドになり、ボールネジ１５の回転によって走行体５Ａが回転するのを防止している。モータ１６の回転軸に連結されたエンコーダ１７が、モータ１６の回転数に対応した信号を出力する。この信号を入力した駆動制御部２５は、エンコーダ１７からのその信号の出力回数を計数し、演算部１２はその出力回数の計数に基づいて走行体５Ａ、すなわちリニアアレイ探触子２の、ノズル３５の軸方向における位置を算出する。算出されたこの位置の情報は、記録部２８に入力され、記録部２８に記録される。検査員によって指定された、ノズル軸方向の位置に、リニアアレイ探触子２が到達したとき、駆動制御部２５によりモータ１６が停止され、リニアアレイ探触子２の、ノズル軸方向への移動が停止される。このようにして、リニアアレイ探触子２が、ノズルコーナ部の超音波探傷を行うための、ノズル軸方向における超音波の入射位置に設定される。この後、ノズルコーナ部の超音波探傷が終了するまで、モータ１６が駆動されず、リニアアレイ探触子２がノズル軸方向に移動されない。
【００４０】
リニアアレイ探触子２がノズル軸方向における超音波の入射位置に設定された後、演算部２４は、走査条件を決める各パラメータ（例えば、リニアアレイ探触子２の走査範囲、走査速度および走査方向等）の情報を用いてモータ１１の回転速度および回転方向等を算出する。算出されたモータ１１の回転速度および回転方向等が駆動制御部２５に伝えられ、駆動制御部２５からの制御信号に基づいてモータ１１がその回転速度でその回転方向に駆動される。このため、走行体１０が、リニアアレイ探触子２の走査範囲内で、前述したように、軌道３０に沿って移動する。走行体１０の周方向への移動に伴い、モータ１１の回転軸に連結されたエンコーダ１３は、モータ１１の回転数に対応した信号を出力する。この信号を入力した駆動制御部２５は、エンコーダ１３からのその信号の出力回数を計数し、演算部１２ではその出力回数の計数に基づいて走行体１０、すなわちリニアアレイ探触子２の周方向における位置を算出する。算出されたこの位置の情報は、記録部２８に入力され、記録部２８に記録される。
【００４１】
入力部２７に入力された超音波に関する各パラメータ（例えば、超音波の入射角度の範囲および超音波の複数の焦点位置等）の情報を用いた超音波のノズル３５への入射について説明する。リニアアレイ探触子２の各振動子３で発生した超音波をノズル３５の円筒部３６に入射するとき、走行体１０の移動が停止される。走行体１０の移動が停止された状態で、各振動子３で発生した超音波の入射方向が、ノズル３５の軸方向において走査され、ノズル３５のノズルコーナ部の超音波探傷が実施される。
【００４２】
リニアアレイ探触子２の各振動子３に入力される遅延時間パターン４０の情報は、超音波に関する各パラメータ（例えば、超音波の入射角度の範囲および超音波の複数の焦点位置等）の情報を用いて演算部２４で作成される。作成された遅延時間パターン４０の情報は、それぞれの振動子３に対する遅延時間情報を含んでいる。遅延時間パターン４０の情報は演算部２４から遅延時間制御部３４に伝えられる。
【００４３】
パルサ２１は、この振動子３に対して高電圧パルスである超音波送信信号を出力する。遅延時間制御部３４は、遅延時間パターン４０の情報にマッチングした個々の振動子３に対する遅延時間情報をパルサ２１に出力する。パルサ２１は、個々の振動子３に対する遅延時間情報に基づいてそれぞれの振動子３に対する超音波送信信号の出力時点を変える。すなわち、遅延時間が長い振動子３に対する超音波送信信号の出力時点は、遅延時間が短い振動子に対するそれよりも遅くなる。この結果、各振動子３からノズル３５の円筒部３６への超音波の送信時点が、遅延時間パターン４０の情報にマッチングして異なる。このため、各々の振動子３で発生してノズル３５内に入射されたそれぞれの超音波の合成波４４が、ノズル３５の軸方向において、ノズルコーナ部側に位置する焦点４１に向かって、ノズル３５内を伝播する（図４参照）。
【００４４】
演算部２４は、１つの遅延時間パターン４０の情報を作成するのではなく、入力された超音波の入射角度の範囲内で指定された数の焦点４１の位置に対応した数の遅延時間パターン４０の情報を作成する。入力部２７から入力される各焦点４１の位置は、図１１（Ａ）に示す扇形の超音波入射領域４５における円弧上に存在する位置である。それらの遅延時間パターン４０の情報は、超音波探傷を行う前に、演算部２４で作成され、遅延時間制御部２３のメモリ（図示せず）に格納されている。それぞれの遅延時間パターン４０の情報は、円筒部３６の外面上での円筒部３６の周方向における或る位置を基点にした扇形の超音波入射領域４５がノズル３５の軸方向においてノズル３５内に形成されるように、作成される。
【００４５】
