JP2001013283A - 原子炉内ポンプの検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来困難であったジェットポンプのライザ管周
辺部の点検を速やかに行うことができるように構成す
る。 【解決手段】原子炉圧力容器１内に設置されたジェット
ポンプのライザ管12の外径に適合した曲率半径を有する
半円状部材51をライザ管12と直角方向に設ける。半円状
部材51の先端部に検査機器として水中カメラ52を取付
け、半円状部材51の後端部を第１のシリンダ53内の回転
軸に取付ける。第１のシリンダ53を固定部54に固定し、
固定部54にライザ管12の軸方向に第２のシリンダ57と第
３のシリンダ56を取付ける。第３のシリンダ56に操作ポ
ール55を取付ける。半円状部材51の外面にラックを形成
し、ラックと噛み合うウォームギヤを第１のシリンダ53
内の回転軸に取付ける。回転軸は旋回用モータにより回
転し、この回転に伴って半円状部材51はライザ管12の外
側を旋回する。半円状部材51は操作ポール55により上下
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子力発
電所の原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間に設置さ
れているジェットポンプのライザ管外周部に対し目視検
査（ＶＴ）を主とした非破壊検査を行い、これらの検査
部位に対する健全性確認を行うための原子炉内ポンプの
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８から図11により沸騰水型原子炉の概
要および原子炉圧力容器内に設置するジェットポンプの
概要を説明する。図８において、原子炉圧力容器１の内
部には冷却材２が存在し、冷却材２の中に炉心３が没し
て配置されている。炉心３は多数体の燃料集合体（図示
せず）を炉心支持板および上部格子板（いずれも図示せ
ず）により支持し、炉心シュラウド10内に構成されてい
る。冷却材２は炉心３を上方に向けて流通し、その際、
炉心３の核反応熱により昇温して、水と蒸気の二相流状
態となる。

【０００３】二相流となった冷却材２は、上部格子板の
上方に設置された気水分離器４内に流入し、そこで水と
蒸気とに分離される。このうち、蒸気は気水分離器４の
上方に設置された蒸気乾燥器５内に導入され、乾燥され
て乾燥蒸気となる。この乾燥蒸気は原子炉圧力容器１に
接続された主蒸気管６を通して蒸気タービン（図示せ
ず）に移送され、発電に供される。

【０００４】一方、分離された水は、炉心３と原子炉圧
力容器１との間のダウンカマ部７を介して炉心３の下方
に流下する。炉心３の下方には複数の制御棒案内管８が
設置されており、これらの制御棒案内管８を介して制御
棒（図示せず）が炉心３の内部に挿入され、または引抜
かれるようになっている。

【０００５】制御棒案内管８の下方には制御棒駆動機構
９が設置されており、この制御棒駆動機構９により制御
棒を炉心３に挿入したり、または引抜いたりして、原子
炉の出力制御が行われる。ダウンカマ部７内、つまり原
子炉圧力容器１と炉心シュラウド10との間には、複数の
ジェットポンプ11が原子炉圧力容器１の周方向に沿って
等間隔で設置されている。

【０００６】原子炉圧力容器１の外部には原子炉再循環
ポンプ（図示せず）が設置されており、原子炉再循環ポ
ンプ，ジェットポンプ11、およびこれらの間に配設され
る原子炉再循環配管（図示せず）等により、原子炉再循
環系が構成されている。すなわち、原子炉再循環ポンプ
によりジェットポンプ11の駆動水が供給され、ジェット
ポンプ11の作用により冷却材２が炉心３内に強制循環さ
れる。

【０００７】図９は図８における原子炉圧力容器１内の
ジェットポンプ11の部分を示した斜視図であり、図10は
図９におけるトランジションピース14およびエルボ15ｂ
の部分を拡大して示した図である。図９および図10に示
したようにジェットポンプ11は中央にライザ管12を有
し、ライザ管12は原子炉再循環ポンプから供給される冷
却材を再循環入口ノズル13を介して原子炉圧力容器１内
に導入するようになっている。

【０００８】ライザ管12の上部にはトランジションピー
ス14を介して一対のエルボ15ａ，15ｂが接続されてい
る。これらの一対のエルボ15ａ，15ｂには、一対の混合
ノズル16ａ，16ｂを介して一対のインレットスロート17
ａ，17ｂが接続されている。

