JP2001242280A

JP2001242280A - 欠陥補修方法

Info

Publication number: JP2001242280A
Application number: JP2000058024A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Obana; 健尾花; Kunio Miyazaki; 邦夫宮崎; Akira Konuma; 昭小沼; Eiji Kikuchi; 英二菊池; Jiro Kuniya; 治郎国谷; Hiroshi Tsujimura; 浩辻村; Atsushi Isawa; 淳石和; Nobuo Tada; 伸雄多田; Motomasa Fuse; 元正布施; Katsumi Nagasawa; 克己長澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、原子炉圧力容器内部の構造物
表面に開口した亀裂等の欠陥を確実に封止でき、この欠
陥を構造物の外部環境から確実に隔離できる欠陥補修方
法を提供することにある。【解決手段】本発明の欠陥補修方法は、欠陥の内部に存
在する不純物の一部あるいは全部を除去する第１の工程
と、前記欠陥を封止する第２の工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
トの供用期間中における原子炉圧力容器内部を構成する
構造物及び機器の補修方法に係り、特に亀裂状の欠陥が
発生している構造物及び機器の欠陥補修方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉圧力容器内部の構造物及び機器
は、高温高圧水の環境下において応力腐食割れ等の経年
的な亀裂状の欠陥の発生が懸念されている。応力腐食割
れは、材料自身の局部的な組成変化等の劣化因子，溶接
施工等で構造物及び機器に負荷されている引張残留応力
の応力因子、及び高温高圧水での腐食環境因子の重畳に
よって発生し、進展する。この亀裂が構造物及び機器を
貫通すると、原子力プラントの重大な事故に繋がる恐れ
があり、亀裂が発生した構造物及び機器に対して、亀裂
の進展や貫通を防止する対策が必要とされている。

【０００３】この対策として、例えば特開平７―６２８
９３号公報に、欠陥部を完全に機械的に除去し、その部
分を肉盛溶接等により埋め合わせる方法が開示されてい
る。また、特開昭５４―１１０４５号公報に、溶接金属
表面に開口した亀裂を覆うように余盛し、亀裂の進展を
防止する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平７―６２８９３
号公報に開示されている方法は、確実に欠陥を除去して
埋め合わせることで、欠陥の存在により低下が懸念され
る構造物の強度を回復するという点で優れている。しか
し、原子炉内のように、複雑形状の構造物が狭隘部に配
置されかつ中性子照射作業環境においては、非常に時間
を要する作業となる。

【０００５】また、特開昭５４―１１０４５号公報に開
示されている方法は、欠陥削除と埋め合わせの工程が不
要となるため作業時間を短くできる。しかし、亀裂が構
造物の内部方向に複雑で広範囲に存在している場合、構
造物表面の亀裂開口部への余盛溶接時に、亀裂内部に付
着している不純物（例えば、構造物が炉水環境に接して
いることから生じる腐食生成物，酸化皮膜，水分等）
が、溶接熱投入によって熱分解あるいは気化し、これら
のガスが亀裂内部から噴出する等により、健全な溶接ビ
ードを形成することが困難となる可能性がある。したが
って、亀裂を完全に封止できなく、炉水環境から亀裂を
隔離することが困難となり、亀裂の進展が継続する可能
性がある。

【０００６】本発明の目的は、原子炉圧力容器内部の構
造物表面に開口した亀裂等の欠陥を確実に封止でき、こ
の欠陥を構造物の外部環境から確実に隔離できる欠陥補
修方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、健全な溶
接ビードの形成特性（条件）について種々検討した結
果、溶接ビードの阻害要因が、欠陥内部に存在する酸化
物や水分，構造物を構成する鋼中に含まれる水素，酸化
物の分解に伴って生ずる酸素ガスなどであることを明ら
かにした。そこで本発明者らは、欠陥内部に存在する酸
化物等の不純物を除去した後で欠陥部を補修することに
より、欠陥を健全に補修できることを見出した。

【０００８】表１に、欠陥を補修溶接する際に溶接阻害
要因と考えられるガス成分，水分，酸化物などについ
て、本発明者らが検討した結果を示す。Ｆe₃Ｏ₄，α−
Ｆe₂Ｏ₃，ＦｅＯＯＨ等の鉄系酸化物，オキシ水酸化
物，水分などが存在する場合に、欠陥を溶接することが
困難であることが判った。すなわち、健全な溶接ビード
を形成する上では、酸化物，水分等の不純物を取り除く
ことが不可欠である。

【０００９】

【表１】

【００１０】次に、欠陥内部を覆っている酸化物から有
害な酸素を除去する方法を説明する。酸化物中の酸素を
除去する方法は、熱エネルギーを酸化物に投入して、酸
化物を加熱分解させることで達成される。酸化物を含ん
だ欠陥に熱エネルギーを投入する方法としては、ＴＩＧ
溶接，レーザ溶接，プラズマ溶接などの溶接アーク熱，
レーザビーム照射熱，プラズマアーク熱を利用する方法
が有効である。また、溶接による投入熱エネルギーの深
溶け込み性を助長するフラックスを予め欠陥に被覆する
ことで、熱エネルギーを欠陥深部まで容易に投入させる
方法も有効である。

【００１１】酸化物中の酸素を除去する別の方法は、水
素ガスや一酸化炭素ガス等の還元性ガスで加熱すること
による還元化学反応により達成される。このときの反応
温度は６００℃以上であり、高温であるほど酸素を除去
する化学反応の速度が早くなる。欠陥部を加熱する方法
としては、ＴＩＧ溶接，レーザ溶接及びプラズマ溶接な
どの熱エネルギーを投入する方法が有効である。

【００１２】酸化物中の酸素を除去する別の方法として
は、脱スケール剤を用いて、予め欠陥内部を覆っている
酸化物を除去する方法も効果的である。脱スケール剤と
して、蓚酸，クエン酸，塩酸，硝酸，硫酸，アルカリ過
マンガン酸塩，エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ），
カルボン酸塩等のキレート化合物を欠陥内部に浸透さ
せ、加熱することにより酸化物を溶解させる。このと
き、欠陥が存在する領域をカソード防食しながら脱スケ
ールする方法も効果的である。脱スケールした後は、た
だちに純水，溶剤などを用いて洗浄し、高圧ガスを噴射
して欠陥を乾燥させる。

【００１３】次に、欠陥内部に存在する水分，水素ガス
等を除去する方法を説明する。欠陥内部に存在する水
分，水素ガスを除去する方法には、欠陥に直接熱エネル
ギーを投入する方法や、欠陥及び周辺部分を外部加熱す
る方法がある。加熱温度は300℃以上であり、より高温
で処理することにより、水分や水素ガスを効率よく短時
間に排除することが可能になる。

【００１４】以上のように、欠陥内部に存在する酸化物
等の不純物を除去した後で、欠陥を溶接する工程を実施
することにより、欠陥を補修することが可能となる。

【００１５】以下、本発明の特徴をより具体的に説明す
る。本発明の欠陥補修方法は、欠陥の内部に存在する不
純物の一部あるいは全部を除去する第１の工程と、前記
欠陥が存在する領域の表面部に熱エネルギーを投入して
前記欠陥を封止する第２の工程とを有する。

【００１６】他の本発明は、構造物の欠陥が存在してい
る領域に熱エネルギーを投入して前記領域を溶融させ、
前記欠陥の内部に存在する不純物の一部あるいは全部を
溶融除去する第１の工程と、前記領域の表面部に熱エネ
ルギーを投入して前記領域の表面部を溶融させる第２の
工程とを有する。

【００１７】他の本発明は、構造物の欠陥が存在してい
る領域に熱エネルギーを投入して前記領域を溶融させ、
前記欠陥の内部に存在する不純物の一部あるいは全部を
溶融除去する第１の工程と、前記領域の表面部に肉盛溶
接を施す第２の工程とを有する。

