JP2989275B2 - 伝熱管閉止栓の除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、損傷した熱交換器伝熱
管を介して一次冷却材及び二次冷却材が混合するのを防
止するため同伝熱管に取り付けられるメカニカルプラグ
即ち閉止栓を同伝熱管から除去する装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所において、蒸気発生器内の
伝熱管の端部に取り付けられて伝熱管内部を閉塞する閉
止栓を同伝熱管から除去するには、一般に、マンドレル
を回転させて閉止栓に螺合させてから、中子押上棒を前
進させて閉止栓内に既に装着されている中子を閉止栓の
奥に押し込むことにより、閉止栓を伝熱管より引き抜き
可能状態にして、次いでマンドレルを後退させれば、閉
止栓を引き抜くことができる。

【０００３】このような作業を自動的に又は手動により
行う閉止栓除去装置は、従来から様々なものが提案され
てきた。そのような閉止栓除去装置のうち代表的なもの
として、本出願人により特願平１ー１６０７１０号とし
て出願された閉止栓除去装置がある。

【０００４】この閉止栓除去装置では、中子押上力と閉
止栓引抜力の切り換えに空圧式ロータリアクチュエータ
を使用した中子押上ロック機構を有し、中子押上棒を介
して中子の押し上げを行い、マンドレルを介して伝熱管
内の閉止栓を引き抜くようになっている。そして、中子
の押し上げは、中子が閉止栓に固縛された状態で行われ
ている。

【０００５】この中子の押し上げを容易にする技術は、
本願と同日に「伝熱管閉止栓の除去装置」として本出願
人により特許出願された出願に開示されており、この同
日出願の発明に従って中子をＴＩＧ加熱して伝熱管に対
するその楔作用を解除することにより、中子の押し上げ
が容易になる。

【０００６】しかし、中子を上述のように押し上げた後
でも、閉止栓は伝熱管の内周面に対して比較的強く固着
しており、従来は、この閉止栓をそのまま引き抜いてい
たので、この際にも、非常に大きな力が必要とされてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そのため、上述したよ
うな従来の閉止栓引抜動作においては、伝熱管とそれを
閉塞している閉止栓との固着力により大きな引抜力が必
要で、その結果、装置の大型化を招くので、蒸気発生器
の水室最外周等の狭隘部において動作可能な信頼性のあ
る装置の製作が難しかった。また、中子解放後に、閉止
栓を大きな力で無理に引き抜いた場合には、閉止栓が薄
肉部で引きちぎれてしまうといった不具合が起きる可能
性がある。このような不具合が起きると、後処置とし
て、切削工具を使用した抜栓作業が付加的に必要とな
り、原子力設備の悪環境内での作業員の労力負担を増す
だけでなく、被曝線量が多くなるといった問題があっ
た。

【０００８】従って、本発明の目的は、狭隘部において
も使用可能であり、且つ閉止栓を伝熱管から容易に引き
抜くことができる閉止栓除去装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、内部に中子を有し、 該中子の楔作用により伝熱管
の内周面に封止状態で密接した閉止栓の除去装置は、
本発明によると、閉止栓のねじ部に螺着可能な頭部を有
すると共に、軸心に沿って延びる貫通穴を有するマンド
レルと、該マンドレルの外周に配設され同マンドレルを
昇降させる閉止栓引抜シリンダと、前記マンドレルに結
合され同マンドレルを回動させる可逆式マンドレル回動
装置と、前記マンドレルの前記貫通穴に昇降可能に保持
されると共に、前記マンドレルの上端面から突出した電
極部を有する電極棒と、該電極棒を所定ストロークに亙
って螺旋状に昇降させる電極昇降装置と、前記電極棒の
電極部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを
備えている。

【００１０】また、閉止栓除去装置の長手方向の寸法を
可及的に短縮するように、マンドレル回動装置は閉止栓
引抜シリンダの下部側方に配設され、電極昇降装置は電
極棒の下部側方に配設されている

【００１１】

【作用】伝熱管からの閉止栓の引き抜き除去に先立って
中子を押し上げた後も、閉止栓は伝熱管に嵌着してい
る。従って、先ずこの閉止栓のねじ部にマンドレルの頭
部が螺着されるように、マンドレル引抜シリンダを作動
して、マンドレルを上昇させると共に、マンドレル回動
装置を作動して、マンドレルを順方向に回動させその頭
部を閉止栓に螺合させる。

