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 理化学研究所とオリエンタル白石は、コンクリートをくりぬかずに内部に浸透した塩分の濃度や分布を計測する小型の非破壊検査装置「中性子塩分計RANS-μ(ランズ―マイクロ)」を共同で開発した。橋梁点検車のバケットに積んで橋桁などの調査に使い、塩害に対する予防保全につなげる。2023年度以降の実用化に向けて、22年度には実橋で検証する。

橋梁点検車に搭載できるように製作したRANS-μのモックタイプ(線源を積んでいない模型機)。重さは100kg以下を予定。分解して車に載せて運び、バケット内で組み立てる(写真:理化学研究所)
橋梁点検車に搭載できるように製作したRANS-μのモックタイプ(線源を積んでいない模型機)。重さは100kg以下を予定。分解して車に載せて運び、バケット内で組み立てる(写真:理化学研究所)
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 開発した装置は、自ら核分裂して中性子を放出するカリフォルニウム線源と、ガンマ線の検出器などで構成する。桁下などから中性子を照射すると、コンクリートに内在する塩素や水素といった元素と反応し、ガンマ線が発生。それを検出器で捉えてエネルギーなどを解析し、塩分の濃度や分布を計測する仕組みだ。

カリフォルニウム線源を用いた塩分計測の検証の概要。1m3当たり0kg、3kg、6kgの塩分を含む縦横30cm、厚さ3cmのコンクリート板を準備。1層目に0kg、2層目に3kgのコンクリート板を重ねた供試体を用いて、表面から深さ3~6cmの位置に内在する塩分を検出できると確かめた。右はカリフォルニウム線源。直径1cmほどで重さ数グラムの鉱石をステンレスのケースに入れている(資料:理化学研究所)
カリフォルニウム線源を用いた塩分計測の検証の概要。1m3当たり0kg、3kg、6kgの塩分を含む縦横30cm、厚さ3cmのコンクリート板を準備。1層目に0kg、2層目に3kgのコンクリート板を重ねた供試体を用いて、表面から深さ3~6cmの位置に内在する塩分を検出できると確かめた。右はカリフォルニウム線源。直径1cmほどで重さ数グラムの鉱石をステンレスのケースに入れている(資料:理化学研究所)
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 検証では、カリフォルニウム線源を厚さ1cmの鉛とポリエチレンで遮蔽した25cmの立方体の装置を製作。装置は中性子を放出するために、1カ所だけ穴を開けた。その装置で、コンクリート供試体の表面から3~6cmの深さに仕込んだ塩分の検出に成功した。ただし、検出できた濃度は1m3当たり3kgで、鉄筋の腐食が始まる濃度の同1.2kgより大きい。今後、装置の改良を進めて検出の精度を5倍以上に高める。

 計測に要する時間は、塩分が存在する深さによって異なる。表面から3cm程度であれば15分以内。かぶりコンクリートの厚さで一般的な7cmの深さまで測る場合は、1時間以内に抑える予定だ。その間、中性子を当て続ける必要がある。1回の計測で、平均して縦横30cmの範囲を調査できる。実際の点検では、あらかじめ塩分が付着しやすい箇所を絞って計測する。

コンクリート供試体に中性子を当てることで得たガンマ線のスペクトルの例。横軸はガンマ線のエネルギー、縦軸はチャンネル当たりの元素のカウント数。(a)は計測結果の全体。そのうち塩素に関するガンマ線が(b)と(c)。これらを解析すると、塩分の濃度や分布を計測できる(資料:理化学研究所)
コンクリート供試体に中性子を当てることで得たガンマ線のスペクトルの例。横軸はガンマ線のエネルギー、縦軸はチャンネル当たりの元素のカウント数。(a)は計測結果の全体。そのうち塩素に関するガンマ線が(b)と(c)。これらを解析すると、塩分の濃度や分布を計測できる(資料:理化学研究所)
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