遅延時間制御部２３は、超音波探傷時において、遅延時間パターン４０の情報に対応した個々の振動子３に対応する各遅延時間情報に基づいてそれぞれの振動子３に対する超音波送信信号の出力時点を変えるように、パルサ２１を制御する。この結果、パルサ２１からの超音波送信信号を入力した各々の振動子３は、該当する遅延時間情報に対応する時間差を持って超音波を発生し、この超音波をノズル３５に入射する。遅延時間制御部２３は、それぞれの遅延時間パターン４０の情報に基づいて前述のようにパルサ２１を制御するため、各振動子３からノズル３５内に送信された超音波が、ノズル３５の軸方向において、入射方向を変えるように走査される。すなわち、各振動子３から送信されたそれぞれの超音波に基づいてノズル３５内で生成された合成波４４が、ノズル３５の軸方向において、焦点４１の位置を変えるように走査される。異なる遅延時間パターン４０の情報に対応してノズル３５内で生成された各合成波４４は、扇形の超音波入射領域４５内において、ノズルコーナ部の体積検査範囲（図８に示されるＡＢＣＤの領域）に向かって伝播される。このようにして、円筒部３６の周方向の或る位置でのノズルコーナ部の体積検査範囲に対する超音波探傷が実施される。
【００４６】
円筒部３６の周方向の或る位置での、以上のようなノズル軸方向における超音波の照射による探傷が終了した後、モータ１１を駆動して走行体１０を所定距離だけ周方向に移動させる。走行体１０が所定距離移動した後、モータ１１を停止して走行体１０の周方向への移動を停止させる。この状態では、リニアアレイ探触子２が周方向に所定距離だけ移動されている。そして、この位置で、円筒部３６の外面に接触している各振動子３から、前述したように、各超音波を円筒部３６に入射させ、その位置でのノズルコーナ部の体積検査範囲に対する超音波探傷が実施される。
【００４７】
以上に述べたように、ノズル３５の軸方向において超音波の入射方向を変える超音波の走査を行って扇形の超音波入射領域４５内において超音波の伝播方向を変えることによるノズルコーナ部の体積検査範囲の超音波探傷、およびリニアアレイ探触子２の周方向への移動を繰り返す。この結果、円筒部３６の全周に亘ってリニアアレイ探触子２を移動させることができ、ノズルコーナ部の体積検査範囲の超音波探傷をノズル３５の全周に亘って実行することができる。
【００４８】
各振動子３からノズル３５内に入射された超音波は、ノズルコーナ部の内面、およびノズルコーナ部に欠陥が存在する場合にはこの欠陥で反射され、リニアアレイ探触子２の各振動子３で反射波として受信される。各振動子３において、受信された超音波が圧電変換されて電気信号に変換される。それぞれの振動子３から出力された電気信号がレシーバ２２に入力される。
【００４９】
ノズルコーナ部の内面または欠陥で反射した超音波がそれぞれの振動子３に受信されるまでにノズル３５内を伝播する距離が異なっている。このため、ノズル３５内の同じ位置で反射された超音波が各振動子３に受信されるまでの時間に差が生じる。レシーバ２２は、各振動子３から入力した各電気信号を増幅する。遅延時間制御部２３では、レシーバ２２で増幅された各信号に対する受信の時間差を考慮して、合成し、１つの超音波受信信号を作成する。作成された超音波受信信号の情報、例えば、超音波の送信から受信までに要する時間、および超音波受信信号の大きさ等に関する情報が、レシーバ２２から演算部２４に伝えられる。演算部２４は、入力した超音波受信信号の情報を、記録部２８に記録し、表示部２６に表示する。演算部２４は、入力した超音波受信信号の情報に基づいて、例えば、横軸を時間、縦軸を信号強度で表す波形表示情報、および超音波の入射範囲を波形の波高値によって色調変えて表示するセクタ画像表示情報を作成する。これらの表示情報は、演算部２４から表示部２６に出力され、表示部２６の画面に表示される。
【００５０】
また、演算部２４は、エンコーダ１３の出力基づいて算出したリニアアレイ探触子２のノズル３５の周方向におけるそれぞれの位置と、受信した超音波の情報を対応付けて記録部２８に記録することができる。
【００５１】
超音波探傷装置１を用いてノズル３５のノズルコーナ部を対象に行われた本実施例の超音波探傷方法により得られた超音波探傷結果の例を、図６および図７を参照して説明する。
【００５２】
欠陥４６が、図６（Ａ）に示すように、そのノズルコーナ部の内部に存在する場合について、説明する。リニアアレイ探触子２をノズル３５の円筒部３６の外面に置き、このリニアアレイ探触子２の各振動子３からノズル３５に入射される超音波を、前述したように、ノズル３５の軸方向に走査して、図６（Ａ）に示すように、ノズルコーナ部の体積検査範囲を含む扇形の超音波入射領域４５に入射する。
【００５３】
リニアアレイ探触子２の各振動子３から図６（Ａ）に示すように送信された超音波の反射波を各振動子３に受信することによって得られた超音波受信信号に基づいて演算部２４により作成され、表示部２６に表示された画像情報を、図６（Ｂ）に示す。リニアアレイ探触子２の中心位置は、表示部２６の画面上部に三角４７で表示され、リニアアレイ探触子２の中心位置を基にノズルコーナの輪郭線４８を破線で描いている。リニアアレイ探触子２の中心位置（三角４７）を基点にした扇形の超音波入射領域４５の輪郭線４９で表示され、さらに、表示部２６には、ノズルコーナ部の内面からの反射波に基づいた反射エコー部５０、および他の反射エコー部５１が表示されている。
