JP3774600B2 - Replacement method of neutron measurement housing and apparatus used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントの供用期間中に原子炉圧力容器(RPV)内の中性子計測(ICM)ハウジングを新規製作のものと取替える取替工法に係り、特に炉水位の上げ下げ作業回数を減らし作業時間の短縮,作業者の被ばく低減に好適なICMハウジングの取替方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電プラントの供用期間中にRPV内のICMハウジングを新規製作のものと取替える取替工法については、特許第2544074 号公報にて提案された技術がある。
【0003】
特許第2544074 号公報によれば、新規ICMハウジングをRPVへ取付け溶接を行う際に、RPV底部に肉盛座を形成し、形成した肉盛座とICMハウジングを取付け溶接(以下、J溶接と略す)して取付ける手順となっている。施工にあたっては、溶接は気中で行い、溶接装置の取付け,取外し作業は水中で行う手順となっている。また、肉盛座を形成するためには、肉盛溶接した後、放電加工機を挿入して新規ICMハウジングを取付けるための穴加工と外側加工を水中で行う必要があった。
【0004】
中性子計測(ICM)案内管と新規ICMハウジングの接続は形状記憶合金を用いた継ぎ手に蒸気を適用して締結していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術を供用期間中におけるICMハウジング取替作業に適用した場合、ICMハウジングをRPVに取付け溶接する肉盛座を形成するための高精度な肉盛溶接装置が必要である。更には、水中でEDM装置を挿入して肉盛座を整形する作業を行うことから、多数の装置が必要である。施工にあたっては肉盛溶接及び新規ICMハウジングのJ溶接は気中で行い、溶接装置の取付け,取外し作業は水中で行う手順となっている。RPVに炉水を満水状態にする作業及び排水する作業はかなりの時間を要することから、ICMハウジング取替工程を長期化させる問題もある。
【0006】
また、ICM案内管と新規ICMハウジングの接続は、形状記憶合金を用いたカップリングに蒸気を適用して締結するために、高温でしかも多量の蒸気を必要とする問題もあった。
【0007】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、供用期間中にICMハウジングを取替える必要が生じた場合に、短期間で効率良く取替えができる方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、先ずRPV内の機器を取外した後に、RPV下方よりICMハウジング内に加工機を挿入し、ICMハウジング内面よりJ溶接部及びICM案内管を切断してICMハウジングをRPV外に搬出する。次に、新規ICMハウジングをRPV下方より搬入し、既設のICMハウジングまたはICM案内管、及び肉盛座に溶接して取付ける。
【0009】
以上のように本発明によれば、新たにRPV内面に肉盛座を形成することなく、また、形状記憶合金の継ぎ手を使用しないことにより短期間で効率よく行うことができる。
【0010】
炉水位の上げ下げの作業回数が減らせることから期間短縮が期待できる。
【0011】
炉水位の上げ下げの作業が不要となることから更なる期間短縮が期待できる。
【0012】
狭隘なRPV底部においてICMハウジングをJ溶接するためのJ開先加工を容易に行うことができる。
【0013】
狭隘なRPV底部においてICM案内管とICMハウジングを接続した後、馬蹄形の溶接ヘッドとしたことによりICMハウジングをRPVに取付け溶接を行うことができる。
【0014】
装置をRPV底部に据付ける際、線量の高い炉心領域を短時間で通過させることができることから、装置の放射線劣化を低減することができる。また、ガイドパイプに挿入用レールを備えたことにより、RPV上部において装置の周方向の位置決めが行えるため、
RPV底部において装置の周方向の位置調整が不要となることから短時間で装置の据付け作業を行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1〜図10で説明する。図1は、沸騰水型原子炉のRPV1及び炉内構造物を示し、RPV1内にはドライヤ2,セパレータ3,シュラウド4等が据付けられ、シュラウド4には燃料を支持サポートするための上部格子板5,炉心支持板6等が取付けられている。
【0016】
RPV1の底部には、ICMハウジング7及び制御棒駆動機構(CRD)ハウジング8がRPV1を貫通して溶接により取付けられ、ICMハウジング7の上部にはICM案内管9が溶接により取付けられている。ICMハウジング7及びICM案内管9には、中性子計測器を収容した図示しないICMモニタ本体がICM案内管9の上方より挿通され、ICMモニタは原子炉の出力を監視する。図2において、10はRPV1内面側の貫通孔周縁に高ニッケル鋼(インコネル)で形成した肉盛座、11は肉盛座の上部に形成した開先、12は開先に形成した高ニッケル鋼(インコネル)の溶接部である。ICMハウジング7はRPV1を貫通し、ICMハウジング7の上部がRPV1の内面側でJ溶接されている。ICMハウジング7はステンレス鋼で形成されており、特に初期に建設された原子力発電所では炭素量の多いステンレス鋼が採用されているため、RPVとICMハウジングとの溶接部近傍のICMハウジング7、例えば溶接部12の直上のICMハウジングには応力腐食割れが発生する恐れがある。
