JP5454861B2 - 非破壊検査システム - Google Patents

Description

本発明は非破壊検査システムに関し、特に放射線を利用した原子炉設備の診断に適用して有用なものである。

原子力発電所における原子炉格納容器内の設備等、高放射性雰囲気における設備、例えば冷却水を流通させる配管の亀裂の発生、減肉の程度等を診断する際、従来においては、図１５に示すように、原子炉１の稼動を停止した状態で作業員２が原子炉格納容器３内に入って所定の作業を行っていた。すなわち、作業員２は放射線源４と放射線検出器５とを携帯して診断対象となる設備、例えば原子力設備の冷却水を流通させる配管である検査対象物６の設置場所まで行き、そこで所定の診断部位を挟んで放射線源４と放射線検出器５とを対向させることにより前記診断部位の状態を示す画像情報を得ていた。すなわち、放射線源４から放射する放射線を前記診断部位に透過させ、この透過した放射線を利用して所定の画像情報を得る、いわゆる非破壊検査を行っていた。

なお、原子炉構造物の診断方法を開示する公知文献として、例えば特許文献１を挙げることができる。

特開２００８―１７５５６３号公報

上述の如き設備診断においては作業員２が放射線源４と放射線検出器５とを携帯して所定の診断作業に向かわなければならないので、常に被爆の危険を伴っていた。また、診断対象が原子炉格納容器３内にある検査対象物６が配管等の設備である場合であって、当該原子炉格納容器３内に作業員２が入って所定の作業をする場合には、作業員２の安全を確保するため、通常原子炉１の運転を停止してこれを行っている。この結果、原子炉１の稼働率の低下の原因となっていた。

さらに、従来技術において放射線検出器５としてはフィルムやイメージプレートが汎用されているが、いずれにしても後で現像を必要としていた。すなわち、リアルタイムで設備診断結果を得ることができなかった。リアルタイムで設備診断結果を得るためには、シンチレーションＣＣＤカメラ、Ｘ線イメージインテンシファイアー、フラットパネルＸ線センサ等を使用して所望の非破壊検査システムを構築すれば良い。これらは、検査対象物をリアルタイムで平面画像として撮像したり、オンライン計測したりすることができるからである。ただ、既存のものを利用しようとすると用途によっては新たな問題が発生する。例えば、原子力設備の配管等の設備検査を行う場合、当該原子炉設備の配管を非破壊検査の検査対象物としなければならない。この場合の非破壊検査は多くの配管等が入り込んで配設されている狭隘な場所で行う必要があり、放射線検出部を可及的に小型化する必要がある。これに対し原子炉格納容器内等の狭隘な場所で、ある程度の検査領域を指定して効率良くリアルタイムの非破壊検査を行うのに好適な放射線の検出装置は存在せず、その出現が待望されていた。

本発明は、上記従来技術に鑑み、人体に影響を与えることなく安全に、且つ容易に放射性雰囲気にあり、また多くの狭隘部での検査を行う必要がある原子力設備等の診断を行うことができる非破壊検査システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
放射線を照射する固定された設備である放射線源又はこの設備に接触することにより放射線を照射する放射線源を、近傍に有するとともに閉鎖された空間に設置されている設備である検査対象物に対する非破壊検査システムであって、
前記何れかの放射線源から照射され、検査対象物の所定の領域を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線検出手段を水平方向に移動させる移動手段と、
前記放射線検出手段により得る複数の領域の画像を合成して前記検査対象物の前記領域の全部の画像を合成する画像合成手段とを有するとともに、
前記放射線検出手段は、長手方向に伸びる棒状に形成されており、
さらに前記移動手段と一体的に移動する調整部に基端部が固着されて鉛直方向に伸縮可能に形成した支持部材と、
前記支持部材の先端部に配設されて前記棒状の放射線検出手段の基端部を回動可能に支持することにより前記支持部材に対する前記放射線検出手段の角度を調整可能に形成した接続部と、
前記移動手段の移動、前記支持部材の伸縮、前記調整部による前記支持部材に対する前記放射線検出手段の角度を制御するとともに、少なくとも前記支持部材の伸縮による狭隘部内における前記放射線検出手段の進入または退出の際には、前記支持部材と放射線検出手段とを支障なく前記進入または退出させ得るように、前記支持部材に対する前記放射線検出器の角度を調整し、さらに前記画像合成手段による所定の画像合成を制御する制御部とを具備することを特徴とする非破壊検査システムにある。
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載する非破壊検査システムにおいて、
放射線源から放射される放射線を入射させて平行な放射線として出射させる筒状部材であるコリメート手段と、
前記コリメート手段を水平方向に移動させる他の移動手段とをさらに有しており、
前記コリメート手段は、前記平行な放射線に直交する方向である長手方向に伸びる棒状に形成されており、
さらに前記他の移動手段と一体的に移動する他の調整部に基端部が固着されて鉛直方向に伸縮可能に形成した他の支持部材と、
前記他の支持部材の先端部に配設されて前記棒状のコリメート手段の基端部を回動可能に支持することにより前記他の支持部材に対する前記コリメート手段の角度を調整可能に形成した他の接続部とを具備しており、
しかも前記制御部が、前記他の移動手段の移動、前記他の支持部材の伸縮、前記他の調整部による前記他の支持部材に対する前記コリメート手段の角度の調整を制御するように形成されていることを特徴とする非破壊検査システムにある。
本発明の第３の態様は、
第１または第２の態様に記載する非破壊検査システムにおいて、
前記放射線検出手段は、前記放射線を検出する相対的に高感度と相対的に低感度の少なくとも２種類の素子が、長手方向に沿って列状に配設されて棒状に形成されており、
前記画像合成手段は、前記放射線検出手段により得る複数の領域の画像を同一感度の画像毎に合成して前記検査対象物の前記領域の全部の画像を合成するように形成されていることを特徴とする非破壊検査システムにある。
本発明の第４の態様は、
第３の態様に記載する非破壊検査システムにおいて、
前記放射線検出手段は、感度が異なる少なくとも２種類の素子が、長手方向に沿って交互に配設されていることを特徴とする非破壊検査システムにある。
本発明の第５の態様は、第１〜第４の態様の何れか一つに記載する非破壊検査システムにおいて、
前記放射線検出手段は、２列で構成してあり、各列の基端部が、回動可能に前記接続部に取り付けられており、前記２列のうち、一方と他方が反対方向に回動し得るように構成してあることを特徴とする非破壊検査システムにある。
本発明の第６の態様は、
第１〜第５の態様の何れか一つに記載する非破壊検査システムにおいて、
放射線源は原子炉であることを特徴とする非破壊検査システムにある。
本発明の第７の態様は、
第１〜第５の態様の何れか一つに記載する非破壊検査システムにおいて、
放射線源は、原子炉の冷却水が流通する配管の冷却水であり、前記検査対象物は前記冷却水が流通する前記配管を除く他の配管であることを特徴とする非破壊検査システムにある。

