JP2008190968A - Ultrasonic flaw detection device and its flaw detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は原子力プラントの点検・補修等の際に、原子炉内に設置されているシュラウドサポートシリンダおよびその近傍の構造部に存在する溶接部を気中雰囲気のもとで超音波探傷する超音波探傷装置および超音波探傷方法に関する。 The present invention provides an ultrasonic inspection method for inspecting a welded portion existing in a shroud support cylinder installed in a nuclear reactor and a nearby structure portion in an atmospheric atmosphere during inspection and repair of a nuclear power plant. The present invention relates to a flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method.
原子力発電プラントでは、原子炉内の健全性を確認するための点検および点検後の補修等が行われる。沸騰水型原子炉における原子炉圧力容器内の点検・補修等の際には原子炉圧力容器内の除染後に炉内機器を取外し、炉心シュラウドを支持するシュラウドサポートシリンダおよびシュラウドサポートプレート(バッフルプレート)等の炉底部近傍に対する点検が含まれる。 In nuclear power plants, inspections to confirm the integrity of the reactor and repairs after the inspections are performed. When inspecting or repairing the reactor pressure vessel in a boiling water reactor, remove the in-reactor equipment after decontamination of the reactor pressure vessel, and shroud support cylinder and shroud support plate (baffle plate) ) And other inspections near the bottom of the furnace.
図9を参照して、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内における超音波探傷部位となるシュラウドサポートおよびその近傍の構造部を簡単に説明する。図9に示すように、原子炉圧力容器100の炉壁101の内方には炉心を構成する炉心シュラウド102が配置されている。この炉心シュラウド102は、炉壁101の底部から立上るシュラウドサポートレグ103およびその上に配置されるシュラウドサポートシリンダ104を介して、下方から順に溶接により支持されている。以下、炉壁101の底部とシュラウドサポートレグ103との溶接部を「H11溶接部」と称し、図に符号「111」を付す。また、シュラウドサポートレグ103とシュラウドサポートシリンダ104との溶接部を「H10溶接部」と称し、図に符号「110」を付す。
With reference to FIG. 9, the shroud support used as the ultrasonic flaw detection site | part in the reactor pressure vessel of a boiling water reactor and the structure part of the vicinity of it are demonstrated easily. As shown in FIG. 9, a
また、炉底部から立上る炉壁101と炉心シュラウド102との間にはシュラウドサポートプレート105が溶接により接合されている。シュラウドサポートプレート105には、原子炉再循環ポンプであるジェットポンプ(図示省略)のデフューザ部を支持するためのジェットポンプデフューザ孔106が形成されている。以下、炉壁101と炉心シュラウド102との溶接部を「H9溶接部」と称し、図に符号「H109」を付す。さらに炉心シュラウド102とシュラウドサポートプレート105との溶接部を「H8溶接部」と称し、図に符号「108」を付す。
A
このような溶接部の点検に関し、従来ではシュラウドサポートシリンダの溶接部とその近傍の健全性を確認するため超音波探傷が行われている。原子炉内の超音波探傷としては水中ビークルを使用した水中での探傷検査等が提案されている(例えば特許文献1等参照)。一方、シュラウドサポートシリンダおよびシュラウドサポートプレート等の溶接部とその近傍を超音波探傷する場合には、気中において単プローブを用いた直接接触方式による探傷も行われている。この気中空間におけるシュラウドサポートの溶接部とその近傍を超音波探傷する際には、単プローブを用いた直接接触方式の探傷が行われている。
上述したように、気中空間において原子炉内に存在するシュラウドサポートシリンダの溶接部とその近傍を超音波探傷する際には、単プローブを用いた直接接触方式で探傷が行われているが、この手法では、対象物の表面形状の影響を受けて正確なひびの深さのサイジングが困難であることや、全ての溶接部に対して超音波探傷を行なうと検査時間が非常に長くなる等の課題がある。 As described above, when ultrasonic flaw detection is performed on the welded portion of the shroud support cylinder existing in the reactor in the air space and the vicinity thereof, flaw detection is performed by a direct contact method using a single probe. With this method, it is difficult to accurately size the crack depth due to the influence of the surface shape of the object, and when all the welds are subjected to ultrasonic testing, the inspection time becomes very long. There is a problem.
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、気中空間において、シュラウドサポートシリンダの溶接部およびその近傍を正確かつ迅速に超音波探傷することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to accurately and quickly ultrasonically detect a welded portion of a shroud support cylinder and its vicinity in an air space.
