JP3175570B2 - 予防保全装置 - Google Patents

予防保全装置

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JP3175570B2 JP34031195A JP34031195A JP3175570B2 JP 3175570 B2 JP3175570 B2 JP 3175570B2 JP 34031195 A JP34031195 A JP 34031195A JP 34031195 A JP34031195 A JP 34031195A JP 3175570 B2 JP3175570 B2 JP 3175570B2
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克彦 平野
邦夫 榎本
和雄 天野
英策 林
廉 守中
禎人 清水
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転を開始したB
WRプラントの原子炉圧力容器内のシュラウド内壁と上
部格子板間の溶接狭隘部、及び、シュラウド内壁と炉心
支持板間の溶接狭隘部に存在する引張残留応力の緩和,
改善を達成する予防保全装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属部材に液体のジェットを噴射するこ
とにより生じるキャビテーション気泡を金属材料に衝突
させてその金属材料に存在する引張残留応力を改善して
応力腐食割れを防止する予防保全技術は、特開平4−362
124 号公報に掲載されている。そして、その予防保全技
術を原子炉圧力容器に適用するための装置が特開平5−1
95052号公報や特開平5−78738号公報に掲載されてい
る。
【0003】これらの装置は、原子炉内のシュラウド内
面等比較的形状の単純な部位を施工するものであり、複
雑形状な部位や狭隘部といったアクセスの困難な部位に
は適していなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】原子炉内で、応力腐食
割れ発生のポテンシャルの高い箇所として線量の高いシ
ュラウド内壁が挙げられるが、この他、シュラウド内壁
と上部格子板間及びシュラウド内壁と炉心支持板間の狭
隘溶接部についても炉内構造物であるためポテンシャル
が高い。ところが、狭隘部では、上述の予防保全装置で
はアクセスが困難であり施工が不可能である。
【0005】本発明の目的は、シュラウド内壁と上部格
子板間及びシュラウド内壁と炉心支持板間の狭隘溶接部
の残留応力改善を効率よく施工できる予防保全装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第一手段は、原子炉圧力容器内の水中で、
前記原子炉圧力容器内の炉内構造物へ向けて噴射ノズル
からキャビテーション気泡の発生を伴う高圧水ジェット
を噴射して前記炉内構造物の応力を改善する予防保全装
置で、前記原子炉圧力容器内の制御棒駆動機構案内管に
定着される定着構造体と、前記定着構造体に水平旋回自
在に装着された旋回体と、前記旋回体に垂直移動可能に
取り付けられたコアと、前記コアに装着され水平方向に
延びたレールと、水平面内で前記レールが延びた方向に
垂直な方向に伸縮自在で前記レール上を移動するように
装着された第一アームと、前記第一アームの先端に装着
され垂直方向に延びた第二アームと、前記第二アームの
先端に設置された前記噴射ノズルとを備える。第二手段
は、第一手段で、噴射ノズルの先端に超音波または磁歪
式等からなるキャビテーション発生装置を装着する。
三手段は第一手段で、噴射ノズルの双方向に噴射口を
設ける。第四手段は、第一または第二手段で、ノズルの
先端及び左右に位置決めセンサを備える。
【0007】第五手段は第一手段から第四手段の何れか
で、第一アームの先端に位置検出センサを備える。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。
【0009】図1は、運転開始後の原子力発電プラント
へ本発明を適用した実施例の構成を説明する図を示す。
【0010】実施に際しては、図示を省略したが、原子
炉圧力容器蓋,蒸気乾燥器,気水分離器,燃料集合体,
制御棒,炉内検出器(ICM),燃料支持金具,制御棒
駆動機構,(CRD)を順次取り外す。
【0011】予防保全装置11は、原子炉建屋オペレー
ティングフロア12に設置されている燃料交換台車13
のホイストクレーン14とワイヤロープ15でつながれ
ており、燃料交換台車13を横行させ、またホイストク
レーン14を昇降させることにより予防保全装置11を
所定の位置に設定する。
【0012】原子炉建て屋オペレーティングフロア12
には予防保全装置11を遠隔操作する制御盤16、およ
び原子炉水相当の水を高圧で供給する高圧ポンプ17を
設置する。
【0013】図示は省略したが、高圧ポンプ17はオペ
レーティングフロア12以外の例えば原子炉建て屋大物
搬入口、あるいは原子炉建て屋内の空きスペースに設置
することも可能である。その際、高圧ポンプ17と予防
保全装置をつなぐ高圧ホース18は延長させる。
【0014】また、制御盤16は、予防保全装置11を
