JP2543999B2 - 制御棒駆動機構ハウジングの頂部の位置を正確に決定する整列装置、鉛直方向整列状態を測定する方法、溶接補修装置、及び制御棒駆動機構ハウジングをスタブチュ―ブに水中で溶接する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、沸騰水型原子炉の補修に関し、更に詳しく
言えば、本発明は、遠隔の水中環境において所要の正確
な傾斜角を付与しながらスチブチューブの内の制御棒駆
動機構ハウジングの溶接、補修又は交換を行う方法に関
する。

［従来の技術］ 沸騰水型原子炉においては、制御棒駆動機構ハウジン
グの補修及び（又は）交換が必要となることがある。数
多くの理由により、このような制御棒駆動機構ハウジン
グは、沸騰水型原子炉内において最も遠隔に位置してい
る補修の困難な部品の１つを成している。それらの難点
の少なくとも一部を理解するために、以下に３つの要因
を要約して述べることにする。第一に、制御棒駆動機構
ハウジングの組み立て及び原子炉の他の構成部品との関
係が説明される。第二に、炉心の支持に関与する制御棒
駆動機構ハウジングの機能が説明される。最後に、原子
炉のこのような構造部材に関する正確な位置合わせの必
要性が説明される。

制御棒駆動機構ハウジングと炉心の残部との関係につ
いて述べれば、制御棒駆動機構ハウジングは原子炉の炉
心支持に関与するという点で構造部材を成していること
が理解されるべきである。原子炉は通例、円筒形の容器
から成っており、原子炉の底部には密閉ドームを有して
いる。この密閉ドームを貫通して直立したスタブチュー
ブが設置されている。この場合、各々の制御棒駆動機構
ハウジングに対して、１つのスタブチューブが存在して
いる。

制御棒駆動機構ハウジングは炉心に対する支持部材で
ある。このハウジングは、いわゆるスタブチューブに取
り付けられており、炉心ドームの底部から、６インチか
ら４フィートまでの距離だけ上方に伸びている。制御棒
駆動機構ハウジングは、上方に位置している制御棒案内
管及び燃料支持金具を順次に支持している。それらの各
々は又、上方に位置している４つの燃料バンドルを支持
している。各々の燃料バンドルは炉心の一部を形成して
おり、このような炉心は多数（500〜600程度）の燃料バ
ンドルから成っていることが通例である。

当然のことながら、制御棒駆動機構ハウジングの補修
を行うためには、上方に支持されたこれらの部品のすべ
てを取り除かなければならない。しかしながら、制御棒
駆動機構ハウジングが再び取り付けられたときに、この
取り付けによって、上方に位置している所要の部品を支
持するのに十分な強度が達成されなければならないこと
を記憶することが重要である。

制御棒駆動機構ハウジングの上方には、炉心支持板が
存在していることが理解されよう。この炉心支持板は、
炉心の底部に位置しており、マトリクス状を成して正確
に位置決めされた円形の開口を有している。このような
円形開口の１つが、各々の制御棒駆動機構ハウジング及
び各々のスタブチューブの上方に位置している。通例、
制御棒駆動機構ハウジングによって支持されている制御
棒案内管が、この円形開口を貫通しており、その円形開
口を塞いでいる。このように、炉心支持板は制御棒案内
管と共に、蒸気を発生するための核反応が起こる炉心と
原子炉容器の底部に隣接したプレナムとの間の流体隔壁
を形成している。

制御棒駆動機構ハウジングの上方に位置している炉心
支持板及び正確に位置決めされた開口は又、整列機能を
も有している。簡単に述べれば、典型的な正方形断面の
燃料バンドルは、その下端において燃料支持金具によっ
て正確に直立した状態で支持されており、このような燃
料支持金具の各々は、４つの燃料バンドルを支持してい
る。すべての燃料ハンドルの上端は、「上部案内板」と
して知られている上方の金属格子によって支持されてい
る。燃料ハンドルの下端を燃料支持金具に対して位置合
わせし、且つ燃料バンドルの上端を上部案内板に対して
位置合わせすることにより、正方形断面の燃料バンドル
の間に正確な空隙寸法を維持することができる。このよ
うに燃料バンドルの間に正確な空隙寸法が維持されるこ
とにより、すべての燃料バンドルの間には十字形断面の
開口が画定されることになる。このような十字形の開口
内において対応する十字形断面の制御棒を移動させるこ
とにより、原子炉の制御が行われるわけである。

制御棒を炉心の下方から炉心内に進入させるために
は、燃料支持金具も又、十字形の開口を画定することが
必要である。燃料支持金具に設けられているこのような
補足的な十字形断面の開口は、上方に位置している燃料
バンドルの間の寸法に等しい正確な寸法を有している。

反応度制御のために制御棒が炉心内に進入する際に
は、制御棒の正確な移動が要求されることが理解されよ
う。制御棒は制御棒駆動機構ハウジングに固定されてい
る駆動機構によって移動させられるので、ハウジングの
整列状態は制御棒駆動機構の整列状態に影響を及ぼ素と
共に、制御棒駆動機構を介して制御棒の移動に影響を及
ぼす。従って、制御棒駆動機構ハウジング内における制
御棒駆動機構の配置状態により、制御棒の整列状態が決
定されることになる。

制御棒は、制御棒案内管内の収納位置から燃料支持金
具を通過して炉心内に進入した反応制御位置にまで、約
165インチにわたって移動しなければならないことが知
られている。炉心内に進入した場合には、制御棒は燃料
バンドルの間の空隙内に位置しており、中性子を吸収し
て、炉心の反応を低減させる。制御棒駆動機構ハウジン
グが適正の整列状態にない場合には、制御棒駆動機構が
伸長すると、長さ165インチの腕を有しているてこの作
用によって位置の狂いが増幅されることになる。その結
果、燃料支持金具に及び燃料バンドルの間に形成された
十字形の開口内において、制御棒と周囲の燃料バンドル
・チャンネルとの間において衝突が起こることがある。

運転休止状態にある原子炉容器は、放射能の存在のた
め、ほぼ満水状態に保っておかなければならない。通例
は、少なくとも上部案内板の位置から原子炉容器の底部
まで水が満たされている。このような水の存在により、
原子炉上で仕事をする作業員達は放射線から保護される
わけである。

