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論文

中性子回折法を応用した新しい付着応力度測定技術

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 兼松 学*; 向井 智久*

コンクリート構造物の非破壊検査シンポジウム報文集,6, p.343 - 348, 2018/08

中性子回折法は材料深部の応力を非破壊・非接触で測定できる手法として良く知られている。われわれは、世界で初めて鉄筋コンクリートの付着力評価に中性子回折法を応用し、コンクリートに埋設された鉄筋の付着応力度分布の非破壊・非接触測定に成功した。これまでに、鉄筋コンクリートの定着力や曲げ付着力の評価、また、ひび割れや鉄筋腐食に伴う付着劣化の評価などに応用してきた。最近では、あと施工アンカーの付着性能評価など、新しい施工技術の開発研究にも応用が広がっている。本稿では、これまでに得られた成果を総括して紹介する。

論文

短パルス中性子源とエネルギー分析型中性子イメージング装置RADEN(螺鈿)による可視化技術

甲斐 哲也; 篠原 武尚; 廣井 孝介; Su, Y.; 及川 健一

非破壊検査, 67(5), p.209 - 216, 2018/05

RADENの機器構成とその役割、及び中性子ラジオグラフィ、トモグラフィの実例を示し、解説を行う。また、パルス中性子を利用した、ストロボ撮影、中性子共鳴吸収イメージング、ブラッグエッジイメージング、偏極中性子イメージングについても、手法の解説と簡単な測定例の紹介を行う。

論文

中性子回折法による曲げとせん断を受けた鉄筋コンクリートの付着応力度の非破壊評価

鈴木 裕士; 楠 浩一*; 佐竹 高祐*; 兼松 学*; 小山 拓*; 丹羽 章暢*; 椛山 健二*; 向井 智久*; 川崎 卓郎; Harjo, S.

非破壊検査, 67(4), p.180 - 186, 2018/04

本研究では、中性子回折法により二次元的に配筋した主筋およびせん断補強筋の応力分布を測定することにより、曲げモーメントを負荷した鉄筋コンクリート梁試験体の付着挙動を評価した。その結果、周囲のコンクリートによる主筋横方向の変形拘束が無視できるほどに小さいという前提に基づき、試験体を回転することなく、曲げ付着挙動の評価の鍵となる主筋の付着応力度分布の変化、およびせん断補強筋の軸応力変化の定量評価に成功した。ひずみゲージ法により測定されたコンクリートの巨視的な変形挙動との比較により,載荷に伴う曲げひび割れの発生と、それに続くせん断ひび割れの発生が、その周辺における付着劣化の原因となり、それに伴い主筋軸応力分布が変化することを確認した。本研究により、中性子応力測定技術は、鉄筋コンクリート梁の曲げ付着挙動の評価にも有効な手段であることを確認した。

論文

高温工学試験研究炉(HTTR)の内部構造を可視化成功; ミューオンを利用した非接触・非破壊検査技術

高松 邦吉

非破壊検査, 65(5), p.207 - 210, 2016/05

特願 2010-166333   公報

福島第一原子力発電所の事故前、宇宙線ミューオンを使って原子番号の違いを検出できないか検討した結果、散乱法を用いた宇宙線ミューオンの可視化技術は、黒鉛ブロック、原子炉圧力容器、ウラン(燃料体)、空気を識別することができた。また、福島第一原子力発電所の事故後、燃料デブリの状況を把握するため、透過法を用いた宇宙線ミューオンの可視化技術を提案した結果、原子力機構のHTTRの原子炉圧力容器(RPV)および原子炉格納容器(CV)の外側から、炉心および炉内構造物を可視化することができた。