遠隔操作する電気信号を送受信する制御ケーブル19,
予防保全装置11を遠隔操作するエアーを供給するエア
ーホース、また、高圧ポンプ17を遠隔操作する電気信
号を送受信する制御ケーブル100でそれぞれの装置と
接続され、それぞれの装置を遠隔操作する。
【0015】遠隔操作は手動,自動モードの選択が可能
であり、基本的に施工は自動で実施し、噴射ノズル27
の位置調整等は手動で実施する。
【0016】また制御盤16は、噴射ノズル27の昇
降,回転,伸縮各動作速度、およびピッチを施工に際し
最適な値に調整できる。
【0017】なお、それぞれの駆動機構は図2にて説明
する。
【0018】予防保全装置11を遠隔操作する操作用エ
アーは原子炉建て屋のエアー供給源からエアーホース1
01を介し制御盤11へ導かれ、制御盤11内のバルブ
を制御することにより予防保全装置11を遠隔操作す
る。
【0019】また、予防保全装置11に高圧水を供給す
る構成は、原子炉建て屋、およびその近傍の水供給源か
ら低圧ホースを介し原子炉水相当の水を高圧ポンプ17
に供給し昇圧する。
【0020】昇圧された水は高圧ホース18を介し予防
保全装置11に導かれ、予防保全装置11に取り付けら
れた噴射ノズル27から噴射され、キャビテーション気
泡が発生する。
【0021】本図における予防保全装置11は、原子炉
圧力容器内の炉心支持板下部のCRD案内管に装着したも
のである。
【0022】固定方法は、CRDハウジング上部のCR
D案内管に予防保全装置11の先端を挿入し、予防保全
装置11の上部を上部格子板で支えて、装置上方のふれ
を抑える。
【0023】図2は予防保全装置の一実施例の詳細を示
している。
【0024】装置下方の先端には旋回体である中間胴2
1がベアリングを介して接続されており、中間胴21は
自在に旋回可能である。
【0025】この中間胴21は回転用モータによりギア
を介して旋回駆動出来る。
【0026】中間胴21には、上下に垂直移動が可能な
コア22が中間胴21に、チェーン23を介して取り付
けられている。
【0027】コア22には第一アーム24の基台が装着
されており、第一アーム24はモータ25とギア26を
介して半径方向に伸縮自在である。また、予防保全装置
11をシュラウド内壁と炉心支持板間にアクセスする
際、噴射ノズル27が原子炉内の他機器と干渉しないよ
うに噴射ノズル27を備えた第二アーム28を第一アー
ム24を収縮させることで装置内に引き込む、更に、横
行用レール29を90°回転させて原子炉圧力容器の軸
方向(垂直方向)に平行にして原子炉内の他機器と干渉
することを防ぐ。
【0028】噴射ノズル27の昇降動作は、予防保全装
置1の中間胴21内のコア22を昇降させることによ
り、第一アーム24,第二アーム28を介して行う。
【0029】なお、噴射ノズル27の昇降,回転,横行
の各動作を駆動する、昇降用モータ,回転用モータ,横
行用モータはそれぞれのモータにポテンショメータ、ま
たはエンコーダ等の回転位置、及び、速度を検出する検
出器を設けており、その信号は制御ケーブル19を介し
制御盤16に送信され、予防保全施工に際し噴射ノズル
27の走査速度,噴射位置(昇降位置,回転位置,横行
ピッチ)を最適な条件に各モータの回転を制御する。
【0030】高圧ポンプ17により昇圧された水は、高
圧ホース18を介し予防保全装置11に導かれ噴射ノズ
ル27から噴射される。
【0031】その際、周囲水(炉水)102と噴射水流
との圧力差,せん断作用等よりキャビテーション気泡
を発生させ、このキャビテーション気泡30が原子炉圧
力容器6底部の表面及びその近傍で崩壊するときに発生
する衝撃圧力により原子炉圧力容器内のシュラウドと炉
心支持板間、またはシュラウドと上部格子板間の溶接狭
隘部をピーニングし、残留応力を改善する。
【0032】施工対象は狭隘部であるため、ノズルの走
査は干渉時を考慮してフィードバックを行う必要があ
る。そこで噴射ノズル27の先端及び第一アーム24先
端に接触式、または非接触式の位置センサ210を取り
付けてノズルの走査時に狭隘部の周囲の隙間と適切な間
隔をとりながら施工する。
【0033】本発明の実施例によれば、CRD案内管に
噴射ノズル27の駆動機構を持った予防保全装置11を
取り付け、噴射ノズル27から高圧水を噴射させること
によりキャビテーション気泡を発生させ、噴射ノズル2
7を予防保全装置11を取り付けたCRD案内管上から
半径方向に伸長させ、シュラウド壁近くに達したならば
狭隘部へノズルを装着したアームを挿入してゆく。溶接
狭隘部に対し、所定の距離を保ったままで周方向に走査
させながらキャビテーション気泡を原子炉圧力容器内,
シュラウド内壁と上部格子板間、またはシュラウド内壁
と炉心支持板間の溶接狭隘部に衝突させ、キャビテーシ
ョン気泡が崩壊するときの衝撃圧力によりピーニング
し、原子炉圧力容器内溶接狭隘部全般の応力状態を圧縮
側に改善し応力腐食割れ(SCC)発生ポテンシャルを
低減することができる。
【0034】図3は遠隔キャビテーション発生ノズルを
示している。
【0035】ノズル31の先端にはキャビテーション発
生装置32が装着しており、それを遠くへ射出する装置
が備えてある。また、ノズル断面形状は、ホーン部33
は、高圧水が遠方に届くように長さ0mとするか、従来
