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JP2024106662A - Apparatus and method for measuring internal structure of cylindrical structure, and inspection apparatus for cooling water piping in nuclear fusion device - Google Patents

Apparatus and method for measuring internal structure of cylindrical structure, and inspection apparatus for cooling water piping in nuclear fusion device Download PDF

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JP2024106662A
JP2024106662A JP2023011041A JP2023011041A JP2024106662A JP 2024106662 A JP2024106662 A JP 2024106662A JP 2023011041 A JP2023011041 A JP 2023011041A JP 2023011041 A JP2023011041 A JP 2023011041A JP 2024106662 A JP2024106662 A JP 2024106662A
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JP
Japan
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cylindrical structure
ultrasonic probe
support
internal structure
cylindrical
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Application number
JP2023011041A
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Japanese (ja)
Inventor
林 孝夫
Takao Hayashi
剛 松永
Tsuyoshi Matsunaga
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National Institutes For Quantum Science and Technology
Original Assignee
National Institutes For Quantum Science and Technology
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Abstract

To provide an internal structure measurement device of a cylindrical structure and an internal structure measurement method of the cylindrical structure which can acquire information about an internal structure of the cylindrical structure in a non-immersion manner without increasing the complexity or size of the device.SOLUTION: An internal structure measurement device of a cylindrical structure includes: an ultrasonic probe which is introduced into a space in the cylindrical structure; a support body which supports the ultrasonic probe; and a drive mechanism which moves the support body in a radial direction of the cylindrical structure. The drive mechanism is provided outside the cylindrical structure. An internal structure measurement method of the cylindrical structure is also provided. According to this invention, the adhesion between the ultrasonic probe and an inspected site is improved when bringing the ultrasonic probe into contact with the inspected site of the cylindrical structure, and measurement based on the ultrasonic flaw detection in a non-immersion manner can be performed stably. In addition, by installing the drive mechanism outside the cylindrical structure, the structure introduced into the cylindrical structure can be miniaturized, and measurement can be performed for the cylindrical structure with a small diameter.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法に関する。
また、本発明は、筒状構造物の内部構造測定装置を備えた核融合装置における冷却水配管の検査装置に関する。
The present invention relates to an apparatus and method for measuring the internal structure of a tubular structure.
The present invention also relates to an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device equipped with an internal structure measuring device for a tubular structure.

筒状構造物、特に配管に対する保守点検、維持管理においては、筒状構造物(配管)の内部構造や外部構造に係る情報を得るための各種検査が行われている。特に、筒状構造物(配管)の内部構造については作業員の目視による確認を行うことができないため、内部構造に係る情報を得るための検査が重要となる。 When inspecting and maintaining tubular structures, particularly piping, various inspections are carried out to obtain information on the internal and external structures of the tubular structures (piping). In particular, because workers cannot visually inspect the internal structure of tubular structures (piping), inspections to obtain information on the internal structure are important.

筒状構造物の内部構造に係る情報を得るための検査としては、非破壊検査の一つである超音波を用いたもの(超音波探傷)が広く行われている。
超音波探傷による検査としては、筒状構造物の外壁側から検査するものが広く活用されているが、筒状構造物の外壁側に別途構造物が存在する場合や、他の構造物との配置関係により検査装置を取り付けることが困難な場合が存在する。
As an inspection for obtaining information on the internal structure of a cylindrical structure, a non-destructive inspection using ultrasonic waves (ultrasonic flaw detection) is widely used.
Ultrasonic inspection is widely used to inspect the outer wall of a tubular structure, but there are cases where there is another structure on the outer wall of the tubular structure, or where it is difficult to install an inspection device due to its relative position to other structures.

一方、超音波探傷による検査として、筒状構造物の内壁側から検査するものも知られている。ここで、超音波は気体(空気)中を伝搬しないという特性があるため、超音波探傷によって筒状構造物の内壁側から検査を行う場合、被検査部位(筒状構造物内の空間)を水浸状態とした浸水式で行うことが一般的である。 On the other hand, ultrasonic inspection is also known to inspect the inside wall of a cylindrical structure. Since ultrasonic waves have the property of not propagating through gas (air), when inspecting the inside wall of a cylindrical structure using ultrasonic inspection, it is common to use the immersion method, in which the area to be inspected (the space inside the cylindrical structure) is submerged in water.

例えば、特許文献1には、小径の被検管内に挿入される超音波探傷装置として、筒状ケーシング内に、管内液体の流れにより回転自在に支承されたタービンと、音響ミラーと、液体流速を速める液切り治具と、超音波探触子とを備えるものが記載されており、被検管中を流れる水流を利用し、タービンによって回転する音響ミラーが超音波を反射し、管内の全周にわたってヘリカル状に超音波を伝播させることで超音波探傷を行うことが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes an ultrasonic flaw detection device that is inserted into a small-diameter test pipe, and includes a turbine supported within a cylindrical casing so that it can rotate freely due to the flow of liquid inside the pipe, an acoustic mirror, a liquid cutting tool that increases the liquid flow rate, and an ultrasonic probe. It describes how ultrasonic flaw detection is performed by utilizing the water flow inside the test pipe, with the acoustic mirror rotating by the turbine reflecting ultrasonic waves, and propagating the ultrasonic waves in a helical manner around the entire circumference of the pipe.

特開平3-087653号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-087653

特許文献1に記載の超音波探傷装置では、浸水式であるとともに、探傷装置の移動を管内の水流(水圧)を利用して行うため、被検査部位だけではなく、被検管内全長にわたって水浸させる必要がある。このため、筒状構造物の構造(全長)によっては、水浸状態とするために大掛かりな機器(送水ポンプ、気水分離タンク等)を必要とするなど、適用に際してコスト高になることや、水浸させることが困難なものに対してはそもそも適用できないという課題がある。 The ultrasonic flaw detection device described in Patent Document 1 is a submersible type, and since the flaw detection device is moved using the water flow (water pressure) inside the pipe, it is necessary to submerge the entire length of the pipe to be inspected, not just the part to be inspected. For this reason, depending on the structure (total length) of the cylindrical structure, large-scale equipment (water pump, water separation tank, etc.) may be required to submerge the pipe, which can be costly to apply, or it may not be applicable to objects that are difficult to submerge in water.

この課題解決の一例としては、非浸水式で超音波探傷を行うことが挙げられるが、従来の非浸水式超音波探傷装置では、装置の駆動機構が複雑化して大型化する傾向にあり、小径の筒状構造物に対しては適用が困難であるという課題がある。特に、核融合装置における冷却水配管のように、検査に当たって確保できる作業スペースや作業時間が少なく、かつ小径の筒状構造物については、適切な検査を行うことが困難であった。 One example of a solution to this problem is to perform ultrasonic testing without immersion, but the drive mechanisms of conventional non-immersion ultrasonic testing equipment tend to be complex and large, making it difficult to apply to small-diameter tubular structures. In particular, there is little working space or time available for inspection, such as the cooling water piping in nuclear fusion devices, and it has been difficult to perform proper inspection of small-diameter tubular structures.

そこで、本発明の課題は、装置を複雑化、大型化することなく、非浸水式で筒状構造物の内部構造に係る情報取得を可能とする筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法の提供、並びに、作業条件が厳しい中でも適切な検査を可能とする核融合装置における冷却水配管の検査装置の提供である。 The objective of the present invention is to provide an internal structure measurement device and method for measuring the internal structure of a tubular structure that can obtain information about the internal structure of a tubular structure in a non-submersible manner without complicating or increasing the size of the device, and to provide an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device that can perform appropriate inspection even under harsh working conditions.

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、筒状構造物の内部構造測定において、超音波探傷に基づく測定を行うものとし、超音波探触子を筒状構造物内の空間に導入するにあたり、超音波探触子を支持する支持体を用い、この支持体の移動(駆動)に係る操作部分(駆動部分)を筒状構造物外に設けることで、装置を複雑化、大型化することなく、非浸水式で筒状構造物の内部構造に係る情報取得が可能になるという知見に至り、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の筒状構造物の内部構造測定装置、筒状構造物の内部構造測定方法、及び、核融合装置における冷却水配管の検査装置である。
As a result of thorough investigation into the above-mentioned problems, the inventors have come to the discovery that when measuring the internal structure of a tubular structure, measurements are performed based on ultrasonic testing, and when an ultrasonic probe is introduced into the space inside the tubular structure, a support is used to support the ultrasonic probe, and an operating part (driving part) for moving (driving) this support is provided outside the tubular structure, which makes it possible to obtain information about the internal structure of a tubular structure in a non-submersible manner without making the device more complicated or larger, and thus completed the present invention.
That is, the present invention provides the following internal structure measuring device for a tubular structure, internal structure measuring method for a tubular structure, and inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device.

上記課題を解決するための本発明の筒状構造物の内部構造測定装置は、筒状構造物内の空間に導入される超音波探触子と、超音波探触子を支持する支持体と、支持体を筒状構造物の半径方向に移動させる駆動機構と、を備え、駆動機構は、筒状構造物外に設けられることを特徴とするものである。
この特徴によれば、超音波探触子を支持体に支持された状態で筒状構造物内の空間に導入し、この支持体を筒状構造物の半径方向に移動させる駆動機構により移動させることで、超音波探触子と筒状構造物の被検査部位とを接近・接触させた超音波探傷に基づく測定が可能となる。このとき、駆動機構を筒状構造物外に設けることで、筒状構造物内に導入されるのは小型化が容易な超音波探触子及び支持体が主となる。これにより、小径の筒状構造物に対し、筒状構造物の内壁側から超音波探傷に基づく測定が可能となる。
また、この特徴によれば、超音波探触子は支持体を介して筒状構造物の半径方向に移動するため、超音波探触子と筒状構造物の被検査部位との接近・接触に当たり、超音波探触子は支持体から筒状構造物の半径方向に沿った力を受ける(被検査部位に向かって押し付けられる力が働く)ことになる。これにより、超音波探触子と被検査部位との密着性が向上し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。
In order to solve the above problems, the internal structure measuring device of the present invention for a tubular structure comprises an ultrasonic probe that is introduced into the space within the tubular structure, a support that supports the ultrasonic probe, and a driving mechanism that moves the support in the radial direction of the tubular structure, wherein the driving mechanism is provided outside the tubular structure.
According to this feature, the ultrasonic probe is introduced into the space inside the cylindrical structure while being supported by a support, and the support is moved in the radial direction of the cylindrical structure by a driving mechanism, thereby enabling measurement based on ultrasonic inspection by bringing the ultrasonic probe close to and into contact with the inspection site of the cylindrical structure. At this time, by providing the driving mechanism outside the cylindrical structure, it is mainly the ultrasonic probe and the support, which are easily miniaturized, that are introduced into the cylindrical structure. This makes it possible to perform measurement based on ultrasonic inspection from the inner wall side of a small-diameter cylindrical structure.
Furthermore, according to this feature, the ultrasonic probe moves in the radial direction of the cylindrical structure via the support, so that when the ultrasonic probe approaches or comes into contact with the inspection site of the cylindrical structure, the ultrasonic probe receives a force from the support along the radial direction of the cylindrical structure (a force pressing the ultrasonic probe toward the inspection site). This improves the adhesion between the ultrasonic probe and the inspection site, making it possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic testing.

