水銀ターゲット容器溶接部に対する非破壊検査技術

Non-destructive inspection technique for weld part of mercury target vessel

涌井 隆  ; 若井 栄一  ; 直江 崇   ; 粉川 広行  ; 羽賀 勝洋  ; 高田 弘   

Wakui, Takashi; Wakai, Eiichi; Naoe, Takashi; Kogawa, Hiroyuki; Haga, Katsuhiro; Takada, Hiroshi

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)の三重容器構造で、TIG溶接により組み立てられる複雑な構造を持つ。新たな構造の容器に対して構造解析より評価した許容欠陥寸法は、応力が最も高い部分では0.4mmであるので、欠陥の寸法を正確に測定することが重要である。放射線透過試験で溶接欠陥を持つ三重構造の試験体を検査した場合、0.4mmの欠陥を検出できなかった。一方、溶接で歪んだ表面の影響を受けにくい非接触の水浸超音波探傷試験では、高周波のセンサを使用することによって、0.2mmまでの欠陥を検出できることが分かった。製作した容器の全ての溶接線(合計約17m)を検査した結果、検出された欠陥は6個のみで、その大きさは構造強度に影響を与えない微小なものであることを確認した。非破壊検査の計測精度を高める本研究開発によって、ターゲット容器の信頼性が向上した。

A mercury target vessel has been used for the spallation neutron source at J-PARC. It has a complicated triple-walled structure, which is assembled with thin plates (minimum thickness of 3 mm) by welding. A structural analysis of the new vessel evaluated that allowable defect size not to influence structural integrity was 0.4 mm at a highest stress region. Radiographic testing using the sample with triple-walled structure could not detect the defect within allowable detection size. On the other hand, a non-contact immersion ultrasonic method, which is insensitive to distorted surface of the vessel after welding, was able to detect the defect of 0.2 mm by using a high frequency sensor. We inspected all welding lines (total length of ca. 17 m) of newly fabricated vessel, detecting only six defects and evaluated that their sizes never influence on the structural strength. The present development of the non-destructive inspection technique has improved the reliability of the vessel.