前記の目的を達成するため、本発明では原子炉内に設置されているシュラウドサポートシリンダおよびその近傍の構造部に存在する溶接部を気中雰囲気のもとで超音波探傷する超音波探傷装置であって、被探傷部位の表面に接して閉じた空間を形成するチャンバー機構と、このチャンバー機構内の空間に超音波伝播媒体を充填する伝播媒体充填機構と、前記チャンバー機構の内部に移動可能に設けられたフェーズドアレイ超音波探触子と、この探触子を前記チャンバー機構内で移動させて超音波探傷を行う超音波探傷器と、前記チャンバー機構を支持して探傷方向に移動させるチャンバー支持機構とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic flaw detection apparatus that ultrasonically flaws a welded portion existing in a shroud support cylinder installed in a nuclear reactor and a structure portion in the vicinity thereof in an air atmosphere. A chamber mechanism that forms a closed space in contact with the surface of the site to be inspected, a propagation medium filling mechanism that fills the space in the chamber mechanism with an ultrasonic propagation medium, and is movable inside the chamber mechanism. A provided phased array ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detector that performs ultrasonic flaw detection by moving the probe in the chamber mechanism, and a chamber support that supports the chamber mechanism and moves in the flaw detection direction. An ultrasonic flaw detector provided with a mechanism is provided.
また、本発明では、この超音波探傷装置を使用して、原子炉点検時に原子炉内に設置されているシュラウドサポートシリンダおよびその近傍の構造部に存在する溶接部を気中雰囲気のもとで超音波探傷する超音波探傷方法であって、前記シュラウドサポートシリンダおよびその近傍の構造部にチャンバー機構、伝播媒体充填機構、フェーズドアレイ超音波探触子、超音波探傷器およびチャンバー支持機構を搬入して設置する機器設置工程と、前記チャンバー機構を被探傷部位の表面に接触させて閉じた空間を形成し、このチャンバー機構の内部に超音波伝播媒体を充満させる探傷準備工程と、前記チャンバー機構を前記チャンバー支持機構により被探傷部位に沿って移動させ気中において前記フェーズドアレイ超音波探触子による超音波探傷を行う探傷工程とを備えることを特徴とする超音波探傷方法を提供する。 Further, in the present invention, using this ultrasonic flaw detector, the shroud support cylinder installed in the nuclear reactor at the time of the nuclear reactor inspection and the welded portion existing in the structure portion in the vicinity thereof under an atmospheric atmosphere. An ultrasonic flaw detection method for ultrasonic flaw detection, in which a chamber mechanism, a propagation medium filling mechanism, a phased array ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detector, and a chamber support mechanism are carried into the shroud support cylinder and the structure in the vicinity thereof. An instrument installation step, a chamber-mechanism is brought into contact with the surface of the flaw detection site to form a closed space, and the chamber mechanism is filled with an ultrasonic propagation medium. Ultrasonic flaw detection by the phased array ultrasonic probe in the air moved along the inspection target site by the chamber support mechanism To provide an ultrasonic flaw detection method characterized by comprising a inspection step of performing.
本発明によれば原子炉、特に沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内におけるシュラウドサポートシリンダの溶接部およびその近傍を、気中空間にて水浸フェーズドアレイ探傷により、正確かつ迅速に超音波探傷を行うことが可能となる。 According to the present invention, ultrasonic welding of a shroud support cylinder and its vicinity in a nuclear reactor pressure vessel of a nuclear reactor, particularly a boiling water reactor, is performed accurately and quickly by water immersion phased array flaw detection in an air space. It is possible to perform flaw detection.