論文

中性子応力測定技術の応用

鈴木 裕士

非破壊検査, 60(2), p.79 - 85, 2011/02

中性子応力測定技術は、原子間を標点間距離とする物理的なひずみ計測法であり、材料深部の応力・ひずみを非破壊・非接触で測定できる唯一の方法である。自動車部品をはじめとする各種機械部品,ピーニング・焼き入れなどの表面処理材のほか、溶接配管や突き合わせ溶接材といった各種溶接構造物などの残留応力測定に中性子回折法が用いられるなど、高性能,高信頼性,長寿命化を目指した製品開発や構造設計に大きく貢献している。一方で、材料特性をバルク平均として評価できる中性子回折法の特長を生かした材料研究も行われている。特に、中性子回折法を用いることにより、温度変化や材料変形に伴うミクロ組織因子の変化を定量的に評価するなど、材料の強度発現機構や破壊機構の解明や材料の機能性向上を目指した材料工学研究が行われている。本稿では、中性子工学回折装置について解説するとともに、材料工学研究における中性子回折法の応用事例について紹介した。

論文

JRR-3における中性子ラジオグラフィ装置の利用法

飯倉 寛

非破壊検査, 60(2), p.93 - 97, 2011/02

特集「中性子による材料評価技術」の中で中性子イメージングに関する記事を担当した。本稿では原子力機構JRR-3に設置されている熱中性子ラジオグラフィ装置(TNRF)を利用するにあたり、装置や技術の基本情報や具体的な利用までの流れ、注意点などをわかりやすくまとめた。具体的な解説項目は、(1)TNRF装置に関する情報,(2)中性子マクロ断面積情報からのコントラスト評価,(3)中性子照射による試料放射化にかかわる注意点,(4)視野や空間分解能を含めた撮像システム,(5)基本的な画像処理,(6)撮像にかかわる時間,(7)液体や粉末を含む試料の撮像における注意点,(8)装置利用状況など、中性子利用未経験者にもわかりやすく潜在的ハードルを下げるような解説を行った。

論文

原子炉容器用鋼材の中性子照射脆化の評価

大岡 紀一*; 石井 敏満

非破壊検査, 52(5), p.235 - 239, 2003/05

国内の原子力発電プラントの使用期間延長が計画されている中で、長期間運転に伴う原子炉圧力容器の照射脆化の予測や評価に資する新たな手法の開発への取り組みが盛んに行われている。本稿は、原子炉圧力容器の供用期間中の健全性を評価するための現行の監視試験法について、また、運転期間の延長に伴う監視試験片数の不足への対応として、試験を終了した照射後試験片の一部を利用して新たな照射試験片を製作するための「監視試験片の再生技術」などの技術開発及び原子炉圧力容器の照射脆化を非破壊的に評価するための技術開発について紹介したものである。

論文

赤外線サーモグラフィによる非破壊試験に関連した規格の作成に向けた動き

石井 敏満

非破壊検査, 51(6), p.328 - 332, 2002/06

赤外線サーモグラフィを利用した非破壊試験は、機器構造物及び構造材料の欠陥検出や応力測定を遠隔かつ非接触で可能な方法として注目されているが、我が国では、試験法や評価法に関する規格基準の整備が諸外国に比べて遅れている。本報告では、「赤外線サーモグラフィによる非破壊試験の標準用語」に関する非破壊検査協会規格(NDIS)の作成に向けたこれまでの活動及びNDIS原案の内容について紹介する。また、国際標準化機構 (International Organization for Standardization:ISO)の中に設けられている非破壊試験の国際標準化のための第135専門委員会(Technical Committee 135:TC135)の中に、新たな分科委員会(Sub-committee:SC)として1999年に設置された赤外線サーモグラフィ試験に関する分科委員会への我が国の対応状況についても述べる。