【００５４】
輪郭線４８上よりリニアアレイ探触子２の中心位置側に反射エコー部２１が存在するため、検査員はノズルコーナ部の内部に超音波の反射源となる欠陥が存在すると判断する。また、リニアアレイ探触子２が円筒部３６上にあるため、その反射源の位置は、リニアアレイ探触子２の中心位置を基点にして、超音波の振り角度および反射源までの超音波の伝播距離（ノズル３５内の音速に）を基に三角関数の公式を用いて容易に算出することができる。リニアアレイ探触子２の中心位置から反射源までの超音波の伝播距離は、超音波の受信時間と超音波のノズル３５内への送信開始時間の差の１／２にノズル３５内の音速をかけることによって求められる。
【００５５】
ノズルコーナ部に欠陥が存在しない場合には、図７（Ｂ）に示す画像情報が表示部２６に表示される。図７（Ａ）は、図６（Ａ）と同様に、円筒部３６の外面に置かれたリニアアレイ探触子２からの超音波の入射状況を示している。
【００５６】
ノズルコーナ部に欠陥が存在しない場合には、表示部２６の画面には、リニアアレイ探触子２の中心位置（三角４７）、ノズルコーナの輪郭線４８、超音波入射領域４５の輪郭線４９およびノズルコーナ部の内面からの反射波に基づいた反射エコー部５０が表示される。ノズルコーナ部に欠陥が存在しないため、反射エコー部５１は表示されない。
【００５７】
本実施例によれば、リニアアレイ探触子２をノズル３５の円筒部３６の外面に設置し、リニアアレイ探触子２の各振動子３から円筒部３６への超音波の入射方向を、焦点４１の位置を変えるようにノズル３５の軸方向に走査し、ノズルコーナ部の超音波探傷を行うので、ノズル３５の外面の曲率の影響を受けずに、ノズルコーナ部に存在する欠陥の位置を精度良く特定することができる。
【００５８】
本実施例は、ノズル３５の軸方向において、ノズル３５に入射する方向を、ノズル３５の軸方向において走査するので、円筒部３６の外面上でのリニアアレイ探触子２を基点に、ノズルコーナ部の体積検査範囲を含む扇形の超音波入射領域４５内に超音波を伝播させることができ、ノズルコーナ部の体積検査範囲を対象にした超音波探傷を、リニアアレイ探触子２をノズル３５の軸方向に走査させないで行うことができる。このため、ノズルコーナ部を対象にした超音波探傷に要する時間を短縮することができる。
【００５９】
本実施例によれば、特開２００１−２２１７８４号公報に記載された超音波探傷におけるように、斜角探触子の適切な設置位置および適切な屈折角を選定するための難しい検討が不要になる。さらに、本実施例は、リニアアレイ探触子２を用いて超音波を前述のようにノズル３５の軸方向に走査するので、特開２００１−２２１７８４号公報に記載された超音波探傷よりも、ノズルコーナ部に存在する小さな欠陥を検出することができる。
【実施例２】
【００６０】
本発明の他の実施例である実施例２の超音波探傷方法を、図１３〜図１７を用いて説明する。本実施例の超音波探傷方法における検査対象物は、例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５である。
【００６１】
本実施例の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置１Ａは、実施例１で用いられる超音波探傷装置１において探触子ホルダ６を探触子ホルダ６Ａに替えた構成を有する。探触子ホルダ６Ａの、リニアアレイ探触子２を取り付ける探触子支持部材６Ｂが、ノズル３５の円筒傾斜部３７の傾斜面と平行になるように配置されている。図示されていないが、超音波探傷装置１Ａも、送受信部２０、演算部２４、駆動制御部２５、表示部２６、入力部２７および記録部２８を有している。
【００６２】
超音波探傷装置１Ａは、超音波探傷装置１と同様に、軌道３０をノズル３５に接続された配管３８を取り囲んで配管３８に設置される。実施例１と同様にモータ１６を駆動してリニアアレイ探触子２をノズル３５の円筒傾斜部３７の傾斜面上に設定する。探触子ホルダ６Ａが傾斜して設置された探触子支持部材６Ｂを有しているので、この探触子支持部材６Ｂに取り付けられたリニアアレイ探触子２を円筒傾斜部３７の傾斜面に接触させることができる。
【００６３】
リニアアレイ探触子２は、実施例１と同様にして、円筒傾斜部３７の傾斜面に沿ってノズル３５の周方向に走査される。リニアアレイ探触子２が円筒傾斜部３７の傾斜面上の周方向の或る位置に存在しているときに、遅延時間制御部２３がそれぞれの遅延時間パターン４０の情報に基づいて実施例１のようにパルサ２１を制御するため、リニアアレイ探触子２の各振動子３からノズル３５内へ送信される超音波が、実施例１と同様に、入射方向を変えて焦点４１の位置を変えるように、ノズル３５の軸方向において走査される。このため、図１５（Ａ）に示すように、ノズルコーナ部の体積検査範囲を含む扇形の超音波入射領域４５内で超音波を伝播させることができる。リニアアレイ探触子２から送信される超音波は、図１５（Ｂ）に示すように、ノズル３５の中心軸に向かっている。本実施例においても、演算部２４で作成された複数の遅延時間パターン４０の情報が遅延時間制御部３４のメモリに記憶されており、遅延時間パターン４０の情報に基づいて、リニアアレイ探触子２の各振動子３からのそれぞれの超音波の送信時点が、実施例１のように調節される。
