JP2000055588A - 蒸気発生器用スケール除去装置 - Google Patents

蒸気発生器用スケール除去装置

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JP2000055588A
JP2000055588A JP10223449A JP22344998A JP2000055588A JP 2000055588 A JP2000055588 A JP 2000055588A JP 10223449 A JP10223449 A JP 10223449A JP 22344998 A JP22344998 A JP 22344998A JP 2000055588 A JP2000055588 A JP 2000055588A
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英也 岡田
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Toshiyuki Kinugasa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スケールを除去するために、洗浄流体噴射範
囲を管板全面及び管板上10mm以上の伝熱管側壁に当
てること、及び、材料に対する噴射の衝撃の影響は局所
的に強い部分を基準にして評価されるので、洗浄効果を
広い範囲にわたって高くするために、噴射範囲内で局所
的に洗浄力の高い部分がないようにすることができるス
ケール除去装置を提供する。 【解決手段】 スケール除去装置は、高圧水ホース91
を保持して管板、管支持板及び伝熱管に関して可動のフ
レキシブルランス58と、該フレキシブルランスの先端
に取り付けられる洗浄ヘッド60とを備える。該洗浄ヘ
ッドの内部には、高圧水ホースと連通するキャビテーシ
ョン発生ノズル穴99a,99bが形成されている。洗
浄時に気泡が発生し、それが崩壊する際に生ずる衝撃圧
が伝播して、広範囲にわたりスケールを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子力発電
プラントにおいて用いられる蒸気発生器のような熱交換
器、特に、蒸気発生器の管板上や管群内等のスラッジも
しくはスケールを除去するための除去装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】本発明を理解するためには、例えば原子
力発電プラントにおいて用いられる蒸気発生器について
説明する必要があると思われるので、図10を参照して
その概要を簡単に述べる。図10において、符号1は、
蒸気発生器の蒸気発生部を示しており、該蒸気発生部1
は、ハンドホールもしくは検査穴(1個のみを符号17
で示す)が直径方向に対峙して形成されたほぼ円筒形の
胴部2を有する。胴部2内の下方部位には管板3が配設
されて、胴部2の底部2aと協動して水室4を画成す
る。一方、この管板3の上方には、上記水室4と連通す
るように多数の通常U字形の伝熱管5が配置されると共
に、多数の該伝熱管5を横断して横方向から支持するよ
うに複数の管支持板6a,6b・・・・6fが水平に配
置されている。各伝熱管5は、管支持板6a,6b・・
・・6fに形成された通常ベック穴(BEC = Broache
d Egg Crater)と称する異形の穴を貫いて上下に延び
ている。このベック穴は、図10において、管支持板6
aに代表的に符号7で概略的に示されている。
【0003】上記水室4内のスペースは、仕切板8によ
りホットレッグ部4aとコールドレッグ部4bに分けら
れていて、各U字形伝熱管5の一端はホットレッグ部4
aに連通し、他端はコールドレッグ部4bに連通してい
る。従って、管板3にも、各伝熱管の端部を受け入れる
ための多数の穴が符号3aで概略的に示すように形成さ
れている。
【0004】また、図10において、符号9は、水室4
内に作業員が立ち入るのを可能にするマンホール、符号
10は、ホットレッグ部4aに連通する冷却材入口ノズ
ル、符号11は、コールドレッグ部4bに連通する冷却
材出口ノズル、符号12は、蒸気発生器を吊り上げるた
めのトラニオンである。なお、図示しないが、蒸気発生
器の頂部には蒸気出口が形成されている。また、蒸気発
生部1の上方には、胴部部分内に給水を導入するための
給水ノズル(図示せず)がある。
【0005】従って、例えば原子力発電プラントの蒸気
発生器の場合、原子炉から送られてきた高温高圧の冷却
材は、冷却材入口ノズル10を介して蒸気発生器の水室
4のホットレッグ部4aに入り、伝熱管5の内部を通っ
てコールドレッグ部4bに至り、再び冷却材出口ノズル
11を経て原子炉に戻される。一方、上記給水ノズルか
らは給水が胴部2内に供給され、伝熱管5の周りを満た
す。従って、この給水は伝熱管5の内部を流れる高温高
圧の冷却材により加熱されて蒸気となり、上記蒸気出口
から出て、発電のために蒸気タービン(図示せず)に送
られる。
【0006】このように給水が蒸気に変態するために、
管板3の上面、特に、伝熱管5の端部が挿入される穴3
aの近傍の管板3上面やそこに稙設された伝熱管5の下
部周面(これらの領域を本明細書では管板回りと呼ぶ)
に、また、各管支持板の上下面や上記ベック穴7の特に
直下部分近傍(これらの領域を本明細書では管支持板回
りと呼ぶ)にスケールと称する汚れが付着し易い。この
スケールを放置すると、伝熱管の腐食等の原因になるた
め定期的に除去しなければならない。
【0007】このように、蒸気発生器は様々な産業分野
で比較的に広く使用される装置であるが、使用に伴って
内部の伝熱管5や管板3、管支持板6a,6b・・・・
6f等にスケールと呼ばれる汚れが生じるので、蒸気発
生器の性能を維持すると共に、スケールによる腐食の発
生のような事態を避けるために、スケールを取り除く必
要があることが分かる。
【0008】従来、このようなスケールを除去するため
に、様々なスケール除去装置が提案され開発されてき
た。原子力発電プラント用の蒸気発生器は、作業員が所
定量以上の放射線の照射を受けないようにするという健
康管理上の制限があるほか、相当に大形の設備であるに
もかかわらず、その内部にある伝熱管は、非常に多数の