また、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置の一実施態様としては、駆動機構は、筒状構造物の半径方向に支持体を平行移動させるXYステージ、及び、筒状構造物の半径方向に支持体を傾斜させる傾き機構を備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、支持体(及び超音波探触子)を筒状構造物の半径方向に移動させるに当たり、筒状構造物の半径方向に対して平行移動する機構と傾斜させる機構との両方を設けることで、筒状構造物と超音波探触子との密着性をより一層向上させることが可能となる。これにより、非浸水式の超音波探傷に基づく測定をより一層安定して行うことが可能となる。
In addition, in one embodiment of the internal structure measuring device for a cylindrical structure of the present invention, the driving mechanism is characterized by having an XY stage that translates the support in the radial direction of the cylindrical structure, and a tilting mechanism that tilts the support in the radial direction of the cylindrical structure.
According to this feature, when moving the support (and ultrasonic probe) in the radial direction of the cylindrical structure, by providing both a mechanism for moving parallel to the radial direction of the cylindrical structure and a mechanism for tilting it, it is possible to further improve the adhesion between the cylindrical structure and the ultrasonic probe. This makes it possible to perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection more stably.

また、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置の一実施態様としては、超音波探触子は、超音波の出射方向が二次元であるという特徴を有する。
この特徴によれば、超音波探触子からの超音波の出射方向が二次元(複数方向)となることで、測定時において、被検査部位に対し広域にわたって超音波を発信することができるとともに、エコーとして反射するものも広域にわたり、これを受信することになるから、一定範囲からなる被検査部位に対する測定(探傷)を迅速かつ容易に行うことが可能となる。これにより、筒状構造物の内部構造に係る情報として取得できる内容の有用性及び精度を高めることが可能となる。
In one embodiment of the device for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to the present invention, the ultrasonic probe is characterized in that the direction of ultrasonic emission is two-dimensional.
According to this feature, the ultrasonic probe emits ultrasonic waves in two dimensions (multiple directions), so that ultrasonic waves can be emitted over a wide area to the part to be inspected during measurement, and the reflected waves are received over a wide area as echoes, so that it is possible to quickly and easily perform measurement (flaw detection) of the part to be inspected consisting of a certain range. This makes it possible to increase the usefulness and accuracy of the information that can be obtained as information related to the internal structure of the cylindrical structure.

また、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置の一実施態様としては、筒状構造物の内壁における被検査部位と、超音波探触子との間に、接触媒体を供給するという特徴を有する。
この特徴によれば、筒状構造物と超音波探触子との密着性をより一層向上させるための一手段として接触媒体を用いることが可能となる。また、被検査部位を常時水浸させるのではなく、必要時(測定時)あるいは必要箇所においてのみ接触媒体を用いることも可能となる。これにより、筒状構造物の内壁側から内部構造に係る情報取得を行うに当たり、迅速かつ高精度な測定が可能となるとともに、適用可能となる測定対象(筒状構造物)の範囲を広げることが可能となる。
Moreover, one embodiment of the apparatus for measuring the internal structure of a tubular structure according to the present invention is characterized in that a contact medium is supplied between a site to be inspected on the inner wall of the tubular structure and the ultrasonic probe.
According to this feature, it becomes possible to use a contact medium as a means for further improving the adhesion between the cylindrical structure and the ultrasonic probe. Also, instead of constantly immersing the area to be inspected in water, it becomes possible to use the contact medium only when necessary (during measurement) or at the necessary location. This enables rapid and highly accurate measurement when acquiring information on the internal structure from the inner wall side of the cylindrical structure, and also makes it possible to expand the range of applicable measurement targets (cylindrical structures).

上記課題を解決するための本発明の筒状構造物の内部構造測定方法は、支持体に支持された超音波探触子を筒状構造物内の空間に導入する導入ステップと、支持体を前記筒状構造物の半径方向に移動させる駆動ステップと、を備え、駆動ステップは、筒状構造物外に設けた駆動機構により実行されるという特徴を有する。
この特徴によれば、超音波探触子を支持体に支持された状態で筒状構造物内の空間に導入し、この支持体を筒状構造物の半径方向に移動させることで、超音波探触子と筒状構造物の被検査部位とを接近・接触させた超音波探傷に基づく測定が可能となる。このとき、駆動機構を筒状構造物外に設けることで、筒状構造物内に導入されるのは小型化が容易な超音波探触子及び支持体が主となる。これにより、小径の筒状構造物に対し、筒状構造物の内壁側から超音波探傷に基づく測定が可能となる。
また、この特徴によれば、超音波探触子は支持体を介して筒状構造物の半径方向に移動するため、超音波探触子と筒状構造物の被検査部位との接近・接触に当たり、超音波探触子は支持体から筒状構造物の半径方向に沿った力を受ける(被検査部位に向かって押し付けられる力が働く)ことになる。これにより、超音波探触子と被検査部位との密着性が向上し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for measuring the internal structure of a tubular structure of the present invention comprises an introduction step of introducing an ultrasonic probe supported by a support into a space within the tubular structure, and a driving step of moving the support in the radial direction of the tubular structure, and is characterized in that the driving step is performed by a driving mechanism provided outside the tubular structure.
According to this feature, the ultrasonic probe supported by the support is introduced into the space inside the cylindrical structure, and the support is moved in the radial direction of the cylindrical structure, thereby enabling measurement based on ultrasonic inspection by bringing the ultrasonic probe close to and into contact with the inspection site of the cylindrical structure. At this time, by providing the driving mechanism outside the cylindrical structure, it is mainly the ultrasonic probe and the support, which are easily miniaturized, that are introduced into the cylindrical structure. This makes it possible to perform measurement based on ultrasonic inspection from the inner wall side of a small-diameter cylindrical structure.
Furthermore, according to this feature, the ultrasonic probe moves in the radial direction of the cylindrical structure via the support, so that when the ultrasonic probe approaches or comes into contact with the inspection site of the cylindrical structure, the ultrasonic probe receives a force from the support along the radial direction of the cylindrical structure (a force pressing the ultrasonic probe toward the inspection site). This improves the adhesion between the ultrasonic probe and the inspection site, making it possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic testing.

上記課題を解決するための本発明の核融合装置における冷却水配管の検査装置は、上述した筒状構造物の内部構造測定装置を備えることを特徴とするものである。
一般に、核融合装置は、核融合を行うためのドーナツ形状の真空容器を備えており、さらに、この真空容器の内部には様々な機器(真空容器内機器)が設けられるとともに、この真空容器内機器は、基本的に水冷されている。しかし、水冷に用いる冷却水配管に対する検査を行うに当たっては、冷却水配管が小径であることに加え、作業スペースや作業時間の確保が困難であった。
一方、この特徴によれば、上述した筒状構造物の内部構造測定装置を用いることで、装置を複雑化、大型化することなく、小径の筒状構造物に対し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。すなわち、核融合装置における冷却水配管の検査に係る作業条件が厳しい中でも、冷却水配管に対する適切な検査を行うことが可能となる。
In order to solve the above problems, the present invention provides an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device, which is characterized by including the above-mentioned internal structure measuring device for a tubular structure.
In general, a nuclear fusion device is equipped with a doughnut-shaped vacuum vessel for performing nuclear fusion, and various devices (vacuum vessel internal devices) are provided inside the vacuum vessel, and the vacuum vessel internal devices are basically water-cooled. However, when inspecting the cooling water piping used for water cooling, it is difficult to secure the working space and time, in addition to the cooling water piping having a small diameter.
On the other hand, according to this feature, by using the above-mentioned internal structure measuring device for a tubular structure, it is possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection on a small-diameter tubular structure without making the device complicated or large. In other words, it is possible to perform appropriate inspection of the cooling water piping even under severe working conditions for the inspection of the cooling water piping in a nuclear fusion device.

本発明によれば、装置を複雑化、大型化することなく、非浸水式で筒状構造物の内部構造に係る情報取得を可能とする筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法の提供、並びに、作業条件が厳しい中でも適切な検査を可能とする核融合装置における冷却水配管の検査装置の提供ができる。 The present invention provides an internal structure measurement device and method for measuring the internal structure of a cylindrical structure that can obtain information about the internal structure of a cylindrical structure in a non-submersible manner without complicating or increasing the size of the device, and also provides an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device that can perform appropriate inspection even under harsh working conditions.

本発明の第1の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の構造を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of an internal structure measuring device for a cylindrical structure according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の別態様を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram showing another aspect of the internal structure measuring device for a cylindrical structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置における超音波探触子の構造を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of an ultrasonic probe in an internal structure measuring device for a cylindrical structure according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置における駆動機構(傾き機構)の構造を示す概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of a drive mechanism (tilt mechanism) in an apparatus for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第2の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の構造を示す概略説明図である。FIG. 11 is a schematic explanatory diagram showing the structure of an internal structure measuring device for a cylindrical structure according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の構造を示す概略説明図である。FIG. 11 is a schematic explanatory diagram showing the structure of an internal structure measuring device for a cylindrical structure according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の構造を示す概略説明図である。FIG. 13 is a schematic explanatory diagram showing the structure of an internal structure measuring device for a cylindrical structure according to a fourth embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しつつ、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置、筒状構造物の内部構造測定方法、及び、核融合装置における冷却水配管の検査装置に係る実施形態を詳細に説明する。また、本発明の筒状構造物の内部構造測定方法は、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置の作動に係る説明に置き換えるものとする。
なお、実施形態に記載する筒状構造物の内部構造測定装置、筒状構造物の内部構造測定方法、及び、核融合装置における冷却水配管の検査装置については、本発明を説明するために例示したに過ぎず、これに制限されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the internal structure measuring device for a tubular structure, the internal structure measuring method for a tubular structure, and the inspection device for a cooling water pipe in a nuclear fusion device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The internal structure measuring method for a tubular structure of the present invention will be replaced with a description of the operation of the internal structure measuring device for a tubular structure of the present invention.
It should be noted that the internal structure measuring device for a tubular structure, the internal structure measuring method for a tubular structure, and the inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device described in the embodiments are merely examples used to explain the present invention, and are not limited thereto.

