中性子ラジオグラフィと間接法

中性子ラジオグラフィと間接法

見えないものを可視化する技術

– 見えないものを可視化する技術

皆さんは、病院でレントゲン写真を撮影した経験はありませんか？レントゲン写真では、Ｘ線と呼ばれる目に見えない光を使って、私たちの体を透視し、骨の状態などを調べることができます。レントゲン写真と同様に、物体の中の様子を画像にする技術に中性子ラジオグラフィがあります。

中性子ラジオグラフィは、レントゲン写真で用いられるＸ線の代わりに中性子線を用いる技術です。中性子線は、物質を透過する能力が非常に高く、特に水素のような軽い元素に強く反応する性質があります。この性質を利用することで、Ｘ線では観察が難しい水素を含む物質の内部構造や、物質の成分がどのように分布しているかをはっきりと画像化することができます。

例えば、金属でできた容器の内部に水などの液体が sealed 密封されている場合、Ｘ線では金属容器に遮られてしまい、内部の液体の状態を詳しく調べることはできません。しかし、中性子線を使えば、金属容器を透過して内部の液体の状態を鮮明に映し出すことができます。このように、中性子ラジオグラフィは、これまで見ることができなかった物体内部の情報を、私たちに教えてくれる、大変画期的な技術と言えるでしょう。

間接法：二段階で画像を得る

中性子ラジオグラフィを用いて物体の内部構造を画像化する際には、大きく分けて二つの方法があります。一つは直接法、もう一つは間接法と呼ばれる手法です。直接法では中性子が画像化したい対象を透過した際に発生する信号を直接検出しますが、間接法では間に金属箔を挟むという手順を踏みます。

間接法ではまず、画像化したい対象物の手前に金属箔を配置し、対象物と金属箔の両方に中性子線を照射します。中性子線が金属箔に当たると、金属箔は放射線を蓄積する性質を持つため、この時点で金属箔は目に見えない情報を保持している状態になります。次に、放射線を帯びた金属箔を写真フィルムに密着させます。すると、金属箔に蓄積された放射線の量に応じてフィルムが感光し、濃淡のある画像が浮かび上がります。このように、間接法では中性子線を直接フィルムに当てるのではなく、一度金属箔に情報を記録することで、最終的にフィルム上に画像を得ることができます。

間接法の利点：ガンマ線の影響を抑える

原子力発電所のような場所では、放射線が飛び交っています。その中には、物質を透過する力が強いガンマ線も含まれています。このガンマ線は、写真撮影に使われるフィルムを感光させてしまうため、通常のレントゲン写真や直接法といった方法で撮影すると、白くぼやけた画像になってしまいます。
そこで役に立つのが、間接法と呼ばれる撮影方法です。間接法では、まず対象物に放射線を照射し、そこから放出される放射線を金属箔に当てます。金属箔には、ガンマ線は透過しますが、エネルギーの低い放射線は吸収されるという性質があります。この性質を利用することで、ガンマ線の影響を大幅に減らすことができるのです。
金属箔に吸収された放射線は、蓄積され、その後、フィルムに転写されます。こうして得られた画像は、ガンマ線の影響が抑えられているため、従来の方法よりも鮮明でクリアな画像となります。 原子力発電所における配管や溶接部の検査など、高い精度が求められる場合に、間接法は非常に有効な手段と言えるでしょう。

使用済み核燃料の検査への応用

– 使用済み核燃料の検査への応用原子力発電所から排出される使用済み核燃料は、強い放射線を発するため、その安全な管理や処理が重要な課題となっています。特に、燃料内部の状態を把握することは、適切な保管方法や再処理技術の開発に不可欠です。しかし、従来のＸ線検査では、使用済み核燃料から放出される強力なガンマ線の影響により、内部構造を鮮明に捉えることができませんでした。そこで近年、間接法を用いた中性子ラジオグラフィが注目されています。この技術は、中性子線が物質を透過する性質を利用して、対象物の内部構造を画像化するものです。中性子線はガンマ線と比べて物質との相互作用が弱いため、使用済み核燃料のような強いガンマ線源でも、内部の状態を鮮明に観察することができます。間接法を用いた中性子ラジオグラフィでは、まず中性子線を照射することで、対象物内部の元素からガンマ線を発生させます。そして、このガンマ線を検出することで、燃料の組成や密度分布を画像化します。この技術により、燃料の劣化状態や内部の物質分布、さらには微細な亀裂の発生などを詳細に把握することが可能になります。このように、間接法を用いた中性子ラジオグラフィは、使用済み核燃料の安全な管理や処理方法の開発に大きく貢献する技術として期待されています。