【００１８】他の本発明は、構造物の欠陥が存在してい
る領域を脱スケール剤で被覆し、その後前記領域を洗浄
して前記欠陥の内部に存在する不純物の一部あるいは全
部を化学除去する第１の工程と、前記領域の表面部に熱
エネルギーを投入して前記領域の表面部を溶融させる第
２の工程とを有する。

【００１９】他の本発明は、構造物の欠陥が存在してい
る領域をシールド手段を用いて局部的に覆うことによ
り、前記領域に水が侵入しないようにして前記領域に熱
エネルギーを投入して前記領域を溶融させ、前記欠陥の
内部に存在する不純物の一部あるいは全部を溶融除去す
る第１の工程と、前記領域の表面部に熱エネルギーを投
入して前記領域の表面部を溶融させる第２の工程とを有
する。

【００２０】他の本発明は、構造物の欠陥が存在してい
る領域をシールド手段を用いて局部的に覆うことによ
り、前記領域に水が侵入しないようにして前記領域に熱
エネルギーを投入して前記領域を溶融させ、前記欠陥の
内部に存在する不純物の一部あるいは全部を溶融除去す
る第１の工程と、前記領域の表面部に肉盛溶接を施す第
２の工程とを有する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を用いて説明する。

【００２２】（実施例１）図３に、原子炉内の構造物で
あって、応力腐食割れ等によって発生した亀裂状の欠陥
を有する構成を示す。構造物１０１は、炭素含有量が
０.０２重量％以上であるオーステナイト系ステンレス
鋼等の鉄基合金、あるいはインコネル等のニッケル基合
金により構成されている。構造物１０１には、亀裂１０
４を有する欠陥１０３を含む領域１０２が存在してい
る。亀裂１０４を有する欠陥１０３の長さは、５００μ
ｍ以上である。

【００２３】図２に、亀裂１０４を有する欠陥１０３を
拡大した図面を示す。亀裂１０４を有する欠陥１０３の
内部には、構造物が炉水環境に接していることから生じ
る腐食生成物，酸化皮膜，水分等の不純物１０５、及び
欠陥空隙１０６が存在している。不純物１０５は亀裂１
０４の内壁面に付着しているか、あるいは亀裂１０４内
部に存在している。

【００２４】まず、亀裂１０４を有する欠陥１０３の大
きさや形状を把握するために、超音波あるいはＸ線等に
よる非破壊探傷検査を実施する。これにより亀裂１０４
を有する欠陥１０３の大きさや形状を把握した後、図１
に示すように、ＴＩＧ溶接を亀裂１０４を有する欠陥１
０３を含む領域１０２に実施し、ＴＩＧ溶接によるアー
ク熱を利用した欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７
を、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領域１０２に
投入する。欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７の投入
により、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領域１０
２が溶融ビード１０８内に含まれるように溶融処理を施
す。

【００２５】欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７の投
入により、欠陥１０３の内部に存在する腐食生成物，酸
化皮膜，水分等の不純物１０５の一部、あるいは全部が
熱分解を起こしてガス成分１０９となり、領域１０２か
ら気化することで消失し、溶融ビード１０８から噴出，
除去される。また同時に、欠陥不純物除去用熱エネルギ
ー１０７の投入により、欠陥空隙１０６の一部、あるい
は全部が溶融ビード１０８内に含まれ、溶融除去され
る。

【００２６】ＴＩＧ溶接は、不活性ガスをシールドガス
として使用し、作業者の手動操作、あるいは自動操作に
より実施される。この際、欠陥不純物除去用熱エネルギ
ー１０７により投入される入熱量は、ＴＩＧ溶接のアー
ク熱であり、対象となる構造物１０１の板厚や形状、あ
るいは発生している亀裂１０４，欠陥１０３、及び領域
１０２の大きさに応じてＴＩＧ溶接の溶接条件として調
節する。また、この段階での欠陥不純物除去用熱エネル
ギー１０７の投入は、できるだけ小入熱であることが望
ましいが、亀裂１０４を有する欠陥１０３の内部に存在
する不純物１０５、及び欠陥空隙１０６の除去、あるい
は縮小が目的であるため、従来のように大入熱を投入し
ても構わない。

【００２７】また欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７
の投入投影面積が、亀裂１０４，欠陥１０３、及び領域
１０２の大きさよりも小さい場合には、欠陥不純物除去
用熱エネルギー１０７の投入により形成される溶融ビー
ド１０８に亀裂１０４，欠陥１０３、及び領域１０２が
含まれるように、ＴＩＧ溶接の電極を移動させることで
欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７を移動させても構
わない。その際、点溶接施工法により各溶融ビード１０
８を重なるように、溶接ビード１０８を連続もしくは断
続的に形成させて、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含
む領域１０２を覆うように溶融ビード１０８を形成させ
てもよい。また、欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７
はスポット状に投入されても構わない。

【００２８】本実施例では、ＴＩＧ溶接のアーク熱によ
る欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７は、入熱量が１
０ｋＪ／cm以上で、構造物１０１の表面より５mm以上の
深さまで投入される。

【００２９】以上のような工程により、欠陥１０３内の
亀裂１０４内部に存在する腐食生成物，酸化皮膜，水分
等の不純物１０５、あるいは欠陥空隙１０６を、溶融ビ
ード１０８の内部及び表面上、及び領域１０２から完全
に除去することが好ましい。但し、図１４に示すよう
に、ＴＩＧ溶接の溶接条件によっては、亀裂１０４を有
する欠陥１０３を含む領域１０２全てを、溶融ビード１
０８で完全に覆うことができす、欠陥１０３内の亀裂１
０４内部に存在する腐食生成物，酸化皮膜，水分等の不
純物１０５、あるいは欠陥空隙１０６を領域１０２から
完全に除去できない可能性がある。

【００３０】また、欠陥１０３の内部に存在する腐食生
成物，酸化皮膜，水分等の不純物１０５の種類、あるい
は量により、溶融ビード１０８から噴出するガス成分10
9は様々であり、また噴出量も変化する可能性がある。
このため、図４に示すように欠陥不純物除去用熱エネル
ギー１０７の投入により、不純物１０５が溶融ビード１
０８内で撹拌され、溶融スラグとしてに浮上し、溶融ビ
ード１０８の表面、及び表面近傍にその一部が残存して
付着する可能性がある。したがって、溶融ビード１０８
の溶融状態での粘性、あるいはぬれ性が劣化することで
溶融ビード１０８の表面形状は乱れ、健全なビード形状
を有することができない可能性がある。

【００３１】また、ガス成分１０９の噴出量が過多とな
り、溶融ビード１０８の表面形状は乱れ、溶融ビード１
０８の表面に新たな欠陥が発生し、健全なビード形状を
有することができない可能性がある。特に、ＴＩＧ溶接
の電極を移動させることで欠陥不純物除去用熱エネルギ
ー１０７を移動させる場合、移動方向の終端部に集中し
てガス成分１０９の噴出が過多となり、溶融ビード１０
８の表面に新たな欠陥が発生する可能性がある。

【００３２】そこで上述した工程を第１の工程とし、次
に第２の工程として、図５に示すように、不純物１０５
の残存やガス成分１０９の噴出により、健全性が損なわ
れている第１の工程で形成された溶融ビード１０８の表
面、及び領域１０２に対して、欠陥封止用熱エネルギー
１１０を投入し、溶融処理を行い、欠陥封止用溶融ビー
ド１１１を形成させる。

