JP7691650B2 - 非破壊検査システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線を用いた被検査物の非破壊検査システムに関するものである。

近年、道路、橋梁、トンネル、建築物等のインフラストラクチャー（以下、インフラ構造物という）の老朽化に対して、適切な維持管理、補修、更新が望まれている。

このようなインフラ構造物の検査においては、物体に対して透過性を有するＸ線等の放射線を用いることで、被検査物を破壊することなく内部構造を解析することが可能な非破壊検査が行われている。

特に近年においては、Ｘ線よりも透過性の高い中性子線を用いた非破壊検査装置も検討されている。例えば、特許文献１及び非特許文献１には、中性子線とその中性子線との反応で発生するガンマ（γ）線を利用してコンクリート内部の塩分濃度分布を得ることができる非破壊検査方法が開示されている。

特開２０１１－８５４８１号公報

理化学研究所/若林泰生・吉村雄一・水田真紀・池田裕二郎・大竹淑恵、「コンクリート内の非破壊塩分計測法」NPGA日本工業出版 検査技術 2019年2月号

ここで、非特許文献１では、塩分濃度を調整したモルタル供試体に中性子を照射してあらかじめ得られた濃度依存の検量線（濃度に対するガンマ線の計数率）を用いて、検出したガンマ線の計数率（単位時間あたりに検出されたガンマ線の個数）から塩分濃度を算出している。塩分濃度と、あるエネルギーのガンマ線の計数率は比例しており、計数率が高くなるほど塩分濃度が高くなる関係にある。これはモルタル供試体の内部が水分や空洞を含まない均一な状態であって、モルタル供試体の深さ方向における中性子の透過量が所定の減衰曲線に基づいて減衰することを前提に成り立つ関係である。しかし、実際の被検査物であるコンクリートの場合、計測点や、計測点までの中性子の照射ルートに水分や空洞が存在すると、散乱や放射により照射ルートにおける中性子の減衰量が所定の減衰曲線と合致しなくなる。この場合、計測点の深さに到達する中性子の数（中性子線量）が異なるので、即発ガンマ線の計数率（ガンマ線量）も変化してしまい、検量線からは正確な塩分濃度が得られないことになる。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、被検査物に対して中性子を用いて行う非破壊検査において、被計測物の計測点に到達する中性子線量の減衰量の変化を考慮して計測点からのガンマ線量を補正することで、被計測物の塩分濃度をより正確に推定することができる非破壊検査装置を提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明に係る非破壊検査システムは、第１の中性子線量の中性子を照射可能な中性子照射部と、前記中性子照射部からの中性子照射により被検査物の内部において散乱した第２の中性子線量を検出可能な中性子検出部と、前記中性子照射により前記被検査物から放出されるガンマ線量を検出可能なガンマ線検出部と、前記ガンマ線量に基づいて所定の物質の含有量を算出し、前記第１の中性子線量と前記第２の中性子線量に基づいて前記所定の物質の含有量を補正する解析部と、を備える。

また、上記非破壊検査システムとして、前記所定の物質の含有量は塩分濃度としてもよい。

また、上記非破壊検査システムとして、前記解析部は、前記第２の中性子線量から前記被検査物に含まれる水分及び又は空洞の分布を生成としてもよい。

また、上記非破壊検査システムとして、前記中性子照射部は加速器を有し、前記加速器に前記第１の中性子線量の中性子を照射させる制御を行う照射制御部をさらに備えるものとしてもよい。

また、上記非破壊検査システムとして、前記中性子照射部は放射性同位体を有し、前記第１の中性子線量の中性子を検知可能な線量モニタをさらに備えるものとしてもよい。

また、上記非破壊検査システムとして、前記中性子照射部は、移動体に搭載されてもよい。

上記手段を用いる本発明によれば、被検査物に対して中性子を用いて行う非破壊検査において、被検査物の計測点に到達する中性子線量を用いて計測点からのガンマ線量を補正することで、被検査物の塩分濃度をより正確に推定することができる。

