JP2007178334A - 原子炉内作業架台 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェットポンプ取替え時に遠隔操作のみに依存することなく、しかも被曝の問題も生じることがなく、効率よく元のジェットポンプ構造に復旧できるようにする。
【解決手段】作業床３，４，５，６は原子炉圧力容器内の炉底部、ジェットポンプの再循環ノズル部、ライザブレース部およびジェットポンプ上方に配置され、このうちジェットポンプ上方に配置される最上部の作業床６は周方向に分割された複数の開閉可能なセグメントを有して任意の周方向位置が開放可能な構成とし、ライザブレース部に配置される作業床５は柱の周囲に沿って回転できる回転テーブル２５およびこの回転テーブルを駆動する回転駆動機構２６を有する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は沸騰水型原子力発電プラントの点検・補修等の際に原子炉圧力容器の開蓋、炉内設備撤去および除染を行った後、炉内に導入してジェットポンプの取替作業等を行うための原子炉内作業架台に関する。

近年、沸騰水型原子力発電プラントでは、運転開始から長年経過したプラントについて原子炉圧力容器内の統合保全が必要となってきている。この統合保全の一環として、ジェットポンプ等の取替が計画されている。ただし、運転開始から長年経過したプラントでは、炉壁が放射化しているため高線量の環境となっていることが予想される。このため、ジェットポンプ等の取替に際しては、原子炉建設時に適用した被曝考慮の必要がない足場を用いて新たなジェットポンプ等の取付け作業を行うことは困難と考えられ、ジェットポンプ等取替用の新たな原子炉内作業架台が求められている。

なお、ジェットポンプは原子炉圧力容器の炉壁と炉心シュラウドとの間の環状空間に周方向に沿って例えば２０台配置されるため、ジェットポンプ取替用の原子炉内作業架台としては、原子炉圧力容器内の中央部に配置して炉壁側に向って作業ができる架台とすることが望ましい。

この観点から従来では種々の作業用架台が提案されており、例えば原子炉圧力容器内構造物の補修作業を迅速かつ安全に実施する補修装置として、円筒状構造物をフランジ結合により複数連結して一体化した作業塔を適用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案では、内部構造物撤去後の原子炉圧力容器に作業塔を吊り下して上端部をオペレーションフロアに支持させるとともに、途中部分を原子炉圧力容器の上端部に固定し、この作業塔内に設置されるエレベータをオペレーショフロア上から昇降可能に吊下げ、このエレベータにより人員や機材を炉内に搬入し、炉心シュラウド内面等を加工するようにしている。

また、ジェットポンプ補修用の作業架台として、円筒構造の作業架台も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この提案では、縦長な筒状構造物を軸方向に複数本連結して内部を作業員の昇降用通路とした柱と、この柱の外周側に組立てられる複数の作業床とを有し、作業床にジェットポンプを操作する作業アームおよび芯出し機構を設けた構成が開示されている。
特開平８−１８９９９２号公報 特許第３４１３７５２号公報

原子力発電プラントの統合保全の際には、上述のように予め原子炉圧力容器を開蓋し、炉内設備の撤去および除染が行われた後、炉内に作業員が立ち入って取替用の新たなジェットポンプ等を取付ける作業等を行うことが提案されている。ただし、施工に際しては、原子炉内の除染が十分に行われた後でも、炉内構造物自体が幾分放射化していること、また洗浄によっても除去できない放射性物質が若干残ることがあり、作業員が施工場所に接近して作業する場合には、被曝防止用の安全対策が万全であること、施工時間をできる限り短縮して能率よく作業できること、および溶接が正確に行われること等が必要である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ジェットポンプ等の取替え時に遠隔操作のみに依存することなく、かつ被曝に対する安全性が高く、しかもジェットポンプ等の溶接施工を正確に行うことができ、効率よく短時間で元の構造に復旧することができる原子炉内作業用足場を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、円筒状構造物を軸方向に複数本連結して内部を作業員の昇降用通路とした柱と、この柱の外周側に組立てられる複数の放射線遮蔽機能を有する作業床とを有し、原子炉圧力容器の開蓋、炉内設備撤去および除染後に炉内に導入設置される原子炉内作業架台であって、前記作業床は少なくとも前記原子炉圧力容器内の炉底部、ジェットポンプの再循環ノズル部、ライザブレース部およびジェットポンプ上方に配置され、このうちジェットポンプ上方に配置される最上部の作業床は周方向に分割された複数の開閉可能なセグメントを有して任意の周方向位置が開放可能な構成とし、前記ライザブレース部に配置される作業床は前記柱の周囲に沿って回転できる回転テーブルおよびこの回転テーブルを駆動する回転駆動機構を有する構成としたことを特徴とする原子炉内作業架台を提供する。