【０００９】これらのインレットスロート17ａ，17ｂの
下部にディフューザ18ａ，18ｂがそれぞれ接続され、上
部の混合ノズル16ａ，16ｂから冷却材２が噴射された
際、周囲から炉水を巻き込むようになっている。噴射さ
れた冷却材２および巻き込まれた炉水は、インレットス
ロート17ａ，17ｂ内で混合され、その後ディフューザ18
ａ，18ｂにより静水頭の回復がなされる。

【００１０】上記構成において、原子炉再循環ポンプか
ら送り込まれる冷却材の流れにより、流体振動が発生す
るので、これに対処するため、ライザ管12はその下端が
再循環入口ノズル13に溶着されており、またその上端が
ライザブレース20を介して原子炉圧力容器１に固定され
ている。なお、図９において符号36はライザブラケット
である。

【００１１】インレットスロート17ａ，17ｂは上端が混
合ノズル16ａ，16ｂおよびエルボ15ａ，15ｂを介してト
ランジションピース14に機械的に接続されるとともに、
下端がディフューザ18ａ，18ｂの上端に挿入されてい
る。このように、ライザ管12およびインレットスロート
17ａ，17ｂはともに流体振動の発生を考慮して構成され
ており、流体振動に十分対処可能な構造となっている。

【００１２】図11は図９に示したライザ管12の中間部を
支持するライザブレース20を原子炉圧力容器１の内面に
取付けた状態を示す斜視図であり、図11に示したように
原子炉圧力容器１の内壁にはライザブレース20のパッド
39が形成されている。パッド39に４枚の薄い板40が溶接
されており、薄板40の板厚は10mm前後である。

【００１３】４枚の薄板40の先端部にはブロック41が設
けられ、このブロック41を介して互いに一体に構成され
ており、ライザ管12はブロック41の内側（原子炉圧力容
器１の内壁面側）に溶接されている。

【００１４】ライザブレース20はライザ管12に発生する
原子炉運転中の流体振動を抑制するとともに、炭素鋼で
ある原子炉圧力容器１とオーステナイト系ステンレス鋼
であるライザ管12との間の熱膨張差を吸収するものであ
り、したがって、原子炉運転中には前記熱膨張差を吸収
した変形状態にある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】原子力発電所の原子炉
運転停止期間中に、原子炉圧力容器１内を点検する場
合、原子炉圧力容器１内を水で満水にした状態で、ウエ
ル上部のオペレーションフロアに据付けられている燃料
交換機から点検するための検査機器を、この検査機器を
取付けた検査器材とともに、吊り下ろして目的部位に接
近させるのが通常の点検方法である。

【００１６】しかしながら、原子炉内の原子炉圧力容器
１と炉心シュラウド10で構成されたアニュラス空間であ
るダウンカマ部７には、原子炉圧力容器１内の炉水を強
制循環させるためのジェットポンプ11が複数設置されて
いる。このため、ダウンカマ部７内における検査機器の
アクセスルートはジェットポンプ11と干渉しないジェッ
トポンプ11とジェットポンプ11の間および０°，180 °
部分のジェットポンプ11のない部分のみとなる。

【００１７】したがって、ジェットポンプ11のライザ管
12部への接近はジェットポンプ11自体のディフューザや
上部に位置する炉内構造物の給水スパージャおよび炉心
スプレイライン、炉心シュラウド10上部のオーバーハン
グ類と干渉するため検査機器を吊り下ろす方法では被検
査部位の溶接部近傍に直接アクセスさせることは困難と
なる課題がある。

【００１８】また、従来の技術において、検査機器の取
付器材をジェットポンプ11のライザ管12部に接近するこ
とは極めて困難であり、取付器材を取外して検査機器を
ライザ管12の被検査部位の奥部へ押し込むような簡便な
治具を使用したとしても、被検査部位のごく一部のみし
か検査できない課題がある。

【００１９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、従来困難であったジェットポンプのライザ管
周辺部の点検にあたり、検査機器をライザ管の被検査部
位に接近させ、水中遠隔操作により連続した検査を速や
かに行うことができる原子炉内ポンプの検査装置を提供
することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉圧力容器内に設置されたジェットポンプのライザ管の
外径に適合した曲率半径を有する半円状部材と、この半
円状部材の一端に回転自在に取付けた検査機器と、前記
半円状部材の他端に取付けた前記半円状部材を回転およ
び上下動させる回転駆動機構および上下駆動機構とを具
備したことを特徴とする。