【００３３】この際、第１の工程において投入された欠
陥不純物除去用熱エネルギー１０７による、溶融ビード
１０８表面上に存在する不純物１０５の付着、及びガス
成分１０９の過多な噴出によって新たな欠陥の発生、等
に影響される溶融ビード108表面上の乱れが、欠陥封止
用熱エネルギー１１０投入によって溶融除去され、健全
な表面形状を有する欠陥封止用溶融ビード１１１が溶融
ビード１０８、及び領域１０２上に形成される。

【００３４】本実施例では、欠陥封止用熱エネルギー１
１０の投入は、第１の工程での欠陥不純物除去用熱エネ
ルギー１０７の投入と同様に、ＴＩＧ溶接によるアーク
熱である。ＴＩＧ溶接は、不活性ガスをシールドガスと
して使用し、作業者の手動操作、あるいは自動操作によ
り実施される。

【００３５】この際、第１の工程で投入される欠陥不純
物除去用熱エネルギー１０７よりも、第２の工程で投入
される欠陥封止用熱エネルギー１１０は小さく、小入熱
であることが望ましい。欠陥封止用熱エネルギー１１０
はＴＩＧ溶接のアーク熱であり、ＴＩＧ溶接の溶接条件
として調節する。具体的には、欠陥封止用熱エネルギー
１１０の入熱量は、２.０ｋＪ／cm以下であることが好
ましい。

【００３６】欠陥封止用熱エネルギー１１０は、図５に
示すように、溶融ビード１０８の表面、及び領域１０２
に対して、ＴＩＧ溶接の電極を移動させることで投入さ
れる。その際、図６に示すように、点溶接施工法により
各欠陥封止用溶融ビード111の一部が重なるよう、各欠
陥封止用溶融ビード１１１を連続もしくは断続的に形成
させて、溶融ビード１０８の表面、及び領域１０２を覆
うように欠陥封止用溶融ビード１１１を形成させてもよ
い。また、欠陥封止用熱エネルギー１１０がスポット状
に投入されても構わない。欠陥封止用溶融ビード１１１
の重ねる幅は、欠陥封止用溶融ビード１１１幅の１／４
〜１／２が適当である。

【００３７】また、図１４に示すように、第１の工程で
投入された欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７で亀裂
１０４を有する欠陥１０３が完全に除去されない場合で
も、第２の工程で投入される欠陥封止用熱エネルギー１
１０による欠陥封止用溶融ビード１１１の形成により、
図１５又は図１６に示すように、亀裂１０４を有する欠
陥１０３が外環境より隔離され、亀裂１０４を有する欠
陥１０３の進展を防止できる。

【００３８】本実施例では、ＴＩＧ溶接のアーク熱によ
る欠陥封止用熱エネルギー１１０は、入熱量が２ｋＪ／
cm以下で、構造物１０１の表面より１mm以下の深さまで
投入される。

【００３９】上述の第１の工程では、投入される欠陥不
純物除去用熱エネルギー１０７は、エネルギー源をＴＩ
Ｇ溶接としたことによるアーク熱としたが、ＤＣ電源を
用いたＴＩＧ溶接，ＡＣ電源を用いたＴＩＧ溶接のいず
れかであって構わない。

【００４０】上述の第１の工程，第２の工程では、投入
される欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７、及び欠陥
封止用熱エネルギー１１０は、エネルギー源をＴＩＧ溶
接としたことによるアーク熱としたが、レーザ溶接によ
るレーザビーム照射熱、あるいはプラズマ溶接によるプ
ラズマアーク熱であっても構わない。また、第１の工程
と第２の工程で、異なったエネルギー源を組み合わせて
用いても構わない。

【００４１】ＴＩＧ溶接，レーザ溶接，プラズマ溶接の
溶接条件は、所望により決められる。特に、エネルギー
源をレーザ溶接として、投入される熱エネルギーをレー
ザビーム照射熱とした場合、高エネルギー密度の特性の
ため、所望のビーム集光条件を選択することにより、狭
い範囲への深溶け込み溶接が可能である。したがって、
構造物１０１内部のより深い位置に存在する亀裂１０４
を有する欠陥１０３の溶融除去に対しては、有効な手段
である。レーザ溶接では、溶融ビード１０８の表面、及
び領域１０２に対して、レーザトーチを移動させること
で投入されても構わない。

【００４２】以上のように、２段階の工程を含んだ補修
を施すことによって、亀裂内部に存在する不純物を除去
し、且つ亀裂状の欠陥を除去する補修を行い、亀裂の進
展による貫通損傷を防止でき、且つ、その後も補修部分
に欠陥が発生しにくくなる。（実施例２）本発明の第２の実施例として、第２の工程
として肉盛溶接を実施し、図３の欠陥１０３を補修する
方法について説明する。本実施例も実施例１と同様に、
構造物１には、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領
域１０２が存在している。亀裂１０４を有する欠陥１０
３の長さは、５００μｍ以上である。

【００４３】まず、実施例１と同様に、亀裂１０４を有
する欠陥１０３の大きさや形状を把握するために、超音
波あるいはＸ線等による非破壊探傷検査を実施する。こ
れにより亀裂１０４を有する欠陥１０３の大きさや形状
を把握した後、図１に示すように、ＴＩＧ溶接を亀裂１
０４を有する欠陥１０３を含む領域１０２に実施し、Ｔ
ＩＧ溶接によるアーク熱を利用した欠陥不純物除去用熱
エネルギー１０７を、亀裂１０４を有する欠陥１０３を
含む領域１０２に投入する。

【００４４】実施例１と同様に、欠陥不純物除去用熱エ
ネルギー１０７の投入により、欠陥１０３の内部に存在
する腐食生成物，酸化皮膜，水分等の不純物１０５の一
部、あるいは全部が熱分解を起こしてガス成分１０９と
なり、領域１０２から気化することで消失し、溶融ビー
ド１０８から噴出，除去される。また同時に、欠陥不純
物除去用熱エネルギー１０７の投入により、欠陥空隙１
０６の一部、あるいは全部が溶融ビード１０８内に含ま
れ、溶融除去される。

【００４５】ＴＩＧ溶接の条件は、実施例１と同様で、
不活性ガスをシールドガスとして使用し、作業者の手動
操作、あるいは自動操作により実施される。この際、ア
ーク熱による欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７によ
り投入される入熱量は、できるだけ小入熱であることが
望ましいが、従来のように大入熱を投入しても構わな
い。また、実施例１と同様に、ＴＩＧ溶接の電極を移動
させることで欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７を移
動させても構わない。その際、点溶接施工法により各溶
融ビード１０８を重なるように、溶接ビード１０８を連
続もしくは断続的に形成させて、亀裂１０４を有する欠
陥１０３を含む領域１０２を覆うように溶融ビード１０
８を形成させてもよい。また、欠陥不純物除去用熱エネ
ルギー107はスポット状に投入されても構わない。

【００４６】上述した工程を第１の工程とし、次に第２
の工程として、図７に示すように、不純物１０５の残存
やガス成分１０９の噴出により、健全性が損なわれてい
る第１の工程で形成された溶融ビード１０８の表面、及
び領域１０２に対して、フィラー状の溶加材１１２を供
給しつつ、封止肉盛用熱エネルギー１１３を投入して溶
加材１１２を溶融させ、溶融ビード１０８の表面、及び
領域１０２を溶加材１１２からなる肉盛溶接金属で覆
い、欠陥封止用肉盛溶接部１１４を形成させる。溶加材
１１２の成分は、構造物１０１がオーステナイト系ステ
ンレス鋼の場合、ＳＵＳ３０８Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｌ等
で、炭素含有量が０.０２重量％以下であることが望ま
しい。