本発明によれば放射性雰囲気にもともと存在する放射線源から照射される放射線を直接又はコリメート手段で平行にして検査対象物の所定の領域に入射させているので、格別な放射線源を用意することなく、もともと存在する放射線源を利用して非破壊検査の放射線源とすることができる。同時にコリメート手段は放射線を平行に揃えるので、放射線雰囲気において四方八方に照射されている放射線の影響を可及的に低減し、透過放射線による検査対象物の良好な画像を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る非破壊検査システムを概念的に示す説明図である。 本発明の第１の実施例に係る非破壊検査システムを示す概略図である。 本発明の第１の実施例をその動作時の状態で示す概略斜視図である。 本発明の第１の実施例における放射線選出手段の移動軌跡を示す概略図である。 本発明の第２の実施例に係る非破壊検査システムを示す概略図である。 検出対象物に対する検査の対象となる画像の全領域と一ショットで撮れる画像の領域との関係を示す説明図である。 図６に示す検出対象物の実際の放射線写真を示す図で、（ａ）は感度が低い場合、（ｂ）は感度が高い場合である。 本発明の第３の実施例に示す非破壊検査システムを示す概略図である。 図８に示す放射線検出部を抽出・拡大して示す概略正面図である。 図８に示す放射線検出部を狭隘部の上方の空間内に挿入した際の態様を示す概略斜視図である。 図８に示す非破壊検査システムの動作時の状態を示す概略斜視図である。 図８に示す非破壊検査システムの拡大図で，（ａ）はその正面図、（ｂ）はその上面図である。 本発明の第４の実施例に係る非破壊検査システムの放射線検出部を抽出・拡大して示す概略正面図である。 本発明の第５の実施例に係る非破壊検査システムの放射線検出部を抽出・拡大して示す概略正面図である。 従来技術に係る非破壊検査システムを概念的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態を概念的に示す模式図である。同図に示すように、当該非破壊検査システムは、固定された設備である原子炉１を放射線源として利用するもので、原子炉１の近傍の閉鎖された空間である原子炉格納容器３内に設置されている配管を検査対象物６とするものである。

ここで、コリメータ８は原子炉１から放射される放射線７を入射させて平行な放射線７Ａとして出射させる筒状部材である。このコリメータ８は鉛等の放射線遮蔽性を有する材料で円筒状に形成してあり、その軸線が検査対象物６の検査する領域に向けてある。ここで、コリメータ８の形状は筒状であれば良く、円筒状に限定するものではない。また、コリメータ８の横断面形状は放射線検出器５の受光面の形状に合わせて最も合理的な形状（より大きな線量の放射線を入射させ得る形状）とするのが望ましい。

放射線検出器５はコリメータ８を介して検査対象物６の所定の領域を透過した放射線７Ａを検出するものであり、リアルタイムで検査対象物６の放射線画像を撮像し得るように構成してある。かかる放射線検出器５は放射線イメージセンサカメラやフラットパネルで好適に構成することができる。

ここで、放射線検出器５は水平方向、垂直方向、又は水平方向及び垂直方向に移動させて検査対象物６の所定の領域を複数に分割して撮像するよう走査する構成としても良い。この場合には放射線検出器５自体を小型化することが可能になるため、原子力設備の配管等、狭隘な場所に在る検査対象物６の検査に好適である。放射線検出器５で検査対象物６を走査する場合には放射線源である原子炉１、コリメータ８の軸、放射線検出器５が一直線上に並ぶようにコリメータ８と放射線検出器５とを同期させて検査対象物６の周囲を移動させるように構成する。かかる分割画像の撮像及び走査機構の詳細は各実施例で具体的に説明する。

