2020 Fiscal Year Research-status Report

Observation of steel under-film corrosion progression by compact neutron source

Research Project

Project/Area Number	18K11933
Research Institution	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	竹谷篤国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 副チームリーダー (30222095)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	片山英樹国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 分野長 (10354218) 若林泰生国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (80447359)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	中性子 / 腐食 / 定量評価 / 長期間評価 / 実験自動化
Outline of Annual Research Achievements	我が国では鉄鋼材料の腐食による劣化・損傷が社会の大きな課題である。効果的な防食対策やメンテナンスが必要で、このためには塗膜下で進行する腐食の観察が必須である。本研究では塗膜下腐食の主成分であるオキシ水酸化鉄(FeOOH)中の水素に着目し、水素に敏感な反応を示し、かつ鉄に対する透過度が高い、熱中性子を用いて、定量的な腐食のイメージング手法を開発し、実際に塗装鋼板が使われる状態での腐食が成長していく様の時間推移を高空間分解能かつサンプル全体を臨む広視野で観察するデータを供することを目標として掲げて研究をおこなっている。このために同じサンプルを長期間にわたって中性子透過像を撮像し、その画像を比較することで腐食の成長を観察する。長期間にわたり複数回の撮像を行い、その画像をピクセル毎に比較することで、透過度の差分を求め、定量評価を行う必要がある。検出器の条件、中性子源の条件等が必ずしも同じなると限らない。このため2020年度はどのような条件下で撮像すれば、サンプルの比較を行えるかについて検討を行い、透過画像の評価に関して、定式化を行い、サンプルと検出器位置の相対位置をピクセルサイズ（0.2mm）で合わせる必要があることがわかり、その条件において評価実験を行った。過年度までに作成してきた、サンプルホルダー上にサンプルをのせて撮像し、取り外して、一定期間後に再測定して評価をおこない、この方法で水の厚さ換算で10um以下の精度で測定できることがわかった。またサンプル上の水素により中性子が散乱されて、そのためそのまわりの測定に影響を当たることがわかり、評価をおこなっている。複数のサンプルを迅速に測定するために、中性子強度モニターとしての陽子電流測定の結果をデータベース化し、さらに中性子透過画像の読み取り用のプログラムを連動させて、両方のデータを同時に記録するソフトを開発整備した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason コロナ感染症対策のために4月から8月までの4か月間は理研小型中性子源の運転ができず、腐食の成長を長期間にわたり観察する実験計画の目途が立たなかったため。この期間中は必要な実験実験条件の検討と、その確認に努めた。また実験を迅速をにおこなうためのソフトを整備を行った。
Strategy for Future Research Activity	腐食の成長を長期間にわたって観察する主な技術的な問題点は解決できたと考えている。今年度は腐食前のサンプル、同じサンプルを腐食させたものを複数回にわたって測定する予定している。
Causes of Carryover	コロナ感染症対策のために4月から8月までの4か月間は理研小型中性子源の運転ができず、腐食の成長を長期間にわたり観察する実験計画の目途が立たなかったため。サンプル作成、サンプルホルダーの改修、実験のための消耗品購入に使用する。