論文

赤外線サーモグラフィによる材料内部欠陥の検出とその数値シミュレーション; 欠陥検出における材料の熱拡散率の影響

石井 敏満; 稲垣 照美*; 坂根 泰輔*; 中谷 隆彦*; 大岡 紀一; 近江 正男; 星屋 泰二

非破壊検査, 51(4), p.223 - 230, 2002/04

赤外線サーモグラフィを用いた非破壊試験法は、材料や構造物の内部欠陥を遠隔かつ非接触で検出できる一方で、欠陥の定量的検出手法の確立が急務となっている。本研究では、母材より熱拡散率の小さい人工内部欠陥を有する試験片を裏面から非定常加熱した場合に、試験片表面に生じる不規則な温度分布を赤外線カメラで測定し、その熱画像から欠陥を識別した。また、開発した解析コードによる非定常三次元熱伝導の数値解析の結果、試験片表面では内部欠陥の上部に相当する位置の温度がその周辺に比べて低温となり、その温度変化が実験結果と良好に対応することを確認した。これにより、欠陥寸法等に依存して生じる表面温度変化の定量評価の見通しを得た。さらに、同じ欠陥を有する試験片の表面では、熱拡散率が小さい母材ほど欠陥上部の位置とその周辺との温度差は大きくなり、熱拡散率と温度差の相関についても定量評価できる見通しを得た。

論文

1.6.1 中性子撮影の最新設備と最近の成果

松林 政仁

非破壊検査の最前線 (CD-ROM), 7 Pages, 2002/00

中性子撮影はX線撮影と同様に放射線透過を利用した非破壊検査法である。中性子撮影には中性子源,コリメータ及び撮影システムの3要素が必要とされる。中性子源として現状、国内最高性能を有しているのは研究炉JRR-3Mであり、JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置が設置されている。本書では、現時点におけるJRR-3M中性子ラジオグラフィ装置を概説し、装備されている撮影システムを紹介した。応用研究で広く利用されている冷却型CCDカメラを用いた高解像度撮像システム及び高速度カメラを用いた高速度撮像システムに加えて、開発中であるFOP-CCDイメージングを取り上げ応用例を交えて紹介した。さらに最近の研究成果として、電気化学分野からイオン伝導性セラミックスへの応用及び水素吸蔵合金中の水素の拡散過程の可視化,原子力関連分野から被覆管中の水素挙動可視化及び稠密バンドル流路内環状流のボイド率測定を紹介した。

論文

赤外線サーモグラフィによる材料内部欠陥の検出とその数値シミュレーション

石井 敏満; 星屋 泰二; 大岡 紀一; 稲垣 照美*; 中谷 隆彦*

日本非破壊検査協会平成12年度秋季大会講演概要集, p.105 - 108, 2000/11

材料や構造物の非破壊検査手法として赤外線サーモグラフィの利用が注目されているが、その適用性や欠陥検出限界に関する研究は進んでいない。本研究では、内部欠陥を有する試験片を裏面より非定常加熱する欠陥検出実験及びその数値シミュレーションを行い、以下の知見を得た。(1)熱拡散部が母材に比べて小さい欠陥を有する試験片の表面では、加熱時間が経過するとともに欠陥上部の温度がその周辺部に比べて低温となる。(2)内部欠陥を有するアクリル試験片に関するシミュレーションで得られた表面温度分布は、実験で得られた温度分布に対応する。(3)欠陥部と表面との肉厚が薄いほど欠陥イメージが明瞭である。(4)同じ欠陥に対しては、熱拡散率が小さい母材ほど欠陥イメージが明瞭となる。

論文

赤外線サーモグラフィによる材料表面きずの非破壊検出に関する研究

石井 敏満; 岡本 芳三*; 大岡 紀一; 衛藤 基邦; 星屋 泰二

非破壊検査, 48(10), p.682 - 687,640, 1999/10

赤外線サーモグラフィを利用した非破壊試験法は、材料表面のきず検出において有効なリモートセンシング手法として適用されている。しかしながら、計測で得られた熱画像データから表面きずを識別する場合には、試験片表面及びその周囲を構成する面の放射温度、さらに試験片と周囲空間との温度差が重要な制約因子となることから、これらの因子をあらかじめ評価することが重要である。本研究では、定常加熱した原子炉級黒鉛材料の放射温度を周囲面温度一定の条件下で計測し、材料の放射率、射度係数、及び放射温度のばらつき等の熱放射に関する特性値を求めた。さらに、試験片とその周囲空間の温度差が円柱状表面きずの検出限界におよぼす影響について、きずを有する黒鉛試験片の熱画像データをもとに評価した。その結果、試験片と周囲空間の温度差を大きくすることによって、より小さなきずの映像が熱画像上で鮮明になることがわかった。

