JP2010044015A - ジェットポンプ内超音波探傷装置およびジェットポンプ内超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェットポンプ内において、作業効率が良好で、かつ精度良い超音波探傷を行なうこと。
【解決手段】ジェットポンプ内超音波探傷装置３０は沸騰水型原子炉のジェットポンプ４内に挿入されて超音波探傷を行なうものであり、プローブハウジング２５と、プローブハウジング２５内に収納され、ジェットポンプ４内面を非接触で探傷する水浸式超音波探触子２６とを備えている。プローブハウジング２５の上方および下方に、一対のアーム機構部１５、１６が連結されている。各アーム機構部１５、１６は複数のアーム２１を有し、これらのアーム２１を展開してジェットポンプ４内に当接させる。このことにより、プローブハウジング２５および水浸式超音波探触子２６をジェットポンプ４内に精度良く位置決めすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明はジェットポンプ内超音波探傷装置およびジェットポンプ内超音波探傷方法に係り、とりわけ作業効率を図ることができ、かつ安定した超音波探傷を行なうことができるジェットポンプ内超音波探傷装置およびジェットポンプ内超音波探傷方法に関する。

現在、沸騰水型原子力発電所においては、出力密度の増大を図るため、原子炉内の冷却材を強制循環するシステムを採用している。このシステムの構成要素としては炉外に設置された再循環ポンプと、炉内構造物であるジェットポンプとが挙げられる。

一般に、沸騰水型原子炉に設けられたジェットポンプは、原子炉圧力容器とシュラウドの間のシュラウドサポートプレート上に設置されている。

炉外の再循環ポンプにより加圧された冷却材は、ジェットポンプ内部に入り、周囲の冷却材を取り込みながら原子炉圧力容器内に送られる。

ジェットポンプを含む炉内構造物の溶接部近傍は、潜在的に応力腐食割れを発生させる可能性があり、定期的な検査が必要とされている。そのため、現在ジェットポンプに対して検査するための様々な検査手法が提案されている。

特許文献１では、ジェットポンプのインレットミキサを取り外した状態のディフューザ内に挿入し、ジェットポンプ内面から検査を行う装置および手法が提案されている。

また、特許文献２では、ジェットポンプのインレットミキサを取り外さずにジェットポンプのディフューザ内部にアクセスし、開脚したアーム先端部に据付けたプローブでディフューザ内面を検査する装置が提案されている。
特開２００７−１７３５８号公報 特開２００１−６５７７８号公報 上記特許文献１記載の装置および手法では、ディフューザ内部にアクセスするために、インレットミキサを取り外す必要がある。しかし、インレットミキサを取り外すことは工事期間の増大につながり、経済的な観点から効率的な手法とは言えない。

また、上記特許文献２記載の装置では、ディフューザ内部で開脚するアーム先端部にプローブを据付けているため、アームはプローブを走査させるための回転機構を有する必要がある。しかしながら、ジェットポンプ内面を検査装置が接触しながら走査した場合、表面の凹凸、付着物、溶接部の肉盛等の影響により、走査精度が安定せず、場合によっては再走査が必要になるという課題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、インレットミキサを取り外すことなく、ジェットポンプ内部に挿入され、かつジェットポンプ内面を接触しながら走査することなく検査することができ、作業効率の向上が図れ、かつ検査品質の安定が図れるジェットポンプ内超音波探傷装置およびジェットポンプ内超音波探傷方法を提供することを目的とする。

本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプ内に挿入され、ジェットポンプ内の超音波検査を行うジェットポンプ内超音波探傷装置において、プローブハウジングと、このプローブハウジング内に収納され、ジェットポンプ内面を非接触で探傷する水浸式超音波探触子と、プローブハウジングに連結されるとともに、プローブハウジングと同一軸線上に配置された一対のアーム機構部と、各アーム機構部を駆動制御する駆動制御部とを備え、各アーム機構部はジェットポンプ内面に当接する複数のアームを有することを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、駆動制御部は、一対のアーム機構部を駆動して、プローブハウジングをジェットポンプの軸芯上に配置することを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、プローブハウジングに、駆動制御部により駆動制御されプローブハウジングを回転させるための回転駆動部が接続されていることを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、水浸式超音波探触子は駆動制御部により駆動制御される傾斜機構を介してプローブハウジング内に収納され、水浸式超音波探触子はプローブハウジングに対して任意の傾きに配置されることを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、プローブハウジングに、ジェットポンプ内面との間の距離を測定する距離計測装置が設けられ、距離計測装置からの信号に基づいて駆動制御部により各アーム機構部を駆動制御して、水浸式超音波探触子とジェットポンプ内面との間の距離を一定に保つことを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、プローブハウジングおよび一対のアーム機構部は、屈折可能なフレキシブルシャフトに接続されていることを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、各アーム機構部のアーム先端にジェットポンプの軸方向に移動可能な回転体が取付けられ、フレキシブルシャフトにジェットポンプ内面を軸方向に移動可能な軸方向駆動部が連結されていることを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置である。