【００４７】この際、第１の工程において投入された欠
陥不純物除去用熱エネルギー１０７による、溶融ビード
１０８表面上に存在する不純物１０５の付着、及びガス
成分１０９の過多な噴出によって新たな欠陥の発生、等
に影響される溶融ビード108表面上の乱れが、封止肉盛
用熱エネルギー１１３投入によって溶融除去され、且つ
溶加材１１２の溶融による肉盛溶接金属により積極的に
封止され、健全な表面形状を有する欠陥封止用肉盛溶接
部１１４が溶融ビード１０８、及び領域１０２上に形成
される。

【００４８】封止肉盛用熱エネルギー１１３の投入は、
実施例１の欠陥封止用熱エネルギー１１０の投入と同様
にＴＩＧ溶接によるアーク熱であり、ＴＩＧ溶接は、不
活性ガスをシールドガスとして使用し、作業者の手動操
作あるいは自動操作により実施される。この際、第１の
工程で投入される欠陥不純物除去用熱エネルギー107よ
りも、第２の工程で投入される封止肉盛用熱エネルギー
１１３は小さく、小入熱であることが望ましい。封止肉
盛用熱エネルギー１１３はＴＩＧ溶接のアーク熱であ
り、ＴＩＧ溶接の溶接条件として調節する。具体的に
は、封止肉盛用熱エネルギー１１３の入熱量は、２.０
ｋＪ／cm以下であることが好ましい。

【００４９】封止肉盛用熱エネルギー１１３は、図７に
示すように、溶融ビード１０８の表面、及び領域１０２
に対して、ＴＩＧ溶接の電極を移動させることで投入さ
れる。その際、図８に示すように、点溶接施工法により
各欠陥封止用肉盛溶接部114の一部が重なるよう、各欠
陥封止用肉盛溶接部１１４を連続もしくは断続的に形成
させて、溶融ビード１０８の表面、及び領域１０２を覆
うように欠陥封止用肉盛溶接部１１４を形成させてもよ
い。また、封止肉盛用熱エネルギー１１３がスポット状
に投入されても構わない。欠陥封止用肉盛溶接部１１４
の重ねる幅は、欠陥封止用肉盛溶接部１１４幅の１／４
〜１／２が適当である。

【００５０】また、図１４に示すように、第１の工程で
投入された欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７で亀裂
１０４を有する欠陥１０３が完全に除去されない場合で
も、第２の工程で投入される封止肉盛用熱エネルギー１
１３による欠陥封止用肉盛溶接部１１４の形成により、
図１７又は図１８に示すように、亀裂１０４を有する欠
陥１０３が外環境より隔離され、亀裂１０４を有する欠
陥１０３の進展を防止できる。

【００５１】上述の第１の工程，第２の工程では、投入
される欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７、及び封止
肉盛用熱エネルギー１１３は、エネルギー源をＴＩＧ溶
接としたことによるアーク熱としたが、レーザ溶接によ
るレーザビーム照射熱、あるいはプラズマ溶接によるプ
ラズマアーク熱であっても構わない。また、第１の工程
と第２の工程で、異なったエネルギー源を組み合わせて
用いても構わない。

【００５２】ＴＩＧ溶接，レーザ溶接，プラズマ溶接の
溶接条件は、所望により決められる。特に、エネルギー
源をレーザ溶接として、投入される熱エネルギーをレー
ザビーム照射熱とした場合、高エネルギー密度の特性の
ため、所望のビーム集光条件を選択することにより、狭
い範囲への深溶け込み溶接が可能である。したがって、
構造物１０１内部のより深い位置に存在する亀裂１０４
を有する欠陥１０３の溶融除去に対しては、有効な手段
である。レーザ溶接では、溶融ビード１０８の表面、及
び領域１０２に対して、レーザトーチを移動させること
で投入されても構わない。

【００５３】また、本実施例では、第２の工程で肉盛溶
接を実施したが、第２の工程は実施例１と同様にし、そ
の後に第３の工程として、上述した肉盛溶接を実施して
も構わない。また、本実施例による上述した第２の工程
の肉盛溶接後に、第３の工程として、実施例１の第２の
工程を実施しても構わない。またこれらを適宜組み合わ
せても構わない。

【００５４】以上のような工程により、欠陥１０３内の
亀裂１０４内部に存在する腐食生成物，酸化皮膜，水分
等の不純物１０５、あるいは欠陥空隙１０６を、溶融ビ
ード１０８内部、及び表面上、そして領域１０２から完
全に除去することが好ましい。

【００５５】以上のように、２段階の工程を含んだ補修
を施すことによって、亀裂内部に存在する不純物を除去
し、且つ亀裂状の欠陥を除去する補修を行い、亀裂の進
展による貫通損傷を防止でき、且つ、その後も補修部分
に欠陥が発生しにくくなる。（実施例３）本発明の第３の実施例として、熱エネルギ
ーの投入範囲を還元性を有する雰囲気で被覆しながら、
図３の欠陥１０３を補修する方法について説明する。本
実施例も実施例１と同様に、構造物１には、亀裂１０４
を有する欠陥１０３を含む領域１０２が存在している。
亀裂１０４を有する欠陥１０３の長さは、５００μｍ以
上である。

【００５６】まず、実施例１と同様に、亀裂１０４を有
する欠陥１０３の大きさや形状を把握するために、超音
波あるいはＸ線等による非破壊探傷検査を実施する。こ
れにより亀裂１０４を有する欠陥１０３の大きさや形状
を把握した後、図９に示すように、還元性雰囲気１１５
で被覆しながら、ＴＩＧ溶接を亀裂１０４を有する欠陥
１０３を含む領域１０２に実施し、ＴＩＧ溶接によるア
ーク熱を利用した欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７
を、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領域１０２に
投入する。

【００５７】欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７の投
入により、欠陥１０３の内部に存在する腐食生成物，酸
化皮膜，水分等の不純物１０５の一部、あるいは全部が
熱分解を起こしてガス成分１０９となり、領域１０２か
ら気化することで消失し、溶融ビード１０８から噴出，
除去される。また同時に、欠陥不純物除去用熱エネルギ
ー１０７の投入により、欠陥空隙１０６の一部、あるい
は全部が溶融ビード１０８内に含まれ、溶融除去され
る。

【００５８】さらに還元性雰囲気１１５で覆いながら欠
陥不純物除去用熱エネルギー１０７を投入することによ
り、欠陥１０３の内部に存在する不純物１０５の、特に
酸化皮膜等の酸化物が、欠陥不純物除去用熱エネルギー
１０７による加熱、及び還元性雰囲気１１５により還元
反応を起こし、ガス成分１０９への分解，消失が助長さ
れ、溶融ビード１０８からの噴出，除去が促進される。

【００５９】また実施例１と同様に、ＴＩＧ溶接の電極
を移動させることで欠陥不純物除去用熱エネルギー１０
７を移動させても構わない。その際、点溶接施工法によ
り各溶融ビード１０８を重なるように、溶接ビード１０
８を連続もしくは断続的に形成させて、亀裂１０４を有
する欠陥１０３を含む領域１０２を覆うように溶融ビー
ド１０８を形成させてもよい。また、欠陥不純物除去用
熱エネルギー１０７はスポット状に投入されても構わな
い。

【００６０】ＴＩＧ溶接の条件は、実施例１と同様で、
作業者の手動操作、あるいは自動操作により実施され
る。

【００６１】また、実施例１では、不活性ガスをシール
ドガスとして使用しているが、本実施例では、不活性ガ
スの代わりに、還元性ガスをシールドガスとして用いて
も構わない。あるいは、不活性ガス中に還元性ガスを混
入させて構成されるガスをシールドガスとして用いても
構わない。この際、還元性ガスとしては、水素、あるい
は一酸化炭素のいずれか、及びこれらを組み合わせたガ
スで構成されていることが望ましい。このような構成の
ガスをシールドガスとして用いることで、還元性雰囲気
１１５が成立し、好適である。また、実施例１と同様
に、アーク熱による欠陥不純物除去用熱エネルギー１０
７により投入される入熱量は、できるだけ小入熱である
ことが望ましいが、従来のように大入熱を投入しても構
わない。

