JP2001013287A - 原子炉用配管のみがき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉内に設置された配管内面を遠隔操作によ
り短時間で確実に研磨する。研磨後、配管内面の健全性
を観察する。 【解決手段】原子炉圧力容器の内外に設置した配管内の
所定位置を、配管内面と同心軸に固定した状態の研磨部
材をみがき装置30により回転，旋回または上下動させて
研磨する。みがき装置30は第１のボディ37内にワイヤブ
ラシ45を取付けた電動モータ38と、第２のボディ35内の
中心部に設けたパイプ36と、パイプ36に左右に連結して
設けたエアシリンダ33と、エアシリンダ33に取付けたパ
ンタグラフ機構の第１および第２の脚部31ａ，31ｂと、
第１および第２の脚部31ａ，31ｂに取付けたガイドロー
ラ32とからなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば沸騰水型原子
炉の原子炉圧力容器内外に配置された配管内面を研磨し
て配管の健全性を確認したり、その後の健全化処理を施
すための前処理としての原子炉用配管のみがき装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図７により従来の沸騰水型原子炉の概要
を説明する。図７中、符号１は原子炉圧力容器で、この
原子炉圧力容器１内には冷却材２および炉心３が収容さ
れている。炉心３は主として多数体の燃料集合体と、燃
料集合体間を挿脱する制御棒等から構成されており、炉
心シュラウド４内に収容されている。

【０００３】原子炉圧力容器１内で冷却材２は、炉心３
を上方に向かって流通し、その際に炉心３の核反応熱に
より昇温昇圧されて、水と蒸気の二相流状態となる。二
相流となった冷却材２は、炉心３の上方に設置された気
水分離器５に流入し、水と蒸気とに分離される。

【０００４】このうち蒸気は、気水分離器５の上方に設
置された蒸気乾燥器６に導入され、乾燥されて乾燥蒸気
となり、原子炉圧力容器１に接続された主蒸気管７を介
して、図示しない蒸気タービンに移送されて発電に供さ
れる。

【０００５】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８を経由して炉心３の下
方に流下する。また、このダウンカマ部８で炉心シュラ
ウド４の外周には、複数のジェットポンプ９が等間隔で
設置されている。

【０００６】炉心３の下方には多数本の制御棒案内管10
が設置されており、これらの制御棒案内管10の下方には
それぞれ制御棒駆動機構11が設置されている。この制御
棒駆動機構11は制御棒案内管10を介して制御棒（図示せ
ず）を炉心３内へ挿入および引抜く制御を行う。

【０００７】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、この原子炉再
循環ポンプと前記ジェットポンプ９およびこれら両者間
を接続する原子炉再循環配管（図示せず）で、原子炉再
循環系を構成している。すなわち、原子炉再循環ポンプ
によりジェットポンプ９に供給された駆動水により、ジ
ェットポンプ９は冷却材２を炉心３内に強制循環させ
る。

【０００８】つぎに、ジェットポンプ９について図８か
ら図10（ａ），（ｂ）により説明する。ジェットポンプ
９は図８に示すように中央にライザ管12を備えており、
このライザ管12は原子炉圧力容器１に原子炉再循環ポン
プから供給される冷却材２を再循環入口ノズル13を介し
て導入する。

【０００９】ライザ管12の上部には、トランジションピ
ース14を介して左右一対のエルボ15ａ，15ｂが接続され
ている。これらエルボ15ａ，15ｂのそれぞれには、混合
ノズル16ａ，16ｂを介してインレットスロート17ａ，17
ｂが接続されている。これらのインレットスロート17
ａ，17ｂの下部には、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
が噴射されると周囲から炉水を巻き込むようになってい
る。

【００１０】この噴射された冷却材２および巻き込まれ
た炉水は、インレットスロート17ａ，17ｂ内により混合
され、その後ディフューザ18ａ，18ｂで静水頭の回復が
行われる。ジェットポンプ９には、原子炉再循環ポンプ
から送り込まれる冷却材２の流れにより流体振動が発生
する。この流体振動に対処するためにライザ管12は下端
を再循環入口ノズル13に溶接し、上端をライザブレース
19を介して原子炉圧力容器１に固定されている。

【００１１】ジェットポンプ９における上端部のエルボ
15ａ，15ｂには、ライザ管12を介して供給される駆動水
の流入水圧が作用する。この流入水圧がエルボ15ａ，15
ｂの他端に接続するノズル（図示せず）からインレット
スロート17ａ，17ｂおよびディフューザ18ａ，18ｂ内に
向けて駆動水が噴出されるので、この駆動水の噴出水圧
等の反力が上向きに作用する。

