JP2003177197A - 原子炉構造物の交換方法および交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子炉圧力容器内のＩＣＭハウジング等の交
換作業を容易にする。 【解決手段】 原子炉圧力容器１内のＩＣＭハウジング
６の交換作業において、新旧ＩＣＭハウジングの運搬を
ＣＲＤハウジング７を利用してウインチ１３を使用でき
るようにした昇降設備によって行うことにより、ＩＣＭ
ハウジング６の挿脱運搬にかかる労力を軽減して作業効
率と安全性の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、昇降設備を使用し
て原子炉構造物を交換する交換方法および交換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉圧力容器内に据え付けられている
中性子計測装置（インコアモニタ、以下、ＩＣＭと称
す）ハウジング等の原子炉構造物の交換（取り替え）で
は、取り外す構造物にロープまたはチェーンブロックを
つけて人力で吊り降ろし、また、取り付ける際も同様な
手法で吊り上げて取り付けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなＩＣＭハウ
ジング等の交換作業は、原子炉格納容器ペデスタル内の
狭隘な空間で行われることから、交換対象の構造物の搬
送の多くを人力に頼っている。このため作業効率が悪
く、また、作業の安全性の確保も困難である。

【０００４】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、狭隘な空間で行うＩ
ＣＭハウジング等の構造物の交換作業を効率良く容易に
実施することができる原子炉構造物の交換方法および交
換装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、原子炉圧力容器に取り付けられた構造物
を交換する原子炉構造物の交換方法において、前記原子
炉圧力容器に取り付けられている構造物に昇降設備を取
り付け、交換する構造物を前記昇降設備を使用して運搬
することを特徴とする。

【０００６】この場合、前記昇降設備は、昇降駆動源と
してウインチを使用するとよい。また、前記交換する構
造物は中性子束計測装置ハウジングであり、前記圧力容
器に取り付けられている構造物は制御棒駆動機構ハウジ
ングである。昇降設備は前記制御棒駆動機構ハウジング
に取り付けられ、前記中性子束計測装置ハウジングを運
搬し、交換することに使用される。

【０００７】例えば、交換対象の中性子束計測装置ハウ
ジングを挟んでその両脇に位置する２本の制御棒駆動機
構ハウジングの下端に設けられている制御棒駆動機構ハ
ウジングフランジを利用してハンガーロッドを取り付
け、さらに、前記ハンガーロッドにウインチ取付板を取
り付け、このウインチ取付板の一方のハンガーロッド側
にウインチを取り付け、このウインチから導出したワイ
ヤの先端を他方のハンガーロッドの先端に取り付け、ツ
ールエレベータの滑車を前記ワイヤの途中に係合させ、
前記ツールエレベータを昇降させて前記中性子束計測装
置ハウジングを搬送する。

【０００８】また、本発明は、原子炉圧力容器に取り付
けられた構造物を交換する原子炉構造物の交換装置にお
いて、外管内に装着されている部材を前記外管の下端で
支持する手段と、この支持手段によって前記部材を支持
した状態で前記外管と前記部材との間に所定の圧力を付
与し、前記部材を前記外管から離脱させる手段と、前記
部材を支持した状態で前記支持する手段を前記部材の上
端が前記外管の下端の開口部の下方に位置するまで前記
外管の鉛直下方に移動させ、前記部材を交換した後、新
しい部材を前記離脱する前の前記外管内の位置まで押し
上げて移動させる手段とを備えていることを特徴とす
る。

【０００９】この場合、前記移動させる手段を滑車とワ
イヤとから構成し、ワイヤの巻き上げ／巻き戻しによっ
て前記部材を昇降させるようにするとよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の原
子炉構造物の交換方法の一実施の形態を原子炉圧力容器
に取り付けられているＩＣＭハウジングの交換を例にと
って説明する。

【００１１】図４は、本実施の形態に係るＩＣＭハウジ
ングを交換する原子炉圧力容器の縦断面図である。

【００１２】原子炉圧力容器１は、内部に燃料が集合し
ている部分にシュラウド２を備え、シュラウド２の上部
には上部格子板３が、また、中央部には炉心支持板４が
それぞれシュラウド２の内側にそれぞれ水平に据え付け
られている。複数のＩＣＭ案内管５とＩＣＭハウジング
６は、この燃料集合領域の中性子を計測するための中性
子束計測装置（ＩＣＭ）（図示省略）を格納している。