本発明によれば、ジェットポンプ等の取替え時に遠隔操作のみに依存することなく、かつ被曝に対する安全性が高く、しかもジェットポンプ等の溶接施工を正確に行うことができ、効率よく短時間で元の構造に復旧することができる。

以下、本発明に係る原子炉内作業架台の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、沸騰水型原子炉の点検・補修等の際に原子炉圧力容器内に原子炉内作業架台を設置した状態を示している。図１に示すように、原子炉圧力容器１０１は開蓋状態にあり、炉内機器は撤去され、炉内は除染処理が施されている。すなわち、炉心シュラウド１０２の上部は切断撤去されており、炉心シュラウド１０２の下端部およびバッフルプレート１０３部分は残された状態となっている。原子炉圧力容器１０１の炉内底部側には、制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）１０４、シュラウドサポートシリンダ１０５およびサポートレグ１０６等が残存している。炉壁１０７の内周面には放射線防護壁１０８が全周に亘って設置され、炉内底部等にも図示省略の防護壁が設置されている。この状態で、本実施形態の原子炉内作業架台１が原子炉圧力容器１０１内に導入設置されている。

原子炉内作業架台１は、原子炉圧力容器１０１内の中心位置に設置される縦長な中空円筒状の柱２を有し、この柱２は原子炉圧力容器１０１の内底部からジェットポンプの上方位置までの高さを有している。この柱２の外周側には複数段、例えば上下４段の作業床３，４，５，６が水平に突出している。

柱２は、十分な強度および遮蔽機能を有する円筒状構造物を軸方向に複数本連結して構成したものであり、例えば下部円筒７、中間部円筒８および上部円筒９の３本の円筒状構造物が、それらの内周側に設けられたフランジ状の連結部１０，１１を介して着脱可能に連結されている。そして、柱２の各作業床３，４，５，６に対応する位置に出入口１２，１３，１４，１５が設けられ、作業員、装置、治具、通い箱等の出入が可能となっている。雰囲気線量が高い部位の出入口には、遮蔽機能付きの扉が設けられている。なお、下側から２番目と３番目の出入口１３，１４の部位には踏み台１６，１７が設けられている。

また、図１には取替え用の新たなジェットポンプ２０１が示されている。このジェットポンプ２０１の据付け作業に対応する高さ位置に、上記の作業床３，４，５，６が配置されている。これらの作業床３，４，５，６は、放射線遮蔽機能を有する構成とされている。すなわち、作業床３，４，５，６はスチール枠等の表面に例えば鉛、モリブデン等からなる床材を配した構成とされている。

そして、ジェットポンプ据付け用の第１ステージとなる最下部の作業床３は炉底部に配置されており、この作業床３は炉底部から炉内に突出する多数のＣＲＤハウジング１０４の上に搭載されている。この最下部の作業床３は、バッフルプレート１０３のディフューザ孔加工、バッフルプレート１０３のディフューザ孔ターゲットの取付け、ディフューザ２０４の溶接および据付け、センシングライン２０５の据付け用足場として使用する。また、非常時の待機場所として使用される。

次に、下から２段目の第２ステージとなる作業床４は、ジェットポンプ２０１の再循環ノズル２０２の取付け作業を行う高さ位置に配置されており、この作業床４は下部円筒７の上端部に支持されている。この作業床４は、例えば作業員が座り、再循環入口ノズル２０２にアクセスし易い高さとされ、例えばライザ管サーマルスリーブ２０６の長さ測定、ライザ管２０７の据付け、ディフューザ２０４の据付け、センシングライン２０５の敷設作業場所として使用される。

また、下から３段目の第３ステージとなる作業床５は、ジェットポンプ２０１のライザブレース２０３の取付け作業位置に配置されており、中間円筒８に支持されている。この作業床５は、作業員が立ってライザブレース２０３にアクセスし易い高さとされ、ライザ管２０７の据付け、ライザブレース２０３の取付け、インレットミキサ２０８の取付け作業場所として使用される。

