技術紹介

デジタル RT を用いた厚板についての試験研究
田北雅彦 *1

大岡Takita Masahiro

紀一 *2

河原Ooka Norikazu

大吾 *3

Kawahara Daigo

根本好弘 *4

Nemoto Yoshihiro

当社では、IHI 横浜工場および相生工場における非破壊検査を担当し中でも放射線検査では、産業用高エネルギー X 線装置や放射性同位元素などを導入し原子力機器や火力発電プラントなどに関する厚板の放射（1）（イメー
線透過試験（RT）を実施している。一方、デジタル RT（DR）
については、規格化 を考慮して数年来 IP（2）ジングプレート）および DDA（デジタルディテクタアレイ）適用の研究 を継続しており、これまでは 950keVと 9MeV の直線加速器を使用した透過試験の検討を実施してきた。本研究では、3MeV と 9MeV の高エネル
ギー X 線発生装置（直線加速器）を用いフィルム、IP、DDA による透過試験を実施し、撮影条件や識別性などの比較検討をした。
キーワード：放射線透過試験（RT）、コンピューティドラジオグラフィ（CR）、デジタルラジオグラフィ（DR）、イメージングプレート（IP）、デジタルディテクタアレイ（DDA）、フィルム RT（F-RT）、複線形像質計（DW）、イメージクオリティインジケータ（IQI）

大型プラント向け厚板の放射線透過試験で多くの1. はじめに実績を有するが、この分野においても DR の適用

工業分野におけるデジタル RT（DR）は JIS Zが拡大するものと考える。従来のフィルム RT（F-3110「溶接継手の放射線透過試験方法－デジタルRT）では原子炉格納容器や各種プラントのバルブ（3）検出器による X 線及び g 線撮影技術」 として規RT を対象に材厚 400mm までの厚板に対する検査格化されている。当社では、規格化以前よりデジ実績がある。厚板に対する DR の適用については、

タル RT 機材の導入を進めているが、主な用途は段階的に比較検討を進めているところであり、JIS社内検査や現地配管の減肉調査など限定的であZ 3110 に準じる撮影に要する基礎条件やノウハウる。近年、DR は、本格的な導入に向け一般社団などの蓄積と知見の拡充を進めている。本稿で

法人日本ガス協会、一般社団法人日本ボイラ協会、は、これら DR 適用についての取組みを紹介する。

一般社団法人日本鋳鍛鋼会などで業界基準・規則

2. 高エネルギー X 線発生装置による DRの整備に向け具体的な検討が進められており、今

2.1 IQI・試験体の撮影配置など後さらに普及が進むものと考えられる。当社では、
高エネルギー X 線発生装置（直線加速器）を用いた

3MeV および 9MeV の高エネルギー X 線発生装

*1：検査事業部 横浜検査部 次長*2：一般社団法人日本溶接協会（AN 研究委員会 TF 顧問）*3：東京都立産業技術研究センター（AN 研究委員会 TF メンバー）*4：元株式会社 IHI キャスティングス（AN 研究委員会 TF メンバー）—

13—

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2.2 試験マトリクス

置（直線加速器）とその撮影配置などおよび外観写
真を、図 1 ～図 5 に示す。試験に用いた試験体は、3MeV および 9MeV の直線加速器による撮影条件を表 1 および表 2 に示す。

溶接試験片 t38mm に SM490A 鋼板を加え、各試験体厚さとした。

図1

図2

図3直線加速器と試験体の配置

3MeV 直線加速器

9MeV 直線加速器—

14—

図4IQI およびマーク配置

図5各 IQI とマークの配置

表13MeV での撮影条件（相生工場：3MeV 直線加速器、線源－ディテクタ間距離 SDD：1500mm）

表2

9MeV での撮影条件（横浜工場：9MeV 直線加速器、線源－ディテクタ間距離 SDD：2000mm）

注：Pb 増感紙はフィルムのみ使用—

15—

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2.3 試験画像（図 6 ～図 19：紙面の都合上、9MeVの画像のみ）
試験マトリクスのとおり 3MeV、9MeV の直線加速器を用いて従来 RT と比較し規格適合性を評価する。

