小原 良和

本研究の目的は、レーザー超音波法を用い、インプロセスで金属積層造形物中の欠陥を検出するシステムの原理検証である。 積層造形装置は、任意形状を無の状態から作り出すので、超音波探傷のために事前に超音波の発振源と検出点を決められない。造形中に常に露出しているのは、粉末が溶融・凝固した積層造形面（造形の最上面）のみであるため、非接触で超音波発振と検出を行うのは、この面に限られる。造形面上の超音波の発振源をr(x,y)、計測点をr0 (x0,y0 )、計測された振動関数をφ(t,r,r0 )とすると、欠陥の面内分布を求めるためには、多くのrとr0においてφ(t,r,r0 )を計測する必要がある。しかし、干渉計による計測において計測点を自由に選択することは困難である。そこで、本提案者らの１人は、検出点は固定し、励起レーザーを走査することによって発振源を移動して得られるφ(r0) (t,r)を、波動の相反性を利用して解析することによって、材料の欠陥分布を映像化する技術を開発し、コンクリートに適用した。本提案では、これを積層造形物のインプロセス評価に適用する技術を開発する。

高経年化が進行しつつあるプラントの寿命予測精度を向上させ、その科学的合理性を担保するため、劣化メカニズムに着目し、実験的手法及び解析的手法により劣化現象の解明等を行い、発生・進展の予測評価技術の高度化のための技術的基盤の整備を図る。また、得られた成果については、過去の研究成果、並びに本事業で実施してきた成果を踏まえ、安全規制基準、関連技術規格等への反映や実機適用に向けた方策の検討を行う。

シェールガスで注目を集める天然ガスのパイプラインなどでは、腐食による減肉が問題となっている。特に、配管と架台の接触部は探触子が直接アクセスできないため、検査不可能であった。本研究では、可変くさびと曲率を考慮した伝搬距離計算を用いる超音波多重反射法を提案し、その有効性を実証する。

従来技術と比べて検出性能の高いサブハーモニック超音波を送受信可能で、対象材形状の応じてフレキシブルに形状を変形できるプローブを試作し、性能評価を行う。

原子力発電所および使用済み燃料貯蔵キャスクの応力腐食割れの評価

高経年化が進行しつつあるプラントの寿命予測精度を向上させ、その科学的合理性を担保するため、劣化メカニズムに着目し、実験的手法及び解析的手法により劣化現象の解明等を行い、発生・進展の予測評価技術の高度化のための技術的基盤の整備を図る。また、得られた成果については、過去の研究成果、並びに本事業で実施してきた成果を踏まえ、安全規制基準、関連技術規格等への反映や実機適用に向けた方策の検討を行う。

従来技術と比べて検出性能の高いサブハーモニック超音波を送受信可能で、対象材形状の応じてフレキシブルに形状を変形できるプローブを試作し、性能評価を行う。

高経年化が進行しつつあるプラントの寿命予測精度を向上させ、その科学的合理性を担保するため、劣化メカニズムに着目し、実験的手法及び解析的手法により劣化現象の解明等を行い、発生・進展の予測評価技術の高度化のための技術的基盤の整備を図る。また、得られた成果については、過去の研究成果、並びに本事業で実施してきた成果を踏まえ、安全規制基準、関連技術規格等への反映や実機適用に向けた方策の検討を行う。

従来技術と比べて検出性能の高いサブハーモニック超音波を送受信可能で、対象材形状の応じてフレキシブルに形状を変形できるプローブを試作し、性能評価を行う。

本研究では、曲面部材の閉じたき裂深さを高精度に計測できる曲面適応型SPACEの基盤技術確立を目的とする。 まず、曲面の検査に適したフレキシブルアレイ探触子の設計を行う。次に、映像化アルゴリズムの構築を行う。ここでは、SPACEの開発で蓄積してきた超音波フェーズドアレイの技術基盤を集約して、曲面形状を考慮した映像化アルゴリズムを構築する。そして、小径パイプなどの曲面部材内面に模擬欠陥を導入した実証用試験片を作製する。一方で、閉じたき裂の非線形超音波計測では、き裂面を開閉振動させる大振幅超音波の入射が必要なため、レーザー干渉計で変位計測を行い出力特性を評価する。最後に、本手法と従来の平面型探触子とを、感度・分解能・測定再現性の観点で比較し、本方法の有効性を実証する。

SCC探傷結果に対して、種々の探傷条件（例えば荷重、屈折角および周波数など）の影響を把握する。

高経年化が進行しつつあるプラントの寿命予測精度を向上させ、その科学的合理性を担保するため、劣化メカニズムに着目し、実験的手法及び解析的手法により劣化現象の解明等を行い、発生・進展の予測評価技術の高度化のための技術的基盤の整備を図る。また、得られた成果については、過去の研究成果、並びに本事業で実施してきた成果を踏まえ、安全規制基準、関連技術規格等への反映や実機適用に向けた方策の検討を行う。

非線形超音波法によるSCCの探傷結果について、定期的に論理的な実証を実施する。

高経年化が進行しつつあるプラントの寿命予測精度を向上させ、その科学的合理性を担保するため、劣化メカニズムに着目し、実験的手法及び解析的手法により劣化現象の解明等を行い、発生・進展の予測評価技術の高度化のための技術的基盤の整備を図る。また、得られた成果については、過去の研究成果、並びに本事業で実施してきた成果を踏まえ、安全規制基準、関連技術規格等への反映や実機適用に向けた方策の検討を行う。

本研究では、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスを用いて、偏向角を可変にできる大振幅超音波入射用LNアレイ（8素子）を作製し、広範囲の映像化を可能とするワイドレンジSPACEを提案する（図1）。さらに、その有効性を閉じたき裂試験体で実証することを目的とする。

SUS溶接部の応力腐食割れ（SCC）を対象として非線形超音波法の検出性・サイジング精度の把握および問題点を抽出する。

原子力発電の安全の重要性は一層高まっているが、配管などの原子炉構造物には、運転に伴って応力腐食割れ（SCC）や疲労き裂が発生する。これらのき裂は超音波探傷で検査され、損傷許容の維持規格に従って管理補修し運転が行われている。しかし、残留応力や界面酸化の影響でき裂が閉じている場合、超音波はき裂面を透過してしまうため、検査精度が大幅に低下する。これは、日本のみならず、原子力依存度の高いフランス、プラント建設ラッシュを迎えようとしている米国、中国においても重大な問題であり、閉じたき裂の高精度・高分解能計測法の開発は世界の原子力安全をリードするキーテクノロジーの一つである。本研究の目的は、き裂非破壊評価の高信頼化における障壁である閉じたき裂の高精度・高分解能映像法を開発することである。

本研究では、複雑形状をもつ閉じたき裂を映像化するため、高耐圧圧電素子アレイを用いる高分解能SPACEを開発することを目的とする。

レーザ超音波法等による非線形超音波計測技術の実用化技術の開発

非線形超音波システムを最適化し、従来の探傷手法による結果と比較・検討を行いその有効性について確認する。