JP2011025344A - ウォータジェットピーニング装置及びウォータジェットピーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象物の振動を抑制することができ、コンパクトなウォータジェットピーニング装置を提供する。
【解決手段】ウォータジェットピーニング装置３０はノズル装置３１を有する。ノズル装置３１は、支持部材３２、ノズル３３及びカバー装置３４を含んでいる。ノズル３３及びカバー装置３４が支持部材３２に取り付けられる。カバー装置３４が、側壁部材３５Ａ、及び側壁部材３５Ａの外面を覆う衝撃波緩衝部材３６Ａを有する。ノズル装置３１が、ＷＪＰ施工対象物、例えば、シュラウドサポートリング２０の溶接部に対して位置決めされる。側壁部材３５Ａ及び衝撃波緩衝部材３６Ａが、ノズル３３とジェットポンプ７の間に配置される。発生した衝撃波４３が、側壁部材３５Ａ及び衝撃波緩衝部材３６Ａによって減衰され、ジェットポンプ７に与える影響が小さくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウォータジェットピーニング装置及びウォータジェットピーニング方法に係り、特に、沸騰水型原子炉の内部構造物に適用するのに好適なウォータジェットピーニング装置及びウォータジェットピーニング方法に関する。

沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉等の構造部材に生じている引張残留応力を圧縮残留応力に改善する方法として、キャビテーション気泡を利用するウォータジェットピーニング（以下、ＷＪＰという）が知られている（特開２００３−３３７１９２号公報、特開２００７−２９２６５５号公報及び特開２００９−７２８５９号公報参照）。ＷＪＰは、水中に置かれたノズルから高圧の水流を噴射し、この水流に含まれた気泡が潰れて発生する衝撃波を、水に浸漬されたＷＪＰ施工対象物である構造部材の表面に当て、構造部材の表面付近に存在する引張残留応力を圧縮残留応力に改善する方法である。

特に、特開２００９−７２８５９号公報には、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内でＷＪＰを行っているとき、発生した衝撃波が、ＷＪＰ施工対象物以外の、ＷＪＰ施工対象物ではない他の構造物に当たり、この構造物に振動が発生するという問題点を記載している。この問題点を解消するために、特開２００９−７２８５９号公報では、エアノズルを用いている。高圧の水流を噴射する主ノズル及び空気を噴射するエアノズルが、水中でＷＪＰ施工対象物付近に配置される。高圧ポンプから吐出された高圧水が主ノズルから水流となって噴射される。この水流に含まれた気泡が潰れたときに発生する衝撃波がＷＪＰ施工対象物に当てられ、ＷＪＰ施工対象物の表面付近で引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。エア供給機から供給される空気が、エアノズルから噴出され、水中に気泡域を形成する。この気泡域は、主ノズルから噴射された水流と非ＷＪＰ施工対象物の間に形成される。このため、主ノズルから噴射された水流に含まれる気泡が潰れて発生した衝撃波は四方八方に広がるが、非ＷＪＰ施工対象物に向う衝撃波は気泡域で弱められる。ＷＪＰを施工しない非ＷＪＰ施工対象物への衝撃波の伝播を抑制することができるので、非ＷＪＰ施工対象物の振動を抑制することができる。

特開２００３−３３７１９２号公報 特開２００７−２９２６５５号公報 特開２００９−７２８５９号公報

特開２００９−７２８５９号公報に記載されたＷＪＰによれば、ＷＪＰ施工時における非ＷＪＰ施工対象物の振動を抑制することができる。しかしながら、このＷＪＰを実施する際には、主ノズル以外にエアノズルが必要になる。さらに、エア供給機、及びエア供給機からエアノズルに空気を供給するエアホースも必要になる。このように、特開２００９−７２８５９号公報に記載されたＷＪＰを実施するために用いるウォータジェットピーニング装置は、大規模な構造になる。さらに、主ノズルの位置決め以外に、エアノズルの位置決めを行う必要があり、ＷＪＰを開始するまでの準備作業に時間を要することになる。

本発明の目的は、ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象物の振動を抑制することができ、コンパクトなウォータジェットピーニング装置及びウォータジェットピーニング方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、水平方向でノズルと対向する側壁部材及びこの側壁部材に設けられ、前記ノズルの上方を覆う上部部材を有し、水を噴射するノズルが取り付けられた設置された支持部材に取り付けられたカバー部材と、側壁部材及び上部部材にそれぞれ設けられた衝撃波緩衝部材とを備えたことにある。