以下、図面を参照して本発明に係る超音波探傷装置および超音波探傷方法の実施形態を沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器に適用する場合について説明する。 Hereinafter, a case where an embodiment of an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method according to the present invention is applied to a reactor pressure vessel of a boiling water reactor will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態(図1,2,3)]
図1は本発明の第1実施形態による超音波探傷装置の設置状態を示す概略説明図である。この図1には、原子炉圧力容器100内に設置されているシュラウドサポートシリンダ104の上側近傍の炉心シュラウド102とシュラウドサポートプレート105との溶接部(H8溶接部)108の検査、およびシュラウドサポートプレート105と炉壁101との溶接部(H9溶接部)109等の検査を下方から上向きに探傷する状態が示してある。
[First Embodiment (FIGS. 1, 2 and 3)]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an installation state of the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the inspection of the welded portion (H8 welded portion) 108 between the
図1に示すように、超音波探傷装置1は被探傷部位であるH8溶接部108の下側表面に接して閉じた空間を形成するチャンバー機構2を備えている。このチャンバー機構2はシュラウドサポートシリンダ102とその近傍の構造部であるシュラウドサポートプレート105に存在する溶接部、すなわちH8溶接部108に対応して斜め上向きなる配置に設定されている。また、チャンバー機構2内の空間に超音波伝播媒体として水3を注入して充填し、あるいは排水するために伝播媒体充填機構としての注排水機構4が備えてある。チャンバー機構2の内部にはフェーズドアレイ超音波探触子(以下、「超音波探触子」と略称する。)5が移動可能に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
また、超音波探触子5をチャンバー機構2内で移動させる指令や超音波発信および受信等を行い探傷結果を得る超音波探傷を行うための超音波探傷器6と、チャンバー機構2を支持して探傷方向に移動させるチャンバー支持機構としての台車7を備えている。さらに、チャンバー機構2の内部の超音波探触子5を移動させるスキャナ8が備えられるとともに、このスキャナ8を制御部操作するためのスキャナ制御盤14が設けられている。また、チャンバー機構2は台車7にばね機構9を介して支持されており、被探傷部の向きに押圧力が付与されるようになっている。以上の装置は原子炉圧力容器100の炉底部に組立てられた作業架台10に支持されている。
Further, an
なお、作業架台10は制御棒駆動機構ハウジング(CRDハウジング)107等を利用して設置され、上方に立上ってシュラウドサポートシリンダ104の開口部104a等を介して炉壁101側に伸びている。そして、作業架台10はシュラウドサポートプレート105の下方位置に作業フロア11を有するとともに、作業フロア11の側方および上方に伸びた支持部12,13を有し、これらの支持部12,13が炉壁101およびシュラウドサポートプレート105に固定支持されている。
The
図2は図1に示した超音波探傷装置1を拡大して示している。この図2に示すように、チャンバー機構2は例えば直方体上の筐体15の一部(図2の左上の二辺部分)を切除した開口部16を有し、この開口部16を柔軟素材からなる水密保持機構17により閉塞する構成としたものである。この水密保持機構17によりチャンバー機構2内には水3を充満させて保持することができる。また、チャンバー機構2には注排水機構4が注排水用チューブ18を介して接続してあり、探傷に必要な水量を供給し、点検後には排水を行うことができる。
FIG. 2 is an enlarged view of the
チャンバー機構2の内部に設けられた超音波探触子5はスキャナ8に連結具19を介して移動可能に支持されている。スキャナ8は例えば円弧状のガイド部材20を有しており、このガイド部材20に移動コマ21を介して超音波探触子5の連結具19が支持されている。これにより、図2に矢印aで示すように、超音波探触子5は被探傷部であるH8溶接部108を探傷することができる。
The
チャンバー機構2を台車7に支持するばね機構9は、チャンバー機構2の筐体15の外側面を例えば金属ばね22により筐体15の開口部16側に向って三次元方向に弾性力をもって押圧することができる。なお、金属ばね22に代えてシリンダ機構による流体ばね機構を設けてもよい。このようなばね機構9により、チャンバー機構2は首振り可能な状態でH8溶接部108に水密保持機構17を介して密接することができる。超音波探触子
5超音波探傷器6とはコード23により接続され、スキャナ8とスキャナ制御盤14とはコード24により接続されている。
The
図3はチャンバ機構2におけるエア溜り除去機構25を示している。フェーズドアレイ超音波探触子による超音波探傷を行う場合、超音波探触子5から発信される超音波の伝播空間である水3中に空気(エア)溜りが生じると、超音波が伝播しないために支障が生じる。この解決案として本実施形態ではエア溜り除去機構25を設けてある。例えば、図4に示すように、チャンバー機構2の上部に空気孔26を設け、この空気孔26よりエアを外部に除去する手段が設けてある。なお、エアを空気孔26の方向へ誘導するために、超音波探触子5の近傍に水噴射ノズル(図示せず)等を設け、注排水機構4から空気孔26に水中のエアが誘導される構成とすることが望ましい。