【００１２】電極棒は、外部の直流ＴＩＧ溶接機にケー
ブルを介して接続可能であり、不活性ガス供給装置から
不活性ガスの供給を受けながら、電極部において発熱で
きるようになっている。電極棒は、電極昇降装置により
所定ストロークに亙って螺旋状に所定回数昇降される。
発熱したこの電極棒の螺旋状昇降により、閉止栓の内周
壁が加熱され、熱応力歪みにより、伝熱管に対する閉止
栓の固着が解除される。

【００１３】閉止栓引抜シリンダの下部側方へのマンド
レル回動装置の配設と、電極棒の下部側方への電極昇降
装置の配設とにより、閉止栓除去装置の長手方向の寸法
は可及的に短縮する。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。

【００１５】図７は、原子力発電所の蒸気発生器内の伝
熱管５を閉塞するため同伝熱管５内に挿入されたメカニ
カルプラグ即ち閉止栓ｃを示している。この閉止栓ｃ内
には上下動可能な中子ｄが配設されると共に、閉止栓ｃ
の下端内周部にねじ部ｃ_１が形成されている。伝熱管５
は、その端部が蒸気発生器の水室内の管板Ａに固設され
ている。

【００１６】図１〜６並びに図１において鎖線で囲まれ
た各領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの拡大断面図を示す図８〜１１
は、このような閉止栓ｃを取り扱って伝熱管４から除去
する本発明の閉止栓除去装置１の全体構造を断面（図１
では外形）で示しており、同閉止栓除去装置１は、蒸気
発生器の水室内の管板Ａに沿って遠隔制御下に移動する
ロボットの一種である走行アタッチメント（図示せず）
に搭載される。このような走行アタッチメントは周知で
ある。

【００１７】図１〜６及び図８〜１１において、閉止栓
除去装置１は、フレーム構造１０を有し、同フレーム構
造１０に、伝熱管５内に固着している閉止栓ｃに係合す
るマンドレル２０と、該マンドレル２０を昇降させる閉
止栓引抜シリンダ３０と、マンドレル２０を回動させる
後述の可逆転型マンドレル回動モータ４０（駆動装置）
等とが支持される。また、マンドレル２０の軸心に沿っ
て延びる貫通穴２０ａには電極棒５０が絶縁体５５を介
して昇降可能に保持されており、同電極棒５０は、電極
昇降装置６０により螺旋状に所定ストロークに亙って昇
降しうる。マンドレル２０の上端面から突出した電極棒
５０の先端のタングステン電極部５１には、外部の図示
しないＴＩＧ溶接機に付設される不活性ガス供給装置
（図示せず）よりアルゴンガスのような不活性ガスが供
給される。このようなＴＩＧ溶接機も不活性ガス供給装
置も周知である。

【００１８】更に、閉止栓除去装置１は、本体昇降シリ
ンダ７０によりフレーム構造１０に対し昇降可能な除去
装置本体２を含むと共に、引き抜いた閉止栓ｃを回収す
る閉止栓回収装置８０と、後述する諸動作を制御するた
めの制御装置（図示せず）とを含んでいる。

【００１９】閉止栓ｃは、図７に関連して説明したよう
に、蒸気発生器内の伝熱管５を閉塞するために管板Ａ近
くにおいて伝熱管５内に挿入されている。そして、同閉
止栓の内部下方にテーパを有して形成された中空部に沿
って上下動する中子ｄの楔作用によって、同中空部が拡
開することにより、閉止栓ｃは伝熱管５内に固着されて
いる。

【００２０】この閉止栓ｃを引き抜くために、閉止栓除
去装置１のＴＩＧ加熱装置を有する中子加熱・押上機構
（ここでは図示しないが、本願と同日に「伝熱管閉止栓
の除去装置」として本出願人により特許出願されてい
る）によって中子ｄをＴＩＧ加熱してその楔作用を解除
してから、本発明の閉止栓除去装置１が適用される。