なお、放射線源は原子炉１に限定する必要はなく、原子炉格納容器３内等の閉鎖された空間に配設されている検査対象物６を透過して放射線検出器５で検出し得る十分な放射線量を放射しているものであれば構わない。他に、例えば原子炉１の冷却水が流通する配管の冷却水も放射線源とすることができる。

かかる本実施形態によれば、固定された設備である原子炉１を放射線源として照射される放射線７をコリメータ８でコリメートし、平行な放射線７Ａとすることができる。そこで、放射線７Ａを検査対象物６に照射してその所定の領域を透過させることで放射線検出器５に透過領域の画像を得る。

なお、放射線源から十分な線量の放射線が得られる場合等にはコリメータ８で放射線をコリメートする必要は必ずしもない。ただ、高画質の画像を得るにはコリメータ８でコリメートしたほうが勿論好ましい。

次に、上記実施の形態をさらに具体化した実施例について説明する。なお、以下の各実施例において同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１の実施例＞
図２は第１の実施例に係る非破壊検査システムを示す概略図である。同図において放射線源は示していないが、当該非破壊検査システムが設置されている場所が、例えば原子炉格納容器内等、原子炉や配管を流れる冷却水等を放射線源として利用し得る放射性雰囲気となっている。

図２に示すように、本実施例に係る非破壊検査システムは、コリメート部１０と、コリメート部１０でコリメートされた放射線を受けて検査対象物の一部を撮像する機能を有する撮像部２０と、コリメート部１０及び撮像部２０のそれぞれに接続されてコリメート部１０及び撮像部２０を制御する制御部３０と、撮像部２０に接続されて得られた検査対象物の一部の画像をそれぞれ組み合わせて検査対象物全体の画像を得る画像合成部４０とを具備している。

コリメート部１０は、入射した放射線を平行な放射線として出射させる筒状の部材であるコリメータ８と、コリメータ８に接続された棒状部材１２を伸縮させてコリメータ８の鉛直方向の位置（高さ）を調整することができる支持部１３と、支持部１３の下方に設けられて水平方向に移動するための移動手段１５とからなり、コリメータ８を三次元的に自在に配置することができるようになっている。コリメータ８は、構造物の狭隘部内に入ることができる程度に小型化されている。

棒状部材１２はコリメータ８を保持することができるものであれば特に限定されず、支持部１３は棒状部材１２を鉛直方向に伸縮させてコリメータ８の鉛直方向の位置を調整することができるものであれば特に限定されない。

移動手段１５は、上部に載置されるコリメータ８、棒状部材１２及び支持部１３を水平方向に自在に移動させることができるものであれば特に限定されない。本実施例の移動手段１５は、複数のローラ１６とそのローラ１６を駆動するための駆動手段（図示しない）とからなる。

一方、撮像部２０は、検査対象物の一部を透過したＸ線を受け、そのＸ線を対応する電気信号に変換する放射線カメラである放射線検出器５と、放射線検出器５に接続された棒状部材２２を伸縮させて放射線検出器５の鉛直方向の位置（高さ）を調整することができる支持部２３と、支持部２３の下方に設けられて水平方向に移動するためのローラ２６及びこれを駆動するための駆動手段（図示しない）からなる移動手段２５とからなり、放射線検出器５を三次元的に自在に配置することができるようになっている。これら、棒状部材２２、支持部２３、移動手段２５で走査手段を構成している。

放射線検出器５は、構造物の狭隘部内に入ることができる程度に小型のもので、放射線を検出し、その放射線を対応する電気信号に変換することができるものであれば特に限定されない。放射線検出器５としては、例えばシンチレータとＣＣＤカメラとを組み合わせたものなどが挙げられ、このように構成される放射線検出器５は小型で軽量であるという特徴がある。したがって、このような小型で軽量の放射線検出器５を用いることにより棒状部材２２がたわんでしまうのを防止することができるので、より正確に検査対象物の一部の画像を得ることができる。

制御部３０は、コリメート部１０及び撮像部２０の動作を制御するものである。詳細は後述するが、具体的には、検査対象物の一部を撮像する際にコリメータ８の軸線と放射線検出器５とが一直線上で所定の距離を隔てて並ぶようにコリメート部１０及び撮像部２０の位置を制御すると共に、検査対象物の一部を撮像した後コリメータ８及び放射線検出器５を移動させてその検査対象物の他の一部分を撮像するようにコリメート部１０及び撮像部２０の位置を制御する。

ここで、検査対象物の一部を撮像する際にコリメータ８と放射線検出器５とが上述のような所定の位置関係を維持するように制御する方法は特に限定されない。例えば、制御部３０は以下に説明するようにして制御する。まず、ある地点を基準点としたデカルト座標を設定し、そのデカルト座標において、コリメート部１０及び撮像部２０が水平方向に移動した距離と、コリメート部１０の棒状部材１２及び撮像部２０の棒状部材２２が伸縮した状態における長さとに基づいて、コリメータ８及び放射線検出器５のそれぞれが位置する座標を求める。次に、それらの座標からコリメータ８と放射線検出器５との距離を算出し、その距離が上述した所定の間隔となるように移動手段１５、２５及び支持部１３、２３を制御する。また、コリメータ８及び放射線検出器５にレーザー距離測定器などを取り付け、それを用いてコリメータ８と放射線検出器５との距離を測定し、その距離が上述した所定の間隔となるように移動手段１５、２５及び支持部１３、２３を制御してもよい。なお、制御部３０としては、このような制御を行うことができるものであれば特に限定されず、例えば一般的なパーソナルコンピュータや専用計算機などが挙げられる。