【００６２】上述した工程を第１の工程とし、次に第２
の工程としては、実施例１に記載の第２の工程と同様、
あるいは実施例２に記載の第２の工程である肉盛溶接を
実施しても構わない。あるいはこれらを組み合わせても
構わない。また、ＴＩＧ溶接によるアーク熱、あるいは
レーザ溶接によるレーザビーム照射熱、あるいはプラズ
マ溶接によるプラズマアーク熱であっても構わない。ま
た、第１の工程と第２の工程で、異なったエネルギー源
を組み合わせて用いても構わない。ＴＩＧ溶接，レーザ
溶接，プラズマ溶接の溶接条件は、所望により決められ
る。

【００６３】特に、エネルギー源をレーザ溶接として、
投入される熱エネルギーをレーザビーム照射熱とした場
合、高エネルギー密度の特性のため、所望のビーム集光
条件を選択することにより、狭い範囲への深溶け込み溶
接が可能である。したがって、構造物１０１内部のより
深い位置に存在する亀裂１０４を有する欠陥１０３の溶
融除去に対しては、有効な手段である。レーザ溶接で
は、溶融ビード１０８の表面、及び領域１０２に対し
て、レーザトーチを移動させることで投入されても構わ
ない。

【００６４】以上のような工程により、欠陥１０３内の
亀裂１０４内部に存在する腐食生成物，酸化皮膜，水分
等の不純物１０５、あるいは欠陥空隙１０６を、溶融ビ
ード１０８内部、及び表面上、そして領域１０２から完
全に除去することが好ましい。

【００６５】また、図１４に示すように、第１の工程で
投入された熱エネルギーで亀裂104を有する欠陥１０３
が完全に除去されない場合でも、図１５，図１６，図１
７，図１８に示すように、第２の工程で投入される熱エ
ネルギーによって形成される欠陥封止用溶融ビード１１
１、あるいは欠陥封止用肉盛溶接部１１４により、亀裂
１０４を有する欠陥１０３が外環境より隔離され、亀裂
１０４を有する欠陥１０３の進展を防止できる。

【００６６】以上のように、２段階の工程を含んだ補修
を施すことによって、亀裂内部に存在する不純物を除去
し、且つ亀裂状の欠陥を除去する補修を行い、亀裂の進
展による貫通損傷を防止でき、且つ、その後も補修部分
に欠陥が発生しにくくなる。（実施例４）本発明の第４の実施例として、投入される
熱エネルギーが欠陥内部に深く到達することを助長する
能力を有するフラックスであらかじめ被覆しながら、図
３の欠陥１０３を補修する方法について説明する。本実
施例も実施例１と同様に、構造物１には、亀裂１０４を
有する欠陥１０３を含む領域１０２が存在している。亀
裂１０４を有する欠陥１０３の長さは、５００μｍ以上
である。

【００６７】まず、実施例１と同様に、亀裂１０４を有
する欠陥１０３の大きさや形状を把握するために、超音
波あるいはＸ線等による非破壊探傷検査を実施する。こ
れにより亀裂１０４を有する欠陥１０３の大きさや形状
を把握した後、図１０に示すように、熱エネルギーの深
溶け込み性を助長する作用を有するフラックス１１６
で、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領域１０２を
被覆する。その後、図１１に示すように、ＴＩＧ溶接を
亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領域１０２に実施
し、ＴＩＧ溶接によるアーク熱を利用した欠陥不純物除
去用熱エネルギー１０７を、亀裂１０４を有する欠陥１
０３を含む領域１０２に投入する。

【００６８】欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７の投
入により、欠陥１０３の内部に存在する腐食生成物，酸
化皮膜，水分等の不純物１０５の一部、あるいは全部が
熱分解を起こしてガス成分１０９となり、領域１０２か
ら気化することで消失し、溶融ビード１１７から噴出，
除去される。また同時に、欠陥不純物除去用熱エネルギ
ー１０７の投入により、欠陥空隙１０６の一部、あるい
は全部が溶融ビード１１７内に含まれ、溶融除去され
る。

【００６９】さらにフラックス１１６で覆いながら欠陥
不純物除去用熱エネルギー１０７を投入することによ
り、欠陥不純物除去用熱エネルギー１０７が亀裂１０４
を有する欠陥１０３を含む領域１０２により深く投入さ
れ、溶融ビード１１７が、実施例１のフラックス１１６
を使用しない場合の溶融ビード１０８よりも、より深
く、大きく形成されるので、不純物１０５の除去、及び
欠陥空隙１０６の溶融除去が促進される。

【００７０】また、実施例１で形成される溶融ビード１
０８の深さと同程度の溶融ビード１１７で必要十分であ
る場合は、ＴＩＧ溶接の欠陥不純物除去用熱エネルギー
１０７であるアーク熱の欠陥１０３への入熱量を小さく
することができ、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む
領域１０２への熱影響を少なくすることができる。

【００７１】また実施例１と同様に、ＴＩＧ溶接の電極
を移動させることで欠陥不純物除去用熱エネルギー１０
７を移動させても構わない。その際、点溶接施工法によ
り各溶融ビード１１７を重なるように、溶接ビード１１
７を連続もしくは断続的に形成させて、亀裂１０４を有
する欠陥１０３を含む領域１０２を覆うように溶融ビー
ド１１７を形成させてもよい。また、欠陥不純物除去用
熱エネルギー１０７はスポット状に投入されても構わな
い。

【００７２】ＴＩＧ溶接の条件は、実施例１と同様で、
作業者の手動操作、あるいは自動操作により実施され
る。

【００７３】また、実施例１と同様に、本実施例では、
不活性ガスをシールドガスとして使用するが、実施例３
と同様に、不活性ガスの代わりに、還元性ガスをシール
ドガスとして用いても構わない。あるいは、不活性ガス
中に還元性ガスを混入させて構成されるガスをシールド
ガスとして用いても構わない。この際、還元性ガスとし
ては、水素、あるいは一酸化炭素のいずれか、及びこれ
らを組み合わせたガスで構成されていることが望まし
い。また、実施例１と同様に、アーク熱による欠陥不純
物除去用熱エネルギー１０７により投入される入熱量
は、できるだけ小入熱であることが望ましいが、従来の
ように大入熱を投入しても構わない。

【００７４】上述した工程を第１の工程とし、次に第２
の工程としては、実施例１に記載の第２の工程と同様、
あるいは実施例２に記載の第２の工程である肉盛溶接を
実施しても構わない。あるいはこれらを組み合わせても
構わない。また、ＴＩＧ溶接によるアーク熱、あるいは
レーザ溶接によるレーザビーム照射熱、あるいはプラズ
マ溶接によるプラズマアーク熱であっても構わない。ま
た、第１の工程と第２の工程で、異なったエネルギー源
を組み合わせて用いても構わない。ＴＩＧ溶接，レーザ
溶接，プラズマ溶接の溶接条件は、所望により決められ
る。

【００７５】特に、エネルギー源をレーザ溶接として、
投入される熱エネルギーをレーザビーム照射熱とした場
合、高エネルギー密度の特性のため、所望のビーム集光
条件を選択することにより、狭い範囲への深溶け込み溶
接が可能である。したがって、構造物１０１内部のより
深い位置に存在する亀裂１０４を有する欠陥１０３の溶
融除去に対しては、有効な手段である。レーザ溶接で
は、溶融ビード１０８の表面、及び領域１０２に対し
て、レーザトーチを移動させることで投入されても構わ
ない。

