Recent studies for structural integrity evaluation and defect inspection of J-PARC spallation neutron source target vessel

J-PARK核破砕中性子源標的容器の構造健全性評価及び欠陥検査に関する研究

涌井 隆  ; 若井 栄一  ; 直江 崇   ; 新宅 洋平*; Li, T.*; 村上 一也*; 鹿又 研一*; 粉川 広行  ; 羽賀 勝洋  ; 高田 弘   ; 二川 正敏  

Wakui, Takashi; Wakai, Eiichi; Naoe, Takashi; Shintaku, Yohei*; Li, T.*; Murakami, Kazuya*; Kanomata, Kenichi*; Kogawa, Hiroyuki; Haga, Katsuhiro; Takada, Hiroshi; Futakawa, Masatoshi

J-PARCの核破砕中性子源の水銀ターゲット容器は、水銀容器と二重壁構造を持つ保護容器からなる薄肉(最小3mm)の多重容器構造で、TIG溶接により組み立てられる複雑な構造を持つ。容器の健全性を評価するためには、溶接部等の欠陥を正確に測定することが重要である。溶接部の非破壊検査方法として、放射線透過試験では検出が難しい欠陥形状等もあるので、超音波探傷試験の併用が有効である。JISで規定されている非破壊の超音波探傷試験方法では、厚さが6mm以上のものを対象としているため、薄肉構造の本容器の検査には適用できない。そこで、より有効な検査方法を開発するため、寸法が分かっている微小な欠陥を持つ試料に対して、様々な超音波探傷法による測定を試みた。その結果、最新のフェーズドアレイ法(FMC/TFM)では、計測値(約1.3mm)と実寸法(約1.2mm)とほぼ同じであり、これまで、欠陥測定が困難であった薄肉構造においても、正確な欠陥検知が可能であることが初めて分かった。

The mercury target vessel is designed as multi-walled structure with thin wall (min. 3 mm), and assembled by welding. In order to estimate the structural integrity of the vessel, it is important to measure the defects in welding accurately. For nondestructive tests of the welding, radiographic testing is applicable but it is difficult to detect for some defect shapes. Therefore it is effective to do ultrasonic testing together with it. Because ultrasonic methods prescribed in JIS inspect on the plate with more than 6 mm in thickness, these methods couldn't be applied as the inspection on the vessel with thin walls. In order to develop effective method, we carried out measurements using some testing method on samples with small defect whose size is specified. In the case of the latest phased array method, measured value agreed with actual size. It was found that this method was applicable to detect defects in the thin-walled structure for which accurate inspection was difficult so far.