側壁部材及び上部部材、及びこれらに設けられた衝撃波緩衝部材を、水中に配置されたノズルから噴射される水流と、ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象物との間に配置することができるので、ノズルから噴射された水流に含まれる気泡が潰れて発生する衝撃波が、側壁部材、上部部材及び衝撃波緩衝部材によって減衰される。このため、非施工対象物に当たる衝撃波が弱められ、非施工対象物の振動を軽減することができる。

側壁部材、上部部材及び衝撃波緩衝部材を設けることによって、特開２００９−７２８５９号公報に記載されたエアノズル、エア供給機、及びエア供給機からエアノズルに空気を供給するエアホースが不要になるので、ウォータジェットピーニング装置をコンパクト化することができる。

本発明によれば、ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象物の振動を抑制することができ、ウォータジェットピーニング装置をコンパクト化することができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータジェットピーニング装置の構成図である。 図１に示すカバー装置の斜視図である。 図１に示すノズル装置を用いたときにおける非ＷＪＰ施工対象物への衝撃波の軽減効果を示す説明図である。 図１に示すウォータジェットピーニング装置を用いたウォータジェットピーニング方法が適用されるＢＷＲの縦断面図である。 図４のＶ部の拡大図である。 図４のVI−VI断面図である。 図４のVII−VII断面図である。 カバー装置の他の実施例の構成図である。 本発明の他の実施例である実施例２のウォータジェットピーニング装置の構成図である。 図９に示すカバー装置の斜視図である。 図９に示すノズル装置を用いたときにおける非ＷＪＰ施工対象物への衝撃波の軽減効果を示す説明図である。

本発明の実施例を以下に説明する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に適用した、本発明の好適な一実施例であるウォータジェットピーニング装置を説明する前に、ＷＪＰが施工されるＢＷＲの概略の構造を、図４から図７を用いて説明する。ＢＷＲは、蓋１１を有する原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）１を有し、ＲＰＶ１内に、蒸気乾燥器２、気水分離器３、炉心シュラウド５、ジェットポンプ７、上部格子板１５及び炉心支持板１６等を配置している。炉心シュラウド５は、シュラウドサポートリング２０を介してシュラウドサポートシリンダ４に取り付けられる。シュラウドサポートシリンダ４は、複数のサポートレグ１７によって、ＲＰＶ１の底部に設置される。水平方向に伸びるシュラウドサポートバッフルプレート６が、ＲＰＶ１の内面及びシュラウドサポートシリンダ４に取り付けられる。炉心支持板１６が、炉心シュラウド５内に配置され、炉心シュラウド５に設置される。炉心支持板１６の上方に配置される上部格子板１５も炉心シュラウド５に設置される。気水分離器３及び蒸気乾燥器２は、上部格子板１５より上方に設置される。複数のジェットポンプ７が、ＲＰＶ１と炉心シュラウド５の間に形成されたアニュラス部（ダウンカマ）８内に配置され、シュラウドサポートバッフルプレート６に設置されている。

複数の燃料集合体１２が、上部格子板１５及び炉心支持板１６によって支持されている。ＲＰＶ１内に給水スパージャ１０が配置され、この給水スパージャ１０はＲＰＶ１に設けられた給水ノズル１４に接続される。炉心スプレイ配管９が炉心シュラウド５とＲＰＶ１の間に配置される。

本実施例のウォータジェットピーニング方法は、例えば、アニュラス部８における、ＲＰＶ１とシュラウドサポートバッフルプレート６の溶接部２１、シュラウドサポートバッフルプレート６とシュラウドサポートシリンダ４の溶接部２２、シュラウドサポートシリンダ４とシュラウドサポートリング２０の溶接部２３、及び炉心シュラウド５とシュラウドサポートリング２０の溶接部２４等の溶接部を中心にして、シュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５、シュラウドサポートバッフルプレート６及びシュラウドサポートリング２０に対してそれぞれ適用される。

本実施例のウォータジェットピーニング方法は、例えば、ノズル装置３１を、アニュラス部８に挿入して上記した溶接部付近に位置させて実施される（図５参照）。ノズル装置３１は、図７に示すアクセス領域２５を通して、運転床１８上を走行する燃料交換機あるいは作業台車（図示せず）からの遠隔操作にてアニュラス部８内の上記の各位置まで順次下ろされる。