【００７６】以上のような工程により、欠陥１０３内の
亀裂１０４内部に存在する腐食生成物，酸化皮膜，水分
等の不純物１０５、あるいは欠陥空隙１０６を、溶融ビ
ード１１７内部、及び表面上、そして領域１０２から完
全に除去することが好ましい。

【００７７】また、図１４に示すように、第１の工程で
投入された熱エネルギーで亀裂１０４を有する欠陥１０
３が完全に除去されない場合でも、図１５，図１６，図
１７，図１８に示すように、第２の工程で投入される熱
エネルギーによって形成される欠陥封止用溶融ビード１
１１、あるいは欠陥封止用肉盛溶接部１１４により、亀
裂１０４を有する欠陥１０３が外環境より隔離され、亀
裂１０４を有する欠陥１０３の進展を防止できる。

【００７８】以上のように、２段階の工程を含んだ補修
を施すことによって、亀裂内部に存在する不純物を除去
し、且つ亀裂状の欠陥を除去する補修を行い、亀裂の進
展による貫通損傷を防止でき、且つ、その後も補修部分
に欠陥が発生しにくくなる。（実施例５）本発明の第５の実施例として、脱スケール
剤であらかじめ被覆して、図３の欠陥１０３を補修する
方法について説明する。本実施例も実施例１と同様に、
構造物１には、亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領
域１０２が存在している。亀裂１０４を有する欠陥１０
３の長さは、５００μｍ以上である。

【００７９】まず、実施例１と同様に、亀裂１０４を有
する欠陥１０３の大きさや形状を把握するために、超音
波あるいはＸ線等による非破壊探傷検査を実施する。こ
れにより亀裂１０４を有する欠陥１０３の大きさや形状
を把握した後、図１９に示すように、脱スケール剤１１
８を亀裂１０４を有する欠陥１０３を含む領域１０２を
被覆し、領域１０２を加熱雰囲気１１９とする。

【００８０】本実施例では、脱スケール剤１１８として
１０％蓚酸溶液を用い、脱スケール剤１１８を被覆した
領域１０２を、加熱温度３０℃の加熱雰囲気１１９で覆
った。脱スケール剤１１８が亀裂１０４を有する欠陥１
０３の内部に浸透し、欠陥１０３の内部に存在、あるい
は付着している腐食生成物，酸化皮膜等の不純物１０５
の一部、あるいは全部が、脱スケール剤１１８により化
学分解される。その後、亀裂１０４を有する欠陥１０３
内部を洗浄し、乾燥することで、不純物１０５が除去さ
れる。

【００８１】本実施例では、脱スケール剤１１８を１０
％蓚酸溶液としたが、クエン酸，塩酸，硝酸，硫酸，ア
ルカリ過マンガン酸塩，ＥＤＴＡ，カルボン酸塩のいず
れか、及びこれらを組み合わせた溶液、あるいは固形状
であっても構わない。

【００８２】上述した工程を第１の工程とし、次に第２
の工程としては、図２０，図２１に示すように、封止肉
盛用熱エネルギー１１３を投入して、実施例２に記載と
同様の第２の工程である肉盛溶接を実施する。あるい
は、図２２，図２３に示すように、実施例１記載の第２
の工程と同様に、欠陥封止用熱エネルギー１１０を投入
しても構わない。あるいはこれらを組み合わせても構わ
ない。また、ＴＩＧ溶接によるアーク熱、あるいはレー
ザ溶接によるレーザビーム照射熱、あるいはプラズマ溶
接によるプラズマアーク熱であっても構わない。ＴＩＧ
溶接，レーザ溶接，プラズマ溶接の溶接条件は、所望に
より決められる。

【００８３】以上のような工程により、欠陥１０３内の
亀裂１０４内部に存在する腐食生成物，酸化皮膜，水分
等の不純物１０５を、そして領域１０２から完全に除去
することが好ましい。以上のように、亀裂１０４を有す
る欠陥１０３が外環境より隔離され、亀裂１０４を有す
る欠陥１０３の進展を防止できる。以上のように、２段
階の工程を含んだ補修を施すことによって、亀裂内部に
存在する不純物を除去し、且つ亀裂状の欠陥を除去する
補修を行い、亀裂の進展による貫通損傷を防止でき、且
つ、その後も補修部分に欠陥が発生しにくくなる。

【００８４】（実施例６）本発明の第６の実施例とし
て、水中環境下の構造物において、水と接している構造
物表面に開口部を有する亀裂状の欠陥を補修する補修方
法について説明する。図１２及び図１３は、本発明の一
実施に係る水中亀裂補修装置である。図１２に示す実施
の形態に係る水中亀裂補修装置２０１は、水中環境下に
ある構造物２０２の亀裂２０３を溶接する水中ＴＩＧ溶
接加工装置である。

【００８５】ＴＩＧ溶接電源２０８は水中環境外に設置
され、溶接アーク２１１を発生させる溶接トーチ２０４
の部分だけが水中に設置される。ここで、溶接トーチ２
０４及び溶接部２１０は水と接触しないように隔壁２０
５で覆われ、隔壁２０５内部にシールドガス２１２を高
速，高圧で導入することにより、局部的に水が排除され
た水排除空間２１３（溶接部２１０はガスシールドされ
た空間）が形成されている。隔壁２０５は、構造物２０
２の亀裂２０３に対向した部分が開口しており、亀裂２
０３の幅方向を全て覆うような形状に設定されて構造物
２０２の平坦部を覆っており、隔壁２０５が構造物２０
２と接触する裾部には固体壁２０６が設けられている。
本実施例では、固体壁２０６は約５mmの厚さのカーボン
繊維で織られたフェルト状の布から構成され、シールド
ガス２１２はアルゴンガスとしている。

【００８６】また亀裂２０３が長尺で、隔壁２０５で亀
裂２０３全てを覆えない場合には、図１３に示す水中亀
裂補修装置２１４ように、隔壁２０５の外周に水ノズル
207を設け、亀裂２０３に向かって水を高速，高圧で噴
出することにより水カーテンによる水壁２０９を形成
し、亀裂２０３内部の水排除を行う。このようにして、
溶接アーク２１１、及び溶接アークが亀裂２０３上に投
入される溶接部２１０の周囲から局部的に水を排除し、
安定した水排除空間２１３を形成し、亀裂状の欠陥を補
修する。

【００８７】亀裂２０３の補修方法は、ＴＩＧ溶接によ
る溶接アーク２１１の熱エネルギーを利用して、実施例
１記載と同様に第１の工程、及び第２の工程と実施され
る。あるいは、実施例２記載と同様に、第１の工程、及
び第２の工程である肉盛溶接が実施されても構わない。
あるいは、実施例３記載と同様に、水排除空間２１３内
部を還元性雰囲気として、第１の工程、及び第２の工程
が実施されても構わない。この場合、シールドガス２１
２を還元性ガスとしても構わない。

【００８８】あるいは、不活性ガス中に還元性ガスを混
入させて構成されるガスをシールドガス２１２として用
いても構わない。この際、還元性ガスとしては、水素、
あるいは一酸化炭素のいずれか、及びこれらを組み合わ
せたガスで構成されていることが望ましい。このような
構成のガスをシールドガス２１２として用いることで、
水排除空間２１３が還元性雰囲気となり、好適である。
あるいは、実施例４記載と同様に、投入される溶接アー
ク２１１が亀裂２０３内部に深く到達することを助長す
る能力を有するフラックスで、あらかじめ亀裂２０３被
覆しながら溶接アーク２１１を投入して第１の工程、及
び第２の工程が実施されても構わない。あるいは、実施
例５記載と同様に、亀裂２０３内部の不純物を除去する
脱スケール剤で、あらかじめ亀裂２０３被覆した後に、
溶接アーク２１１を投入して第２の工程が実施されても
構わない。

