JP3643388B2 - インレットミキサーのインサイチュクリーニングシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に沸騰水型原子炉（「ＢＷＲ」）内の構成部品のクリーニング（清浄化）に係る。特に本発明はＢＷＲのインレットミキサーから堆積したスケールを除去することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のＢＷＲの場合（図１参照）、核燃料の炉心（コア）は水によって冷却されている。給水は給水口１２と給水スパージャ１４を通って原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０内に入る。この給水スパージャは、ＲＰＶの中で給水を周囲に分配するのに適した穴を有するリング状のパイプである。コアスプレー口１１は、コアスプレーライン１３を介してコアスプレースパージャ１５に水を供給する。給水スパージャ１４を通った給水は、ＲＰＶ１０とコアシュラウド１８との間の環状領域である環状降水管１６の中を通って下に流れる。コアシュラウド１８は、たくさんの燃料集合体２２（図１では２×２本の集合体が２つだけ示されている）からなる炉心２０を取り囲むステンレススチール製の円筒である。各々の燃料集合体はその頂部がトップガイド１９によって、またその底部がコアプレート２１によって支持されている。環状降水管１６を通って流れる水はその後炉心下部プレナム２４まで流れる。
【０００３】
次いで水は炉心２０内部に配置されている燃料集合体２２に入り、そこで沸騰境界層（図示してない）が形成される。水と蒸気の混合物はシュラウドヘッド２８の下の炉心上部プレナム２６に入る。炉心上部プレナム２６は、炉心２０を出る蒸気‐水混合物と垂直スタンドパイプ３０に入る蒸気‐水混合物とを離隔している。この垂直スタンドパイプはシュラウドヘッド２８の最上部に設置されており、炉心上部プレナム２６と流体連通している。
【０００４】
蒸気‐水混合物はスタンドパイプ３０を通り抜け、蒸気分離器３２に入る。この蒸気分離器は軸流遠心型である。こうして分離された液体の水は次いでミキシングプレナム３３で給水と混合され、その後この混合物は環状降水管を介して炉心に戻される。蒸気は蒸気乾燥器３４を通過し、スチームドーム３６に入る。この蒸気は蒸気出口３８を介してＲＰＶから抜き出される。
【０００５】
このＢＷＲはまた、所要の出力密度を得るのに必要な強制対流を炉心全体に生じさせる冷却材再循環系も含んでいる。水の一部は環状降水管１６の下端から再循環水出口４３を介して吸引され、遠心式再循環ポンプ（図示してない）により強制的に再循環水入口４５を介してジェットポンプアセンブリ４２（ひとつだけを図に示してある）中に導かれる。ＢＷＲは再循環ポンプを２つもっており、それぞれにより複数のジェットポンプアセンブリ用の駆動流が得られる。加圧された駆動水は入口立上り管４７、エルボ４８、さらにインレットミキサー４６をこの順に流れて各ジェットポンプノズル４４に供給される。一般的なＢＷＲはインレットミキサーを１６〜２４個もっている。
【０００６】
典型的なＢＷＲインレットミキサー４６の構造の詳細を図２と図３に示す。インレットミキサーは、エルボ４８の出口から始めて、プレノズルセクション５０、インレットミキサーの軸の回りに等角度で並んだ５個のノズル５２を含むノズルセクション、スロートセクション５４、バレルセクション５６、フレアセクション５８、すべり継手６０をこの順に含んでいる。各ノズルにはその出口にテーパーがついており、その結果ノズルは最大直径ｄ1 とｄ1 より小さい出口直径ｄ2 とをもっている（図３参照）。
【０００７】
二次インレット開口６２が５個、インレットミキサーの軸の周りに等間隔で円周に配布されている。これらの二次インレット開口はノズル出口の外側で放射状に位置している。したがって、水のジェットがノズル５２を出るとき、環状降水管１６からの水が二次インレット開口を介してインレットミキサー中に引き込まれ、そこで再循環ポンプ（図示してない）からの水と混合される。
【０００８】
原子炉の運転中にインレットミキサー内のすべり継手６０の端から８インチのノズルセクションまでのすべての表面を含めたインレットミキサーの臨界的な表面上にスケールが形成されることが経験によって示されている。このスケールが堆積することは重大な問題である。すなわち、スケールが堆積すると冷却材流が失われると共に原子炉の出力が低下するが、これは原子力を利用する公益事業にとって非常なコスト高となる。
【０００９】
コアシュラウド１８と原子炉圧力容器１０との間の環状の空間（ここにインレットミキサーが配置されている）はアクセスするのが困難である。しかも、インレットミキサーは複雑な表面をしており、かつ放射能を帯びているため機械的にクリーニングすることもほとんど不可能である。今日この問題に対処する化学的クリーニング方法は考えられていない。さらに化学品はそれ自体が多くの原子炉立地場所に許容されない程度の廃棄の問題を惹起している。現在、スケールの付着・成長を阻止することができる唯一の方法はインレットミキサーを新しいものと交換することである。しかし、インレットミキサーを交換するのは次の理由により費用と時間がかかる。（１）新しいインレットミキサーを建設するには一年以上かかる。（２）インレットミキサーの設置の間長期間に渡り原子炉を停止しなければならない。（３）古くなったインレットミキサーは放射性であるのでそれを捨てるには特別な取扱・貯蔵手順を必要とする。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、以上の問題を解決するために、インレットミキサーが原子炉内部でその作動位置にある状態でこれらインレットミキサーをクリーニングする（これを「インサイチュクリーニング（現場での清浄化）」という）装置を提供する。本発明の好ましい態様によると、水力駆動クリーニングツールをリモートコントロールにより二次インレット開口を介してインレットミキサー中に挿入する。クリーニングツールの挿入後、超高圧源で生成し、ウォータージェットノズルを有するクリーニングヘッドの位置を調整して配向させた、ウォータージェットでインレットミキサーの内面をクリーニングする。本明細書中で使用する「超高圧（ＵＨＰ）」という用語は少なくとも２０，０００ｐｓｉに等しい圧力を意味するものとする。
【００１１】
本発明のクリーニングシステムは次の構成部品、すなわち、ノズルクリーニングツールおよびスロート／バレル／フレア（「ＴＢＦ」）クリーニングツール（これらは互換的に設置して２つの異なるクリーニング作業を実施することができる）、インレットミキサー内に挿入するのに適した正確な位置および配向にクリーニングツールを誘導する互換性治具のセット、互換性治具の各々をインレットミキサー上に支持するための取付け具、取付け具を正確な方位・軸位に配置するための位置決め具、設置されたクリーニングツールにＵＨＰおよび低圧の水を供給するためのポンプシステム、開放された原子炉容器の頂部に配置されており、水導管（動力）、コントロールケーブル、モニターケーブル（装置）およびクリーニングツールをインレットミキサー中に供給したりインレットミキサーから出したりするための発進系、ならびにクリーニングプロセスを制御・監視するためのコンピューター化されたプロセスモニター・コントロールシステムを含む。
【００１２】
ウォータージェットクリーニングではＵＨＰ水を使用して、インレットミキサーの内面上に堆積したスケールを除去する。このＵＨＰ水は、導管を介して、クリーニングしようとする表面を走査するウォータージェットノズルを有するクリーニングヘッドに供給される。このＵＨＰウォータージェットの衝撃により、このウォータージェットが衝突する内面からスケールが除去される。ノズルクリーニングツールは、インレットミキサーノズルの内面をクリーニングするのに使用する。ＴＢＦクリーニングツールを使用して、インレットミキサーのスロートセクション、バレルセクションおよびフレアセクションの内面をクリーニングする。
【００１３】
【発明の詳細な開示】