制御棒駆動機構ハウジング及びそのハウジングが取り
付けられているスタブチューブは、原子炉の最下部に位
置していることを理解すべきである。その深さは通常、
水中に位置している上部案内板の上面から測って60フィ
ート程度である。

以上の説明により、制御棒駆動機構ハウジングは遠隔
の位置にあり、正確な整列状態を必要とし、且つ炉心の
支持及び適正な反応制御を確保するのに十分なだけの剛
性を有していなければならないことが理解されよう。

本発明は、このような制御棒駆動機構ハウジングの補
修又は交換を行うための装置及び方法を提供しようとす
るものである。

［発明の要約］ 本発明に従えば、炉心、燃料支持金具及び制御棒案内
管を取り除いて炉心支持板を露出させた開放状態且つ運
転休止状態の沸騰水型原子炉において、原子炉容器の底
部に位置している制御棒駆動機構ハウジングの補修又は
交換を水中で行うための装置及び方法が開示される。本
発明の整列装置は、上部案内板を通して降下させられ、
そして炉心支持板の１つの開口内に配置される。この整
列装置は、各々の制御棒駆動機構ハウジングの上方にお
いて炉心支持板に設けられている開口に対する嵌合を可
能にする（通例は４つの）突出した羽根を含んでいる。
これらの羽根から制御棒駆動機構ハウジングの上端にま
で軸が伸びている。１つの羽根は、炉心支持板から突出
している位置決めピンと係合しており、それによって、
制御棒駆動機構ハウジングの正確な位置に対する再現可
能な傾斜角をもって整列装置の着脱を可能にする。すべ
ての羽根には炉心支持板の上面に接触する調整ねじが設
けられている結果、整列装置を取り除いた場合でも、正
確な再現性をもって整列装置の再設置を行うことができ
る。制御棒駆動機構ハウジングに嵌合しているジグが軸
の下端に設けられており、このジグは、制御棒駆動機構
ハウジングの上端に正確に嵌まり込んでいる。この整列
装置は又、水中で使用し得るように密封された直交状態
の電子式水準器を含んでいる。これらの水準器は、付属
のケーブルを通じて、制御棒駆動機構ハウジングの上端
と炉心支持板の対応する開口との間の正確な傾斜角を遠
隔的に伝達する。本発明の溶接補修方法を実施するため
に、円筒形の溶接室がこの整列装置の軸の下端部を包囲
している。この溶接室は下方に伸びて制御棒駆動機構ハ
ウジングを包囲しており、制御棒駆動機構ハウジングが
挿入されたスタブチューブにかぶさっている。整列装置
の軸上の所定の位置には、気体を通さない第１の柔軟な
封止材が設置されており、この封止材によって、溶接室
を水中に沈めた場合にその溶接室をガスで満たすことが
可能となる。所望に応じて、スタブチューブへの取り付
けのために第２の柔軟な封止材を溶接室の下端部に設置
することもできる。本明細書に記載されている実施例で
は、制御棒駆動機構ハウジングの側面と、スタブチュー
ブの頂部とに画定されている溶接経路に沿ってティグ溶
接ユニットを移動させるための回転機構が溶接室内に設
けられている。補修に際して制御棒駆動機構ハウジング
の交換が必要となる場合には、先ず最初に、溶接室を取
り付けられていない整列装置を用いることにより、炉心
支持板の対応する開口に対する現存の制御棒駆動機構ハ
ウジングの正確な傾斜角が測定される。次いで、その制
御棒駆動機構ハウジングが取り外されて、スタブチュー
ブに栓が施される。その後、溶接室が取り付けられた整
列装置を水中に沈めて、溶接室内が十分な量のガスで満
たされる。即ち、外部の静水圧に等しいガス圧を加える
ことによって溶接室の内部が乾燥状態に保たれるのであ
る。このような溶接室の上端が柔軟な封止材によって整
列装置の軸に封止される一方、溶接室の下端は対応する
スタブチューブ上にかぶらせる。その後、制御棒駆動機
構ハウジングが原子炉の下方から挿入される。挿入され
た制御棒駆動機構ハウジングが整列装置の軸の下端に設
けられているジグに対して位置決めされたならば、整列
状態を絶えず監視しながらスタブチューブの上端と制御
棒駆動機構ハウジングの側面との間の溶接を行うことが
できる。その際には、新しい制御棒駆動機構ハウジング
について特定順序の溶接及び最終の位置決めを行うこと
により、以前の制御棒駆動機構ハウジングに関する高さ
及び傾斜角を正確に再現することができるのである。

［発明の目的、特徴及び利点］ 本発明の目的の１つは、正確に位置決めされた状態で
炉心支持板に設けられている対応する開口に対して制御
棒駆動機構ハウジングの頂部を正確に位置決めするため
の整列装置を提供することにある。詳しく述べれば、こ
の整列装置には細長い懸垂軸が設けられている。この軸
の下端には、制御棒駆動機構ハウジングの頂部に嵌合す
るジグが設けられている。この軸は又、それの上端に近
接し且つ炉心支持板と同じ高さの位置において４つの羽
根を含んでいる。これらの羽根は、正確な寸法を有して
いる炉心支持板の開口内に嵌まり込んでいると共に、整
列装置を炉心支持板の開口の中心に配置している。再現
性を確保するために、少なくとも１つの羽根には溝穴が
設けられており、その溝穴は炉心支持板の各開口に近接
して設けられた位置決めピンと係合している。上述の軸
には又、直交状態の電子式水準器が固定されている。こ
れらの水準器は、水中環境において使用し得るように密
封されており、そして監視中の作業員に軸の正確な傾斜
角を遠隔的に知らせる。重要な整列機能は、精密に測定
された傾斜角と整列装置の既知の長さとを組み合わせて
使用することにより、炉心支持板の開口の鉛直中心線に
対する制御棒駆動機構ハウジングの頂部の相対水平方向
位置を決定することによって達成される。好ましくは、
炉心支持板に対する調整ねじ及び長さ測定装置が羽根に
装備されており、それにより、炉心支持板のみを基準と
して用いて制御棒駆動機構ハウジングと炉心支持板の開
口との整列状態を再現することができる。