【００２１】請求項１の発明によれば、検査機器を取付
けた半円状部材を垂直状態で、原子炉圧力容器とジェッ
トポンプとの間に位置したライザ管のほぼ中央部を支持
するライザブレース間に挿入して吊り下ろす。そして、
ライザブレースを通過させた後、半円状部材を垂直状態
から水平状態に変えて、ライザ管の外周に向けて半円状
部材を突き出させる。これにより検査機器は下方に吊り
下げられた状態となり、ライザ管とエルボ、エルボ部溶
接線およびその近傍部に対して接近し、ジェットポンプ
およびライザ管の外周を目視点検することができる。

【００２２】請求項２の発明は、前記回転駆動機構は前
記半円状部材にラックを形成し、このラックに噛合する
歯車を設け、この歯車を回転軸を介してモータに接続し
た構成からなり、前記上下駆動機構は前記半円状部材に
固定部を設け、この固定部に操作ポールを接続した構成
としたことを特徴とする。

【００２３】請求項２の発明によれば、半円状部材に形
成したラックにモータの回転軸に取付けた歯車が噛み合
うので、モータの回転により半円状部材が回転する。操
作ポールは上下に連結，分離でき、かつ上下動自在であ
る。したがって、検査機器を被検査部位に上下自在に移
動してアクセスすることが容易であるので、被検査部位
を容易に検査することができる。

【００２４】請求項３の発明は、前記検査機器は水中カ
メラ、超音波試験用スキャナ、またはフェライトインジ
ケータの少なくとも１種から選択され、回転自在に前記
半円状部材の端部に取付けられることを特徴とする。

【００２５】請求項３の発明によれば、検査機器は半円
状部材の端部に回転自在に組込まれて、常に検査機器の
自重によって下方に吊り下がる状態となる。したがっ
て、ライザブレース間を通過させる場合、ライザ管の外
周を点検する場合も干渉がなく、容易に点検作業を行う
ことができるとともに、複数の検査機器を取付けること
により同時に複数の検査を行うことができる。

【００２６】請求項４の発明は、前記水中カメラの側面
部に水中照明具を一体的に組込み、かつ前記水中カメラ
の下側にミラーを組込んでなることを特徴とする。請求
項４の発明によれば、水中カメラの下側にミラーを斜め
に組込んで、縦方向だけでなく横方向にも観察でき、水
中照明具もカバーの一方を斜めにカットすることで、照
明具で横方向に照らしてライザ管の外周を点検すること
ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１から図４により本発明に係る
原子炉内ポンプの検査装置の第１の実施の形態を説明す
る。本実施の形態に係る原子炉内ポンプとは図８および
図９に示したジェットポンプ11であり、被検査対象物と
してはライザ管12で、被検査部位はその外周面、特に溶
接箇所と、その近傍である。

【００２８】図１は本実施の形態に係る検査装置50を原
子炉圧力容器１内に設置されたジェットポンプのライザ
管12に据付けた状態を示し、図２は図１の上面を拡大し
て示し、図３は図２の半円状部材と回転駆動機構を示
し、図４は図１から図３における回転駆動機構を拡大し
て示している。

【００２９】図１および図２において、検査装置50はラ
イザ管12の外径に適合した曲率半径を有する半円状部材
51と、この半円状部材51の先端部にライザ管12の軸方向
に沿って回転自在に取付けられる検査機器としての水中
カメラ52と、半円状部材51の他端部に回転駆動機構とし
て取付ける第１のシリンダ53と、この第１のシリンダ53
を固定する固定部54と、固定部54に接続した第２のシリ
ンダ57と、この第２のシリンダ57に接続した第３のシリ
ンダ56と、この第３のシリンダ56に接続した操作ポール
55とからなっている。操作ポール55，第３のシリンダ56
および第２のシリンダ57により上下駆動機構が構成され
る。

