JP2014145590A - 原子炉補修監視装置及び原子炉補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉補修監視装置及び原子炉補修方法において、原子炉の補修箇所を効率良く監視することで補修作業の作業性の向上を可能とする。
【解決手段】原子炉補修監視装置２０１にて、装置本体２０２と、装置本体２０２の下部に設けられて計装管台８３に装着可能な装着ガイド２０３と、装置本体２０２に設けられて光軸Ｏ１と装着ガイド２０３の装着軸線Ｏ２とが直線状に配置されると共に補修箇所撮影位置２０４Ａと装着ガイド撮影位置２０４Ｂとに移動可能である監視カメラ２０４とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉容器に設けられる管台及びその周辺を補修する補修作業を監視する原子炉補修監視装置及び原子炉補修方法に関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を備える原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。

このような原子力発電プラントにて、加圧水型原子炉は、十分な安全性や信頼性を確保するために各種の構造物などを定期的に検査する必要がある。そして、各検査を施工して不具合を発見した場合は、その不具合に関係する必要箇所を補修している。例えば、加圧水型原子炉にて、原子炉容器本体は、下鏡を貫通する多数の計装管台が設けられ、この各計装管台は、炉内側の上端部に炉内計装案内管が固定される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブが連結されている。そして、中性子束を計測可能な中性子束検出器は、コンジットチューブにより計装管台から炉内計装案内管を通して炉心（燃料集合体）まで挿入可能となっている。

この計装管台は、炉内計装筒が原子炉容器本体の取付孔に嵌入して溶接されることで構成されている。そのため、炉内計装筒やこの炉内計装筒の溶接部及びその周辺部に引張応力が残留している可能性があり、長期の使用により応力腐食割れが発生する確率が高くなる。そこで、従来から、表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善することで、応力腐食割れを防止するようにしたウォータジェットピーニング技術がある。このウォータジェットピーニングは、水中で金属部材表面にキャビテーション気泡を含む高圧水を噴射し、金属部材表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。このようなウォータジェットピーニング装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

また、原子炉内構造物の保全補修装置として、下記特許文献２に記載されたものがある。特許文献２に記載されたものは、保全補修装置を原子炉圧力容器の制御棒駆動ハウジングに装着し、装置本体に設けた水中カメラを用いて溶接作業を行うものである。更に、原子炉容器内の予防安全装置として、下記特許文献３に記載されたものがある。特許文献３に記載されたものは、予防安全装置を原子炉圧力容器のＣＲＤハウジングに装着し、上部に設けた監視カメラとケーブルに吊下げた監視カメラを用いてウォータジェットピーニングを行うものである。

特開２００６−２０１１４１号公報 特開２００８−２１６０１２号公報 特開平１０−０１０２８２号公報

計装管台（炉内計装筒）に対してウォータジェットピーニングを行う場合、上述した従来の各特許文献のように、カメラで作業箇所を確認しながら作業を行う必要がある。ところが、上述の各特許文献では、原子炉圧力容器に装着する保全補修装置や予防安全装置にカメラを取付け、このカメラにより作業箇所を確認している。しかし、各装置に取付けたカメラでは、作業箇所の近傍だけの確認となり、作業箇所を広い視野で確認することができない。また、特許文献３では、水中に吊下げたカメラを用いて監視しているが、作業中にこのカメラが水中で浮遊することがあり、精度の高い映像を確保することが困難となる。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、原子炉の補修箇所を効率良く監視することで補修作業の作業性の向上を可能とする原子炉補修監視装置及び原子炉補修方法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の本発明の原子炉補修監視装置は、原子炉容器の半球部に設けられた計装管台に装着可能な原子炉補修監視装置であって、装置本体と、前記装置本体の下部に設けられて前記計装管台に装着可能な装着ガイドと、前記装置本体に設けられて補修箇所撮影位置と装着ガイド撮影位置とに移動可能であると共に前記装着ガイド撮影位置にあるときに光軸と前記装着ガイドの装着軸線とが直線状に配置される監視カメラと、を有することを特徴とするものである。

従って、監視カメラを装着ガイド撮影位置に移動すると、この監視カメラにより計装管台への装置本体の装着作業を監視することができ、また、監視カメラを補修箇所撮影位置に移動すると、この監視カメラにより計装管台の補修作業を監視することができる。そのため、１台の監視カメラで計装管台への装置本体の装着作業と計装管台の補修作業を監視することができ、また、計装管台へ装着した監視カメラにより原子炉の補修箇所を効率良く監視することができ、補修作業の作業性を向上することができる。

本発明の原子炉補修監視装置では、前記監視カメラは、前記補修箇所撮影位置にあるときに光軸が略水平方向となり、前記装着ガイド撮影位置にあるときに光軸が略鉛直方向となることを特徴としている。

従って、監視カメラが装着ガイド撮影位置にあるときに光軸が略鉛直方向を向くことから、この監視カメラにより計装管台への装置本体の装着作業を監視することができ、また、監視カメラが補修箇所撮影位置にあるときに光軸が略水平方向を向くことから、この監視カメラにより計装管台の補修作業を監視することができる。

本発明の原子炉補修監視装置では、前記装置本体は、底板と、下端部が前記底板に連結されて上端部に取付板が連結される枠体と、下端部が前記枠体に連結される吊り金具とを有し、前記監視カメラは、前記枠体の内側で前記取付板に吊下げ固定されることを特徴としている。

従って、監視カメラが枠体の内側で前記取付板に吊下げ固定されることで、この監視カメラは、外側に位置する枠体に保護されることとなり、衝突による破損を防止することができる。