ウォータジェットピーニング装置３０の詳細な構成を、図１を用いて説明する。ウォータジェットピーニング装置３０はノズル装置３１を有する。ノズル装置３１は、支持部材３２、ノズル３３及びカバー装置３４を含んでいる。ノズル３３及びカバー装置３４が支持部材３２に取り付けられる。

カバー装置３４は、図２に示すように、カバー部材３５及び衝撃波緩衝部材３６Ａ，３６Ｂを有する。カバー部材３５は、縦断面形状がＬ字状をしており、側壁部材３５Ａ、及び側壁部材３５Ａの上端部から水平方向に伸びる上部部材３５Ｂを有する。衝撃波緩衝部材３６Ａが、側壁部材３５Ａの外面に取り付けられて側壁部材３５Ａの外面を覆っている。衝撃波緩衝部材３６Ｂが、上部部材３５Ｂの上面に取り付けられて上部部材３５Ｂの上面を覆っている。衝撃波緩衝部材３６Ａ，３６Ｂは、例えば、ゲル材によって構成される。衝撃波緩衝部材３６Ａ，３６Ｂは、エアキャップ、風船及び空気を密封したハニカム構造で構成してもよい。

ノズル３３が、ノズル３３の軸心が支持部材３２に対して傾斜するように、支持部材３２に取り付けられている。支持部材３２に取り付けられたカバー装置３４では、衝撃波緩衝部材３６Ａを外面に取り付けられている側壁部材３５Ａが、ノズル３３の軸心と実質的に平行になるように配置される。カバー装置３４の上部部材３５Ｂがノズル３３の上方を覆っている。側壁部材３５Ａ及び上部部材３５Ｂが、ノズル３３と向き合っている。

ウォータジェットピーニング装置３０は、ノズル装置３１以外に、高圧ポンプ３７及びポンプ制御装置３８を備えている。ノズル３３に接続された高圧ホース４０が高圧ポンプ３７に接続される。ポンプ制御装置３８に接続された制御ケーブル３９が高圧ポンプ３７に接続される。高圧ポンプ３７及びポンプ制御装置３８が、原子炉建屋（図示せず）内の運転床４４上に設置される。

ノズル装置３１が、前述したように、アクセス領域２５を通してアニュラス部８内で該当する溶接部付近に配置される。この状態で、ノズル３３はＲＰＶ１内の冷却水４５内に存在する。ノズル装置３１が、上下方向、ＲＰＶ１の周方向及びＲＰＶ１の半径方向に移動される。これにより、溶接部２１，２２，２３，２４のそれぞれに沿ったＷＪＰを実施することができる。

例えば、溶接部２３に対してＷＪＰを実施することを想定する。ノズル３３が、ＷＪＰ施工対象物であるシュラウドサポートシリンダ４とシュラウドサポートリング２０の溶接部２３に対向するように位置決めされる。シュラウドサポートリング２０の近くに、ＷＪＰを施工しないジェットポンプ７が存在する（図１参照）。図１では、シュラウドサポートシリンダ４、ジェットポンプ７及びノズル装置３１は横断面を示している。側壁部材３５Ａ及び衝撃波緩衝部材３６Ａが、ノズル３３とジェットポンプ７の間に配置される。なお、運転床４４の部分は縦断面で示されている。

高圧ポンプ３７が駆動されると、高圧ポンプ３７から吐出された高圧水が高圧ホース４０を通ってノズル３３に供給される。この高圧水は、ノズル３３の噴射口（図示せず）から高速の水流４１となって冷却水４５中に噴射される。ポンプ制御装置３８は、ノズル３３から噴射される水流４１が最適な噴射流量及び噴射圧力になるように、高圧ポンプ３７を制御する。水流４１は、溶接部２３を中心としてＷＪＰ施工対象物であるシュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０に向って噴射される。

ノズル３３から噴射された水流４１に含まれている気泡（キャビティ）４２が崩壊したとき、衝撃波４３が発生する。この衝撃波４３は、溶接部２３を中心とし、シュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０に衝突する。このため、シュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０の溶接部２３及びこの熱影響部に生じている引張残留応力が、圧縮残留応力に改善される。引張残留応力は、溶接部２３における溶接によって、シュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０に生じる。

