JP2003004890A - 原子炉内ポンプの予防保全方法及びその装置 - Google Patents

原子炉内ポンプの予防保全方法及びその装置

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JP2003004890A
JP2003004890A JP2001187534A JP2001187534A JP2003004890A JP 2003004890 A JP2003004890 A JP 2003004890A JP 2001187534 A JP2001187534 A JP 2001187534A JP 2001187534 A JP2001187534 A JP 2001187534A JP 2003004890 A JP2003004890 A JP 2003004890A
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reactor
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pressure vessel
preventive maintenance
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Hideyuki Minami
秀幸 南
Yuji Sano
雄二 佐野
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザ光の伝送を容易とし、原子炉圧力容器内
に据え付けたジェットポンプのライザ管に溶接されたラ
イザブレース及びブラケットの応力腐食割れ発生を抑制
する。 【解決手段】原子炉圧力容器2内のジェットポンプ5の
ライザ管15に付設するライザブレース16及びブラケット
17の溶接部とその近傍にレーザ発振器11から出射するレ
ーザ光をファイバ13により伝送して照射する。レーザ光
の伝送にファイバ13を用いることによりレーザ光の伝送
が容易となり、溶接部及びその近傍の表面改質及び引張
残留応力を低減または圧縮とする応力改善ができる。

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炉(以
下、BWRと記す)の原子炉圧力容器内に設置されてい
るジェットポンプの予防保全方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】BWRでは、一次冷却材を強制的に循環
して炉心を冷却しているが、冷却材の循環にジェットポ
ンプを使用している。ジェットポンプは炉心の外側で、
シュラウドと原子炉圧力容器との間に配置される。そし
て、原子炉圧力容器内のダウンカマを下降してきた冷却
材の一部を再循環系で原子炉圧力容器の外部に導いてい
る。
【0003】原子炉圧力容器の内壁とシュラウドの外壁
との間に形成されるアニュラス空間に水中テレビカメラ
を取り付けて移動し、溶接部の状態やその劣化状態を目
視点検している。この目視点検作業中に当然のことなが
らジェットポンプについても点検作業が行われ、ジェッ
トポンプの予防保全を行っている。
【0004】予防保全作業はミラーやレンズ等でレーザ
光を空間伝送して照射する方法やショットピーニングや
ブラスト等の熱的な表面改質方法や応力改善方法により
行われている。また、アニュラス空間は極めて狭隘で、
かつ上方からの見通しの悪い環境で、同時に計装管など
が障害物となり、点検,補修,予防保全作業は困難であ
る。なお、詳細な予防保全や健全性を評価するために超
音波探傷試験や浸探傷試験などが行われることがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】再循環ポンプから送り
出される冷却材は高速でジェットポンプ内を流れるた
め、プラント運転期間中、ジェットポンプの溶接部近傍
には流体振動の力が加わり、疲労破壊の発生が考えられ
る。
【0006】また、ジェットポンプに対してはプラント
の長期にわたる運転により長期間高温高圧の環境中に曝
され、材料劣化の課題がある。また、中性子照射による
照射脆化の発生も考えられ、過大な熱を加える予防保全
方法の適用は困難である。
【0007】とくに、溶接部近傍は溶接入熱による材料
の鋭敏化及び引張残留応力が形成されているため、ジェ
ットポンプのライザ管に取り付けられたライザブレース
及びブラケットの溶接部は潜在的な応力腐食割れ発生の
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、レーザ光の伝送が容易で、ジェットポンプの
ライザ管に取り付けられたライザブレース、ブラケット
の溶接部及びその溶接部近傍に対しレーザ発振器からレ
ーザを照射して表面改質及び応力改善を行うことができ
る原子炉内ポンプの予防保全方法及びその装置を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
原子炉圧力容器内に据え付けられたジェットポンプのラ
イザ管に付設するライザブレース、ブラケットの溶接ブ
及びその溶接部近傍にレーザ発振器を出射するレーザ光
をファイバにより伝送して照射し前記溶接部及びその溶
接部近傍の引張残留応力の低減または圧縮をして表面改
質を行うことを特徴とする。
【0010】この発明によれば、レーザ光の伝送にファ