本発明の第１実施形態に係る非破壊検査システムを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る非破壊検査システムの制御解析を行う構成のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る非破壊検査システムの制御解析動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る非破壊検査システムの概略を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る塩分計測装置を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る水分空洞計測装置の例を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る非破壊検査システムの概略を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る塩分計測装置を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る非破壊検査システムの概略を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
まず本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る非破壊検査システムの概略構成図である。以下これらの図に基づき本実施形態の非破壊検査装置（非破壊検査システム）１の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態の非破壊検査装置１は、中性子照射部１０、熱中性子検出部２０、ガンマ線検出部３０、及びＧＮＳＳ６１が移動体４０に設けられている。また、非破壊検査装置１は制御解析部５０を有し、中性子照射部１０、熱中性子検出部２０、ガンマ線検出部３０、及びＧＮＳＳ６１が接続されている。本実施形態では、非破壊検査装置１が被検査物であるコンクリートからなる橋Ａ上に配置され、移動体４０が橋Ａの上を移動しながら、移動体４０の下部の検査点Ｂを被検査対象とした塩分濃度計測と水分空洞分布計測を目的とした非破壊検査を行う。

中性子照射部１０は、本実施形態では、図示しない電源、イオン源１１、線形加速器１２、偏向器１３、ターゲット１４、照射コリメータ１５、を有している。

イオン源１１は、水素イオン（陽子）を発生させる。線形加速器１２は、イオン源１１で発生させた陽子を加速して陽子ビームＰを生成し、偏向器１３に照射する。偏向器１３は、例えば電磁石で構成される複数の磁石を有し、線形加速器１２から照射された陽子ビームＰを、磁力により陽子ビームＰの入射方向に対して、略垂直方向に偏向し出射する。

ターゲット１４は偏向器１３の陽子ビームＰの出射側に面して設けられている。ターゲット１４は偏向器１３から入射した陽子ビームＰの陽子と衝突して中性子Ｎを生じるものであり、例えばベリリウムを含んで形成されている。ターゲット１４の偏向器１３と対向する側には、ターゲット１４から発生した中性子Ｎのうち所定方向の中性子Ｎを外部に照射する照射用開口部（不図示）が形成されている。また、照射用開口部には、中性子Ｎの出射方向を制限する照射コリメータ１５を有する。ターゲット１４で発生した中性子Ｎは、照射コリメータ１５の内部を通ることにより、図１に示す照射方向Ｄ１の軸に平行に進む中性子線として橋Ａに略垂直に入射する。なお、線形加速器１２からターゲット１４までは、荷電粒子の飛翔を妨げないようにその経路は高真空状態を維持可能な構造となっている。

熱中性子検出部２０は、熱中性子Ｎｂを検出可能な熱中性子検出器２１と、熱中性子検出器２１に入射する熱中性子Ｎｂの指向性を高めるための熱中性子コリメータ２２とを含んで構成される。本実施形態の熱中性子検出器２１は、ターゲット１４から照射された中性子Ｎが被検査物である橋Ａの内部の検査点Ｂ近傍から後方散乱した熱中性子Ｎｂを検出するものである。なお、図１ではターゲット１４から照射される中性子Ｎを実線の矢印で示し、熱中性子Ｎｂを破線の矢印で示している。

ガンマ線検出部３０は、ガンマ（γ）線を検出可能なガンマ線検出器３１と、ガンマ線コリメータ３２と、可動軸３３と、を有している。

ガンマ線検出器３１は、例えばゲルマニウム半導体検出器（Ｇｅ検出器）である。ガンマ線検出器３１の先端にはガンマ線コリメータ３２が接続されており、ガンマ線検出器３１はガンマ線コリメータ３２を介して入射されるガンマ線を検出可能である。本実施形態のガンマ線検出器３１は、ターゲット１４から検査点Ｂに向かって照射された中性子Ｎが検査点近傍の組織の様々な原子核と中性子捕獲反応を起こすことにより被検査物であるコンクリート内部から放出されるガンマ線Ｇ、いわゆる即発ガンマ線を検出するものである。

ガンマ線コリメータ３２は、例えば鉛、鉄等のガンマ線を遮蔽する材料からなる筒体であり、外部から入射されてくるガンマ線のうちガンマ線検出器３１に向かう一方向のガンマ線Ｇに絞り込む機能を有する。つまり、本実施形態ではガンマ線コリメータ３２の軸線方向がガンマ線Ｇの検出方向Ｄ２である。図１に示すように検出方向Ｄ２は照射方向Ｄ１上の一点で交わり、この交点が被検査物の橋Ａ内部における検査点Ｂとなる。この検査点Ｂの塩分濃度が高いとガンマ線検出器３１にて検出されるガンマ線Ｇのガンマ線量が通常よりも高くなる。なお、図１では橋Ａの検査点Ｂ近傍から放出されるガンマ線Ｇを一点鎖線の矢印で示している。