本発明の原子炉補修監視装置では、前記吊り金具は、第１吊りワイヤに吊下げ支持され、前記監視カメラの伝送ケーブルが第２吊りワイヤに吊下げ支持されることを特徴としている。

従って、装置本体と装着ガイドと監視カメラは、その重量が吊り金具を介して第１吊りワイヤに吊下げ支持され、伝送ケーブルは、別の第２吊りワイヤに吊下げ支持されることで、装置本体と装着ガイドと監視カメラが安定して第１吊りワイヤに支持される一方、伝送ケーブルに装置本体などの重量が作用することはなく、伝送ケーブルの破損を防止することができる。

本発明の原子炉補修監視装置では、前記監視カメラは、前記装置本体における水平方向の中央部で前記補修箇所撮影位置となり、前記装置本体における水平方向の一方側で前記装着ガイド撮影位置となり、前記装置本体の水平方向の他方側に前記装着ガイド撮影位置にある前記監視カメラ及び前記装着ガイドの重量をキャンセルするバランスウエイトが配置されることを特徴としている。

従って、監視カメラが装置本体における一方側の装着ガイド撮影位置にある状態で下降するとき、監視カメラと装着ガイドの重量がバランスウエイトによりキャンセルされることとなり、装置全体の水平状態を維持したまま下降することができ、装着ガイドを計装管台に適正に装着することができる。

また、本発明の原子炉補修方法は、原子炉容器の半球部に設けられた複数の計装管台のうちの補修が必要な計装管台に補修装置を装着する工程と、前記補修装置が装着された前記計装管台とは別の計装管台に監視装置を装着する工程と、前記監視装置で監視しながら前記補修装置により前記計装管台の補修を行う工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、補修作業をしていない計装管台に装着された監視装置から監視しながら、補修する計装管台に装着された補修装置により計装管台の補修を行うこととなり、原子炉の補修箇所を効率良く監視することで補修作業の作業性を向上することができる。

また、本発明の原子炉補修方法は、原子炉容器の半球部に設けられた複数の計装管台を２つの領域に区画する工程と、一方の領域の前記計装管台に装着された監視装置で監視しながら他方の領域の前記計装管台に装着された補修装置により前記計装管台を補修する工程と、前記他方の領域の前記計装管台に装着された監視装置で監視しながら前記一方の領域の前記計装管台に装着された補修装置により前記計装管台を補修する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、複数の計装管台を２つの領域に区画し、監視装置と補修装置を各領域に交互に装着して順に計装管台の補修を行うこととなり、原子炉の補修箇所を効率良く監視することで補修作業の作業性を向上することができる。

本発明の原子炉補修監視装置及び原子炉補修方法によれば、監視カメラを計装管台に装着するので、原子炉の補修箇所を効率良く監視することができ、補修作業の作業性を向上することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る原子炉補修監視装置を表す概略図である。 図２は、図１のII−II断面図である。 図３は、図１のIII−III断面図である。 図４は、本実施例の原子炉補修監視方法を表す概略図である。 図５は、本実施例の原子炉補修監視方法を表す概略図である。 図６は、ウォータジェットピーニング装置の据付状態を表す概略図である。 図７は、ウォータジェットピーニング装置を表す正面図である。 図８は、原子力発電プラントの概略構成図である。 図９は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。 図１０は、原子炉容器の計装管台を表す断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る原子炉補修監視装置及び原子炉補修方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図８は、原子力発電プラントの概略構成図、図９は、加圧水型原子炉を表す縦断面図、図１０は、原子炉容器の計装管台を表す断面図である。

本実施例の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉である。

本実施例の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図８に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは高温側送給配管１４と低温側送給配管１５を介して連結されており、高温側送給配管１４に加圧器１６が設けられ、低温側送給配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。

従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は低温側送給配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、加熱された二次冷却水、つまり、蒸気を送給する配管３１を介して蒸気タービン３２と連結されており、この配管３１に主蒸気隔離弁３３が設けられている。蒸気タービン３２は、高圧タービン３４と低圧タービン３５を有すると共に、発電機（発電装置）３６が接続されている。また、高圧タービン３４と低圧タービン３５は、その間に湿分分離加熱器３７が設けられており、配管３１から分岐した冷却水分岐配管３８が湿分分離加熱器３７に連結される一方、高圧タービン３４と湿分分離加熱器３７は低温再熱管３９により連結され、湿分分離加熱器３７と低圧タービン３５は高温再熱管４０により連結されている。

更に、蒸気タービン３２の低圧タービン３５は、復水器４１を有しており、この復水器４１は、配管３１からバイパス弁４２を有するタービンバイパス配管４３が接続されると共に、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管４４及び排水管４５が連結されている。この取水管４４は、循環水ポンプ４６を有し、排水管４５と共に他端部が海中に配置されている。

そして、この復水器４１は、配管４７が接続されており、復水ポンプ４８、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、復水ブースタポンプ５１、低圧給水加熱器５２が接続されている。また、配管４７は、脱気器５３が連結されると共に、主給水ポンプ５４、高圧給水加熱器５５、主給水制御弁５６が設けられている。

従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管３１を通して蒸気タービン３２（高圧タービン３４から低圧タービン３５）に送られ、この蒸気により蒸気タービン３２を駆動して発電機３６により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン３４を駆動した後、湿分分離加熱器３７で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン３５を駆動する。そして、蒸気タービン３２を駆動した蒸気は、復水器４１で海水を用いて冷却されて復水となり、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、低圧給水加熱器５２、脱気器５３、高圧給水加熱器５５などを通して蒸気発生器１３に戻される。

