JP2001099988A - 原子炉内据付機器の表面加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉圧力容器内の狭隘なスペースでのショッ
トピーニング施工作業を、容易かつ短時間で行い、放射
線被曝の低減化を図る。 【解決手段】原子炉内据付機器のインコアモニタ案内管
３に装置本体26をクランプ機構13とハンドル46を介して
取付ける。装置本体26にふた27を取付け、ふた27にサポ
ート43を取付け、サポート43にピーニングヘッド機構
９、昇降機構10を取付ける。装置本体26とふた27との間
に旋回モータ23と大小の旋回ギア24，25からなる旋回機
構11を設ける。ピーニングヘッド機構９は投射ホース3
4、昇降シャフト16、シャフトハウジング22及び投射ノ
ズル15からなり、昇降機構10はシャフトハウジング22に
取付けた昇降モータ19、ボールねじ20及びナット21から
なる。昇降モータ19を駆動するとナット21が上下動し、
投射ノズル15が上下動して溶接部51をショットピーニン
グ処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉内構造物の
予防保全を目的としてインコアモニタ案内管及びインコ
アモニタハウジングの構成材料であるオーステナイト系
ステンレス鋼に実施するための原子炉内据付機器の表面
加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉内構造物はオーステナイト系ステ
ンレス鋼などの十分な耐食性と高温強度を有する材料で
構成されるが、高温高圧下での長期に亘る運転及び中性
子照射に起因する材料劣化の問題が懸念されている。特
に炉内構造物の溶接部近傍は溶接入熱による材料の鋭敏
化及び引張り残留応力が形成されているため、潜在的な
応力腐食割れ（以下、SCC と記す）発生の可能性を有し
ている。

【０００３】ショットピーニングは上記SCC の予防保全
として有効な技術であり、金属の小球（ショット）を高
圧空気等により高速で投射し、その運動エネルギーを利
用して材料表面を塑性変形させ引張り残留応力を圧縮応
力に変え、これによりSCC の３要因（材料、環境、応
力）の１つである応力因子（溶接時の引張り残留応力）
を除去して溶接部近傍のSCC の発生を防止する。

【０００４】通常の定期点検時において、作業員のアク
セス困難な原子炉底部のインコアモニタ案内管などの部
位は、炉内構造物の取替作業と並行して気中でショット
ピーニングを施工することが望ましい。

【０００５】この場合、高圧空気でショットを投射する
こととなり、原子炉圧力容器内に仮設したテンプレート
にショット噴射装置を設置し、作業員が仮設の炉底部シ
ールド上から林立するインコアモニタ案内管下方の狭隘
部に下向きに身を乗り出してインコアモニタハウジング
との溶接部近傍へショットピーニング施工を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作業員
が下向きに身を乗り出す無理な姿勢をとるため、施工部
位に正確にピーニングヘッドを位置決めすることが難し
く、また、施工位置の把握や移動にも時間を要するため
施工時間が長くなる課題がある。

【０００７】また、施工にあたって原子炉圧力容器内を
洗浄するものの、炉内構造物自体が若干放射化している
こと、及び洗浄して除去できない放射性物質が若干残る
ことから、作業場所である原子炉圧力容器内底部は放射
線環境となり、施工時間が長くなるにつれて作業員の被
曝線量が増大する課題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、林立するインコアモニタ案内管下方の狭隘部
においても正確な位置決めができ、施工時間を短くする
とともに、作業員の放射線被曝線量を低減できる原子炉
内据付機器の表面加工装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモ
ニタハウジングとの溶接部近傍を気中でショットピーニ
ング施工する原子炉内据付機器の表面加工装置におい
て、前記溶接部近傍へショットを投射でき、かつ、溶射
されたショットを吸引回収できる装置本体と、この装置
本体に取付けたピーニングヘッド機構と、このピーニン
グヘッド機構を上下に昇降できる昇降機構と、前記ピー
ニングヘッド機構を前記インコアモニタ案内管全周に旋
回させる前記装置本体に設けた旋回機構と、前記ショッ
トを高圧空気で噴射及び回収するショット噴射回収装置
と、前記ピーニングヘッド機構、昇降機構、旋回機構及
びショット噴射回収装置を運転制御する制御盤とを備え
たことを特徴とする。