【００６４】
各振動子３から円筒傾斜部３７を通してノズル３５内に入射された超音波は、ノズルコーナ部の内面、およびノズルコーナ部に欠陥が存在する場合にはこの欠陥で反射され、リニアアレイ探触子２の各振動子３で反射波として受信される。反射波を受信した各振動子３は、反射波に対応する電気信号を出力する。それぞれの振動子３から出力された電気信号がレシーバ２２に入力され、これらの電気信号を基に１つの超音波受信信号がレシーバ２で生成される。演算部２４は、入力した超音波受信信号に基づいて、実施例１と同様に、表示部２６に表示する表示情報を作成する。
【００６５】
本実施例で作成された表示情報の例を図１６および図１７に示す。
【００６６】
欠陥４６が、図１６（Ａ）に示すように、そのノズルコーナ部の内部に存在する場合について、説明する。リニアアレイ探触子２をノズル３５の円筒傾斜部３７の傾斜面上に置き、このリニアアレイ探触子２の各振動子３からノズル３５に入射される超音波を、前述したように、ノズル３５の軸方向に走査して、図１６（Ａ）に示すように、扇形の超音波入射領域４５に入射する。
【００６７】
リニアアレイ探触子２の各振動子３から図１６（Ａ）に示すように送信された超音波の反射波を各振動子３に受信することによって得られた超音波受信信号に基づいて演算部２４により作成され、表示部２６に表示された画像情報を、図１６（Ｂ）に示す。図１６（Ｂ）に示された表示部２６に表示された画像情報も、図６（Ｂ）に示す画像情報と同様に、リニアアレイ探触子２の中心位置（三角４７）、ノズルコーナの輪郭線４８、超音波入射領域４５の輪郭線４９、反射エコー部５０および他の反射エコー部５１を含んでいる。輪郭線４８上よりリニアアレイ探触子２の中心位置側に反射エコー部５１が存在するため、検査員はノズルコーナ部の内部に超音波の反射源となる欠陥が存在すると判断する。本実施例においても、ノズルコーナ部における欠陥の位置を容易に算出することができる。
【００６８】
ノズルコーナ部に欠陥が存在しない場合には、図１７（Ｂ）に示す画像情報が表示部２６に表示される。図１７（Ａ）は、図１６（Ａ）と同様に、円筒傾斜部３７の傾斜面に置かれたリニアアレイ探触子２からの超音波の入射状況を示している。
【００６９】
ノズルコーナ部に欠陥が存在しない場合には、表示部２６の画面には、リニアアレイ探触子２の中心位置（三角４７）、ノズルコーナ部の輪郭線４８、超音波入射領域４５の輪郭線４９およびノズルコーナ部の内面からの反射波に基づいた反射エコー部５０が表示される。ノズルコーナ部に欠陥が存在しないため、反射エコー部５１は表示されない。
【００７０】
リニアアレイ探触子２を円筒傾斜部３７の傾斜面に置いた本実施例においても、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例３】
【００７１】
本発明の他の実施例である実施例３の超音波探傷方法を、図１８を用いて説明する。本実施例の超音波探傷方法における検査対象物は、例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５である。
【００７２】
本実施例の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置は、超音波探傷装置１において、リニアアレイ探触子２を検査対象物であるノズル３５の周方向に傾斜させて探触子ホルダ６の探触子支持部材６ｂに取り付け、リニアアレイ探触子２のノズル３５に対向する面にくさび６０を取り付けた構成を有する。リニアアレイ探触子２は、図１８（Ｂ）に示すように、ノズル３５の周方向において、ノズル３５の中心を通る直線に対して反時計回りの方向に角度θだけ傾斜している。くさび６０のリニアアレイ探触子２に対向する面は、傾斜面になっている。
【００７３】
超音波探傷装置の軌道３０を、ノズル３５に接続された配管３８を取り囲むようにして配管３８に取り付ける。モータ１６を駆動させてボールネジ１５を回転させ、リニアアレイ探触子２を円筒部３６の軸方向の所定の位置まで移動させる。リニアアレイ探触子２の各振動子３が円筒部３６の外面に対向し、くさび６０の一面が円筒部３６の外面上に設定される。この状態で、実施例１と同様に、複数の遅延時間パターン４０の情報を用いてノズル３５の軸方向において超音波の入射方向を変える超音波の走査を行って、扇形の超音波入射領域４５内において超音波の伝播方向を変えることによるノズルコーナ部の体積検査範囲の超音波探傷、およびリニアアレイ探触子２の周方向への移動が繰り返され、ノズル３５の全周に亘ってノズルコーナ部の体積検査範囲の超音波探傷が行われる。
【００７４】
