・−・一幸l鼻9mを畿別する東件）が限界とされているが1ヱ）、そ橋梁やプラント設備．

どの非破♯検査、特に棲厚コンクリートの検査には、高い透過力と解像力をもった高エネルギーⅩれる。本l の場合、輝い被写体に対して、必要元Ⅹ縄強度を療生するために欝清の精点寸法を1．5mm−よOmmに設定している。したがって、既存めⅩ線源では、コンクリートの内部の榊なひび割椚、空洞等の欠輪まで研究では新しいⅩ線発生機♯を虚用し七闇発された検出することはできない。5001nふ以上の＃みをもっみらくる型高エネルギ♯発生襲鷹を用たコン・ケリートに対してはメガエレクトロンボルト

いたコンクリート

し、て述べる。み（MeV）までのⅩ練を発生させることができもt手練

らくる型6MeVX

クロン微小光源

加速糖（LINAC）が適用されるが、ぞの焦点（光童齢サイ点による拡大♯附こよってコンクリート内部のひび割れを遁＃割無しで♯癒するごとが．できた。さらには、この高エネル吏一嗣鞘Ⅹ榔声外形30cmま †で輪小するプロジェクトヒついて述べる．

ズの大きさも、ターゲットの熱による積儒により0・8）までか細とされコンクリナト内欝の龍神構連せ観象することはできない。しかし、鉄箭
コンクリートの経年劣化を精度よく診断するためには、表面から見られない内部の微細なひび割れ、空隙1．はじめに近年、橋梁やプラント設備、撞毒物礎どの丼被tの性状虐よびホ材の腐食状態等を知る必要があり、コンクリートの放射縮検査においては、厚い一遺体中の徴蝿ホ造を餞別できる高い透過能力と高い解像検査（メンテナンス、定期診断き殴聾密隆瀾蜜・力産もった線源が要望されている。徴縄孔、ひび割れている。付い構造物内部の可視化には、超音波法

れの♯別に印する研究は、レントゲや、サーモグラフィーなど種々の方法潜磨る軌裁し、遭影剤を利用したⅩ射線（Ⅹ線）検査が最も信頼性のある検奄方法とし程度のヨンケリートに対して試みらh、その性状横て利用されている。しかし、放射線検雇においてもl 測線‥削予報合されtいる。4）そこで当研究箋と企業利用する縮源によって、空間分解能、透過能力、撮の蔑学共由で円発したS川）別、新しいⅩ徽料向は大きく異なる。現在、コンクり−トの放射に基づくみらくる型6MeVX線麺生装t・（立命館大♯検査に利用されている可搬式のⅩ縄管球における学放射光生命料学研餞センタ所有）を用いて通常のコンクリート拝みは、5001nm程度（鉄棒Ⅹ繚管では困難なコンクリート内部の微細なひび割■■編

れの検出を試みた。本報では、本装置「を用いたコンクリート内部のひび割れ透過検査結果について述べる。

2．みらくる型高瀾腐欄エネルギーX線発生養置
図−1にみらくる型6MeVX線発生装置を示す。本
図−16MeVみらくる型X線発生装置

装置は，電子を発生し6MeVまで加速する入射器マイクロトロンと6MeVの電子を周回軌道に蓄積する電子シンクロトロンから構成されている。シンクロトロンとマイクロトロンの装置外径は、60cmに小型化さや れ、装置全体の大きさは2mXlmである。みらくる型Ⅹ線発生装置のⅩ線発生原理は、シンクロトロンの周回電子軌道上に微細な金属ターゲットを設置して制動Ⅹ線を発生するというものである。図−2にⅩ線ターゲットを示す。電子軌道上に登られた軽元素からなる細線の中心に微小な金属片を設置することによって微小点光源が実現できる。Ⅹ線の光源点サ