このように構成された原子力発電プラントの加圧水型原子炉１２において、図９に示すように、原子炉容器６１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体６２とその上部に装着される原子炉容器蓋（上鏡）６３により構成されており、この原子炉容器本体６２に対して原子炉容器蓋６３が複数のスタッドボルト６４及びナット６５により開閉可能に固定されている。

この原子炉容器本体６２は、原子炉容器蓋６３を取り外すことで上部が開口可能であり、下部が半球形状をなす下鏡６６により閉塞された円筒形状をなしている。そして、原子炉容器本体６２は、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を供給する入口ノズル（入口管台）６７と、軽水を排出する出口ノズル（出口管台）６８が形成されている。また、原子炉容器本体６２は、この入口ノズル６７及び出口ノズル６８とは別に、図示しない注水ノズル（注水管台）が形成されている。

原子炉容器本体６２は、内部にて、入口ノズル６７及び出口ノズル６８より上方に上部炉心支持板６９が固定される一方、下方の下鏡６６の近傍に位置して下部炉心支持板７０が固定されている。この上部炉心支持板６９及び下部炉心支持板７０は、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成されている。そして、上部炉心支持板６９は、複数の炉心支持ロッド７１を介して下方に図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板７２が連結されている。

原子炉容器本体６２は、内部に円筒形状をなす炉心槽７３が内壁面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽７３は、上部が上部炉心板７２に連結され、下部に円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板７４が連結されている。そして、この下部炉心板７４は、下部炉心支持板７０に支持されている。即ち、炉心槽７３は、原子炉容器本体６２の下部炉心支持板７０に吊り下げ支持されることとなる。

炉心７５は、上部炉心板７２と炉心槽７３と下部炉心板７４により形成されており、この炉心７５は、内部に多数の燃料集合体７６が配置されている。この燃料集合体７６は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。また、炉心７５は、内部に多数の制御棒７７が配置されている。この多数の制御棒７７は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ７８となり、燃料集合体７６内に挿入可能となっている。上部炉心支持板６９は、この上部炉心支持板６９を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管７９が固定されており、各制御棒クラスタ案内管７９は、下端部が燃料集合体７６内の制御棒クラスタ７８まで延出されている。

原子炉容器６１を構成する原子炉容器蓋６３は、上部が半球形状をなして磁気式ジャッキの制御棒駆動装置８０が設けられており、原子炉容器蓋６３と一体をなすハウジング８１内に収容されている。多数の制御棒クラスタ案内管７９は、上端部が制御棒駆動装置８０まで延出され、この制御棒駆動装置８０から延出されて制御棒クラスタ駆動軸８２が、制御棒クラスタ案内管７９内を通って燃料集合体７６まで延出され、制御棒クラスタ７８を把持可能となっている。

この制御棒駆動装置８０は、上下方向に延設されて制御棒クラスタ７８に連結されると共に、その表面に複数の周溝を長手方向に等ピッチで配設してなる制御棒クラスタ駆動軸８２を磁気式ジャッキで上下動させることで、原子炉の出力を制御している。

また、原子炉容器本体６２は、下鏡６６を貫通する多数の計装管台８３が設けられ、この各計装管台８３は、炉内側の上端部に炉内計装案内管８４が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ８５が連結されている。各炉内計装案内管８４は、上端部が下部炉心支持板７０に連結されており、振動を抑制するための上下の連接板８６，８７が取付けられている。シンブルチューブ８８は、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されており、コンジットチューブ８５から計装管台８３及び炉内計装案内管８４を通り、下部炉心板７４を貫通して燃料集合体７６まで挿入可能となっている。

従って、制御棒駆動装置８０により制御棒クラスタ駆動軸８２を移動して燃料集合体７６から制御棒７７を所定量引き抜くことで、炉心７５内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器６１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル６８から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体７６を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。一方、制御棒７７を燃料集合体７６に挿入することで、炉心７５内で生成される中性子数を調整し、また、制御棒７７を燃料集合体７６に全て挿入することで、原子炉を緊急に停止することができる。

また、原子炉容器６１は、炉心７５に対して、その上方に出口ノズル６８に連通する上部プレナム８９が形成されると共に、下方に下部プレナム９０が形成されている。そして、原子炉容器６１と炉心槽７３との間に入口ノズル６７及び下部プレナム９０に連通するダウンカマー部９１が形成されている。従って、軽水は、入口ノズル６７から原子炉容器本体６２内に流入し、ダウンカマー部９１を下向きに流れ落ちて下部プレナム９０に至り、この下部プレナム９０の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板７０及び下部炉心板７４を通過した後、炉心７５に流入する。この炉心７５に流入した軽水は、炉心７５を構成する燃料集合体７６から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体７６を冷却する一方、高温となって上部炉心板７２を通過して上部プレナム８９まで上昇し、出口ノズル６８を通って排出される。

このように構成された原子炉容器６１にて、図１０に示すように、計装管台８３は、炉内計装筒９５が原子炉容器本体６２の下鏡６６に形成された取付孔９６に嵌入し、炉内計装筒９５の上端部が下鏡６６の内面に溶接（開先溶接部９７）により固定されて構成されている。原子炉容器本体６２は、母材となる低合金鋼の内面にステンレス鋼が肉盛溶接されて構成され、ニッケル基合金製の炉内計装筒９５がこの原子炉容器本体６２の取付孔９６に嵌入した状態で、ニッケル基合金製の材料により原子炉容器本体６２に溶接（開先溶接部９７）されている。