【００１２】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の上端に挿入してい
る。

【００１３】ディフューザ18ａ，18ｂの下端は、原子炉
圧力容器１に溶接されたシュラウドサポート20に固定さ
れており、さらに、図10（ａ）の要部斜視図と図10
（ｂ）の要部横断面図に示すように、ライザ管12の下端
はライザエルボ21に溶接されている。

【００１４】ライザエルボ21はサーマルスリーブ22と溶
接されており、サーマルスリーブ22は原子炉圧力容器１
に固定された再循環入口ノズル13に接続されている。イ
ンレットスロート17ａ，17ｂは、ライザ管12に固着され
たライザブランケット23に取付けられている。これによ
り、ライザ管12およびインレットスロート17ａ，17ｂが
振動することを防止している。

【００１５】ライザブレース19部は、図10（ａ），
（ｂ）に詳細を示すように、原子炉圧力容器１の内壁に
はパット24が形成されており、このパット24に４枚の薄
板25が溶接されている。この４枚の薄板25は、その板厚
が10mm前後となっている。

【００１６】この４枚の薄板25の先端ではブロック26に
より互いに一体に構成されていて、前記ライザ管12は、
ブロック26の内側に溶接されている。したがって、この
ライザブレース19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。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ライザブレース19は、
炭素鋼である原子炉圧力容器１と、オーステナイト系ス
テンレス鋼製であるライザ管12との熱膨張差を吸収する
ものである。このため原子炉運転中には、前記熱膨張差
を吸収した状態として変形状態にある。

【００１８】このように、ジェットポンプ９において
は、冷却材２を加圧して炉心３内に循環させるために、
他の炉内機器に比較して過酷な状況下で使用されること
から、各部材には大きな負荷が作用し、特にライザ管12
をその中間で支持するライザブレース19には大きな応力
が作用することになる。

【００１９】万一、ジェットポンプ９に対して、例えば
原子炉再循環配管等の外部配管が破断する等により過大
な荷重が作用したり、あるいは何等かの原因によりライ
ザ管12の内面に錆が発生すると、これがクラック等に発
展する場合がある。

【００２０】ライザ管12は、主としてオーステナイト系
ステンレス鋼管により形成されているので、応力，腐食
環境，材料（クロム欠乏層の生成）の３つの条件が成立
すると、応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking ）
が発生して、ライザ管12が損傷することが想定される。

【００２１】この応力腐食割れ現象は、前記３つの条件
のうち、１つでも欠落すれば発生しないので、この応力
腐食割れを防止するためには、種々の対策を講じる必要
がある。また、ジェットポンプ９の表面に何等かの原因
により、錆やクラックが発生した場合、これらを放置し
ておくと、クラックが進行して、ジェットポンプ９に亀
裂が生じたりすることがある。

【００２２】したがって、原子炉の出力を制御するジェ
ットポンプ９がそのような状態になることは、他の構造
物にも悪影響を与えることも考えられて、好ましいこと
ではない。

【００２３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、原子炉圧力容器内外に設置された配管および
機器、例えばジェットポンプのライザ管内面にレーザ脱
鋭敏化処理等を行う場合の前処理としてライザ管内面の
所定位置を研磨することができる原子炉用配管のみがき
装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉圧力容器の内外に設置した配管またはこの配管に付設
する機器内の所定の位置を研磨する原子炉用配管のみが
き装置において、前記配管内に挿入される外径を有する
筒状ボディと、この筒状ボディに形成した開口窓と、こ
の開口窓から表面部が突出するように前記筒状ボディ内
に取付けた研磨用具と、この研磨用具を回転，旋回，上
下動自在に駆動する駆動機構とを具備したことを特徴と
する。

【００２５】この発明によれば、研磨用具例えばワイヤ
ブラシを配管内面と同心軸に固定した状態で、旋回，軸
移動を自在に行うことができるので、所定の位置を研磨
することができる。また、研磨用具の取付状態に傾斜を
持たせて組込むことにより、配管内面の凹凸に対して隅
々まで追随して研磨を行うことができる。さらに、配管
入口径が内面の径よりも小さくても、装置を挿入させて
配管内面部まで伸縮動作をして研磨することができる。