ガンマ線検出器３１の後端部分には水平方向に延びる可動軸３３が設けられている。ガンマ線検出器３１はガンマ線コリメータ３２と一体に、可動軸３３を軸として鉛直方向に揺動可能である。このように可動軸３３回りにガンマ線検出器３１が揺動することで、照射方向Ｄ１上で検査点Ｂを移動させることが可能である。

移動体４０は、例えば、中性子照射部１０、熱中性子検出部２０、ガンマ線検出部３０、及びＧＮＳＳ６１が搭載できる大きさの車両や台車であり、車輪４１を有することで略水平方向に自由に移動可能である。また、移動体４０は、橋Ａと対向する底面に開口部４２が設けられている。これにより、熱中性子検出部２０及びガンマ線検出部３０の一部を当該開口部４２に配置することができ、当該開口部４２の下部に位置する検査点Ｂを検査することができる。

ＧＮＳＳ６１は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）であり、本実施形態では、中性子Ｎの照射方向Ｄ１の軸上、すなわち検査点Ｂの鉛直上に設けられている。ＧＮＳＳ６１は、衛星からの情報を受信して自己の位置座標と検査点Ｂの相対的な位置情報を生成可能である。

制御解析部５０は、専用のコンピュータや、ソフトウエアがインストールされた汎用のコンピュータ等であり、例えば、演算処理を行う演算部や記憶部を有し、演算結果等を表示可能な表示部、外部からの操作等を受け付ける入力部、外部と情報の通信が可能な通信部、等を有している。

図２は、本発明の第１実施形態に係る非破壊検査装置１の制御解析を行う構成のブロック図である。制御解析部５０は、中性子照射部１０、熱中性子検出器２１、ガンマ線検出器３１、ＧＮＳＳ６１、入力部７１、出力部７２、及び記憶部７３と有線または無線で通信可能に接続されている。なお、入力部７１、出力部７２、及び記憶部７３は制御解析部５０内部に搭載されていてもよい。また、制御解析部５０は、中性子照射部１０を制御するための照射制御部５１と、解析を行う解析部としての照射線量情報生成部５２、水分空洞分布生成部５３、塩分濃度算出部５４、中性子減衰量算出部５５、及び補正部５６と、検査点Ｂの位置を取得する位置情報取得部５７と、を有している。

制御解析部５０は、熱中性子検出器２１により検出した熱中性子Ｎｂの計数率である熱中性子線量（第２の中性子線量）、ガンマ線検出器３１により検出したガンマ線Ｇの計数率であるガンマ線量、及びＧＮＳＳ６１が生成した検査点Ｂの位置情報を取得し、取得した各線量の情報を検査点Ｂの位置情報に紐づけてそれぞれ熱中性子線量情報、ガンマ線量情報として記憶部７３に記憶する。また、制御解析部５０は、取得したガンマ線量に基づいて、検査点Ｂにおける塩素の含有量である塩分濃度を算出する。また、制御解析部５０は、取得した熱中性子線量に基づいて、水分空洞分布を生成する。これらは、例えば解析出結果として出力部７２や記憶部７３に出力可能である。

照射制御部５１は、線形加速器１２の制御を行う。例えば、時間的に離散した第１の中性子線量のパルス中性子線を中性子照射部１０から照射するように線形加速器１２を制御することができる。

照射線量情報生成部５２は、照射制御部５１から取得した制御情報に基づいて、ターゲット１４から照射コリメータ１５を介して検査点Ｂに向けて出射された中性子Ｎの照射線量（第１の中性子線量）を示す照射線量情報を生成し、記憶部７３に記憶する。

水分空洞分布生成部５３は、熱中性子線量情報と、検査点Ｂの位置情報とに基づいて、検査点Ｂの深さ方向における水分空洞分布情報を生成し、記憶部７３に記憶する。

塩分濃度算出部５４は、ガンマ線量情報に基づいて、検査点Ｂにおける塩素の含有量、すなわち塩分濃度を算出して塩分濃度情報を生成し、記憶部７３に記憶する。なお、具体的な被検査物における塩分濃度解析手法については、従来周知の手法を用いればよく、例えば上述の非特許文献１に記載のコリメート法やガンマ線強度比較法を用いる。