そのため、炉内計装筒９５、開先溶接部９７及びその周辺部に引張応力が残留している可能性があり、長期の使用により応力腐食割れが発生する確率が高くなる。そこで、原子炉補修装置としてのウォータジェットピーニング（ＷＪＰ）装置によりこの表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善することで、応力腐食割れを防止するようにしている。このウォータジェットピーニング装置は、水中で金属部材表面にキャビテーション気泡を含む高圧水を噴射し、金属部材表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。

そして、ウォータジェットピーニング装置により下鏡６６の表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善する場合、このウォータジェットピーニング装置を計装管台８３（炉内計装筒９５）に装着して作業を行う。

図１は、本発明の一実施例に係る原子炉補修監視装置を表す概略図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII−III断面図、図４及び図５は、本実施例の原子炉補修監視方法を表す概略図、図６は、ウォータジェットピーニング装置の据付状態を表す概略図、図７は、ウォータジェットピーニング装置を表す正面図である。

本実施例において、図６に示すように、ウォータジェットピーニング装置１０１は、原子炉容器６１（原子炉容器本体６２）の下鏡（半球部）６６に設けられた計装管台８３（炉内計装筒９５）に据え付けられる。即ち、原子力発電プラントにおいて、原子炉建屋（図示略）は、作業フロア１２１が設けられており、この作業フロア１２１より下方にキャビティ１２２が設けられ、このキャビティ１２２に冷却水が貯留されている。このキャビティ１２２は、内部に原子炉容器６１が配置され、吊下げ支持されている。

原子炉建屋は、天井クレーン１２３が設けられ、フック１２４を水平方向に交差する２方向に移動可能であると共に昇降可能となっている。また、原子炉建屋は、キャビティ１２２の両側に一対のガイドレール１２５が敷設され、移動式クレーン１２６が移動自在に支持されている。この移動式クレーン１２６は、水平方向における一方向（図６にて、左右方向）に移動自在であると共に、水平方向における一方向に交差（直交）する他方向（図６にて、紙面直交方向）に移動自在な電動ホイスト１２７が設けられている。そして、この電動ホイスト１２７は、鉛直方向に沿って昇降可能なフック１２８を有している。

据付用ポール１１１は、長尺部材であって、所定の長さを有しており、下端部にウォータジェットピーニング装置１０１が連結可能となっている。この据付用ポール１１１は、複数の分割ポールから構成され、フランジ部同士を密着させ、複数のスイングボルトにより両者を締結することができる。なお、本実施例では、ウォータジェットピーニング装置１０１の据付用治具として据付用ポール１１１を用いたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ワイヤやケーブル、ロープなど用いてもよい。

このウォータジェットピーニング装置１０１は、図７に示すように、装置本体１０２とクランプ装置１０３と外面ＷＪＰノズル１０４と内面ＷＪＰノズル１０５とを有している。クランプ装置１０３は、装置本体１０２の下部から下方に突出して配置され、計装管台８３（炉内計装筒９５）の外周面に嵌合してクランプすることで、装置本体１０２を計装管台８３に固定するものである。外面ＷＪＰノズル１０４は、下鏡６６の内面や開先溶接部９７に引張高圧水を噴射するものである。内面ＷＪＰノズル１０５は、炉内計装筒９５の内面に引張高圧水を噴射するものである。

この場合、外面ＷＪＰノズル１０４及び内面ＷＪＰノズル１０５は、装置本体１０２に設けられた昇降機構（図示略）により上下に移動することができると共に、回転機構（図示略）により回転することができ、下鏡６６、開先溶接部９７、炉内計装筒９５の所定の領域に高圧水を噴射することができる。

また、ウォータジェットピーニング装置１０１は、装置本体１０２に対して施工監視用カメラ１０６と装置位置決め用カメラ１０７，１０８が設けられている。施工監視用カメラ１０６は、装置本体１０２に固定され、水平支持軸により回動可能であり、撮影方向を変更可能となっている。

装置位置決め用カメラ１０７，１０８は、水平方向に所定角度θ（例えば、９０度）だけ離間した位置に配置され、照明を有している。この装置位置決め用カメラ１０７，１０８は、装置本体１０２に対して昇降シリンダ１０９により昇降可能となっており、ウォータジェットピーニング装置１０１の位置決め時に下降位置に移動し、ウォータジェットピーニング装置１０１の作業時の上昇位置に移動可能となっている。

ウォータジェットピーニング装置１０１は、装置本体１０２の上部に連結軸１１０が固定されており、据付用ポール１１１に連結可能となっている。

そして、本実施例では、ウォータジェットピーニング装置１０１により下鏡６６の表面（内面）や計装管台８３（炉内計装筒９５）に対してウォータジェットピーニングを施すとき、このウォータジェットピーニング作業を監視する原子炉補修監視装置が設けられている。

図１から図３に示すように、原子炉補修監視装置２０１は、装置本体２０２と装着ガイド２０３と監視カメラ２０４を有している。

即ち、装置本体２０２にて、底板２１１は、基部２１２から放射状に延びる３個の脚部２１３を有して構成され、基部２１２の中央部に矩形状をなす開口部２１４が形成されると共に、一つ脚部２１３側に近接して円形状をなす取付開口２１５が形成されている。また、底板２１１は、外側に円形状をなす保護リング（枠体）２１６が配置され、各脚部２１３が連結されている。取付板２１７は、吊板２１８と連結板２１９と固定板２２０が上下に重なって複数のボルト２２１により固定されて構成されている。

そして、取付板２１７と底板２１１は、２個の保護フレーム（枠体）２２２により連結されている。この保護フレーム２２２は、Ｌ字形状をなし、下端部が底板２１１に固定される保護リング２１６に連結され、上端部が取付板２１７（連結板２１９）に連結されている。この場合、各保護フレーム２２２は、屈曲部に上部補強部材２２３が固定され、下部と保護リング２１６との間に下部補強部材２２４が固定されている。