本発明の筒状構造物の内部構造測定装置は、筒状構造物の内部構造に係る情報について、筒状構造物の内壁側から取得(測定)するものであり、かつ非浸水式の超音波探傷を行う測定装置である。
ここで、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置によって取得する筒状構造物の内部構造に係る情報とは、筒状構造物の内部損傷箇所の有無のほか、筒状構造物における溶接部の内部欠陥の有無、筒状構造物の肉厚(減肉)などが挙げられる。特に、本発明の筒状構造物の内部構造測定装置では、従来の非浸水式の超音波探傷では取得が困難であった小径の筒状構造物における溶接部の内部欠陥の有無について、精度の高い情報を取得することが可能となる。
The internal structure measuring device of the present invention for a tubular structure is a measuring device that obtains (measures) information related to the internal structure of a tubular structure from the inner wall side of the tubular structure, and performs non-immersible ultrasonic flaw detection.
Here, information related to the internal structure of a tubular structure obtained by the device for measuring the internal structure of a tubular structure of the present invention includes the presence or absence of internal damaged areas of the tubular structure, the presence or absence of internal defects in welds in the tubular structure, the wall thickness (thinning) of the tubular structure, etc. In particular, the device for measuring the internal structure of a tubular structure of the present invention makes it possible to obtain highly accurate information on the presence or absence of internal defects in welds in small-diameter tubular structures, which was difficult to obtain by conventional non-immersion ultrasonic flaw detection.

本発明の筒状構造物の内部構造測定装置による測定対象である筒状構造物については、断面略円状かつ内壁側に空間を有するものであればよく、有底、無底については特に限定されない。また、材質についても特に限定されない。
本発明において、特に好適な測定対象となる筒状構造物としては、小径(200mm以下、より好ましくは100mm以下)の筒状構造物(配管)が挙げられる。また、全長にわたって水浸させることが困難な構造を有する筒状構造物についても測定対象とすることが可能である。本発明における筒状構造物の具体例としては、例えば、熱交換器、核融合装置における真空容器内機器に使用される小径配管(冷却水配管)などが挙げられる。
The cylindrical structure to be measured by the device for measuring the internal structure of a cylindrical structure of the present invention may be one that has a substantially circular cross section and has a space on the inner wall side, and is not particularly limited as to whether it has a bottom or not. In addition, there is no particular limitation on the material.
In the present invention, a particularly suitable cylindrical structure to be measured is a cylindrical structure (pipe) with a small diameter (200 mm or less, more preferably 100 mm or less). It is also possible to measure a cylindrical structure having a structure that makes it difficult to submerge the entire length in water. Specific examples of cylindrical structures in the present invention include, for example, heat exchangers and small diameter pipes (cooling water pipes) used in equipment inside a vacuum vessel in a nuclear fusion device.

〔第1の実施態様〕
図1は、本発明の第1の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の構造を示す概略説明図である。また、図2は、本発明の第1の実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置の別態様を示す概略説明図である。
なお、図1(A)及び図2(A)は側面図であり、図1(B)及び図2(B)はそれぞれ図1(A)及び図2(A)におけるI-I断面を上方から見た平面図である。
[First embodiment]
Fig. 1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of the internal structure measuring device for a cylindrical structure according to the first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a schematic explanatory diagram showing another aspect of the internal structure measuring device for a cylindrical structure according to the first embodiment of the present invention.
1(A) and 2(A) are side views, and FIGS. 1(B) and 2(B) are plan views of the II cross sections in FIGS. 1(A) and 2(A) seen from above, respectively.

図1及び図2に示すように、本実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置(以下、単に「測定装置1A」と呼ぶ)は、筒状構造物P内の空間に導入される超音波探触子10と、超音波探触子10を支持する支持体20と、支持体20を筒状構造物Pの半径方向に移動させるための駆動機構30と、を備えている。また、測定装置1Aは、支持体20を筒状構造物Pの中心軸方向に沿って昇降移動させる昇降駆動機構40と、支持体20を筒状構造物Pの円周方向に回転移動させる回転駆動機構50と、を備えている。
なお、図1には、駆動機構30としてXYステージ31を備えたものを示しており、図2には、駆動機構30として傾き機構32を備えたものを示している。
1 and 2, the internal structure measuring device for a cylindrical structure in this embodiment (hereinafter simply referred to as "measuring device 1A") includes an ultrasonic probe 10 introduced into a space inside a cylindrical structure P, a support 20 supporting the ultrasonic probe 10, and a drive mechanism 30 for moving the support 20 in the radial direction of the cylindrical structure P. The measuring device 1A also includes an elevation drive mechanism 40 for raising and lowering the support 20 along the central axis direction of the cylindrical structure P, and a rotation drive mechanism 50 for rotating the support 20 in the circumferential direction of the cylindrical structure P.
1 shows a driving mechanism 30 equipped with an XY stage 31, and FIG. 2 shows a driving mechanism 30 equipped with a tilting mechanism 32. As shown in FIG.

本実施態様における筒状構造物Pの具体的構造及び被検査部位Tの箇所については特に限定されない。
なお、本実施態様における筒状構造物Pとしては、溶接部Wを有する小径の配管からなり、本実施態様の測定装置1Aによる被検査部位Tが、筒状構造物Pの溶接部W及びその近傍を含む所定範囲としたものについて、以下説明を行う。
The specific structure of the cylindrical structure P and the location of the inspection region T in this embodiment are not particularly limited.
In the following description, the tubular structure P in this embodiment is a small diameter pipe having a weld W, and the area T to be inspected by the measuring device 1A in this embodiment is a predetermined range including the weld W of the tubular structure P and its vicinity.

本実施態様の測定装置1Aは、超音波探触子10を支持体20に支持された状態で筒状構造物P内の空間に導入し、この支持体20を筒状構造物Pの半径方向に移動させる駆動機構30により移動させることで、超音波探触子10と筒状構造物Pの被検査部位Tとを接近・接触させるものである。
ここで、駆動機構30を筒状構造物P外に設けることで、筒状構造物P内に導入されるのは超音波探触子10及び支持体20が主となる。後述するように、超音波探触子10と支持体20は小型化が容易であり、本実施態様の測定装置1Aは、小径の筒状構造物Pに対し、筒状構造物Pの内壁側から超音波探傷に基づく測定が可能となる。
また、超音波探触子10は支持体20を介して筒状構造物Pの半径方向に移動するため、超音波探触子10と筒状構造物Pの被検査部位Tとの接近・接触に当たり、超音波探触子10は支持体20から筒状構造物Pの半径方向に沿った力を受ける(被検査部位Tに向かって押し付けられる力が働く)ことになる。これにより、超音波探触子10と被検査部位Tとの密着性が向上し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。
In this embodiment, the measuring device 1A introduces an ultrasonic probe 10 supported by a support 20 into the space inside a tubular structure P, and moves the support 20 in the radial direction of the tubular structure P using a driving mechanism 30, thereby bringing the ultrasonic probe 10 into close contact with the inspection area T of the tubular structure P.
Here, by providing the driving mechanism 30 outside the cylindrical structure P, it is mainly the ultrasonic probe 10 and the support 20 that are introduced into the cylindrical structure P. As described later, the ultrasonic probe 10 and the support 20 can be easily miniaturized, and the measuring device 1A of this embodiment can perform measurement based on ultrasonic flaw detection from the inner wall side of the cylindrical structure P having a small diameter.
Furthermore, since the ultrasonic probe 10 moves in the radial direction of the tubular structure P via the support 20, when the ultrasonic probe 10 approaches or comes into contact with the inspection area T of the tubular structure P, the ultrasonic probe 10 receives a force from the support 20 along the radial direction of the tubular structure P (a force pressing the ultrasonic probe 10 toward the inspection area T). This improves the adhesion between the ultrasonic probe 10 and the inspection area T, making it possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection.

以下、図1及び図2に基づき、測定装置1Aの各構成について説明する。なお、図1及び図2に示した本実施態様の測定装置1Aは、垂直方向(Z方向)に立設された筒状構造物Pに対する内部構造測定を行うものであり、図中、筒状構造物Pの半径方向とは水平方向(X方向又はY方向)を指すものとする。 The components of the measuring device 1A are described below with reference to Figures 1 and 2. Note that the measuring device 1A of this embodiment shown in Figures 1 and 2 measures the internal structure of a cylindrical structure P that is erected in the vertical direction (Z direction), and in the figures, the radial direction of the cylindrical structure P refers to the horizontal direction (X direction or Y direction).

超音波探触子10は、超音波の発信・受信を行うことで、筒状構造物P(被検査部位T)の内部構造に係る情報を取得することができるものである。より具体的には、超音波探触子10から被検査部位Tに対して超音波(超音波パルス)を発信し、この発信した超音波が内部構造に応じて反射したもの(エコー)を超音波探触子10で受信し、この受信したものを演算処理することで、被検査部位Tの内部構造に係る情報を得るものである。 The ultrasonic probe 10 is capable of acquiring information on the internal structure of the tubular structure P (inspection area T) by transmitting and receiving ultrasonic waves. More specifically, ultrasonic waves (ultrasonic pulses) are transmitted from the ultrasonic probe 10 to the inspection area T, and the transmitted ultrasonic waves are reflected (echoes) according to the internal structure by the ultrasonic probe 10, and information on the internal structure of the inspection area T is obtained by performing calculations on the received echoes.