本発明の装置ではノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ６またはＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ８が取付け具２によってインレットミキサー４６に取付けられる（図４参照）。ＵＨＰ水は、ＵＨＰポンプ６６により、ホースリール７０から巻戻された複数のアンビリカル（へその緒）６８のうちのひとつを介してクリーニングツールに供給される。低圧水（たとえば６００ｐｓｉ）は空気圧で作動するインテンシファイアポンプ７２によって供給される。このポンプは水圧コントロールパネル７４によって制御される。このシステムのモーターに対する電力と感知は、ホースリール７０に取付けられた電気接続箱７６に接続された別のアンビリカルによって供給される。中央コンピュータコントロールシステム７８により、クリーニングツールの位置と配向を制御・記録し、クリーニングツールや関連の治具にＵＨＰ水と低圧水を供給したり止めたりする。場合により、４６０Ｖ６０Ｈｚまたは３８０Ｖ５０Ｈｚが利用できないならば変圧器８２によって電力をＵＨＰポンプ６６とモニターシステム８０（ＴＶモニタ、文字発生器およびビデオカセットレコーダを含む）に供給する。
【００１４】
ホースリール７０、ポンプ７２、水圧コントロールパネル７４、およびモニタ装置８０は燃料交換プラットフォーム８４上に設けられており、このプラットフォームは一対のトラック８６に沿って並進運動可能である。ＵＨＰポンプ６６、コンピュータコントロールシステム７８、変圧器８２、およびトラック８６は燃料交換フロア上に設置されている。
【００１５】
ＵＨＰクリーニングの間、インレットミキサー内の水に分散した付着スケールのかすはインレットミキサー４６の内面から除かれ、インレットサクションライン９０を介してフィルタ／ポンプ８８によって吸引除去される。このポンプは低圧（すなわち約１００ｐｓｉ）で作動する。かすはフィルターに集められる。濾過された水は、吐出ポンプ９２によってプールに戻す。
【００１６】
図５に示されているように取付け具２は一対のクランプアーム１００をもっており、このアームは各々が一対のクランプシリンダ１０２（各対のうちのひとつのシリンダだけが見える）によって駆動される。クランプアーム１００は、アンビリカル１０１（図１５参照）を介して受容した調節低圧水に応答してインレットミキサー４６に固定される。一対の位置決めピン１０６、１０６′をもつベース１０４はローラ１０８上を取付け具のフレームに対して摺動する。ベース１０４は、アンビリカル１１１（図７に示す）を介して受容した低圧水を使用してベースロックシリンダ１０７を駆動させることにより所望の位置にロックされる。このロックされた状態で、ベース１０４から伸びているロックピン１０５がベースロックシリンダにより固定される。
【００１７】
取付け具は、固定する前に、インレットミキサーに対する相対位置を正確に決めなければならない。というのは、その後の操作においてこの取付け具は、二次インレット開口６２を介してそれぞれのクリーニングツールを案内しなければならないノズルクリーニングフィクスチャとＴＢＦクリーニングフィクスチャのための唯一の支持体となるからである。インレットミキサーに対する取付け具の位置決めとその取付け具に対するスライドベースの位置決めは位置決め具４（図６参照）によって行なう。
【００１８】
位置決め具４は、取付け具の位置決めピン１０６と１０６′の間に案内するマウント１１２をもっている。安全ケーブル１２４により、アンビリカル１１８が位置決め具４に接続されている。位置決め具４上にある一対のくぼみ１１４、１１４′がそれぞれ位置決めピン１０６、１０６′（図５参照）を受容する。位置決め具は、機械的にラッチシリンダ１１６と連結されている留め金１１０、１１０′によってこの位置に留められる。アンビリカル１１８を介して受容した低圧水に応答して、留め金１１０、１１０′は、位置決め具を取付け具２に対して摺動させるためのスライドベース１０４（図５参照）にロックする。（以下に詳細に説明する）ノズルクリーニングフィクスチャとＴＢＦクリーニングフィクスチャは取付け具に互換的に載置するのに同一の留め金機構をもっている。
【００１９】
位置決め具４により、取付け具２の方位と軸位が、低圧水によって駆動されるフィンガシリンダ１２２によって操作される位置決めフィンガ１２０を用いて決定される。フィンガシリンダ１２２が引込むと位置決めフィンガ１２０が伸び、逆にフィンガシリンダ１２２が伸びると位置決めフィンガ１２０が引込む。図７を参照すると最も良く分かるが、取付け具は、伸びた位置にある位置決めフィンガ１２０がインレットミキサー４６の二次インレット穴６２中に伸びていくように位置決めされる。その後位置決めフィンガ１２０がその引込んだ位置に向かって回転し、その結果スロートセクション５４（図２参照）の内面に突当たるようになる。位置決めフィンガが位置決め具の本体に対して回転し続けるときスロートセクションの内面がそれ以上の動きを阻止し、位置決めフィンガは取付け具２を引寄せてインレットミキサーに接触させる。ついでクランプアーム１００が図５に示してあるようにインレットミキサーの回りをしっかりつかむ。その後、位置決めフィンガは、一対の位置決めストップ（図示してない）が接触するまでスライドベース１０４を引寄せ続ける。次にスライドベース１０４を正規の位置にロックする。位置決め具４は留め金から外れ、位置決め具上の吊上げ用アイ１２６（図６参照）と連係するつかみフック１２８（図７参照）によって持上げられる。
【００２０】
インレットミキサーノズル５２をクリーニングするには、図８に示してあるように、つかみフック１２８によりノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ６を取付け具上の位置まで下げる。アセンブリ６はノズルクリーニングツール１３０とノズルクリーニングフィクスチャ１３２をもっている。つかみフック１２８は低圧冷却材入口（「ＬＰＣＩ」）アダプタ１４２の持上げ用アイに引掛かる。アダプタ１４２は剛性のブーメラン状部材であり、ノズルクリーニングフィクスチャ１３２の正確な位置決めの障害となるＢＷＲのＬＰＣＩカップリング１４０を迂回している。
【００２１】
フィクスチャ１３２はガイドスロット１３４をもっており、これは図８で最も高い位置（破線で表示）からインレットミキサー内部のクリーニング位置（実線で表示）までツール１３０を案内する。このガイドスロットは、ノズルクリーニングツール１３０が二次インレット開口（図３の６２）を介してインレットミキサーに入ることができるように、正確な輸送路を構成する形状をしている。
【００２２】
このノズルクリーニングツール１３０を用いてインレットミキサーノズル５２の内側の表面をクリーニングする。図９と図１０に示されているように、ツール１３０はクリーニングヘッド１４４をもっており、このヘッドはクリーニングしようとするノズル５２の下にこのヘッドを位置決めする目的で円形軌道に沿って移動することができる。次にクリーニングヘッド１４４を前記軌道の軸と平行な方向に持上げてクリーニングヘッドをノズル内部に位置決めする。
【００２３】
図１２を参照する。ノズルクリーニングツール１３０は位置合せドライブ１５０内部に位置する位置合せモータ１４９をもっており、このモータはギヤ１５５、ドライブシャフト１５６、ユニバーサルジョイント１５７、およびかさ歯車１５４ｂによってかさ歯車１５４ａの軸の回りに位置決めアーム１５２を回転させる。位置合せモータの電力はアンビリカル１３８（図８参照）を介して供給される。位置合せモータ１４９の背後に回転センサ（レゾルバ）１５１が載置されていて、アンビリカル１３８を介して角度に関する位置をフィードバックする。
【００２４】
ＵＨＰ水はＵＨＰホース１３６（図８参照）を介してＵＨＰ供給口１６１（図９参照）に供給される。ＵＨＰ水供給口１６１はスイベル１６２（図１２参照）に接続されており、ＵＨＰ水はこのスイベルからＵＨＰチューブ１６３の一端に供給される。ＵＨＰチューブ１６３の他端はスイベルハウジング１６４の内部でスイベルに接続されている。次にＵＨＰ水はトランスファチューブ１６５およびチャネル１６６を介してＵＨＰ供給管１６０（図１３参照）中に流れる。
【００２５】
位置決めアーム１５２は固定ナット１４９を担持しており、このナットはクリーニングヘッド１４４がその上端に載置されている親ネジ１４８とねじ結合されている。親ネジ１４８の軸はかさ歯車１５４ａの回転軸と平行である。位置決めアーム１５２は、かさ歯車１５４ａの回転軸と親ネジの軸との距離がノズル５２の円形配列のピッチ半径に等しくなるような長さにされる。したがって、位置決めアーム１５２の回転によってクリーニングヘッド１４４をノズル５２のいずれの下にも配向させることができる。
【００２６】
