Ｒ１を用いたスケール量計測における補正係数の導出
田中秀樹

Derivation of Corrction Factros for Measurement of Scale Using RI
Hideki TANAKA

Non-destructive measuring method using RI for the scale inside a sealed container waspresented. I have constructed the measurement system of the amount of scale inside acontainer and have verified the system for the accumulated flat layer of scale. But，inthe general measurments， it is necessary to consider several factors， thickness of the scale，
curveture of the sealed container and thickness of the sealed container itself. In this study
correction factors are guided for finding the general equation in order to estimate the amountof scale from data．
Keywords： Non-Destructive Measurement, Neutron, Sealed Container, Scale，Correction Factor
密閉容器内に発生するスケールの量を非破壊計測する手法として、中性子 ＲＩを用いた方法を提案した。これまではスケール計測システムを構築して、平面に堆積したスケールについて検証実験を行ってきた。しかし、一般の計測対象物を考えた場合には、スケールの厚み、容器の板厚、容器の曲率を考慮する必要がある。本報告では、実験データからスケール量を推定する一般式を求めるために必要な補正係数を導出する。
キーワード：非破壊計測、中性子、密封容器、スケール、補正係数

１

まえがき

タンクや配管などに代表される密閉容器において、内部にスケールが発生することがある。スケールとは容器の内容物が内部に付着したものであり、設備運用において障害となるため定期的な検査が必要である。検査に用いられる手法には目視による方法があるが、容器の破壊を要すため検査後の修復が必要

り扱うには作業者の資格と線源を保有するための届け出が必要である。
そこで、筆者らは資格を必要としない微量な中性子線源を用いたスケール計測法を提案し、計測システムを構築した後にシステムの特性を明らかにした(3),(4)。
さらに、スケール量のインブロセス計測を目的としたデータ解析システムと人の客観的評価機能を有する診断プログラムを開発し、水位計測実験によってである、また設備を停止しなければならないという。

これを評価した(5)｡またこれまで、平面に堆積した費用的、時間的な課題がある。一方、非破壊検査をスケールを想定した計測実験を行ってきたが、実際行う場合には、大型の計測対象物を計測できる装置の計測対象物を計測するためにはスケール厚み、容でなければならず、装置の移動と設置に課題が残さ

器板厚、容器曲率の考慮が必要であることは明らかれている。

である。

これまで、大型の計測装置を必要としない非破壊

そこで本報では、スケール厚み、板厚、容器曲率計測法として、γ線を用いた透過法によるスケールを考慮し、計測システムをより一般的な使用条件に量の計測法が提案されている(1),(2)。この手法は、透対応させることを目的に、それぞれの補正係数を求過方式を採用しているため、大型の計測対象物を計測する場合には強力な線源が必要であり、線源を取め、スケール量を推定するための一般式を導出する。

２ システムの概要する。ＭＣＡはアンプの後段に配置して、入力する

２．１ 原

電圧パルス波高に対応づけられたチャネルと呼ばれ理放射線源(以下、線源)と放射線検出器(以下、検る記憶ユニットに出現回数を記録する。コンピュー出器)とを密閉容器の外側に配置する｡検出器ではタと ＭＣＡは RS‑232C を介して通信を行い、コンスケールに衝突することで減速する中性子の検出器への入射個数を計数する。スケール量は中性子の入ピュータから ＭＣＡ動作の制御を行う。そして、チャ射数とスケール量との間に成り立つ相関関係を明らてスケール量を推定する。

かにすることで計測できる｡

ここで、本研究において線源と検出器のセットを計測ヘッドと呼ぶことにする。

提案する手法に用いる線源は放射能が微量である

ネルに記録された出現回数をコンピュータで解析しため、誰でも使用することができ、さらに線源側に戻ってくる中性子(以下、後方散乱)を利用するため計測対象物が大型であってもスケール量を計測できるという特徴を持つ。
２．２ システム構成
本システムは図１に示すとおり、放射線を放出する線源、放射線を検出する比例計数管、シンチレーション検出器の出力を分析するマルチ・チャ
ネル・アナライザ(以下、 MCA)で構成する。
線源には主に中性子を放出する、放射能 3.7ＭＢｑ
252３

補正係数の算出

一般的な密閉容器に対するスケール量の計測シス
テムを完成させるためには、①線源の経年変化、②スケール量と計数率との相関、③容器の板厚、④容器の曲率を踏まえた一般式を導出する必要がある。
一般式を導出するにはそれぞれの計数率を求めて補正計数を算出する。
ここで、本計測では任意の時間内に計数した中性子の数およびそのエネルギを加算した値を使いスケール量を求める。加算した中性子数(c)と測定時間(s）の放射性同位元素 Cf を利用する。線源は外形寸との比(C/S)を計数率として、補正係数を算出する。

法のφ6×28ｍｍのコリメータで覆われており、これ実験で用いる検出器は比例計数管とする。比例計により放射線の放射方向を制限する。検出器には後数管を用いた計測ではこれまでの実験により、チャ方散乱した中性子を計数でき、取扱いが容易で、さネル 100 から 300 までに特徴のあるデータが得られらに機械的強度が大きいという理由から比例計数管ることがわかっている。本実験においても 100 からとシンチレーション検出器を用いる。検出器では入300 までのチャネル間のデータを積分した結果を計射した中性子のエネルギに比例する電圧パルス信号数値として用いることにする。中性子を測定する時を発生するが、この信号を得るための高圧電圧は高間は測定誤差を小さくするため 180 秒と比較的長め圧電源ユニットから供給される。プリアンプはミリに設定する。