本実施態様における超音波探触子10としては、超音波探傷で一般的に用いられる超音波探触子を用いることができる。本実施態様の超音波探触子10としては、超音波の発信と受信を行うことができる平板状の振動子(圧電素子)を備えるものが挙げられる。また、超音波探触子10における振動子の配置方向については特に限定されず、いわゆる垂直探触子、または斜角探触子と称されるものが利用可能である。
ここで、超音波探触子10として垂直探触子を用いた場合、筒状構造物Pの内部構造に係る情報として得られるものは、主に筒状構造物Pの肉厚に係る情報となる。一方、超音波探触子10として斜角探触子を用いた場合、筒状構造物Pの内部構造に係る情報として得られるものは、主に筒状構造物Pにおける内部欠陥に係る情報となる。
本実施態様の測定装置1Aにおいては、超音波探触子10としては斜角探触子を用いることが好ましい。これにより、従来の非浸水式超音波探傷では取得が困難であった溶接部Wにおける内部欠陥についての情報を高精度で得ることが可能となる。
As the ultrasonic probe 10 in this embodiment, an ultrasonic probe generally used in ultrasonic flaw detection can be used. As the ultrasonic probe 10 in this embodiment, one having a flat transducer (piezoelectric element) capable of transmitting and receiving ultrasonic waves can be used. In addition, the arrangement direction of the transducer in the ultrasonic probe 10 is not particularly limited, and a so-called vertical probe or an angle probe can be used.
Here, when a vertical probe is used as the ultrasonic probe 10, the information obtained regarding the internal structure of the tubular structure P is mainly information regarding the wall thickness of the tubular structure P. On the other hand, when an oblique probe is used as the ultrasonic probe 10, the information obtained regarding the internal structure of the tubular structure P is mainly information regarding internal defects in the tubular structure P.
In the measuring device 1A of this embodiment, it is preferable to use an angle beam probe as the ultrasonic probe 10. This makes it possible to obtain with high accuracy information about internal defects in the welded portion W, which has been difficult to obtain using conventional non-immersion ultrasonic testing.

本実施態様における超音波探触子10としては、超音波の出射方向が二次元となるものを用いることが特に好ましい。より具体的には、超音波探触子10として、フェーズドアレイ式として知られる構造を有するものを用いることが好ましい。超音波探触子10から超音波の出射方向が二次元(複数方向)となることで、測定時において、被検査部位Tに対し広域にわたって超音波を発信することができるとともに、エコーとして反射するものも広域にわたり、これを受信することになるから、一定範囲からなる被検査部位Tに対する測定(探傷)を迅速かつ容易に行うことが可能となる。これにより、筒状構造物Pの内部構造に係る情報として取得できる内容の有用性及び精度を高めることが可能となる。 As the ultrasonic probe 10 in this embodiment, it is particularly preferable to use one in which the direction of ultrasonic emission is two-dimensional. More specifically, it is preferable to use one having a structure known as a phased array type as the ultrasonic probe 10. By making the direction of ultrasonic emission from the ultrasonic probe 10 two-dimensional (multiple directions), ultrasonic waves can be emitted over a wide area to the inspection area T during measurement, and the reflected waves as echoes are also received over a wide area, making it possible to quickly and easily perform measurement (flaw detection) of the inspection area T consisting of a certain range. This makes it possible to increase the usefulness and accuracy of the information that can be obtained as information related to the internal structure of the cylindrical structure P.

図3は、本実施態様における超音波探触子10の構造及び内部構造測定について示した概略説明図である。なお、図3は、筒状構造物Pの向きが図1及び図2を90度回転させた方向となっており、図中、筒状構造物Pの半径方向とは垂直方向(X方向)を指すものとする。 Figure 3 is a schematic diagram showing the structure of the ultrasonic probe 10 and the internal structure measurement in this embodiment. Note that in Figure 3, the orientation of the cylindrical structure P is rotated 90 degrees from that in Figures 1 and 2, and in the figure, the radial direction of the cylindrical structure P is the perpendicular direction (X direction).

本実施態様の超音波探触子10としては、図3に示すように、トランスデューサ11とウェッジ12を備えるものが挙げられる。なお、図3に示す超音波探触子10は、いわゆる斜角探触子の構造を有するものである。 As shown in FIG. 3, the ultrasonic probe 10 of this embodiment includes a transducer 11 and a wedge 12. Note that the ultrasonic probe 10 shown in FIG. 3 has a so-called angle probe structure.

トランスデューサ11は、超音波を発信・受信するためのものであり、ウェッジ12との境界面に、超音波の発信・受信部となる振動子11aを備えるものである。このとき、振動子11aとしては、単一振動子を一辺0.5mm~2.5mm程度の細片(セグメント)に分割したものを複数配置してなるフェーズドアレイ式の構造とすることが好ましい。 The transducer 11 is for transmitting and receiving ultrasonic waves, and is provided with an oscillator 11a that serves as an ultrasonic transmitter and receiver at the interface with the wedge 12. In this case, it is preferable that the oscillator 11a has a phased array structure in which a single oscillator is divided into strips (segments) with sides of approximately 0.5 mm to 2.5 mm and multiple segments are arranged.

ウェッジ12は、超音波探触子10として筒状構造物Pと接触し、筒状構造物Pの被検査部位Tとの密着性を高めるためのものである。上述したように、超音波は空気(気体)中では伝搬しにくい。このため、トランスデューサ11から発信される超音波を効率的に被検査部位Tに入射させるためには、ウェッジ12と被検査部位Tとの密着性をより高めるための手段を備えるものとしてもよい。例えば、図3に示すように、ウェッジ12と被検査部位Tとの間には接触媒体Mを用いることが好ましい。
ここで、本実施態様の超音波探触子10は、筒状構造物Pの円周方向に対し測定を行う際、被検査部位Tと接触した状態で回転駆動するものとなる。このため、トランスデューサ11(振動子11a)と被検査部位Tとを直接接触させると、振動子11a表面に傷が入るおそれがある。したがって、ウェッジ12は、トランスデューサ11と筒状構造物P(被検査部位T)との緩衝材としても機能する。
ウェッジ12の材質としては、超音波の透過に影響がなく、筒状構造物Pとの摺動に対する一定程度の耐性(強度)を有するものが挙げられる。より具体的には、ウェッジ12は、樹脂製からなるものが挙げられる。これにより、ウェッジ12としての成型が容易であるとともに、交換に掛かるコスト低減を図ることが可能となる。
The wedge 12, as the ultrasonic probe 10, comes into contact with the cylindrical structure P and serves to improve the adhesion between the cylindrical structure P and the inspection area T. As described above, ultrasonic waves do not easily propagate through air (gas). Therefore, in order to efficiently cause the ultrasonic waves emitted from the transducer 11 to enter the inspection area T, a means for further improving the adhesion between the wedge 12 and the inspection area T may be provided. For example, as shown in FIG. 3, it is preferable to use a contact medium M between the wedge 12 and the inspection area T.
Here, the ultrasonic probe 10 of this embodiment is rotated while in contact with the inspection area T when performing measurements in the circumferential direction of the cylindrical structure P. For this reason, if the transducer 11 (oscillator 11a) and the inspection area T are brought into direct contact with each other, there is a risk that the surface of the oscillator 11a may be scratched. Therefore, the wedge 12 also functions as a buffer between the transducer 11 and the cylindrical structure P (inspection area T).
The material of the wedge 12 may be one that does not affect the transmission of ultrasonic waves and has a certain degree of resistance (strength) to sliding with the cylindrical structure P. More specifically, the wedge 12 may be made of a resin. This makes it easy to mold the wedge 12 and reduces the cost of replacement.

本実施態様の超音波探触子10のサイズは、主にトランスデューサ11の振動子11aの面積に依存するものとなるが、例えば、50mm以下、より好ましくは30mm以下とすることが挙げられる。これにより、従来の非浸水式超音波探傷では困難であった小径の筒状構造物Pに対する測定が可能となる。なお、測定効率を鑑み、超音波探触子10のサイズは10mm以上とすることが好ましい。これにより、筒状構造物Pの被検査部位Tに対し、徒に測定回数を増加させることなく、効率的な測定が可能となる。 The size of the ultrasonic probe 10 in this embodiment depends mainly on the area of the vibrator 11a of the transducer 11, but may be, for example, 50 mm or less, more preferably 30 mm or less. This makes it possible to measure small-diameter cylindrical structures P, which was difficult to measure using conventional non-immersion ultrasonic flaw detection. In consideration of measurement efficiency, it is preferable that the size of the ultrasonic probe 10 is 10 mm or more. This allows efficient measurement of the inspected portion T of the cylindrical structure P without needlessly increasing the number of measurements.

図3に基づき、本実施態様の超音波探触子10による内部構造測定について説明する。
なお、図3は、後述する支持体20及び駆動機構30によって、超音波探触子10と、筒状構造物Pの被検査部位Tとが接触している状態を示している。
The measurement of the internal structure by the ultrasonic probe 10 of this embodiment will be described with reference to FIG.
3 shows a state in which the ultrasonic probe 10 is in contact with an inspection site T of the cylindrical structure P by a support 20 and a drive mechanism 30, which will be described later.

まず、トランスデューサ11(振動子11a)から発信された超音波は、ウェッジ12を介して筒状構造物P(被検査部位T)表面に対し、斜角で入射する。なお、取得したい情報が、溶接部Wの内部構造(内部欠陥Dの有無)に係るものである場合、図3に示すように、溶接部W近傍の筒状構造物P内壁面に超音波探触子10を接触させ、溶接部Wに向かって超音波を入射させることが好ましい。溶接部Wの表面よりも平滑である筒状構造物P内壁と超音波探触子10を接触させることで、密着性が確保しやすくなり、安定した測定が可能となる。 First, ultrasonic waves emitted from the transducer 11 (vibrator 11a) are incident on the surface of the tubular structure P (inspection area T) at an oblique angle via the wedge 12. If the information to be obtained relates to the internal structure of the welded portion W (presence or absence of internal defects D), it is preferable to bring the ultrasonic probe 10 into contact with the inner wall surface of the tubular structure P near the welded portion W, as shown in FIG. 3, and to direct ultrasonic waves toward the welded portion W. By bringing the ultrasonic probe 10 into contact with the inner wall of the tubular structure P, which is smoother than the surface of the welded portion W, it becomes easier to ensure adhesion, enabling stable measurements.

トランスデューサ11から発信された超音波は、入射した筒状構造物Pの面(内壁側)とは反対の面(外壁側)で反射し、溶接部W側に向かう。このとき、溶接部W内に内部欠陥Dが存在する場合、超音波は内部欠陥Dによって反射し、超音波探触子10側に戻ることになる。この反射したもの(エコー)の強度や戻ってくるまでの時間を基に、内部欠陥Dの有無及び位置を求めることが可能となる。 The ultrasonic waves emitted from the transducer 11 are reflected by the opposite surface (outer wall side) of the cylindrical structure P from the surface (inner wall side) where they entered, and head toward the welded part W. At this time, if an internal defect D is present in the welded part W, the ultrasonic waves will be reflected by the internal defect D and return to the ultrasonic probe 10. Based on the intensity of this reflection (echo) and the time it takes for it to return, it is possible to determine the presence and location of the internal defect D.