特開２００７−２９２６５５号公報に記載されているように、ノズル３３が溶接部２３に沿って移動するように、ノズル装置３１が移動される。このため、溶接部２３に沿ってＷＪＰが施工される。

上記の衝撃波４３は、ＷＪＰ施工対象物ではない他の構造物、例えば非ＷＪＰ施工対象物であるジェットポンプ７に向って冷却水４５中を伝播する。しかしながら、本実施例では、水流４１とジェットポンプ７の間で、ノズル３３から、水流４１がＷＪＰ施工対象物に到達するまでの範囲に亘って側壁部材３５Ａ及び衝撃波緩衝部材３６Ａが存在するので、側壁部材３５Ａ及び衝撃波緩衝部材３６Ａ、特に、衝撃波緩衝部材３６Ａによって、ジェットポンプ７まで伝播される衝撃波４３が弱められて減衰される。このため、衝撃波４３に起因したジェットポンプ７の振動が軽減される。カバー部材３５は、衝撃波緩衝部材３６Ａ，３５Ｂを保持する強度部材であり、水流４１の衝突に耐えられる強度を有している。

上方に向う衝撃波４３は、カバー部材３５の上部部材３５Ｂ及び衝撃緩衝部材３６Ｂによって、減衰される。上部部材３５Ｂ及び衝撃緩衝部材３６Ｂの設置により、非ＷＪＰ施工対象物、例えば、ジェットポンプ７の振動をさらに軽減することができる。

本実施例によれば、ノズル装置３１にノズル３３と共にカバー装置３４を設けているので、ノズル３３から噴射された水流４１と非ＷＪＰ施工対象物（例えば、ジェットポンプ７）の間に、側壁部材３５Ａ及びこれに取り付けられた衝撃波緩衝部材３６Ａを配置することができ、上部部材３５Ｂ及び衝撃波緩衝部材３６Ｂを配置することができるので、非ＷＪＰ施工対象物に向って伝播される衝撃波４３を減衰させることができる。このため、衝撃波の衝突に起因した、非ＷＪＰ施工対象物の振動を軽減することができる。なお、カバー部材３５における側壁部材３５Ａ及び衝撃波緩衝部材３６Ａの上下方向の長さをそれぞれ長くし、この衝撃波緩衝部材３６Ａによって上方に向う衝撃波４３を減衰させることができれば、上部部材３５Ｂ及び衝撃波緩衝部材３６Ｂを設ける必要はない。

溶接部２３に対するＷＪＰの施工が終了した後、溶接部２１，２２及び２４に対するＷＪＰが、上記したように、ノズル装置３１を用いて順次行われる。

本実施例は、カバー部材３５に衝撃波緩衝部材３６Ａ，３６Ｂを設置しているので、特開２００９−７２８５９号公報に記載されたＷＪＰのように、エアノズル、エア供給機及びエアノズルとエア供給機を接続するエアホースを設ける必要がない。したがって、本実施例のウォータジェットピーニング装置３０はコンパクト化される。本実施例は、ノズル３３及びカバー装置３４を設置している支持部材３２を移動させればよいので、ノズル３３及びカバー装置３４の位置決めを短時間に行うことができる。このため、ＷＪＰを開始するまでの準備作業に要する時間を短縮することができる。

本実施例のウォータジェットピーニング装置３０を用いてＷＪＰ施工対象物にＷＪＰを施工したとき、このＷＪＰ施工対象物付近に存在するＷＪＰを施工しない構造物への衝撃波の影響を確認する実験を、発明者らが行った。この実験結果を、図３を用いて説明する。この実験は、カバー装置３４及びノズル３３を有するノズル装置３１（第１ノズル装置という）、及びカバー装置３４を有しなくノズル３３を有する従来のノズル装置（第２ノズル装置という）を用いて行った。この実験には、両端を固定したＷＪＰ施工対象物、及びこのＷＪＰ施工対象物と平行に配置されて両端が固定された非ＷＪＰ施工対象物を有する試験体を用いた。