図１４を参照する。トラベリングハウジング１４６（図９参照）の内部に位置する第二の電動モータ１６８が親ネジ１４８を回転させる。この親ネジ駆動モータ１６８の背後には回転センサ（レゾルバ）１７３が載置されていてクリーニングヘッドの移動をアンビリカル１３８（図８参照）を介してフィードバックする。親ネジ１４８がいずれかの方向に回転すると、クリーニングヘッド１４４はこれがインレットミキサーノズル５２内に入ったり出たりすることができるように上下に動く。
【００２７】
クリーニングヘッド１４４は、ＵＨＰウォータージェット１５９（図１１参照）の向きを定めるノズル１５８（図１３参照）をもっている。ＵＨＰ水は固定供給管１６０によってノズル１５８に供給される。この供給管はクロスホール１６７を少なくとも１個もっている。ＵＨＰ水はクロスホール１６７から出て、直接かまたは並進ＵＨＰチューブ２３８を介して本体２３６の内部容積中に入る。固定ＵＨＰ供給管１６０を取囲みそれとの間に環状の空間を形成している並進チューブ２３８は（ネジを切ったポートジョイントにより）本体２３６に結合してこれと流体連通していて、本体２３６がクロスホール１６７の高さを超えた点まで上がったときにＵＨＰ水が供給管１６０から並進チューブ２３８を介して本体２３６に流れるようになっている。スライドシール２４０によりチューブ１６０と２３８の間の漏れを防ぐ。
【００２８】
２つの高圧シール２３２を有するスイベルジョイント２４２は、サイドポート２３４を介して本体２３６の内部容積と、またチャネル２４４を介して親ネジ１４８の中空シャフト２３０（図１３参照）と流体連通しており、供給管１６０からノズル１５８までのＵＨＰ水の通路を完成している。スイベルジョイント２４２、ＵＨＰチューブ２３８、本体２３６、モータ１６８、およびレゾルバ１７３はすべて、親ネジと共に並進するトラベリングハウジング１４６の内部に位置している。
【００２９】
親ネジ１４８が回転するにつれてＵＨＰウォータージェット１５９がクリーニングヘッド１４４上のノズル１５８を出る（図１１参照）。このウォータージェット１５９はインレットミキサーノズル５２の内面上にらせんの経路を描いて走査する。
インレットミキサーのスロートセクション（５４）、バレルセクション（５６）およびフレアセクション（５８）（図２参照）をクリーニングするには、図１２〜１４に示されているように、ＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ８をつかみフック１２８により取付け具２上の位置に下げる。アセンブリ８はＴＢＦクリーニングツール１７０とＴＢＦクリーニングフィクスチャ１７２とをもっている。フィクスチャ１７２は、ＬＰＣＩアダプタ１４２につながっており、かつ、ＴＢＦクリーニングツール１７０をインレットミキサー４６中に導入するための低圧水を供給するＴＢＦフィクスチャアンビリカル１９２に結合している。アンビリカル１９２はつかみケーブル１２９に担持されており、このケーブルはＬＰＣＩアダプタ１４２を支えている。
【００３０】
アンビリカルアセンブリ１９４はＴＢＦ回転モータ１９６（およびこれに接続したレゾルバ）と、ＴＢＦクリーニングツール１７０に接続されたアンビリカル１９８とを含んでいる。ドライブスプロケットモータ１９２が故障した場合にアンビリカルアセンブリを持上げるためのつかみフックの吊上げ用アイ２０４が設けられている。アンビリカル１９８は、ＵＨＰ水をＴＢＦクリーニングツールに供給するためのホース２００、低圧水を集中アームに供給するためのホース２０１、およびＴＢＦクリーニングツールを回転させるための回転ドライブケーブル２０２を含んでいる（図１７参照、ただし図１７では回転センサケーブルが見えない）。回転ドライブケーブル２０２はＴＢＦ回転モータ１９６によって駆動される（図１５参照）。
【００３１】
ＴＢＦクリーニングフィクスチャ１７２中にはＴＢＦクリーニングツール１７０をインレットミキサー４６中に挿入するための装置が組込まれているが、これにはギヤボックス２０８とドライブチェーン２１０によってドライブスプロケット２０６を駆動するＴＢＦ回転モータ２０４が含まれている（図１５参照）。モータ２０４に結合した回転センサ（レゾルバ）２０５により中央コンピュータに対するフィードバックが得られる。ＴＢＦツールアンビリカル１９８は半可撓性ジャケット２１２内に入れられている。このジャケットは、設置およびクリーニングの間ＵＨＰ導管を回転させＴＢＦフィクスチャを上下に押すことができるようなサポートとなるように設計されている。サポートローラ２１４が旋回可能部材２１６上に載置され、この旋回可能部材はジャケット２１２をドライブスプロケット２０６に接触させるように偏っている。このジャケット２１２はドライブスプロケット２０６上の歯と噛み合う手段をもっており、そのため、ジャケット２１２とこれに結合しているＴＢＦクリーニングツール１７０はドライブスプロケット２０６の回転に応答して動く。一対の調整スライド２１８により、ＴＢＦクリーニングツール１７０がインレットミキサー内への挿入に適した角度に配向される。ＴＢＦクリーニングツール１７０はガイドローラ２２０によって二次インレット開口６２内に案内される。
【００３２】
二次インレット開口を通って挿入された後ＴＢＦクリーニングツール１７０は、第一と第二の複数の集中アーム１７８ａ、１７８ｂによってインレットミキサー内で中心に合せられる。これら集中アームにより、第一の高さと第二の高さのところで円周方向に分配された支持点が得られる。図１８に示した好ましい具体例によると、各々３つの集中アームが等しい角度（すなわち１２０度）で旋回可能なように取付けられている。各集中アームはその末端にひとつずつローラをもっている。すなわち、アーム１７８ａはローラ２２４ａを、アーム１７８ｂはローラ２２４ｂをもっている。これらのローラ２２４ａ、２２４ｂは、ＴＢＦクリーニングツール１７０が駆動モータ２０４により次第に下げられるにつれてインレットミキサーの内面上を軸方向に転がるように配置されており、そのためクリーニングツールとインレットミキサーとの間の摩擦が低下する。
【００３３】
図１９で、アーム１７８ａと１７８ｂは固定ハウジング２５８に旋回可能なように取付けられている。アーム１７８ｂは低圧水により駆動されるピストン２６４によって伸長される。このピストンはアーム１７８ｂのくぼみとそれぞれ結合するピン２５６を担持している。ピストン２６４はピストン２６５に接続されており、このピストン２６５はハウジング２５８内を摺動することによってスプリング２６０を圧縮する。スプリング２６０によりピストン２５４が押され、このピストン２５４は、アーム１７８ａを伸長させるためにピストン２５４のピン２５６′がこのアームのくぼみとそれぞれ結合する位置まで、ネジ付シャフト２５０上を摺動する。アーム１７８ａと１７８ｂは、インレットミキサーの内面に突当たってさらに回転することができなくなるまでそれぞれ独立に旋回する。駆動用の低圧水を抜くとピストン２６４はスプリング２６２によってその出発位置まで押戻され、そのためアーム１７８ｂが引込められる。同様に、ピストン２６４に接続されているネジ付シャフト２５０が後退し、ナット２５２がスプリング２６０の抵抗に打勝ってピストン２５４をその出発位置に戻し、これによりアーム１７８ａも引込める。
【００３４】
ＴＢＦクリーニングツール１７０はローターアーム１７６の端に組込まれた１個（以上）のＵＨＰウォータージェットノズル１７４をもっている。このローターアーム１７６は、回転ドライブケーブル２０２によって回転させられる回転スイベルハウジング２２２に旋回可能に取付けられている。スイベルハウジング２２２と結合した回転センサ（レゾルバ）２１９により中央コンピュータにフィードバックが送られる。ＴＢＦクリーニングツールのＵＨＰウォータージェットはスイベルハウジングの軸に対してずれた位置から出るので、このジェットの推進力はスイベルハウジングの回転を補助する役目を果たす。このジェット推進力は充分に高いので、ＴＢＦ回転ドライブケーブル２０２が所望の回転スピードを遅らせたり維持したりする役目を果たす。ウォータージェットノズル１７４を軸方向に移動したその各々の位置でスイベルハウジング／ローターアームアセンブリが３６０°回転する。このようにして軸方向に少しずつ進めると共に３６０°回転させることを繰返すことによって、インレットミキサーのスロートセクション、バレルセクションおよびフレアセクションの内面をＵＨＰウォータージェット出水ノズル１７４でクリーニングすることができる。
【００３５】