本実施例は、円筒部３６の外面上に置かれたくさび６０の傾斜面にリニアアレイ探触子２を接触させているので、リニアアレイ探触子２の各振動子３から送信された超音波は、ノズル３５の中心を通る直線に対して反時計回りの方向に角度θだけ傾斜した方向に進んでくさび６０を通過して円筒部３６に入射される（図１８（Ｂ）参照）。遅延時間制御部２３がそれぞれの遅延時間パターン４０の情報に基づいて実施例１のようにパルサ２１を制御するため、リニアアレイ探触子２の各振動子３からノズル３５内へ反時計回りの方向に角度θだけ傾斜して送信される超音波が、実施例１と同様に、ノズル３５の軸方向において、入射方向を変えて焦点４１の位置を変えるように、走査される。リニアアレイ探触子２の各振動子３から送信されたそれぞれの超音波は、この超音波の、円筒部３６への、周方向における入射位置を基点に反時計回りの方向に角度θだけ傾斜している扇形の超音波入射領域４５内を伝播してノズルコーナ部に到達する。
【００７５】
発明者らは、本実施例のように円筒部３６の外面に置かれたくさび６０の傾斜面にリニアアレイ探触子２を設置した場合、および実施例１のようにくさび６０を用いずに円筒部３６の外面にリニアアレイ探触子２を置いた場合におけるノズルコーナ部の超音波探傷の性能を比較した。この結果、くさび６０を用いないで円筒部３６の外面にリニアアレイ探触子２を置いた場合では、各振動子３で発生した超音波がノズル３５の中心軸に向かってノズル３５に入射される。このため、ノズルコーナ部の内面から内部に向かうき裂５７が存在する場合、ノズル３５の中心軸に向かう超音波は、図１９（Ｂ）に示すように、ノズルコーナ部に存在するき裂５７の先端で反射される。しかしながら、本実施例では、ノズル３５の周方向に傾斜したくさび６０を用いているため、各振動子３で発生した超音波が、ノズル３５の中心を通る直線に対して反時計回りの方向に角度θだけ傾いた方向でノズル３５に入射されるので、図１９（Ａ）に実線で示すように、き裂５７の、ノズルコーナ部の内面に存在する開口部で反射される。さらに、リニアアレイ探触子２が周方向に移動したとき、各振動子３で発生した超音波が図１９（Ａ）に破線で示すように、き裂５７の先端で反射される。くさび６０を用いることによりき裂５７の開口部に超音波を斜めに入射させることができる本実施例は、き裂５７の開口部で反射波を得ることができ、実施例１に比べてノズルコーナ部に存在するき裂５７をより精度良く検出することができる。一般的に、き裂における超音波の反射率は、き裂の先端部よりもき裂の開口部で相対的に大きくなるので、き裂の開口部での反射波が得られる本実施例は、き裂をより精度良く検出することができる。
【００７６】
各振動子３で受信された反射波を基に作成された超音波受信信号に基づいて、演算部２４は、実施例１と同様に、表示部２６に表示する表示情報を作成する。本実施例で作成された表示情報の例を図２０および図２１に示す。
【００７７】
図２０（Ａ）に示すようにノズルコーナ部にノズルの周方向に開口したき裂６１がある場合、図２１（Ａ）に示すようにノズルコーナ部にノズルの軸方向に開口したき裂６４がある場合、および図２２（Ａ）に示すようにノズルコーナ部にき裂が存在しない場合において、作成されて表示部２６に表示された表示画像が、図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）および図２２（Ｂ）にそれぞれ示される。いずれのケースにおいても、前述したように、リニアアレイ探触子２に取り付けられたくさび６０円筒部３６の外面上に置き、リニアアレイ探触子２の各振動子３で発生した超音波を図１９（Ａ）に示すように円筒部３６に入射し、各遅延時間パターン４０の情報に基づいて、各振動子３からノズル３に入射される超音波を、ノズル３５の軸方向において、入射方向を変えて焦点４１の位置を変えるように、走査して、その超音波を扇形の超音波入射領域４５内に伝播させる。
【００７８】
図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）および図２２（Ｂ）に示されたそれぞれ表示画像は、リニアアレイ探触子２の中心位置（三角４７）、ノズルコーナの輪郭線４８、および超音波入射領域４５の輪郭線４９の各表示情報を含んでいる。周方向のき裂６１が存在する場合における図２０（Ｂ）の表示画像は、反射エコー部６２，６３の表示画像を含んでいる。ノズルコーナの輪郭線４８上に存在する反射エコー部６２の表示画像は、き裂６１の開口部の表示画像であり、ノズルコーナの輪郭線４８よりもリニアアレイ探触子２側に位置する反射エコー部６３の表示画像はき裂６１の先端部の表示画像である。反射エコー部６２の表示画像および反射エコー部６３の表示画像により、き裂６１の長さを求めることができる。軸方向のき裂６４が存在する場合における図２１（Ｂ）の表示画像は、反射エコー部６５の表示画像を含んでいる。ノズルコーナの輪郭線４８上に存在する反射エコー部６４の表示画像は、軸方向のき裂６４の開口部の表示画像である。
【００７９】
また、反射源（き裂）の位置は、リニアアレイ探触子２が円筒部３６上に存在するため、リニアアレイ探触子２の中心から、超音波の振り角度とくさび６０の傾斜角の合成屈折角と、反射源までの伝播距離を基に三角関数の公式から容易に算出できる。