本発明は、駆動制御部はプローブハウジングの回転駆動部と、フレキシブルシャフトの軸方向駆動部を同調して駆動制御することを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷方法である。

本発明は、上記記載のジェットポンプ内超音波探傷装置を用いて、ジェットポンプ内の超音波探傷検査を行なうことを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷方法である。

以上のように本発明によれば、まずジェットポンプ内超音波探傷装置をジェットポンプ内に吊り下げて挿入する。次に一対のアーム機構部の各アームを展開させて、アームをジェットポンプ内面に当接させる。このようにしてプローブハウジングと水浸式超音波探触子をジェットポンプ内に精度良く位置決めすることができる。このことにより、ジェットポンプ内において作業効率が良好でかつ精度の高い超音波探傷を実行することができる。

第１の実施の形態
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示す図である。

本発明によるジェットポンプ内超音波探傷装置３０は沸騰水型原子炉１ａのジェットポンプ４内に挿入して配置され、ジェットポンプ４内面に対して超音波検査を行なうものである。

一般に沸騰水型原子炉１ａは原子炉圧力容器１を備え、この原子炉圧力容器１内にシュラウド２が設けられるとともに、原子炉圧力容器１とシュラウド２との間にジェットポンプ４が配置されている。

すなわち、図１および図２に示すように、ジェットポンプ４は原子炉圧力容器１とシュラウド２の間のシュラウドサポートプレート３上に設置されており、このジェットポンプ４はライザー管５と、インレットミキサ６と、ディフューザ７とを有している。

図１および図２において、炉外の再循環ポンプ（図示せず）により加圧された冷却材は、ライザー管５のエルボ８からジェットポンプ４内部に入る。冷却材は次にライザー管５のトランジションピース９を通過後、インレットミキサ６のノズル１０部において周囲の冷却材を取り込みながらテールパイプ１２および下部リングもしくはアダプタ１３を含むディフューザ７を通過し、シュラウドサポートプレート３下部まで移送される。

ジェットポンプ４を含む炉内構造物の溶接部近傍は、潜在的に応力腐食割れを発生させる可能性があり、定期的な検査が必要とされている。

次にジェットポンプ４内に挿入され、ジェットポンプ４内の超音波検査を行なうジェットポンプ内超音波探傷装置３０について、図３および図４により説明する。

ジェットポンプ内超音波探傷装置３０はプローブハウジング２５と、プローブハウジング２５に収納されジェットポンプ４内面を非接触で探傷する水浸式超音波探触子２６と、プローブハウジング２５の上方に回転駆動部（モーター）２３を介して連結された一方のアーム機構部１５と、プローブハウジング２５の下方に軸受２７を介して連結された他方のアーム機構部１６とを備えている。

また、各アーム機構部１５、１６およびモーター２３は、各々駆動制御部３０ａにより駆動制御されるようになっている。

さらに一方のアーム機構部１５には、一対のアーム機構部１５、１６およびプローブハウジング２５を保持するとともに、ジェットポンプ４内面で軸方向に操作するフレキシブルシャフト１４が連結されている。なおフレキシブルシャフト１４はジェットポンプ４内でフレキシブルシャフト１４を駆動する軸方向駆動部１４ａを有していてもよい。

このようにジェットポンプ内超音波探傷装置３０はジェットポンプ４内面に脚を突っ張る一対のアーム機構部１５、１６と、その軸上において、前記アーム機構部１５、１６の間に位置する探傷機構部１７とから構成され、このうち探傷機構部１７はプローブハウジング２５と、水浸式超音波探触子２６と、モーター２３とを有している。

次に各アーム機構部１５、１６について述べる。各アーム機構部１５、１６はロッド１８ａを有するエアシリンダ１８と、アームベース２０と、アームハウジング２２とを有し、アームベース２０に３本のアーム２１が揺動自在に取付けられている。またエアシリンダ１８のロッド１８ａと各アーム２１とはリンク１９によって連結されており、エアシリンダ１８のロッド１８ａが伸縮することにより、各アーム２１の開閉動作が可能となる。

上述のように探傷機構部１７は、一対のアーム機構部１５、１６の間に位置し、プローブハウジング２５と、水浸式超音波探触子２６と、モーター２３とを有している。またプローブハウジング２５と水浸式超音波探触子２６とからプローブ機構部２４が構成されている。またモーター２３はプローブハウジング２５を回転させる機能をもっており、プローブハウジング２５の回転に伴なって、プローブハウジング２５内に固定された水浸式超音波探触子２６はジェットポンプ４内面に対して円周方向に沿って走査することができる。また、プローブハウジング２５は下部のアーム機構部１６に対して、軸受２７を介して接続され、このことにより、プローブ機構部２４は一対のアーム機構部１５、１６と独立して回転が可能となっている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。まず一方のアーム機構部１５に連結されたフレキシブルシャフト１４により一対のアーム機構部１５、１６および探傷機構部１７を吊り下げて、ジェットポンプ内超音波探傷装置３０をジェットポンプ４内へジェットポンプ４の上部のノズル１０から挿入する。