ローターアーム１７６はスイベルハウジング２２２に関して方位面内で旋回可能である。このＴＢＦクリーニングノズル１７４を使用してインレットミキサーのフレアセクション５８（図２参照）をクリーニングしようとする場合は、ローターアーム１７６の傾き角をフレアセクションの半径に応じて変化させてクリーニングしようとする内面に近接してノズル１７４を確実に維持するのが望ましい。これは、以下に述べるように、集中アーム１７８ｂをローターアーム１７６に機械的に連結することによって行なわれる。
【００３６】
図１７を参照する。ＴＢＦクリーニングツールは、ベアリング（図示してない）を介してピストンハウジング２５８に載置された回転スリーブ２２３をもっている。スイベルハウジング２２２と回転スリーブ２２３は同調して回転するが、スイベルハウジング２２２は回転スリーブ２２３に対してその相対位置を変えることができる。スイベルハウジング２２２はピストン２６４（図１９参照）に結合されていて、ピストンが駆動されて集中アームを伸長させるとスイベルハウジングが回転スリーブ２２３の方に動くようになっている。
【００３７】
ローターアーム１７６はスイベルハウジング２２２に設けられているピボット２２１の回りで旋回可能である。ローターアーム１７６のノズル１７４とは反対側の端は、機械連結２２５によって回転スリーブ２２３に結合されている。したがって、スイベルハウジング２２２がピストン２６４と同調して変位するとき、回転スリーブが機械連結２２５の一端を固定維持する。すると、機械連結２２５の他端はピボット２２１に対して変位し、その結果ローターアーム１７６はピストン変位の関数として、たとえば角位置Ｂから角位置Ａに旋回することになる。
【００３８】
ＴＢＦクリーニングツールのインレットミキサー内への挿入が容易になるように、ローターアーム１７６と集中アーム１７８ａおよび１７８ｂは（図１５に破線で示されているように）引込んだ位置に配置されている。
単に例示の目的でのみ好ましい具体例について詳細に説明した。ここに開示した具体例の変形や修正は機械工学の当業者には明らかであろう。たとえば、集中アームの数は３本より多くてもよいことは明白である。またＴＢＦクリーニングツールにはひとつより多くのローターアームを設けることが可能であろう。さらに電動モーターの代わりに低圧水で駆動されるモーターを使用することができる。そのような変形と修正はすべて添付の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＢＷＲの概略を示す一部切欠いた透視図である。
【図２】従来のインレットミキサーの部分断面図である。
【図３】図２のインレットミキサーを線２Ｂ−２Ｂで切った断面図である。
【図４】本発明のクリーニング装置のサポートシステムを示す概略図である。
【図５】本発明による取付け具の平面図である。
【図６】本発明による位置決め具の側面図である。
【図７】図６の位置決め具を図５の取付け具に載せた状態を示す図である。この取付け具は図２のインレットミキサーに取付けられている。
【図８】本発明の好ましい具体例によるノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリを示す図である。
【図９】クリーニングしようとするインレットミキサーノズルに対して引込んだ位置にある図８のノズルクリーニングツールを示す側面図である。
【図１０】クリーニングしようとするインレットミキサーノズルに対して伸びた位置にある図８のノズルクリーニングツールを示す側面図である。
【図１１】図１０に示したクリーニングヘッドの拡大図である。
【図１２】図８に示したノズルクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【図１３】図８に示したノズルクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【図１４】図８に示したノズルクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【図１５】本発明の別の好ましい具体例によるＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリを示す図であり、このツールをインレットミキサー中に挿入する前の図である。
【図１６】図１５に示したＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリのサイドプレートを除いた状態を示す拡大図である。
【図１７】図１６に示したＴＢＦクリーニングツールの（集中アームが伸びた状態を示す）側面図である。
【図１８】図１６に示したＴＢＦクリーニングツールの（集中アームが伸びた状態を示す）平面図である。
【図１９】図１６に示したＴＢＦクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【符号の説明】
２ 取付け具
４ 位置決め具
６ ノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ
８ ＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ
１０ 原子炉圧力容器ＲＰＶ
２０ 炉心
２２ 燃料集合体
４６ インレットミキサー
５２ ノズルセクション
５４ スロートセクション
５６ バレルセクション
５８ フレアセクション
６２ 二次インレット開口
１３０ ノズルクリーニングツール
１３２ ノズルクリーニングフィクスチャ
１３４ ガイドスロット
１４４ クリーニングヘッド
１４８ 親ネジ
１４９ 固定ナット
１５８ ノズル
１５９ ウォータージェット
１６８ 親ネジ駆動モータ
１７０ ＴＢＦクリーニングツール
１７２ ＴＢＦクリーニングフィクスチャ
１７３、２０５、２１９ 回転センサ
１７４ ＵＨＰウォータージェットノズル
１７６ ローターアーム
１７８ａ、１７８ｂ 集中アーム
２０４ ＴＢＦ回転モータ
２２１ ピボット
２２２ 回転スイベルハウジング
２３０ 中空シャフト
【産業上の利用分野】
本発明は一般に沸騰水型原子炉（「ＢＷＲ」）内の構成部品のクリーニング（清浄化）に係る。特に本発明はＢＷＲのインレットミキサーから堆積したスケールを除去することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のＢＷＲの場合（図１参照）、核燃料の炉心（コア）は水によって冷却されている。給水は給水口１２と給水スパージャ１４を通って原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０内に入る。この給水スパージャは、ＲＰＶの中で給水を周囲に分配するのに適した穴を有するリング状のパイプである。コアスプレー口１１は、コアスプレーライン１３を介してコアスプレースパージャ１５に水を供給する。給水スパージャ１４を通った給水は、ＲＰＶ１０とコアシュラウド１８との間の環状領域である環状降水管１６の中を通って下に流れる。コアシュラウド１８は、たくさんの燃料集合体２２（図１では２×２本の集合体が２つだけ示されている）からなる炉心２０を取り囲むステンレススチール製の円筒である。各々の燃料集合体はその頂部がトップガイド１９によって、またその底部がコアプレート２１によって支持されている。環状降水管１６を通って流れる水はその後炉心下部プレナム２４まで流れる。
【０００３】
次いで水は炉心２０内部に配置されている燃料集合体２２に入り、そこで沸騰境界層（図示してない）が形成される。水と蒸気の混合物はシュラウドヘッド２８の下の炉心上部プレナム２６に入る。炉心上部プレナム２６は、炉心２０を出る蒸気‐水混合物と垂直スタンドパイプ３０に入る蒸気‐水混合物とを離隔している。この垂直スタンドパイプはシュラウドヘッド２８の最上部に設置されており、炉心上部プレナム２６と流体連通している。
【０００４】
蒸気‐水混合物はスタンドパイプ３０を通り抜け、蒸気分離器３２に入る。この蒸気分離器は軸流遠心型である。こうして分離された液体の水は次いでミキシングプレナム３３で給水と混合され、その後この混合物は環状降水管を介して炉心に戻される。蒸気は蒸気乾燥器３４を通過し、スチームドーム３６に入る。この蒸気は蒸気出口３８を介してＲＰＶから抜き出される。
【０００５】