本発明のもう１つの目的は、炉心支持板の開口に対す
る制御棒駆動機構ハウジングの頂部の整列状態を測定す
るための方法を提供することにある。詳しく述べれば、
炉心支持板及び制御棒駆動機構ハウジングを除いたすべ
ての原子炉部品を取り除いた後、上述のような整列装置
が上部案内板を通して降下させられる。この整列装置は
炉心支持板の開口を通過した後に、制御棒駆動機構ハウ
ジングの頂部に到達する。制御棒駆動機構ハウジングに
嵌合しているジグが、整列装置の懸垂の下端に設けられ
ており、このジグは、制御棒駆動機構ハウジングの頂部
に嵌まり込んでいる。それと同時に、羽根が炉心支持板
の対応する開口に嵌まり込むが、その際に１つの羽根が
炉心支持板上の位置決めピンと係合することによって、
正確に再現可能な傾斜角が整列装置に伝達される。その
後、好ましくは調整ねじ及び長さ測定装置の使用によ
り、制御棒駆動機構ハウジングの頂部と炉心支持板の開
口との傾斜角の正確な測定値が求められる。同様にし
て、制御棒駆動機構ハウジングの頂部の高さを求めるこ
ともできる。

本発明の整列装置の利点は、炉心支持板の開口に対す
る制御棒駆動機構ハウジングの頂部の位置が正確に決定
されることである。その結果、炉心支持板の対応する開
口のみを基準として使用しながら制御棒駆動機構ハウジ
ングの頂部の位置決めを行うことができる。このような
基準設定方法により、再現可能な位置合わせを確実に達
成しながら制御棒駆動機構ハウジングの補修又は交換を
行うことができるのである。

本発明の更にもう１つの目的は、制御棒駆動機構ハウ
ジングの補修又は交換を行うための溶接室を提供するこ
とにある。本発明のこのような側面に従えば、整列装置
の懸垂軸の下部によって円筒形の溶接室が支持されてい
る。この溶接室は、柔軟な封止材によって整列装置の軸
に対して封止されている。溶接室はガスで満たされてお
り、遠隔溶接装置及び監視装置を支持していると共に、
整列装置から懸垂した状態にある。溶接室は又、スタブ
チューブに対する封止を行う第２の封止材を有している
ことが好ましい。

上述のような溶接室の利点は、整列装置と共に溶接室
を降下させることにより、制御棒駆動機構ハウジングの
補修及び（又は）交換を遠隔的に実施し得ることであ
る。それと同時に、整列装置が制御棒駆動機構ハウジン
グの頂部に所要の傾斜角を付与するので、補修又は交換
の完了後に得られる制御棒駆動機構ハウジングの傾斜角
は、補修又は交換前における傾斜角に等しいものとな
る。

本発明の更にもう１つの目的は、制御棒駆動機構ハウ
ジングの補修及び（又は）交換を行うための方法を提供
することにある。制御棒駆動機構ハウジングの傾斜角が
既に測定済みであると仮定すれば、整列装置に溶接室が
取り付けられる。このような溶接室は、水を排除してそ
の内部を乾燥状態に維持するのに十分なガスで満たされ
る。この溶接室は上部案内板及び炉心支持板の開口を通
して降下させられて、対応するスタブチューブ上にかぶ
られる。このように配置した後、好ましくはスタブチュ
ーブに対する封止が行われる。封止を行った後には、設
置されている制御棒駆動機構ハウジングをその場で補修
することもできるし、又は新しい制御棒駆動機構ハウジ
ングを挿入して設置することもできる。

上述のような整列装置と溶接室との併用がもたらす利
点は、炉心の支持及び挿入される制御棒の位置合わせの
ために必要な剛性及び傾斜角をもたらしながら制御棒駆
動機構ハウジングの補修及び（又は）交換を実施し得る
ことである。本発明のその他の目的、特徴及び利点は、
添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むこと
によって自ら明らかとなろう。

［実施例］ 先ず第１図を参照しながら、本発明の方法及び装置を
用いて制御棒駆動機構ハウジングの整列及び補修を行い
得るような環境について説明しよう。

第１図には、運転休止に際して原子炉容器11の底部に
関する作業を行うために開放された沸騰水型原子炉10が
示されている。原子炉10からは、炉心、燃料支持金具及
び燃料棒案内管が取り外れており、このため、上部案内
板12及び炉心支持板16が露出されている。原子炉容器11
は通常、水で満たされている。原子炉容器11内にはこの
ような水の一部が残されており、放射線被曝から作業員
を保護するために使用されている。所望の保護は、水位
を作業プラットホームの位置にまで維持することによっ
て達成される。

上部案内板12は、マトリクス状に配列された正方形の
開口30を画定している格子である。

炉心支持板16はマトリクス状に配列された円形の開口
32を画定しており、炉心支持板16の各々の円形開口32の
中心は、上部案内板12に設けられた対応する正方形開口
30の中心と一致している。

原子炉容器11の底部には、マトリクス状に配列された
スタブチューブ18が存在している。これらのマトリクス
状のスタブチューブ18は、上方の炉心支持板16に設けら
れているマトリクス状の円形開口32及び上部案内板12に
設けられているマトリクス状の正方形開口30に一致して
いる。このような一致によって所要の整列状態が達成さ
れるわけである。

溶接室22の内部に破線で示された制御棒駆動機構ハウ
ジング14がスタブチューブ18の内部に挿入されており、
スタブチューブ18の上方に所定の距離だけ突き出てい
る。スタブチューブ18への制御棒駆動機構ハウジング14
の取り付けは、スタブチューブ18の頂部の内面を制御棒
駆動機構ハウジング14の外面に溶接することによって達
成される。スタブチューブ18内に挿入された制御棒駆動
機構ハウジング14を炉心支持板16の対応する開口32と整
列させるために、原子炉の新規の建設時には光学的整列
列装置が使用される。原子炉10の運転が開始された後に
所要の補修を行う際には、作業員を放射線被曝から保護
するために原子炉容器11を注水状態に保つ必要がある結
果、制御棒駆動機構ハウジング14を整列させるために光
学的整列装置を使用することができない。従って、本発
明は、新規の建設後に原子炉容器内に注水が行われた場
合に有用な整列装置を提供しようとするものである。