FIG. 3 shows an air
以上の実施形態においては、原子炉点検時に原子炉圧力容器100内に設置されているシュラウドサポートシリンダ104およびその近傍の構造部に存在するH8溶接部108およびH9溶接部109を気中雰囲気のもとで超音波探傷することができる。この場合の手順としては、下記の工程を行う。
In the above embodiment, the H8 welded
すなわち、シュラウドサポートシリンダ104およびその近傍の構造部であるH8溶接部108およびH9溶接部109にチャンバー機構2、伝播媒体充填機構注排水機構4、超音波探触子5、超音波探傷器6およびチャンバー支持機構としての台車7を搬入して設置する機器設置工程を行う。次に、チャンバー機構2を被探傷部位の表面に接触させて閉じた空間を形成し、このチャンバー機構2の内部に超音波伝播媒体である水3を充満させる探傷準備工程を行う。そして、チャンバー機構2をチャンバー支持機構である台車7により被探傷部位であるH8溶接部108およびH9溶接部109に沿って移動させ、気中において超音波探触子5による超音波探傷を行う。具体的には下記の(1)〜(4)の工程を実施する。
That is, the
(1)探傷部位に到達後、チャンバー押し付け機構であるバネ機構9により、チャンバー機構2を対象部位に押し付ける。
(1) After reaching the flaw detection site, the
(2)その後、注排水機構4を用いて、チャンバー機構2の内部に水3を充填する。このとき、チャンバー機構2と対象構造物との間隙には水密保持機構17があるため、チャンバー機構2の内部は常時、水3で充填させることが可能である。
(2) After that, the
(3)水3をチャンバー機構2の内部に充填後、スキャナ制御盤14により探触子5を駆動させて、探傷を行う。この際、スキャナ8は、スキャナ制御盤14により駆動方向や駆動速度等を制御することが可能である。
(3) After filling the
(4)探傷が終了後、注排水機構4を用いて、チャンバー内部の水3を排水する。排水後、装置を次の対象部位まで移動させ、次の対象部位に到達後、上記の手順を繰り返すことで探傷を行う。
(4) After the flaw detection, the
以上の本実施形態によれば、超音波探傷器6、スキャナ制御盤14、注排水機構4を作業架台10の作業フロア11に置くことが可能になり、作業員が装置の監視等を行いながら、超音波探傷器6に映し出される探傷画像やスキャナ8の制御を行うことが可能になる。
According to the present embodiment described above, it is possible to place the
[第2実施形態(図4)]
本実施形態では、H10溶接部110やH11溶接部111を探傷する場合に好適な超音波探傷装置について説明する。図4にはH10溶接部110を点検する構成の要部を拡大して示している。
[Second Embodiment (FIG. 4)]
In the present embodiment, an ultrasonic flaw detection apparatus suitable for flaw detection of the
図4に示すように、本実施形態の構成は基本的に第1実施形態とほぼ同様であるが、装置の向きおよび設置位置が第1実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態では超音波探傷装置1が被探傷部位であるH10溶接部110の上側表面に接して閉じた空間を形成するチャンバー機構2を備えている。このチャンバー機構2はシュラウドサポートシリンダ102に吊下機構31を装着し、この吊下機構31にばね機構9を介してチャンバー機構2を吊下げた構成となっている。その他の構成は向きが異なるだけで構成は第1実施形態と略同様であるから、図4に第1実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 4, the configuration of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the orientation and installation position of the apparatus are different from those of the first embodiment. That is, in this embodiment, the ultrasonic
本実施形態によれば、斜め下方に下向く傾斜状態に向きを設定して、H10溶接部110やH11溶接部111を探傷することができる。
According to the present embodiment, the H10 welded
[第3実施形態(図5,6,7)]
図5は本実施形態の全体構成および炉内配置構成を示す全体図である。図6は図5に示した作業架台10を示す拡大図であり、図7は図5に示したレール部分を示す拡大図である。
[Third Embodiment (FIGS. 5, 6, and 7)]
FIG. 5 is an overall view showing the overall configuration and the in-furnace arrangement configuration of the present embodiment. FIG. 6 is an enlarged view showing the
図5に示すように、本実施形態が前記実施形態と異なる点は、チャンバー支持機構が原子炉圧力容器100内に設置された作業架台上で走行する台車ではなく、シュラウドサポートシリンダ104もしくはその近傍の構造部にレール吊下機構41により吊下げられたレール42を適用した構成にある。すなわち、本実施形態では、シュラウドサポートシリンダ104の近傍の構造部であるシュラウドサポートプレート105に設けられたレール42に沿って移動する軌道車両構造が適用されている。他の構成については前記実施形態と略同様である。