このＢＷＲはまた、所要の出力密度を得るのに必要な強制対流を炉心全体に生じさせる冷却材再循環系も含んでいる。水の一部は環状降水管１６の下端から再循環水出口４３を介して吸引され、遠心式再循環ポンプ（図示してない）により強制的に再循環水入口４５を介してジェットポンプアセンブリ４２（ひとつだけを図に示してある）中に導かれる。ＢＷＲは再循環ポンプを２つもっており、それぞれにより複数のジェットポンプアセンブリ用の駆動流が得られる。加圧された駆動水は入口立上り管４７、エルボ４８、さらにインレットミキサー４６をこの順に流れて各ジェットポンプノズル４４に供給される。一般的なＢＷＲはインレットミキサーを１６〜２４個もっている。
【０００６】
典型的なＢＷＲインレットミキサー４６の構造の詳細を図２と図３に示す。インレットミキサーは、エルボ４８の出口から始めて、プレノズルセクション５０、インレットミキサーの軸の回りに等角度で並んだ５個のノズル５２を含むノズルセクション、スロートセクション５４、バレルセクション５６、フレアセクション５８、すべり継手６０をこの順に含んでいる。各ノズルにはその出口にテーパーがついており、その結果ノズルは最大直径ｄ1 とｄ1 より小さい出口直径ｄ2 とをもっている（図３参照）。
【０００７】
二次インレット開口６２が５個、インレットミキサーの軸の周りに等間隔で円周に配布されている。これらの二次インレット開口はノズル出口の外側で放射状に位置している。したがって、水のジェットがノズル５２を出るとき、環状降水管１６からの水が二次インレット開口を介してインレットミキサー中に引き込まれ、そこで再循環ポンプ（図示してない）からの水と混合される。
【０００８】
原子炉の運転中にインレットミキサー内のすべり継手６０の端から８インチのノズルセクションまでのすべての表面を含めたインレットミキサーの臨界的な表面上にスケールが形成されることが経験によって示されている。このスケールが堆積することは重大な問題である。すなわち、スケールが堆積すると冷却材流が失われると共に原子炉の出力が低下するが、これは原子力を利用する公益事業にとって非常なコスト高となる。
【０００９】
コアシュラウド１８と原子炉圧力容器１０との間の環状の空間（ここにインレットミキサーが配置されている）はアクセスするのが困難である。しかも、インレットミキサーは複雑な表面をしており、かつ放射能を帯びているため機械的にクリーニングすることもほとんど不可能である。今日この問題に対処する化学的クリーニング方法は考えられていない。さらに化学品はそれ自体が多くの原子炉立地場所に許容されない程度の廃棄の問題を惹起している。現在、スケールの付着・成長を阻止することができる唯一の方法はインレットミキサーを新しいものと交換することである。しかし、インレットミキサーを交換するのは次の理由により費用と時間がかかる。（１）新しいインレットミキサーを建設するには一年以上かかる。（２）インレットミキサーの設置の間長期間に渡り原子炉を停止しなければならない。（３）古くなったインレットミキサーは放射性であるのでそれを捨てるには特別な取扱・貯蔵手順を必要とする。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、以上の問題を解決するために、インレットミキサーが原子炉内部でその作動位置にある状態でこれらインレットミキサーをクリーニングする（これを「インサイチュクリーニング（現場での清浄化）」という）装置を提供する。本発明の好ましい態様によると、水力駆動クリーニングツールをリモートコントロールにより二次インレット開口を介してインレットミキサー中に挿入する。クリーニングツールの挿入後、超高圧源で生成し、ウォータージェットノズルを有するクリーニングヘッドの位置を調整して配向させた、ウォータージェットでインレットミキサーの内面をクリーニングする。本明細書中で使用する「超高圧（ＵＨＰ）」という用語は少なくとも２０，０００ｐｓｉに等しい圧力を意味するものとする。
【００１１】
本発明のクリーニングシステムは次の構成部品、すなわち、ノズルクリーニングツールおよびスロート／バレル／フレア（「ＴＢＦ」）クリーニングツール（これらは互換的に設置して２つの異なるクリーニング作業を実施することができる）、インレットミキサー内に挿入するのに適した正確な位置および配向にクリーニングツールを誘導する互換性治具のセット、互換性治具の各々をインレットミキサー上に支持するための取付け具、取付け具を正確な方位・軸位に配置するための位置決め具、設置されたクリーニングツールにＵＨＰおよび低圧の水を供給するためのポンプシステム、開放された原子炉容器の頂部に配置されており、水導管（動力）、コントロールケーブル、モニターケーブル（装置）およびクリーニングツールをインレットミキサー中に供給したりインレットミキサーから出したりするための発進系、ならびにクリーニングプロセスを制御・監視するためのコンピューター化されたプロセスモニター・コントロールシステムを含む。
【００１２】
ウォータージェットクリーニングではＵＨＰ水を使用して、インレットミキサーの内面上に堆積したスケールを除去する。このＵＨＰ水は、導管を介して、クリーニングしようとする表面を走査するウォータージェットノズルを有するクリーニングヘッドに供給される。このＵＨＰウォータージェットの衝撃により、このウォータージェットが衝突する内面からスケールが除去される。ノズルクリーニングツールは、インレットミキサーノズルの内面をクリーニングするのに使用する。ＴＢＦクリーニングツールを使用して、インレットミキサーのスロートセクション、バレルセクションおよびフレアセクションの内面をクリーニングする。
【００１３】
【発明の詳細な開示】
本発明の装置ではノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ６またはＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ８が取付け具２によってインレットミキサー４６に取付けられる（図４参照）。ＵＨＰ水は、ＵＨＰポンプ６６により、ホースリール７０から巻戻された複数のアンビリカル（へその緒）６８のうちのひとつを介してクリーニングツールに供給される。低圧水（たとえば６００ｐｓｉ）は空気圧で作動するインテンシファイアポンプ７２によって供給される。このポンプは水圧コントロールパネル７４によって制御される。このシステムのモーターに対する電力と感知は、ホースリール７０に取付けられた電気接続箱７６に接続された別のアンビリカルによって供給される。中央コンピュータコントロールシステム７８により、クリーニングツールの位置と配向を制御・記録し、クリーニングツールや関連の治具にＵＨＰ水と低圧水を供給したり止めたりする。場合により、４６０Ｖ６０Ｈｚまたは３８０Ｖ５０Ｈｚが利用できないならば変圧器８２によって電力をＵＨＰポンプ６６とモニターシステム８０（ＴＶモニタ、文字発生器およびビデオカセットレコーダを含む）に供給する。
【００１４】
ホースリール７０、ポンプ７２、水圧コントロールパネル７４、およびモニタ装置８０は燃料交換プラットフォーム８４上に設けられており、このプラットフォームは一対のトラック８６に沿って並進運動可能である。ＵＨＰポンプ６６、コンピュータコントロールシステム７８、変圧器８２、およびトラック８６は燃料交換フロア上に設置されている。
【００１５】
ＵＨＰクリーニングの間、インレットミキサー内の水に分散した付着スケールのかすはインレットミキサー４６の内面から除かれ、インレットサクションライン９０を介してフィルタ／ポンプ８８によって吸引除去される。このポンプは低圧（すなわち約１００ｐｓｉ）で作動する。かすはフィルターに集められる。濾過された水は、吐出ポンプ９２によってプールに戻す。
【００１６】
図５に示されているように取付け具２は一対のクランプアーム１００をもっており、このアームは各々が一対のクランプシリンダ１０２（各対のうちのひとつのシリンダだけが見える）によって駆動される。クランプアーム１００は、アンビリカル１０１（図１５参照）を介して受容した調節低圧水に応答してインレットミキサー４６に固定される。一対の位置決めピン１０６、１０６′をもつベース１０４はローラ１０８上を取付け具のフレームに対して摺動する。ベース１０４は、アンビリカル１１１（図７に示す）を介して受容した低圧水を使用してベースロックシリンダ１０７を駆動させることにより所望の位置にロックされる。このロックされた状態で、ベース１０４から伸びているロックピン１０５がベースロックシリンダにより固定される。
【００１７】