本数に達し、密に詰まって配設されており、しかも、各
伝熱管は、その直径が約20mm程度と細く、かつ比較
的に薄肉のものであって、強い衝撃を受ければ損傷する
可能性もある。また、蒸気発生器内には、複数の管支持
板が設けられており、管支持板間の距離は、蒸気発生器
全体の高さに比べればはるかに短いので、このような諸
々の条件を踏まえてスケール除去装置の開発が行われて
きた。
【0009】上述したように、蒸気発生器において、管
板は1枚のみであるが、管支持板は複数枚設けられてい
るので、管支持板回りの洗浄を行うためには、スケール
除去装置の洗浄ヘッドは、管支持板に形成されたフロー
スロット(図10において管支持板6aに形成され符号
13で示された細長いスロット)を通り抜けて昇降しな
ければならない。そのため、スケール除去装置の開発
は、管板回りの洗浄用のものと、管支持板回りの洗浄用
のものとに分けて進められてきた。
【0010】図11は、特表平4−503564号公報
に記載された管板回りのスケール除去装置の代表的なも
のを示しており、該スケール除去装置15は、蒸気発生
器の管板3の直上にあるチューブレーン16内に、ハン
ドホールもしくは検査穴17から横方向に延入した状態
で図示されており、支持レール18に沿って移動するト
ランスポータ20を含んでいる。フレキシブルランス1
9がこのトランスポータ20内を通って管列間の所望の
洗浄位置へ延びている。
【0011】図12は、このフレキシブルランス19、
特にその先端部分にある洗浄ヘッド26の詳細を示して
いる。該フレキシブルランス19は、ホースバー構造体
と称する部材25により相互に固定された4本の高圧ホ
ース22と、窒素パージライン23と、ビデオプローブ
の光ファイバケーブル24とを有し、これらの先端が洗
浄ヘッド26に接続されている。洗浄ヘッド26の前端
には、高圧ホース22に連絡する複数のノズル27が設
けられており、洗浄中には、ここから水ジェット28
(図11)が噴射されるようになっている。
【0012】また、管支持板回りのスケール除去装置と
しては、図14に代表的に示されているように、本出願
人の特開平9−026107号公報に記載されたものが
ある。図14に総括的に符号30で示すこのスケール除
去装置は、挿入機構31と案内機構32とを具備し、挿
入機構31は、手前側に駆動装置33を有すると共に、
先端側に固定板34を有し、第2ジャッキ35の作動で
固定すると共に、手前側と先端側の中間に受け板36及
び第1ジャッキ37を設けて、案内機構32を上方へ9
0度方向転換させる機構としている。また、案内機構3
2は、曲面が移動できるように多数の短冊形の押え板3
8に分割され、案内機構32の背面には、高圧ホース及
び電線ケーブル39を取り付け可能とし、案内機構32
の先端部には、洗浄部本体40を設け、そこにある洗浄
ヘッド41は180度回転できる機構としている。
【0013】図示しないが、この洗浄ヘッド41にも同
様に複数のノズルが形成されていて、ここから洗浄した
い部位に向けて水ジェットを噴射する。この案内機構3
2を伸縮することによって、各管支持板にあるフロース
ロット13を通過させて、複数の管支持板回りのスケー
ルを除去しようとしている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】一方、スケールの除去
に関しては、付着してしまったものをランスからの水ジ
ェットにより除去する他に、付着自体を防止しようとす
る技術の開発も進められている。そのため、最近の蒸気
発生器においては、スケールの付着範囲も従来に比べて
狭くなり、また、付着厚さも非常に薄くなってきている
が、一方で、付着してしまったスケールの付着力は強大
であり、前述した水ジェットにより除去することは容易
でなかった。図15は、管板上の伝熱管に対するスケー
ルの付着状況の一例を示す説明図で、伝熱管の軸心を中
心として、左側に従来の蒸気発生器におけるスケール
(ハードスケール)の付着状況、右側に最近の蒸気発生
器におけるスケール(ハードスケール)の付着状況を示
している。
【0015】強固に付着したスケール(ハードスケール
と呼ぶ)を除去するために、従来は、水ジェットの高圧
化を実施して対処してきた。この場合、水ジェットの噴
射軌跡上にあるスケールに対しては幾分改善が認められ
たが、その程度に留まり、噴射軌跡から外れた領域にあ
るスケールに対しては無力であり、除去されずに残留し
ていた。更に、この残留スケールを除去するため、水ジ
ェットの噴射軌跡幅を拡大するように、複数の洗浄ノズ
ルの配置もしくは同洗浄ノズルからの水ジェットの指向
方向を変更する試みも行われてきたが、結果的に、噴射
面積が広がった分だけ単位面積当たりの衝撃力が下が
り、残留スケールを希望したように除去するには至らな
かった。
【0016】これを、図16を参照して更に詳細に説明
すると、図16の(a)は、使用された洗浄ヘッドの一
例を示す斜視図で、その前端面もしくは正面Aには、上
下の2領域に合計8個のノズル穴A1〜A4,A5〜A
8が形成され、両側面Bには上下の2位置に合計4個の
ノズル穴B1〜B4(B3,B4は図示せず)が形成さ
れている。この洗浄ヘッドを図16の(b)に示すよう
に伝熱管5と伝熱管5との間に挿入し、矢印方向に引き
ながら、洗浄ヘッドの前端面a及び両側面Bの各ノズル
穴から水ジェット28A,28Bを噴射し洗浄を行う。
その場合、水ジェット28A,28Bの当たる領域が洗
浄可能領域であり、それ以外の部分は噴射軌跡外領域と
なる。なお、図16の(b)において、「Y」とは、図
11に示したチューブレーン16に沿う方向をXとした
ときに、平面上でX方向に直交する方向を指している。
従って、Y14,Y15,Y16とは、チューブレーン
16を基点として14,15,16番目の伝熱管である
ことを表している。
【0017】図16の(c)は、図16の(b)に示す
ように噴射された水ジェット28A,28Bの噴射軌跡
を示す平面図であり、中央の太い斜線領域が水ジェット
28Aにより洗浄可能な領域であり、その左右にある相
対的に細い領域が水ジェット28Bにより洗浄可能な領
域である。従って、平面的に見て、管板3上に噴射軌跡
外領域が存在することが分かるが、この噴射軌跡外領域
のスケールを除去することが困難であった。また、図1