As shown in FIG. 5, this embodiment differs from the above embodiment in that the chamber support mechanism is not a carriage that runs on a work platform installed in the
図6には、作業架台の構成が示されている。この図6に示すように、作業架台10はシュラウドサポートプレート105の下方位置に作業フロア11を有するとともに、作業フロア11の側方および上方に伸びた支持部12,13を有し、これらの支持部12,13が炉壁101およびシュラウドサポートプレート105に固定支持されている。
FIG. 6 shows the configuration of the work platform. As shown in FIG. 6, the
図7にはレール42の構成が拡大して示してある。レール42はシュラウドサポートプレート105のジェットポンプデフューザ孔106に支持され、H8溶接部108に沿って図5に示したチャンバー機構2を移動させることができる。すなわち、図5に示したように、原子炉圧力容器100の円周方向に設置される。
FIG. 7 shows the configuration of the
本実施形態によれば、探傷する範囲が広大の場合には、レール42を設置することにより、探傷時間を短縮することが可能である。本実施形態の超音波探傷装置1は、レール42を通すための取り合い部(図示せず)を超音波探傷ヘッドであるチャンバ機構2に別途設置することにより、レール42を通して原子炉圧力容器100の円周方向に超音波探触子5を容易に駆動させることが可能になる。レール42による駆動は、電動または手動の方法が考えられる。本実施形態により、超音波探傷作業を迅速に行うことが可能になる。
According to the present embodiment, when the flaw detection range is wide, the flaw detection time can be shortened by installing the
なお、本実施形態による超音波探傷装置1を用いる際には、ジェットポンプデフューザ孔106およびアクセスホールカバー孔(図示せず)を閉止蓋等で閉止する。本閉止蓋を設置することにより、ジェットポンプデフューザ孔106およびアクセスホールカバー孔近傍でも、チャンバー機構2の内部を水密に保つことが可能になる。なお、ジェットポンプデフューザ孔106を閉止する際には、レール42の取り合い部と干渉しないように配慮した閉止蓋にする必要がある。検査時には、事前に、レール42、作業架台10またはジェットポンプデフューザ(図示せず)やアクセスホールカバーへの閉止蓋の設置を行い、第1実施形態と同様の操作を行う。
When the
本架台を用いることにより、超音波探傷器6、スキャナ制御盤14、注排水機構4を架台に置くことが可能になり、作業員が装置の監視等を行いながら、探傷器に映し出される探傷画像やスキャナの制御を行うことが可能になる。
By using this gantry, it is possible to place the
[第4実施形態(図8)]
図8は本発明の第4実施形態を示している。本実施形態においては、台車等により移動することを前提としているが、代替法案として超音波探傷ヘッドに自走機構を具備する方策も考えられる。超音波探傷ヘッドを2本のアーム50,51と駆動機構53により、原子炉圧力容器100の円周方向に駆動させる手段である。アーム51の先端には図示しないモータ等により駆動する駆動車輪52が具備されている。駆動機構53の内部には駆動車輪の動源となるモータやアーム50,51を伸縮させるための図示しないシリンダ機構等が具備されている。なお、本装置を用いる場合には図示省略の探傷器、装置の制御盤、注排水機構等については、炉底部またはオペレーションフロアに設置する。
[Fourth Embodiment (FIG. 8)]
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, it is premised that the vehicle is moved by a carriage or the like. However, as an alternative measure, a method of providing a self-propelled mechanism in the ultrasonic flaw detection head is also conceivable. This is means for driving the ultrasonic testing head in the circumferential direction of the
本実施形態により、作業員等により装置を駆動させることなく、超音波探傷を行うことが可能になる。 According to the present embodiment, ultrasonic flaw detection can be performed without driving the apparatus by an operator or the like.
1‥チャンバー機構、2‥チャンバー機構、3‥水、4‥注排水機構、5‥超音探触子、6‥超音波探傷器、7‥台車、8‥スキャナ、9‥ばね機構、10‥作業架台、11‥作業フロア、12‥支持部、13‥支持部、14‥スキャナ制御盤、12‥筐体、16‥開口部、17‥水密保持機構、16‥開口部、18‥注水用チューブ、19‥連結具、20‥ガイド部材、21‥移動コマ、22‥金属ばね、23‥コード、24‥コード、25‥コード、25‥エア溜り除去機構、26‥空気孔、100‥原子炉圧力容器、102‥炉壁、102‥炉心シュラウド、103‥シュラウドサポートレグ、104‥シュラウドサポートシリンダ、105‥シュラウドサポートプレート。
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