さらにまた、第４ステージとなる最上部の作業床６はジェットポンプ２０１の吊り下し作業に対応する位置、すなわちジェットポンプ２０１の上方に配置されている。この作業床６は上部円筒９の上端部に支持され、周縁部には安全用の柵１８が設けられている。この作業床６は、放射化されている原子炉圧力容器１０１の壁面から十分距離をあけた高さに配置され、作業員の出入り場所、ケーブル類の中継点、機器の吊り込み用チェンブロックの操作場所等として使用される。

図２も参照して原子炉内作業架台１の柱２の内部構造、最下端の第１ステージである作業床３の内部構造、および最上端の第４ステージである作業床６の炉内固定手段等の構成について説明する。この図２は、柱２の内部および第１ステージの作業床３の内部構成等を示す縦断面図である。図２に示すように、柱２の内部には、上端部から下端部までに亘って梯子１９が設けられている。また、最下端の第１ステージである作業床３は、ＣＲＤハウジング１０４の上に搭載するための複数のジャッキスタンド２０の上に配置されている。各ジャッキスタンド２０は、それぞれ各ＣＲＤハウジング１０４の内部に挿入され、高さ調整が可能である。これらのジャッキスタンド２０は、図１に示したように、カバー２３によって被覆されている。さらに、最上端の第４ステージである作業床６の周縁部には、原子炉圧力容器１０１の炉壁に固定するための複数の張力機構２１が設けられている。この張力機構２１は、例えば補強部材、バネおよびシリンダ機構等を組合わせた複合構造となっている。また、図１に示すように、柱２の上部には複数の電線支持装置２２が設けられている。中間部円筒８および上部円筒９の接合部周囲には、補強用胴体２４が設けられている。

次に、図１、図３および図４を参照して、ライザブレース２０３部に配置される第３ステージである作業床５をさらに詳細に説明する。図３は、この作業床５を示す拡大断面図であり、図４は、この作業床５の原子炉圧力容器１０１内への設置状態を一部断面で示す拡大平面図である。図１、図３および図４に示すように、この作業床５は柱２の周囲に沿って回転できる回転テーブル２５、およびこの回転テーブル２５を駆動する回転駆動機構２６を有する構成となっている。そして、この作業床５上に移動可能な溶接機２７が搭載され、この溶接機２７により、原子炉圧力容器１０１の炉壁側での溶接が可能となっている。すなわち、図３および図４に拡大して示すように、作業床５の内周側には多数の支持アーム２８が放射状に設けられ、この支持アーム２８の外周側に周方向レール２９が設けられている。この周方向レール２９の外周側の作業床部分が回転テーブル２５とされている。回転テーブル２５上には図示省略の径方向レールが敷設され、その上に台車３０が搭載されている。台車３０には溶接機２７が搭載され、この溶接機２７は作業床５上で移動可能となっている。この溶接機２７により、図１に示すように、原子炉圧力容器１０１の炉壁側での溶接が可能となっている。なお、台車３０は、周方向レール２９上に搭載された縦長な支持部材２９ａによって安定に支持されている。

また、図３および図４に示すように、回転テーブル２５の周縁側にはジェットポンプ２０１が上下方向に通過できる大きさの開口部３８が形成されており、この開口部３８の周方向位置を回転テーブル２５の回転により変化させてライザブレース２０３およびディフューザ２０４の炉内への吊り込み位置が選択可能となっている。さらに、回転テーブル２５の開口部３８の下側には、ジェットポンプ２０１の通過がない場合等の他作業を回転テーブル２５上で行う際に、開口部３８を閉止するための閉止板３２が設けられている。この閉止板３２は、図４に示すように、例えば左右１対の移動部材として設けられている。そして、閉止板３２の支持は、図３に示すように、回転テーブル２５の下側に設けられたガイド部材３１により行われている。

次に、回転テーブル２５の駆動機構は、モータおよびギア等によって行われる構成となっている。図３および図４に示すように、回転テーブル２５の下側に位置する柱２の外周側にブラケット３３を介してモータ３４が設けられており、このモータ３４の軸に取付けられた駆動ギア３５が、回転テーブル２５の内周側に設けられた従動ギア３６に噛合している。これにより、回転テーブル２５を独立して回転できるとともに、任意の位置で停止することができ、開口部３８がライザ管２０７およびディフューザ２０４を吊り込む回転の方位の設定、ならびに溶接機２７の位置等を設定することができる。