6の(d)は、伝熱管5の高さ方向に関する水ジェット
28Bの洗浄可能領域を斜線で表している。この図か
ら、伝熱管の高さ方向にも噴射軌跡外領域があることが
分かるが、この噴射軌跡外領域のスケールを除去するこ
とが困難であった。図16の(d)において、斜線領域
から引き出されている線に付した符号は、側面Bにある
ノズルの番号を表している。
【0018】従って、本発明の目的は、現行のスケール
除去装置にある以下の課題を解決しうる、或いは現行の
スケール除去装置に対する以下の要求を満たしうるスケ
ール除去装置を提供することにある。 (1)残留ハードスケールを除去するために、洗浄流体
噴射範囲を管板全面及び管板上10mm以上の伝熱管側
壁(現行のスケール除去装置において噴射軌跡外領域と
なっていた箇所を含む)に当てること。 (2)材料に対する噴射の衝撃の影響は局所的に強い部
分を基準にして評価されるので、洗浄効果を広い範囲に
わたって高くするために、噴射範囲内で局所的に洗浄力
の高い部分がないようにすること。さもないと洗浄条件
が緩やかになってしまう。 (3)気中水ジェットは洗浄有効径が小さく、ランスに
組み込んだ洗浄ノズルで洗浄範囲を広げることが困難で
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】従って、上述の目的か
ら、請求項1に係る本発明の蒸気発生器用スケール除去
装置は、胴部と、該胴部の横断方向に該胴部内に水平に
配置された管板及び複数の管支持板と、前記管板から一
端が延びて該管板で他端が終端すると共に、前記胴部内
にチューブレーンを画成するように前記各管支持板を貫
いて列状に延びる複数の伝熱管とを有し、前記胴部に
は、前記管板よりも上方の部位にハンドホールが形成さ
れている蒸気発生器において、前記ハンドホールから挿
入されて前記管板回りの洗浄に適用されるスケール除去
装置であって、高圧水ホースを保持して前記管板及び前
記伝熱管に関して可動のフレキシブルランスと、該フレ
キシブルランスの先端に取り付けられる洗浄ヘッドとを
備え、該洗浄ヘッドの内部には、前記高圧水ホースと連
通する流体通路と、該流体通路に連通するチャンバと、
該チャンバに連通するキャビテーション発生ノズル穴と
が形成されている。
【0020】このスケール除去装置は、請求項2に記載
のように、前記管板上に水平に配置される懸架案内装置
と、該懸架案内装置により懸架され、前記ハンドホール
を通る水平方向の移動を案内されるランス搬送体とを更
に備え、前記フレキシブルランスは、前記ランス搬送体
を通って該ランス搬送体から繰り出され引き戻されると
共に、前記洗浄ヘッドの先端部は、前記ハンドホールを
画成する胴部壁面に干渉しない曲面に形成されているこ
とが好適である。
【0021】また、請求項3に記載のように、前記ラン
ス搬送体は、前記フレキシブルランスが通る円筒形本体
を有し、前記洗浄ヘッドの先端部は、前記フレキシブル
ランスが完全に引き戻された際に、前記円筒形本体の周
面から突出しないような形状にされていることが好まし
い。前記キャビテーション発生ノズル穴は、請求項4に
記載のように、1個又は複数個とすることができる。
【0022】上述の目的から、請求項5に記載の蒸気発
生器用スケール除去装置は、胴部と、該胴部の横断方向
に該胴部内に水平に配置された複数の管支持板と、前記
胴部内にチューブレーンを画成するように前記各管支持
板を貫いて列状に延びる複数の伝熱管と、前記管支持板
のうちの少なくとも1つの管支持板の直上に直径方向に
対峙して前記胴部に形成された1対のハンドホールとを
有し、前記各管支持板の、前記チューブレーンに対応す
る部分には、フロースロットが形成されている蒸気発生
器において、前記ハンドホールから挿入されて、前記各
管支持板に形成された前記フロースロットを通って昇降
し、前記管支持板回りを洗浄するスケール除去装置であ
って、高圧水ホースを保持して前記管支持板及び前記伝
熱管に関して可動のフレキシブルランスと、該フレキシ
ブルランスの先端に取り付けられる洗浄ヘッドとを備
え、該洗浄ヘッドの内部には、前記高圧水ホースと連通
する流体通路と、該流体通路に連通するチャンバと、該
チャンバに連通するキャビテーション発生ノズル穴とが
形成されている。
【0023】請求項6に記載の本発明のように、前記洗
浄ヘッドは、前記流体通路と、該流体通路に連通する前
記チャンバとが内部に形成されたヘッド本体部と、該ヘ
ッド本体部に着脱自在に取り付けられるノズルチップと
を有し、該ノズルチップに前記キャビテーションノズル
穴が形成されている。前記ノズルチップには請求項7に
記載のように超音波振動子を取り付けることができる。
【0024】また、請求項8に記載の本発明のように、
前記ノズルチップは、前記キャビテーション発生穴を画
成する6面体と、該キャビテーション発生穴の小径端及
び大径端がある面を除く前記6面体の対峙する2つの面
から延びる薄板状取付部と、前記キャビテーション発生
穴の前記小径端に連通する流路を画成する突出部とを備
え、前記ヘッド本体部には、前記ノズルチップの形状に
対応する輪郭の凹所が形成されていて、該凹所に前記ノ
ズルチップを挿入して前記取付部で前記ヘッド本体部に
取り付けることができる。また、請求項9に記載のよう
に、前記洗浄ヘッドの先端部内にはCCDカメラを設け
ると好適である。
【0025】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明するが、図中、同一符
号は同一又は対応部分を示すものとする。また、本発明
は、以下の説明から分かるように、この実施形態に限定
されるものではなく、種々の改変が可能である。
【0026】図1は、本発明に従って管板回りを洗浄す
るためのスケール除去装置50を蒸気発生器の胴部2内
に示している。管板3には、多数の穴3aが形成されて
おり、各穴3aに伝熱管5の端部が挿入され、水密に固
着されている。また、胴部2には、管板3の上面の比較
的に近傍の部位に、直径方向に対峙して1対の丸いハン
ドホールもしくは検査穴(1つのみを示す)2bが形成
されていて、このハンドホール2bからスケール除去装
置50が胴部内に搬入されるようになっている。管板3
の上面に、この実施形態では密集した点状に便宜的に示