装着ガイド２０３は、底板２１１の下部に取付開口２１５に対応した位置に固定されており、計装管台８３（炉内計装筒９５）に装着可能となっている。この装着ガイド２０３は、取付開口２１５を下方から被覆するように上部が底板２１１の下面に密着し、フランジ部２３１が複数のボルト２３２により固定されている。そして、装着ガイド２０３は、長手方向に沿って炉内計装筒９５が嵌入可能なガイド孔２３３が形成されている。このガイド孔２３３は、上部から空間部２３３ａ、小径部２３３ｂ、大径部２３３ｃ、テーパ部２３３ｄが形成されており、テーパ部２３３ｄにより炉内計装筒９５が嵌入しやすくなっている。そして、ガイド孔２３３は、小径部２３３ｂに炉内計装筒９５の先端部が嵌合し、大径部２３３ｃに炉内計装筒９５の拡径部が嵌合することで、装着ガイド２０３は、計装管台８３に装着されることとなる。

監視カメラ２０４は、パンチルト、ズーム、オートフォーカス、アイリスなどの機能を搭載しており、広範囲を照らすことが可能な照明（ＬＥＤ）を有している。装置本体２０２は、取付板２１７の下部に前述したパンチルト、ズーム、オートフォーカス、アイリスなどの機能を有する駆動部２４１が吊下げ固定されており、この駆動部２４１の水平な駆動軸２４２に支持アーム２４３を介して監視カメラ２０４が回動自在に取付けられている。この場合、監視カメラ２０４と駆動部２４１は、保護フレーム（枠体）２２２の内側に配置されることとなる。

従って、監視カメラ２０４は、駆動部２４１により約１８０度の範囲で回動することができる。即ち、監視カメラ２０４は、駆動部２４１により装置本体２０２における水平方向の中央部に位置する補修箇所撮影位置２０４Ａと、装置本体２０２における水平方向の一方側に位置する装着ガイド撮影位置２０４Ｂと、装置本体２０２における水平方向の他方側に位置する上方撮影位置２０４Ｃとに移動可能となっている。この場合、監視カメラ２０４は、補修箇所撮影位置２０４Ａにあるときに光軸Ｏ１が略水平方向となり、装着ガイド撮影位置２０４Ｂと上方撮影位置２０４Ｃにあるときに光軸Ｏ１が略鉛直方向となる。そして、監視カメラ２０４は、装着ガイド撮影位置２０４Ｂにあるとき、光軸Ｏ１と装着ガイド２０３の装着軸線Ｏ２とが一直線状に配置されている。

また、装置本体２０１は、水平方向の他方側にバランスウエイト２４４が配置されている。このバランスウエイト２４４は、装着ガイド撮影位置２０４Ｂにある監視カメラ２０４の重量及び装着ガイド２０３の重量をキャンセルするためのものである。即ち、監視カメラ２０４は、装着ガイド撮影位置２０４Ｂにあるとき、光軸Ｏ１が装着ガイド２０３の装着軸線Ｏ２と一致するように、装着ガイド２０３と共に装置本体２０２における水平方向の一方側にずれている。そのため、装置本体２０２における水平方向の一方側に位置する監視カメラ２０４及び装着ガイド２０３の重量に対応して、装置本体２０１における水平方向の他方側にバランスウエイト２４４を設けている。このバランスウエイト２４４は、複数の板材が装置本体２０２の下部にボルトにより締結されており、監視カメラ２０４及び装着ガイド２０３の重量に応じて重量を調整可能となっている。

装置本体２０２は、逆Ｕ字形状をなす吊り金具２５１が連結されている。この吊り金具２５１は、各下端部が保護フレーム２２２の上部に固定されており、中央の上端部に吊具２５２を介して第１吊ワイヤ２５３が連結されている。また、装置本体２０２は、取付板２１７の上方に対向して支持板２５４が配置され、複数の連結ワイヤ２５５により連結されている。この支持板２５４は、監視カメラ２０４の伝送ケーブル２４５と駆動部２４１の伝送ケーブル２４６を支持するものであり、第２吊ワイヤ２５５が連結されている。各吊ワイヤ２５３，２５５は、作業フロア１２１まで延設され、個別の吊り上げ及び吊下げ可能となっている。この場合、第１吊ワイヤ２５３は、装置本体２０２と装着ガイド２０３と監視カメラ２０４の全重量を支持する一方、第２吊りワイヤ２５５は、各伝送ケーブル２４５，２４６を支持して絡みを防止している。

このように構成された原子炉補修監視装置２０１を用いた原子炉補修方法（ウォータジェットピーニングの施工方法）は、原子炉容器６１の下鏡６６に設けられた複数の計装管台８３のうちの補修（ウォータジェットピーニング）が必要な計装管台８３に補修装置（ウォータジェットピーニング装置１０１）を装着する工程と、ウォータジェットピーニング装置１０１が装着された計装管台８３とは別の計装管台８３に原子炉補修監視装置２０１を装着する工程と、原子炉補修監視装置２０１で監視しながらウォータジェットピーニング装置１０１により計装管台８３のウォータジェットピーニングを行う工程とを有している。