このノズル１０はインレットミキサ６にあり、周囲の冷却剤をジェットポンプ４の内側へ取込む開口部である。

次にジェットポンプ４内部において各アーム機構部１５、１６のアーム２１を突っ張ることで、ジェットポンプ内超音波探傷装置３０の軸心をジェットポンプ４内の軸心に一致させる。

例えば図４に示されるようなディフューザ７のテールパイプ１２とシェル１１の溶接部（熱影響部）２８を探傷する際には、溶接部２８を挟む形で一方のアーム機構部１５と他方のアーム機構部１６のそれぞれのアーム２１を展開し、各アーム２１をジェットポンプ４内面に当接させる。このことによりジェットポンプ内超音波探傷装置３０のプローブハウジング２５をジェットポンプ４の軸心上に位置させることができる。なお、この際、ジェットポンプ４の軸が完全に鉛直方向になっていなかったとしても、いずれかのアーム機構部１５、１６のアーム２１を駆動制御部３０ａにより駆動することにより、プローブハウジング２５の回転軸がジェットポンプ４の軸に追従させることは可能である。また、各アーム２１が当接するジェットポンプ４内面がシェル１１のようなテーパーのついた面であっても、その中心を捉えることが可能となる。

このようにしてプローブハウジング２５の回転軸をジェットポンプ４内面（対象試験部）の軸心に揃えることができる。その後モーター２３により、プローブハウジング２５を回転させることで、プローブハウジング２５内に固定されている水浸式超音波探触子２６を、ジェットポンプ４内面との距離を一定に保ちながら円周方向に走査させ、このことによりジェットポンプ４内面の超音波探傷検査を行なうことができる。

以上のように本実施の形態によれば、一対のアーム機構部１５、１６および探傷機構部１７をフレキシブルシャフト１４で吊り下げることにより、ジェットポンプ内超音波探傷装置３０をインレットミキサ６のノズル１０部を通過させることができる。これにより、インレットミキサ６を取り外さずに検査を実施することができ、工事期間の短縮につながり経済的効果を得ることができる。

なお、あくまでフレキシブルシャフト１４は１例であり、屈曲可能な軸であればフレキシブルシャフト１４の代わりに同様の効果を有する部材を用いてもよい。

また、水浸式超音波探触子２６をプローブハウジング２５に傾斜機構２６ａを介して取付けるとともに傾斜機構２６ａを駆動制御部３０ａにより制御して、水浸式超音波探触子２６をプローブハウジング２５に対して任意の傾きに配置してもよい。この場合、ジェットポンプ４内面がテーパーのついた面であっても、対象面に対して水浸式超音波探触子２６を平行に保つことができる。これにより、ジェットポンプ４の内面の凹凸、付着物、溶接部の肉盛等の影響を受けることなく、安定した走査精度で検査することができ、作業効率の向上と検査品質の安定を図ることができる。

さらにまた、プローブハウジング２５に水浸式超音波探触子２６の位置決め機構を設けてもよい。すなわち水浸式超音波探触子２６、もしくはプローブハウジング２５に設けられた別個の距離計測装置２６ｂによって、ジェットポンプ４内面までの距離を計測し、計測結果を駆動制御部３０ａに送ってもよい。駆動制御部３０ａはこの計測結果に基づいて一対のアーム機構部１５、１６を駆動して、水浸式超音波探触子２６とジェットポンプ４内面との間の距離を一定に保つことができる。

このことにより位置決め精度不良によるノイズ信号を低減し、検査品質を向上させることができる。

第２の実施の形態
次に図５により本発明の第２の実施の形態について説明する。図５に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。

図５に示す第２の実施の形態において、本発明によるジェットポンプ内超音波探傷装置３０を用いて、下部リングもしくはアダプタ１３とシュラウドサポートプレート３との溶接部および熱影響部２９を探傷する。

図５に示すように、ジェットポンプ内超音波探傷装置３０は互いに連結された一対のアーム機構部１５、１６と、一対のアーム機構部１５、１６の下方に連結された探傷機構部１７とを備えている。探傷機構部１７はプローブハウジング２５と、水浸式超音波探触子２６とを有するプローブ機構部２４と、プローブ機構部２４を回転駆動するモーター２３とを有している。なお、一方のアーム機構部１５にはフレキシブルシャフト１４の一端が接続されている。