鼠 コンクリート内静のひび割れ検査

イズは、金属ターゲットの電子ビームとの断面積と勺厚みで決定され、数ミクロンの光源点が実現されてみらくる型6MeVX線発生装置を用いてコンクリーいる。みらくる型Ⅹ線発生装置では、ターゲットにト内部のひび割れの透過検査を行った。図一3に透過検より散乱や減速を受けなかった一部の電子は再度周査に用いた鉄筋コンクリート供試体の形状・寸法を示回してターゲットに衝突するため微細ターゲットです。供試体寸法は150×240×1000mmとし，引張鉄も強度を著しく低下することなく、高出力なⅩ線を筋にD16（SD345，fy＝370 N／mIポ）を2本、せん断補発生することができる。さらに、発生するⅩ線のエ強鉄筋にスターラップ￠9（SR295，fy＝363N／mrrf）

ネルギーは、既存の線源同様に最大エネルギーが電を100mm間隔で配置し、コンクリートは設計基準強子エネルギーまで到達する。みらくる型6MeVX線発度f′ck＝24N／m出で配合設計を行ったものである。こ

生装置の場合には、最大エネルギー6MeVまでの高エれを材齢28日において供試体の曲をヂ載荷試験を実施 「ネルギーⅩ線を発生する。したがって、みらくる型

し、曲げ破壊した供試体のひび割れに対してコンクリのⅩ線発生機構は、ミクロンオーダーの点光源からートの厚みが150mmとなる方向からⅩ線透過撮像をMeV領域まで含んだ高エネルギーⅩ線を発生させる実施した。

ことができる。また、Ⅹ線のエネルギー中心は、Ⅹ線ターゲットの材質、サイズ等によって可変であり、ターゲットに厚み0．5mmの白金（Pt）やタングステン（W）を用いた場合は200keV付近に、同厚みの銅（Cu）やアルミニウム（Al）を用いた場合には100keV以下にピークをもつエネルギースペクトルを示す。

（単位：m）

図一3 鉄筋コンクリート供託体の形状と寸法

加m‥棚恥ち⑭㌔

●︐■

∠

レア

図−4に実験配置図を示す。Ⅹ線掘像は、微細なひの割れがわずかに観測されるが、分岐した割れまで識び割れを識別するために、微小光源点を利用した拡別することはできていない。これに対して、￠25〃．

大掘像配置で行った。拡大撮像の配置は、光源一被写mのロッド型ターゲットを用いた拡大撮像では、解像体間距離Ll＝1．7mとして拡大率を3倍とした。また、度が大きく向上し、コンクリート内部鉄備周辺のひび従来行われている密着濾像も行い拡大撮像により得割れの分岐が観察され、ひびわれの方向、数まで識別られた画像との比較を行った。密着撮像はLl＝4．9mすることができる。￠3mmのロッド型ターゲットをの配置で行った。このときの照射視野はそれぞれ用いた拡大撮優においてもひび割れの有無は確認され170fnm￠と510mm￠となる。さらにコンクリートるが、幾何学的不鋭によるぼけによって細かいひび割のひび割れ歳別能に対する光源点サイズ効果を確認れまでは観察できていない。そこで、同厚みのコンクするために、Ⅹ線ターゲットには、25〟．m（わの銅リート表面に貼り付けた異なる直径の鋼線の識別限界（Cu）のロッドと3mm4）のタングステン（W）ロッドタから各条件における解像性能を評価した。密着像およーゲットを用いた。Ⅹ線検出器には、イメージング

び￠3mm光源および￠25ルm光源による3倍拡大像プレート（IP）（読み取り装置FUJIFILM製FCR−ⅩGl）においてそれぞれ1．5mm、1．5mm、0．5mmの鋼線がを用いた。検出面のサイズは300mmX300mmであ識別可能であった。これよりみらくる型6MeV文禄発り、解像度は200J↓m／pixelである。

生装置の微小ターゲットを用いた拡大撮優によって150mm層コンクリート中のサブミリ幅のクラックがd●t●CtO「検出できることが示された。

これらの識別能の違いは、￠3mmのターゲットを用いた拡大像にみられる光源サイズによる幾何学的なぼけと、密着優における被写体から発生する前方散乱Ⅹ線によるコントラストの低下に起因している。これは、同じ位置に配置された受光面で同一線量を得るために必要な照射時間が、3倍拡大撮像では、密着撮像の5倍の時間を要し、さらに3倍拡大撮像時のコンクリート中の￠9mmの鋼線のコントラストが、密着撮像時の同鋼線のコントラストに比較して3倍高いコントラストを示していたことからも明らかであった。