取付け具は、固定する前に、インレットミキサーに対する相対位置を正確に決めなければならない。というのは、その後の操作においてこの取付け具は、二次インレット開口６２を介してそれぞれのクリーニングツールを案内しなければならないノズルクリーニングフィクスチャとＴＢＦクリーニングフィクスチャのための唯一の支持体となるからである。インレットミキサーに対する取付け具の位置決めとその取付け具に対するスライドベースの位置決めは位置決め具４（図６参照）によって行なう。
【００１８】
位置決め具４は、取付け具の位置決めピン１０６と１０６′の間に案内するマウント１１２をもっている。安全ケーブル１２４により、アンビリカル１１８が位置決め具４に接続されている。位置決め具４上にある一対のくぼみ１１４、１１４′がそれぞれ位置決めピン１０６、１０６′（図５参照）を受容する。位置決め具は、機械的にラッチシリンダ１１６と連結されている留め金１１０、１１０′によってこの位置に留められる。アンビリカル１１８を介して受容した低圧水に応答して、留め金１１０、１１０′は、位置決め具を取付け具２に対して摺動させるためのスライドベース１０４（図５参照）にロックする。（以下に詳細に説明する）ノズルクリーニングフィクスチャとＴＢＦクリーニングフィクスチャは取付け具に互換的に載置するのに同一の留め金機構をもっている。
【００１９】
位置決め具４により、取付け具２の方位と軸位が、低圧水によって駆動されるフィンガシリンダ１２２によって操作される位置決めフィンガ１２０を用いて決定される。フィンガシリンダ１２２が引込むと位置決めフィンガ１２０が伸び、逆にフィンガシリンダ１２２が伸びると位置決めフィンガ１２０が引込む。図７を参照すると最も良く分かるが、取付け具は、伸びた位置にある位置決めフィンガ１２０がインレットミキサー４６の二次インレット穴６２中に伸びていくように位置決めされる。その後位置決めフィンガ１２０がその引込んだ位置に向かって回転し、その結果スロートセクション５４（図２参照）の内面に突当たるようになる。位置決めフィンガが位置決め具の本体に対して回転し続けるときスロートセクションの内面がそれ以上の動きを阻止し、位置決めフィンガは取付け具２を引寄せてインレットミキサーに接触させる。ついでクランプアーム１００が図５に示してあるようにインレットミキサーの回りをしっかりつかむ。その後、位置決めフィンガは、一対の位置決めストップ（図示してない）が接触するまでスライドベース１０４を引寄せ続ける。次にスライドベース１０４を正規の位置にロックする。位置決め具４は留め金から外れ、位置決め具上の吊上げ用アイ１２６（図６参照）と連係するつかみフック１２８（図７参照）によって持上げられる。
【００２０】
インレットミキサーノズル５２をクリーニングするには、図８に示してあるように、つかみフック１２８によりノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ６を取付け具上の位置まで下げる。アセンブリ６はノズルクリーニングツール１３０とノズルクリーニングフィクスチャ１３２をもっている。つかみフック１２８は低圧冷却材入口（「ＬＰＣＩ」）アダプタ１４２の持上げ用アイに引掛かる。アダプタ１４２は剛性のブーメラン状部材であり、ノズルクリーニングフィクスチャ１３２の正確な位置決めの障害となるＢＷＲのＬＰＣＩカップリング１４０を迂回している。
【００２１】
フィクスチャ１３２はガイドスロット１３４をもっており、これは図８で最も高い位置（破線で表示）からインレットミキサー内部のクリーニング位置（実線で表示）までツール１３０を案内する。このガイドスロットは、ノズルクリーニングツール１３０が二次インレット開口（図３の６２）を介してインレットミキサーに入ることができるように、正確な輸送路を構成する形状をしている。
【００２２】
このノズルクリーニングツール１３０を用いてインレットミキサーノズル５２の内側の表面をクリーニングする。図９と図１０に示されているように、ツール１３０はクリーニングヘッド１４４をもっており、このヘッドはクリーニングしようとするノズル５２の下にこのヘッドを位置決めする目的で円形軌道に沿って移動することができる。次にクリーニングヘッド１４４を前記軌道の軸と平行な方向に持上げてクリーニングヘッドをノズル内部に位置決めする。
【００２３】
図１２を参照する。ノズルクリーニングツール１３０は位置合せドライブ１５０内部に位置する位置合せモータ１４９をもっており、このモータはギヤ１５５、ドライブシャフト１５６、ユニバーサルジョイント１５７、およびかさ歯車１５４ｂによってかさ歯車１５４ａの軸の回りに位置決めアーム１５２を回転させる。位置合せモータの電力はアンビリカル１３８（図８参照）を介して供給される。位置合せモータ１４９の背後に回転センサ（レゾルバ）１５１が載置されていて、アンビリカル１３８を介して角度に関する位置をフィードバックする。
【００２４】
ＵＨＰ水はＵＨＰホース１３６（図８参照）を介してＵＨＰ供給口１６１（図９参照）に供給される。ＵＨＰ水供給口１６１はスイベル１６２（図１２参照）に接続されており、ＵＨＰ水はこのスイベルからＵＨＰチューブ１６３の一端に供給される。ＵＨＰチューブ１６３の他端はスイベルハウジング１６４の内部でスイベルに接続されている。次にＵＨＰ水はトランスファチューブ１６５およびチャネル１６６を介してＵＨＰ供給管１６０（図１３参照）中に流れる。
【００２５】
位置決めアーム１５２は固定ナット１４９を担持しており、このナットはクリーニングヘッド１４４がその上端に載置されている親ネジ１４８とねじ結合されている。親ネジ１４８の軸はかさ歯車１５４ａの回転軸と平行である。位置決めアーム１５２は、かさ歯車１５４ａの回転軸と親ネジの軸との距離がノズル５２の円形配列のピッチ半径に等しくなるような長さにされる。したがって、位置決めアーム１５２の回転によってクリーニングヘッド１４４をノズル５２のいずれの下にも配向させることができる。
【００２６】
図１４を参照する。トラベリングハウジング１４６（図９参照）の内部に位置する第二の電動モータ１６８が親ネジ１４８を回転させる。この親ネジ駆動モータ１６８の背後には回転センサ（レゾルバ）１７３が載置されていてクリーニングヘッドの移動をアンビリカル１３８（図８参照）を介してフィードバックする。親ネジ１４８がいずれかの方向に回転すると、クリーニングヘッド１４４はこれがインレットミキサーノズル５２内に入ったり出たりすることができるように上下に動く。
【００２７】
クリーニングヘッド１４４は、ＵＨＰウォータージェット１５９（図１１参照）の向きを定めるノズル１５８（図１３参照）をもっている。ＵＨＰ水は固定供給管１６０によってノズル１５８に供給される。この供給管はクロスホール１６７を少なくとも１個もっている。ＵＨＰ水はクロスホール１６７から出て、直接かまたは並進ＵＨＰチューブ２３８を介して本体２３６の内部容積中に入る。固定ＵＨＰ供給管１６０を取囲みそれとの間に環状の空間を形成している並進チューブ２３８は（ネジを切ったポートジョイントにより）本体２３６に結合してこれと流体連通していて、本体２３６がクロスホール１６７の高さを超えた点まで上がったときにＵＨＰ水が供給管１６０から並進チューブ２３８を介して本体２３６に流れるようになっている。スライドシール２４０によりチューブ１６０と２３８の間の漏れを防ぐ。
【００２８】
２つの高圧シール２３２を有するスイベルジョイント２４２は、サイドポート２３４を介して本体２３６の内部容積と、またチャネル２４４を介して親ネジ１４８の中空シャフト２３０（図１３参照）と流体連通しており、供給管１６０からノズル１５８までのＵＨＰ水の通路を完成している。スイベルジョイント２４２、ＵＨＰチューブ２３８、本体２３６、モータ１６８、およびレゾルバ１７３はすべて、親ネジと共に並進するトラベリングハウジング１４６の内部に位置している。
【００２９】
親ネジ１４８が回転するにつれてＵＨＰウォータージェット１５９がクリーニングヘッド１４４上のノズル１５８を出る（図１１参照）。このウォータージェット１５９はインレットミキサーノズル５２の内面上にらせんの経路を描いて走査する。
インレットミキサーのスロートセクション（５４）、バレルセクション（５６）およびフレアセクション（５８）（図２参照）をクリーニングするには、図１２〜１４に示されているように、ＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ８をつかみフック１２８により取付け具２上の位置に下げる。アセンブリ８はＴＢＦクリーニングツール１７０とＴＢＦクリーニングフィクスチャ１７２とをもっている。フィクスチャ１７２は、ＬＰＣＩアダプタ１４２につながっており、かつ、ＴＢＦクリーニングツール１７０をインレットミキサー４６中に導入するための低圧水を供給するＴＢＦフィクスチャアンビリカル１９２に結合している。アンビリカル１９２はつかみケーブル１２９に担持されており、このケーブルはＬＰＣＩアダプタ１４２を支えている。