実験では、この試験体を、水を充填した水槽内に設置し、第１ノズル装置を図３に示すようにノズル３３を水中でＷＪＰ施工対象物に対して傾斜するように配置した。第１ノズル装置のノズル３３から高圧の水流を噴射させて衝撃波を発生させ、この衝撃波が非ＷＪＰ施工対象物に与える影響を、非ＷＪＰ施工対象物の応力測定位置（図３参照）に設置した歪みゲージによって衝撃波の影響で非ＷＪＰ施工対象物に発生した歪みを測定し、測定された歪みに基づいて発生した応力を求めた。第１ノズル装置の替りに第２ノズル装置のノズル３３を第１ノズル装置と同様に配置し、第１ノズル装置のノズル３３から高圧の水流を噴射させた状態で非ＷＪＰ施工対象物の応力測定位置に発生した応力を測定した。図３に、第１ノズル装置及び第２ノズル装置を用いたときにおける非ＷＪＰ施工対象物に発生したそれぞれの応力の測定結果を示す。図３において、□は第２ノズル装置を用いたときに非ＷＪＰ施工対象物に発生した応力を示し、■は第１ノズル装置を用いたときに非ＷＪＰ施工対象物に発生した応力を示す。カバー装置を有しない第２ノズル装置を用いたときの応力を１としたとき、カバー装置３４を有する第１ノズル装置を用いたときの応力は０．６１に低減された。第１ノズル装置を用いた場合には、設置されているカバー装置３４の機能によって、衝撃波の影響によって非ＷＪＰ施工対象物に発生する応力が、カバー装置３４を備えていない第２ノズル装置を用いたときに比べて３９％軽減することができた。

衝撃波緩衝部材３６Ａを側壁部材３５Ａの内面に設置してノズル３３に対向させ、衝撃波緩衝部材３６Ｂを上部部材３５Ｂの内面に設置してノズル３３に対向させてもよい。

ノズル３３を配置する領域が広い場合には、ノズル３３を、ＷＪＰ施工対象物の外面にノズル３３の軸心が垂直になるように配置してもよい。

カバー装置３４の替りに、図８に示すカバー装置３４Ｂを用いてもよい。カバー装置３４Ｂはカバー装置３４に底部部材３５Ｇ及び衝撃波緩衝部材３６Ｅを設けた構造を有する。底部部材３５Ｇは、側壁部材３５Ａの下端部に設けられて上部部材３５Ｂと同じ方向に伸びている。衝撃波緩衝部材３６Ｅは底部部材３５Ｇの下面に取り付けられる。衝撃波緩衝部材３６Ｅを設けることによって、下方に向かう衝撃波を減衰することができる。

本発明の他の実施例であるウォータジェットピーニング装置を、図９及び図１０を用いて説明する。本実施例のウォータジェットピーニング装置３０Ａは、実施例１のウォータジェットピーニング装置３０においてノズル装置３１をノズル装置３１Ａに替えた構成を有する。ウォータジェットピーニング装置３０Ａの他の構成は、ウォータジェットピーニング装置３０と同じである。

ノズル装置３１Ａは、ウォータジェットピーニング装置３０のノズル装置３１においてカバー装置３４をカバー装置３４Ａに替えた構成を有する。ノズル装置３１Ａの他の構成はノズル装置３１と同じである。ノズル装置３１Ａでは、ノズル３３及びカバー装置３４Ａが支持部材３２の上面に取り付けられ、支持部材３２がノズル３３及びカバー装置３４Ａの下方に位置している。支持部材３２がノズル３３の軸方向に伸びている。

カバー装置３４Ａは、図１０に示すように、カバー部材３５Ｃ及び衝撃波緩衝部材３６Ｃ，３６Ｄを有する。カバー部材３５Ｃは、縦断面形状がＬ字状をしており、側壁部材３５Ｄ、及び側壁部材３５Ｄの上端部から水平方向に伸びる上部部材３５Ｅを有する。側壁部材３５Ｄは一端部に湾曲部４６を形成している（図９参照）。上部部材３５Ｅは、側壁部材３５Ｄの湾曲部４６に合せて曲面４７を形成している（図１０参照）。衝撃波緩衝部材３６Ｃが、側壁部材３５Ｄの外面に取り付けられて側壁部材３５Ｄの外面を覆っている。衝撃波緩衝部材３６Ｄが、上部部材３５Ｃの上面に取り付けられて上部部材３５Ｃの上面を覆っている。衝撃波緩衝部材３６Ｃ，３６Ｄは、例えば、ゲル材によって構成される。側壁部材３５Ｄの湾曲部４６がノズル３３の噴射口（図示せず）と向き合っている。