また、原子炉補修監視装置２０１を用いた原子炉補修方法（ウォータジェットピーニングの施工方法）は、原子炉容器６１の下鏡６６に設けられた複数の計装管台８３を２つの領域に区画する工程と、一方の領域の計装管台８３に装着された原子炉補修監視装置２０１で監視しながら他方の領域の計装管台８３に装着されたウォータジェットピーニング装置１０１により計装管台８３のウォータジェットピーニングを行う工程と、他方の領域の計装管台８３に装着された原子炉補修監視装置２０１で監視しながら一方の領域の計装管台８３に装着されたウォータジェットピーニング装置１０１により計装管台８３のウォータジェットピーニングを行う工程とを有している。

ここで、原子炉補修監視装置２０１とウォータジェットピーニング装置１０１を用いた計装管台８３（炉内計装筒９５）に対するウォータジェットピーニングの施工方法について具体的に説明する。

図６に示すように、キャビティ１２２に冷却水が貯留されている状態で、移動式クレーン１２６により据付用ポール１１１を介してウォータジェットピーニング装置１０１を吊下げる。ここからこの移動式クレーン１２６を用いてウォータジェットピーニング装置１０１を水平方向に移動し、計装管台８３に対する位置決めをしながら、電動ホイスト１２７を用いてウォータジェットピーニング装置１０１を下降する。このとき、各吊ワイヤ２５３，２５５を用いて原子炉補修監視装置２０１を下降する。また、第３吊ワイヤ２６１を用いて監視カメラ２６２を下降する。

そして、図７に示すように、ウォータジェットピーニング装置１０１は、クランプ装置１０３が炉内計装筒９５の外側に嵌入してクランプすることで、計装管台８３に固定される。原子炉補修監視装置２０１は、ウォータジェットピーニング装置１０１が固定された計装管台８３とは別の計装管台８３に固定される。

即ち、原子炉補修監視装置２０１において、図１に示すように、駆動部２４１により監視カメラ２０４を回動して装着ガイド撮影位置２０４Ｂに移動し、光軸Ｏ１を装着ガイド２０３の光軸Ｏ２と一致させ、装着ガイド２０３のガイド孔２３３側を撮影可能とする。この状態で、装置本体２０２を下降し、水平方向における位置調整をしながら計装管台８３（炉内計装筒９５）に装着ガイド２０３のガイド孔２３３を嵌入させる。このとき、装置本体２０２は、水平方向の一方側に監視カメラ２０４と装着ガイド２０３が位置するものの、水平方向の他方側にバランスウエイト２４４が位置していることから、水平状態を維持して下降することができる。また、作業者は、作業フロア１２１にて、監視カメラ２０４が撮影する画像をモニタ（図示略）で視認することができることから、装着ガイド２０３の位置調整や下降量調整を容易に、且つ、高精度に行うことができる。

原子炉補修監視装置２０１が計装管台８３に装着されたら、駆動部２４１により監視カメラ２０４を回動して補修箇所撮影位置２０４Ａに移動する。そして、監視カメラ２０４は、ウォータジェットピーニング装置１０１による施工を撮影し、画像を作業フロア１２１のモニタに送って表示する。作業者は、このモニタを視認しながらウォータジェットピーニング装置１０１を操作する。このとき、監視カメラ２０４が補修箇所撮影位置２０４Ａに移動して装置本体２０２の重量バランスが崩れるものの、装置本体２０２は、計装管台８３に支持されているため、装置本体２０２の水平度が維持されている。

ウォータジェットピーニング装置１０１と原子炉補修監視装置２０１が計装管台８３に固定されると、外面ＷＪＰノズル１０４と内面ＷＪＰノズル１０５を用いて下鏡６６や炉内計装筒９５に対してウォータジェットピーニングを施す。即ち、外面ＷＪＰノズル１０４は、計装管台８３の外側にて、高圧水を噴射したまま炉内計装筒９５の周囲を移動しながら下降することで、計装管台８３及び溶接部にキャビテーション気泡を含む高圧水が噴射されることとなり、炉内計装筒９５の内面の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。また、内面ＷＪＰノズル１０５は、炉内計装筒９５内にて、高圧水を噴射したまま回転しながら下降することで、炉内計装筒９５の内面にキャビテーション気泡を含む高圧水が噴射されることとなり、炉内計装筒９５の内面の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。

この場合、図４に示すように、まず、原子炉容器６１の下鏡６６に設けられた複数の計装管台８３を分割ラインＬにより２つの領域Ａ，Ｂに区画する。次に、一方の領域Ａにて、複数の計装管台８３のうちのウォータジェットピーニングを行う計装管台８３にウォータジェットピーニング装置１０１を装着する。また、ウォータジェットピーニング装置１０１が装着された計装管台８３とは別の計装管台８３、つまり、他方の領域Ｂにて、いずれかの計装管台８３に原子炉補修監視装置２０１を装着する。

そして、この状態にて、領域Ｂにある原子炉補修監視装置２０１は、領域Ａでウォータジェットピーニング装置１０１による計装管台８３のウォータジェットピーニング作業を監視する。この場合、領域Ａにて、ウォータジェットピーニング装置１０１は、補修が必要な全ての計装管台８３に対して順に据付移動して作業を行う。一方、原子炉補修監視装置２０１は、計装管台８３への取付位置にて、領域Ａの全ての計装管台８３を撮影することができることから、移動することなく監視を継続する。

その後、ウォータジェットピーニング装置１０１が領域Ａにある補修が必要な全ての計装管台８３に対するウォータジェットピーニングが完了したら、今度は、図５に示すように、一方の領域Ａにあるウォータジェットピーニング装置１０１を他方の領域Ｂに移動し、複数の計装管台８３のうちのウォータジェットピーニングを行う計装管台８３にウォータジェットピーニング装置１０１を装着する。また、ウォータジェットピーニング装置１０１が装着された計装管台８３とは別の計装管台８３、つまり、他方の領域Ｂにある原子炉補修監視装置２０１を一方の領域Ａに移動し、この一方の領域Ａにて、いずれかの計装管台８３に原子炉補修監視装置２０１を装着する。