また一対のアーム機構部１５、１６の各アーム２１の先端に、ジェットポンプ４の軸方向に転がり可能なローラーが取付けられており、またジェットポンプ内超音波探傷装置３０全体をジェットポンプ４の軸方向に移動させるための軸方向駆動機構部１４ａがフレキシブルシャフト１４の他端に設置されている。

図５において、駆動制御部３０ａにより軸方向駆動部１４ａを駆動制御することにより、アーム機構部１５、１６を開脚させた状態でジェットポンプ内超音波探傷装置３０全体をジェットポンプ４の軸方向に移動させることができる。

このため、ジェットポンプ４の軸方向の超音波探傷を確実に行なうことができる。この場合、駆動制御部３０ａによって軸方向駆動部１４ａとモーター２３とを駆動制御する。このことによってプローブハウジング２５の円周方向への回転に同調して、一定の速度でジェットポンプ内超音波探傷装置３０全体を軸方向に上下駆動することができ、円周方向と軸方向の超音波探傷を同時に実施することができる。

図１は本発明によるジェットポンプ内超音波探傷装置が設置されるジェットポンプ廻りを示す斜視図。 図２はジェットポンプの構造を示す斜視図。 図３は本発明によるジェットポンプ内超音波探傷装置の第１の実施の形態を示す斜視図。 図４は本発明によるジェットポンプ内超音波探傷装置の作用を示す図。 図５は本発明によるジェットポンプ内超音波探傷装置の第２の実施の形態を示す図。

符号の説明

１ 原子炉圧力容器
１ａ 沸騰水型原子炉
２ シュラウド
３ シュラウドサポートプレート
４ ジェットポンプ
５ ライザー管
６ インレットミキサ
７ ディフューザ
８ エルボ
９ トランジションピース
１０ ノズル
１１ シェル
１２ テールパイプ
１３ 下部リングもしくはアダプタ
１４ フレキシブルシャフト
１４ａ 軸方向駆動部
１５ アーム機構部
１６ アーム機構部
１７ 探傷機構部
１８ エアシリンダー
１９ リンク
２０ アームベース
２１ アーム
２２ アームハウジング
２３ モーター
２４ プローブ機構部
２５ プローブハウジング
２６ 水浸式超音波探触子
２６ａ 傾斜機構
２６ｂ 距離計測装置
２７ 軸受
２８ 溶接部および熱影響部
２９ 溶接部および熱影響部
３０ ジェットポンプ内超音波探傷装置
３０ａ 駆動制御部

Claims (9)

1. 沸騰水型原子炉のジェットポンプ内に挿入され、ジェットポンプ内の超音波検査を行うジェットポンプ内超音波探傷装置において、
   プローブハウジングと、
   このプローブハウジング内に収納され、ジェットポンプ内面を非接触で探傷する水浸式超音波探触子と、
   プローブハウジングに連結されるとともに、プローブハウジングと同一軸線上に配置された一対のアーム機構部と、
   各アーム機構部を駆動制御する駆動制御部とを備え、
   各アーム機構部はジェットポンプ内面に当接する複数のアームを有することを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷装置。
2. 駆動制御部は、一対のアーム機構部を駆動して、プローブハウジングをジェットポンプの軸芯上に配置することを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ内超音波探傷装置。
3. プローブハウジングに、駆動制御部により駆動制御されプローブハウジングを回転させるための回転駆動部が接続されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のジェットポンプ内超音波探傷装置。
4. 水浸式超音波探触子は駆動制御部により駆動制御される傾斜機構を介してプローブハウジング内に収納され、水浸式超音波探触子はプローブハウジングに対して任意の傾きに配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のジェットポンプ内超音波探傷装置。
5. プローブハウジングに、ジェットポンプ内面との間の距離を測定する距離計測装置が設けられ、
   距離計測装置からの信号に基づいて駆動制御部により各アーム機構部を駆動制御して、水浸式超音波探触子とジェットポンプ内面との間の距離を一定に保つことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のジェットポンプ内超音波探傷装置。
6. プローブハウジングおよび一対のアーム機構部は、屈折可能なフレキシブルシャフトに接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のジェットポンプ内超音波探傷装置。
7. 各アーム機構部のアーム先端にジェットポンプの軸方向に移動可能な回転体が取付けられ、フレキシブルシャフトにジェットポンプ内面を軸方向に移動可能な軸方向駆動部が連結されていることを特徴とする請求項６記載のジェットポンプ内超音波探傷装置。
8. 駆動制御部はプローブハウジングの回転駆動部と、フレキシブルシャフトの軸方向駆動部を同調して駆動制御することを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷方法。
9. 請求項１記載のジェットポンプ内超音波探傷装置を用いて、ジェットポンプ内の超音波探傷検査を行なうことを特徴とするジェットポンプ内超音波探傷方法。

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