【００３０】
アンビリカルアセンブリ１９４はＴＢＦ回転モータ１９６（およびこれに接続したレゾルバ）と、ＴＢＦクリーニングツール１７０に接続されたアンビリカル１９８とを含んでいる。ドライブスプロケットモータ１９２が故障した場合にアンビリカルアセンブリを持上げるためのつかみフックの吊上げ用アイ２０４が設けられている。アンビリカル１９８は、ＵＨＰ水をＴＢＦクリーニングツールに供給するためのホース２００、低圧水を集中アームに供給するためのホース２０１、およびＴＢＦクリーニングツールを回転させるための回転ドライブケーブル２０２を含んでいる（図１７参照、ただし図１７では回転センサケーブルが見えない）。回転ドライブケーブル２０２はＴＢＦ回転モータ１９６によって駆動される（図１５参照）。
【００３１】
ＴＢＦクリーニングフィクスチャ１７２中にはＴＢＦクリーニングツール１７０をインレットミキサー４６中に挿入するための装置が組込まれているが、これにはギヤボックス２０８とドライブチェーン２１０によってドライブスプロケット２０６を駆動するＴＢＦ回転モータ２０４が含まれている（図１５参照）。モータ２０４に結合した回転センサ（レゾルバ）２０５により中央コンピュータに対するフィードバックが得られる。ＴＢＦツールアンビリカル１９８は半可撓性ジャケット２１２内に入れられている。このジャケットは、設置およびクリーニングの間ＵＨＰ導管を回転させＴＢＦフィクスチャを上下に押すことができるようなサポートとなるように設計されている。サポートローラ２１４が旋回可能部材２１６上に載置され、この旋回可能部材はジャケット２１２をドライブスプロケット２０６に接触させるように偏っている。このジャケット２１２はドライブスプロケット２０６上の歯と噛み合う手段をもっており、そのため、ジャケット２１２とこれに結合しているＴＢＦクリーニングツール１７０はドライブスプロケット２０６の回転に応答して動く。一対の調整スライド２１８により、ＴＢＦクリーニングツール１７０がインレットミキサー内への挿入に適した角度に配向される。ＴＢＦクリーニングツール１７０はガイドローラ２２０によって二次インレット開口６２内に案内される。
【００３２】
二次インレット開口を通って挿入された後ＴＢＦクリーニングツール１７０は、第一と第二の複数の集中アーム１７８ａ、１７８ｂによってインレットミキサー内で中心に合せられる。これら集中アームにより、第一の高さと第二の高さのところで円周方向に分配された支持点が得られる。図１８に示した好ましい具体例によると、各々３つの集中アームが等しい角度（すなわち１２０度）で旋回可能なように取付けられている。各集中アームはその末端にひとつずつローラをもっている。すなわち、アーム１７８ａはローラ２２４ａを、アーム１７８ｂはローラ２２４ｂをもっている。これらのローラ２２４ａ、２２４ｂは、ＴＢＦクリーニングツール１７０が駆動モータ２０４により次第に下げられるにつれてインレットミキサーの内面上を軸方向に転がるように配置されており、そのためクリーニングツールとインレットミキサーとの間の摩擦が低下する。
【００３３】
図１９で、アーム１７８ａと１７８ｂは固定ハウジング２５８に旋回可能なように取付けられている。アーム１７８ｂは低圧水により駆動されるピストン２６４によって伸長される。このピストンはアーム１７８ｂのくぼみとそれぞれ結合するピン２５６を担持している。ピストン２６４はピストン２６５に接続されており、このピストン２６５はハウジング２５８内を摺動することによってスプリング２６０を圧縮する。スプリング２６０によりピストン２５４が押され、このピストン２５４は、アーム１７８ａを伸長させるためにピストン２５４のピン２５６′がこのアームのくぼみとそれぞれ結合する位置まで、ネジ付シャフト２５０上を摺動する。アーム１７８ａと１７８ｂは、インレットミキサーの内面に突当たってさらに回転することができなくなるまでそれぞれ独立に旋回する。駆動用の低圧水を抜くとピストン２６４はスプリング２６２によってその出発位置まで押戻され、そのためアーム１７８ｂが引込められる。同様に、ピストン２６４に接続されているネジ付シャフト２５０が後退し、ナット２５２がスプリング２６０の抵抗に打勝ってピストン２５４をその出発位置に戻し、これによりアーム１７８ａも引込める。
【００３４】
ＴＢＦクリーニングツール１７０はローターアーム１７６の端に組込まれた１個（以上）のＵＨＰウォータージェットノズル１７４をもっている。このローターアーム１７６は、回転ドライブケーブル２０２によって回転させられる回転スイベルハウジング２２２に旋回可能に取付けられている。スイベルハウジング２２２と結合した回転センサ（レゾルバ）２１９により中央コンピュータにフィードバックが送られる。ＴＢＦクリーニングツールのＵＨＰウォータージェットはスイベルハウジングの軸に対してずれた位置から出るので、このジェットの推進力はスイベルハウジングの回転を補助する役目を果たす。このジェット推進力は充分に高いので、ＴＢＦ回転ドライブケーブル２０２が所望の回転スピードを遅らせたり維持したりする役目を果たす。ウォータージェットノズル１７４を軸方向に移動したその各々の位置でスイベルハウジング／ローターアームアセンブリが３６０°回転する。このようにして軸方向に少しずつ進めると共に３６０°回転させることを繰返すことによって、インレットミキサーのスロートセクション、バレルセクションおよびフレアセクションの内面をＵＨＰウォータージェット出水ノズル１７４でクリーニングすることができる。
【００３５】
ローターアーム１７６はスイベルハウジング２２２に関して方位面内で旋回可能である。このＴＢＦクリーニングノズル１７４を使用してインレットミキサーのフレアセクション５８（図２参照）をクリーニングしようとする場合は、ローターアーム１７６の傾き角をフレアセクションの半径に応じて変化させてクリーニングしようとする内面に近接してノズル１７４を確実に維持するのが望ましい。これは、以下に述べるように、集中アーム１７８ｂをローターアーム１７６に機械的に連結することによって行なわれる。
【００３６】
図１７を参照する。ＴＢＦクリーニングツールは、ベアリング（図示してない）を介してピストンハウジング２５８に載置された回転スリーブ２２３をもっている。スイベルハウジング２２２と回転スリーブ２２３は同調して回転するが、スイベルハウジング２２２は回転スリーブ２２３に対してその相対位置を変えることができる。スイベルハウジング２２２はピストン２６４（図１９参照）に結合されていて、ピストンが駆動されて集中アームを伸長させるとスイベルハウジングが回転スリーブ２２３の方に動くようになっている。
【００３７】
ローターアーム１７６はスイベルハウジング２２２に設けられているピボット２２１の回りで旋回可能である。ローターアーム１７６のノズル１７４とは反対側の端は、機械連結２２５によって回転スリーブ２２３に結合されている。したがって、スイベルハウジング２２２がピストン２６４と同調して変位するとき、回転スリーブが機械連結２２５の一端を固定維持する。すると、機械連結２２５の他端はピボット２２１に対して変位し、その結果ローターアーム１７６はピストン変位の関数として、たとえば角位置Ｂから角位置Ａに旋回することになる。
【００３８】
ＴＢＦクリーニングツールのインレットミキサー内への挿入が容易になるように、ローターアーム１７６と集中アーム１７８ａおよび１７８ｂは（図１５に破線で示されているように）引込んだ位置に配置されている。
単に例示の目的でのみ好ましい具体例について詳細に説明した。ここに開示した具体例の変形や修正は機械工学の当業者には明らかであろう。たとえば、集中アームの数は３本より多くてもよいことは明白である。またＴＢＦクリーニングツールにはひとつより多くのローターアームを設けることが可能であろう。さらに電動モーターの代わりに低圧水で駆動されるモーターを使用することができる。そのような変形と修正はすべて添付の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＢＷＲの概略を示す一部切欠いた透視図である。
【図２】従来のインレットミキサーの部分断面図である。
【図３】図２のインレットミキサーを線２Ｂ−２Ｂで切った断面図である。
【図４】本発明のクリーニング装置のサポートシステムを示す概略図である。