【００１３】各ＩＣＭハウジング６は、原子炉圧力容器
１の下鏡（底）部を貫通して原子炉圧力容器１の下方に
伸びている。また、この各ＩＣＭハウジング６と並んで
複数の制御棒駆動機構（コントロールロッドドライブ、
以下、ＣＲＤと称す）ハウジング７が原子炉圧力容器１
の下鏡部を貫通して同様に下方に伸びている。ＩＣＭハ
ウジング６およびＣＲＤハウジング７の原子炉圧力容器
１の下鏡部の貫通部は、下鏡部に形成した肉盛溶接部に
溶接して水密状態に結合されている。ＩＣＭハウジング
６およびＣＲＤハウジング７の下端には、ＩＣＭハウジ
ングフランジ６ａおよびＣＲＤハウジングフランジ７ａ
が形成されている。

【００１４】この実施の形態は、このような構成の原子
炉圧力容器１におけるＩＣＭハウジング６の交換方法に
関する。具体的には、ＩＣＭハウジング６の交換作業
は、図１のフローチャートに示した手順で実施される。
以下、図１のフローチャートを参照して説明する。

【００１５】ステップ１：この作業手順では、まず、Ｉ
ＣＭハウジング６の交換作業を気中環境で実施するため
に、原子炉圧力容器１内の水を全て抜いてＩＣＭハウジ
ング６の交換準備を行う。

【００１６】ステップ２：原子力圧力容器１内の水が全
て抜かれ、作業可能な状態になると、炉下部から加工機
を挿入し、ＩＣＭハウジング６の下部（下部ＩＣＭハウ
ジング）を原子炉圧力容器１の下鏡（底）部で切削し、
引き抜く準備を行う。

【００１７】ステップ３：炉下部よりＩＣＭハウジング
６の下端のＩＣＭハウジングフランジ６ａにジャッキを
取り付け、切削した部位より下側の下部ＩＣＭハウジン
グ６を原子炉圧力容器１から強制的に引き抜いて搬出す
る。詳細は図２のフローチャートを参照して後述する。

【００１８】ステップ４：下部ＩＣＭハウジング６を引
き抜いた後、炉下部よりＩＣＭ案内管５を固定する治具
および加工機を挿入し、ＩＣＭ案内管５の下端部分と原
子炉圧力容器１と上側に残ったＩＣＭハウジング６の上
部（上部ＩＣＭハウジング）の溶接部を切断し、既設の
ＩＣＭ案内管５と原子炉圧力容器１を切り離す。

【００１９】ステップ５：ＩＣＭ案内管５とＩＣＭハウ
ジング６の切断時に予めこれらを固定していた治具によ
ってＩＣＭ案内管５と上部ＩＣＭハウジング６を炉下部
から取り出して搬出する。

【００２０】ステップ６：ＩＣＭ案内管５と上部ＩＣＭ
ハウジング６を炉下部から取り出した後、炉下部より加
工機を挿入し、原子炉圧力容器１の下鏡部にある旧肉盛
溶接部を機械加工により全て除去する。

【００２１】ステップ７：旧肉盛溶接部を除去した後、
炉上部より溶接機を搬入し、ステップ６で除去した範囲
に溶接により新たな肉盛座（新規肉盛座）を形成する。

【００２２】ステップ８：炉下部より加工機を挿入し、
ステップ７で形成した新規肉盛座を機械加工により整形
加工する。

【００２３】ステップ９：炉下部より加工機を挿入し、
残っている既設のＩＣＭ案内管５の下端部の開先加工を
実施する。

【００２４】ステップ１０：新ＩＣＭハウジング６を挿
入する。詳細は図３のフローチャートを参照して後述す
る。

【００２５】ステップ１１：炉下部より溶接機を挿入
し、既設のＩＣＭ案内管５に新ＩＣＭハウジング６を溶
接して結合する。

【００２６】ステップ１２：炉上部より溶接機を搬入
し、原子炉圧力容器１と新ＩＣＭハウジング６を溶接
（Ｊ溶接）する。

【００２７】ステップ１３：原子炉圧力容器１内に水を
張る。

【００２８】ステップ１４：新ＩＣＭハウジング６の溶
接部の耐圧試験を実施して、異常がなければ交換作業を
完了する。

【００２９】図１のステップ３における旧ＩＣＭハウジ
ング６の取り外し作業の詳細を図２を参照して説明し、
ステップ１０における新ＩＣＭハウジング６の挿入作業
の詳細を図３を参照して説明する。各ステップ３，１０
における説明は、図２〜図７を参照して行う。

【００３０】図２は図１のステップ３における旧ＩＣＭ
ハウジング６の取り外し作業の詳細な工程を示すフロー
チャートである。このステップ３では、以下のような工
程で作業が実施される。