【００１０】請求項１の発明によれば、原子炉内底部に
林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジ
ングで構成される狭隘部の任意の溶接部近傍へショット
ピーニング施工ができるとともに、ヘッド昇降機構と旋
回機構を各々単独で動作できるので装置を小型化でき
る。

【００１１】又、各々の機構や装置を同時に作動できる
ので、ショットピーニング施工速度が単独動作に比べ倍
速となり、施工時間を短縮できる。さらに、制御盤によ
り自動運転することができるので、投射、回収、旋回、
昇降を一連の動作で行うことができる。よって、作業員
の操作負荷を減ずることができ、施工時間も短縮でき、
放射線被曝量を低減できる。

【００１２】請求項２の発明は、前記装置本体及びピー
ニングヘッド機構を施工部位に位置決めする位置決め機
構を設けたことを特徴とする。請求項２の発明によれ
ば、ショットピーニング装置本体に施工位置を定めるた
めの位置決め機構を取付けることによってピーニングヘ
ッド機構をインコアモニタ案内管下方の狭隘部の任意の
溶接部近傍へ正確に位置決めをしショットピーニング施
工することができる。

【００１３】又、ピーニングヘッド機構の上下に伴って
動作する部位に投射する位置を表示する機構を設けるこ
とによって任意の部位を施工できる。さらに、施工位置
が把握できるので、ピーニングの未施工を防止できると
ともに安定したショット投射ができる。

【００１４】請求項３の発明は、前記装置本体及びこの
装置本体の上端開口を閉塞するふたを２分割構成として
なることを特徴とする。請求項３の発明によれば、装置
を２分割してインコアモニタ案内管へ容易に着脱できる
機構によって作業員の肉体的負荷を減ずることができ、
又、施工時間も短縮できる。

【００１５】請求項４の発明は、前記装置本体及びふた
に前記インコアモニタ案内管への着脱機構を設けてなる
ことを特徴とする。請求項４の発明によれば、装置がイ
ンコアモニタ案内管にクランプして装置を固定すること
ができ、ショット投射ノズルよりショットを任意の施工
部位に安定して噴射することができる。

【００１６】請求項５の発明は、前記装置本体及びふた
に前記ショットを外部に漏洩させないショット密封シー
ルを設けてなることを特徴とする。請求項５の発明によ
れば、インコアモニタ案内管及びインコアモニタハウジ
ングに接触する部位に密封シールを設けることにより、
装置本体内部を密封し、万一吸引しきれなかったショッ
トが存在した場合でも、原子炉圧力容器内底部へのショ
ット漏洩を防止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１から図３により本発明に係る
原子炉内据付機器の表面加工装置の実施の形態を説明す
る。図１は本実施の形態に係る図２及び図３に示した表
面加工装置８を原子炉圧力容器１内に設置して表面加工
作業を行っている状態を示している。図２は本実施の形
態に係る表面加工装置８を拡大して示し、ＣＲＤハウジ
ング５内に設置してインコアモニタ案内管３の溶接部51
をショットピーニングしている状態を拡大して示し、図
３は図２における装置本体26の上端開口部を閉塞するた
めのふた27の上面図である。

【００１８】図１において符号１は原子炉圧力容器で、
この原子炉圧力容器１は原子炉建屋に設置された原子炉
ウェル内にペデスタルを介して立設している。原子炉圧
力容器１内には円筒状の炉心シュラウド２が設置され、
この炉心シュラウド２の内側には多数のインコアモニタ
案内管３が林立している。インコアモニタ案内管３は図
２に拡大して示すように原子炉圧力容器１の鏡板に取付
けられているインコアモニタハウジング４に溶接接合さ
れている。

【００１９】原子炉圧力容器１内に林立しているインコ
アモニタ案内管３の下方に接続したインコアモニタハウ
ジング４は同様に原子炉圧力容器１の鏡板に取付けられ
た制御棒駆動機構ハウジング５（以下、ＣＲＤハウジン
グ５と呼ぶ）間の狭隘部に設置されている。

【００２０】炉心シュラウド２の下端にはシュラウドサ
ポートシリンダ６が設けられており、このシュラウドサ
ポートシリンダ６と原子炉圧力容器１との接合部付近の
レベルには仮設シールド７が配置されている。