上部部材３５Ｃが、支持部材３２の上面に設置されたノズル３３の上方を覆っており、支持部材３２の上面とも対向している。側壁部材３５Ｄはこのノズル３３に向き合っている。

ウォータジェットピーニング装置３０Ａを用いてＷＪＰ施工対象物に対してＷＪＰを施工するとき、ノズル装置３１Ａが、実施例１と同様に、ＢＷＲの構成部材、例えば、シュラウドサポートシリンダ４とシュラウドサポートリング２０の溶接部２３付近に位置決めされる。このとき、側壁部材３５Ｄの、湾曲部４６以外の部分が、ＲＰＶ１の周方向に向って伸びており、シュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０のそれぞれの外面に面している。

その後、高圧ポンプ３７が駆動され、高圧ポンプ３７から吐出された高圧水が高圧ホース４０を通ってノズル３３に供給される。この高圧水は、ノズル３３の噴射口から水流４１となって、側壁部材３５Ｄとシュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０のそれぞれの外面との間で冷却水４５中に噴射される。この水流４１は、ＲＰＶ１の軸方向では、支持部材３２と上部部材３５Ｅの間に噴射される。ノズル３３から噴射された水流４１は、側壁部材３５Ｄの、湾曲部４６以外の部分とシュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０の間では、ノズル３３の軸方向に向って、すなわち、実質的には、シュラウドサポートシリンダ４及びシュラウドサポートリング２０の外面に沿って流れる。やがて、この水流４１は、湾曲部４６に沿って溶接部２３の外面に向かって流れる。水流４１内に含まれる多くの気泡４２は、ノズル３３の軸方向に流れている間、及び湾曲部４６によって曲げられて溶接部２３に向って流れている間で、潰れて多くの衝撃波４３を発生する。これらの衝撃波４３は、溶接部２３及びこれの熱影響部に衝突し、溶接部２３及びこれの熱影響部の表面付近に存在する引張残留応力を圧縮残留応力に改善する。

発生した衝撃波４３は非ＷＪＰ施工対象物であるジェットポンプ７に向って冷却水４５中を伝播する。この衝撃波４３は、実施例１と同様に、ノズル３３から噴射された水流４１と非ＷＪＰ施工対象物（例えば、ジェットポンプ７）の間に、側壁部材３５Ｄ及びこれに取り付けられた衝撃波緩衝部材３６Ｃを配置することができ、上部部材３５Ｅ及び衝撃波緩衝部材３６Ｄも配置することができるので、非ＷＪＰ施工対象物に向って伝播される衝撃波４３を減衰させることができる。このため、衝撃波４３の衝突に起因した、非ＷＪＰ施工対象物、例えば、ジェットポンプ７の振動を軽減することができる。本実施例も、衝撃波緩衝部材３６Ｃ，３６Ｄを備えているので、ウォータジェットピーニング装置３０Ａをコンパクト化することができる。さらに、ＷＪＰを開始するまでの準備作業に要する時間を短縮することができる。

本実施例のウォータジェットピーニング装置３０を用いてＷＪＰ施工対象物にＷＪＰを施工したとき、このＷＪＰ施工対象物付近に存在するＷＪＰを施工しない構造物への衝撃波の影響を確認する実験を、ウォータジェットピーニング装置３０Ａの場合と同様に、発明者らが行った。この実験結果を、図１１を用いて説明する。この実験は、前述の第２ノズル装置、及びカバー装置３４Ａ及びノズル３３を有するノズル装置３１Ａ（第３ノズル装置という）を用いて行った。この試験体は、第１及び第２ノズル装置を用いて行った実験で用いた試験体と同じである。

第２及び第３ノズル装置のそれぞれのノズル３３から高圧の水流を噴射させて衝撃波を発生させ、この衝撃波が非ＷＪＰ施工対象物に与える影響を、非ＷＪＰ施工対象物の応力測定位置（図１１参照）に設置した歪みゲージによって衝撃波の影響で非ＷＪＰ施工対象物に発生した応力を測定した。図１１において、□は第２ノズル装置を用いたときに非ＷＪＰ施工対象物に発生した応力を示し、■は第３ノズル装置を用いたときに非ＷＪＰ施工対象物に発生した応力を示す。カバー装置を有しない第２ノズル装置を用いたときの応力を１としたとき、カバー装置３４Ａを有する第３ノズル装置を用いたときの応力は０．２９に低減された。第３ノズル装置を用いた場合には、設置されているカバー装置３４Ａの機能によって、衝撃波の影響によって非ＷＪＰ施工対象物に発生する応力が、カバー装置を備えていない第２ノズル装置を用いたときに比べて７９％軽減することができた。