イバを使用することにより、レーザ光の伝送が容易とな
り、また、ジェットポンプのライザ管に溶接されたライ
ザブレース及びブラケットの各溶接部及び溶接熱影響部
に対し表面の引張応力を低減または圧縮をすることによ
り、応力腐食割れの発生を抑制し、ライザブレース及び
ブラケットの溶接部及びその溶接部近傍の予防保全を行
うことができる。
【0011】請求項2に係る発明は、前記溶接部及びそ
の溶接部近傍へのレーザ光の照射は前記原子炉圧力容器
内に水を満たした状態で行うことを特徴とする。この発
明によれば、原子炉圧力容器内に水を満たして予防保全
作業を行うことにより、作業員の放射線被ばくを低減す
ることができる。
【0012】請求項3に係る発明は、原子炉圧力容器内
に据え付けられたジェットポンプのライザ管に取り付け
るレーザ発振器と、このレーザ発振器から出射するレー
ザ光を伝送するファイバと、このファイバに接続する施
工ヘッドと、この施工ヘッドに取り付けられたレーザ照
射ノズルと、前記レーザ発振器及び前記施工ヘッドを制
御するための原子炉建屋内のオペレーションフロアに設
置された制御装置とを具備したことを特徴とする。
【0013】この発明によれば、ファイバによりレーザ
光を伝送して溶接部及びその近傍に照射することができ
るため、ミラーやレンズ等の光学機器を複数使用するレ
ーザ光の伝送に比較してレーザの伝送を簡便に行うこと
ができる。
【0014】請求項4に係る発明は、前記施工ヘッドは
前記ライザ管に固定されるクランプ機構と、このクラン
プ機構に取り付けたノズル駆動機構と、このノズル駆動
機構に取り付けられたレーザ照射ノズルとを具備したこ
とを特徴とする。
【0015】この発明によれば、レーザ照射は他の熱的
な表面改質方法、応力改善方法、またはショットピーニ
ング等の表面仕上げ方法に比較して急冷することがで
き、熱的影響を最小限にできる。また、ライザ管の下方
溶接部に対してレーザ照射を行う場合、施工ヘッドを上
下に逆転して固定することにより、容易に予防保全作業
を行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1及び図2により本発明に係る
原子炉内ポンプの予防保全方法及びその装置の第1の実
施の形態を説明する。図1は本実施の形態を実施してい
る状態を一部側面で示す縦断面図で、符号1は原子炉建
屋内のオペレーションフロア、2は原子炉圧力容器、3
は原子炉ウェルで部分的に示している。原子炉圧力容器
2内には炉心を包囲する円筒状シュラウド4が設けられ
ている。
【0017】原子炉圧力容器2とシュラウド4とのアニ
ュラス空間に原子炉内ポンプとしてのジェットポンプ5
が円周状に複数据え付けられている。シュラウド4内に
は上部に上部格子板6が取り付けられ、下部に炉心支持
板7が取り付けられ、シュラウド4の下方には制御棒駆
動機構8が設けられ、シュラウド4の上方に炉心スプレ
イスパージャ9が設けられている。
【0018】オペレーションフロア1には操作盤10が設
置され、操作盤10にレーザ発振器11と制御装置12が組み
込まれている。レーザ発振器11にはファイバ13の一端が
接続し、ファイバ13の他端は施工ヘッド14に接続してい
る。
【0019】ここで、レーザ発振器11と制御装置12,レ
ーザ発振器11に接続されたファイバ13,及びファイバ13
に接続された施工ヘッド14によりレーザ照射装置が構成
される。
【0020】図2は図1において、原子炉圧力容器2と
シュラウド4との間にジェットポンプ5を設け、ジェッ
トポンプ5のライザ管15に施工ヘッド14を取り付けた状
態を拡大して示している。
【0021】図2に示すようにジェットポンプ5のライ
ザ管15にはライザブレース16及びブラケット17が溶接に
より固定されており、施工ヘッド14はライザ管15を利用
して固定される。ライザブレース16の端部は原子炉圧力
容器2の内面に溶接により固定される。ライザブレース
16の下方にブラケット17が取り付けられている。施工ヘ
ッド14にはノズル駆動機構18が取り付けられており、ノ
ズル駆動機構18にレーザ照射ノズル19が首振り自在に取
り付けられている。
【0022】つぎに上記構成の原子炉内ポンプの予防保
全装置によりジェットポンプの予防保全方法を説明す
る。すなわち、図1において、オペレーションフロア1
に設置した操作盤10のレーザ発振器11に長尺のファイバ
13の一端を接続する。ファイバ13の他端を図2に示すジ
ェットポンプのライザ管15に取り付けた施工ヘッド14に
接続する。制御装置12を作動するとレーザ発振器11から
レーザ光が出射する。レーザ光をファイバ13により伝送
して施工ヘッド14に取り付けたレーザ照射ノズル19から
ライザブレース16の溶接部に照射する。このレーザ光の
照射により溶接部の引張残留応力の低減または圧縮をす
ることができる。なお、原子炉圧力容器2内に予め水を
満たして上記予防保全作業を行うことにより、作業員の
放射線被ばくを低減することができる。
【0023】つぎに図3により本発明に係る原子炉内ポ
ンプの予防保全方法及びその装置の第2の実施の形態を
説明する。なお、図3中、図2と同一部分には同一符号
を付して重複する部分の説明は省略する。本実施の形態
が第1の実施の形態と異なる点は、施工ヘッド14をライ
ザブレース16の上下部にそれぞれ設置してライザブレー
ス16の上下部の溶接部に同時にまたは交互にレーザ光を