【００３０】つぎに、半円状部材51の回転駆動機構を図
４により説明する。半円状部材51は図３に拡大して示し
たようにジェットポンプ11のライザ管12の外径に適合し
た曲率半径を有して半円状のわん曲状に形成され、この
半円状部材51に沿って固定部54が移動する。ここで、図
４に示したように半円状部材51の外周面には多数のラッ
ク42が形成され、このラック42に噛み合うウォームギヤ
70が回転軸43に取付けられている。回転軸43は固定部54
内の第１のシリンダ53に挿入されている。回転軸43の両
端に第１のベアリング74および第２のベアリング75が取
付けられている。第２のベアリング75側の第１のシリン
ダ53の端部に近接スイッチ79が取付けられている。

【００３１】固定部54は中空円筒体で第１のシリンダ53
の外面を包囲するようにビス44で固定されている。回転
軸43の第１のベアリング53側には水密容器73が回転軸43
と直角方向に設けられている。水密容器73内には旋回用
モータ58，モータ軸45，軸受機構46および大径軸47が収
納され、大径軸47に第２の笠歯車72が取付けられてい
る。

【００３２】第２の笠歯車72は回転軸43の端部に取付け
た第１の笠歯車71と噛み合うようになっており、第１の
笠歯車71には軸受48が設けられ、軸受48はねじ49により
回転軸43の先端部に固定されている。ライザ管12と半円
状部材51との間には第３のベアリング76，ガイド78およ
び第４のベアリング77が組込まれる。

【００３３】つぎに図５から図７により本実施の形態に
係る検査装置50によりジェットポンプ11のライザ管12を
検査する方法を説明する。まず、図５に示したように原
子炉圧力容器１とライザ管12の間に検査装置50を吊り下
げて水中カメラ52をライザブレース20の薄板40を通過さ
せる。なお、水中カメラ52には予め水中照明具67を取付
けておく。そして、半円状部材51を垂直になるように第
１のシリンダ53を回転させて図６（ｂ）の状態に保持す
る。

【００３４】図６（ａ）は図６（ｂ）の平面図で、図６
（ａ）に示すように検査装置50を若干傾斜させておくと
通過し易くなり、水中カメラ52も同様に垂直に吊り下げ
た状態で薄板40を容易に通過させることができる。水中
カメラ52はオペレーションフロアに設置したテレビモニ
タ（図示せず）にケーブル接続されている。

【００３５】薄板40を通過させた後は回転シリンダ80を
動作させて半円状部材51を垂直状態から水平状態に姿勢
を制御し、ライザ管12の外周に合わせて設置すると水中
カメラ52も垂直状態に保ちながら外観を目視検査でき
る。

【００３６】図７（ａ），（ｂ）により水中カメラ52と
水中照明具67についてその構成と作用効果を説明する。
水中カメラ52はＣＣＤカメラ60と金属ミラー61を収納し
た収納容器62と、この収納容器62内のＣＣＤカメラ60に
接続したケーブル64とからなっている。金属ミラー61は
ボルト63により収納容器62の下端部に固定され、ケーブ
ル64は収納容器62の上端部に設けたキャップ66によりゴ
ムブッシュ65を介してその下端部が水密にシールして固
定されている。

【００３７】ケーブル64はコントローラ69を介してテレ
ビモニタ59に接続している。テレビモニタ59はオペレー
ションフロア（図示せず）に設置されている。収納容器
62の外側面には水中照明具67が一体的に組込まれ、水中
カメラ52の下側に金属ミラー61が斜めに組込まれてい
る。水中照明具67はケーブル64ａを介してコントローラ
69に接続している。

【００３８】水中照明具67のカバー68のコーナ部は照明
が横に向くようにカットされている。これにより照明を
横方向に照らしてライザ管12の外周を目視検査すること
ができる。なお、水中カメラ52に代えて超音波探傷試験
用スキャナ、またはフェライトインジケータ等の検査機
器を使用することもできる。

【００３９】本実施の形態によれば、上述したように半
円状部材51は回転自在に第１のシリンダ53と一体に設け
られており、第１のシリンダ53の外周は固定部54によっ
て支持されている。固定部54は操作ポール55によって検
査装置50の荷重を保持している。操作ポール55には第３
のシリンダ56と第２のシリンダ57とが組込まれており、
水中カメラ52の高さ位置を上下に移動可能となってい
る。旋回用モータ58で半円状部材51をライザ管12の周囲
を左右に半周ずつ旋回させて、ライザ管12の全周に対し
て目視検査を行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、従来困難であったジェ
ットポンプのライザ管周辺部の点検を水中遠隔操作によ
り短時間でかつ確実に目視検査でき、特に溶接熱影響部
に発生し易い応力腐食割れや、疲労割れ等の欠陥の有無
を速やかに検査することができる。したがって、ジェッ
トポンプの健全性を確実に維持でき、原子力発電所の安
全性向上および稼働率向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉内ポンプの検査装置の第１
の実施の形態を説明するための一部側面で示す縦断面
図。