【００２１】本実施の形態に係る表面加工装置８は図２
に拡大して示したように仮設シールド７の開口部７ａを
利用してＣＲＤハウジング５内のインコアモニタ案内管
３に設置されている。すなわち、図２に示したように、
表面加工装置８はインコアモニタ案内管３とインコアモ
ニタハウジング４との溶接部51の近傍へショットを投射
できるように設置される。

【００２２】表面加工装置８は有底容器状装置本体26、
装置本体26の上端開口を閉塞するふた27、投射されたシ
ョットを吸引回収するピーニングヘッド機構９、ピーニ
ングヘッド機構９を上下に昇降できる昇降機構10、ピー
ニングヘッド機構９をインコアモニタ案内管３全周に旋
回させる旋回機構11、ピーニングヘッド機構９を施工部
位の溶接部51に位置決めする位置決め機構12、装置本体
26に取付けたハンドル46をインコアモニタ案内管３に固
定するクランプ機構13及びショットを高圧空気で噴射及
び回収するショット噴射回収装置14、ピーニングヘッド
機構９、昇降機構10、旋回機構11を運転制御できる制御
盤39から構成されている。

【００２３】ピーニングヘッド機構９は溶接部51にノズ
ル穴52からショットを投射する投射ノズル15、投射ノズ
ル15を固定している昇降シャフト16、投射ノズル15の上
下方向の位置表示をする目盛17を有している。昇降シャ
フト16は、シャフトハウジング22で包囲されている。シ
ョットを外部へ漏洩させないために、装置本体26とふた
27には密封用ゴムシール30が設けられている。

【００２４】また、図３に示したようにふた27は中央部
から半割りの２分割構成となっており、ふた27には４つ
の孔と、この孔を塞ぐ金網49を有し、２分割部分にはヒ
ンジ45、パチン錠29を有している。なお、装置本体26に
は脚48が取付けられ、ふた27にサポート43、及びシャフ
トハウジング22が取付けられている。装置本体26はふた
27と同様に中央部から２分割できるようになっている。

【００２５】脚48は表面加工装置８を自立させるための
ものである。図３に示すふた27に４ヶ所設けた穴には金
網49が溶接で取付けられている。この穴はショット回収
時の空気取入口である。サポート43はふた27に取付けら
れており、シャフトハウジング22を介して昇降機構10を
支持している。

【００２６】昇降機構10は昇降モータ19と昇降モータ19
にシャフトを介して接続しているボールねじ20と昇降シ
ャフト16に固定されたナット21により構成されている。
昇降モータ19が回転するとそれに伴ってボールねじ20が
回転するが、ボールねじ20は昇降シャフト16のシャフト
ハウジング22によって固定されているため、上下動する
ことはない。

【００２７】したがって、昇降モータ19の駆動によりボ
ールねじ20が回転し、この回転に伴って昇降シャフト16
に固定されたナット21が上下動し、これによって投射ノ
ズル15が上下する。又、投射ノズル15の上下動に伴い目
盛17が上下動するため、シャフトハウジング22に固定さ
れた指示棒18によって投射レベルの確認ができる。

【００２８】旋回機構11は装置本体26の外側に取付けら
れた旋回モータ23と、この旋回モータ23の回転軸に取付
けられた小径旋回ギア24と、この小径旋回ギア24と噛合
する大径旋回ギア25とから構成されている。大径旋回ギ
ア25に投射ノズル15が貫通して上下動自在となってい
る。

【００２９】大径旋回ギア25には穴が設けられ、その穴
に金網50が取付けられており、この穴がショット吸引時
の空気取入口となっている。旋回モータ23の回転に伴
い、小径旋回ギア24が旋回し、この動力が大径旋回ギア
25に伝わって投射ノズル15がインコアモニタ案内管３の
周りを回転移動し、溶接部51の近傍全周をショットピー
ニング施工できるようになっている。

【００３０】ピーニングヘッド機構９の溶接部51へ正確
に位置決めする位置決め機構12は投射ノズル15に接して
いる大径旋回ギア25を接触包囲している装置本体26に固
定されている。位置決め機構12の上部下面をＣＲＤハウ
ジング５上面に接触させることにより、投射ノズル15を
溶接部51に位置決めすることができる。