【0017】
図3は、本発明の主たる部分である炉水を抜いてRPV上方より装置を設定する場合、RPVフランジ面に装置を挿入するためのガイドパイプ13,据付け治具14及びケーブル処理装置15を備えた遮蔽体16を設置してICMハウジング取替工法を実施する状態を示す。
【0018】
ガイドパイプ13は円筒形の分割構造としており、RPVフランジ面に据付けられた遮蔽体16からRPV内の上部格子板5,炉心支持板6を貫通してCRDハウジング上に据付けられる。ガイドパイプ13の内面には装置据付け時の周方向を合わせるための挿入用レールが取付けられ、ガイドパイプ13の下端は装置が繰り出せるように半割形状となっている。
【0019】
図4は、本実施形態に係わるICMハウジングの取替方法を示すフローチャートである。先ず、ステップS1においてRPV1内に取付けられているドライヤ2,セパレータ3等の炉内機器を取外し、RPV1内より搬出して所定の場所に保管し、RPV上方よりRPV底部へのアクセスが可能な状態にする。
【0020】
次に、ステップS2において炉水位をRPVフランジ面直下まで下げ、ガイドパイプ13,据付け治具14,ケーブル処理装置15及び遮蔽体16を設置した後、ステップS3においてRPV1内部の炉水を全てドレンする。これにより、従来工法では水中で実施していた装置の取付け,取外し作業を気中で行うことが可能となることから、短時間で効率良く行うことができる。
【0021】
続いて、ステップS4においてRPV1下方よりICMハウジング7内に加工機を挿入し、ICM案内管9を内面より切断する。図5はICM案内管を切断した状態を示す。
【0022】
続いて、ステップS5においてRPV1下方よりICMハウジング7内に加工機を挿入し、J溶接部12の上端部のICMハウジングを内面より切断する。この時、切断した上方のICMハウジング7aは周囲のCRDハウジングにICMハウジング保持具を介して取付けられ、落下しないように保持される(図示せず)。図6は、ICMハウジングを切断した状態を示す。
【0023】
次に、下方のICMハウジング7bを引き抜きして取外すために、J溶接部12の下端部のICMハウジングを内面から切込み17を加工する。図7は、ICMハウジングに切込みを加工した状態を示す。
【0024】
なお、前述の作業ステップにおいて、先にステップS5のICMハウジング7を切断した後、ステップS4のICM案内管9を切断することも可能である。
【0025】
ステップS6では、切断した上方のICMハウジング7a及び下方のICMハウジング7bをRPV下方より強制引き抜きして取外し、RPV外へ搬出する。図8はICMハウジングをRPV外に搬出した状態を示す。
【0026】
続いて、ステップS7においてRPV1下方より加工機を挿入してRPV内のICM案内管9下端部の開先18を加工する。同様に、ステップS8においてRPV1下方より加工機を挿入してRPV内の肉盛座10のJ開先19を加工する。図9は、ICM案内管9に開先18の加工、及びRPV1内面の肉盛座10にJ開先19を加工した状態を示す。
【0027】
なお、前述の作業ステップにおいて、先にステップS8の肉盛座10の開先19を加工した後、ステップS7のICM案内管9の開先18を加工することも可能である。
【0028】
ステップS9では、ステップS8で加工した肉盛座10のJ開先19面の浸透探傷検査を行う。ステップS10においてRPV1下方より開先加工した新規ICMハウジング20を挿入してICM案内管9と開先合わせを行い、新規ICMハウジング20下方より内面溶接機を挿入して溶接21する。図10にICM案内管と新規ICMハウジングを溶接した状態を示す。
【0029】
次に、RPV1上方から、RPVフランジ面に装置を挿入するためのガイドパイプ13,据付け治具14及びケーブル処理装置15を備えた遮蔽体16を使用してJ溶接機をRPV1内に挿入し、新規ICMハウジング20をRPV1内の肉盛座10にJ溶接22する。図11は、新規ICMハウジングをRPVに溶接した状態を示す。
【0030】
図12は、RPV下方よりRPV内に挿入してRPV1内の肉盛座10のJ開先19を加工する加工ヘッドの構成を示す図である。図12において、カッタ23は回転軸24を介してカサ歯車25と連結されている。軸受26は軸33を介してカサ歯車27,カサ歯車32と連結されている。駆動軸29にはカサ歯車28,駆動軸30にはカサ歯車31が個々に取付けられている。
【0031】
駆動軸29,駆動軸30をそれぞれ同速度で別(反対)方向に回転動作36,37させると、カサ歯車27とカサ歯車32も別方向に回転することになり、カサ歯車25に回転動作を与えることができ、回転軸24を介してカッタ23が回転動作34を行うことができる。