【図２】図１における上面図。

【図３】図２において、検査装置を半円状部材に取付け
た状態を拡大して一部断面で示す上面図。

【図４】図１において、固定部およびシリンダ部とその
近傍を拡大して一部側面で示す縦断面図。

【図５】本発明に係る原子炉内ポンプの検査装置をライ
ザブレースに据付けた状態を示す一部断面で示す側面
図。

【図６】（ａ）は図５における要部を拡大して示す平面
図、（ｂ）は（ａ）における検査装置を示す立面図。

【図７】（ａ）は図５における水中カメラとその近傍を
拡大して示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の収納容器を示
す縦断面図。

【図８】沸騰水型原子炉を説明するための一部側面で示
す縦断面図。

【図９】図８におけるジェットポンプおよびその近傍を
一部断面で示す縦断面図。

【図１０】図９におけるジェットポンプのライザ管とイ
ンレットスロート部の取合いを一部断面で示す正面図。

【図１１】図９におけるライザブレースおよびライザ管
を示す斜視図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…冷却材、３…炉心、４…気水
分離器、５…蒸気乾燥器、６…主蒸気管、７…ダウンカ
マ部、８…制御棒案内管、９…制御棒駆動機構、10…炉
心シュラウド、11…ジェットポンプ、12…ライザ管、13
…再循環入口ノズル、14…トランジションピース、15
ａ，15ｂ…エルボ、16ａ，16ｂ…混合ノズル、17ａ，17
ｂ…インレットスロート、18ａ，18ｂ…ディフューザ、
20…ライザブレース、21〜35…欠番、36…ライザブラケ
ット、39…パッド、40…薄板、41…ブロック、42…ラッ
ク、43…回転軸、44…ビス、45…モータ軸、46…軸受機
構、47…大径軸、48…軸受、49…ねじ、50…検査装置、
51…半円状部材、52…水中カメラ、53…第１のシリン
ダ、54…固定部、55…操作ポール、56…第３のシリン
ダ、57…第２のシリンダ、58…旋回用モータ、59…テレ
ビモニタ、60…ＣＣＤカメラ、61…金属ミラー、62…収
納容器、63…ボルト、64…ケーブル、65…ゴムブッシ
ュ、66…キャップ、67…水中照明具、68…カバー、69…
コントローラ、70…ウォームギヤ、71…第１の笠歯車、
72…第２の笠歯車、73…水密容器、74…第１のベアリン
グ、75…第２のベアリング、76…第３のベアリング、77
…第４のベアリング、78…ガイド、79…近接スイッチ、
80…回転用シリンダ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器内に設置されたジェット
   ポンプのライザ管の外径に適合した曲率半径を有する半
   円状部材と、この半円状部材の一端に回転自在に取付け
   た検査機器と、前記半円状部材の他端に取付けた前記半
   円状部材を回転および上下動させる回転駆動機構および
   上下駆動機構とを具備したことを特徴とする原子炉内ポ
   ンプの検査装置。
2. 【請求項２】 前記回転駆動機構は前記半円状部材にラ
   ックを形成し、このラックに噛合する歯車を設け、この
   歯車を回転軸を介してモータに接続した構成からなり、
   前記上下駆動機構は前記半円状部材に固定部を設け、こ
   の固定部に操作ポールを接続した構成としたことを特徴
   とする請求項１記載の原子炉内ポンプの検査装置。
3. 【請求項３】 前記検査機器は水中カメラ、超音波試験
   用スキャナ、またはフェライトインジケータの少なくと
   も１種から選択され、回転自在に前記半円状部材の端部
   に取付けられることを特徴とする請求項１記載の原子炉
   内ポンプの検査装置。
4. 【請求項４】 前記水中カメラの側面部に水中照明具を
   一体的に組込み、かつ前記水中カメラの下側にミラーを
   組込んでなることを特徴とする請求項３記載の原子炉内
   ポンプの検査装置。