また、このとき、超音波探触子10と被検査部位Tを接触させたまま、回転駆動機構50により支持体20を回転駆動させることで、筒状構造物Pの円周方向において内部欠陥Dの有無及び位置に加え、内部欠陥Dの範囲(長さ)を求めることが可能となる。 At this time, by rotating the support 20 using the rotation drive mechanism 50 while keeping the ultrasonic probe 10 in contact with the inspection area T, it is possible to determine the presence or absence and position of the internal defect D in the circumferential direction of the cylindrical structure P, as well as the range (length) of the internal defect D.

支持体20は、超音波探触子10を支持するものである。また、支持体20は、後述する駆動機構30のほか、昇降駆動機構40及び回転駆動機構50とも接続され、これら駆動機構の駆動による超音波探触子10の移動を可能とするためのものである。 The support 20 supports the ultrasonic probe 10. The support 20 is also connected to the drive mechanism 30 (described below) as well as the lift drive mechanism 40 and the rotation drive mechanism 50, allowing the ultrasonic probe 10 to be moved by driving these drive mechanisms.

支持体20は、超音波探触子10を支持し、各方向への駆動(XYZ方向及び回転)が可能な形状、材質であればよく、特に限定されない。支持体20としては、例えば、棒状部材からなるもの(シャフト、ロッドなど)が挙げられる。また、支持体20の幅(直径)や長さについては特に限定されない。例えば、測定対象となる筒状構造物Pに合わせて設計することが可能である。 The support 20 is not particularly limited as long as it has a shape and material that can support the ultrasonic probe 10 and allow it to be driven in each direction (XYZ directions and rotation). The support 20 may be, for example, a rod-shaped member (shaft, rod, etc.). There is also no particular limit to the width (diameter) or length of the support 20. For example, it can be designed to match the cylindrical structure P to be measured.

支持体20における超音波探触子10の支持手段は特に限定されない。例えば、支持体20の側方部に超音波探触子10を取り付けるものとしてもよいが、図1及び図2に示すように、支持体20の下方端部で保持用部材21を介して超音波探触子10を支持するものが挙げられる。このとき、図1(B)及び図2(B)に示すように、超音波探触子10について、支持体20の直径外に突出する部分が少なくように配置することが好ましい。これにより、超音波探触子10を筒状構造物P内の空間に導入する際に、支持体20の直径分が通過可能であればよいものとなる。したがって、測定対象として適用可能となる筒状構造物Pの範囲を広げることが可能となり、特に従来の非浸水式超音波探傷では困難であった小径の筒状構造物を測定対象とすることが可能となる。 The support means for the ultrasonic probe 10 on the support 20 is not particularly limited. For example, the ultrasonic probe 10 may be attached to the side of the support 20, but as shown in Figures 1 and 2, the ultrasonic probe 10 may be supported at the lower end of the support 20 via a holding member 21. In this case, as shown in Figures 1(B) and 2(B), it is preferable to arrange the ultrasonic probe 10 so that the portion protruding outside the diameter of the support 20 is small. This makes it possible for the ultrasonic probe 10 to pass through the diameter of the support 20 when it is introduced into the space inside the cylindrical structure P. Therefore, it is possible to expand the range of cylindrical structures P that can be applied as measurement targets, and in particular, it is possible to measure cylindrical structures with small diameters, which were difficult to do with conventional non-immersion ultrasonic flaw detection.

また、保持用部材21は、超音波探触子10と被検査部位Tとが並行となるように角度調整ができることが好ましい。これにより、超音波探触子10と被検査部位Tとの密着性をより向上させることができ、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。
なお、保持用部材21の角度調整に係る手段については特に限定されない。例えば、保持用部材21に対し、角度可変とするための機構(遠隔操作可能であることが好ましい)を設けることや、保持用部材21の構造あるいは材質として、後述する駆動機構30による支持体20(保持用部材21)の移動に伴い生じる力(被検査部位Tに向かって押し付けられる力)によって変形し得るものを選択すること等が挙げられる。
Moreover, it is preferable that the angle of the holding member 21 can be adjusted so that the ultrasonic probe 10 and the inspection area T are parallel to each other. This can further improve the adhesion between the ultrasonic probe 10 and the inspection area T, and it becomes possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection.
There is no particular limitation on the means for adjusting the angle of the holding member 21. For example, the holding member 21 may be provided with a mechanism (preferably remotely operable) for varying the angle, or the structure or material of the holding member 21 may be selected such that it can be deformed by a force (force pressed against the test site T) generated by movement of the support 20 (holding member 21) by the drive mechanism 30 described later.

駆動機構30は、支持体20を筒状構造物Pの半径方向に移動させる駆動ステップを行うためのものであり、筒状構造物P外に設けられる。これにより、筒状構造物P内に導入されるのは小型化が容易な超音波探触子10及び支持体20が主となる。したがって、小径の筒状構造物に対し、筒状構造物Pの内壁側から超音波探傷に基づく測定が可能となる。 The driving mechanism 30 is provided outside the cylindrical structure P and is used to perform a driving step that moves the support 20 in the radial direction of the cylindrical structure P. As a result, what is introduced into the cylindrical structure P is mainly the ultrasonic probe 10 and the support 20, which are easy to miniaturize. Therefore, for a small-diameter cylindrical structure, measurement based on ultrasonic flaw detection is possible from the inner wall side of the cylindrical structure P.

駆動機構30の具体例としては、例えば、図1に示すように、支持体20上方端部と接続されたXYステージ31を設けることが挙げられる。
XYステージ31を用いることで、支持体20(及び超音波探触子10)のXY平面上の位置を高精度に制御することが容易となる。したがって、超音波探触子10を筒状構造物Pの内壁側から被検査部位Tに対して適切な位置に接触させることができ、測定精度を高めることが可能となる。
また、XYステージ31によって、超音波探触子10は支持体20を介して筒状構造物Pの半径方向に平行移動するため、超音波探触子10と被検査部位Tとの接近・接触に当たり、超音波探触子10は支持体20から筒状構造物Pの半径方向に沿った力を受ける(被検査部位Tに向かって押し付けられる力が働く)ことになる。これにより、超音波探触子10と被検査部位Tとの密着性が向上し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。
A specific example of the driving mechanism 30 is, for example, an XY stage 31 connected to the upper end of the support 20 as shown in FIG.
By using the XY stage 31, it becomes easy to control the position of the support 20 (and the ultrasonic probe 10) on the XY plane with high precision. Therefore, the ultrasonic probe 10 can be brought into contact with the inspection site T at an appropriate position from the inner wall side of the cylindrical structure P, and measurement precision can be improved.
Furthermore, because the XY stage 31 causes the ultrasonic probe 10 to move in parallel in the radial direction of the cylindrical structure P via the support 20, the ultrasonic probe 10 receives a force from the support 20 along the radial direction of the cylindrical structure P (a force pressing the ultrasonic probe 10 toward the inspection area T) when the ultrasonic probe 10 approaches or comes into contact with the inspection area T. This improves the adhesion between the ultrasonic probe 10 and the inspection area T, making it possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection.

また、駆動機構30の別の具体例としては、例えば、図2に示すように、支持体20上方端部に傾き機構32を設けることが挙げられる。
本実施態様の傾き機構32とは、支持体20を筒状構造物Pの半径方向に向かって傾けることができるものであればよく、構造については特に限定されない。
As another specific example of the driving mechanism 30, for example, as shown in FIG. 2, a tilting mechanism 32 is provided at the upper end of the support 20.
The tilting mechanism 32 in this embodiment may be any mechanism capable of tilting the support 20 in the radial direction of the cylindrical structure P, and the structure is not particularly limited.

図4は、本実施態様における駆動機構である傾き機構の構造の一例を示す概略説明図である。なお、図4(A)及び図4(B)は、傾き機構としてそれぞれ異なる構造について例示したものである。
図4に示すように、傾き機構32としては、回転軸32aと、角度調整部32bを備えるものが挙げられる。
回転軸32aは、支持体20と接続し、軸中心を起点に回転駆動するものであればよく、支持体20の中心軸(図4におけるZ方向)に対し、回転軸32aの軸(軸中心)が直交するように配置する。換言すれば、回転軸32aの軸方向が図1及び図2におけるY方向(図4における紙面垂直方向)に向かうように配置する。これにより、回転軸32aの回転駆動により、支持体20を筒状構造物Pの半径方向(図4におけるX方向)に向かって傾けることが可能となる。なお、図4におけるX方向及びY方向とは、Z方向に対する相対的な向きを指し示すものであり、方向自体を固定するものではない。すなわち、図4におけるX方向及びY方向は、相互に置換可能なものである。
角度調整部32bは、回転軸32aに作用し、回転軸32aを回転駆動させるためのものである。角度調整部32bを介して、回転軸32aを回転駆動させることで、支持体20を傾ける角度の調整を容易に行うことが可能となる。
4A and 4B are schematic diagrams showing an example of the structure of the tilt mechanism, which is the drive mechanism in this embodiment. Note that Fig. 4A and Fig. 4B each show an example of a tilt mechanism having a different structure.
As shown in FIG. 4, the tilt mechanism 32 includes a rotation shaft 32a and an angle adjustment unit 32b.
The rotating shaft 32a may be connected to the support 20 and driven to rotate around the axial center, and is arranged so that the axis (axial center) of the rotating shaft 32a is perpendicular to the central axis of the support 20 (Z direction in FIG. 4). In other words, the axial direction of the rotating shaft 32a is arranged to face the Y direction in FIG. 1 and FIG. 2 (perpendicular to the paper surface in FIG. 4). This makes it possible to tilt the support 20 toward the radial direction (X direction in FIG. 4) of the cylindrical structure P by driving the rotating shaft 32a to rotate. Note that the X direction and the Y direction in FIG. 4 indicate the relative directions with respect to the Z direction, and are not fixed directions themselves. In other words, the X direction and the Y direction in FIG. 4 are interchangeable with each other.
The angle adjustment unit 32b acts on the rotation shaft 32a to rotate the rotation shaft 32a. By rotating the rotation shaft 32a via the angle adjustment unit 32b, it becomes possible to easily adjust the angle at which the support 20 is tilted.