【００８９】また、本実施例では、ＴＩＧ溶接による溶
接アークを用いた熱エネルギーの投入を実施したが、レ
ーザ溶接によるレーザビーム照射熱を用いた熱エネルギ
ー、あるいはプラズマ溶接によるプラズマ溶接アークを
用いた熱エネルギーであっても構わない。特に、エネル
ギー源をレーザ溶接として、投入される熱エネルギーを
レーザビーム照射熱とした場合、高エネルギー密度の特
性のため、所望のビーム集光条件を選択することによ
り、狭い範囲への深溶け込み溶接が可能である。したが
って、構造物１０１内部のより深い位置に存在する亀裂
１０４を有する欠陥１０３の溶融除去に対しては、有効
な手段である。レーザ溶接では、溶融ビード１０８の表
面、及び領域１０２に対して、レーザトーチを移動させ
ることで投入されても構わない。

【００９０】（実施例７）図２４は、沸騰水型原子力プ
ラントの原子炉３０１の斜視図である。原子力プラント
における原子炉３０１は多量の放射線が発せられてい
る。特に原子炉内構造物である、燃料棒３０２の格納さ
れている圧力容器３０３内のシュラウド304や、上部格
子板３０５，蒸気乾燥器３０６等の構造物の補修作業で
は、作業者の安全を考慮して、遠隔自動制御による作業
を行うことが望ましい。これは気中環境下、あるいは炉
水中環境下、あるいは炉水が排除された気中環境下で実
施される。

【００９１】本実施例における補修部分としては、上述
した部分の他に、気水分離器３０７，炉心支持板３０
８，上部格子板３０５，シュラウドサポート３０９，ジ
ェットポンプ３１０，中性子束計測（ＩＣＭ）ハウジン
グ３１１，制御棒駆動機構（ＣＲＤ）ハウジング３１
２、等がある。

【００９２】原子力プラントにおける補修作業には、水
中環境下内の構造物の点検，検査，加工，補修，表面改
質等の作業が考えられる。このような作業は、以下のよ
うな工程にて実施される。つまり、原子炉３０１の定期
点検時に、まず最初に、亀裂欠陥等の補修を要する部分
の検出を行う。これには、超音波探傷診断法，光切断
法，直接観察法、等が用いられる。

【００９３】欠陥の発生が確認された場合、補修作業を
行う。これは実施例１から５記載の方法により実施され
る。また、炉水環境中で補修作業を行う場合には、実施
例６記載の水中亀裂補修装置２０１，２１４を用い、局
部的に炉水を排除した空間を形成させる。欠陥が予想さ
れる様な所では表面に熱処理を施す方法や、ピーニング
処理等の表面改質処理を施す。

【００９４】補修溶接終了後には、その品質を監視しな
ければならない。これは溶接部を直接観察する方法や超
音波探傷で診断する方法等が用いられる。なお、本実施
例では、沸騰水型原子炉に適用したが、加圧水型原子炉
等の他の軽水炉に適用できるのはもちろんである。

【００９５】（実施例８）図２５には、原子炉内補修装
置４０２が設置された原子炉４０１が断面で示されてい
る。本発明による原子炉内補修装置４０２は、運転プラ
ントの原子炉圧力容器４０３内の点検，補修が可能な装
置として、シュラウド４０４、及び上部格子板４０５の
点検，検査，補修等の炉内予防保全作業に加え、サンプ
ル採取，シュラウド４０４の切断を適用範囲とし、さら
に各機構の構造および装置の挿入，据付方法を改善し、
装置の信頼性，取扱い性，操作性，作業性を向上させ、
炉内予防保全技術を実現するための原子炉内補修装置で
ある。

【００９６】原子炉圧力容器４０３は上蓋が取り外さ
れ、原子炉圧力容器４０３内部は炉心，気水分離器，蒸
気乾燥器，制御棒案内管等の炉内構造物が取り外され、
シュラウド４０４，上部格子板４０５，炉心支持板６が
設置された状態である。原子炉圧力容器４０３上部の作
業フロア４０６には、図示はしていないが、天井クレー
ン，燃料交換装置，作業台車４０７が設置され、作業台
車４０７には手動チェーンブロック４０８が取り付けら
れている。天井クレーンあるいは燃料交換装置ホイスト
あるいは作業台車４０７に設置された手動チェーンブロ
ック４０８により、支柱胴体部４０９を原子炉圧力容器
４０３内に設置されたシュラウド４０４内に吊り込み、
上部格子板４０５と炉心支持板４１０の間に設置させ
る。

【００９７】支柱胴体部４０９には平行リンクアーム４
１１が収納され、平行リンクアーム４１１の一端は支柱
胴体部４０９側に固定され、他端は作業用アーム４１２
が固定され、作業用アーム４１２上部に旋回テーブル４
１３が設けられている。作業ユニット４１４は旋回テー
ブル４１３上に取り付けられ、シュラウド４０４および
上部格子板４０５の検査，点検，補修作業，サンプル採
取，胴体部切断等を行うもので、作業内容に応じて水中
作業、及び水中での交換が可能である。支柱胴体部４０
９および作業ユニット４１４からの信号ケーブル４１５
等各種ケーブルは、作業フロア４０６上に設置された制
御盤４１６に接続される。支柱胴体部４０９にはエクス
テンションアダプタが取り付けられ、作業位置に応じて
上部および下部エクステンションアダプタを使い分け
る。

【００９８】図２６に下部エクステンションアダプタ４
１７を使用した装置設置状況の一例を示す。支柱胴体部
４０９には下部エクステンションアダプタ４１７が取り
付けられ、下部エクステンションアダプタ４１７の下部
を炉心支持板開口部４１８に挿入し、支柱胴体部４０９
上部の支持機構部４１９を上部格子板４０５上に設置す
ることで装置据付を行う。支柱胴体部４０９は円筒形状
をなし、胴体部に矩形開口部４２０を有し、支柱胴体部
４０９内部に平行リンクアーム４１１，作業用アーム４
１２，旋回テーブル４１３を収納できる構造となってい
る。

【００９９】本装置挿入時は、作業用アーム４１２上に
有する旋回テーブル４１３を下限に位置させた状態で平
行リンクアーム４１１を折りたたみ、支柱胴体部４０９
内に平行リンクアーム４１１，作業用アーム４１２，旋
回テーブル４１３を収納した状態で原子炉圧力容器４０
３内に吊り込まれる。支柱胴体部４０９のシュラウド４
０４内挿入における上部格子板開口部４２１通過の際、
支柱胴体部４０９は円筒形状であるため、支柱胴体部４
０９の円周方向の向きは拘束されず、任意の向きにおい
てシュラウド４０４内挿入が可能である。

【０１００】支持機構部４１９は、装置本体に設けられ
ており小型であるため、シュラウド４０４内周面付近の
上部格子板開口部４２１にも支柱胴体部４０９の設置が
可能となり、上部格子板４０５の全格子に対して支持固
定が可能である。支柱胴体部４０９を設置する格子が任
意であることと、支柱胴体部４０９が旋回機能を有して
いることにより、シュラウド４０４及び上部格子板４０
５の全域を作業範囲とすることが可能である。

【０１０１】作業フロア４０６上に設置された制御板４
１６は、支柱胴体部４０９および旋回テーブル４１３の
旋回速度を制御する機能を有し、支柱胴体部４０９およ
び旋回テーブル４１３の旋回速度を任意に設定可能とす
ることで、種々の作業における作業スピードに対応させ
て作業ツールを移動させることができる。旋回テーブル
４１３に取り付ける作業ユニット４１４の一例として、
（１）表面検査ユニット：目視検査、（２）内部検査ユ
ニット：超音波探傷、（３）補修ユニット：溶接，研
磨，研削，放電加工、（４）サンプル採取ユニット：放
電加工、（５）シュラウド切断ユニット：プラズマ切
断、があげられる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、欠陥内部に存在する不
純物を除去後に欠陥を封止する補修を行うことにより、
原子炉圧力容器内部の構造物表面に開口した欠陥を確実
に封止でき、この欠陥を構造物の外部環境から確実に隔
離できる。これに伴い亀裂進展による事故を防止し、且
つ補修後の経年変化による応力腐食割れ等の亀裂発生を
抑制でき、構造物の健全性維持を長期化させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図２】本発明に係る構造物の補修前の欠陥の状態を示
す一部拡大断面図。