制御棒駆動機構ハウジング14の補修を容易にするため
に、本発明によってハウジング整列工具20が開示され
る。ハウジング整列工具20は、作業プラットホームの下
方に存在している遮蔽用の水中に沈められ、そして上部
案内板12を通して降下させられる。次いで、ハウジング
整列工具20の下端は、炉心支持板16に設けられている開
口32を通過する。ハウジング整列工具20の頂部は、それ
の下端が通過した開口32に対して位置合わせされる。

ハウジング整列工具20の下端は、開口32の直下に位置
していると共にそれに一致している制御棒駆動機構ハウ
ジング14の頂部の位置を測定するために使用される。所
望ならば、後述のように、ハウジング整列工具20の下端
を包囲して溶接室22を設置することができる。この場合
には、溶接室22の内部から水を排除することにより、制
御棒駆動機構ハウジング14をスタブチューブ18に溶接す
ることが可能になる。

以上のように原子炉10の環境が説明されたので、次に
第２図を参照しながらハウジング整列工具20の構造を説
明する。

ハウジング整列工具20は、炉心支持板16の開口32との
嵌め合いを達成するための（好ましくは４つの）突出し
た羽根50を含んでいる。必要な羽根50の数は、ハウジン
グ整列工具20に対して所望される安定度及び正確度に依
存する。尚、少なくとも３つの羽根が必要であるが、４
つの羽根50を使用することが好ましい。

羽根50から軸52が懸垂しており、炉心支持板16を貫通
して制御棒駆動機構ハウジング14の頂部の直近にまで伸
びている。羽根50のうちの１つの羽根は、各々の開口32
に対応して炉心支持板16に設けられている位置決めピン
34と係合している。このように位置決めピン34を用いて
ハウジング整列工具20の位置合わせを行うことにより、
再現可能な傾斜角をもって整列装置の着脱を行うことが
でき、その結果として、軸52の下端を制御棒駆動機構ハ
ウジング14の頂部に対して位置合わせすることができ
る。

各々の羽根50には、炉心支持板16の上面に接触する止
めねじ64が設けられている。その結果、ハウジング整列
工具20を取り除いた場合でも、正確な再現性をもってハ
ウジング整列工具20を再配置することが可能となる。ハ
ウジング整列工具の軸52の下端には、制御棒駆動機構ハ
ウジング14の頂部に正確に嵌合するような制御棒駆動機
構ハウジング嵌合ジグ56が設けられている。

ハウジング整列工具20は又、水中で使用し得るように
密封されていると共に直交状態で水平に配置されている
電子式水準器58を含んでいる。電子式水準器58によっ
て、炉心支持板16の開口32の中心とその開口32の下方に
おいてそれに一致している制御棒駆動機構ハウジング14
の頂部との間に存在する正確な傾斜角がケーブルを通じ
て遠隔的に伝達される。羽根50のうちの１つの羽根の直
近には、制御棒駆動機構ハウジング14の頂部と炉心支持
板16の上面との間の距離を精密に測定するための高さ測
定用滑り機構60が設けられている。

次の第３図には、上部案内板12の正方形開口30を通し
てハウジング整列工具20の配置状態を上方から見たとこ
ろが示されている。ハウジング整列工具20は４つの羽根
50を有している。羽根50のうちの１つの羽根は、炉心支
持板の位置決めピン34と係合している。４つの羽根50か
ら懸垂している軸52（第３図には図示していない）は、
開口32の中心に配置されている。各々の羽根50に１つず
つ設けられた合計４つの止めねじ54が炉心支持板16の上
面に接触しており、それによってハウジング整列工具20
の再現可能な配置を可能にする。高さ測定用滑り機構60
によって、制御棒駆動機構ハウジング14の頂部と炉心支
持板16の上面との間の距離が測定される。又、炉心支持
板16の開口32とそれの下方に位置している制御棒駆動機
構ハウジング14との間の正確な傾斜角も求められる。

次に、本発明において開示される溶接補修方法を実施
するための溶接室22を第４図及び第５図に関連して説明
する。溶接室22はハウジング整列工具20の軸52の下部に
装着されており、ハウジング整列工具20の下部を包囲し
ながら下方に伸びている。更に又、溶接室22はハウジン
グ整列工具20の下端を越えて伸びており、最終的には制
御棒駆動機構ハウジング14が挿入されたスタブチューブ
18を包囲している。

軸52の下端から一定の距離に第１の柔軟な封止材72が
設けられている。封止材72は、気体を通さないものであ
って、溶接室22を水中に沈めた場合に溶接室22をガスで
満たすことを可能にする。所望に応じて、スタブチュー
ブ18への取り付けのために、溶接室22の下端部に第２の
柔軟な封止材74を設置することもできる。封止材72及び
74が柔軟である結果、直交状態で水平に配置された水準
器によって測定された所要の整列状態に適合するように
溶接室22を配置することができるのである。

下方の柔軟な封止材74は随意に使用し得るものである
ことを理解すべきである。上方の柔軟な封止材72は、溶
接室22内の圧力を調節することによって溶接室22の内部
から水を排除することを可能にする。このような水の排
除は、溶接室22内のガス圧と原子炉容器11内の静水圧と
を定常的に釣り合わせることによって行うことができ
る。

第４図及び第５図に示された実施例においては、制御
棒駆動機構ハウジング14の側面とスタブチューブ18の上
端との間に画定されている溶接経路に沿ってティグ溶接
装置（不活性ガス・タングステンアーク溶接装置）を移
動させるため溶接室22内に回転円筒76が設置されてい
る。上述の溶接装置は、溶接マニピュレータートーチ78
と、ワイヤ供給装置80と、ワイヤ巻枠82とを含んでい
る。それによって得られた溶着金属は、スタブチューブ
18との間にＪ字形の境界を含んでいる。