ここで、角度調整部32bの具体例としては、図4(A)に示すように、回転軸32aと接続する棒状ないしは板状の部材と、この部材を上下に駆動させる駆動部(不図示)とを備えるものや、図4(B)に示すように、回転軸32aとの接触/非接触状態を取り得る棒状ないしは板状の部材と、この部材を上下及び左右に駆動させる駆動部(不図示)とを備えるものが挙げられる。このとき、部材を駆動させる駆動部については特に限定されないが、消費電力の少ないアクチュエータであるエアシリンダが好適に用いられる。 Specific examples of the angle adjustment unit 32b include, as shown in FIG. 4(A), a rod- or plate-shaped member that connects to the rotating shaft 32a and a drive unit (not shown) that drives this member up and down, and as shown in FIG. 4(B), a rod- or plate-shaped member that can be in contact with or out of contact with the rotating shaft 32a and a drive unit (not shown) that drives this member up and down and left and right. In this case, the drive unit that drives the member is not particularly limited, but an air cylinder, which is an actuator that consumes little power, is preferably used.

図4(A)に示した角度調整部32bは、回転軸32aと部材とを接続することで、部材の上下駆動に伴い、回転軸32aが回転することになる。例えば、図4(A)の右図に示すように、角度調整部32bの部材を初期位置から下方向に駆動させたとき、部材の動きに連動して回転軸32aは右回りすることになり、その結果、回転軸32aと接続している支持体20は、筒状構造物Pの半径方向(図4におけるX方向)に向かって傾くこととなる。
また、図4(B)に示した角度調整部32bは、部材の駆動に伴い、回転軸32aと部材との接触/非接触状態を切換え可能とすることで、回転軸32aが回転することになる。例えば、図4(B)の右図に示すように、角度調整部32bの部材を初期位置から下方向かつ左方向に駆動させることで、部材によって回転軸32aの下部が押圧され、回転軸32aが右回りすることになり、その結果、回転軸32aと接続している支持体20は、筒状構造物Pの半径方向(図4におけるX方向)に向かって傾くこととなる。
The angle adjustment unit 32b shown in Fig. 4(A) connects the rotating shaft 32a to a member, and the rotating shaft 32a rotates with the up and down movement of the member. For example, as shown in the right diagram of Fig. 4(A), when the member of the angle adjustment unit 32b is driven downward from the initial position, the rotating shaft 32a rotates clockwise in conjunction with the movement of the member, and as a result, the support 20 connected to the rotating shaft 32a tilts toward the radial direction of the cylindrical structure P (the X direction in Fig. 4).
In addition, the angle adjustment unit 32b shown in Fig. 4(B) can switch between contact and non-contact states between the rotating shaft 32a and the member as the member is driven, thereby rotating the rotating shaft 32a. For example, as shown in the right diagram of Fig. 4(B), by driving the member of the angle adjustment unit 32b downward and leftward from the initial position, the member presses the lower part of the rotating shaft 32a, causing the rotating shaft 32a to rotate clockwise, and as a result, the support 20 connected to the rotating shaft 32a is tilted toward the radial direction of the cylindrical structure P (the X direction in Fig. 4).

傾き機構32を用いることで、支持体20の下端部に配置された超音波探触子10を筒状構造物Pの内壁側から被検査部位Tに対して押圧するように接触させることができる。これにより、超音波探触子10と被検査部位Tとの密着性を高め、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。 By using the tilting mechanism 32, the ultrasonic probe 10 arranged at the lower end of the support 20 can be pressed against the inspection area T from the inner wall side of the cylindrical structure P. This improves the adhesion between the ultrasonic probe 10 and the inspection area T, making it possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection.

上述したように、支持体20(及び超音波探触子10)は、駆動機構30による筒状構造物Pの半径方向への移動以外の移動も行う。
昇降駆動機構40及び回転駆動機構50は、それぞれ支持体20と接続され、支持体20(及び超音波探触子10)の昇降移動及び回転移動を行うためのものである。
また、昇降駆動機構40及び回転駆動機構50は、駆動機構30と同様に、筒状構造物P外に設けられる。これにより、駆動機構30と併せて、筒状構造物P内の空間に導入される構成を少なくし、小径の筒状構造物に対し、筒状構造物の内壁側から超音波探傷に基づく測定が可能となる。
As described above, the support 20 (and the ultrasonic probe 10 ) also moves in directions other than the radial direction of the cylindrical structure P by the driving mechanism 30 .
The lifting/lowering drive mechanism 40 and the rotation drive mechanism 50 are respectively connected to the support 20 and are used to lift/lower and rotate the support 20 (and the ultrasonic probe 10).
Similarly to the drive mechanism 30, the lifting drive mechanism 40 and the rotation drive mechanism 50 are provided outside the cylindrical structure P. This reduces the amount of configuration introduced into the space inside the cylindrical structure P together with the drive mechanism 30, and enables measurement based on ultrasonic flaw detection from the inner wall side of a small-diameter cylindrical structure.

昇降駆動機構40は、図1及び図2に示すように、支持体20及び駆動機構30を筒状構造物Pの中心軸方向に沿って昇降移動(Z方向移動)させることができるものであればよく、特に限定されない。
なお、本実施態様の測定装置1Aにおいては、昇降駆動機構40を駆動させることで、超音波探触子10が筒状構造物P内の空間に導入されることとなる(導入ステップ)。
The lifting and lowering drive mechanism 40 is not particularly limited as long as it can move the support 20 and the drive mechanism 30 up and down (moving in the Z direction) along the central axis direction of the cylindrical structure P, as shown in Figures 1 and 2.
In the measuring device 1A of this embodiment, the ultrasonic probe 10 is introduced into the space within the cylindrical structure P by driving the lifting drive mechanism 40 (introduction step).

回転駆動機構50は、支持体20を筒状構造物Pの周方向に移動させる回転ステップを行うためのものであり、図1及び図2に示すように、支持体20を回転移動させることができるものであればよく、特に限定されない。なお、回転駆動機構50を駆動させる際は、上述した駆動機構30により、支持体20の回転軸と筒状構造物Pの中心軸を一致させてから行うことが好ましい。これにより、支持体20の回転移動が安定し、筒状構造物Pの円周方向に対する測定においても精度の高い情報を取得することが可能となる。この場合、駆動機構30としては、XYステージ31が特に好適に用いられる。 The rotation drive mechanism 50 is for performing a rotation step that moves the support 20 in the circumferential direction of the cylindrical structure P, and is not particularly limited as long as it can rotate the support 20 as shown in Figures 1 and 2. Note that when driving the rotation drive mechanism 50, it is preferable to align the rotation axis of the support 20 with the central axis of the cylindrical structure P using the above-mentioned drive mechanism 30 before driving the rotation drive mechanism 50. This stabilizes the rotation movement of the support 20, making it possible to obtain highly accurate information even when measuring the circumferential direction of the cylindrical structure P. In this case, an XY stage 31 is particularly preferably used as the drive mechanism 30.

以上のように、本実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1A)及びこの測定装置1Aを用いた筒状構造物の内部構造測定方法は、超音波探触子10を支持体20に支持された状態で筒状構造物P内の空間に導入し、この支持体20を筒状構造物Pの半径方向に移動させる駆動機構30により移動させることで、超音波探触子10と筒状構造物Pの被検査部位Tとの接近・接触に当たり、超音波探触子10は支持体20から筒状構造物Pの被検査部位Tに向かって押し付けられる力が働くことになる。これにより、超音波探触子10と被検査部位Tとの密着性が向上し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。
また、駆動機構30を筒状構造物P外に設けることで、筒状構造物P内に導入されるのは小型化が容易な超音波探触子10及び支持体20が主となる。これにより、従来の非浸水式超音波探傷では測定が困難であった小径の筒状構造物についても、筒状構造物の内壁側から超音波探傷に基づく測定が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the device for measuring the internal structure of a cylindrical structure (measuring device 1A) and the method for measuring the internal structure of a cylindrical structure using this measuring device 1A introduces the ultrasonic probe 10 supported by the support 20 into the space inside the cylindrical structure P, and moves this support 20 in the radial direction of the cylindrical structure P using a driving mechanism 30, so that when the ultrasonic probe 10 approaches and contacts the inspection site T of the cylindrical structure P, a force is applied to the ultrasonic probe 10 from the support 20 pressing it against the inspection site T of the cylindrical structure P. This improves the adhesion between the ultrasonic probe 10 and the inspection site T, making it possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection.
Furthermore, by providing the driving mechanism 30 outside the cylindrical structure P, the ultrasonic probe 10 and the support 20, which can be easily miniaturized, are mainly introduced into the cylindrical structure P. This makes it possible to perform ultrasonic testing based measurements from the inner wall side of a cylindrical structure, even for small-diameter cylindrical structures that were difficult to measure using conventional non-immersion ultrasonic testing.

そして、本実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1A)は、本発明の一つである核融合装置における冷却水配管の検査装置として利用することが可能である。
より具体的には、測定装置1Aによる測定対象となる筒状構造物Pを、核融合装置における冷却水配管とすることで、本発明の核融合装置における冷却水配管の検査装置として機能させることが挙げられる。
The internal structure measuring device for a cylindrical structure in this embodiment (measuring device 1A) can be used as an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device, which is one aspect of the present invention.
More specifically, by setting the cylindrical structure P to be measured by the measuring device 1A to be a cooling water piping in a nuclear fusion device, the measuring device 1A can function as an inspection device for the cooling water piping in the nuclear fusion device of the present invention.