そして、この状態にて、領域Ａにある原子炉補修監視装置２０１は、領域Ｂでウォータジェットピーニング装置１０１による計装管台８３のウォータジェットピーニング作業を監視する。この場合、領域Ｂにて、ウォータジェットピーニング装置１０１は、補修が必要な全ての計装管台８３に対して順に据付移動して作業を行う。一方、原子炉補修監視装置２０１は、計装管台８３への取付位置にて、領域Ｂの全ての計装管台８３を撮影することができることから、移動することなく監視を継続する。

このように本実施例の原子炉補修監視装置２０１にあっては、装置本体２０２と、装置本体２０２の下部に設けられて計装管台８３に装着可能な装着ガイド２０３と、装置本体２０２に設けられて光軸Ｏ１と装着ガイド２０３の装着軸線Ｏ２とが直線状に配置されると共に補修箇所撮影位置２０４Ａと装着ガイド撮影位置２０４Ｂとに移動可能である監視カメラ２０４とを設けている。

従って、監視カメラ２０４を装着ガイド撮影位置２０４Ｂに移動すると、この監視カメラ２０４により計装管台８３への装置本体２０２の装着作業を監視することができ、また、監視カメラ２０４を補修箇所撮影位置２０４Ａに移動すると、この監視カメラ２０４によりウォータジェットピーニング装置１０１の計装管台８３の補修作業を監視することができる。そのため、１台の監視カメラ２０４で計装管台８３への装置本体２０２の装着作業と計装管台８３の補修作業を監視することができ、また、計装管台８３へ装着した監視カメラ２０４により原子炉容器６１の補修箇所を効率良く監視することができ、補修作業の作業性を向上することができる。

本実施例の原子炉補修監視装置では、監視カメラ２０４が補修箇所撮影位置２０４Ａにあるときに光軸Ｏ１が略水平方向となり、装着ガイド撮影位置２０４Ｂにあるときに光軸Ｏ１が略鉛直方向となるようにしている。従って、監視カメラ２０４が装着ガイド撮影位置２０４Ｂにあるときに光軸Ｏ１が略鉛直方向を向くことから、この監視カメラ２０４により計装管台８３への装置本体２０２の装着作業を監視することができ、また、監視カメラ２０４が補修箇所撮影位置２０４Ａにあるときに光軸Ｏ１が略水平方向を向くことから、この監視カメラ２０４により計装管台８３の補修作業を監視することができる。

本実施例の原子炉補修監視装置では、装置本体２０２として、底板２１１と、下端部が保護リング２１６を介して底板２１１に連結されて上端部に取付板２１７が連結される保護フレーム２２２と、下端部が保護フレーム２２２に連結される吊り金具２５１とを設け、監視カメラ２０４を保護フレーム２２２の内側で取付板２１７に吊下げ固定している。従って、監視カメラ２０４が保護フレーム２２２の内側で取付板２１７に吊下げ固定されることで、この監視カメラ２０４は、外側に位置する保護フレーム２２２に保護されることとなり、衝突による破損を防止することができる。

本実施例の原子炉補修監視装置では、吊り金具２５１を第１吊りワイヤ２５３に吊下げ支持し、監視カメラ２０４と駆動部２４１の各伝送ケーブル２４５，２４６を第２吊りワイヤ２５５に吊下げ支持している。従って、装置本体２０２と装着ガイド２０３と監視カメラ２０４の重量が吊り金具２５１を介して第１吊りワイヤ２５３に支持され、各伝送ケーブル２４５，２４６を別の第２吊りワイヤ２５５に支持されることで、装置本体２０２と装着ガイド２０３と監視カメラ２０４が安定して第１吊りワイヤ２５３に支持される一方、各伝送ケーブル２４５，２４６に装置本体２０２などの重量が作用することはなく、伝送ケーブル２４５，２４６の破損を防止することができる。

本実施例の原子炉補修監視装置では、監視カメラ２０４を装置本体２０２における水平方向の中央部で補修箇所撮影位置２０４Ａとし、装置本体２０２における水平方向の一方側で装着ガイド撮影位置２０４Ｂとし、装置本体２０２の水平方向の他方側に装着ガイド撮影位置２０４Ｂにある監視カメラ２０４及び装着ガイド２０３の重量をキャンセルするバランスウエイト２４４を配置している。従って、監視カメラ２０４が装置本体２０２における一方側の装着ガイド撮影位置２０４Ｂにある状態で下降するとき、監視カメラ２０４と装着ガイド２０３の重量がバランスウエイト２４４によりキャンセルされることとなり、装置本体２０２の水平状態を維持したまま下降することができ、装着ガイド２０３を計装管台８３に適正に装着することができる。

また、本実施例の原子炉補修方法にあっては、原子炉容器６１の下鏡６６に設けられた複数の計装管台８３のうちのウォータジェットピーニングが必要な計装管台８３にウォータジェットピーニング装置１０１を装着する工程と、ウォータジェットピーニング装置１０１が装着された計装管台８３とは別の計装管台８３に原子炉補修監視装置２０１を装着する工程と、原子炉補修監視装置２０１で監視しながらウォータジェットピーニング装置１０１により計装管台８３のウォータジェットピーニングを行う工程とを有している。

従って、補修作業をしていない計装管台８３に装着された原子炉補修監視装置２０１から監視しながら、ウォータジェットピーニング装置１０１が装着された計装管台８３の補修を行うこととなり、原子炉の補修箇所を効率良く監視することで補修作業の作業性を向上することができる。