【００３１】装置本体26をインコアモニタ案内管３に固
定するクランプ機構13は装置本体26に接続されたハンド
ル46と半割パイプ47とからなっている。クランプ機構13
は蝶ナット28を弛めることによって半割パイプ47を開
き、インコアモニタ案内管３を任意の位置で挟み込み装
置を固定することができる。

【００３２】装置本体26、ふた27及び大径旋回ギア25は
上部から見て２分割されており、装置本体26及び大径旋
回ギア25は各々ボルト締結によって一体化される。又、
ふた27はヒンジ45によって接続されパチン錠29によって
一体化できる。装置本体26、ふた27及び大径旋回ギア25
は各々ボルト（図示せず）を弛めかつパチン錠29を解除
することによりインコアモニタ案内管３へ容易に着脱す
ることができる。

【００３３】装置本体26の底面、大径旋回ギア25の上面
及びふた27の下面には、各々インコアモニタ案内管３と
の接触部にゴムシール30が接着されている。このゴムシ
ール30により装置本体26の下部側面に取付けられた吸引
管31から万一ショットが全て回収されなかった場合にシ
ョットが装置本体26の外部へ漏洩しないよう、装置本体
26の内部を密封できる構造になっている。

【００３４】ショット噴射回収装置14は図１に示したよ
うに噴射ユニット32、集塵ユニット33、投射ホース34、
回収ホース35、ダクトホース36、コンプレッサ37及び空
気配管38とからなっている。投射ホース34の一方はピー
ニングヘッド機構９の投射ノズル15に接続され、他方は
噴射ユニット32に接続されている。噴射ユニット32とコ
ンプレッサ37は空気配管38により接続されている。噴射
ユニット32と集塵ユニット33はダクトホース36により接
続されている。回収ホース35の一方は装置本体26の吸引
管31に接続され、他方は噴射ユニット32に接続されてい
る。

【００３５】集塵ユニット33をショット投射前から予め
駆動させて吸引回収している状態にし、コンプレッサ37
からエアを供給することにより噴射ユニット32のタンク
内に入っているショット（図示せず）を投射ホース34を
介してピーニングヘッド機構９の投射ノズル15から投射
する。これにより、溶接部51の近傍をショットピーニン
グ施工できるようになっている。

【００３６】又、同時に投射されたショットを吸引回収
し繰り返し施工が行えるようになっている。制御盤39は
ショット噴射回収装置14を含めた表面加工装置８の各機
構の運転制御ができるようになっている。

【００３７】つぎに上記構成における原子炉内据付機器
の表面加工装置８の取扱方法の一例を説明する。図１及
び図２において、ショット噴射回収装置14の噴射ユニッ
ト32を仮設下部テンプレート40上に、又、集塵ユニット
33を原子炉圧力容器バルクヘッド41上に設置し、コンプ
レッサ37をオペレーションフロア42上に設置する。噴射
ユニット32と集塵ユニット33とダクトホース36で接続す
る。噴射ユニット32とコンプレッサ37とを空気配管38で
接続する。噴射ユニット32に投射ホース34と回収ホース
35を接続する。

【００３８】つぎに、仮設シールド７上で装置本体26、
ふた27、大径旋回ギア25及びクランプ機構13を２分割
し、ＣＲＤハウジング５上に位置決め機構12により位置
決めをしてインコアモニタ案内管３に取付け、装置本体
26を一体化する。この場合、投射ノズル15を所定の高さ
に設置する。

【００３９】投射ホース34及び回収ホース35をピーニン
グヘッド機構９の投射ノズル15と吸引管31に接続する。
ショット噴射回収装置14の集塵ユニット33を駆動させ、
回収ラインにより吸引回収を開始する。コンプレッサ37
を駆動させる。制御盤39の運転ボタンを押すとまず噴射
ユニット32が駆動し、投射ホース34を介してピーニング
ヘッド機構９の投射ノズル15よりショットが投射され
る。