本発明の核融合装置における冷却水配管の検査装置(以下、単に「検査装置」とも呼ぶ)とは、核融合装置で使用される冷却水配管の検査を行うために使用するものであり、冷却水配管そのものの種類は特に限定されない。
一般に、核融合装置は、核融合を行うためのドーナツ形状の真空容器を備えており、さらにこの真空容器の内部には様々な機器(真空容器内機器)が設けられている。そして、これらの機器(真空容器内機器)は基本的に水冷されていることから、本発明の検査装置による検査対象としては、真空容器内機器の水冷に用いる冷却水配管とすることが挙げられる。特に、真空容器内機器における冷却水配管は小径であることが多く、冷却水配管の設置及び交換時には、配管の切断や接続、さらには接続部に対する検査を必要とすることがある。しかし、これまで真空容器内機器における冷却水配管に係る検査等の作業を行うに当たっては、作業スペースや作業時間の確保が困難であった。
The cooling water piping inspection device in the nuclear fusion device of the present invention (hereinafter also referred to simply as the "inspection device") is used to inspect the cooling water piping used in the nuclear fusion device, and the type of the cooling water piping itself is not particularly limited.
In general, a nuclear fusion device is provided with a doughnut-shaped vacuum vessel for performing nuclear fusion, and various devices (vacuum vessel internal devices) are provided inside the vacuum vessel. Since these devices (vacuum vessel internal devices) are basically water-cooled, the inspection target of the inspection device of the present invention is the cooling water piping used for water-cooling the vacuum vessel internal devices. In particular, the cooling water piping in the vacuum vessel internal devices is often small in diameter, and when installing or replacing the cooling water piping, it may be necessary to cut or connect the piping, and even inspect the connection part. However, it has been difficult to secure the work space and work time when performing work such as inspection of the cooling water piping in the vacuum vessel internal devices.

一方、本発明の検査装置として、本実施態様に示した筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1A)を用いることで、装置を複雑化、大型化することなく、小径の筒状構造物に対し、非浸水式の超音波探傷に基づく測定を安定して行うことが可能となる。すなわち、核融合装置における冷却水配管の検査のように作業条件が厳しい中でも、冷却水配管に対する適切な検査を行うことが可能となる。 On the other hand, by using the internal structure measuring device for cylindrical structures (measuring device 1A) shown in this embodiment as the inspection device of the present invention, it becomes possible to stably perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection on small-diameter cylindrical structures without complicating or enlarging the device. In other words, it becomes possible to perform appropriate inspections of cooling water piping even under harsh working conditions, such as the inspection of cooling water piping in a nuclear fusion device.

また、本発明の検査装置としては、測定装置1Aを構成する各部品に対し、核融合装置内におけるメンテナンス作業に適した性能を付与することが好ましい。例えば、検査装置としての測定装置1Aに係る各部品の材質を、耐熱、耐放射線性を備えるものとすることなどが挙げられる。 As an inspection device of the present invention, it is preferable to provide each component constituting the measuring device 1A with performance suitable for maintenance work within a nuclear fusion device. For example, the materials of each component of the measuring device 1A as an inspection device may be heat-resistant and radiation-resistant.

〔第2の実施態様〕
図5は、本発明の第2の実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置を示す概略説明図である。
第2の実施態様に係る測定装置1Bは、駆動機構30として、第1の実施態様における測定装置1Aに示したXYステージ31及び傾き機構32の両方を備えるものである。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Second embodiment]
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing an apparatus for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to a second embodiment of the present invention.
The measuring apparatus 1B according to the second embodiment includes both the XY stage 31 and the tilt mechanism 32 shown in the measuring apparatus 1A in the first embodiment as the driving mechanism 30. Note that the description of the same components as those in the first embodiment will be omitted.

本実施態様の測定装置1Bでは、駆動機構30としてXYステージ31及び傾き機構32の両方を備えることで、支持体20(及び超音波探触子10)の位置をより一層高精度に制御することが可能となる。
例えば、XYステージ31によって、支持体20の回転軸(回転駆動機構50における回転軸)と筒状構造物Pの中心軸との位置合わせを行いつつ、超音波探触子10と被検査部位Tとの距離を接近させるように支持体20を平行移動させる。そして、その状態で、傾き機構32を用いることで、超音波探触子10が被検査部位Tに対して押し付けられることになる。これにより、回転駆動機構50による回転移動を伴う測定においても、超音波探触子10と被検査部位Tの密着性を適切に維持することが可能となる。また、この場合、超音波探触子10と被検査部位Tとを接触させるために必要な傾斜角度については、傾き機構32単独で傾斜(移動)させるよりも、角度を小さくすることが可能となる。すなわち、傾き機構32の駆動や制御に掛かる負荷を低減させつつ、必要な密着性を維持することが可能となる。
In the measuring device 1B of this embodiment, by providing both the XY stage 31 and the tilt mechanism 32 as the driving mechanism 30, it becomes possible to control the position of the support 20 (and the ultrasonic probe 10) with even higher accuracy.
For example, the XY stage 31 is used to move the support 20 in parallel so as to reduce the distance between the ultrasonic probe 10 and the inspection site T while aligning the rotation axis of the support 20 (the rotation axis in the rotation drive mechanism 50) with the central axis of the cylindrical structure P. In this state, the tilt mechanism 32 is used to press the ultrasonic probe 10 against the inspection site T. This makes it possible to appropriately maintain the contact between the ultrasonic probe 10 and the inspection site T even in a measurement involving rotational movement by the rotation drive mechanism 50. In this case, the tilt angle required to bring the ultrasonic probe 10 into contact with the inspection site T can be made smaller than the angle required when the tilt mechanism 32 is tilted (moved) alone. In other words, it is possible to maintain the required contact while reducing the load on the drive and control of the tilt mechanism 32.

本実施態様の測定装置1Bは、支持体20(及び超音波探触子10)を筒状構造物Pの半径方向に移動させるに当たり、筒状構造物Pの半径方向に対して平行移動する機構(XYステージ31)と傾斜させる機構(傾き機構32)との両方を設けることで、筒状構造物P(被検査部位T)と超音波探触子10との密着性をより一層向上させることが可能となる。これにより、非浸水式の超音波探傷に基づく測定をより一層安定して行うことが可能となる。 The measuring device 1B of this embodiment is provided with both a mechanism (XY stage 31) for translational movement relative to the radial direction of the cylindrical structure P and a mechanism for tilting (tilting mechanism 32) when moving the support 20 (and ultrasonic probe 10) in the radial direction of the cylindrical structure P, thereby making it possible to further improve the adhesion between the cylindrical structure P (inspection area T) and the ultrasonic probe 10. This makes it possible to perform measurements based on non-immersion ultrasonic flaw detection in a more stable manner.

また、本実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1B)は、上述した測定装置1Aと同様に、本発明の一つである核融合装置における冷却水配管の検査装置として利用することが可能である。 The internal structure measuring device for cylindrical structures in this embodiment (measuring device 1B) can be used as an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device, which is one aspect of the present invention, in the same way as measuring device 1A described above.

〔第3の実施態様〕
図6は、本発明の第3の実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置を示す概略説明図である。
第3の実施態様に係る測定装置1Cは、第1の実施態様における測定装置1Aにおいて、被検査部位Tと超音波探触子10との間に接触媒体Mを供給する接触媒体供給部60を備えるものである。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Third embodiment]
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing an apparatus for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to a third embodiment of the present invention.
The measuring device 1C according to the third embodiment is the measuring device 1A according to the first embodiment, further comprising a contact medium supply unit 60 for supplying a contact medium M between the inspection site T and the ultrasonic probe 10. Note that a description of the same components as those in the first embodiment will be omitted.

本実施態様の測定装置1Cは、被検査部位Tと超音波探触子10との密着性を向上させる手段として、被検査部位Tと超音波探触子10との間に接触媒体Mを供給する接触媒体供給部60を設けるものである。 The measuring device 1C of this embodiment is provided with a contact medium supply unit 60 that supplies a contact medium M between the area to be inspected T and the ultrasonic probe 10 as a means for improving the adhesion between the area to be inspected T and the ultrasonic probe 10.

上述したように、被検査部位Tと超音波探触子10との間に気体(空気)が存在することで、超音波探傷による測定精度は低下する。したがって、本実施態様の測定装置1Cでは、駆動機構30による位置調整と併せて、被検査部位Tの表面形状や超音波探触子10(ウェッジ12)の表面形状に起因して存在し得る微細な間隙(空隙)に対し、接触媒体Mを供給することで、密着性を向上させるものとなる。 As described above, the presence of gas (air) between the area to be inspected T and the ultrasonic probe 10 reduces the measurement accuracy of ultrasonic flaw detection. Therefore, in the measuring device 1C of this embodiment, in addition to position adjustment by the driving mechanism 30, the contact medium M is supplied to minute gaps (voids) that may exist due to the surface shape of the area to be inspected T and the surface shape of the ultrasonic probe 10 (wedge 12), thereby improving adhesion.

接触媒体Mとしては、被検査部位Tと超音波探触子10と接触面における間隙をなくし、密着性を向上させることができるものであればよく、特に限定されない。例えば、水、オイルのような液体のほか、ジェル状物質などが挙げられる。 The contact medium M is not particularly limited as long as it can eliminate gaps at the contact surface between the test area T and the ultrasonic probe 10 and improve adhesion. Examples include liquids such as water and oil, as well as gel-like substances.

接触媒体供給部60としては、接触媒体Mを移送する供給ライン61と、被検査部位Tと超音波探触子10との間に接触媒体Mを排出する供給ノズル62を備えるものが挙げられる。また、この接触媒体供給部60は、図6に示すように、超音波探触子10とともに保持用部材21に支持させることが好ましい。これにより、接触媒体供給部60は超音波探触子10とともに移動することになるため、超音波探触子10と被検査部位Tとの間隙に対して的確に接触媒体Mを供給することが容易となる。 The contact medium supply unit 60 may include a supply line 61 that transports the contact medium M and a supply nozzle 62 that discharges the contact medium M between the inspection site T and the ultrasonic probe 10. As shown in FIG. 6, the contact medium supply unit 60 is preferably supported by a holding member 21 together with the ultrasonic probe 10. This allows the contact medium supply unit 60 to move together with the ultrasonic probe 10, making it easier to accurately supply the contact medium M to the gap between the ultrasonic probe 10 and the inspection site T.

また、本実施態様における保持用部材21についても、上述したように角度調整を可能とすることが好ましい。このとき、超音波探触子10と被検査部位Tとを密着させるために超音波探触子10と被検査部位Tとを並行にするように角度調整を行うこと以外にも、接触媒体Mを確実に行き渡らせるために超音波探触子10をやや上向きにするように角度調整ができることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the holding member 21 in this embodiment is also angle adjustable as described above. In this case, in addition to adjusting the angle so that the ultrasonic probe 10 and the area to be inspected T are parallel to each other in order to bring the ultrasonic probe 10 and the area to be inspected T into close contact with each other, it is also preferable that the angle can be adjusted so that the ultrasonic probe 10 is slightly upward to ensure that the contact medium M is distributed throughout the area.