【図５】本発明による取付け具の平面図である。
【図６】本発明による位置決め具の側面図である。
【図７】図６の位置決め具を図５の取付け具に載せた状態を示す図である。この取付け具は図２のインレットミキサーに取付けられている。
【図８】本発明の好ましい具体例によるノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリを示す図である。
【図９】クリーニングしようとするインレットミキサーノズルに対して引込んだ位置にある図８のノズルクリーニングツールを示す側面図である。
【図１０】クリーニングしようとするインレットミキサーノズルに対して伸びた位置にある図８のノズルクリーニングツールを示す側面図である。
【図１１】図１０に示したクリーニングヘッドの拡大図である。
【図１２】図８に示したノズルクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【図１３】図８に示したノズルクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【図１４】図８に示したノズルクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【図１５】本発明の別の好ましい具体例によるＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリを示す図であり、このツールをインレットミキサー中に挿入する前の図である。
【図１６】図１５に示したＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリのサイドプレートを除いた状態を示す拡大図である。
【図１７】図１６に示したＴＢＦクリーニングツールの（集中アームが伸びた状態を示す）側面図である。
【図１８】図１６に示したＴＢＦクリーニングツールの（集中アームが伸びた状態を示す）平面図である。
【図１９】図１６に示したＴＢＦクリーニングツールの一部分の組立て図である。
【符号の説明】
２ 取付け具
４ 位置決め具
６ ノズルクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ
８ ＴＢＦクリーニングツール／フィクスチャアセンブリ
１０ 原子炉圧力容器ＲＰＶ
２０ 炉心
２２ 燃料集合体
４６ インレットミキサー
５２ ノズルセクション
５４ スロートセクション
５６ バレルセクション
５８ フレアセクション
６２ 二次インレット開口
１３０ ノズルクリーニングツール
１３２ ノズルクリーニングフィクスチャ
１３４ ガイドスロット
１４４ クリーニングヘッド
１４８ 親ネジ
１４９ 固定ナット
１５８ ノズル
１５９ ウォータージェット
１６８ 親ネジ駆動モータ
１７０ ＴＢＦクリーニングツール
１７２ ＴＢＦクリーニングフィクスチャ
１７３、２０５、２１９ 回転センサ
１７４ ＵＨＰウォータージェットノズル
１７６ ローターアーム
１７８ａ、１７８ｂ 集中アーム
２０４ ＴＢＦ回転モータ
２２１ ピボット
２２２ 回転スイベルハウジング
２３０ 中空シャフト
Claims (13)
- 液体に浸漬しているインレットミキサーの内面からスケールを除去するためのシステムであって、
前記インレットミキサーに位置決めされ、液体のジェットを前記内面に向けて指向させる指向手段と、
少なくとも２０，０００ｐｓｉに等しい圧力を有する液体を前記指向手段に供給する超高圧液体供給手段と、
前記指向手段を回転させることにより前記液体ジェットを前記内面に渡って走査する走査手段(148)と、
前記走査手段を支持する支持手段(130)とを含んでおり、
前記指向手段、前記超高圧液体供給手段、前記走査手段および前記支持手段が遠隔操作可能なツールの一部を形成しているシステム。 - さらに、二次インレット開口を介して前記インレットミキサー中に前記ツールを挿入する手段を含んでおり、前記挿入手段がガイドフィクスチャと駆動モータとを含み、前記支持手段が前記インレットミキサーの外側をつかむ取付け具を含み、前記ガイドフィクスチャが前記取付け具に留めることができる、請求項１記載のシステム。
- さらに、前記取付け具を前記インレットミキサーに対して所望の位置に位置決めする手段を含んでおり、前記位置決め手段が前記取付け具に留めることができる、請求項２記載のシステム。
- 原子炉内に設置されたインレットミキサーのノズルの内面からスケールを除去するためのシステムであって、
前記インレットミキサーに位置決めされ、水のジェットを前記内面に向けて指向させる指向手段と、
少なくとも２０，０００ｐｓｉに等しい圧力を有する水を前記指向手段に供給する超高圧液体供給手段と、
前記指向手段を回転させることにより前記水のジェットを前記内面に渡って走査する走査手段と、
前記スケールを除去するに先立って前記走査手段を前記インレットミキサー内部でかつ前記ノズルの下の位置に支持する支持手段とを含み、
前記指向手段、前記超高圧水供給手段、前記支持手段および前記走査手段が遠隔操作可能なノズルクリーニングツールの一部を形成しているシステム。 - 前記走査手段が親ネジを回転させる駆動モータとを含み、前記超高圧液体供給手段が前記親ネジに形成された中空シャフトを含み、前記指向手段が前記親ネジの前記中空シャフトと流体連通しているジェットノズルを含んでおり、前記水のジェットが前記ジェットノズルを出て前記親ネジの回転中にらせん経路に沿って前記内面に衝突する、請求項１又は請求項４記載のシステム。
- さらに、親ネジの回転量を示すフィードバック電気信号を提供する感知手段を含んでおり、前記感知手段が前記駆動モータに結合されている、請求項５記載のシステム。
- さらに、二次インレット開口を介して前記インレットミキサー中に前記ノズルクリーニングツールを挿入する手段を含んでおり、前記挿入手段が前記ノズルクリーニングツールを挿入経路に沿って案内するスロット手段を有するガイドフィクスチャと、前記ノズルクリーニングツールを駆動して前記スロット手段に沿って進行させる駆動手段とからなる、請求項４記載のシステム。
- さらに、超高圧水を伝達する固定供給管手段と、前記固定供給管手段と流体連通すると共に前記親ネジの前記中空シャフトと流体連通している並進可能な手段とを含んでおり、前記固定供給管手段が前記親ネジの並進に伴って並進可能であり、前記超高圧水が前記固定供給管手段、前記並進可能手段および前記親ネジの前記中空シャフトをこの流れ順に通って前記ジェットノズルに供給される、請求項５記載のシステム。
- 原子炉内に設置されたインレットミキサーのスロートまたはバレルまたはフレアセクションの内面からスケールを除去するためのシステムであって、
前記インレットミキサーに位置決めされ、水のジェットを前記内面に向けて指向させる指向手段と、
少なくとも２０，０００ｐｓｉに等しい圧力を有する水を前記指向手段に供給する超高圧水供給手段と、
前記指向手段を回転軸の回りに回転させる回転手段と、
前記回転軸が前記インレットミキサーの軸と平行になるように前記回転手段を支持する支持手段とを含み、
前記指向手段、前記超高圧水供給手段、前記支持手段および前記回転手段が遠隔操作可能なスロート／バレル／フレアクリーニングツールの一部を形成しているシステム。 - 前記支持手段が第一および第二の集中アームを含み、前記走査手段が回転可能なスイベルハウジングと前記回転可能なスイベルハウジングに装備されたアームとを含み、前記超高圧供給手段が前記アーム内に形成された中空シャフトを含み、前記指向手段が前記アーム内の前記中空シャフトと流体連通しているジェットノズルを含み、前記水のジェットが前記スイベルハウジングの回転中に円形軌道に沿って前記内面に衝突する、請求項１又は請求項９記載のシステム。
- さらに、前記スイベルハウジングの回転量を示すフィードバック電気信号を提供する第一感知手段を含んでおり、前記第一感知手段が前記第一駆動モータに結合されている、請求項１０記載のシステム。
- さらに、低圧水に応答して並進するピストンを含んでおり、前記集中アームが前記ピストンに応答して前記スイベルハウジングに装備されたピボットの回りで旋回可能である、請求項１０記載のシステム。
- さらに、前記スイベルハウジング内部で前記ツールの高さを変更する手段と、ツールの高さの変化を示すフィードバック電気信号を提供する第二感知手段とを含んでいる、請求項１１記載のシステム。
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