図５は、第４ステージである最上部の作業床６を原子炉圧力容器１０１内へ設置する状態を一部断面で示す拡大平面図である。図５に示すように、この作業床６は周方向に分割された複数の着脱可能なセグメント４０を有する構成となっており、各セグメント４０が任意の位置で開放可能となっている。図５の例では、仮想線で示した３枚のセグメント４０を取外し、同部分に空間４１が形成された状態を示している。このように、最上部の作業床６は周方向に分割された複数のセグメント４０の着脱により、任意の位置を開放可能な構成となっている。

なお、本実施形態ではその他に、図１に示すように遠隔監視用のカメラ４２が柱２等に設けられ、また図３に示したように、照明具４３等が設けられている。さらに、図示しないが、各作業床での雰囲気線量が高い場合には、雰囲気線量の高い作業床の下にすだれ状の遮蔽体が設けられる。

図６は、以上の構成のもとで、ジェットポンプ２０１を取替える場合の作業工程を示すフロー図である。図６に示すように、初めに原子炉圧力容器１０１内に第１ステージの作業床３と柱（下部円筒７）を吊り込んで設置し（Ｓ１）、次に第２〜第４ステージの作業床５，６と柱（中間部円筒８および上部円筒９）を吊り込んで設置する（Ｓ２）。その後、上部の張力機構２１により作業床と柱とを炉内に固定する（Ｓ３）。

一方、炉外でジェットポンプ２０１のサーマルスリーブ２０６の長さ測定を行った後（Ｓ４）、ライザ管２０７とサーマルスリーブ２０６とを溶接しておき（Ｓ５）、その後にライザ管２０７とサーマルスリーブ２０６の吊り込みを行う（Ｓ６）。この工程では上述したように、作業床６のセグメント４０の取外し、作業床５の回転による開口部３８の位置設定等を行う。吊り込んだサーマルスリーブ２０６については再循環ノズル２０２に炉外側から溶接する（Ｓ７）。

また、炉外でライザブレース２０３について長さ測定（Ｓ８）、切断等による長さ設定（Ｓ８）を行った後、炉内に吊り込む（Ｓ１０）。吊り込んだライザブレース２０３は作業床５上の溶接機２７を用いて炉壁に溶接する（Ｓ１１）。次いで、ライザブレース２０３とライザ管２０７とを溶接機２７によって溶接する（Ｓ１２）。

その後、ディフューザ２０４を炉内に吊り込み（Ｓ１３）、バッフルプレート１０３に溶接する（Ｓ１４）。次に、ディフューザ２０４等にセンシングライン２０５を取付ける（Ｓ１５）。最後に、インレットミキサ２０８の吊り下し（Ｓ１６）および据付け（Ｓ１７）を行い、ジェットポンプ２０１の据付け完了となる。

以上の作業を全てのジェットポンプ２０１について行った後、上部の張力機構２１を外し（Ｓ１８）、第２〜第４ステージの作業床５，６と柱（中間部円筒８および上部円筒９）を外し（Ｓ１９）、第１ステージの作業床３と柱（下部円筒７）を取外して（Ｓ２０）、作業終了となる。

なお、本発明の原子炉内作業架台１は、上記作業のみに限らず、ジェットポンプ２０１の設置工程の前後等において、他の補修作業等を行う場合に適用することができる。

以上の実施形態によれば、十分な強度を有する複数の円筒７，８，９を軸方向に連結して内部を作業員の昇降用通路とした柱２と、この柱２の外周側に組立てられる複数の放射線遮蔽機能を有する作業床３，４，５，６とを有し、この作業床のうちジェットポンプ２０１の上方に配置される最上部の作業床６を周方向に分割された複数の開閉可能なセグメント４０を有するものとし、任意の周方向位置が開放可能な構成とし、またライザブレース２０３部に配置される作業床４は柱２の周囲に沿って回転できる回転テーブル２５およびこの回転テーブル２５を駆動する回転駆動機構２６を有する構成としたことにより、ジェットポンプ構成機器の吊り下し等による搬入を円滑かつ容易に任意位置にて行うことができ、作業が短時間で効率よく行える。

また、ライザブレース２０３部に配置される作業床４上に移動可能な溶接機２７を搭載し、この溶接機２７により、原子炉圧力容器１０１の炉壁側での溶接を可能としたので、溶接作業が高精度で確実に行え、高い信頼性を得ることができる。