した領域もしくは部分3bが、除去すべき付着スケール
を表している。
【0027】図1において、管板3の上方に水平配設さ
れたスケール除去装置50は、下部が開放したモノレー
ルと呼ばれる懸架案内装置51と、この懸架案内装置5
1により懸架支持されると共にチューブレーン16に沿
って水平方向に案内される円筒状のランス搬送体52と
を有する。懸架案内装置51は、レール部53を有して
おり、ランス搬送体52の図示しない被案内部がレール
部53に係合し、レール部53により水平方向の移動を
案内される。ランス搬送体52の移動装置については図
示を省略する。
【0028】該懸架案内装置51及びランス搬送体52
を支持するために、モノレール51の一端は、回動自在
にチューブレーンブロック54aに取り付けられた長さ
調節可能の支持部材55に結合されている。そして、図
示されていないモノレール51の他端は、胴部2の外部
で同様の支持部材(図示せず)に取り付けられている。
チューブレーンブロックは、符号54bで示すように、
図示されたハンドホール2b側にも配置されていて、モ
ノレール51の上方に示されている流量分配板56と同
様に、流量分配の改善機能を有する。
【0029】モノレール51の管板3に対する高さ方向
の位置と、ハンドホール2bに対する水平方向の位置と
は、上述した支持部材55等の回動量を調節することに
より自在に制御しうる。また、モノレール51の上半部
の両側には長手方向にエアーバルーンと呼ばれる支持・
保護装置57が配置されている。この支持・保護装置5
7は、例えばゴム製の可撓性袋体からなり、モノレール
51を位置決めした後、空気を導入することにより該袋
体が膨張して、モノレール51の両側にある管群に当接
することにより、モノレール51の安定的な支持と管群
の保護とが行われる。
【0030】ランス搬送体52の円筒形本体52aの中
にフレキシブルランス58が収容されている。フレキシ
ブルランス58は、その名の通り可撓性であり、この実
施形態では図示のようにほぼ直角に湾曲している。ま
た、図示しないが、円筒形本体52aの中には、ランス
駆動装置が配置されていて、ランス58を矢印で示すよ
うに水平方向に往復動させたり、円筒形本体52aの軸
心回りに回動させたりすることができる。フレキシブル
ランス58の先端には、後述する洗浄ヘッド60が取り
付けられていて、ランス搬送体52を前記移動装置(図
示せず)により移動させることにより、この洗浄ヘッド
60のX方向の位置が調節され、また、前記ランス駆動
装置によりランス58を往復動させたり回動させたりす
ることによって、洗浄ヘッド60のY方向及びZ方向の
位置が調節される。
【0031】なお、図1において、符号59は、ブロー
ダウンパイプを示している。このブローダウンパイプ5
9は、蒸気発生器に本来備わっているものであり、ラン
スにより除去されたスケール3bを管板上から排除する
ための排水ノズル(図示せず)とは別に設けられてい
る。また、前述したランス搬送体の移動装置、ランス駆
動装置、フレキシブルランス等については周知の構造の
ものでよく、それらの更なる説明は省略する。
【0032】以上は管板回りのスケールの除去装置50
についての説明であるが、本発明は、管支持板回りのス
ケールの除去装置にも適用可能であり、以下その装置の
一例について、図2及び図3を参照して概略的に説明す
る。図2及び図3において、本発明の別の実施形態に係
るスケール除去装置70においては、胴部2の外周面
に、このスケール除去装置10を操作するための諸機器
からなる操作装置アセンブリ71が取り付けられる。胴
部2内には、操作装置アセンブリ71と作動上連絡し
て、ガイドレールアセンブリ72が組み込まれている。
このガイドレールアセンブリ72は、この実施形態で
は、最下方にある第1の管支持板6a上に載置され、ガ
イドレールアセンブリ72の各端部の近傍に、上述した
ハンドホール2bとは別のハンドホール2cがある。
【0033】このガイドレールアセンブリ72により支
持され案内されるのが、昇降装置組立体(以下、単に昇
降装置という)74を移動・起立・傾倒可能に支持する
移動・接続台車組立体(移動・接続手段)75である。
図2において垂直上方に延びる昇降装置74の起立・傾
倒は、ウインチ76等の助成下に、リジッドな水圧式起
立・傾倒装置77により行われる。また、昇降装置74
は、チューブガイド装置78と伸縮アーム組立体80と
を含んでおり、この伸縮アーム組立体80の先端にラン
ス送り装置79が取り付けられている。ランス送り装置
79によりフレキシブルランス81の先端に設けた洗浄
ヘッド82が管群内の所定位置に送り込まれる。該洗浄
ヘッド82は、後述する流体噴射ノズルを含み、そこか
ら噴射されてスケールに衝突する流体の圧力によりスケ
ールを剥がし除去する。管支持板上に落下した除去スケ
ールは別の手段により胴部外に排出される。
【0034】図3において、伸縮アーム部85の先端に
ランス送り装置86が取り付けられている。このランス
送り装置79は、内部をフレキシブルランス81が通る
ランス挿入管87と、ランス送り機構(図示せず)とを
含んでおり、これらは基台88上に装着される。また、
90度旋回可能なランス挿入管87には、洗浄しようと
する管列の間にその先端を位置させた後、このランス挿
入管87を管群により支持するためのクランプ機構89
が設けられている。
【0035】上述したスケール除去装置70は、蒸気発
生器胴部の外部にあるときは半分解状態であるが、次の
ような手順で胴部内に搬入し組み立てられる。 1.ハンドホール2cから手を挿入して、監視カメラ8
3を胴部2内に取りつける。 2.ガイドレールアセンブリの装着時に伝熱管5を損傷
から保護するため、伝熱管プロテクタ84を管群レーン
に設置する。 3.ガイドレールアセンブリ72を構成する分割式のガ
イドレール(実施形態では2分割)72aを、ハンドホ
ール2cを介して胴部2内に導入する。このとき移動台
車75aは予めガイドレールに装着しておく。 4.その後、チューブガイド機構78、伸縮アーム組立
体80及びランス送り装置79等が接続された状態で、
昇降装置74を横向きにして移動台車75aの奥までハ
ンドホール2cから挿入する。 5.次に、接続台車75bをハンドホール経由で胴部内