図6図9DDA 9MeV t200mm

図 10DDA 9MeV t250mm

図 11

DDA 9MeV t300mm

FILM 9MeV t200mm

図7FILM 9MeV t300mm

図8FILM 9MeV t400mm
—16—

図 12

図 13

図 14

図 15IP 9MeV t200mm

図 16IP 9MeV t250mm

図 17

IP 9MeV t300mm

DDA 9MeV t350mm

DDA 9MeV t400mm

前回 DDA 9MeV t400mm—17—

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3.1 基本撮影条件
露出線図：FILM と DDA（積算回数 25 含む）および CR（IP）を図 20、図 21 に示す。
（1）3MeV の撮影条件（図 20）
フィルム濃度 2.0、DDA-GV 値 1300、SNRn200（目標値）、距離 1500mm（装置出力 0.15Gy/min at1m）

図 18

IP 9MeV t350mm

図 20

3MeV 各ディテクタの露出線量（2）9MeV の撮影条件（図 21）
図 19

IP 9MeV t400mm

フィルム濃度 2.0、DDA-GV 値 1300（積算回数25 回）、距離 2000mm（装置出力 20Gy/min at 1m）

IP と FILM はサイズが 10 × 12 インチ、DDA は8 × 8 インチ、貼り付ける画像の元サイズが違うた
め DDA は少し引延しによる拡大表示となる。
3. 試験結果
今回の試験では、3MeV および 9MeV のそれぞれの直線加速器での撮影において濃度 2.0 が得られる撮影条件を基準に各撮影媒体で必要な放射線量を確認し、さらに DDA による撮影では、積算回数と信号対ノイズ比（SNR）の関係を明らかにした。それらの結果は 3.1 節に示す。

図 21

また、検査の可否を判断するうえで最も重要な像質を確認した結果を 3.2 節に示す。
—18—

9MeV 各ディテクタの露出線量

（3）DDA 積算回数と信号対ノイズ比（SNR）の関係
DDA による撮影では、検査に使用可能な撮影画像を得るうえで積算処理が必須の場合が多く、ソフトウエアでその回数を指定できるようになっている。この処理は、画像を重ね合わせる積算処理を行うことにより画像の平均化処理を行い、ノイズを低減させ像質を向上させることを可能とする。前回の試験では、図 22 に示すようにエネル

図 22

ギー 9MeV の撮影において材厚 t77mm と t150mm

DDA 積算回数と SNR の関係の撮影で積算回数と SNR 値の関係を確認し、最適と考えられる積算回数を 25 回とし、それ以上はSNR が向上しないことを確認している。最適な積

表33MeV 直線加速器 像質計識別の結果

表49MeV 直線加速器 像質計識別の結果

算回数はエネルギーや DDA の特性などで変化する可能性があると思われるが、今回の試験では、前回試験で得られた知見に基づき、積算回数を 25とした画像で増質の比較を行った。
3.2 像質計の識別結果（4）

像質計の識別結果 は、表 3 および表 4 に示す
ように、3MeV および 9MeV の直線加速器による（5）画像で、複線形像質計の基準値 が共に満足されなかった。この像質計については、1MeV 以下のエネルギーでは参考値とすることに問題のない社（6）内データ が得られているが 600kV を超えるエネ（7）

ルギーでの使用は望ましくないとの海外文献 によ る 見 解 が あ る。 針 金 形 透 過 度 計 の 像 質 で は、DDA において材質が薄い方でクラス B の像質を、材質が厚くなるにつれてクラス A の像質を満足する。CR については、規格に基づく像質が満足できないことを確認した。有効形透過度計での像質の確認では、DDA では基準値以上の像質が得られること、CR では基準値を満足することを確認した。

—19—

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（3）最新 CR 機材の適用と各ディテクタの比較

4. まとめ現在、当社が所有する CR 装置は、軽量コンパ

本研究では、フィルムと DDA および IP の撮影

クトで現場出張用に 8 年前に導入したものであるにおいて以下 3 項目について知見を得ることがでが、最新型のものと比較し読取機構の分解能が高きた。

いものではない。

（1）3MeV の X 線を使用した DR の検証

上記の理由により本試験では、一般社団法人日本

これまで、300kV、1MeV、9MeV の X 線による溶接協会 AN 研究委員会（非破壊試験技術実用化

DR 適用の知見は有していたが、今回の試験では、研究委員会）の協力を得て、富士フイルム社製の最3MeV の直線加速器による、板厚 t50 ～ 200mm の新 FCR（FUJI Computed Radiography）装置を借用し撮影を実施することで、3MeV の X 線による DR9MeV の試験を実施した（図 15 ～図 19 参照）。

