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管内伝播マイクロ波を用いた配管探傷技術(クラックレーダ-)の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J04906
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 原子力学
研究機関東北大学

研究代表者

佐々木 幸太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード長尺配管探傷 / マイクロ波減衰量推定 / き裂探傷評価 / 電磁場分布評価 / き裂探傷性評価 / マイクロ波プローブ / 最適化手法確立 / 任意口径配管適用 / 長尺配管適用 / マイクロ波減衰
研究実績の概要

原子力プラント等における複雑かつ長大な配管系を迅速かつ効率的に検査する技術として、マイクロ波を用いた配管広域一括探傷技術(クラックレーダー)が提唱されている。本研究は、実機適用に向けた手法の高度化及びその普遍化による当該技術の実現を目的とする。本年度は、長尺配管適用のための伝播マイクロ波の減衰量推定手法の確立およびき裂に対する検査精度の評価、実配管を使用した検証試験を実施した。
マイクロ波減衰量推定手法の確立については、前年度検討より長尺体系における管内マイクロ波減衰量の口径依存性を実験的に評価した。本年度は配管材質の依存性および壁面粗さの影響評価を実施した。材質依存性評価では、真鍮管とSUS製管を用いた実験より、導電率の低い場合には減肉からの反射信号強度が低下し、壁面における導体損失が増大するという理論式との整合を確認した。続いて、減衰推定手法の更なる高度化のため、管表面粗さの影響評価を行った。マイクロ波周波数帯においては表皮深さが極めて小さいため、配管壁面上の粗さが減衰へ影響する可能性がある。そこで、管入口周辺の表面粗さを測定し、表面粗さを考慮した減衰量推定値と実験結果の比較を行った。結果より、実験値と推定値の良好な一致を獲得し、以て当該検査手法における検出信号の伝播距離に対する信号強度減弱量を推定する手法を開発した。さらに、開発した減衰評価手法を用いて単一直管を用いたき裂に対する検出性を評価した。これまではフランジ接続により長尺体系を模擬していたが、き裂からの信号強度はフランジ接続部と同等であるため、検出性の定量的な評価が困難であった。単一直管における試験では、接続部からの信号がないため周・軸方向それぞれのき裂に対して定量的なS/N比を評価可能であり、以て検出範囲の評価が可能であることが確認された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Demonstration of the Applicability of Nondestructive Microwave Testing to the Long-Range Inspection of Inner-Surface Cracks in Tubes2017

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Takuya Katagiri, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 58 ページ: 692-696

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optimized microwave excitation probe for general application in NDT of wall thinning in metal pipes of arbitrary diameter2015

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Linsheng Liu, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 雑誌名

      NDT&E International

      巻: 70 ページ: 53-59

    • DOI

      10.1016/j.ndteint.2014.12.004

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Modeling of TE mode transducer for nondestructive testing of defects inside a metal pipe using microwaves2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Takuya Katagiri, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      19th World conference on Non-Destructive Testing
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-06-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applicability on Nondestructive Testing Using Microwave to a Bent Pipe2015

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      Twelfth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台国際センター、宮城
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DEVELOPMENT OF THE SIDED-INCIDENCE METHOD IN NONDESTRUCTIVE TESTING USING MICROWAVE FOR WALL THINNING INSIDE A METAL PIPE2015

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      The 20th International Workshop on Electromagnetic Nondestructive Evaluation
    • 発表場所
      片平さくらホール、宮城
    • 年月日
      2015-09-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applicability Evaluation of Non-destructive Testing Using Microwaves for Crack on the Inner Surface of Metal Pipes2015

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Noritaka Yusa, Takashi Wakai, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      The 17th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議センター、兵庫
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis on Propagation Losses inside a Metal in Nondestructive Tessting Using Microwave for Wall Thinning2015

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      XVIII International Symposium on Theoretical Electrical Engineering
    • 発表場所
      Kolobrzeg, Poland
    • 年月日
      2015-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of the Applicability of Efficient Nondestructive Testing Using Microwave for Wall Thinning Inside a Long-range Metal Pipe2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Maintenance Science and Technology
    • 発表場所
      兵庫県神戸市 神戸大学百年記念館
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development on Microwave Nondestructive Testing of a Wall Thinning inside a Pipe by Optimizing the Frequency Range of Incident Microwaves2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Sasaki, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      宮城県仙台市 仙台国際センター
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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