に搬入し、移動台車75aと接続台車75bとを固定し
て移動・接続台車組立体75とする。 6.しかる後、水圧式起立・傾倒装置77を昇降装置7
4に取り付けてから、ウインチ及びラックの助成下に昇
降装置74を図示の直立状態に保持する。これにより、
汚染部分、特に管支持板の下側を洗浄する準備が完了す
る。
【0036】洗浄を行うためには、伸縮アーム組立体8
0の旋回アーム部80bを垂直アーム部80aに対して
直交する状態に旋回させてから、伸縮アーム部85を適
宜伸ばす。そして、ランス送り装置86を作動して、そ
のランス挿入管87を図2に示す上向き状態から図3に
示す横向きの洗浄状態に旋回させ、伝熱管列の間に挿入
する。このようにして洗浄すべき位置に挿入された洗浄
ヘッド82から高圧水を図3に示すように噴射すれば、
その位置にあるスケールを除去することができる。
【0037】次に、図1に示された管板回りのスケール
除去装置50並びに図2及び図3に示された管支持板回
りのスケール除去装置70に用いるのに好適な洗浄ヘッ
ドに関し、その種々の実施形態について説明する。な
お、説明の重複を避けるために、管板回りのスケール除
去装置50の洗浄ヘッド60についてのみ記載するが、
後者の洗浄ヘッド82の構造も基本的には同様と考えて
よい。
【0038】ランス58の先端部とそこに取り付けられ
た洗浄ヘッド60とが図4及び図5に示されている。ラ
ンス58自体の構造は、例えば図10に示したような通
常のものでもよく、この実施形態では、簡単に説明する
と、3本の高圧水ホース91と、1本の窒素パージライ
ン92と、1本のビデオプローブの光ファイバケーブル
93とを含み、これらのホース等をその長手方向に配設
された一体状のブロック93a,93b,93c,・・
・が相互に固定している。そして、最も先端のブロック
93aにある取付端部ブロック94に、適宜の固着手段
95により薄形の洗浄ヘッド60が取り付けられてい
る。
【0039】洗浄ヘッド60には、各高圧水ホース91
を受け入れるソケット部60aが形成されており、該ソ
ケット部60aが1つのチャンバ60bに連通してい
る。そして、このチャンバ60bに連通するように、ノ
ズルチップ96が着脱自在にかつ液密に取り付けられて
いる。該ノズルチップ96は、サイコロのような立方体
形状の本体部(6面体)96aと、図において該本体部
96aの上面及び下面から延出するフランジ状の取付部
96bと、本体部96aの内面から上記チャンバ60b
に向かって突出した円筒形の連通部(突出部)96cと
を有する。
【0040】洗浄ヘッド60には、図4及び図5から了
解されるように、上述したノズルチップ96を受け入れ
るのに適した形状の凹所が形成されていて、該ノズルチ
ップ96は、その取付部96bで2つの止めネジ97に
より洗浄ヘッド60に確実に固定され、連通部96cで
チャンバ60bに連通する。連通部96cの周りにはO
−リング98のようなシール手段が配置されていて、ノ
ズルチップ96を洗浄ヘッド60に対し液密に取着しう
るようになっている。連通部96cにはほぼ同一径の流
路99aが形成され、また、本体部96aには円錐形の
ノズル穴99bが形成されている。流路99aは、一端
でチャンバ60bに連通し、他端でノズル穴99bの小
径端に連通している。ノズル穴99bの大径端は外部に
露出している。
【0041】このような洗浄ヘッド60をスケールの除
去に用いる際には、少なくとも洗浄ヘッド60の全体が
水没するまで管板上に水を張り、その後、前記高圧水ホ
ース91に高圧水を供給する。高圧水ホース91を通っ
た高圧水は、水没した洗浄ヘッド60のチャンバ60b
に入り、そこからノズルチップ96の流路99aを水ジ
ェットとなって通り、ノズル穴99bから噴射される。
図示のような形状のノズル穴99bの水中で水ジェット
を噴射すると、この水ジェットの回りの液体が加速さ
れ、圧力が局所的に低下して蒸気圧以下になると、液体
は蒸発し気泡となって成長するキャビテーションという
現象が発生する。このキャビテーション気泡が崩壊する
ときに非常に高い衝撃圧を発生する。
【0042】従って、このキャビテーション気泡を強固
に付着したスケールに当てれば、気泡が崩壊して高い衝
撃圧が発生し、ハードスケールでさえも剥離することが
できる。キャビテーションジェットの特徴は、高圧水ジ
ェットよりも低い圧力で広い範囲に高い衝撃圧が得ら
れ、しかも、気泡が拡散して広範囲に衝撃圧を発生させ
るため、従来の水ジェットでは届かなかった領域にも到
達するので、いわゆる噴射軌跡外領域も好適に洗浄する
ことができる。また、広い範囲にわたり高い衝撃圧が得
られるため、この洗浄ヘッド付きのランスを操作する側
の装置も構成が単純となり、ロボット化が容易となる。
【0043】図6の(a)及び(b)に示した試験装置
を用いて、図4及び図5に示した洗浄ヘッド60と実質
的に同等のノズル形状を有する図6の(c)の洗浄ヘッ
ドもしくはノズルヘッドを取り付けてスケール除去試験
を行ったところ、図6の(d)に示すように、キャビテ
ーションの気泡が移動(伝播)して、洗浄可能領域が広
い範囲に拡散するため、噴射角度、ノズル圧力、流量、
スタンドオフ距離、管板面の水深等のファクターを適切
に設定することによって、表面粗さの許容値を超えるよ
うなエロージョンを発生することなく(噴射時間60
分)、供試体(伝熱管)に対するキャビテーション作用
面の80%以上がスケール除去に有効な衝撃圧に達する
ことが分かった。また、実際の蒸気発生器管板に適用す
ることを想定して、噴射角度を58度とした場合、高さ
方向に管板から10mm以上にわたり、また、円周方向
にはほぼ半周以上にわたり、有効なキャビテーションが
作用し、現行のスケール除去装置における噴射軌跡外領
域を含む洗浄対象部位に有効であることが確認できた。
【0044】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものでは
なく、様々な改変が可能である。例えば、洗浄ヘッドと
しては、図7に示すように、2つのキャビテーションノ
ズルチップ101を有する洗浄ヘッド100としてもよ
い。図7において、洗浄ヘッド100には各ノズルチッ
プに連通するチャンバ102が形成されており、高圧水