【００８０】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、くさび６０を用いているので、ノズルコーナ部に存在するき裂をより精度良く検出することができる
【実施例４】
【００８１】
本発明の他の実施例である実施例４の超音波探傷方法を、図２３および図２４を用いて説明する。本実施例の超音波探傷方法における検査対象物は、例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５である。
【００８２】
本実施例の超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置１Ｂは、超音波探傷装置１において探触子ホルダ６を一対の探触子ホルダ６Ｃに替え、リニアアレイ探触子２を、くさび６０Ａを取り付けたリニアアレイ探触子２Ａおよびくさび６０Ｂを取り付けたリニアアレイ探触子２Ｂに替えた構成を有する。さらに、超音波探傷装置１Ｂでは、送受信部２０が、リニアアレイ探触子２Ａ用のパルサ２１（第１パルサ）およびレシーバ２２（第１レシーバ）およびリニアアレイ探触子２Ｂ用のパルサ２１（第２パルサ）およびレシーバ２２（第２レシーバ）を有し、第１および第２パルサおよび第１および第２レシーバが、同じ遅延時間制御部２３に接続されている。超音波探傷装置１Ｂの他の構成は超音波探傷装置１と同じである。
【００８３】
一対の探触子ホルダ６Ｃは、所定の間隔だけ離して走行体５Ａに軸方向に移動可能に取り付けられた２本の支持棒７にそれぞれ取り付けられる。リニアアレイ探触子２Ａが、１つの探触子ホルダ６Ｃの探触子支持部材６Ｂに、ノズル３５の中心を通る直線に対して時計回りの方向に角度θで傾斜して取り付けられる。このリニアアレイ探触子２Ａには、くさび６０Ａの傾斜面が取り付けられる（図２４（Ｂ）参照）。リニアアレイ探触子２Ｂが、他の探触子ホルダ６Ｃの探触子支持部材６Ｂに、ノズル３５の中心を通る直線に対してリニアアレイ探触子２Ａとは逆方向で反時計回りの方向に角度θで傾斜して取り付けられる。このリニアアレイ探触子２Ｂには、くさび６０Ｂの傾斜面が取り付けられる（図２４（Ｂ）参照）。くさび６０Ａ，６０Ｂでは、ノズル３５の周方向において互いに対向する面の高さがそれぞれの反対側の面の高さよりも高くなっている。
【００８４】
超音波探傷装置の軌道３０を、ノズル３５に接続された配管３８を取り囲むようにして配管３８に取り付ける。モータ１６を駆動させてボールネジ１５を回転させ、走行体５Ａを連結板１９に向かって移動させる。これにより、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂを円筒部３６の軸方向の所定の位置まで移動させる。リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂのそれぞれの各振動子３が円筒部３６の外面に対向し、くさび６０Ａ，６０Ｂのそれぞれの一面が円筒部３６の外面に接触される。この状態で、実施例１と同様に、複数の遅延時間パターン４０の情報を用いてノズル３５の軸方向においてリニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂのそれぞれに対して超音波の入射方向を変える超音波の走査を行って、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂに対応するそれぞれの扇形の超音波入射領域４５内において超音波の伝播方向を変えることによるノズルコーナ部の体積検査範囲の超音波探傷、およびリニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂの周方向への移動が繰り返され、ノズル３５の全周に亘ってノズルコーナ部の体積検査範囲の超音波探傷が行われる。図２４（Ａ）に示すようにリニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂのノズル３５の周方向における位置が異なっているので、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂのそれぞれの振動子３から送信される超音波で同時に超音波探傷されるノズルコーナ部の領域が異なっている。しかしながら、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂが円筒部３６の全周に亘って走査されるので、結果的に、それぞれのリニアアレイ探触子から送信される各超音波は、ノズル３５の全周において、ノズルコーナ部の体積検査範囲に伝播される。ニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂは、周方向において同じ方向に移動する。
【００８５】