画像合成部４０は、放射線検出器５によって変換された検査対象物の一部の画像に対応する電気信号を複数組み合わせて、検査対象物全体の画像を合成することができるものである。具体的には、画像合成部４０は、隣接する検査対象物の一部の画像同士を重複領域がないように重ね合わせ、最終的に検査対象物全体の画像を合成するものである。ここで、検査対象物全体の画像を合成する方法は特に限定されず、既存の様々な方法を用いることができる。画像合成部４０としては、このような機能を有するものであれば特に限定されず、一般的なパーソナルコンピュータや専用計算機であってもよく、制御部３０の機能を兼ねたものであってもよい。

次に、本実施例に係る非破壊検査システムを用いて構造物の狭隘部に連通した空間内にある検査対象物を検査する際の態様について図３を参照して詳しく説明する。図３は本実施例に係る非破壊検査システムを用いて構造物の狭隘部に連通した空間内にある検査対象物を検査する際の動作時の状態を示す概略斜視図である。

図３に示すように、検査対象となる円柱状の検査対象物１００は、２つの障害物２００の間に形成される狭隘部２１０の上方の空間内に配置されている。なお、図示しないが、検査対象物１００には狭隘部２１０側からしか検査装置などが近づけないようになっている。そこで、本実施例では、このような検査対象物１００を挟むように、狭隘部２１０内を通してその空間内にコリメータ８及び放射線検出器５を配置し、以下に説明するようにして検査対象物全体の画像を得る。

まず、コリメータ８及び放射線検出器５を検査対象物１００の所定の一部を撮像することができる位置に移動させ、その部分を撮像する。本実施例では、図４に示すように、検査対象物１００の左下の一部を撮像することができる位置にそれらを移動させ、その部分を撮像している。図４（ａ）は放射線検出器５側から見た際の放射線検出器５の移動軌跡を示す概略図であり、図４（ｂ）は上方から見た際のコリメータ８と放射線検出器５の移動軌跡を示す概略図である。

ここで、検査対象物１００の一部を撮像する際には、コリメータ８と放射線検出器５との鉛直方向の位置（高さ）は等しく、それらの間の距離Ｄ（図３参照）は一定となっており、さらに放射線検出器５の受光面５Ｃはコリメータ８を介して照射されるＸ線に対して垂直になるように配置されている。以下の動作においても同様に、撮像する際には、コリメータ８と放射線検出器５の鉛直方向の位置（高さ）は等しく、それらの間の距離Ｄは一定であり、さらに放射線検出器５の受光面５Ｃはコリメータ８から照射されるＸ線に対して垂直になるように調整される。

次に、検査対象物１００の他の一部を撮像することができる位置にコリメータ８及び放射線検出器５を移動させる。本実施例では、図４（ａ）に示すｌ１だけコリメータ８及び放射線検出器５を上方に平行移動させる。なお、コリメータ８及び放射線検出器５を移動させる際に、それらを同時に移動させるようにしてもよいし、何れか一方ずつ個別に移動させるようにしてもよい。そして、その部分を撮像する。

ここで、本実施例では、コリメータ８及び放射線検出器５は、検査対象物１００の一部を撮像する際に、上述したように、コリメータ８と放射線検出器５の鉛直方向の位置（高さ）は等しく、それらの間の距離は一定であり、さらに放射線検出器５の受光面５Ｃはコリメータ８から照射されるＸ線に対して垂直になるように配置されるので、放射線検出器５により得られる検査対象物１００の一部の画像のそれぞれは、放射線検出器５に対して常に同じ距離を隔てて配置されたコリメータ８から、放射線検出器５の受光面５Ｃに対して垂直方向から照射された放射線を受けて得られるものとなる。したがって、これらの検査対象物１００の一部の画像を合成することにより得られる検査対象物１００全体の画像は、検査対象物１００に沿って一定距離を隔てて配置された板状のＸ線源からその受光面５Ｃに対して垂直方向に照射されたＸ線を受けて得られるものと等しくなる。その結果、検査対象物１００全体の正確な画像を得ることができる。

その後、制御部３０により、検査対象物１００の全体を撮像したか否かが判断され、検査対象物１００全体を撮像していない場合には、検査対象物１００全体を撮像するまで上述した動作が繰り返される。なお、かかる一連の走査を行う過程で、コリメータ８及び放射線検出器５を検査対象物１００の他の一部を撮像することができる位置に移動させる必要があるが、その移動順序としては例えば図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すｌ２〜ｌ７のような移動順序が挙げられる。このように移動させることにより効率的に検査対象物１００全体の画像を得ることができる。

そして、検査対象物１００全体を撮像した場合には、画像合成部４０により検査対象物１００全体の画像を合成する。

以上、説明したように、本実施例に係る非破壊検査システムによれば、小型の放射線検出器５を用いて検査対象物１００の一部をそれぞれ撮像して、最終的に合成して検査対象物１００全体の画像を得ることができるので、構造物の狭隘部２１０に連通した空間内に配置された検査対象物１００全体を撮像することができると共に、正確な検査対象物１００全体の画像を得ることができる。