は、高圧水ホース103から該チャンバ102を介して
ノズルチップ101に供給され、前述したようにキャビ
テーションを発生する。104は、ヘッド先端に示すC
CDカメラ105に連なるいわゆる光ファイバのような
イメージガイドである。
【0045】図8に示すベンチュリ型洗浄ヘッド110
では、図4及び図5の円筒形の流路99aに対応する部
分がスロート部111となっているため、キャビテーシ
ョンは、その気泡が符号112で示されているように、
このスロート部111で発生する。従って、この洗浄ヘ
ッド110は水中においては勿論のこと、気中において
も使用可能である。更に、この洗浄ヘッド110では、
先端側の角を単に斜状に面取りするのではなく、曲面部
113としている。
【0046】再び図1を参照すると容易に分かるよう
に、ランス58は白抜き矢印で示すようにランス搬送体
52の円筒形本体52aに沿って移動可能であるため、
完全に引き戻されたときには、その先端にある洗浄ヘッ
ドが、円筒形本体の端部蓋体52bの内側に位置するよ
うになる。この状態でスケール除去装置50がハンドホ
ール2bから胴部外に搬出入されるので、図8に示すよ
うに洗浄ヘッド110の角を曲面部113としておく
と、搬出入の際にハンドホール2bに干渉することがな
く、作業性が向上する。従って、この曲面部113は図
1に示した円筒形本体52aの端部蓋体52bの外周形
状に適合させるのが最もよい。
【0047】次に、図9の(a)〜(d)を参照して、
本発明のスケール除去装置において用いてキャビテーシ
ョンを発生させることができる種々の洗浄ヘッドもしく
はノズルチップについて説明する。図9の(a)に示し
た洗浄ヘッド120は、高圧水ホース121に連通する
円錐形の流路123を有する第1部材122と、この流
路123に連通する円筒形の流路125を有する第2部
材124と、該流路125に連通する円錐形の流路12
7を有する第3部材126とを有する。第3部材126
には、流路127に連通する円錐形の流路129a及び
円筒形の流路129bを内部に形成したノズルチップ1
29が着脱自在に嵌合しており、また、円錐形の流路1
27には、円筒形の流路125に先端を突入させて円柱
体もしくはピン128が配設されている。この洗浄ヘッ
ド120においては、高圧水は高圧水ホース121から
円錐形の流路123に入り、そこから円筒形の流路12
5に噴射され、ピン128の周囲にキャビテーションを
発生する。この洗浄ヘッド120では流路125の前方
に更にノズルチップ129等が設けられているため、気
中で洗浄ヘッド120を用いても、キャビテーションを
発生させることができる。
【0048】図9の(b)及び(c)は、オリフィス型
の別のノズルチップ130、135を示すもので、円筒
形の流路もしくはチャンバ131の前方に先細のほぼ円
錐形に形成された流路132を有し、円錐形の該流路1
32の先端に、比較的に短い長さの円錐形流路133が
形成されている。この流路133の長さを短くすること
により、図において左側から右側に流れる高圧水におけ
るキャビテーションの発生が促進すると考えられてい
る。ノズルチップ130とノズルチップ135とは外形
が異なる点で相違している。
【0049】図9の(d)は、ホーン型のノズルチップ
140を示している。高圧水は、ノズルチップ140の
右側からホーン型の流路141に導入され、円筒形のチ
ャンバもしくは流路142を経て、円錐形の流路143
から出てキャビテーションを発生する。この実施形態に
おいて、円筒形の流路142に適宜の超音波振動子14
4を取り付けるとキャビテーションの発生が促進され
る。
【0050】以上、本発明の幾つかの好適な実施形態及
びその変形実施形態について説明したが、次のように改
変することもできる。 (1)超音波振動子は図9の(d)の変形実施形態にお
いてのみ用いられているが、キャビテーションの促進が
望まれる場合には、ノズル上流側(キャビテーション発
生前の部位)に設けることができる。 (2)1つ又は2つのノズルチップを有する実施形態を
示したが、その数は増加させることができ。また、複数
のノズルチップを同一の洗浄ヘッドに取り付ける場合、
異種のノズルチップを組み合わせて用いてもよい。 (3)CCDカメラ及びイメージガイドが組み込まれて
いない洗浄ヘッドの実施形態にもそれらを設けることが
できる。
【0051】
【発明の効果】請求項1に記載の本発明のように、胴部
と、該胴部の横断方向に該胴部内に水平に配置された管
板及び複数の管支持板と、前記管板から一端が延びて該
管板で他端が終端すると共に、前記胴部内にチューブレ
ーンを画成するように前記各管支持板を貫いて列状に延
びる複数の伝熱管とを有し、前記胴部には、前記管板よ
りも上方の部位にハンドホールが形成されている蒸気発
生器において、前記ハンドホールから挿入されて前記管
板回りの洗浄に適用されるスケール除去装置が、高圧水
ホースを保持して前記管板及び前記伝熱管に関して可動
のフレキシブルランスと、該フレキシブルランスの先端
に取り付けられる洗浄ヘッドとを備え、該洗浄ヘッドの
内部には、前記高圧水ホースと連通する流体通路と、該
流体通路に連通するチャンバと、該チャンバに連通する
キャビテーション発生ノズル穴とが形成されていると、
高圧水をフレキシブルランスに流したときに、キャビテ
ーションが発生し、洗浄ヘッドのノズル穴から強力な衝
撃圧が広い範囲にわたり伝播して、管板回りのスケール
に当たり、従来噴射軌跡外領域に頑固に付着していたス
ケールでも容易に除去することができる。これは、蒸気
発生器が原子力発電プラントにおいて用いられるものの
ような場合に、作業員の被曝防止上及び伝熱管の健全性
保持上、特に有利である。
【0052】請求項2に記載の本発明によると、スケー
ル除去装置は、前記管板上に水平に配置される懸架案内
装置と、該懸架案内装置により懸架され、前記ハンドホ
ールを通る水平方向の移動を案内されるランス搬送体と
を更に備え、前記フレキシブルランスは、前記ランス搬
送体を通って該ランス搬送体から繰り出され引き戻され
ると共に、前記洗浄ヘッドの先端部は、前記ハンドホー
ルを画成する胴部壁面に干渉しない曲面に形成されてい
るので、洗浄ヘッド付きのフレキシブルランスをランス
搬送体内に収納したスケール除去装置をハンドホールか