ノズルコーナ部の超音波探傷を行う際には、リニアアレイ探触子２Ａの各振動子３から送信された超音波は、ノズル３５の中心を通る直線に対して時計回りの方向に角度θだけ傾斜した方向に進んでくさび６０Ａを通過して円筒部３６に入射され、リニアアレイ探触子２Ｂの各振動子３から送信された超音波は、ノズル３５の中心を通る直線に対して反時計回りの方向に角度θだけ傾斜した方向に進んでくさび６０Ｂを通過して円筒部３６に入射される。リニアアレイ探触子２Ａの各振動子３から送信される超音波とリニアアレイ探触子２Ｂの各振動子３から送信される超音波は、同時に送信されると図２４（Ｂ）に示すように互いに干渉する。このため、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂの各振動子３からは同時に超音波が送信されず、一方のリニアアレイ探触子（例えば、リニアアレイ探触子２Ａ）の各振動子３から超音波が送信されているときには、他方のリニアアレイ探触子（例えば、リニアアレイ探触子２Ｂ）の各振動子３からの超音波の送信が停止されている。
【００８６】
遅延時間制御部２３がそれぞれの遅延時間パターン４０の情報に基づいて、実施例１と同様に、第１および第２パルサ２１のそれぞれを制御する。この結果、リニアアレイ探触子２Ａの各振動子３からノズル３５内へ時計回りの方向に角度θだけ傾斜して送信される超音波が、ノズル３５の軸方向において、入射方向を変えて焦点４１の位置を変えるように、走査される。リニアアレイ探触子２Ａの各振動子３から送信された各超音波は、この超音波の、円筒部３６への、周方向における入射位置を基点に時計回りの方向に角度θだけ傾斜している扇形の超音波入射領域４５内を伝播してノズルコーナ部に到達する。
リニアアレイ探触子２Ｂの各振動子３からノズル３５内へ反時計回りの方向に角度θだけ傾斜して送信される超音波が、ノズル３５の軸方向において、入射方向を変えて焦点４１の位置を変えるように、走査される。リニアアレイ探触子２Ｂの各振動子３から送信された各超音波は、この超音波の、円筒部３６への、周方向における入射位置を基点に反時計回りの方向に角度θだけ傾斜している他の扇形の超音波入射領域４５内を伝播してノズルコーナ部に到達する。
【００８７】
反射波を受信したリニアアレイ探触子２Ａの各振動子３は、その反射波に対応する電気信号を第１レシーバへ出力され、第１レシーバはこれらの電気信号を基に１つの第１超音波受信信号を生成する。反射波を受信したリニアアレイ探触子２Ｂの各振動子３は、その反射波に対応する電気信号を第２レシーバへ出力され、第２レシーバはこれらの電気信号を基に１つの第２超音波受信信号を生成する。演算部２４は、入力した第１超音波受信信号に基づいて表示部２６に表示する第１表示情報、および入力した第２超音波受信信号に基づいて表示部２６に表示する第２表示情報をそれぞれ作成し、これらの表示情報は表示するために表示部２６に出力する。第１および第２表示情報は、例えば、図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）および図２２（Ｂ）に示されたそれぞれに対応する表示画像である。
【００８８】
本実施例は、実施例３で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、円筒部３６を一周する超音波探傷において、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂから異なる方向に送信されるそれぞれの超音波により異なる２方向での超音波探傷を同時に行うことができる。くさび６０Ａ，６０Ｂは、ノズル３５の周方向において反対側に傾斜する２つの傾斜面を形成した１つのくさびにし、その周方向において中央部でのくさびの、ノズルの半径方向における厚みを最も厚くしてもよい。
【実施例５】
【００８９】
本発明の他の実施例である実施例５の超音波探傷方法を、図２５を用いて説明する。本実施例の超音波探傷方法における検査対象物は、例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５である。
【００９０】
本実施例に用いられる超音波探傷装置は、実施例４で用いられる超音波探傷装置１Ｂにおいてリニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂの配置を入れ替えた構成を有している。本実施例に用いられる超音波探傷装置の他の構成は超音波探傷装置１Ｂと同じである。本実施例に用いられる超音波探傷装置では、くさび６０Ａ，６０Ｂの、ノズル３５の周方向において互いに対向する面の高さがそれぞれの反対側の面の高さよりも低くなっている（図２５（Ｂ）参照）。
【００９１】
本実施例も、実施例４と同様に、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂのそれぞれの振動子３から超音波が円筒部３６に向かって送信され、それぞれの振動子で受信した反射波に基づいてそれぞれの表示情報が作成される。
【００９２】