を導入に要する基礎データを収集できた。これにCR による画像では、DDA に比べ像質が低く、高より業容拡大に資する知見を拡充できたと考えるエネルギー領域では高感度の特性は発揮されない（3MeV 直 線 加 速 器 の 露 出 条 件 お よ び 高 エ ネ ル

ことを確認した。また材厚の増加に伴い DDA では

ギー X 線使用による識別性、DDA の最適積算回積算回数も増えるため、DR の露出時間は FILM と数と SNR の関係など）。

同程度の時間を必要とする。

（2）高出力化による像質の向上

5. 今後の課題

今年度は、図 13 に示すように材厚 400mm において文字や透過度計が確認できるレベルに像質を今回の試験研究では、DDA による放射線透過試改善させることができ、評価可能な像質が得られ験において、X 線装置の出力を上げることで、材ることを確認した。なお、像質改善の過程は、以厚 400mm 近傍の試験体の透過像が得られ、評価下に示す。昨年度は図 14 に示すように規格を満できることがわかった。また、高エネルギー領域足する像質の透過像を得ることができなかった。

では、高感度が特徴の CR が最も露出時間が掛か今年度は、装置の線量率を高く設定することでることが明らかになった。

像質の向上を図った。当初の線量率は 6Gy/min at

当社が使用する高エネルギー X 線発生装置 0.951m であり、材厚 t240mm 程度までは評価可能な透～ 9MeV を用いた DR についての基礎的なデータ過像を得ることができたがそれ以上は限界であっを得ることができた。これらの知見が DR 適用とた。次の試験では、12Gy/min at 1m に線量率を増業容拡大に資すればと考えている。

すことで t350mm の材厚まで観察が可能なことを今後は、DR の普及と活用の拡大など社会情勢確認した。今回の試験では、さらに出力を上げの変化に対応するため、試験条件の改善や最新の20Gy/min at 1m まで線量率を高めることで増質が機材による試験を通じ知見の拡充と技術の蓄積を改善できた。

図る必要があると考える。現在、日本溶接協会の（8）

直線加速器の定格は最大 30Gy/min at 1m まで上AN 研究委員会からは、知見の共有 などと共にげることができるため実使用ではさらに像質の改散乱線防止に関するアイデアなどの助言をいただ善が期待できる。

いている。それらの助言を今後の試験に反映し、さらなる知見の拡充を進める予定である。

—20—

（4） JIS Z 2306:2015：放射線透過試験用透過度計、謝辞

一般財団法人日本規格協会

本試験を実施するにあたり、日本溶接協会 AN（5） JIS Z 2307:2017：放射線透過試験用複線形像質研究委員会関係者の皆様には多くのご指導とご協計による像の不鮮鋭度の決定、一般財団法人力をいただきましたことを記し、ここに感謝の意

日本規格協会を表す。

（6） N. Ooka, M. Takita, K. Yokota：Application of
Digital Radiographic Testing Techniques to Thick

参考文献

Material using High-energy X-Ray, 15th APCNDT（1） ISO 17636-2:2013：Non-destructive testing of2017

welds - Radiographic testing - Part2:X- and（7） K. Bavendiek et al.：Best Energy Selection for

gamma-ray techniques with digital detectors,

Different Applications with Digital Detector

International Organization for Standardization,

Arrays from 20 to 600 keV, Materials Evaluations,

2013

70（8）, 2012, pp.965-974（2） 田北雅彦、中村敬治、佐藤雅保、細谷昌厚：（8） The Japan Welding Engineering Society：Non-

高エネルギー X 線を用いた平板型半導体検出

destructive Test Application Research Committee:

器 の き ず 検 出 基 本 性 能 確 認、IIC REVIEW、

Basics and Applications of Digital Radiography in

No.51、2014/04、pp.31-38

Industrial Fields, 2014

（3） JIS Z 3110:2017：溶接継手の放射線透過試験方法－デジタル検出器による X 線及び g 線撮影
技術、一般財団法人日本規格協会

一般社団法人日本溶接協会（AN 研究委員会 TF 顧問）

検査事業部
横浜検査部
次長

大岡 紀一

田北 雅彦

TEL. 03-5823-6324
FAX. 03-5823-5244

TEL. 045-759-2280
FAX. 045-759-2146
東京都立産業技術研究センター（AN 研究委員会 TF メンバー）

元株式会社 IHI キャスティングス（AN 研究委員会 TF メンバー）

河原 大吾

根本 好弘

TEL. 03-5530-2111
FAX. 03-5530-2765

TEL. 03-5823-6324
FAX. 03-5823-5244—21—

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