【００２６】請求項２の発明は、前記駆動機構は前記筒
状ボディ内に立設した電動モータの回転軸に前記研磨用
具が接続し、前記回転軸と平行に伸縮自在なパンタグラ
フ機構が設けられ、このパンタグラフ機構にストローク
の異なるエアシリンダを二連に連結させて組込み、前記
エアシリンダの供給圧をコントロールして前記研磨用具
を２段に伸縮させる構成からなることを特徴とする。こ
の発明によれば、エアシリンダへの供給圧をコントロー
ルすることにより、研磨用具の押付け圧力を調整するこ
とができる。

【００２７】請求項３の発明は、前記研磨用具は波状に
形成したステンレス鋼製ワイヤを放射状に組込んだブラ
シまたはスポンジ状砥石からなり、前記パンタグラフ機
構の脚部にガイドローラを設けてなることを特徴とす
る。この発明によれば、配管内面に研磨用具が圧接した
時にクッション効果となり、ガイドローラにより研磨用
具が配管内面に当接する量をコントロールできる。ま
た、配管内面を部分的に削り取ることができる。

【００２８】請求項４の発明は、前記研磨用具は少なく
ともタイコ形，山形，平型またはＶ字形の形状にステン
レス鋼製ワイヤの太さおよび長さを変化させて形成さ
れ、かつ前記電動モータに回転変速器を設けてなること
を特徴とする。この発明によれば、配管内面の隅々まで
研磨することができる。また、電動モータの回転速度を
自在に変えることにより、配管内面の隅々まで研摩でき
る。

【００２９】請求項５の発明は、前記ボディ内に水中カ
メラと水中照明具を組込むとともにフェライトインジケ
ータを組込んでなることを特徴とする。この発明によれ
ば、水中カメラと水中照明具により研磨状態を確認しな
がら作業を水中遠隔で行うことができる。また、フェラ
イトインジケータにより溶接部位置の検出を可能とし、
その溶接部を研磨することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１から図５により本発明に係る
原子炉用配管のみがき装置の第１の実施の形態を説明す
る。本実施の形態は、図７から図10で説明したジェット
ポンプ９のライザ管12内の所定の位置にみがき装置30を
挿入させて、ライザ管12の内面を研磨する例である。図
１は中心線Ｃから右側がみがき装置30をライザ管12内に
挿入し、第１および第２の脚部31ａ，31ｂを開動作させ
た状態を示している。中心線Ｃから左側は、第１および
第２の脚部31ａ，31ｂを第２のボディ35内に収納した状
態を示している。

【００３１】図１から明らかなように、本実施の形態に
係るみがき装置30は、上部に筒状第１のボディ37と下部
に筒状ボディ35とを有し、第１のボディ37内に電動モー
タ38に取着した研磨用具としてのワイヤブラシ45とシリ
ンダ39を設け、第２のボディ35内に中心軸方向に沿って
パイプ36を挿入するとともに、エアシリンダ33，ピスト
ン棒34および第１の脚部31ａと第２の脚部31ｂを設けて
いる。

【００３２】第１および第２の脚部31ａ，31ｂの先端部
にはローラ32を組込み、ローラ32により回転動作をスム
ーズに行える構造となっている。また、第１および第２
の脚部31ａ，31ｂの開動作はエアシリンダ33の伸縮動作
によって行われる。

【００３３】エアシリンダ33内のピストン棒34の動作と
ともにエアシリンダ33全体が周方向に開動作して第１お
よび第２の脚部31ａ，31ｂが扇状に開動作する構造とな
っている。エアシリンダ33と第１および第２の脚部31
ａ，31ｂは第２のボディ35内に収納されており、第２の
ボディ35には脚部の出入りのため複数箇所に開放口つま
り、開口窓が設けられている。第２のボディ35内の中央
部には中空のパイプ36が組込まれ、このパイプ36の内部
にエアチューブや電線が組込まれている。

【００３４】第２のボディ35の上方にはパイプ36が突出
し、この突出部に回転機構60が設けられ、この回転機構
60に第１のボディ37が設けられている。第１のボディ37
の内側には電動モータ38と、この電動モータ38を伸縮し
てライザ管12の内面を押付けるためのシリンダ39が収納
されている。シリンダ39内にはストロークの異なる第１
および第２のシリンダケース40，41が連結されており、
また、第１および第２のピストン42，43が組込まれてい
る。

【００３５】図１中、符号38は電動モータで、電動モー
タ38の軸部にはベアリング44が組込まれ、軸部の先端部
に研磨用具、例えばワイヤブラシ45が脱着自在に取付け
られている。電動モータ38およびワイヤブラシ45の表面
が位置する第１のボディ37の側面には開口窓61が形成さ
れている。