ら搬出入する際に、ハンドホールに干渉することがな
く、都合がよい。また、蒸気発生器内に密集して配設さ
れた多数の伝熱管の間に洗浄ヘッドを挿入する場合に
も、洗浄ヘッドの先端部が曲面に形成されていると、挿
入が容易である。また、請求項3に記載の本発明のよう
に、前記ランス搬送体は、前記フレキシブルランスが通
る円筒形本体を有し、前記洗浄ヘッドの先端部は、前記
フレキシブルランスが完全に引き戻された際に、前記円
筒形本体の周面から突出しないような形状にされている
場合にも同様の効果を奏する。前記キャビテーション発
生ノズル穴は、1個又は2個でよい。
【0053】更に、請求項5に記載の本発明によるスケ
ール除去装置は、胴部と、該胴部の横断方向に該胴部内
に水平に配置された複数の管支持板と、前記胴部内にチ
ューブレーンを画成するように前記各管支持板を貫いて
列状に延びる複数の伝熱管と、前記管支持板のうちの少
なくとも1つの管支持板の直上に直径方向に対峙して前
記胴部に形成された1対のハンドホールとを有し、前記
各管支持板の、前記チューブレーンに対応する部分に
は、フロースロットが形成されている蒸気発生器におい
て、前記ハンドホールから挿入されて、前記各管支持板
に形成された前記フロースロットを通って昇降し、前記
管支持板回りを洗浄するスケール除去装置であって、高
圧水ホースを保持して前記管支持板及び前記伝熱管に関
して可動のフレキシブルランスと、該フレキシブルラン
スの先端に取り付けられる洗浄ヘッドとを備え、該洗浄
ヘッドの内部には、前記高圧水ホースと連通する流体通
路と、該流体通路に連通するチャンバと、該チャンバに
連通するキャビテーション発生ノズル穴とが形成されて
いると、高圧水をフレキシブルランスに流したときに、
キャビテーションが発生し、洗浄ヘッドから強力な衝撃
圧が広い範囲にわたり伝播して、管支持板回りのスケー
ルに当たり、頑固に付着したスケールでも容易に除去す
ることができる。これは、蒸気発生器が原子力発電プラ
ントにおいて用いられるもののような場合に、作業員の
被曝防止上及び伝熱管の健全性保持上、特に有利であ
る。
【0054】請求項6に記載の本発明のように、前記洗
浄ヘッドは、前記流体通路と、該流体通路に連通する前
記チャンバとが内部に形成されたヘッド本体部と、該ヘ
ッド本体部に着脱自在に取り付けられるノズルチップと
を有し、該ノズルチップに前記キャビテーションノズル
穴が形成されていると、繰り返し使用によりノズルチッ
プ自体にキャビテーションによるエロージョンが発生し
ても、該ノズルチップを容易に新品と交換できるので保
守コストの低減になる。
【0055】請求項7に記載の本発明のように、前記ノ
ズルチップに超音波振動子が取り付けられていると、キ
ャビテーションの衝撃圧を一層高めることができるの
で、付着したスケールの除去率が高くなる。
【0056】最後に、請求項8に記載のように、前記ノ
ズルチップは、前記キャビテーション発生穴を画成する
6面体と、該キャビテーション発生穴の小径端及び大径
端がある面を除く前記6面体の対峙する2つの面から延
びる薄板状取付部と、前記キャビテーション発生穴の前
記小径端に連通する流路を画成する突出部とを備え、前
記ヘッド本体部には、前記ノズルチップの形状に対応す
る輪郭の凹所が形成されていて、該凹所に前記ノズルチ
ップを挿入して前記取付部で前記ヘッド本体部に取り付
けられるようになっていると、ノズルチップを小型に形
成することができ、蒸気発生器のように密に配設された
伝熱管の間に挿入して使用するのに好適である。また、
前記洗浄ヘッドの先端部内にCCDカメラを設ければ、
被洗浄部分の画像を蒸気発生器外部のモニターに表示し
て観察しながら洗浄作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 蒸気発生器の管板回りのスケールを除去する
ための本発明によるスケール除去装置の斜視図である。
【図2】 蒸気発生器の管支持板回りのスケールを除去
するための本発明によるスケール除去装置の斜視図であ
る。
【図3】 図2のスケール除去装置の主要部を拡大して
示す斜視図である。
【図4】 (a)は、図1及び図2のスケール除去装置
において用いることができるフレキシブルランスの洗浄
ヘッドを特に一部断面で示す平面図、(b)は、その側
面図である。
【図5】 図4の(a)の一部を拡大してノズルチップ
を特に明確に示す平面図である。
【図6】 (a),(b)及び(c)は、本発明に従っ
た洗浄ヘッドを用いた試験装置の概要を説明するための
図、(d)は、図6の(c)に示した洗浄ヘッドを用い
て洗浄を行った場合の衝撃圧の伝播を示す説明図であ
る。
【図7】 本発明による洗浄ヘッドの変形実施形態を示
す断面図である。
【図8】 本発明による洗浄ヘッドの別の変形実施形態
を示す断面図である。
【図9】 (a)〜(d)は、本発明の洗浄ヘッドにお
いて用いることができる種々のノズル組立体もしくはノ
ズルチップを示す断面図である。
【図10】 本発明の理解を容易にするため従来の蒸気
発生器の胴部を破断して示す立面図である。
【図11】 管板回りのスケールを除去するための従来
の装置の斜視図である。
【図12】 図11のスケール除去装置において用いら
れているフレキシブルランス先端の洗浄ヘッドを示す断
面図である。
【図13】 図12の洗浄ヘッドの側面図である。
【図14】 管支持板回りのスケールを除去するための
従来の装置の斜視図である。
【図15】 従来の水ジェットを用いた場合のスケール
の除去について説明する図である。
【図16】 (a)は、実験に用いた従来の洗浄ヘッド
の部分図、(b)は、その洗浄ヘッドのノズル穴から伝
熱管の間に噴射される水ジェットを示す平面図、(c)
は、上記水ジェットによる管板の洗浄可能領域、従って
噴射軌跡外領域を示す平面図、(d)は、上記水ジェッ
トによる伝熱管の洗浄可能領域、従って噴射軌跡外領域
を示す立面図である。
【符号の説明】
1…蒸気発生部、2…胴部、2b,2c…ハンドホー
ル、3…管板、5…伝熱管、6a,6b,・・・6f…
管支持板、13…フロースロット、16…チューブレー
ン、50,70…スケール除去装置、51…懸架案内装
置、52…ランス搬送体、52a…円筒形本体部、58