＜第２の実施例＞
図５は第２の実施例に係る非破壊検査システムを示す概略図である。同図に示すように、本実施例に係る非破壊検査システムでは、低感度と高感度の２種類の感度で所定の画像を撮像する放射線検出器５Ａ，５Ｂで放射線検出器５を形成してある。一方、コリメート部１０も放射線検出器５Ａ，５Ｂに対応させてコリメータ８Ａ，８Ｂを２個設けてある。このように、コリメータ８Ａ，８Ｂを放射線検出器５Ａ，５Ｂに対応させて設けることは必須ではないが、上述の如くコリメータ８Ａ，８Ｂを設けることにより放射線検出器５Ａ，５Ｂの受光面の形状にそれぞれ合致するよう最も合理的に放射線をコリメートすることができる。

この結果、撮像部２１は、コリメート部１０のコリメータ８Ａ，８Ｂでそれぞれコリメートされて検査対象物１００の一部を透過した放射線を受けてその放射線量に対応する電気信号に変換する２個の放射線検出器５Ａ，５Ｂを有する。そして、２個の放射線検出部５Ａ，５Ｂは一体となって棒状部材２２に支持されており、棒状部材２２を伸縮させて放射線検出器５Ａ，５Ｂの鉛直方向の位置（高さ）を支持部材２３で調整するとともに、支持部２３の下方に設けられて駆動手段（図示せず）で駆動されるローラ２６を介して移動手段２５により水平方向に移動させられる。本実施例においても第１の実施例と同様に、これら棒状部材２２、支持部２３及び移動手段２５で走査手段を形成しており、これらの移動の組み合わせで放射線検出器５Ａ，５Ｂを一体的に水平及び垂直方向に移動させて放射線検出器５Ａ，５Ｂが検査対象物１００の所定の検査領域の全体を走査するようになっている。このときの走査の軌跡を図５中に矢印１０１で示す。このときコリメータ８Ａ，８Ｂも放射線検出部５Ａ，５Ｂに同期して移動するように構成してある。

ここで、放射線検出器５Ａ，５Ｂは検査対象物１００をリアルタイムで撮像し得るものであれば特別な制限はないが、第１の実施例と同様に、シンチレーションＣＣＤカメラ、Ｘ線イメージインテンシファイアー、フラットパネルＸ線センサ等で好適に構成することができる。また、放射線検出器５Ａ，５Ｂは相対的に低感度と高感度の２種類の感度で検査対象物１００の検査領域の一部をそれぞれ撮像するように構成してあるが、感度を変える方法に特別な制限はない。例えばカメラの場合にはシャッタ時間を変えることで容易に感度を調整することができる。また、放射線検出器５Ａ，５Ｂ自体の感度が低感度のものと高感度のものを使用することによっても感度を調整し得る。これは、例えば素子としてＣＣＤを用いた場合、素子の厚さを変えることにより容易に調整することができる。さらに、放射線検出器５Ａ，５Ｂのゲインを調整することによっても感度を調整することができる。

本実施例における制御部３０及び画像合成部４０の機能は第１の実施例のものと本質的に変わるものではない。ただ、本実施例における制御部３０は２個の放射線検出器５Ａ，５Ｂで個別に得られた複数画像を合成して検査対象物１００の所定の領域に対応する低感度と高感度の一枚づつの画像が得られるように制御する。

図６は検出対象物（エルボ）１００に対する検査の対象となる画像の全領域と一ショットで撮れる画像の領域との関係を示す説明図である。同図中太い点線で示した領域１０２が、同図中細い点線で示した一ショット領域１０３を合成して１枚の画像に合成される。上述の如き走査により各一ショット領域１０３の画像が放射線検出器５Ａ、５Ｂでそれぞれ撮像される。この結果得られる図６に示す検査対象物（エルボ）の実際のＸ線写真を図７に示す。図７（ａ）が感度が低い場合（撮影時間が４０秒）、図７（ｂ）が感度が高い場合（撮影時間が６０秒）である。感度が低い図７（ａ）に示す場合には全体の形状が明確に把握され、感度が高い図７（ｂ）に示す場合には全体の薄肉部と厚肉部との境界が明確に把握されることが分る。

＜第３の実施例＞
図８は第３の実施例に係る非破壊検査システムを示す概略図である。同図に示すように、本実施例に係る非破壊検査システムでは、第２の実施例と同様に、低感度と高感度の２種類の感度で所定の画像を撮像する放射線検出器５１Ａ，５１Ｂで放射線検出器５１を形成してある。さらに、相対的に低感度と高感度との２種類のグループに分けられた放射線検出器５１Ａ，５１Ｂは棒状に形成されており、その幅方向中央部にはリアルタイムで画像を取り込むことができる放射線検出センサであるＣｄＴｅ素子５１１が長手方向に沿って列状に複数配置されている。具体的には、ＣｄＴｅ素子５１１が、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの幅方向中央部に長手方向に沿ってそれぞれ１列に並んで複数配置されている。

ここで、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂとしては、構造物の狭隘部内に挿入することができる程度に小型のもので、リアルタイムでＸ線を検出して検査対象物の一部の画像に対応する電気信号に変換することができるものであれば特に限定されない。なお、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの長手方向の長さは任意に設定することができる。

接続部２４は、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂと棒状部材２２との間に設けられて棒状部材２２に対する放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの角度を調整することができるような構成となっている。

接続部２４は、図９に示すように、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの回動軸として放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させることができるものであれば特に限定されない。接続部２４としては、例えば放射線検出器５１Ａ，５１Ｂと棒状部材２２とを繋ぎ、かつ図示しない駆動モータなどの駆動手段によって放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させて、棒状部材２２に対する放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの角度を自在に変更することができる自在継手などが挙げられる。