【００３６】図２は図１における電動モータ38とワイヤ
ブラシ45を開口窓61から突出させた状態のみがき装置30
を示す図である。図２に示すように電動モータ38に組込
まれたワイヤブラシ45はシリンダ39によって周方向に開
口窓61から突出して伸展し、ライザ管12内面に接触す
る。

【００３７】第１のボディ37内にはワイヤブラシ45と平
行に検出器46が組込まれている。第２のボディ35の内部
には軸方向に駆動するためのモータ47が組込まれ、モー
タ47にはネジ棒48が同軸に連結されている。なお、電動
モータ38の代りにエアモータを使用することもできる。

【００３８】ネジ棒48とモータ47との連結部49は第２の
ボディ35に固定されており、ネジ棒48とモータ47のみが
回転可能となっている。ネジ棒48にはナット50が組込ま
れ、ナット50はパイプ36と固定されている。

【００３９】したがって、モータ47を回転させるとネジ
棒48が回転し、ナット50が軸方向に移動する。このた
め、ナット50と固定されているパイプ36が上下動して第
１のボディ37を軸方向移動させることができる。パイプ
36を上下動させると最上位と最下位部にそれぞれ第１お
よび第２の近接スイッチ51ａ，51ｂが組込まれ、移動距
離を制限している。第１および第２の近接スイッチ51
ａ，51ｂはロッド52に取付けられている。

【００４０】第１のボディ37の下側で第２のボディ35内
の上部に旋回用モータ53が組込まれ、歯車54によってワ
イヤブラシ45をライザ管12内面に沿って旋回する構造に
なっている。

【００４１】図３は図１のＡ−Ａ矢視断面図で、脚部31
を開動作した状態を示している。図４は図２のＢ−Ｂ矢
視断面図である。図４中、符号46はフェライトインジケ
ータからなる検出器で、この検出器46はシリンダ55のピ
ストン棒56と連結されたプレート57によって連動され
る。この検出器46により溶接部の位置を検出することが
できる。

【００４２】プレート57はリニアガイド58に組込まれ回
転せずに平行に動作する構造となっている。第１のボデ
ィ37の内部には水中テレビ59および水中照明具（図示せ
ず）が組込まれ、研磨、つまりみがいた後の観察が可能
となっている。

【００４３】図５は図１における研磨用具、つまりワイ
ヤブラシ45と電動モータ38からなるみがき部の近傍を拡
大して示し、図６は図５の平面図である。符号60はロー
ラで、ワイヤブラシ45の回転時の押付け荷重を制御し、
最適な押付け荷重で研磨する構造となっている。符号61
はローラ保持で、モータ保持62に固定されている。モー
タ保持62はモータ38を固定し、ピン63によって傾斜自在
な構造となっている。このためライザ管12の形状に応じ
て自在に研磨することができる。

【００４４】本実施の形態によれば、 (1) 配管内面と同心軸に固定した状態で、研磨用具を旋
回または軸移動自在にして、配管内面の所定位置を研磨
することができる。(2) 電動モータに研磨用具を組込
み、周方向に配管内面軸と平行に伸縮自在なパンタグラ
フ機構にストロークの異なる単体シリンダを二連に連結
させて組込み、研磨部を２段階に伸縮調整可能にでき
る。

【００４５】(3) ステンレス剛製ワイヤを波状にしたも
のを放射状に組込み、配管内面に研磨用具が圧接した時
にクッション効果となり、また配管内面に研磨用具が当
接する量をガイドローラによりコントロールすることが
できる。(4) 研磨用具の取付状態に傾斜を持たせて組込
むことにより、配管内面の凹凸に対して隅々まで追随し
て研磨を行うことができる。

【００４６】(5) エアシリンダとパンタグラフ機構とを
具備し、エアシリンダへの供給圧をコントロールするこ
とにより、研磨用具の押付け圧力を調整できる。(6) 研
磨用具の形状をタイコ形、山形、平型、Ｖ字形等に形成
することにより、配管内面の隅々まで研磨できる。

【００４７】(7) 研磨用具のステンレス剛製ワイヤの太
さおよび長さを変えることにより、配管内面の隅々まで
研磨できる。(8) 駆動モータの回転速度を自在に変える
ことにより、配管内面の隅々まで研磨することができ
る。

【００４８】(9) 研磨用具に組込む研磨材としてスポン
ジ砥石を用いることにより、配管内面を部分的に削るこ
とができる。(10)研磨用具を正回転または逆回転しなが
ら旋回駆動することにより、配管内面を研磨することが
できる。