…フレキシブルランス、60,82,100,110,
120…洗浄ヘッド、60a…流体通路、60b,10
2…チャンバ、91,103,121…高圧水ホース、
96,101,130,135,140…ノズルチッ
プ、96a…6面体、96b…薄板状取付部、96c…
突出部、99a,99b…キャビテーション発生ノズル
穴(流路)、105…CCDカメラ、111…スロート
部、113…洗浄ヘッドの曲面部、144…超音波振動
子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 英也 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 中尾 文俊 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 原子力サービスエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 衣笠 利行 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Fターム(参考) 3B201 AA32 AA43 AB54 BB01 BB23 BB33 BB44 BB54 BB83 BB85 BB90 BB92 CB12 CB21 CC21

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 胴部と、該胴部の横断方向に該胴部内に
    水平に配置された管板及び複数の管支持板と、前記管板
    から一端が延びて該管板で他端が終端すると共に、前記
    胴部内にチューブレーンを画成するように前記各管支持
    板を貫いて列状に延びる複数の伝熱管とを有し、前記胴
    部には、前記管板よりも上方の部位にハンドホールが形
    成されている蒸気発生器において、前記ハンドホールか
    ら挿入されて前記管板回りの洗浄に適用されるスケール
    除去装置であって、高圧水ホースを保持して前記管板及
    び前記伝熱管に関して可動のフレキシブルランスと、該
    フレキシブルランスの先端に取り付けられる洗浄ヘッド
    とを備え、該洗浄ヘッドの内部には、前記高圧水ホース
    と連通する流体通路と、該流体通路に連通するチャンバ
    と、該チャンバに連通するキャビテーション発生ノズル
    穴とが形成されている蒸気発生器用スケール除去装置。
  2. 【請求項2】 前記管板上に水平に配置される懸架案内
    装置と、該懸架案内装置により懸架され、前記ハンドホ
    ールを通る水平方向の移動を案内されるランス搬送体と
    を更に備え、前記フレキシブルランスは、前記ランス搬
    送体を通って該ランス搬送体から繰り出され引き戻され
    ると共に、前記洗浄ヘッドの先端部は、前記ハンドホー
    ルを画成する胴部壁面に干渉しない曲面に形成されてい
    る請求項1に記載の蒸気発生器用スケール除去装置。
  3. 【請求項3】 前記ランス搬送体は、前記フレキシブル
    ランスが通る円筒形本体を有し、前記洗浄ヘッドの先端
    部は、前記フレキシブルランスが完全に引き戻された際
    に、前記円筒形本体の周面から突出しないような形状に
    されている請求項2に記載の蒸気発生器用スケール除去
    装置。
  4. 【請求項4】 前記キャビテーション発生ノズル穴は、
    1個又は複数個形成されている請求項1に記載の蒸気発
    生器用スケール除去装置。
  5. 【請求項5】 胴部と、該胴部の横断方向に該胴部内に
    水平に配置された複数の管支持板と、前記胴部内にチュ
    ーブレーンを画成するように前記各管支持板を貫いて列
    状に延びる複数の伝熱管と、前記管支持板のうちの少な
    くとも1つの管支持板の直上に直径方向に対峙して前記
    胴部に形成された1対のハンドホールとを有し、前記各
    管支持板の、前記チューブレーンに対応する部分には、
    フロースロットが形成されている蒸気発生器において、
    前記ハンドホールから挿入されて、前記各管支持板に形
    成された前記フロースロットを通って昇降し、前記管支
    持板回りを洗浄するスケール除去装置であって、高圧水
    ホースを保持して前記管支持板及び前記伝熱管に関して
    可動のフレキシブルランスと、該フレキシブルランスの
    先端に取り付けられる洗浄ヘッドとを備え、該洗浄ヘッ
    ドの内部には、前記高圧水ホースと連通する流体通路
    と、該流体通路に連通するチャンバと、該チャンバに連
    通するキャビテーション発生ノズル穴とが形成されてい
    る蒸気発生器用スケール除去装置。
  6. 【請求項6】 前記洗浄ヘッドは、前記流体通路と、該
    流体通路に連通する前記チャンバとが内部に形成された
    ヘッド本体部と、該ヘッド本体部に着脱自在に取り付け
    られるノズルチップとを有し、該ノズルチップに前記キ
    ャビテーションノズル穴が形成されている請求項1、4
    又は5に記載の蒸気発生器用スケール除去装置。
  7. 【請求項7】 前記ノズルチップには超音波振動子が取
    り付けられている請求項6に記載の蒸気発生器用スケー
    ル除去装置。
  8. 【請求項8】 前記ノズルチップは、前記キャビテーシ
    ョン発生穴を画成する6面体と、該キャビテーション発
    生穴の小径端及び大径端がある面を除く前記6面体の対
    峙する2つの面から延びる薄板状取付部と、前記キャビ
    テーション発生穴の前記小径端に連通する流路を画成す
    る突出部とを備え、前記ヘッド本体部には、前記ノズル
    チップの形状に対応する輪郭の凹所が形成されていて、
    該凹所に前記ノズルチップを挿入して前記取付部で前記
    ヘッド本体部に取り付けられる請求項6に記載の蒸気発
    生器用スケール除去装置。
  9. 【請求項9】 前記洗浄ヘッドの先端部内にはCCDカ
    メラが設けられている請求項1乃至8のいずれか1項に
    記載の蒸気発生器用スケール除去装置。
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