【００３１】ステップ３−１：ステップ２でＩＣＭハウ
ジング６の下部（下部ＩＣＭハウジング）を原子炉圧力
容器１の下鏡（底）部で切削した後、旧ＩＣＭハウジン
グ６の一部を切断機等を用いて切断する。

【００３２】ステップ３−２：旧ＩＣＭハウジング６の
一部を切断機等を用いて切断後、ウインチを昇降駆動源
とする昇降設備を原子炉格納容器内に搬入して取り付け
る。

【００３３】この昇降設備は、図５に示すようにツール
エレベータ１１とウインチ１３とから構成されている。
ツールエレベータ１１は図６に示すように、リングボル
ト２３とウインチ１３との間に張られたワイヤ８上を転
動する滑車９と該滑車９に取り付けられたベース１０か
らなり、ウインチ１３の操作ハンドル１２を回すことに
よって前記ワイヤ８を巻き出し、巻き取りするウインチ
１３を備える。前記ツールエレベータ１１とウインチ１
３を取り付ける場合には、図６に示すように、交換対象
の旧ＩＣＭハウジング６のフランジ６ａに結合した閉止
フランジにドレンホースを接続してＩＣＭハウジング６
内の水抜きを行い、閉止フランジを取り外す。その後、
交換対象の旧ＩＣＭハウジング６のフランジ６ａにＩＣ
Ｍハウジング引き抜きロッド１４をねじ止めして取り付
け、この交換対象の旧ＩＣＭハウジング６の両脇に位置
するＣＲＤハウジング７の下端のハウジング７ａに結合
した閉止フランジ１５にハンガーロッド１６を使用して
上板１７を図示しないボルトとナットによって取り付
け、この上板１７に板ばね１８、ガイドパット１９を取
り付けて旧ＩＣＭハウジング６を摺動可能に支持する。

【００３４】次いで、ハンガーロッド１６の途中にレス
トプレート２０とウインチ取付板２１をナットにより挟
持して取り付け、また、レストプレート２０には、ガイ
ドホルダ２２を取り付ける。その後、一方のハンガーロ
ッド１６の下端にリングボルト２３を取り付け、ウイン
チ取付板２１が指示された他方のハンガーロッド１６側
にブラケット２４を介してウインチ１３を取り付ける。
そして、このウインチ１３から導出したワイヤ８の先端
を前記リングボルト２３に係止すると共に該ワイヤ８の
途中にツールエレベータ１１の両端部に設けられた滑車
９を載せ、ツールエレベータ１１をリングボルト２３と
ウインチ１３の間に張られたワイヤ８で吊る。

【００３５】なお、図５および図６では、両端部に滑車
９を一対備えているが、１個の滑車でもよく、この場合
は、安定性とロープ８の張力を考慮して図のような形状
に設定した。また、サイズはＣＲＤハウジング７の間隔
より大きくすると、ペデスタルでの作業性が悪化するの
で、長手方向の寸法はＣＲＤハウジング７の間隔より小
さいことが望ましい。また、ワイヤ８に代えてチェーン
を使用することもでき、この場合は、滑車９をチェーン
に対応した形状の滑車を使用することが望ましい。

【００３６】ステップ３−３：このステップでは、ＩＣ
Ｍハウジング引き抜き装置をＣＲＤハウジング７の下部
に搬入してステップ３−２でワイヤ８にセットされたツ
ールエレベータ１１に取り付ける。

【００３７】このＩＣＭハウジング引き抜き装置は、図
６に示すように、引き抜き用シリンダ２５とアダプタポ
ール２６とから構成されている。ＩＣＭハウジング引き
抜き装置の取り付けは、引き抜き用シリンダ２５をアダ
プタポール２６によりツールエレベータ１１のベース１
０に取り付け、ウインチ１３を操作してワイヤ８を巻き
取り、引き抜き用シリンダ２５をガイドホルダ２２によ
って案内し、引き抜き用シリンダ２５が上板１７に接す
るまでツールエレベータ１１を上昇させ、引き抜きロッ
ド１４に接続する。なお、この実施形態では、手動のウ
インチ１３を使用しているが、電動のウインチでもよい
ことはいうまでもない。

【００３８】ステップ３−４：前記接続作業が終了する
と、ウインチ１３を操作してツールエレベータ１１を一
旦下げ、引き抜き用シリンダ２５に高圧ホースを接続
し、高圧ポンプで徐々に昇圧させて旧ＩＣＭハウジング
６を強制的に引き抜く。引き抜き後、図７に示すよう
に、旧ＩＣＭハウジング６のフランジ６ａと引き抜きロ
ッド１４の結合部をブラケット２７、ストッパーボルト
２８、クランパ２９を使用して上板１７に固定し、旧Ｉ
ＣＭハウジング６の転倒を防止する。