本実施例は、実施例４で生じる各効果を得ることができる。本実施例では、くさび６０Ａ，６０Ｂのそれぞれの傾斜面が、ノズル３５の周方向において、くさび６０Ａ，６０Ｂの対向する側面から遠ざかる方向に向かって低くなるように傾斜しているので、リニアアレイ探触子２Ａ，２Ｂのそれぞれの振動子３から送信される各超音波は、実施例４のように互いに干渉することはない。このため、ノズル３５の全周に亘るノズルコーナ部の超音波探傷に要する時間を実施例４よりも短縮することができる。
【００９３】
くさび６０Ａ，６０Ｂは、ノズル３５の周方向において反対側に傾斜する２つの傾斜面を形成した１つのくさびにし、その周方向において中央部でのくさびの、ノズルの半径方向における厚みを最も薄くしてもよい。
【実施例６】
【００９４】
本発明の他の実施例である実施例６の超音波探傷方法を、図２６および図２７を用いて説明する。本実施例の超音波探傷方法における検査対象物は、例えば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器３４に接合されたノズル３５である。
【００９５】
本実施例に用いられる超音波探傷装置は、実施例１で用いられる超音波探傷装置１においてリニアアレイ探触子２をマトリクスアレイ探触子６１に替えた構成を有している。本実施例に用いられる超音波探傷装置の他の構成は超音波探傷装置１と同じである。マトリクスアレイ探触子６１も、フェーズドアレイ探触子の一種である。
【００９６】
リニアアレイ探触子２が複数の振動子３を一列に配置しているのに対し、マトリクスアレイ探触子６１は、図２６に示すように、複数の振動子３を、２次元に、すなわち、横に複数列、縦に複数行配置している。このマトリクスアレイ探触子６１が、超音波探傷装置１において、リニアアレイ探触子２の替りに探触子支持部材６Ｂに取り付けられる。
【００９７】
超音波探傷装置１の軌道３０を、ノズル３５に接続された配管３８を取り囲むようにして配管３８に取り付ける。モータ１６を駆動させてボールネジ１５を回転させ、マトリクスアレイ探触子６１を円筒部３６の軸方向の所定の位置まで移動させる（図２７（Ａ）参照）。マトリクスアレイ探触子６１の各振動子３が円筒部３６の外面上に接触される。この状態で、実施例１と同様に、複数の遅延時間パターン４０の情報を用いてノズル３５の軸方向に２次元的に超音波の入射方向を変える超音波の走査を行って、ノズル３５の軸方向において扇形に広がりさらにノズル３５の周方向にも扇方に広がる超音波入射領域４５Ａ（図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）参照）を伝播する合成波を、ノズル３５内で生成する。この合成波は、設定した点で波を強め合う焦点４１を有し、遅延時間パターンを変化させることで、超音波の伝播方向や焦点距離を自由に制御できる。
【００９８】
本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、マトリクスアレイ探触子６１を用いることにより、くさび６０Ａ，６０Ｂを用いずに、ノズル３５の全周に亘る一度のマトリクスアレイ探触子６１の移動により、ノズル３５の周方向における時計回りおよび反時計回りでのノズルコーナ部に対する超音波探傷を行うことができる。
【００９９】
マトリクスアレイ探触子６１は、実施例１以外に、実施例２に適用することができる。
【０１００】
実施例１から実施例６のそれぞれの超音波探傷方法は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の原子炉圧力容器に接合されたノズルのノズルコーナ部の超音波探傷にも適用でき、さらに、原子力プラント以外のプラントの容器に接合されたノズルのノズルコーナ部、および配管に接合された管台のノズルコーナ部の超音波探傷にも適用できる。さらに、それぞれの実施例は、容器に取り付けた管台の内面のコーナ部に対する超音波探傷にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、プラントに用いられる容器および配管に接合されたそれぞれの管台の内面のコーナ部の超音波探傷に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１，１Ａ，１Ｂ…超音波探傷装置、２，２Ａ，２Ｂ…リニアアレイ探触子、３…振動子、４…走査装置、５…探触子支持装置、５Ａ，１０…走行体、６，６Ａ，６Ｃ…探触子ホルダ、９…周方向走査装置、１１，１６…モータ、１２…ピニオン、１４…軸方向走査装置、１５…ボールネジ、１８…アーム、２０…送受信部、２１…パルサ、２２…レシーバ、２３…遅延時間制御部、２４…演算部、２５…駆動制御部、２６…表示部、３０…軌道、３１…ラック、３４…原子炉圧力容器、３５…ノズル、３６…円筒部、３７…円筒傾斜部、４５…超音波入射領域、６０，６０Ａ，６０Ｂ…くさび、６１…マトリクスアレイ探触子。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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