ボルト程度である検出器の出力電圧を計数可能な大３．１ 経年変化

３252

きさ(10 倍)まで増幅するために用いる。次段のア線源 Cf の半減期は 2.65 年であり、検量線を算ンプでは増幅した信号をさらに十数ボルトまで増幅出した基準日と測定曰との間の検量線に差が生じる。
この差を補正するため、基準曰の計数率 ns と計測日の計数率 nn から補正係数 st を次式より求める。
(1)

当然ながら、同一の測定基準物に対する計数率を測定して補正計数 st を求める。本実験では安価でいつでも用意できるように、ステンレスビーカ(φ300ｍｍ)に入れた 100ｍｍの水を測定基準として利用する。

3.2 スケール量の影響
スケール量と計数率との間の相関関係を調べる。

tp はパラフィン厚み、n は計数率を表わす。
3.3 容器の板厚の影響実験においてスケールとして用いる物質は、室温で測定する容器にはさまざまな板厚があるため、こは固体、80 度程度の温度では液体となるパラフィン

こでは容器の板厚がおよぼす計数率の影響を調べ、とする。パラフィンはステンレスビーカに入れ、計板厚の変化に対応する補正係数を算出する。一定量測ヘッドをステンレスビーカの底面に配置する。スのパラフィンを入れたステンレスビーカの底面に計

テンレスビーカに入れるパラフィンの厚みを 10mm測ヘッドを配置する。計測ヘッドとステンレスビーカから 130mm まで変化させたときの計数率を調べる。の問には鋼板を置き、鋼板の厚みを 3mm から 19mm

図２にステンレスビーカと計測ヘッドの位置関係を側面から見た図を示す。図 3 に容器の板厚を 3mmから 19ｍｍまで変化させたときの結果を示す。板厚ごとに微妙な波形形状の違いはあるが、ほぼ相似形をしていることがわかる。しかし、厚みの 80mmと 130ｍｍの付近には、波形形状に乱れがある。これは、線源から放射される中'性子のばらつきと測定誤差が原因と考えられる。
鋼板厚み 3ｍｍの測定結果を基に回帰分析を行った結果、次の多項式を得た。

まで変化させたときの計数率を調べ、結果を図４に示す。なお、パラフィンの厚みを 10mm から 130mmまで変えたときの結果もあわせて図示する。
実験結果には若干測定誤差は見受けられるが、板厚の増加と計数率が反比例していることがわかる。パラフィンの厚みが大きくなるほど、厚み変化にともなう計数率の変化の割合が小さくなることもわかる。
パラフィン厚みを 50ｍｍの測定結果を基に ts の変化について回帰分析を行った結果、次式を得た。

nt は鋼板厚み変化により計測される計数率、 t s は鋼板厚みを表わす。
３．４ 容器曲率の影響
一般的な密閉容器の測定点は平面のものばかりでなく、曲面となっている容器も多く存在する。ここ曲率を考慮する必要があり、本報ではスケール厚み、では、容器の曲率がおよぼす計数率の影響を調べ、板厚、容器曲率、それぞれの補正係数を求めた上で、スケール量を推定するための一般式を導出した。今容器の曲率の変化に対応する補正係数を算出する。

後は計測システムに導出した一般式を用い、数個のパラフィンで満たしたステンレスビーカの側面に計パラメータの入力のみでスケールを計測できるシス測ヘッドを配置して、計数率を求める。同様の実験テムを作成する予定である。

を直径の異なるビーカに対して行った結果を図５に示す。

参考文献

測定結果を基に回帰分析を行った結果、次の多項式を得た。
3よる地熱発電所熱水配管のシリカスケール測定,
２

Ｃ（Ｄ）＝−0.04Ｄ ＋2.4Ｄ −37.3Ｄ＋622.7(1)児玉潔,小林修,脇部康彦,林憲秋, γ線透過法に

非破壊検査, vol.38, no.9A, pp.797‑798,1989.
(4)(2)清水健一,粟森義彦,

石油精製装置等の内部診断技術の開発,，，石油学会誌, voL41, no.2, pp.138‑

ｎ cは容器曲率の変化から計測される計数率、Ｄは容器の直径を表わす。

144,1998.
(3)田中秀樹, 中性子の後方散乱を利用した非破壊

３．５ 計測のための一般式
パラフィンスケールの厚み tp を求めるための一計測(第１報), 広島市工業技術センター年報，
vol.13, pp.67‑73,1999.

般式を導出する。式(2)は鋼板厚み ｔs＝３におい(4)田中秀樹, 中性子の後方散乱を利用した非破壊て、測定点を平面とした場合のスケール導出式である。したがって、計数率の実測値 nreal を n′real に計測(第２報), 広島市工業技術センター年報，
vol.14, pp.57‑63,2000.

補正する必要がある。式(1)、式(3)および式(4)よ(5)田中秀樹, 中性子の後方散乱を利用した非破壊計測(第３報), 広島市工業技術センター年報，

り、nreal は次式で与えられる。

vol.15, pp.60‑65,2001.
（５）n′real は鋼板厚み 3ｍｍのときの測定点を平面として補正した計数値、nreal は実測値、nmax は測定値を平面としたときの飽和計数値をを表わす。式(5)により補正した計数値を、式(2)のｎへ代入し、求めるスケール厚み tp を得る。
４ むすび
密閉容器内に発生するスケール量を中性子 ＲＩを用いた計測方法を提案し、これまで測定点が平面である容器に対する水位計測などの実験を行ってきた。
一般の計測対象物を考えた場合、容器の板厚には多くの種類があり、形状も平面ではなく曲面で構成された容器も数多く存在する。
そこで、実際の計測対象物に対応した計測システ
ムを構築するため、スケール厚み、容器板厚、容器