【００４０】その後、所定の時間をおいて旋回機構11に
よりピーニングヘッド機構９が旋回し、ショットピーニ
ング施工を行う。なお、旋回機構11が停止すると噴射ユ
ニット32の駆動も停止する。旋回機構11でのピーニング
ヘッド機構９の旋回がインコアモニタ案内管３を一周す
ると引続き昇降機構10が駆動し、ショットピーニング施
工を行う。

【００４１】上記旋回、昇降作業を繰返し実施し、所定
のストロークで停止する。所定の施工部位の溶接部51に
対してショットピーニング施工が終了した後、集塵ユニ
ット33を停止する。以下、同様の手順で原子炉内底部に
設置されている全てのインコアモニタ案内管３とインコ
アモニタハウジング４との溶接部51の近傍をショットピ
ーニング施工する。なお、本実施の形態では溶接部51に
対してショットピーニングする例で説明したが、溶接部
51に限ることなく、原子炉内据付機器に対しても適用で
きることは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉内底部に林立す
るインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングで
構成される狭隘部のショットピーニング施工を作業員が
無理な体勢をとることなく正確にピーニングヘッドを位
置決めすることができ、施工時間を短縮するとともに作
業員の被曝線量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉内据付機器の表面加工装置
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における原子炉内据付機器の表面加工装置
を拡大し、その近傍を一部側面で示す縦断面図。

【図３】図２における表面加工装置を拡大して示す上面
図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…炉心シュラウド、３…インコ
アモニタ案内管、４…インコアモニタハウジング、５…
ＣＲＤハウジング、６…シュラウドサポートシリンダ、
７…仮設シールド、７ａ…開口部、８…表面加工装置、
９…ピーニングヘッド機構、10…昇降機構、11…旋回機
構、12…位置決め機構、13…クランプ機構、14…ショッ
ト噴射回収装置、15…投射ノズル、16…昇降シャフト、
17…目盛、18…指示棒、19…昇降モータ、20…ボールね
じ、21…ナット、22…シャフトハウジング、23…旋回モ
ータ、24…小径旋回ギア、25…大径旋回ギア、26…装置
本体、27…ふた、28…蝶ナット、29…パチン錠、30…ゴ
ムシール、31…吸引管、32…噴射ユニット、33…集塵ユ
ニット、34…投射ホース、35…回収ホース、36…ダクト
ホース、37…コンプレッサ、38…空気配管、39…制御
盤、40…仮設下部テンプレート、41…原子炉圧力容器バ
ルクヘッド、42…オペレーションフロア、43…サポー
ト、44…切欠き、45…ヒンジ、46…ハンドル、47…半割
パイプ、48…脚、49，50…金網、51…溶接部、52…ノズ
ル穴、53…サポートレグ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉内底部に林立するインコアモニタ
   案内管とインコアモニタハウジングとの溶接部近傍を気
   中でショットピーニング施工する原子炉内据付機器の表
   面加工装置において、前記溶接部近傍へショットを投射
   でき、かつ、溶射されたショットを吸引回収できる装置
   本体と、この装置本体に取付けたピーニングヘッド機構
   と、このピーニングヘッド機構を上下に昇降できる昇降
   機構と、前記ピーニングヘッド機構を前記インコアモニ
   タ案内管全周に旋回させる前記装置本体に設けた旋回機
   構と、前記ショットを高圧空気で噴射及び回収するショ
   ット噴射回収装置と、前記ピーニングヘッド機構、昇降
   機構、旋回機構及びショット噴射回収装置を運転制御す
   る制御盤とを備えたことを特徴とする原子炉内据付機器
   の表面加工装置。
2. 【請求項２】 前記装置本体及びピーニングヘッド機構
   を施工部位に位置決めする位置決め機構を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の原子炉内据付機器の表面加工
   装置。
3. 【請求項３】 前記装置本体及びこの装置本体の上端開
   口を閉塞するふたを２分割構成としてなることを特徴と
   する請求項１記載の原子炉内据付機器の表面加工装置。
4. 【請求項４】 前記装置本体及びふたに前記インコアモ
   ニタ案内管への着脱機構を設けてなることを特徴とする
   請求項１記載の原子炉内据付機器の表面加工装置。
5. 【請求項５】 前記装置本体及びふたに前記ショットを
   外部に漏洩させないショット密封シールを設けてなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の原子炉内据付機器の表面
   加工装置。