溶接室22は、ハウジング整列工具20の下部及びそれの
下端に対して一定の高さに維持されている。このような
一定の高さの維持は、割りクランプ84の使用によって達
成されている。即ち、割りランプ84から吊り棒及びＵリ
ンク86が吊り下げられており、そして溶接室22に取り付
けられている。軸52に対する溶接室22の取り付け方法を
見れば、スタブチューブ18に近接した溶接室22の端部は
自由に運動し得ることがわかる。

第５図を見ると、溶接マニピュレータートーチ78に固
定された状態で２つのテレビジョンカメラ・アセンブリ
88が設置されており、それによって溶接の前後における
溶接部を監視し得ることがわかる。又、溶接作業以外の
時点において、スタブチューブ18の頂部の監視及び溶接
マニピュレータートーチ78の監視を行うこともできる。

第４図に関して述べれば、溶接室22内の回転円筒76に
歯車電動機92が取り付けられている。歯車電動機92は、
回転しない静止外筒94に対して内側の回転円筒76を回転
させるための手段を提供する。更に又、回転に際して静
止外筒94に対する回転円筒76の上端部の移動を制御する
ための粗動案内手段としてローラ90が設置されている。
ローラ90は内側の回転円筒76に取り付けられている。

第４図には溶接室22の下端部及びスタブチューブ18に
対するそれの取り付け状態が示されているが、第６図を
参照しながらそれらを一層詳しく説明する。尚、第６図
は制御棒駆動機構ハウジング14を挿入したスタブチュー
ブ18に対する溶接室２の取り付け方法の好適な実施例を
示している。

第６図を見ると、スタブチューブ18上に嵌合する円錐
形の静止ノーズピース96が示されている。ノーズピース
96には、玉軸受98の静止内レース100が固定状態で取り
付けられている。固定された静止内レース100に対して
外レース104を回転させるために、玉102が設置されてい
る。ハウジング整列工具20及びそれの懸垂軸52がノーズ
ピース96の取り付けられているスタブチューブ18内に挿
入された制御棒駆動機構ハウジング14に対して静止して
いるので、回転円筒76はそれらに対しても回転すること
が理解されよう。

第４図及び第５図に関連して上述に説明した通り、内
側の回転円筒76には歯車電動機92が取り付けられてお
り、静止外筒94に対して回転円筒76を回転させる。静止
外筒94に対する回転円筒76の回転は、玉軸受98の内レー
ス100及びノーズピース96に対して固定されたつば歯車1
06によって達成される。つば歯車106はスタブチューブ1
8の外周に沿って円周方向に伸びている。つば歯車106に
は歯車電動機92からの小歯車108がかみ合っている。こ
の小歯車108は軸110を介して歯車電動機92に取り付けら
れている。言うまでもないが、このような被動歯車軸に
は位置決め用及び位置測定用の手段を動作させるサーボ
制御装置が取り付けられている。その結果、回転円筒76
の回転量に基づき、スタブチューブ18及び制御棒駆動機
構ハウジング14に対するそれの位置を測定することがで
きる。

更に又、随意の封止材74を作動させるために、ガス通
路112及びガス入口114が設けられている。ガス通路112
は、玉軸受の外レースに沿って設けられている一連の垂
直穴を含んでいる。ガス入口114は、玉軸受のレースを
通して封止材74を膨張させるための加圧ガスを導入す
る。前述の通り、玉軸受98の外レース104は静止状態の
スタブチューブ18及びノーズピース96に対して回転す
る。従って、ガス入口114から回転する外レース104を通
して封止材74にガスを供給するために、回転する外レー
ス104にガス通路112が設けられている。

もし溶接室22の内側の回転円筒76を環境から隔離する
必要がないのであれば、静止外筒94を取り除いてもよい
ことが理解されよう。このように静止外筒94が存在しな
くても、ハウジング整列工具20及び溶接室22は機能す
る。尚、好適な実施例においては、静止外筒94を設置す
ることが望ましい。又、本発明において所望される回転
を達成するために、外筒94を回転させ得ることも理解さ
れよう。

後述のように、制御棒駆動機構ハウジング14の補修に
際しては、制御棒駆動機構ハウジング14の側面に沿って
相次いで行われる溶接がそれの運動及び屈曲をもたら
す。従って、このような屈曲を許しながらノーズピース
96に対して静止外筒94を封止するために、２つのＯリン
グ116が設置されている。

次に、第７図及び第８図を参照しながら溶接装置の位
置関係を説明する。尚、第７図及び第８図は相異なる高
さの位置における断面図であることに留意されたい。第
７図は静止外筒94及び回転円筒76を示しており、回転円
筒76には、歯車電動機92と、ワイヤ供給装置80と、２つ
のテレビジョンカメラ・アセンブリ88と、溶接マニピュ
レータートーチ78とが取り付けられている。

第８図には、テレビジョンカメラ・アセンブリ88及び
溶接マニピュレータートーチ78に対するワイヤ巻枠82の
位置が示されている。

使用に当たっては、ハウジング整列工具20が上部案内
板12及び炉心支持板16を通して降下させられる。特定の
羽根が位置決めピン34と係合するようにして、４つの羽
根50が炉心支持板16の開口32に嵌まり込んでいる。軸52
の下端に設けられているジグ56が、補修又は交換すべき
制御棒駆動機構ハウジング14の頂部に再現可能に嵌合す
る。高さ測定用滑り機構60の使用により、制御棒駆動機
構ハウジング14の頂部と炉心支持板16の上面との間の距
離を精密に測定することができる。又、直交状態で水平
に配置された水準器58の使用により、制御棒駆動機構ハ
ウジング14の頂部に対する炉心支持板16の開口32の傾斜
角も精密に測定することができる。このようにして制御
棒駆動機構ハウジング14の高さ及び傾斜角を精密に測定
することにより、ハウジング整列工具20が貫通している
開口32に対する制御棒駆動機構ハウジング14の上端の位
置を正確に決定することができるのである。