微小光源を用いた拡大撮像配置によるコンクリート
図−4 実験配置の放射線検査は、拡大効果によって解像性能を上げる

ひび割れ箇所周辺の密着撮像写真を図−5（a）に、￠だけではなく、エアギャップ効果によって散乱Ⅹ線の25甚mおよぴ￠3mmロッド型ターゲットを用いた場検出器への混入を低減させ、Ⅹ裸像のコントラストと合のⅩ線による3億拡大透過写真を図−6，図一7に示す。

粒状性を向上することができるコンクリート検査・診撮像に要した時間は、密着撮像で100sec．￠25′↓mお断に有効な検査方法であることが示された。つまりコよぴ￠3mmロッド型ターゲットを用いた拡大撮像でンクリートの放射線検査には、実用的なⅩ線強度と微それぞれ500sec、50sec．であった。図−5（b）には、密小光源点をもった高エネルギーⅩ線源が必要であり、着撮像写真をデジタルデータ上で3倍に拡張したイメ

みらくる型6MeVX線発生装置は、コンクリートなどージもあわせて示した。密着撮像では、載荷軸方向の重構造物の検査に非常に適した線源であることが実．に進展した割れおよび鉄筋の周辺に生じている内部証された。

し′．

・−1寧如m‥州別から

図−5（a）密着撮像（等倍）（￠25〟mロッドターゲット）

図−5（b）密着接像（3倍拡大）（￠25ルmロッドターゲット）（￠25ルmロッドターゲット）（㊥3mロッドターゲット）蹴−7 3倍拡大健を使用する。これは、2005年6月に、放射性同位元兼専によを放射♯障害の防止に関する法博が一部改止さ今回コンクリートの非破♯機動こ鱒用したみらくる

れ、4MeV以下の直線加速器を橋梁又は絹脚の非破壊型6MeVXヰ発生装眞は．最大Ⅹ線エネルギーが検査を月的に一時使用することが可能となったからで6MeV、装せサイズが、1mX2mの常設タイプの高出ある。加速高周波源にはオイルタンクが不嘆のマルチ力Ⅹ線鰯である。したがって、戸外へ持ち出して、既ビームクライストロンを使用しておn、図−8（a）に示設コンクリート構造物の非破壊検査に用いることがでず涜漕書となる。遮蔽を含めた装置本体部で萬垂轟亀

きない。そこで、在学共l司により、シンクロトロンの1トン以下に抑え、岡一別b）に示すように、みらくる型小型化に基づくさらに小型装置の開発を進めている。

4MeVX線発生装置をロボットアームなどの先端に取団−8（a）に装置概観イメージ図を示す。t子軌道半径

り付け、橋梁や橋脚のコンクリート♯遣物の内部を高は8enl、磁石外径は30cmのシンクロトロンである。

精度で非破壊検属する。

永久ぜ石せ用いることにより、電源や冷却水の供給がみらくる型4MeVX線発生装証が発生するⅩ織の＃不要である。もはやⅩ線育と同等のサイズとなってい常は、6MeVタイプと同じように、ターゲットの村井る。装■本で遷択できる。発生するⅩ線スペクトルは、25上上mケースに収め、効果的に遮蔽をしている。入射器には4Mt：Vの直線加速港（LINAC）￠の銅ロッドターゲットを用いた場合、赦10keV、こ加m‥輌抽かち＠⑳

4MeVにわたる。また、みらくる型4MeVX線発生装置のⅩ線強度は、6MeVタイプに比べ約10倍増大することが見込まれている。したがって、コンクリートの撮像時間は、6MeVタイプの実験と同条件での振像が、l一l■ニー■も1／10の時間で行える。さらに、Ⅹ線視野は、6MeVタイプの2倍強になり、光源一恵間距離は1／2になることにより広視野で高拡大率のⅩ線撮像が可能になる。
したがって、25甚血￠の銅のロッドターゲットを用いて卓上型装置みらくる型6MeVX線発生装置により

図−8（由 開発中の可搬型高精度非破壊検査装置（みらくる型4MeVX線発生装置）のイメージ図

得られた3倍拡大Ⅹ線透過像と同じ写真を得るためには、被写体をLl＝0．5mに設置し検出器をL2＝1．5mに設置すればよく、このときの撮像時間は、5sec．程度ダとなる。