【００２１】この閉止栓除去装置１について更に詳しく
説明すると、フレーム構造１０は、図４に最も良く示す
ように、マンドレル回動モータ４０を支持すると共に、
垂直に上方に延びる同モータ４０の出力軸４１を軸受４
２を介して支持するようになっている。また、同フレー
ム構造１０には、上述の除去装置本体２が上端に装着さ
れた出力軸７１を有する本体昇降シリンダ７０と、閉止
栓回収装置８０とが装着されている。更に、フレーム構
造１０は、上述の走行アタッチメントに連結されるブラ
ケット１６、１７と、除去装置本体２を上下に摺動可能
に案内する１対の案内レール１４（図２、図５参照）
と、管板Ａに当接して作動基準面となる頂端面を有する
ガイド棒１５（図３、図４参照）と、マンドレル２０を
所定の伝熱管５の中心に整列させるための所定本数のガ
イド１６（図３、図４参照）とを備えている。

【００２２】マンドレル２０は、図１及び図８から諒解
されるように、閉止栓ｃの雌ねじ部ｃ_１に螺合しうる雄
ねじ部２１（頭部）を上方外周部に有する中空筒体であ
り、下方部において、取付金具２５及び歯車伝達アセン
ブリ４５を介してマンドレル回動モータ４０の出力軸４
１に連動可能に接続されている（図９、図１１参照）。
また、マンドレル２０は、閉止栓引抜シリンダ３０のピ
ストン３１に下端部で連結された先細の中空引抜部材２
７を介して大きな引抜力を受けることができるように、
引抜部材２７の球面座２８に当接して自動調心機能を有
する球面状のフランジ２２を有している。この自動調心
機能は、若干傾斜して伝熱管５内に嵌着された閉止栓ｃ
に対してもマンドレル２０が追従することを許容する。

【００２３】閉止栓引抜シリンダ３０は、除去装置本体
２の大部分を占めており、その環状作動室内にピストン
３１を上下動可能に収容すると共に、図示しない外部の
圧力発生源から、上部の高圧ポート３５に水のような高
圧流体が供給され、下部の低圧ポート３６に低圧流体が
供給されるようになっている。

【００２４】マンドレル回動モータ４０は、シリンダ３
０の下部側方に位置するようにフレーム構造１０に取着
されていて、除去装置本体２の重量を軽減すると共に、
除去装置１が水室最外周の狭隘部へ容易に接近しうるよ
うに、シリンダ３０の下端よりの出代寸法を極力短くす
るために歯車伝達アセンブリ４５を介して順方向もしく
は逆方向の回転力をマンドレル２０に伝達するようにな
っている。尚、マンドレル２０は、回動モータ４０によ
り４〜６ ｐｐｍで回転されるのが好ましく、また、歯
車伝達アセンブリ４５は、その第１歯車４５ａの被動角
穴が角形の出力軸４１を緩く受け入れていて、摺動可能
であり、除去装置本体２と共に上下動できる。

【００２５】電極棒５０は、先端にある上述の電極部５
１と、中間の通電軸５２と、下端のコネクタ部５３とか
らなり、絶縁体５５を介してマンドレル２０の貫通穴２
０ａ内に昇降可能に収容され、且つ電極昇降装置６０の
支持台６３に軸受６４を介して回転可能に通電部５２の
下方に支持されている。また、上記コネクタ５３におい
て、図示しない外部の直流ＴＩＧ溶接機から７０〜９０
アンペアの電流とアルゴンのシールドガス（５〜６リッ
トル／分）の供給を受けるようになっている。

【００２６】電極昇降装置６０は、電極棒５０を螺旋状
に昇降させるもので、除去装置本体２に固定された昇降
用モータ６１、昇降用ねじ棒６２及び上述の支持台６３
からなる昇降部と、同支持台６３に固定された回動用モ
ータ６５及び歯車伝達アセンブリ６６からなる回動部と
から構成されている。そして、電極昇降装置６０は、電
極棒５０の下端よりの出代寸法を極力小さくするため
に、電極棒５０の下部側方に配置されている。

【００２７】昇降用モータ６１は、可逆転型であって、
図示しないがパルスエンコーダと減速機とを有してお
り、出力軸６１ａの下端に設けられた歯車６１ｂ、６２
ｂを介してピッチ約３ｍｍの台形ねじを有した昇降用ね
じ棒６２を順方向又は逆方向に回動するようになってい
る。昇降用ねじ棒６２は、上下１対の軸受６２ａを介し
て回転可能に除去装置本体２の下部ブラケットに支持さ
れている。