【００４９】(11)水中カメラと水中照明具を組込み、研
磨状態を確認しながら作業を水中遠隔で行うことができ
る。また、フェライトインジケータにより溶接部の位置
を確認することができる。(12)配管入口径が内面の径よ
り小さくても、装置を挿入させて配管内面部で伸縮動作
させて研磨することができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉圧力容器内に設
置されている配管内および機器内に原子炉用配管のみが
き装置を所定の位置に設置することができ、研磨作業を
水中遠隔操作によって短時間に確実に行うことができ、
研磨後の状態も水中カメラを設けることにより観察する
ことができる。したがって、原子炉内外の配管内の点
検，保全作業の範囲を拡大し、加えて作業の効率を高
め、作業員の放射線被曝を大幅に低減できるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉用配管のみがき装置の第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におけるみがき装置の作用を説明するため
の一部側面で示す縦断面図。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図５】図１におけるみがき装置のみがき部を拡大して
示す側面図。

【図６】図５の平面図。

【図７】沸騰水型原子炉を一部側面で示す縦断面図。

【図８】図７におけるジェットポンプおよびその近傍を
一部側面で示す斜視図。

【図９】図８におけるジェットポンプのトランジション
ピースとエルボを一部切り欠いて示す正面図。

【図１０】（ａ）は図８におけるジェットポンプのライ
ザブレースとライザ管およびライザエルボの要部を示す
斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるライザブレース部とそ
の近傍を示す横断面図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…冷却材、３…炉心、４…炉心
シュラウド、５…気水分離器、６…蒸気乾燥器、７…主
蒸気管、８…ダウンカマ部、９…ジェットポンプ、10…
制御棒案内管、11…制御棒駆動機構、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、
19…ライザブレース、20…シュラウドサポート、21…ラ
イザエルボ、22…サーマルスリーブ、23…ライザブラン
ケット、24…パット、25…薄板、26…ブロック、30…み
がき装置、31ａ…第１の脚部、31ｂ…第２の脚部、32…
ローラ、33…エアシリンダ、34…ピストン棒、35…第２
のボディ、36…パイプ、37…第１のボディ、38…電動モ
ータ、39…シリンダ、40…第１のシリンダケース、41…
第２のシリンダケース、42…第１のピストン、43…第２
のピストン、44…ベアリング、45…ワイヤブラシ、46…
検出器、47…モータ、48…ネジ棒、49…連結部、50…ナ
ット、51ａ，51ｂ…近接スイッチ、52…ロッド、53…旋
回用モータ、54…歯車、55…シリンダ、56…ピストン
棒、57…プレート、58…リニアガイド、59…水中テレ
ビ、60…回転機構、61…開口窓。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器の内外に設置した配管ま
   たはこの配管に付設する機器内の所定の位置を研磨する
   原子炉用配管のみがき装置において、前記配管内に挿入
   される外径を有する筒状ボディと、この筒状ボディに形
   成した開口窓と、この開口窓から表面部が突出するよう
   に前記筒状ボディ内に取付けた研磨用具と、この研磨用
   具を回転，旋回，上下動自在に駆動する駆動機構とを具
   備したことを特徴とする原子炉用配管のみがき装置。
2. 【請求項２】 前記駆動機構は前記筒状ボディ内に立設
   した電動モータの回転軸に前記研磨用具が接続し、前記
   回転軸と平行に伸縮自在なパンタグラフ機構が設けら
   れ、このパンタグラフ機構にストロークの異なるエアシ
   リンダを二連に連結させて組込み、前記エアシリンダの
   供給圧をコントロールして前記研磨用具を２段に伸縮さ
   せる構成からなることを特徴とする請求項１記載の原子
   炉用配管のみがき装置。
3. 【請求項３】 前記研磨用具は波状に形成したステンレ
   ス鋼製ワイヤを放射状に組込んだブラシまたはスポンジ
   状砥石からなり、前記パンタグラフ機構の脚部にガイド
   ローラを設けてなることを特徴とする請求項２記載の原
   子炉用配管のみがき装置。
4. 【請求項４】 前記研磨用具は少なくともタイコ形，山
   形，平型またはＶ字形の形状にステンレス鋼製ワイヤの
   太さおよび長さを変化させて形成され、かつ前記電動モ
   ータに回転変速器を設けてなることを特徴とする請求項
   １ないし３記載の原子炉用配管のみがき装置。
5. 【請求項５】 前記ボディ内に水中カメラと水中照明具
   を組込むとともにフェライトインジケータを組込んでな
   ることを特徴とする請求項１記載の原子炉用配管のみが
   き装置。