一方、本形態におけるコリメータ８はその横断面形状を、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂが形成する棒状に対応する形状としてあり、しかもこのコリメータ８は図９に示す接続部２４と同様の機構の接続部１４を介して棒状部材１２に繋がれている。この結果、コリメータ８の棒状部材１２に対する角度を放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの棒状部材２２に対する角度に合わせて調整することにより放射線検出器５１Ａ，５１Ｂに向けて最適な状態にコリメートされた放射線を照射することができる。

本実施例における制御部３０及び画像合成部４０の機能も第１の実施例のものと本質的に変わるものではない。ただ、本実施例における制御部３０は棒状部材２２に対して放射線検出器５１Ａ，５１Ｂが所定の角度をなすように接続部２４を回動駆動させる制御も行うとともに、これに同期するように棒状部材１２に対してコリメータ８が所定の角度をなすように接続部１４を回動駆動させる制御も行う。

次に、本実施例に係る非破壊検査システムを用いて構造物の狭隘部に連通した空間内にある検査対象物の所定の領域を検査する際の動作について図１０乃至図１２を参照してさらに詳細に説明する。ここで、図１０は本実施例における撮像部を狭隘部の上方の空間内に挿入した際の状態を示す概略斜視図、図１１は本実施例に係る非破壊検査システムを用いて構造物の狭隘部に連通した空間内にある検査対象物を検査する際の動作時の状態を示す概略斜視図である。また、図１２は、図８に示す非破壊検査システムの拡大図で，（ａ）はその正面図、（ｂ）はその上面図である。

先ず、検査対象となる円柱状の検査対象物１００は、図１０に示すように、２つの障害物２００の間に形成される狭隘部２１０の上方の空間内に配置されている。ここで、図示はしないが、検査対象物１００には狭隘部２１０側からしか検査装置等が接近できないような構造となっている。そこで、本実施例では、このような検査対象物１００を挟むように、狭隘部２１０内を通してその空間内に撮像部５０の放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを配置し、以下に説明するようにして検査対象物１００の所定の領域の画像を得る。

まず、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂと棒状部材２２とのなす角が１８０°となるように、すなわち放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの長手方向と棒状部材２２の長手方向とが一致するように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させ、その状態で狭隘部２１０内に放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを下方から挿入する。この際に、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂと棒状部材２２とは一直線上に配置されることになるので、狭隘部２１０内を容易に通過することができる。このとき、コリメータ８も同様の姿勢となっている。

そして、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂが狭隘部２１０の上方の空間内に占位した時点で棒状部材２２に対して放射線検出器５１Ａ，５１Ｂが所定の角度をなすように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させる。本実施例では、図１１に示すように、棒状部材２２と放射線検出器５１Ａ，５１Ｂとがなす角度が９０°となるように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させる。このとき、コリメータ８も同様の姿勢となるように、接続部１４を介して回動させる。この結果、コリメータ８は放射線検出部５１Ａ，５１Ｂに向けて最適な状態にコリメートされた放射線を照射することができる。

ここで、例えば撮像部５０として、棒状部材２２の端部に第２の実施例に示す放射線検出器５Ａ，５Ｂを取付けたものを用いると、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、狭隘部２１０の直上に位置して狭隘部２１０の幅Ｗに対応した幅を有する検査対象物１００の領域Ｒ２しか撮像することができない。

これに対して、本実施例の撮像部５０を用いると、上述したように、棒状部材２２に対する放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの角度が９０°となるように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させて、検査対象物１００の領域Ｒ２に隣接する領域Ｒ１を撮像することができる位置に、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを占位させることができる。その結果、詳細は後述するが、検査対象物１００の領域Ｒ２以外に、第１，２の実施例に係る撮像部２０，２１では撮像することができなかった検査対象物１００の領域Ｒ１を撮像することができることになる。

かかる状態で、原子炉等の放射線源から放射され、コリメータ８でコリメートされた放射線を検査対象物１００に照射することにより領域Ｒ１の一部を撮像する。本実施例では、図１２（ａ）に示すように、検査対象物１００の領域Ｒ１の下方の一部を撮像する。

次に、検査対象物１００の領域Ｒ１の他の一部を撮像することができる位置に放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを移動させる。本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを上方に僅かに平行移動させる。なお、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを移動させる際に、それらを同時に移動させるようにしてもよいし、何れか一方ずつ個別に移動させるようにしてもよい。そして、所定の部分を撮像する。

ここで、検査対象物１００の一部を撮像する際には、コリメータ８と放射線検出器５１Ａ，５１Ｂとの鉛直方向の位置（高さ）は等しく、それらの間の距離はＤとなっており、さらに放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの長手方向がコリメータ８から放射線検出器５１Ａ，５１Ｂへ向かう方向に対して垂直となるようにコリメータ８と放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの位置が調整される。したがって、これらの検査対象物１００の一部の画像を合成することにより得られる検査対象物１００の領域Ｒ１の画像は、検査対象物１００の領域Ｒの正確な画像を得ることができる。

その後、制御部３０により、検査対象物１００の領域Ｒ１全体を撮像したか否かが判断され、検査対象物１００の領域Ｒ１全体を撮像していない場合には、検査対象物１００全体を撮像するまで上述した処理が繰り返される。