【００２８】この昇降用ねじ棒６２に、支持台６３に連
結されたナット６４が螺合されており、ねじ棒６２がモ
ータ６１によって回動されると回動方向に応じて支持台
６３と共に昇降するようになっている。回動モータ６５
は、昇降用モータ６１と同一形式のものでよく、出力軸
６５ａの上端に設けられた歯車対６５ｂ、５０ｂを介し
て電極棒５０を順方向及び逆方向に回動するようになっ
ている。

【００２９】本体昇降シリンダ７０は、引き抜いた閉止
栓ｃを回収する際に管板と除去装置本体２との間に閉止
栓回収アーム８５が（図３〜図５）水平面内で揺動でき
る空間を提供するために、除去装置本体２を下動させる
もので、上述のようにフレーム構造１０に固定された空
圧シリンダから構成されている。この本体昇降シリンダ
７０は閉止栓引抜作動時には除去装置本体２を上昇保持
している。

【００３０】閉止栓回収装置８０は、フレーム構造１０
に固定されたアーム旋回用空圧シリンダ８１と、該シリ
ンダ８１のピストン出力軸に固定されたガイド８２の往
復動を旋回揺動に転換するスライド回転リンク機構（図
示せず）と、その揺動軌跡を一定にするローラ式ガイド
（図示せず）と、上述の旋回揺動を行う閉止栓回収アー
ム８５と、該アーム８５に設けられ把持部８７を開閉駆
動する閉止栓クランプ用空圧シリンダ８６と、アーム８
５の待機位置において把持部の下方に開口した閉止栓回
収シュート８８とから構成されている。

【００３１】次に、本発明による閉止栓除去装置１の制
御下の動作について説明すると、先ず、マンドレル２０
が閉止栓ｃに螺合していない待機状態から、マンドレル
回動モータ４０を順方向（上昇方向）に回転させ且つ閉
止栓引抜シリンダ３０の下部低圧ポート３６から低圧流
体を供給して、マンドレル２１の雄ねじ部２１が閉止栓
ｃの雌ねじ部ｃ_１に螺合したマンドレル捩込み状態とす
る。

【００３２】次いで、電極昇降用モータ６１を順方向に
回動させて上限位置まで電極部５１を上昇させ、電極最
上昇位置にしてから、更に電極回動用モータ６５を順逆
両方向に交互に回動して、電極部５１を閉止栓ｃの内周
壁に対して螺旋状に昇降させると共に、ＴＩＧ溶接機を
作動させて、アルゴンガスを供給しながらアークを発生
させ、閉止栓ｃの内周壁を約 ６００℃前後まで加熱す
る。これにより伝熱管５に対する閉止栓ｃの固着力がか
なり低下する。しかる後、ＴＩＧ加熱状態から電極昇降
用モータ６１を逆回動させて、ＴＩＧ溶接機を不作動に
し、電極棒５０を内部に収納する。

【００３３】その後、閉止栓引抜シリンダ３０の上部高
圧ポート３５から水のような高圧流体を供給して、約３
トン程度の力で閉止栓ｃを伝熱管５内から引き抜く。続
いて本体昇降シリンダ３０を下動させて、除去装置本体
２を管板面から引き離してから、閉止栓引抜シリンダ３
０の低圧ポート３６から低圧流体を供給すると、閉止栓
ｃは上昇状態となる。

【００３４】次に閉止栓回収アーム旋回シリンダ８１を
往動してからクランプシリンダ８６を往動して閉止栓把
持状態とする。この把持状態においてマンドレル回動モ
ータ４０を逆回動させて閉止栓ｃからマンドレル２０を
離し、閉止栓回収アーム旋回シリンダ８１を復動し、ク
ランプシリンダ８６を復動して、閉止栓ｃを回収シュー
ト８７内に落下させれば、閉止栓回収完了状態となる。
このようにして最初の閉止栓ｃの引き抜き作業が完了し
たら、走行アタッチメントを作動して、次の引き抜き対
象の閉止栓に除去装置１を位置合わせし、上述した工程
を繰り返す。尚、図示しないが、各作動部材の作動完了
の確認は、ホールＩＣやリミットスイッチ等によって従
来通りの公知技術により行いうることは言うまでもな
い。