【００３９】ステップ３−５：ステップ３−４で旧ＩＣ
Ｍハウジング６を強制的に引き抜いた後、引き抜き用シ
リンダ２５を旧引き抜きロッド１４から切り離し、ウイ
ンチ１３を操作してワイヤ８を巻き出してツールエレベ
ータ１１を下げ、ＩＣＭハウジング引き抜き装置（引き
抜き用シリンダ２５およびアダプタポール２６）を取り
外して原子炉格納容器外へ搬出する。

【００４０】ステップ３−６：ステップ３−５でＩＣＭ
ハウジング引き抜き装置を取り外した後、図８に示すよ
うに、ツールエレベータ１１にアダプタロッド３０を載
せ、ウインチ１０を操作してワイヤ８を巻き取ってツー
ルエレベータ１１を上昇させることによりアダプタロッ
ド３０の先端を引き抜きロッド１４に結合させて旧ＩＣ
Ｍハウジング６の自重を受け、この状態で、ブラケット
２７、ストッパーボルト２８、クランパ２９を取リ外
す。さらに、ウインチ操作ハンドル１２を回してウイン
チ１３のワイヤ８を巻き出してツールエレベータ１１を
原子炉格納容器ペデスタル内床まで下降させ、旧ＩＣＭ
ハウジング６を吊り降ろす。

【００４１】ステップ３−７：旧ＩＣＭハウジング６が
吊り降ろされた後、旧ＩＣＭハウジング６を引き抜きロ
ッド１４から取り外し、取り外した旧ＩＣＭハウジング
６を原子炉格納容器ペデスタルより搬出する。

【００４２】ステップ３−８：ツールエレベータ１１を
取り外し、更に、ウインチ１３、リングボルト２３、ブ
ラケット２４、ウインチ取付板２１、ハンガーロッド１
６からツールエレベータ１１、ウインチ１３、ウインチ
取付板２１、レストプレート２０、およびガイドホルダ
２２を取り外して搬出する。また、その後の加工の邪魔
であれば、ハンガーロッド１６および上板１７も取り外
す。

【００４３】図３は図１のステップ１０における新ＩＣ
Ｍハウジング挿入作業の詳細な工程を示すフローチャー
トである。このステップ１０では、以下のような工程で
作業が実施される。

【００４４】ステップ１０−１：新ＩＣＭハウジング６
を原子炉格納容器ペデスタル内に搬入する。搬入は手持
ちでも台車等を用いても良い。

【００４５】ステップ１０−２：図９に示すように、ス
テップ３−２と同様の手順でウインチ１０を使用した昇
降設備を原子炉格納容器内に搬入して取り付け、センタ
ーホールのあるツールエレベータ１１に中空のアダプタ
ポール３１を介して新ＩＣＭハウジング６を取り付け
る。

【００４６】ステップ１０−３：図９、図１０に示すよ
うに、ウインチ操作ハンドル１２を回してウインチ１３
にワイヤ８を巻き取ってツールエレベータ１１を上昇さ
せることにより、新ＩＣＭハウジング６を原子炉圧力容
器１の新規肉盛座内に挿入して溶接する位置まで上昇さ
せる。

【００４７】ステップ１０−４：ベース１０のセンター
ホールからＩＣＭハウジング内に溶接機を挿入する。新
ＩＣＭハウジング６内に挿入した溶接機を使用し、既設
のＩＣＭ案内管５および新ＩＣＭハウジング６を溶接す
る。

【００４８】ステップ１０−５：ステップ３−８と同様
の手順でウインチ１３を使用した昇降設備を取り外し、
原子炉格納容器内ペデスタルから搬出する。

【００４９】このように、本実施の形態によれば、交換
対象物であるＩＣＭハウジング６の近傍に位置する構造
物であるＣＲＤハウジング７を利用して取り付けたウイ
ンチ１３によって昇降設備を構成し、このウインチ１３
のウインチ操作ハンドル１２を操作して巻き出し，巻き
取るワイヤに係合させたツールエレベータ１１によって
交換対象のＩＣＭハウジング６や抜取り用シリンダ２５
を昇降させ、運搬するので、小さい力で効率良く且つ安
全な交換作業を行うことができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、原子炉圧力容器に取り
付けられているＣＲＤハウジング等の構造物に昇降設備
を取り付け、交換する新旧のＩＣＭハウジング等の交換
対象構造物の運搬を前記昇降設備を使用して行うことに
より、交換対象構造物の交換作業を効率的且つ安全に実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原子炉構造物の交換方法の一実施の形
態に係るＩＣＭハウジング交換作業の作業工程を示すフ
ローチャートである。