中性子減衰量算出部５５は、検査点Ｂにおける、水部空洞分布情報と照射線量情報とに基づいて、検査点Ｂの深さ方向の中性子減衰量を算出し、中性子減衰量情報を生成し記憶部７３に記憶する。

補正部５６は、検査点Ｂにおける、中性子減衰量情報と照射線量情報に基づいて、塩分濃度情報を補正し、補正塩分濃度情報を生成し記憶部７３に記憶する。具体的には、照射線量情報と中性子減衰量情報とから検査点Ｂに到達する中性子Ｎの中性子線量を算出して、所定の減衰曲線との差を得ることで、塩分濃度を補正する。例えば中性子Ｎが検査点Ｂに到達するまでに水が存在すると、散乱する熱中性子線量が増加し中性子減衰量が増加し、且つガンマ線量も増加することから、ガンマ線量情報に基づく塩分濃度を減少させるよう補正する。空洞が存在する場合も同様である。

位置情報取得部５７は、中性子照射部１０から中性子Ｎを検査点Ｂに照射したときの検査点Ｂの位置情報をＧＮＳＳ６１から取得して記憶部７３に記憶する。

次に、第１実施形態に係る非破壊検査装置１の動作について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１において、制御解析部５０は、位置情報取得部５７において、ＧＮＳＳ６１から、検査点Ｂの位置情報を取得する。

ステップＳ２において、制御解析部５０は、照射制御部５１において、中性子照射部１０を制御して第１の中性子線量の中性子Ｎをパルス照射させる。この時、制御解析部５０は、照射線量情報生成部５２において照射制御部５１から照射線量情報として第１の中性子線量を取得し、記憶部７３に記憶する。

ステップＳ３において、制御解析部５０は、熱中性子検出器２１から熱中性子線量（第２の中性子線量）を取得して熱中性子線量情報として記憶部７３に記憶する。また、制御解析部５０は、ガンマ線検出器３１からガンマ線量を取得し、ガンマ線量情報として記憶部７３に記憶する。

ステップＳ４において、制御解析部５０は、熱中性子線量情報に基づいて、水分空洞分布生成部５３において水分空洞分布を生成し、水分空洞分布情報として記憶部７３に記憶する。また、制御解析部５０は、ガンマ線量情報に基づいて、塩分濃度算出部５４において塩分濃度を算出し塩分濃度情報として記憶部７３に記憶する。

ステップＳ５において、制御解析部５０は、照射線量情報と水分空洞分布情報に基づいて、中性子減衰量算出部５５において中性子減衰量を算出し中性子減衰量情報として記憶部７３に記憶する。さらに、制御解析部５０は、算出した中性子減衰量情報に基づいて、補正部５６において塩分濃度情報の補正処理を行い、補正塩分濃度情報として記憶部７３に記憶する。

ステップＳ６において、出力部７２は、ステップＳ５の補正処理で得られた補正塩分濃度情報をユーザが視認できる形で表示する。また、ユーザの要求に応じて記憶部７３に記憶されている位置情報、照射線量情報、熱中性子線量情報、ガンマ線量情報、水分空洞分布情報、塩分濃度情報、中性子減衰量情報を表示させることもできる。

ステップＳ７において、制御解析部５０は、ユーザの要求により、計測を終了するかどうかを判別する。例えば、予め定められた計測時間及び／又は計測範囲での計測が終了した場合は判別（Ｙ）として処理を終了し、計測が終了していない場合は判別（Ｎ）として、ステップＳ１へ処理を戻す。

以上のように本実施形態の非破壊検査装置１では、中性子照射部１０から被検査物である橋Ａの検査点Ｂに第１の中性子線量（照射線量）の中性子Ｎを照射し、ガンマ線検出器３１により検出されたガンマ線量に基づいて検査点Ｂにおける塩分濃度を算出する。また、非破壊検査装置１は、中性子照射部１０から被検査物である橋Ａの検査点Ｂに第１の中性子線量の中性子Ｎを照射し、熱中性子検出器２１により検出された熱中性子Ｎｂの熱中性子線量（第２の中性子線量）に基づいて検査点Ｂの深さ方向における水分空洞分布を生成する。つまり、１つの装置および１回の中性子線照射で検査点Ｂの塩分濃度の計測と、深さ方向における水分空洞分布の生成を行うことができる。また、非破壊検査装置１は、熱中性子線量（第２の中性子線量）から得られた水分空洞分布と、照射線量（第１の中性子線量）と、から、検査点Ｂの深さ方向における中性子減衰量を算出し、当該中性子減衰量に基づいて塩分濃度の補正処理を行っている。すなわち、被計測物である橋Ａの検査点Ｂに到達する中性子線量の減衰量の変化を考慮して検査点Ｂからのガンマ線量に基づいて算出される塩分濃度を補正することで、被計測物である橋Ａの検査点Ｂにおける塩分濃度をより正確に推定することができる。つまり、検査点Ｂおよびその周囲の水分や空洞による減衰量の変動を考慮したより正確な塩分濃度を算出することができる。