制御棒駆動機構ハウジング14の補修を行う場合には、
現存する制御棒駆動機構ハウジング14の傾斜角及び高さ
が、ハウジング整列工具20の使用によって精密に測定さ
れる。制御棒駆動機構ハウジング14がそれのスタブチュ
ーブ18から取り外され、新しい制御棒駆動機構ハウジン
グ14を設置するまでは原子炉容器11の底部の穴に栓が施
される。補修の開始に当たっては、溶接室22を取り付け
たハウジング整列工具20が、新しい制御棒駆動機構ハウ
ジング14を設置すべきスタブチューブ18に対応した上部
案内板12の開口30及び炉心支持板16の開口32を通して降
下させられる。ハウジング整列工具20の下端に設けられ
ているジグ56が、以前の制御棒駆動機構ハウジングに関
して予め測定された位置に対応する所定の位置に設定さ
れる。その結果、補修作業後における制御棒駆動機構ハ
ウジング14は、以前の制御棒駆動機構ハウジングと正確
に同じ位置を占めることになる。尚、溶接室22を取り付
けられているハウジング整列工具20を降下させるに従っ
て、ガス圧を次第に高めなければならないことは言うま
でもない。溶接室22は軸52に対して所定の関係を有する
ように装着されている結果、ハウジング整列工具20のジ
グ56が所定の位置を占めた場合、溶接室22の下端はスタ
ブチューブ18を包囲し、従って、溶接マニピュレーター
トーチ78はスタブチューブ18の上端に到達することにな
る。所望に応じて第２の封止材74が使用される場合に
は、溶接室22及びハウジング整列工具20を適正に配置し
た後に封止材74を膨張させればよい。

ハウジング整列工具20は、４つの止めねじ54を介して
炉心支持板16の上面に配置されていると共に位置決めピ
ン34によって方位決定されていることを思い起こされた
い。スタブチューブ18の栓を取り除いた後、新しい制御
棒駆動機構ハウジング14がスタブチューブ18を通して下
方から挿入されて、ジグ56に接触するまで押し上げられ
る。制御棒駆動機構ハウジング14によってハウジング整
列工具20の止めねじ54が持ち上げられれば、制御棒駆動
機構ハウジング14は適正な高さに到達したことになる。
次に、直交状態で水平に配置された水準器58の使用によ
り、新しい制御棒駆動機構ハウジング14の上端の傾斜角
が測定される。溶接業界において公知の通り、ティグ溶
接の実施に際しては、溶接金属は収縮又は膨張を受け、
このため、溶接すべき２つの金属部品の間における相対
傾斜角は変化する。従って、制御棒駆動機構ハウジング
14とスタブチューブ18との相対傾斜角は変動するので、
制御棒駆動機構ハウジング14の上端を適正に配置するこ
とには困難が伴う。このように、溶接マニピュレーター
トーチ78がスタブチューブ18の外周に沿って移動して、
スタブチューブ18を制御棒駆動機構ハウジング14に溶接
する場合には、ハウジング整列工具20によって測定され
る制御棒駆動機構ハウジング14の上端の傾斜角は変化す
ることが理解されよう。しかしながら、本発明において
は、直交状態で水平に配置されている水準器58の使用に
よって、このような傾斜角を監視することができる。従
って、適当なタイミング及びピッチをもって選択的に溶
接を実施すれば、最終回の溶接の完了後には、炉心支持
板16の開口32に対する傾斜角及び距離に関して、制御棒
駆動機構ハウジング14の頂部を正確に位置決めし得るこ
とが理解されよう。

溶接マニピュレータートーチ78の動作について述べれ
ば、テレビジョンカメラ・アセンブリ88が溶接トーチヘ
ッド120の位置及び溶接すべき区域を監視する。溶接を
行わない間は、石英照明によって光が供給される。溶接
装置を取り付けた内側の回転円筒76を回転させることに
よって溶接すべき所定の位置に溶接トーチヘッド120が
正確に到達したならば、溶接が行われる。

前述の通り、サーボ制御された歯車電動機92の使用に
よってスタブチューブ18に対する内側の回転円筒76の位
置がわかるので、溶接すべき所定の位置を正確に知るこ
とができる。公知のように、溶接マニピュレータ78は溶
接トーチヘッド120の先端の位置を正確に制御すること
ができる。溶接はタングステンアークを用いて行われる
が、その際には機械的なワイヤ供給装置80がワイヤ巻枠
82からワイヤを引き出して、ワイヤをアーク中に供給す
る。

第６図からわかる通り、スタブチューブ18の上端及び
制御棒駆動機構ハウジング14の側面に沿って溶接が行わ
れるが、そこにはＪ形グルーブ118として知られている
溶接溝が設けられている。制御棒駆動機構ハウジング14
の周囲における溶接トーチヘッド120の位置は、歯車電
動機92によって制御される。スタブチューブ18の頂部に
おけるＪ形グルーブ118と溶接トーチヘッド120との相対
寸法を見れば、溶接マニピュレータ78を制御して振動溶
接法を実施することにより、高品質の溶接部を形成して
スタブチューブ18を制御棒駆動機構ハウジング14に固定
し得ることが理解されよう。このようにして、新しい制
御棒駆動機構ハウジング14が、以前の制御棒駆動機構ハ
ウジングと同じく正確且つ恒久的にスタブチューブ18に
固定される。新しい制御棒駆動機構ハウジング14の高さ
及び傾斜角は以前のものと正確に同じであるから、反応
制御のために炉心内に挿入された制御棒の位置は、以前
の制御棒と正確に同じとなり、従って、補修前と同じに
原子炉10の運転を継続することができるのである。