ほど開口角度を広げない。
【0036】図4はノズルの狭隘部に対する使用方法を
示す。ノズル31の先端が狭隘部付近まで近付いたら所
定の位置で停止させ、狭隘部に狭隘部付近から施工対象
に向かってエアーシリンダ等でキャビテーション発生装
置32を射出する。その後、キャビテーション34を発
生させ、キャビテーションを拡散させ、崩壊させるため
に施工対象に向けて噴流35を噴射する。
【0037】図5は反力キャンセルノズル51の断面形
状を示している。図のようにノズル双方向に噴流の出口
であるホーン部52を設けたものである。
【0038】図6に反力キャンセルノズルの使用方法を
示す。狭隘部内で双方向にキャビテーションを含む噴流
を噴射し、周囲に干渉しないようギャップ53を保ちな
がら施工を行う。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、形状が複雑で、アクセ
スすることが困難な原子炉圧力容器内のシュラウド内壁
と炉心支持板間、及び、シュラウド内壁と上部格子板
の溶接狭隘部の応力状態を改善することができる作用を
得て、容易に原子炉圧力容器内の溶接狭隘部の予防保全
作業が達成できる。
【0040】請求項2の発明によれば、キャビテーショ
ン発生部と拡散部分を分離する作用を得て、ノズルを狭
隘部中に挿入しなくても予防保全対象の応力状態を改善
することができる。
【0041】請求項3の発明によれば、双方向ノズルに
より反力がキャンセルされるという作用を受けて狭隘部
内での位置決めを容易にして施工し、予防保全対象の応
力状態を改善する。
【0042】請求項4の発明によれば、位置決めセンサ
の使用により、狭隘部内での位置決めを容易にして施工
し、予防保全対象の応力状態を改善することが出来る。
【0043】請求項5の発明によれば、位置決めセンサ
の使用により、施工対象部までのノズル等のアクセスを
容易にして施工し、予防保全対象の応力状態を改善する
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による原子炉圧力容器内溶接
狭隘部を対象とした予防保全装置の説明図。
【図2】本発明の各実施例による予防保全装置に関し、
装置の概要を示す立面図。
【図3】本発明の一実施例であるキャビテーション発生
装置付きノズルの断面図。
【図4】本発明の一実施例であるキャビテーション発生
装置付きノズルによる狭隘部施工例の説明図。
【図5】本発明の一実施例である反力キャンセルノズル
の断面図。
【図6】本発明の一実施例である反力キャンセルノズル
による狭隘部施工例の説明図。
【符号の説明】
11…予防保全装置、12…オペレーティングフロア、
13…燃料交換台車、14…ホイストクレーン、15…
ワイヤロープ、16…制御盤、17…高圧ポンプ、18
…高圧ホース、19…制御ケーブル、100…制御ケー
ブル、102…炉水。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 英策 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 守中 廉 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 清水 禎人 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 19/02 G21D 1/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原子炉圧力容器内の水中で、前記原子炉圧
    力容器内の炉内構造物へ向けて噴射ノズルからキャビテ
    ーション気泡の発生を伴う高圧水ジェットを噴射して前
    記炉内構造物の応力を改善する予防保全装置において、 前記原子炉圧力容器内の制御棒駆動機構案内管に定着さ
    れる定着構造体と、 前記定着構造体に水平旋回自在に装着された旋回体と、前記旋回体に垂直移動可能に取り付けられたコアと、 前記コアに装着され水平方向に延びたレールと、 水平面内で前記レールが延びた方向に垂直な方向に伸縮
    自在で前記レール上を移動するように装着された第一ア
    ームと、 前記第一アームの先端に装着され垂直方向に延びた第二
    アームと、 前記第二アームの先端に設置された前記噴射
    ノズルとを備えたことを特徴とする予防保全装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記噴射ノズルの先端
    に超音波または磁歪式等からなるキャビテーション発生
    装置を装着した予防保全装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記噴射ノズルの双方
    向に噴射口を設けた予防保全装置。
  4. 【請求項4】請求項1または2において、前記噴射ノズ
    ルの先端及び左右に位置決めセンサを備えた予防保全装
    置。
  5. 【請求項5】請求項1乃至4の何れかにおいて、前記
    一アームの先端に位置検出センサを備えた予防保全装
    置。
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