実施例１と実施例２を比較する。実施例１に用いられたウォータジェットピーニング装置３０のノズル装置３１からカバー装置３４を取り除いた場合には、水流４１が、支持部材３２に傾斜して取り付けられたノズル３３から、直接、ＷＪＰ施工対象物に向って噴射される。これに対し、実施例２で行われたＷＪＰは、狭隘な箇所での施工となり、ノズル３３の軸心は実施例１のように傾けることができない。実施例２に用いられたウォータジェットピーニング装置３０Ａのノズル装置３１Ａからカバー装置３４Ａを取り除いた場合には、ノズル３３から噴射された水流４１が、ＷＪＰ施工対象物に対して実質的に平行になる。このため、噴射された水流４１の非ＷＪＰ施工対象物に与える影響は、カバー装置３４Ａを取り除いたノズル装置３１Ａの方がカバー装置３４を取り除いたノズル装置３１よりも大きくなり、非施工対象物の発生応力は、前者が後者の約３倍となる。

それぞれのノズル装置に該当するカバー装置を取り付けることにより、非ＷＪＰ施工対象物の発生応力が、実施例１では６１％まで、実施例２では２９％まで軽減される。

実施例１のウォータジェットピーニング装置３０及び実施例２のウォータジェットピーニング装置３０Ａは、加圧水型原子炉の構造部材に対してＷＪＰを施工する場合にも、用いることができる。

本発明は、原子量プラントに適用することができる。

１…原子炉圧力容器、４…シュラウドサポートシリンダ、５…炉心シュラウド、６…シュラウドサポートバッフルプレート、７…ジェットポンプ、８…アニュラス部、２０…シュラウドサポートリング、２１，２２，２３，２４…溶接部、３０，３０Ａ…ウォータジェットピーニング装置、３１，３１Ａ…ノズル装置、３２…支持部材、３３…ノズル、３４，３４Ａ…カバー装置、３５，３５Ｃ…カバー部材、３５Ａ，３５Ｄ…側壁部材、３５Ｂ，３５Ｅ…上部部材、４１…水流、４３…衝撃波、４６…湾曲部。

Claims (6)

1. 水を昇圧するポンプと、支持部材に取り付けられて前記ポンプで昇圧された前記水が供給され、この水を噴射するノズルと、前記支持部材に取り付けられ、水平方向で前記ノズルと対向する側壁部材及び前記側壁部材に設けられ、前記ノズルの上方を覆う上部部材を有するカバー部材と、前記側壁部材及び前記上部部材にそれぞれ設けられた衝撃波緩衝部材とを備えたことを特徴とするウォータジェットピーニング装置。
2. 前記ノズル及び前記側壁部材が、前記水平方向に傾斜して前記支持部材に設置されている請求項１に記載のウォータジェットピーニング装置。
3. 前記側壁部材の一端部が、前記ノズルに形成された、前記水を噴射する噴射口に対向するように湾曲部を形成している請求項１に記載のウォータジェットピーニング装置。
4. 前記支持部材が前記側壁部材及び前記ノズルの下方に配置されている請求項３に記載のウォータジェットピーニング装置。
5. 水中に配置されたノズルから水流を噴射し、噴射された前記水流に含まれる気泡が潰れて発生した衝撃波を前記水中に存在する施工対象物に当てて前記施工対象物に存在する残留応力を改善し、前記水流が噴射されている間、側壁部材及び前記側壁部材に設けられ、前記ノズルの上方を覆う上部部材を有するカバー部材、及び前記側壁部材及び前記上部部材にそれぞれ設けられた衝撃波緩衝部材を、前記水中に存在する非施工対象物と前記水流との間に配置していることを特徴とするウォータジェットピーニング方法。
6. 前記水流が前記ノズルから前記施工対象物の表面に沿って噴射され、噴射された前記水流が、前記側壁部材の一端部に形成された湾曲部に沿って前記施工対象物の前記表面に向かって曲げられる請求項５に記載のウォータジェットピーニング方法。

Images