みらくる型Ⅹ線廃盤感奮ゐ痩転た閲しセは、PCによる自動制御をおこなっている。装置のスタンドバイとシャットダウンは自動化され、スイッチーつでⅩ線の発生が可能である。また、Ⅹ線発生時のインターロックは勿論のこと、緊急時の非常停止もボタンーつでおこなう。そのため、運転が複雑になる粒子加速器という印象は無く、専任のオペレ一夕も不要である。また、みらくる型4MeVX線発生装置の運転に必要な電源容量は約40kVAであり、メンテナンスとしては、直線加速器の電子銃を年に一度交換する程度である。

みらくる型4MeVX線発生装置は、来年度初めに酢一は完成し、蘭整運転を経た後、実際に戸外へ持ち出してコンクリート構造物の非破壊検査をおこなう予定である。可搬型のみらくる型4MeVX線発生装置

図−8飴）みらくる型4MeVX線発生装置をロボットアームの先端に取り付け橋梁や橋脚の高精度非破壊検査をおこなう

は、橋梁や橋脚といったコンクリート構造物の非破ltl一l■亨

壊検査だけでなく、華や航空機のエンジンやコンテナの非破壊検査、空港のセキュリティチェックなどへの利用も視野に入れている。また、高い拡大率を利用したⅩ線顕微鏡やⅩ線マイクロCTへの利用、さらには波長300〟mの遠赤外線を発生する光源としての利用も可能である。

I）

療細j潮時啓二l呈J★．，√′川t，‖云ハ止∵∴∵1㌔−ソイ′Jゝま・J∴1h5．参考文献
1）水沼守 花田廣 非破壊検査第37巻第9号pp．声71−872

2）日本非破壊検査協会規格NDIS1401−1992

5）山田康成 応用物理 第74巻 第4号，2005．

6）H．Yamada，NuclearIn＄trumentSandMethodsinPhysicsResearchB199，2003pp．509−516．

7）D．Hasegawa，R．Young，M．MoritaandH．Yamada．；Proc．The9thht．Conf．on
Radiationhstrumentation，Korea，2006，June

8）H．Yamada，D．Hasegawa，M．Morita．T．Hirai，M．Sasaki，MEDICALIMAG→
Vol．24No．5（2006）pp．385−389
汁9）http：／／Ⅵハ材W．photon−prOduction．co．ip／＝㌧．ヾ

−ジがありましたが、壷醸索では、非常に小型化された装置になって串Uます．小型化に取り組んだ卓…

￣かナなどをお敵えいただけませんでしょざか．て −・ニ ー−ヒっ、私がシしウロトロンと関係するようになっ冬型ま、一駄導シンクロ・・トロンAtニRORA（現立命館大学所有l、小型放射．桐生装齢の鵬にたすさわうた丘降のことです；・T】98沖頃、次世代半導体メモリ†生産用のⅩ線源として鱒射光が注日され加速器の関知憾ん七行あ正ました。At服甲斗ま、開発に成功し珊リ＿ ・l＝ソグラフい一㌫研究が進展し蓋した。し，かし、ÅじRORAは十分に小型ではなく二壷業界に受け入れられる

こ主こミ∴ミ・−きゴ∴て㌧・たゝそこう・吏：ミ、

彗・二竜たこ吏ノー研究ク沖−ゲットとしました。たとえ皇ぎさ放射光で利用されているX練利一自付することの朋に導入する；車高打的主しました。そして本稿で述べたようiデー二みら＿

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・■1rJT∋ざ・〉〉〉本装正の今後の活用の方向について、特に建投、土木分野での活用の可能性、広がりについてお考えをお教えいただけませんでしょうか。

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柑60年代の高度経絹成長期に建設されたコンクリート建造物の耐用年数が限界に近づいています。こからの橋梁構造物のすべてを建て替えることは不可能で、優先順位をつけて延命策を請じる必要がありますが、その効率的な診断方法はまだありません。hlぐⅤ領域の小型・ポータブルの商障度Ⅹ綜発生装世
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