以上、本発明の好適な実施例を十分に詳しくは説明し
たが、本発明の要旨の範囲から逸脱することなしに様々
な変更、改変が可能であることは当業者にとって自明で
あろう。従って、本発明は、本明細書中に記載された特
定の実施例に制限されるものではなく、本発明の範囲
は、特許請求の範囲のみによって画定されることを理解
すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉内の補修を行うために炉心支持板を通し
て本発明の整列装置及び溶接装置を降下させて原子炉底
部のＯタブチューブ上に配置したところを示す目的で側
壁の一部を切り欠いた原子炉容器の概略斜視図である。 第２図は炉心支持板の開口内に配置された整列装置の
（軸の一部を切り欠いた）等角斜視図であって、上方に
位置している直交水準器、高さ測定装置、１つの羽根が
炉心支持板の位置決めピンと係合した状態、及び制御棒
駆動機構ハウジングの頂部に嵌合するように軸の下端に
設けられているジグを示す図である。 第３図は上部案内板を通して整列装置の配置された炉心
支持板を見下ろした図であって、炉心支持板のみを規準
として用いて整列状態を達成するために炉心支持板に対
して羽根の止めねじが配置された状態を示素図である。 第４図は好適な実施例に従ってスタブチューブの側面に
嵌合する随意の封止材を具備した溶接室の側断面図であ
って、この溶接室は、頂部においてクランプによって整
列装置の懸垂軸に支持され、柔軟な封止材によって整列
装置の軸に対して封止されており、制御棒駆動機構ハウ
ジングの側面とスタブチューブの頂部との間の溶接を行
うための溶接装置を下部に含んでいることを示す図であ
る。 第５図は第４図と同様の図であって、溶接室内における
標準的な溶接用部品のレイアウトを示す図である。 第６図は溶接室の下部に側断面図であって、スタブチュ
ーブに対する封止方法及びスタブチューブの頂部と制御
棒駆動機構ハウジングの側面との間の溶接溝に沿って溶
接ヘッドを回転させる特定の機構を示す図である。 第７図は溶接ヘッドの位置における部品のレイアウトを
示す本発明の溶接装置の横断面図である。 第８図は本発明において使用されるワイヤ巻枠の中心線
の位置における第７図と同様の横断面図である。 ［符号の説明］ 10……沸騰水型原子炉、11……原子炉容器、12……上部
案内板、14……制御棒駆動機構ハウジング、16……炉心
支持板、18……スタブチューブ、20……ハウジング整列
工具、22……溶接室、30……上部案内板の開口、32……
炉心支持板の開口、34……位置決めピン、50……羽根、
52……軸、54……止めねじ、56……ジグ、58……電子式
水準器、60……滑り機構、72……第１の封止材、74……
第２の封止材、76……回転円筒、78……溶接マニピュレ
ータートーチ、80……ワイヤ供給装置、82……ワイヤ巻
枠、84……割りクランプ、86……吊り棒−Ｕリンク、88
……テレビジョンカメラ・アセンブリ、90……ローラ、
92……歯車電動機、94……静止外筒、96……ノーズピー
ス、98……玉軸受、106……つば歯車、108……小歯車、
110……軸、112……ガス通路、114……ガス入口、116…
…Ｏリング、118……Ｊ形グルーブ、120……溶接トーチ
ヘッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・ロバート・パンチス アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホゼイ、コート・デ・プラタ、879 番 (72)発明者 ガイ・エルウィン・シングルトン アメリカ合衆国、カリフォルニア州、フ レモント、ポーター・ストリート、4871 番 (72)発明者 ジョン・ゲデス・エルベス アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ホゼイ、コートヤード・ドライブ、 1395番 (72)発明者 ヘンリー・ピーター・オファー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ロ ス・ガトス、イースト・ザヤンテ・ロー ド、15611番 (56)参考文献 特開 昭62−2193（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沸騰水型原子炉内の上方の炉心支持板に設
   けられている対応する開口及び位置決めピンに対して制
   御棒駆動機構ハウジングの頂部の位置を正確に決定する
   整列装置であって、 前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部の近傍から前記炉
   心支持板に設けられている前記開口を貫通して上方に伸
   びるに十分な長さを有している軸と、 前記開口に隣接して前記炉心支持板に設けられている前
   記位置決めピンに対する位置合わせを行う手段を含んで
   おり、前記炉心支持板に設けられている前記開口に対し
   て前記軸の頂部を位置合わせする手段であって、該位置
   合わせする手段は、前記整列位置が前記炉心支持板を貫
   通するような傾斜角で移動し得るように前記炉心支持板
   に設けられた前記開口に対する間隔を画定している、位
   置合わせする手段と、 前記軸の下端に取り付けられており、前記制御棒駆動機
   構ハウジングの頂部に正確に嵌合するジグであって、該
   ジグは、前記制御棒駆動機構ハウジングに嵌合したとき
   に前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部と前記炉心支持
   板に設けられている開口の中心とを結ぶ直線が鉛直線と
   なす角を前記軸に与える、ジグと、 重力の作用下で鉛直線に対して前記軸を照合する照合手
   段であって、前記炉心支持板に設けらている開口に対し
   て前記整列装置を降下させたときに該炉心支持板に設け
   られている開口の中心と前記制御棒駆動機構ハウジング
   の頂部とを結ぶ直線が鉛直線となす角の測定が可能にな
   り、該角と前記整列装置の既知の長さとを組み合わせる
   ことにより前記炉心支持板の開口に対する前記制御棒駆
   動機構ハウジングの頂部の相対水平方向位置を決定す
   る、照合手段とを備えた制御棒駆動機構ハウジングの頂
   部の位置を正確に決定する整列装置。
2. 【請求項２】前記炉心支持板に設けられている前記開口
   に対して前記軸の頂部を位置合わせする手段は、前記軸
   の周囲に設けられている少なくとも３枚の羽根を含んで
   おり、該羽根の各々は、前記炉心支持板のみを基準とし
   て用いて前記軸の再現可能な配置を可能にする調整ねじ
   を含んでいる請求項１に記載の整列装置。
3. 【請求項３】前記位置合わせする手段は、前記軸上の一
   点と前記炉心支持板の上面との間の距離を測定する装置
   を含んでおり、それにより前記制御棒駆動機構ハウジン
   グの頂部と前記炉心支持板との間の鉛直方向寸法を測定
   することができる請求項１に記載の整列装置。
4. 【請求項４】沸騰水型原子炉内の上方の炉心支持板に設
   けられている対応する開口に対して制御棒駆動機構ハウ