論文

赤外線サーモグラフィによる非破壊検査に関する規格・認定及び関連試験法についての調査

石井 敏満; 岡本 芳三*

非破壊検査, 48(10), p.642 - 652, 1999/10

本報は、赤外線リモートセンシング計測評価技術に関連した国内外の規格基準、アメリカの資格認定と認証制度及び赤外線映像装置に関する試験法や赤外線の応用計測評価法についての調査結果をまとめたもので、国内で進めている赤外線計測関連の規格基準作成に資する情報である。報告では、次の項目について整理した。(1)国内外の規格基準の分類、(2)規格の使用用語、(3)赤外線映像装置及びその試験法に関する規格、(4)応用計測評価法に関する規格、(5)赤外線に関するアメリカの技量認定制度、(6)共通試験法及び共通試験サンプルの作成。調査の結果、赤外線映像装置の高度化や検査の手法及び技術の開発が進んでいるにもかかわらず、国内における赤外線応用計測評価及びこれに関連する規格基準の確立については、アメリカやヨーロッパと比較して遅れていることがわかった。

論文

放射能測定へのマイクロカロリメータの応用

源河 次雄*; 岩本 清吉

非破壊検査, 48(5), p.279 - 282, 1999/05

ラジオアイソトープからの放射能をカロリメータ内で完全に吸収し熱に変換することにより、放射能量を測定することができる。ラジオアイソトープの試料容器としてガラス、金属、プラスチックなど多様な物質を使用できるうえに試料自身も気体、液体、固体の別を問わない。このように試料を破壊せずに密封状態のまま測定できるのが、カロリメータの特長である。この測定法は放射線安全取り扱い上も非常に有利であり、また測定後の試料をそのまま使用したり販売することができる。したがってラジオアイソトープを比較的多量に取り扱う者にとって重要な技術である。これらの特長を有するカロリメータ法について、放射線吸収による微小熱量増加をマイクロカロリメータにより測定し、放射能測定を行う原理、実際への応用例などについて紹介し解説する。

論文

多波長域の赤外線サーモグラフィ装置を援用した三色放射温度計の提案とその定量評価に関する研究

稲垣 照美*; 石井 敏満; 岡本 芳三*

非破壊検査, 48(10), p.673 - 681, 1999/00

提案する赤外線三色分光放射温度計測法は、検出波長域の異なる3台の赤外線サーモグラフィ装置、あるいは3種類の赤外線フィルタを内蔵した装置を利用し、計測対象物の温度を計測する手法である。なお、計測に利用した赤外線サーモグラフィ装置は、2-13$$mu$$mの検出波長帯域を有している。本研究では、測定対象物表面の放射率をパラメータとした数値シミュレーションや一連の検証実験を実施した。その結果、赤外線三色分光法放射温度計測法が対象物表面の放射率や反射率、及び周囲環境条件を特定することなく$$pm$$5K程度の誤差で、対象物表面の真の温度を測定できることがわかった。また、この計測法は、放射率を特定しにくい対象物の二次元定量温度計測、及び原子力施設などの人が近寄り難い領域にある機器構造物の非破壊診断に有効となり得る可能性がある。