また、本実施例の原子炉補修方法にあっては、原子炉容器６１の下鏡６６に設けられた複数の計装管台８３を２つの領域Ａ，Ｂに区画する工程と、一方の領域Ａの計装管台８３に装着された原子炉補修監視装置２０１で監視しながら他方の領域Ｂの計装管台８３に装着されたウォータジェットピーニング装置１０１により計装管台８３のウォータジェットピーニングを行う工程と、他方の領域Ｂの計装管台８３に装着された原子炉補修監視装置２０１で監視しながら一方の領域Ａの計装管台８３に装着されたウォータジェットピーニング装置１０１により計装管台８３のウォータジェットピーニングを行う工程とを有している。

従って、複数の計装管台８３を２つの領域Ａ，Ｂに区画し、原子炉補修監視装置２０１とウォータジェットピーニング装置１０１を各領域Ａ，Ｂに交互に装着して順に計装管台８３の補修を行うこととなり、原子炉の補修箇所を効率良く監視することで補修作業の作業性を向上することができる。

なお、上述した実施例では、装置本体２０２に装着ガイド撮影位置２０４Ｂにある監視カメラ２０４及び装着ガイド２０３の重量をキャンセルするバランスウエイト２４４を配置したが、この構成に限定されるものではない。例えば、監視カメラ２０４を装置本体２０２の水平方向における中央部に配置し、その位置で自転可能に支持することで、バランスウエイト２４４を廃止することができる。このとき、装着ガイド２０３も装置本体２０２の水平方向における中央部に配置することができる。

また、上述した実施例では、下鏡６６にある複数の計装管台８３を分割ラインＬにより原子炉補修監視装置２０１を各領域Ａ，Ｂにそれぞれ配置にして作業を行ったが、この方法に限定されるものではない。即ち、２つの領域Ａ，Ｂに区画する分割ラインＬは、実施例の位置に限るものではなく、いずれの位置でもよく、また、直線に限るものでもない。また、原子炉補修監視装置２０１を装着する計装管台８３の位置も実施例に限らず、反対側の領域の計装管台８３を視認することができる位置であれば、いずれの位置であってもよい。

また、上述した実施例では、原子炉補修装置をウォータジェットピーニング装置１０１を適用して説明したが、この装置に限定されるものではなく、例えば、計装管台の補修装置や交換装置、除去装置、溶接部の補修装置などに適用することができる。

６１ 原子炉容器
６２ 原子炉容器本体
６３ 原子炉容器蓋
６６ 下鏡（半球部）
８３ 計装管台
８５ コンジットチューブ
８８ シンブルチューブ
９５ 炉内計装筒
１０１ ウォータジェットピーニング装置（原子炉補修装置）
１０２ 装置本体
１０３ クランプ装置
１０４ 外面ＷＪＰノズル
１０５ 内面ＷＪＰノズル
１０６ 施工監視用カメラ
２０１ 原子炉補修監視装置
２０２ 装置本体
２０３ 装着ガイド
２０４ 監視カメラ

Claims (7)

1. 原子炉容器の半球部に設けられた計装管台に装着可能な原子炉補修監視装置であって、
   装置本体と、
   前記装置本体の下部に設けられて前記計装管台に装着可能な装着ガイドと、
   前記装置本体に設けられて補修箇所撮影位置と装着ガイド撮影位置とに移動可能であると共に前記装着ガイド撮影位置にあるときに光軸と前記装着ガイドの装着軸線とが直線状に配置される監視カメラと、
   を有することを特徴とする原子炉補修監視装置。
2. 前記監視カメラは、前記補修箇所撮影位置にあるときに光軸が略水平方向となり、前記装着ガイド撮影位置にあるときに光軸が略鉛直方向となることを特徴とする請求項１に記載の原子炉補修監視装置。
3. 前記装置本体は、底板と、下端部が前記底板に連結されて上端部に取付板が連結される枠体と、下端部が前記枠体に連結される吊り金具とを有し、前記監視カメラは、前記枠体の内側で前記取付板に吊下げ固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉補修監視装置。
4. 前記吊り金具は、第１吊りワイヤに吊下げ支持され、前記監視カメラの伝送ケーブルが第２吊りワイヤに吊下げ支持されることを特徴とする請求項３に記載の原子炉補修監視装置。
5. 前記監視カメラは、前記装置本体における水平方向の中央部で前記補修箇所撮影位置となり、前記装置本体における水平方向の一方側で前記装着ガイド撮影位置となり、前記装置本体の水平方向の他方側に前記装着ガイド撮影位置にある前記監視カメラ及び前記装着ガイドの重量をキャンセルするバランスウエイトが配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の原子炉補修監視装置。
6. 原子炉容器の半球部に設けられた複数の計装管台のうちの補修が必要な計装管台に補修装置を装着する工程と、
   前記補修装置が装着された前記計装管台とは別の計装管台に監視装置を装着する工程と、
   前記監視装置で監視しながら前記補修装置により前記計装管台の補修を行う工程と、
   を有することを特徴とする原子炉補修方法。
7. 原子炉容器の半球部に設けられた複数の計装管台を２つの領域に区画する工程と、
   一方の領域の前記計装管台に装着された監視装置で監視しながら他方の領域の前記計装管台に装着された補修装置により前記計装管台を補修する工程と、
   前記他方の領域の前記計装管台に装着された監視装置で監視しながら前記一方の領域の前記計装管台に装着された補修装置により前記計装管台を補修する工程と、
   を有することを特徴とする原子炉補修方法。

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