   ジングの頂部の位置を測定する方法であって、 整列装置を設ける工程であって、該整列装置は、前記制
   御棒駆動機構ハウジングの頂部に嵌合する下端部と、前
   記炉心支持板に設けられている前記開口に嵌合する上端
   部と、鉛直線に対する傾斜角における差を読み取るため
   に該整列装置に取り付けられている水準器手段と、前記
   炉心支持板に設けられてい位置決めピンに対する位置合
   わせを行う位置決めピン位置合わせ手段とを備えてい
   る、整列装置を設ける工程と、 上記案内板の格子位置及び前記炉心支持板に設けられて
   いる前記開口を通して前記整列装置を懸垂状態で降下さ
   せて、前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部に接触させ
   て位置合わせする工程と、 前記炉心支持板に設けられている前記開口の側面に対し
   て前記整列装置の前記上端部の位置合わせを行う工程
   と、 前記炉心支持板上に設けられている前記位置決めピンに
   前記位置決めピン位置合わせ手段を位置合わせして、前
   記整列装置に所要の傾斜角をもたらす工程と、 前記水準器手段により前記炉心支持板に設けられている
   開口の中心と前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部とを
   結ぶ直線が鉛直線となす角を読み取る工程であって、前
   記制御棒駆動機構ハウジングの頂部と前記炉心支持板に
   設けられている開口の中心とを結ぶ直線が鉛直線となす
   角を測定し得る、角を読み取る工程とを備えた前記制御
   棒駆動機構ハウジングの頂部の位置を測定する方法。
5. 【請求項５】前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部と前
   記炉心支持板との間の鉛直方向距離を測定する工程を更
   に含んでいる請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】前記炉心支持板に設けられている前記開口
   に対する嵌合を可能にする羽根を前記整列装置の前記上
   端部を設ける工程と、 前記羽根の前記炉心支持板に対する鉛直方向の位置を設
   定する工程とを含んでおり、これにより、前記整列装置
   は、前記炉心支持板を基準として再現可能な傾斜角を有
   することが可能である請求項４に記載の方法。
7. 【請求項７】沸騰水型原子炉内の炉心支持板に設けられ
   ている対応する開口及び位置決めピンに対して制御棒駆
   動機構ハウジングの頂部の位置を正確に決定すると共に
   前記制御棒駆動機構ハウジングをスタチューブに溶接す
   る溶接補修装置であって、 前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部の近傍から前記炉
   心支持板に設けられている前記開口を貫通して上方に伸
   びている軸と、 前記炉心支持板に設けられている前記開口及び前記位置
   決めピンに対して前記軸の頂部を位置合わせする手段
   と、 前記軸の下端に取り付けられており、前記制御棒駆動機
   構ハウジングの頂部に正確に嵌合するジグであって、該
   ジグは、前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部に嵌合し
   たときに、前記炉心支持板に設けられている前記開口及
   び前記位置決めピンに対して前記位置合わせする手段と
   共に前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部と前記炉心支
   持板に設けられている開口の中心とを結ぶ直線が鉛直線
   となす角を前記軸にもたらしている、ジグと、 重力の作用下で鉛直線に対して前記軸を照合する照合手
   段であって、前記炉心支持板に設けらている開口に対し
   て前記整列装置を降下させたときに該炉心支持板に設け
   られている開口の中心と前記制御棒駆動機構ハウジング
   の頂部とを結ぶ直線が鉛直線となす角の測定を可能にす
   る照合手段と、 前記ジグの上方、周囲及び下方に位置するようにして前
   記軸に対して垂れ下がるように且つ封止状態で装着され
   ている中空円筒部であって、前記ジグより下方に伸びて
   前記スタチューブの頂部より下方の位置にまで達してい
   る中空円筒部と、 前記軸に対して回転するように装着されており、溶接を
   施す溶接ヘッドを有している回転溶接装置であって、前
   記溶接ヘッドは、前記制御棒駆動機構ハウジングの側面
   と前記スタチューブとの接点に設けられている、回転溶
   接装置と、 前記円筒部を気体で満たす手段であって、前記円筒部を
   水中に沈めた場合に前記スタチューブの頂部と前記制御
   棒駆動機構ハウジングとの間の溶接を気体環境中におい
   て実施することを可能にする手段とを備えた溶接補修装
   置。
8. 【請求項８】上方の炉心支持板に設けられている対応す
   る開口に対して制御棒駆動機構ハウジングの頂部の位置
   を決定する整列装置により測定された前記制御棒駆動機
   構ハウジングの頂部の所要の高さ及び整列状態を維持す
   るように前記制御棒駆動機構ハウジングをスタチューブ
   に水中で溶接する方法であって、 溶接円筒部設ける工程であって、該溶接円筒部は、該溶
   接円筒部の頂部の高さが前記整列装置に対して一定の関
   係にあるように前記整列装置から垂れ下がっていると共
   に気密状態である、溶接円筒部を設ける工程と、 前記溶接円筒部の内部を乾燥状態に維持するのに十分な
   不活性溶接ガスで前記溶接円筒部を満たす工程と、 前記炉心支持板に設けられている前記開口を通して前記
   整列装置に対して前記溶接円筒部を垂れ下げることによ
   り前記溶接円筒部を降下させる工程であって、前記整列
   装置が新しい制御棒駆動機構ハウジングの高さ及び該ハ
   ウジングの頂部と前記炉心支持板に設けられた開口とを
   結ぶ直線が鉛直線となす傾斜角を測定するための位置に
   あるときに前記溶接円筒部の下端部が溶接すべき前記ス
   タブチューブの上部周辺部より下方にまで伸びるような
   前記溶接円筒部と前記整列装置との位置関係をもって降
   下させることを含んでいる、前記溶接円筒部を降下させ
   る工程と、 前記スタブチューブを通して新しい制御棒駆動機構ハウ
   ジングを挿入して、前記制御棒駆動機構ハウジングの所
   望される最終位置に対して所定の関係を有するように前
   記制御棒駆動機構ハウジングを配置する工程と、 前記溶接円筒部内に回転可能に装着されており、前記ス
   タチューブの頂部の周辺部と前記制御棒駆動機構ハウジ
   ングの側面とに溶接を施すために正確に位置決めされる
   ことの可能な溶接装置を設ける工程と、 前記制御棒駆動機構ハウジングの頂部の高さ及び傾斜角
   を測定する工程と、 前記スタブチューブの頂部に沿って及び前記制御棒駆動
   機構ハウジングの側面に溶接を施す工程とを備えた制御
   棒駆動機構ハウジングをスタブチューブに水中で溶接す
   る方法。