照射してジェットポンプの予防保全を行うことにある。
【0024】また、本実施の形態は施工ヘッド14はクラ
ンプ機構,ノズル駆動機構18及びレーザ照射ノズル19か
ら構成されており、施工ヘッド14はまずクランプ機構20
によりライザ管15に固定される。そして、ノズル駆動機
構18を駆動しレーザ照射ノズル19をレーザ照射対象の溶
接部に移動して、レーザ照射を行い、予防保全作業を行
う。
【0025】本実施の形態によれば、レーザ照射は他の
熱的な表面改質方法、応力改善方法、またはショットピ
ーニング等の表面仕上げ方法と比較して急熱,急冷する
ことができ、熱的影響を最小限にできる。また、ライザ
管15の下方溶接部に対してレーザ照射を行う場合には施
工ヘッド14を上下に逆転してライザ管15に固定し上記と
同様の方法を行うことにより予防保全作業が容易とな
る。
【0026】なお、上記各実施の形態において、施工ヘ
ッド14にレーザ光学系とレーザ照射対象部の距離を一定
に保つ自動焦点機構を設けることができる。また、施工
ヘッド14の固定及び施工ヘッド14にレーザ光学系の位置
調整を遠隔で操作できる機構を設けることができる。ま
た、施工ヘッドの代りに超音波探触子を取り付けること
により、溶接部及びその溶接部近傍の検査を行うことが
できる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ光の伝送を容易
とし、原子炉圧力容器内に据え付けられたジェットポン
プのライザブレース及びブラケットの溶接部及びその溶
接部近傍に容易にレーザ光を照射することができる。こ
れにより、前記溶接部及びその溶接部の表面改質及び引
張残留応力を低減または圧縮とする応力改善を行うこと
ができ、応力腐食割れの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉内ポンプの予防保全方法及
びその装置の第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における要部を拡大して一部側面で示す縦
断面図。
【図3】本発明に係る原子炉内ポンプの予防保全方法及
びその装置の第2の実施の形態の要部を一部側面で示す
縦断面図。
【符号の説明】
1…オペレーションフロア、2…原子炉圧力容器、3…
原子炉ウェル、4…シュラウド、5…ジェットポンプ、
6…上部格子板、7…炉心支持板、8…制御棒駆動機
構、9…炉心スプレイスパージャ、10…操作盤、11…レ
ーザ発振器、12…制御装置、13…ファイバ、14…施工ヘ
ッド、15…ライザ管、16…ライザブレース、17…ブラケ
ット、18…ノズル駆動機構、19…レーザ照射ノズル、20
…クランプ機構。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉圧力容器内に据え付けられたジェ
    ットポンプのライザ管に付設するライザブレース、ブラ
    ケットの溶接ブ及びその溶接部近傍にレーザ発振器を出
    射するレーザ光をファイバにより伝送して照射し前記溶
    接部及びその溶接部近傍の引張残留応力の低減または圧
    縮をして表面改質を行うことを特徴とする原子炉内ポン
    プの予防保全方法。
  2. 【請求項2】 前記溶接部及びその溶接部近傍へのレー
    ザ光の照射は前記原子炉圧力容器内に水を満たした状態
    で行うことを特徴とする請求項1記載の原子炉内ポンプ
    の予防保全方法。
  3. 【請求項3】 原子炉圧力容器内に据え付けられたジェ
    ットポンプのライザ管に取り付けるレーザ発振器と、こ
    のレーザ発振器から出射するレーザ光を伝送するファイ
    バと、このファイバに接続する施工ヘッドと、この施工
    ヘッドに取り付けられたレーザ照射ノズルと、前記レー
    ザ発振器及び前記施工ヘッドを制御するための原子炉建
    屋内のオペレーションフロアに設置された制御装置とを
    具備したことを特徴とする原子炉内ポンプの予防保全方
    法。
  4. 【請求項4】 前記施工ヘッドは前記ライザ管に固定さ
    れるクランプ機構と、このクランプ機構に取り付けたノ
    ズル駆動機構と、このノズル駆動機構に取り付けられた
    レーザ照射ノズルとを具備したことを特徴とする請求項
    3記載の原子炉内ポンプの予防保全方法。
JP2001187534A 2001-06-21 2001-06-21 原子炉内ポンプの予防保全方法及びその装置 Pending JP2003004890A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007116805A1 (ja) 2006-04-05 2007-10-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 管体の残留応力改善方法及び残留応力改善装置
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WO2008136068A1 (ja) 2007-04-20 2008-11-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 管体の残留応力改善方法及び残留応力改善装置

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