また、転テーブル２５の周縁側には開口部３８を形成し、この開口部３８の周方向位置を回転テーブル２５の回転により変化させてライザブレース２０３およびディフューザ２０４等の炉内への吊り込み位置を選択可能としたことにより、多数のジェットポンプ設置を任意の位置に正確かつ迅速に設置することができる。また、円筒７，８，９の周壁に、作業床３，４，５，６に通じる作業員出入口用の開口部である出入口１２，１３，１４，１５を形成し、雰囲気線量の高い部位に面する出入口には放射線遮蔽用の扉を設ける構成とすることにより、高い安全性を確保することができる。さらに、円筒７，８，９と各作業床３，４，５，６とを着脱可能な構成とすることにより、組立および分解等が容易に行える。したがって、ジェットポンプ等の取替え作業、その他の作業について、遠隔操作のみに依存することなく、かつ被曝に対する安全性が高く、しかもジェットポンプ等の溶接施工を正確に行うことができ、効率よく短時間で元の構造に復旧することができる。

本発明の一実施形態による原子炉内作業架台を示す全体構成図。 本発明の一実施形態による柱の内部および作業床の内部構成等を示す縦断面図。 本発明の一実施形態による作業床を示す拡大断面図。 本発明の一実施形態による原子炉圧力容器内へのジェットポンプ設置状態を一部断面で示す拡大平面図。 本発明の一実施形態による作業床を原子炉圧力容器内へジェットポンプ設置する状態を一部断面で示す拡大平面図。 本発明の一実施形態によるジェットポンプ取替作業工程を示すフロー図。

符号の説明

１‥原子炉内作業架台、２‥柱、３，４，５，６‥作業床、７‥下部円筒、８‥中間部円筒、９‥上部円筒、１０，１１‥連結部、１２，１３，１４，１５‥出入口、１６，１７‥踏み台、１９‥梯子、２０‥ジャッキスタンド、２１‥張力機構、２２‥電線支持装置、２３‥カバー、２４‥補強用胴体、２５‥回転テーブル、２６‥回転駆動機構、２７‥溶接機、２８‥支持アーム、２９‥周方向レール、３０‥台車、３２‥閉止板、３３‥ブラケット、３４‥モータ、３５‥駆動ギア、３６‥従動ギア、３８‥開口部、４０‥セグメント、４２‥カメラ、４３‥照明具、１０１‥原子炉圧力容器、１０２‥炉心シュラウド、１０３‥バッフルプレート、１０４‥制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）、１０５‥シュラウドサポートシリンダ、１０６‥サポートレグ、１０７‥炉壁、１０８‥放射線防護壁、２０１‥ジェットポンプ、２０２‥再循環入口ノズル、２０３‥ライザブレース、２０４‥ディフューザ、２０５‥センシングライン、２０６‥サーマルスリーブ、２０７‥ライザ管、２０８‥インレットミキサ。

Claims (5)

1. 円筒状構造物を軸方向に複数本連結して内部を作業員の昇降用通路とした柱と、この柱の外周側に組立てられる複数の放射線遮蔽機能を有する作業床とを有し、原子炉圧力容器の開蓋、炉内設備撤去および除染後に炉内に導入設置される原子炉内作業架台であって、前記作業床は少なくとも前記原子炉圧力容器内の炉底部、ジェットポンプの再循環ノズル部、ライザブレース部およびジェットポンプ上方に配置され、このうちジェットポンプ上方に配置される最上部の作業床は周方向に分割された複数の開閉可能なセグメントを有して任意の周方向位置が開放可能な構成とし、前記ライザブレース部に配置される作業床は前記柱の周囲に沿って回転できる回転テーブルおよびこの回転テーブルを駆動する回転駆動機構を有する構成としたことを特徴とする原子炉内作業架台。
2. ライザブレース部に配置される前記作業床上に移動可能な溶接機を搭載し、この溶接機により、前記原子炉圧力容器の炉壁側での溶接を可能とした請求項１記載の原子炉内作業架台。
3. 前記回転テーブルの周縁側に開口部を形成し、この開口部の周方向位置を前記回転テーブルの回転により変化させてライザブレースおよびディフューザの炉内への吊り込み位置を選択可能とした請求項１記載の原子炉内作業架台。
4. 前記円筒状構造物の周壁に、前記作業床に通じる作業員出入口用の開口部を形成し、雰囲気線量の高い部位に面する前記開口部に放射線遮蔽用の扉を設けた請求項１記載の原子炉内作業架台。
5. 前記各円筒状構造物と前記各作業床とを、着脱可能な構成とした請求項１記載の原子炉内作業架台。

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