【図３】本発明に係る構造物の補修前の欠陥の状態を示
す断面図。

【図４】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図５】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図６】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図７】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図８】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図９】本発明の一実施例で補修された構造物の概略縦
断面図。

【図１０】本発明に係る構造物の補修前の欠陥にフラッ
クスを被覆した状態を示す概略縦断面図。

【図１１】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図１２】本発明の一実施例である水中亀裂補修装置の
概略構成図。

【図１３】本発明の一実施例である水中亀裂補修装置の
概略構成図。

【図１４】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図１５】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図１６】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図１７】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図１８】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図１９】本発明に係る構造物の補修前の欠陥に脱スケ
ール剤を被覆した状態を示す概略縦断面図。

【図２０】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図２１】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図２２】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図２３】本発明の一実施例で補修された構造物の概略
縦断面図。

【図２４】本発明を適用する原子炉内構造物の斜視図。

【図２５】本発明を原子炉内構造物に適用した状態の一
例を示す概略縦断面図。

【図２６】図２５の原子炉内補修装置の設置状態の一例
を示す一部切欠き斜視図。

【符号の説明】

１０１…構造物、１０２…領域、１０３…欠陥、１０４
…亀裂、１０５…不純物、１０６…欠陥空隙、１０７…
欠陥不純物除去用熱エネルギー、１０８…溶融ビード、
１０９…ガス成分、１１０…欠陥封止用熱エネルギー、
１１１…欠陥封止用溶融ビード、１１２…溶加材、１１
３…封止肉盛用熱エネルギー、１１４…欠陥封止用肉盛
溶接部、１１５…還元性雰囲気、１１６…フラックス、
１１７…溶融ビード、１１８…脱スケール剤、１１９…
加熱雰囲気、２０１…水中亀裂補修装置、２０２…構造
物、２０３…亀裂、２０４…溶接トーチ、２０５…隔
壁、２０６…固体壁、２０７…水ノズル、２０８…ＴＩ
Ｇ溶接電源、２０９…水壁、２１０…溶接部、２１１…
溶接アーク、２１２…シールドガス、２１３…水排除空
間、２１４…水中亀裂補修装置、３０３…圧力容器、３
０４…シュラウド、３１０…ジェットポンプ、３１１…
中性子束計測（ＩＣＭ）ハウジング、３１２…制御棒駆
動機構（ＣＲＤ）ハウジング、４０２…原子炉内補修装
置、４０３…原子炉圧力容器、４０４…シュラウド、４
０９…支柱胴体部、４１１…平行リンクアーム、４１２
…作業用アーム、４１３…旋回テーブル、４１４…作業
ユニット、４１６…制御盤、４１７…下部エクステンシ
ョンアダプタ、４１９…支持機構部、４２０…矩形開口
部。

フロントページの続き (72)発明者小沼昭茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者菊池英二茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者国谷治郎茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者辻村浩茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者石和淳茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者多田伸雄茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者布施元正茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者長澤克己茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所原子力事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亀裂状の欠陥が存在する構造物の欠陥補修
方法において、前記欠陥の内部に存在する不純物の一部
あるいは全部を除去する第１の工程と、前記欠陥が存在
する領域の表面部に熱エネルギーを投入して前記欠陥を
封止する第２の工程とを有することを特徴とする欠陥補
修方法。
【請求項２】構造物表面に開口部を有する亀裂状の欠陥
を補修する欠陥補修方法において、前記構造物の前記欠
陥が存在している領域に熱エネルギーを投入して前記領
域を溶融させ、前記欠陥の内部に存在する不純物の一部
あるいは全部を溶融除去する第１の工程と、前記領域の
表面部に熱エネルギーを投入して前記領域の表面部を溶
融させる第２の工程とを有することを特徴とする欠陥補
修方法。
【請求項３】構造物表面に開口部を有する亀裂状の欠陥
を補修する欠陥補修方法において、前記構造物の前記欠
陥が存在している領域に熱エネルギーを投入して前記領
域を溶融させ、前記欠陥の内部に存在する不純物の一部
あるいは全部を溶融除去する第１の工程と、前記領域の
表面部に肉盛溶接を施す第２の工程とを有することを特
徴とする欠陥補修方法。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかにおいて、前記構
造物の前記欠陥が存在している領域に投入される熱エネ
ルギーは、ＴＩＧ溶接を利用して得られるアーク熱，レ
ーザ溶接を利用して得られるレーザビーム照射熱、及び
プラズマ溶接を利用して得られるプラズマアーク熱の少
なくとも何れかであることを特徴とする欠陥補修方法。
【請求項５】請求項１乃至３の何れかにおいて、前記構
造物の前記欠陥が存在している領域を還元性を有する雰
囲気で覆いながら、前記領域に熱エネルギーを投入する
ことを特徴とする欠陥補修方法。
【請求項６】請求項５において、前記還元性を有する雰
囲気は、不活性ガス中に水素及び一酸化炭素の少なくと
も何れかのガスが混入された雰囲気であることを特徴と
する欠陥補修方法。
【請求項７】請求項１乃至３の何れかにおいて、前記構
造物の前記欠陥が存在している領域を、投入される熱エ
ネルギーが前記欠陥の内部に深く到達することを助長す
る能力を有するフラックスで予め被覆することを特徴と
する欠陥補修方法。
【請求項８】構造物表面に開口部を有する亀裂状の欠陥
を補修する欠陥補修方法において、前記構造物の前記欠
陥が存在している領域を脱スケール剤で被覆し、その後
前記領域を洗浄して前記欠陥の内部に存在する不純物の
一部あるいは全部を化学除去する第１の工程と、前記領
域の表面部に熱エネルギーを投入して前記領域の表面部
を溶融させる第２の工程とを有することを特徴とする欠
陥補修方法。
【請求項９】請求項８において、前記脱スケール剤は、
蓚酸，クエン酸，塩酸，硝酸，硫酸，アルカリ過マンガ
ン酸塩，エチレンジアミン４酢酸、及びカルボン酸塩の
少なくとも何れかであることを特徴とする欠陥補修方
法。
【請求項１０】水中環境下の構造物表面に開口部を有す
る亀裂状の欠陥を補修する欠陥補修方法であって、前記
構造物の前記欠陥が存在している領域をシールド手段を
用いて局部的に覆うことにより、前記領域に水が侵入し
ないようにして前記領域に熱エネルギーを投入して前記
領域を溶融させ、前記欠陥の内部に存在する不純物の一
部あるいは全部を溶融除去する第１の工程と、前記領域
の表面部に熱エネルギーを投入して前記領域の表面部を
溶融させる第２の工程とを有することを特徴とする欠陥
補修方法。
【請求項１１】水中環境下の構造物表面に開口部を有す
る亀裂状の欠陥を補修する欠陥補修方法であって、前記
構造物の前記欠陥が存在している領域をシールド手段を
用いて局部的に覆うことにより、前記領域に水が侵入し
ないようにして前記領域に熱エネルギーを投入して前記
領域を溶融させ、前記欠陥の内部に存在する不純物の一
部あるいは全部を溶融除去する第１の工程と、前記領域
の表面部に肉盛溶接を施す第２の工程とを有することを
特徴とする欠陥補修方法。