また、本実施形態の非破壊検査装置１の各構成は、移動体４０に搭載されていることから、移動しながら計測することができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る非破壊検査システムを示すブロック図である。図５は、本発明の第２実施形態に係る塩分計測装置を示す概略構成図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る水分空洞計測装置の例を示す概略構成図である。以下これらの図に基づき第２実施形態の非破壊検査システム２の構成について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。

第１実施形態では、検査点Ｂの水分空洞分布を生成するための熱中性子検出部２０及び塩分濃度を計測するためのガンマ線検出部３０の両方がひとつの移動体４０に搭載されたものであったが、第２実施形態では、これらを熱中性子検出部２０ａ、ガンマ線検出部３０ｂとして別々の移動体に搭載して機能を分離し、それぞれ塩分濃度計測装置３ａ、水分空洞計測装置３ｂとしている点が異なる。また、塩分濃度の補正処理を行うための中性子減衰量算出部５５ｃと補正部５６ｃがさらに別に設けられている点が異なる。

図４に示すように、非破壊検査システム２は、塩分濃度計測装置３ａ、水分空洞計測装置３ｂ、及び補正処理部５０ｃが有線または無線で通信可能に接続されて構成されている。塩分濃度計測装置３ａ、水分空洞計測装置３ｂ、及び補正処理部５０ｃにはそれぞれ、入力部７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、出力部７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、及び記憶部７３ａ、７３ｂ、７３ｃが通信可能に接続されている。

塩分濃度計測装置３ａは、中性子照射部１０ａ、ガンマ線検出器３１ａ、ＧＮＳＳ６１ａ、線源線量モニタ６２ａ、及び制御解析部５０ａを有する。制御解析部５０ａは、中性子照射部１０ａ、ガンマ線検出器３１ａ、ＧＮＳＳ６１ａ、及び線源線量モニタ６２ａと通信可能に接続されている。また、制御解析部５０ａは、専用のコンピュータや、ソフトウエアがインストールされた汎用のコンピュータ等であり、中性子照射部１０ａを制御するための照射制御部５１ａと、解析を行う解析部としての照射線量情報生成部５２ａ、水分空洞分布生成部５３ａ、塩分濃度算出部５４ａ、中性子減衰量算出部５５ａ、及び補正部５６ａと、検査点Ｂの位置を取得する位置情報取得部５７ａと、を有している。

次に塩分濃度計測装置３ａの具体的な構成を、図５を参照しながら説明する。塩分濃度計測装置３ａは、中性子照射部１０ａに中性子線源として放射性同位体１６ａを用いる。

塩分濃度計測装置３ａは、中性子照射部１０ａとガンマ線検出部３０ａが装置筐体８１ａ内に設けられている。また、塩分濃度計測装置３ａは制御解析部５０ａを有し、当該制御解析部５０ａには、ガンマ線検出部３０ａ及び線源線量モニタ６２ａが接続されている。

中性子照射部１０ａは、中性子線源としての放射性同位体１６ａが線源筐体８２ａ内に設けられている。放射性同位体１６ａは、例えば^２５２Ｃｆ線源である。

線源筐体８２ａは、中空の略立方体形状をなしており、本実施形態では底面に中性子線の照射孔８３ａが形成されている。また線源筐体８２ａには、照射孔８３ａを開閉する線源シャッタ８４ａが設けられている。線源筐体８２ａ及び線源シャッタ８４ａは例えば鉛、鉄等の中性子線を遮蔽可能な材料により形成されている。照射孔８３ａは例えば円孔であり、線源シャッタ８４ａは図示しないアクチュエータにより照射孔８３ａを開閉するよう線源筐体８２ａの底面上を摺動する開閉板部材である。