【図２】図１に示したＩＣＭハウジング交換作業におけ
るＩＣＭハウジング取り外し作業の作業工程を示すフロ
ーチャートである。

【図３】図１に示したＩＣＭハウジング交換作業におけ
るＩＣＭハウジング取り付け作業の作業工程を示すフロ
ーチャートである。

【図４】本発明の実施の形態におけるＩＣＭハウジング
を交換する原子炉圧力容器の縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態におけるウインチを利用し
た昇降設備の模式図である。

【図６】本発明の実施の形態におけるＩＣＭハウジング
取り外し作業の模式図である。

【図７】本発明の実施の形態におけるＩＣＭハウジング
切断後の転倒防止の模式図である。

【図８】本発明の実施の形態におけるＩＣＭハウジング
取り外し作業の模式図である。

【図９】本発明の実施の形態におけるＩＣＭハウジング
取り付け作業の模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態におけるＩＣＭハウジン
グ取り付け作業の模式図である。

【符号の説明】

１ 原子炉圧力容器 ２ シュラウド ３ 上部格子板 ４ 炉心指示板 ５ ＩＣＭ案内管 ６ ＩＣＭハウジング ６ａ ＩＣＭハウジングフランジ ７ ＣＲＤハウジング ７ａ ＣＲＤハウジングフランジ ８ ワイヤ ９ 滑車 １０ ベース １１ ツールエレベータ １２ ウインチ操作ハンドル １３ ウインチ １４ 引き抜きロッド １５ 閉止フランジ １６ ハンガーロッド １７ 上板 ２０ レストプレート ２１ ウインチ取付板 ２２ ガイドホルダ ２３ リングボルト ２４ ブラケット ２５ 引き抜き用シリンダ ２６ アダプタポール ２７ ブラケット ２８ ストッパーボルト ２９ クランパー ３０ アダプタロッド ３１ アダプタポール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器に取り付けられた構造物
   を交換する原子炉構造物の交換方法において、 前記原子炉圧力容器に取り付けられている構造物に昇降
   設備を取り付け、交換する構造物を前記昇降設備を使用
   して運搬することを特徴とする原子炉構造物の交換方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記昇降設備の昇降駆動源がウインチであることを特徴
   とする原子炉構造物の交換方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記交換する構造物は中性子束計測装置ハウジングであ
   り、 前記圧力容器に取り付けられている構造物は制御棒駆動
   機構ハウジングであり、 前記制御棒駆動機構ハウジングに前記昇降設備を取り付
   けて前記中性子束計測装置ハウジングを運搬し、交換す
   ることを特徴とする原子炉構造物の交換方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、 交換対象の中性子束計測装置ハウジングを挟んでその両
   脇に位置する２本の制御棒駆動機構ハウジングの下端に
   設けられている制御棒駆動機構ハウジングフランジを利
   用してハンガーロッドを取り付け、 さらに、前記ハンガーロッドにウインチ取付板を取り付
   け、 このウインチ取付板の一方のハンガーロッド側にウイン
   チを取り付け、 このウインチから導出したワイヤの先端を他方のハンガ
   ーロッドの先端に取り付け、 ツールエレベータの滑車に前記ワイヤを掛け、 前記ワイヤの巻き上げ／巻き戻しによって前記ツールエ
   レベータを昇降させて前記中性子束計測装置ハウジング
   を搬送することを特徴とする原子炉構造物の交換方法。
5. 【請求項５】 原子炉圧力容器に取り付けられた構造物
   を交換する原子炉構造物の交換装置において、 外管内に装着されている部材を前記外管の下端で支持す
   る手段と、 この支持手段によって前記部材を支持した状態で前記外
   管と前記部材との間に所定の圧力を付与し、前記部材を
   前記外管から離脱させる手段と、 前記部材を支持した状態で前記支持する手段を前記部材
   の上端が前記外管の下端の開口部の下方に位置するまで
   前記外管の鉛直下方に移動させ、前記部材を交換した
   後、新しい部材を前記離脱する前の前記外管内の位置ま
   で押し上げて移動させる手段と、を備えていることを特
   徴とする原子炉構造物の交換装置。
6. 【請求項６】 前記移動させる手段が、滑車とワイヤと
   からなり、ワイヤの巻き上げ／巻き戻しによって前記部
   材を昇降させることを特徴とする請求項５記載の原子炉
   構造物の交換装置。