一方、検査対象物１００全体を撮像した場合には、画像合成部４０により検査対象物１００の領域Ｒ１全体の画像を、低感度及び高感度毎に合成する。

なお、検査対象物１００の領域Ｒ２に隣接する領域Ｒ３についても、棒状部材２２に対する放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの角度が−９０°となるように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させ、同様に撮像・画像合成をすることによって検査対象物１００の領域Ｒ３全体の画像を合成することができる。

以上、説明したように、本実施例に係る非破壊検査システムによれば、狭隘部２１０に挿入する際には、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの長手方向と棒状部材２２の長手方向とが一致するように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させることによって放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを棒状部材２２から延長される棒状となるような姿勢に保持した状態で狭隘部２１０を通し、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂが狭隘部２１０の上方の空間内に占位した後、棒状部材２２に対する放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの角度が９０°となるように放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを回動させることができるので、狭隘部２１０に連通した空間内にある検査対象物１００について、その狭隘部２１０に対応する検査対象物１００の領域Ｒ２以外の領域Ｒ１，Ｒ３を撮像することができる。

＜第４の実施例＞
図１３は本発明の第４の実施例に係る非破壊検査システムの放射線検出器を抽出・拡大して示す概略正面図である。本実施例は図８及び図９に示す放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの素子の並びを変更したものである。すなわち放射線検出器５１Ａを構成する低感度の素子と放射線検出器５１Ｂを構成する高感度の素子とを交互に並べることにより全体を棒状に形成している。なお、図中の符号は錯綜を避けるため放射線検出器５１Ａ，５１Ｂの「５１」を省略し、「Ａ」、「Ｂ」のみを示している。すなわち、「Ａ」が５１Ａ，「Ｂ」が５１Ｂを表している。

かかる本実施例によれば１回目の走査において、図１３（ａ）に示す状態で上下方向に放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを移動させて検査対象物の所定の領域を撮像する。次に２回目の走査においては図１３（ｂ）に示すように、図中右方向に素子の１ピッチ分ｄだけ水平移動させた位置で同様に上下方向に放射線検出器５１Ａ，５１Ｂを移動させて検査対象物の１ピッチ分ｄだけずれた領域を撮像する。

この結果、１回目の走査画像の奇数列、２回目の走査画像の偶数列を選択して合成すれば低感度の画像が得られ、１回目の走査画像の偶数列、２回目の走査画像の奇数列を選択して合成すれば高感度の画像が得られる。

＜第５の実施例＞
図１４は本発明の第５の実施例に係る非破壊検査システムの放射線検出器を抽出・拡大して示す概略正面図である。本実施例は図８及び図９に示す放射線検出器５１Ａ，５１Ｂをもう一組追加したものである。すなわち、撮像部６０の放射線検出器６１Ａ，６１Ｂ及び放射線検出器６２Ａ，６２Ｂは、棒状部材２２と同一方向に並列に配置されている２つの棒状の部材となっており、それぞれ放射線検出器６１Ａ，６２Ａが低感度用、放射線検出器６１Ｂ，６２Ｂが高感度用として形成してある。各放射線検出器６１Ａ，６１Ｂ及び放射線検出器６２Ａ，６２ＢはＣｄＴｅ素子６１１を長手方向に沿って列状に複数配置することにより構成してあり、接続部６４の駆動によりそれぞれの基端部を介して回動可能に構成してある。すなわち、放射線検出器６１Ａ，６１Ｂ及び放射線検出器６２Ａ，６２Ｂの長手方向が共に水平になるように放射線検出器６１Ａ，６１Ｂ及び放射線検出器６２Ａ，６２Ｂを制御部３０の制御に基づき接続部６４で独立に回動させることができるようになっている。

このような撮像部６０を構成することにより、最初は棒状部材２２の軸線の延長上で垂直上方に伸びる棒状となっている放射線検出器６１Ａ，６１Ｂ及び放射線検出器６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ時計方向及び反時計方向に回動させて水平に開くことができる。この結果、狭隘部２１０の上方の空間内にある検査対象物１００のより広い領域を一度で撮像することができ、より効率的に検査対象物１００の所定の領域全体の画像を得ることができる。

なお、本実施例の場合も、放射線検出器６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂの素子配列を図１３に示す第４の実施例と同様に構成することができる。この場合には、接続部６４の左右両側で第４の実施例と同様の撮像を行うことができる。

＜他の実施例＞
上記第３の実施例では撮像部５０を低感度と高感度とに分けたが、必ずしもこのように分ける必要はない。放射線検出器を第３の実施例と同様に棒状に形成するだけでも狭隘部の検査に有用な非破壊検査システムを構築することができる。この場合、コリメータ８は必ずしも必要がない場合がある。

また、上記実施例では、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂ等の構成要素としてＣｄＴｅ素子５１１，６１１を例に挙げて説明したがこれに限るものではない。放射線検出器５１Ａ，５１Ｂ等はリアルタイムで放射線を検出して検査対象物１００を撮像することができるものであれば特に限定されない。例えば、放射線検出器５１Ａ，５１Ｂ、６１Ａ，６１Ｂ、６２Ａ，６２Ｂとして、ＣｓＩからなるシンチレータとＣＣＤカメラとを組み合わせたものを放射線検出器（５１Ａ，５１Ｂ）乃至（６２Ａ，６２Ｂ）の長手方向に列状に配置してもよい。