線源筐体８２ａの頂面内側に線源線量モニタ６２ａが設けられており、線源線量モニタ６２ａは線源筐体８２ａ内の放射線量を検出する。

線源線量モニタ６２ａが検出可能な放射線には、例えばアルファ（α）線、ベータ（β）線、ガンマ（γ）線が含まれる。また、線源線量モニタ６２ａは放射線量として空間線量率（マイクロシーベルト毎時（μSv/ｈ））を検出可能である。

このように構成された中性子照射部１０ａは、放射性同位体１６ａから放射状に照射される中性子線のうち、照射孔８３ａが設けられている照射方向Ｄ１に向かう中性子線のみを外部に照射可能である。そして、線源シャッタ８４ａの開閉により中性子線の照射と停止（非照射）を制御可能である。

ガンマ線検出部３０ａは、第１実施形態のガンマ線検出部３０と同じ構成であるため説明を省略する。

装置筐体８１ａは、中性子照射部１０ａ及びガンマ線検出部３０ａを覆っており、照射方向Ｄ１上及び検出方向Ｄ２上に開口部４２ａが形成されている。詳しくは、装置筐体８１ａは、中空の略直方体形状をなしており、例えば鉛、鉄等の中性子線を遮蔽可能な材料により形成されている。装置筐体８１ａは、内部にて水平方向一側に中性子照射部１０ａが配置され、水平方向他側にガンマ線検出部３０ａが配置されている。

そして、装置筐体８１ａの底面において、照射方向Ｄ１上及び検出方向Ｄ２上を開口内に含む開口部４２ａが形成されている。なお、当該開口部４２ａは、ガンマ線検出部３０ａが可動軸３３ａ回りに揺動により検出方向Ｄ２が変化する範囲を含むように開口範囲が設計されている。

また、装置筐体８１ａの底面には、開口部４２ａを開閉する外シャッタ８６ａが設けられている。外シャッタ８６ａは例えば鉛、鉄等の中性子線を遮蔽可能な材料により形成されている。外シャッタ８６ａは図示しないアクチュエータにより開口部４２ａを開閉するよう装置筐体８１ａの底面上を摺動する板材である。

また、装置筐体８１ａの頂面外側には、ＧＮＳＳ６１ａが設けられている。ＧＮＳＳ６１ａは、本実施形態では、中性子Ｎの照射方向Ｄ１の軸上、すなわち検査点Ｂの鉛直上に設けられている。ＧＮＳＳ６１は、衛星からの情報を受信して自己の位置座標、検査点Ｂの位置情報を検出可能である。

また、装置筐体８１ａの底面外側には、車輪４１ａが設けられており、装置筐体８１ａは検査点Ｂ状を自由に移動可能である。

制御解析部５０ａは、線源線量モニタ６２ａ、線源シャッタ８４ａ、外シャッタ８６ａ、と電気的に接続されている。制御解析部５０ａは、少なくとも塩分濃度計測装置３における検査に関する制御（以下、検査制御という）を実行可能である。

制御解析部５０ａは、検査制御においては、主に線源シャッタ８４ａ、外シャッタ８６ａ、ガンマ線検出部３０ａを制御する。具体的には制御解析部５０ａは、検査時に外シャッタ８６ａ及び線源シャッタ８４ａを開ける。

制御解析部５０ａは、中性子照射部１０ａから検査点Ｂに照射した中性子Ｎに対して発生するガンマ線Ｇをガンマ線検出部３０ａにより検出し、検出したガンマ線量から検査点Ｂの塩分濃度を算出する。また制御解析部５０ａは、線源線量モニタ６２ａから検査点Ｂに照射した中性子Ｎの照射線量を取得する。さらに、制御解析部５０ａは、ＧＮＳＳ６１ａから検査点Ｂの位置情報を取得する。そして、制御解析部５０ａは、検査点Ｂについて算出した塩分濃度を位置情報および照射線量と紐づけて塩分濃度情報を生成し記憶部７３ａに記憶する。

水分空洞計測装置３ｂの具体的な構成は、図６に示す通りである。図１と比較すると明らかなように、水分空洞計測装置３ｂは第１実施形態の非破壊検査装置１からガンマ線検出部３０とそれに付随する解析部（具体的には塩分濃度算出部）を除いた構成となっている。それ以外の機能は同じであるため、詳しい説明は省略する。このように構成された水分空洞計測装置３ｂは、検査点Ｂの深さ方向における水分空洞分布を位置情報と紐づけて記憶部７３ｃに記憶する。