【００３５】尚、図１に示されたほぼＬ字形の支持部材
５９は、閉止栓引抜作業前に押上済みの中子が閉止栓加
熱範囲内に落下している場合、その中子を下方から押し
上げながら加熱できるように、電極部５１の上方に位置
するものであり、必要に応じて装着することができる。
更に、前述の説明から諒解されるように、閉止栓ｃにマ
ンドレル２０が捩込まれた状態で電極部５１が閉止栓ｃ
と整列するように調心機構を有した構造とし、閉止栓内
部を半径方向において一定距離内で加熱できるようにな
っている。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、閉止栓
除去装置は、マンドレルの上端面から突出した電極部を
有する電極棒と、該電極棒を所定ストロークに亙って螺
旋状に昇降させる電極昇降装置とを有するだけでなく、
マンドレル回動装置を閉止栓引抜シリンダの下部側方に
配設し、電極昇降装置を電極棒の下部側方に配設してい
るので、閉止栓がその引き抜きに先立って加熱されるた
め、閉止栓の固着力が弱化して、引き抜きが極めて容易
になる。また、装置自体の縦方向の寸法が小さくなり、
蒸気発生器の水室における狭隘部においても効率的に作
動可能となるため、作業者の労働を軽減し、被曝を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による閉止栓除去装置の全体構造の外形
を示す概要図。

【図２】図１のＩＩーＩＩ線に沿った断面図。

【図３】図１の閉止線除去装置のフレーム構造に装着さ
れる諸部材を示す正面図。

【図４】フレーム構造への除去装置本体の装着状態を示
す図３の右側面図。

【図５】図３のＶーＶ線に沿った断面図。

【図６】図３のＶＩーＶＩ線に沿った断面図。

【図７】原子力発電所の蒸気発生器内の伝熱管を閉塞す
るため同伝熱管内に挿入された閉止栓の断面図。

【図８】線８Ａー８Ａにおいて図９の線９Ａー９Ａに接
続する図１の鎖線領域Ａの拡大断面図。

【図９】線９Ａー９Ａにおいて図８の線８Ａー８Ａに、
線９Ｂー９Ｂにおいて図１０の線１０Ａー１０Ａに、線
９Ｃー９Ｃにおいて図１１の線１１Ａー１１Ａにそれぞ
れ接続する図１の鎖線領域Ｂの拡大断面図。

【図１０】線１０Ａー１０Ａにおいて図９の線９Ｂー９
Ｂに、線１０Ｂー１０Ｂにおいて図１１の線１１Ｂー１
１Ｂにそれぞれ接続する図１の鎖線領域Ｃの拡大断面
図。

【図１１】線１１Ａー１１Ａにおいて図９の線９Ｃー９
Ｃに、１１Ｂー１１Ｂにおいて図１０の線１０Ｂー１０
Ｂにそれぞれ接続する図１の鎖線領域Ｄの拡大断面図。

【符号の説明】

ｃ 閉止栓 ｃ_１ ねじ部 ｄ 中子 １ 閉止栓除去装置 ５ 伝熱管 ２０ マンドレル ２０ａ マンドレルの貫通穴 ２１ マンドレルの頭部（雄ねじ部） ３０ 閉止栓引抜シリンダ ４０ マンドレル回動装置（マンドレル回動モー
タ） ５０ 電極棒 ５１ 電極部 ６０ 電極昇降装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に中子を有し、該中子の楔作用により
   伝熱管の内周面に封止状態で密接した閉止栓の除去装置
   であって、前記閉止栓のねじ部に螺着可能な頭部を上方
   外周部に有すると共に軸心に沿って延びる貫通穴を有す
   るマンドレルと、該マンドレルの外周に配設され同マン
   ドレルを昇降させる閉止栓引抜シリンダと、前記マンド
   レルに結合され同マンドレルを回動させる可逆式マンド
   レル回動装置と、前記マンドレルの前記貫通穴に昇降可
   能に保持されると共に前記マンドレルの上端面から突出
   した電極部を有する電極棒と、該電極棒を所定ストロー
   クに亙って螺旋状に昇降させる電極昇降装置と、前記電
   極棒の前記電極部に不活性ガスを供給する不活性ガス供
   給装置とを備え、前記マンドレル回動装置は前記閉止栓
   引抜シリンダの下部側方に配設され、前記電極昇降装置
   は前記電極棒の下部側方に配設されている、伝熱管閉止
   栓の除去装置。