論文

イメージングプレートを用いた文化財非破壊検査技術

松林 政仁; 新村 信雄*

非破壊検査, 47(5), p.312 - 314, 1998/00

中性子及び$$gamma$$線を用いて古文化財の非破壊検査を行った。撮像デバイスとして中性子用とX線用のイメージングプレートを使用し撮影時間の短縮化を図り中性子による試料の放射化を低減するとともに、原子炉から中性子ビームと共に取り出される$$gamma$$線も同時に利用した。撮影した古文化財は金銅製杷頭で、金属製の杷頭の中には木質部が残されていた。$$gamma$$線による画像では木質部の確認は困難であったが、中性子による画像では木質部の形状、劣化の状態まではっきりと確認できた。さらに両画像をカラー画像として同時に表示する方法を考察・適用することにより、素材の違いが色の違いとして表現された。また、木質部と金属部との位置関係も容易に把握できる等、本手法の有効性が確認された。

論文

放射線透過試験用の$$gamma$$線源の製造法

今橋 強

非破壊検査, 46(11), p.788 - 791, 1997/11

近年、大型の研究用原子炉(JRR-3M,20MW)及び材料試験炉(JMTR,50MW)の稼動とともに、中性子照射による放射線透過試験用の各種$$gamma$$線源が開発され、1968年には国内で初めて航空機ジェットエンジンの非破壊検査にIr-192線源が利用された。本報告では、これまで原研で開発した放射線透過試験用の主な$$gamma$$線源の製造法について述べるとともに、最近開発した低エネルギー$$gamma$$線を放出するYb-169線源、さらに、欧米で利用が開始された低エネルギーX・$$gamma$$線源のGd-153及びSe-75線源の製造法など今後放射線透過試験用としてその利用が期待される線源についても述べる。

論文

$$gamma$$線による放射線透過試験」特集号の刊行によせて

山林 尚道

非破壊検査, 46(11), P. 783, 1997/00

1910年にはX線透過写真撮影法で非破壊検査が始まったが、可搬型$$gamma$$線源の利用は研究用原子炉が稼動し、$$^{60}$$Coや$$^{137}$$Csの$$gamma$$線源が容易に入手できるようになった1960年代からである。国内では原研が1965年からJRR-2照射で$$^{192}$$Ir線源(370GBq/個、2mm$$phi$$$$times$$2mmL)を生産したことに始まり、現在ではJMTR、JRR-3M照射で年6回1,700個以上の線源を供給している。新しい低エネルギー$$gamma$$線源$$^{169}$$Ybの供給は1995年からであり、現在はSe-75、Gd-153線源の開発が行われている。一方、$$gamma$$線照射装置は$$^{192}$$Ir用726台、$$^{60}$$Co用209台、その他55台で990台が普及している。今後$$gamma$$線源による非破壊検査は材質、形状に最適な$$gamma$$線源の選択と適用範囲のの拡大、装置の小型・軽量化、管理区域の縮小による作業環境の改善、フィルム・IPによる解析技術の高度化などが期待される。さらに欠陥診断から材料の経年変化を観察し寿命予測を可能とする探究が望まれる。

論文

2進コード化熱電対式水位計の開発試験

荒 克之

非破壊検査, 45(3), p.189 - 194, 1996/00

原子炉容器内の水位を直接的に計測する2進コード化熱電対式水位計を開発し、その基本特性試験及び実際の原子炉内での作動試験を行った。その結果、十分に実用性をもつものであることが確認できた。本水位計はヒータを内蔵した外径1.6mmのインタネルシース差動熱電対列を数本用いて構成し、デジタル式に水位を検出するものである。この原理について解説すると共に、実際の水位計の構成及び製作、その後の各種試験結果を紹介した。

論文

繊維強化プラスチックに対する放射線効果

宇田川 昂

非破壊検査, 45(4), p.270 - 275, 1996/00

繊維強化プラスチックの概念と、これを構造材料として放射線にさらされる環境、例えば宇宙や核融合炉で用いた場合の材料特性の変化について解説した。本解説では特に、放射線照射後の機械特性に変化が現れない、言わば潜在性放射線劣化として掲げられるいくつかの現象について、超音波顕微鏡で観察したマイクロクラックなどを例に挙げて、そこに潜む劣化の実際を述べた。

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