補正処理部５０ｃ（解析部）は、例えば、塩分濃度計測装置３ａ及び水分空洞計測装置３ｂとは別に設けられた専用のコンピュータや、ソフトウエアがインストールされた汎用のコンピュータ等であり、塩分濃度計測装置３ａ及び水分空洞計測装置３ｂと通信可能に接続されている。補正処理部５０ｃは、塩分濃度計測装置３ａから塩分濃度情報を、水分空洞計測装置３ｂから水分空洞分布情報を、それぞれ取得する。また、補正処理部５０ｃは、検査点Ｂの位置情報に紐づいた水分空洞分布情報に基づいて、中性子減衰量算出部５５ｃにおいて検査点Ｂにおける深さ方向の中性子減衰量を算出し、当該中性子減衰量に基づいて同じ検査点Ｂの位置情報に紐づいた塩分濃度情報の補正処理を行う。なお、補正処理部５０ｃは、塩分濃度計測装置３ａまたは水分空洞計測装置３ｂに搭載されてもよい。

以上のように第２実施形態の非破壊検査システム２では、塩分濃度計測装置３ａと、水分空洞計測装置３ｂ、及び補正処理装置を分離した構成としている。これにより、既存の大型の水分空洞計測装置３ｂを併用することで、水分空洞分布情報を取得して塩分濃度の補正処理を行い、塩分濃度の計測精度を向上させることができる。また塩分濃度の計測においては、中性子線源として放射性同位体１６ａを、水分空洞分布の計測においては中性子線源として加速器を用いている。これにより、塩分濃度計測装置３ａを小型化することができる。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。

図７は、本発明の第３実施形態に係る非破壊検査システムの概略を示すブロック図である。図８は、本発明の第３実施形態に係る塩分計測装置を示す概略構成図である。以下これらの図に基づき第３実施形態の非破壊検査システム２'の構成について説明する。なお、第２実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。

第２実施形態では、非破壊検査システム２の塩分濃度計測装置３ａの中性子線源が放射性同位体１６ａであったが、第３実施形態の非破壊検査システム２'の塩分計測装置３ｄは、中性子線源として第１実施形態と同様に加速器を用いる点が異なる。

塩分計測装置３ｄは、中性子照射部１０ｄ、ガンマ線検出器３１ｄ、ＧＮＳＳ６１ｄ、及び制御解析部５０ｄを有する。制御解析部５０ｄは、中性子照射部１０ｄ、ガンマ線検出器３１ｄ、及びＧＮＳＳ６１ｄと通信可能に接続されている。また、制御解析部５０ｄは、専用のコンピュータや、ソフトウエアがインストールされた汎用のコンピュータ等であり、中性子照射部１０ｄを制御するための照射制御部５１ｄと、解析を行う解析部としての照射線量情報生成部５２ｄ及び塩分濃度算出部５４ｄと、検査点Ｂの位置を取得する位置情報取得部５７ｄと、を有している。

塩分計測装置３ｄの具体的な構成を図８に示す。塩分計測装置３ｄは、中性子照射部１０ａとして第１実施形態と同様に加速器を用いている。図１（第１実施形態）と比較すると明らかなように、塩分計測装置３ｄは第１実施形態の非破壊検査装置１から熱中性子検出部２０とそれに付随する解析部（図示しないが具体的には水分空洞分布生成部５３）を除いた構成となっている。それ以外の構成及び機能は同じであるため、詳しい説明は省略する。このように構成された塩分計測装置３ｄは、検査点Ｂにおける塩分濃度を位置情報と紐づけて記憶部７３ｄに記憶する。

水分空洞計測装置３ｂ及び補正処理部５０ｃは、第２実施形態と同じであるため、説明を省略する。

以上のように第３実施形態の非破壊検査システム２'では、塩分濃度の計測装置と、水分空洞分布の計測装置を別々の移動体に搭載している。また中性子線源としてどちらも加速器を用いている。これにより、塩分濃度計測、水分空洞分布計測それぞれに適した照射線量および照射時間に基づいて検査を簡単かつ効率的に行うことができる。

以上で本発明の各実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、橋Ａを被検査物として説明しているが、被検査物はこれに限られるものではない。例えば、道路、建物やトンネルの壁や、柱等、その他のコンクリート構造物に適用可能である。