本実施態様の測定装置1Cは、筒状構造物P(被検査部位T)と超音波探触子10との密着性をより一層向上させるための一手段として接触媒体Mを用いるものである。また、被検査部位Tを常時水浸させるのではなく、必要時(測定時)あるいは必要箇所においてのみ接触媒体Mを用いることも可能となる。これにより、筒状構造物Pの内壁側から内部構造に係る情報取得を行うに当たり、迅速かつ高精度な測定が可能となるとともに、適用可能となる測定対象(筒状構造物)の範囲を広げることが可能となる。 The measuring device 1C of this embodiment uses a contact medium M as a means for further improving the adhesion between the tubular structure P (inspection area T) and the ultrasonic probe 10. Furthermore, instead of constantly immersing the inspection area T in water, it is possible to use the contact medium M only when necessary (during measurement) or in the necessary places. This enables rapid and highly accurate measurement when acquiring information on the internal structure from the inner wall side of the tubular structure P, and also makes it possible to expand the range of applicable measurement targets (tubular structures).

また、本実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1C)は、上述した測定装置1Aと同様に、本発明の一つである核融合装置における冷却水配管の検査装置として利用することが可能である。 The internal structure measuring device for cylindrical structures in this embodiment (measuring device 1C) can be used as an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device, which is one aspect of the present invention, in the same way as measuring device 1A described above.

〔第4の実施態様〕
図7は、本発明の第4の実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置を示す概略説明図である。
第4の実施態様に係る測定装置1Dは、第1の実施態様における測定装置1Aに示した支持体20の一部に縮径部22を設けるものである。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing an apparatus for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to a fourth embodiment of the present invention.
The measuring device 1D according to the fourth embodiment is one in which a reduced diameter portion 22 is provided in a part of the support 20 shown in the measuring device 1A according to the first embodiment. Note that a description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

本実施態様の測定装置1Dは、筒状構造物P内の空間において、一部管径が縮小するように狭隘部Nが設けられている場合に対して好適に使用されるものである。
例えば、図7に示すように、筒状構造物P内の一部に狭隘部Nが設けられている場合、支持体20の直径が一様であると、駆動機構30による移動時に支持体20と狭隘部Nが接触し、超音波探触子10と被検査部位Tとの接近・接触を阻害するおそれがある。
The measuring device 1D of this embodiment is preferably used in a case where a narrow portion N is provided in the space inside a cylindrical structure P so that the diameter of the tube is partially reduced.
For example, as shown in Figure 7, if a narrow portion N is provided in a part of the cylindrical structure P, if the diameter of the support 20 is uniform, the support 20 and the narrow portion N may come into contact with each other when moved by the driving mechanism 30, which may hinder the approach and contact between the ultrasonic probe 10 and the inspection area T.

一方、図7に示すように、本実施態様の支持体20は、一部に縮径部22を設けることで、駆動機構30による移動時に支持体20と狭隘部Nの接触を回避させることが可能となる。これにより、狭隘部Nが存在することで、被検査部位T側に超音波探触子10を移動させることが困難であった筒状構造物Pについても、測定対象とすることが可能となる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the support 20 of this embodiment has a reduced diameter portion 22 in a portion thereof, which makes it possible to avoid contact between the support 20 and the narrow portion N when moved by the drive mechanism 30. This makes it possible to measure a cylindrical structure P that is difficult to move the ultrasound probe 10 to the inspection site T due to the presence of the narrow portion N.

縮径部22の形状、大きさについては特に限定されない。また、縮径部22の構造として、例えば、剛性を確保しつつ軽量化するために中空の筒状構造とすることが挙げられる。 The shape and size of the reduced diameter section 22 are not particularly limited. In addition, the structure of the reduced diameter section 22 may be, for example, a hollow cylindrical structure to reduce weight while maintaining rigidity.

本実施態様の測定装置1Dは、特殊な構造(狭隘部N)を有する筒状構造物Pについても、超音波探触子10と被検査部位Tとの密着性を確保することが可能である。これにより、狭隘部Nが存在する筒状構造物Pの内壁側から内部構造に係る情報取得を行うに当たっても、迅速かつ高精度な測定が可能となる。 The measuring device 1D of this embodiment can ensure close contact between the ultrasonic probe 10 and the area to be inspected T even for a cylindrical structure P having a special structure (narrow portion N). This makes it possible to perform rapid and highly accurate measurements when obtaining information about the internal structure from the inner wall side of a cylindrical structure P where a narrow portion N exists.

また、本実施態様における筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1D)は、上述した測定装置1Aと同様に、本発明の一つである核融合装置における冷却水配管の検査装置として利用することが可能である。
特に、核融合装置の真空容器内機器における冷却水配管は小径であることに加え、狭隘部Nのような特殊な構造を有することが多い。そのため、本発明の検査装置として、本実施態様に示した筒状構造物の内部構造測定装置(測定装置1D)を用いることで、作業条件が厳しい中、冷却水配管に対する適切な検査を行うことがより一層容易となる。
Furthermore, the internal structure measuring device for a cylindrical structure in this embodiment (measuring device 1D) can be used, like the measuring device 1A described above, as an inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device, which is one aspect of the present invention.
In particular, the cooling water piping in the equipment inside the vacuum vessel of a nuclear fusion device not only has a small diameter, but also often has a special structure such as a narrow section N. Therefore, by using the internal structure measuring device for a cylindrical structure (measuring device 1D) shown in this embodiment as the inspection device of the present invention, it becomes much easier to perform appropriate inspection of the cooling water piping even under severe working conditions.

なお、上述した実施態様は、筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法の一例を示すものである。本発明に係る筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法を変形してもよい。 The above-mentioned embodiment shows an example of the device for measuring the internal structure of a cylindrical structure and the method for measuring the internal structure of a cylindrical structure. The device for measuring the internal structure of a cylindrical structure and the method for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to the present invention are not limited to the above-mentioned embodiment, and the device for measuring the internal structure of a cylindrical structure and the method for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to the above-mentioned embodiment may be modified within the scope of the gist of the claims.

本発明の筒状構造物の内部構造測定装置及び筒状構造物の内部構造測定方法は、筒状構造物の内部構造に係る情報取得に利用されるものである。特に、小径の筒状構造物(配管)における内部構造に係る情報取得及びメンテナンス作業において好適に利用される。
また、本発明の核融合装置における冷却水配管の検査装置は、核融合装置で使用される各種冷却水配管の検査に利用されるものである。
The device and method for measuring the internal structure of a tubular structure according to the present invention are used to obtain information on the internal structure of a tubular structure, and are particularly suitable for obtaining information on the internal structure of a small-diameter tubular structure (pipe) and for maintenance work.
The cooling water piping inspection device of the present invention for a nuclear fusion device is used to inspect various types of cooling water piping used in the nuclear fusion device.

1A,1B,1C,1D 筒状構造物の内部構造測定装置、10 超音波探触子、11 トランスデューサ、11a 振動子、12 ウェッジ、20 支持体、21 保持用部材、22 縮径部、30 駆動機構、31 XYステージ、32 傾き機構、32a 回転軸、32b 角度調整部材、40 昇降駆動機構、50 回転駆動機構、60 接触媒体供給部、61 供給ライン、62 供給ノズル、D 内部欠陥、M 接触媒体、N 狭隘部、P 筒状構造物、T 被検査部位、W 溶接部

1A, 1B, 1C, 1D Internal structure measuring device for cylindrical structure, 10 Ultrasonic probe, 11 Transducer, 11a Oscillator, 12 Wedge, 20 Support, 21 Holding member, 22 Reduced diameter portion, 30 Drive mechanism, 31 XY stage, 32 Tilt mechanism, 32a Rotation axis, 32b Angle adjustment member, 40 Lifting drive mechanism, 50 Rotation drive mechanism, 60 Contact medium supply unit, 61 Supply line, 62 Supply nozzle, D Internal defect, M Contact medium, N Narrow portion, P Cylindrical structure, T Inspected portion, W Welded portion

Claims (6)

筒状構造物内の空間に導入される超音波探触子と、
前記超音波探触子を支持する支持体と、
前記支持体を前記筒状構造物の半径方向に移動させる駆動機構と、を備え、
前記駆動機構は、前記筒状構造物外に設けられることを特徴とする、筒状構造物の内部構造測定装置。
An ultrasonic probe that is introduced into a space within a cylindrical structure;
A support for supporting the ultrasonic probe;
A drive mechanism for moving the support in a radial direction of the cylindrical structure,
2. The apparatus for measuring the internal structure of a cylindrical structure, wherein the driving mechanism is provided outside the cylindrical structure.
前記駆動機構は、前記筒状構造物の半径方向に前記支持体を平行移動させるXYステージ、及び、前記筒状構造物の半径方向に前記支持体を傾斜させる傾き機構を備えることを特徴とする、請求項1に記載の筒状構造物の内部構造測定装置。 The device for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to claim 1, characterized in that the driving mechanism includes an XY stage that translates the support in the radial direction of the cylindrical structure, and a tilting mechanism that tilts the support in the radial direction of the cylindrical structure. 前記超音波探触子は、超音波の出射方向が二次元であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の筒状構造物の内部構造測定装置。 The internal structure measuring device for a cylindrical structure according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasonic probe emits ultrasonic waves in a two-dimensional direction. 前記筒状構造物の内壁における被検査部位と、前記超音波探触子との間に、接触媒体を供給することを特徴とする、請求項1又は2に記載の筒状構造物の内部構造測定装置。 The device for measuring the internal structure of a cylindrical structure according to claim 1 or 2, characterized in that a contact medium is supplied between the inspection area on the inner wall of the cylindrical structure and the ultrasonic probe. 支持体に支持された超音波探触子を筒状構造物内の空間に導入する導入ステップと、
前記支持体を前記筒状構造物の半径方向に移動させる駆動ステップと、を備え、
前記駆動ステップは、前記筒状構造物外に設けた駆動機構により実行されることを特徴とする、筒状構造物の内部構造測定方法。
An introduction step of introducing an ultrasonic probe supported by a support into a space within a cylindrical structure;
A driving step of moving the support in a radial direction of the tubular structure,
A method for measuring the internal structure of a cylindrical structure, characterized in that the driving step is performed by a driving mechanism provided outside the cylindrical structure.
請求項1又は2に記載の筒状構造物の内部構造測定装置を備えることを特徴とする、核融合装置における冷却水配管の検査装置。

3. An inspection device for cooling water piping in a nuclear fusion device, comprising the internal structure measuring device for a cylindrical structure according to claim 1 or 2.

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