さらに、上記実施例では、放射線検出器（５１Ａ，５１Ｂ）乃至（６２Ａ，６２Ｂ）の長手方向の長さは一定となっていたが、これが伸縮自在となっていてもよい。例えば、放射線検出器（５１Ａ，５１Ｂ）乃至（６２Ａ，６２Ｂ）の長手方向の長さを伸ばすことができれば、撮像することができる検査対象物１００の領域Ｒ１を大きくすることができるという効果を奏する。

上記実施例では、接続部２４，６４を用いて、棒状部材２２に対する放射線検出器（５１Ａ，５１Ｂ）乃至（６２Ａ，６２Ｂ）の角度を変更したが、これに限定されない。例えば支持部材とこれらの構成要素との間に屈曲可能な部材を設け、その部材を屈曲させることによって、棒状部材２２に対する放射線検出器（５１Ａ，５１Ｂ）乃至（６２Ａ，６２Ｂ）の角度を変更するようにしても良い。

なお、本発明においては放射線源から放射されている放射線であればその種類を問わず利用できる。すなわち、Ｘ線、γ線のみならず中性子線も利用できる。

本発明は放射能線雰囲気の設備の診断を行う必要がある原子炉の保守、点検を行う産業分野で有効に利用することができる。

１ 原子炉
３ 原子炉格納容器
５，５Ａ 放射線検出器
７，７Ａ 放射線
８，８Ａ コリメータ
２０，２１，５０，６０ 撮像部
５１Ａ，５１Ｂ，６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ 放射線検出器
３０ 制御部
４０ 画像合成部

Claims (7)

1. 放射線を照射する固定された設備である放射線源又はこの設備に接触することにより放射線を照射する放射線源を、近傍に有するとともに閉鎖された空間に設置されている設備である検査対象物に対する非破壊検査システムであって、
   前記何れかの放射線源から照射され、検査対象物の所定の領域を透過した放射線を検出する放射線検出手段と、
   前記放射線検出手段を水平方向に移動させる移動手段と、
   前記放射線検出手段により得る複数の領域の画像を合成して前記検査対象物の前記領域の全部の画像を合成する画像合成手段とを有するとともに、
   前記放射線検出手段は、長手方向に伸びる棒状に形成されており、
   さらに前記移動手段と一体的に移動する調整部に基端部が固着されて鉛直方向に伸縮可能に形成した棒状の支持部材と、
   前記支持部材の先端部に配設されて前記棒状の放射線検出手段の基端部を回動可能に支持することにより前記支持部材に対する前記放射線検出手段の角度を調整可能に形成した接続部と、
   前記移動手段の移動、前記支持部材の伸縮、前記調整部による前記支持部材に対する前記放射線検出手段の角度を制御するとともに、少なくとも前記支持部材の伸縮による狭隘部内における前記放射線検出手段の進入または退出の際には、前記支持部材と放射線検出手段とを支障なく前記進入または退出させ得るように、前記支持部材に対する前記放射線検出器の角度を調整し、さらに前記画像合成手段による所定の画像合成を制御する制御部とを具備することを特徴とする非破壊検査システム。
2. 請求項１に記載する非破壊検査システムにおいて、
   放射線源から放射される放射線を入射させて平行な放射線として出射させる筒状部材であるコリメート手段と、
   前記コリメート手段を水平方向に移動させる他の移動手段とをさらに有しており、
   前記コリメート手段は、前記平行な放射線に直交する方向である長手方向に伸びる棒状に形成されており、
   さらに前記他の移動手段と一体的に移動する他の調整部に基端部が固着されて鉛直方向に伸縮可能に形成した他の支持部材と、
   前記他の支持部材の先端部に配設されて前記棒状のコリメート手段の基端部を回動可能に支持することにより前記他の支持部材に対する前記コリメート手段の角度を調整可能に形成した他の接続部とを具備しており、
   しかも前記制御部が、前記他の移動手段の移動、前記他の支持部材の伸縮、前記他の調整部による前記他の支持部材に対する前記コリメート手段の角度の調整を制御するように形成されていることを特徴とする非破壊検査システム。
3. 請求項１または請求項２に記載する非破壊検査システムにおいて、
   前記放射線検出手段は、前記放射線を検出する相対的に高感度と相対的に低感度の少なくとも２種類の素子が、長手方向に沿って列状に配設されて棒状に形成されており、
   前記画像合成手段は、前記放射線検出手段により得る複数の領域の画像を同一感度の画像毎に合成して前記検査対象物の前記領域の全部の画像を合成するように形成されていることを特徴とする非破壊検査システム。
4. 請求項３に記載する非破壊検査システムにおいて、
   前記放射線検出手段は、感度が異なる少なくとも２種類の素子が、長手方向に沿って交互に配設されていることを特徴とする非破壊検査システム。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一つに記載する非破壊検査システムにおいて、
   前記放射線検出手段は、２列で構成してあり、各列の基端部が、回動可能に前記接続部に取り付けられており、前記２列のうち、一方と他方が反対方向に回動し得るように構成してあることを特徴とする非破壊検査システム。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一つに記載する非破壊検査システムにおいて、
   放射線源は原子炉であることを特徴とする非破壊検査システム。
7. 請求項１〜請求項５の何れか一つに記載する非破壊検査システムにおいて、
   放射線源は、原子炉の冷却水が流通する配管の冷却水であり、前記検査対象物は前記冷却水が流通する前記配管を除く他の配管であることを特徴とする非破壊検査システム。