また、上記実施形態では、ガンマ線検出部によりガンマ線を検出して被検査物に含まれる塩素の含有量を算出し塩分濃度分布を生成しているが、解析する物質は塩素に限られるものではない。例えば、熱中性子捕獲断面積が比較的大きい鉄やカリウム等であってもよい。

また、上記第２実施形態では、水分空洞計測装置３ｂの中性子線源は加速器であるが、塩分濃度計測装置３ａと同様、中性子線源が放射線同位体（ＲＩ）のものを用いて、図９に示すような構成（第４実施形態）としてもよい。中性子線源を放射線同位体とすることで、塩分濃度計測装置３ａ、水分空洞計測装置３ｅともに、小型化することができ、車両等の大型の移動体が入れない場所でも検査をすることができる。

１ ：非破壊検査装置
２、２'、２'' ：非破壊検査システム
３、３ａ、３ｄ ：塩分濃度計測装置
３ｂ、３ｅ ：水分空洞計測装置
１０、１０ａ、１０ｄ ：中性子照射部
１１ ：イオン源
１２ ：線形加速器
１３ ：偏向器
１４ ：ターゲット
１５ ：照射コリメータ
１６ａ ：放射性同位体
２０ ：熱中性子検出部
２１、２１ａ ：熱中性子検出器
２２ ：コリメータ
３０、３０ａ ：ガンマ線検出部
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｄ ：ガンマ線検出器
３２ ：ガンマ線コリメータ
３３ ：可動軸
４０ ：移動体
４１ａ ：車輪
４２、４２ａ ：開口部
５０、５０ａ、５０ｄ ：制御解析部
５０ｃ ：補正処理部
５１、５１ａ、５１ｄ ：照射制御部
５２、５２ａ、５２ｄ ：照射線量情報生成部
５３、５３ａ ：水分空洞分布生成部
５４、５４ａ、５４ｄ ：塩分濃度算出部
５５、５５ａ、５５ｃ ：中性子減衰量算出部
５６、５６ａ、５６ｃ ：補正部
５７、５７ａ、５７ｄ ：位置情報取得部
６２ａ ：線源線量モニタ
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ ：入力部
７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ ：出力部
７３、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ ：記憶部
８１ａ ：装置筐体
８２ａ ：線源筐体
８３ａ ：照射孔
８４ａ ：線源シャッタ
８６ａ ：外シャッタ
Ａ ：橋
Ｂ ：検査対象
Ｎ ：中性子
Ｎｂ ：熱中性子

Claims (5)

1. 第１の中性子線量の中性子を照射可能な中性子照射部と、
   前記中性子照射部からの中性子照射により被検査物の内部において散乱した第２の中性子線量を検出可能な中性子検出部と、
   前記中性子照射部からの中性子照射により前記被検査物から放出されるガンマ線量を検出可能なガンマ線検出部と、
   前記ガンマ線量に基づいて塩分濃度の含有量を算出し、前記第１の中性子線量と前記第２の中性子線量に基づいて前記塩分濃度の含有量を補正する解析部と、を備え、
   前記解析部は、前記第２の中性子線量から前記被検査物に含まれる水分及び／又は空洞の分布を生成し、前記第１の中性子線量と前記水分及び／又は空洞の分布とに基づいて前記塩分濃度の含有量を補正する、
   非破壊検査システム。
2. 前記解析部は、前記第２の中性子線量から前記検査物に含まれる水分及び／又は空洞の分布を生成し、前記第１の中性子線量と前記水分及び／又は空洞の分布とに基づいて中性子減衰量を算出し、前記中性子減衰量と前記第１の中性子線量とから算出した中性子線量と所定の減衰曲線との差を得ることで前記塩分濃度の含有量を補正する、
   請求項１に記載の非破壊検査システム。
3. 前記中性子照射部は加速器を用いており、
   前記加速器に前記第１の中性子線量を照射させる制御を行う照射制御部をさらに備える、
   請求項１又は２に記載の非破壊検査システム。
4. 前記中性子照射部は放射性同位体を用いており、
   前記第１の中性子線量を検知可能な線量モニタをさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載の非破壊検査システム。
5. 前記中性子照射部は、移動体に搭載される、
   請求項１から４のいずれかに記載の非破壊検査システム。

Images