2021 Fiscal Year Research-status Report

中性子線散乱減衰を原理とした鋼板内のコンクリート欠陥の新規評価手法に関する研究

Research Project

Project/Area Number	20K04801
Research Institution	Aichi Institute of Technology
Principal Investigator	瀬古繁喜愛知工業大学, 工学部, 教授 (50507259)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	コンクリート / 欠陥 / 散乱型中性子線測定装置 / 遮へい材 / 減速材 / 測定精度
Outline of Annual Research Achievements	１、速中性子や熱中性子の出入りを制御しようとする材料の性質を実験的に確認するために、実験対象とする材料の上下両方に検出管を配置し、下方の検出管の近くに中性子線源を配置した実験装置を制作した。評価対象とする材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、カドミウム、ホウ素樹脂、ホウ素ゴムを取り上げた。実験の結果、ポリプロピレンとポリエチレンは熱中性子を増加させるが，反射と透過の割合が異なり，ポリプロピレンはポリエチレンよりも速中性子の反射が多く，熱中性子の透過を抑制することが分かった。カドミウムは，熱中性子を多く吸収できるが厚さを大きくしても吸収量が大きくならないこと、ホウ素樹脂は厚さを大きくするとベース材のポリエチレンによって熱中性子が増加すること、ホウ素ゴムカドミウムと同様の熱中性子の吸収性能を有することが分かった。２、中性子線の減速材等の特性に関する評価結果を踏まえ、ポリプロピレンやボロンゴム等の材料を従来から用いている測定装置の各部品に装着して、試験体での模擬欠陥の検出精度について確認する実験を行った。その結果、中性子線源のケースにはポリプロピレンを、さらにその外側にはボロンゴムで遮蔽すること、検出管の周囲にもボロンゴムを設けて遮蔽し、装置全体の外周にポリプロピレンかボロンゴムを配置することで、欠陥の大きさ等を検出できる感度が向上することが分かった。100mm角の欠陥では、従来の装置に比べてRIカウントの低下が約2%大きくなってマイナス10%程度となり、50mm角の欠陥では、RIカウントの低下が約1%大きくなってマイナス5%程度となった。なお、測定の感度の評価方法について、欠陥周辺も含めたRIカウントの変化の状況から、矩形に近い変化となる傾向を求める図形指数と、欠陥の範囲以外でのRIカウントの影響範囲の程度を求める空隙反応指数といった考え方を導入した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason １、散乱型中性子線測定装置の中性子線源や検出管の周りに設置して、欠陥の検出の感度を向上させる材料を評価する試験方法を考案し、各種材料のうちで有効な素材を選定できた。２、材料の評価試験によって選定した、ポリプロピレンを中性子線源のケースとして用い、さらにボロンゴムで遮蔽すること、検出管の周囲もボロンゴムで遮蔽すること等、各種材料の配置を行った測定装置で試験体の測定を行い、欠陥に対するRIカウントの変化の感度を向上できる測定装置の仕様が得られた。３、厚さ6mmの鋼板の型枠にコンクリートを打ち込み、100mm角の模擬欠陥を設置した場合では、RIカウントの低下割合が10%程度にまで拡大すること、50mm角の模擬欠陥ではRIカウントの低下割合が5%程度にまで拡大することが把握できた。以上、当初予定した目標に対しては概ね順調に到達できている。
Strategy for Future Research Activity	１、鋼板の型枠の内側に、模擬欠陥のほかにリブやスタッド等の鋼材を配置した試験体を制作し、鋼材がRIカウントの測定に及ぼす影響を把握して、影響を除外する方法を検討する。２、欠陥の周囲を含めて装置を一定間隔で移動させながら測定されたRIカウントの増減等の傾向から、欠陥の位置や大きさを推定するための判別式の構築を検討する。３、測定装置を操作する測定者の手持ちの有無や測定者との距離など、実際的な状況における影響因子を把握し、測定精度を確保するための方策を確立する。
Causes of Carryover	（理由）次年度使用額（繰越額130万円）については、昨年度に実施した実験装置等の活用によって研究を進めることができる部分があったこと、新型コロナウィルス感染拡大の影響により出張等も実施しなかったため、当初を一部修正した分が余剰となった。（使用計画）次年度使用額（繰越額130万円）については、実際の状況に近い模擬試験体を測定するための試作機に近い散乱型中性子線測定装置の制作を行い、測定環境の影響等も含めた評価実験を勢力的に実施していくための装置製作や実験補助等に充当していく予定である。