【0032】
一方、駆動軸29だけに回転動作36を与え駆動軸30を固定した場合、カサ歯車32が回転しないためカサ歯車25も回転せずに固定状態となる。カサ歯車27だけが回転するため、軸33を中心としてカッタ23,回転軸24,軸受26が揺動動作35できる。また、カッタ23が回転中においても、駆動軸29と駆動軸30の回転数を変えることにより揺動動作35を行うことができる。
【0033】
図13は、RPV上方より、ガイドパイプを使用してRPV内に挿入し、新規ICMハウジングをRPV内の肉盛座にJ溶接する溶接ヘッドの構成を示す図である。図13において、上部馬蹄形外筒40はアーム39により溶接ヘッド据付治具38と連結されており、アーム39をスイング動作47させることにより上部馬蹄形外筒40の中心をICM案内管9の中心位置まで移動できる。上部馬蹄形外筒40にはクランプ機構部41,42が備えられており、上部馬蹄形外筒40をICM案内管9にクランプすることができる。
【0034】
下部馬蹄形外筒44は回転駆動部43により上部馬蹄形外筒40と連結されており、ICM案内管9を中心に回転動作が行える。下部馬蹄形外筒44には溶接トーチ上下駆動部45が備えられており、溶接トーチ46の上下動作を行うことができる。また、下部馬蹄形外筒44を防水機能を有する形状にすれば、水中で装置の据付けを行うこともできる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、原子力発電プラントの供用期間中にRPV内のICMハウジングを新規製作のものと取替える場合、特に炉水位の上げ下げ作業回数を減らし作業時間の短縮,作業者の被ばく低減ができる。
【0036】
更に、本発明の加工機,溶接機によれば狭隘なRPV底部においても、J開先加工及び溶接ができるので、効率よく短時間で作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器及び炉内構造物を示す図。
【図2】ICMハウジング取付け部を示す図。
【図3】炉水を抜いてRPV上方より装置を設定する状態を示す図。
【図4】本発明の実施形態によるICMハウジング取替方法のフローチャート。
【図5】ICM案内管を切断した状態を示す図。
【図6】ICMハウジングを切断した状態を示す図。
【図7】ICMハウジングに切込みを加工した状態を示す図。
【図8】ICMハウジングをRPV外に搬出した状態を示す図。
【図9】ICM案内管の開先及びJ開先を加工した状態を示す図。
【図10】ICM案内管と新規ICMハウジングを溶接した状態を示す図。
【図11】新規ICMハウジングをRPVにJ溶接した状態を示す図。
【図12】J開先を加工する加工ヘッドの構成を示す図。
【図13】ICMハウジングを溶接するJ溶接ヘッドの構成を示す図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器(RPV)、2…ドライヤ、3…セパレータ、4…シュラウド、5…上部格子板、6…炉心支持板、7…既設ICMハウジング、7a…切断した上方の既設ICMハウジング、7b…切断した下方の既設ICMハウジング、8…CRDハウジング、9…ICM案内管、11…開先、12…J溶接、13…ガイドパイプ、14…据付け治具、15…ケーブル処理装置、16…遮蔽体、17…切込み、18…ICM案内管の開先、19…J開先、20…新規ICMハウジング、21…溶接部、22…J溶接部、23…カッタ、24…回転軸、25…カサ歯車、26…軸受、27,28,31,32…カサ歯車、29,30…駆動軸、33…軸、34,36,37…回転動作、35…揺動動作、38…溶接ヘッド据付治具、39…アーム、40…上部馬蹄形外筒、41,42…クランプ、43…回転駆動部、44…下部馬蹄形外筒、45…溶接トーチ上下駆動部、46…溶接トーチ、47…スイング動作。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a replacement method for replacing a neutron measurement (ICM) housing in a reactor pressure vessel (RPV) with a newly manufactured one during the operation period of a nuclear power plant, and in particular, reducing the number of times of raising and lowering the reactor water level. The present invention relates to an ICM housing replacement method suitable for shortening time and reducing exposure of workers.
[0002]
[Prior art]
Regarding the replacement method for replacing the ICM housing in the RPV with a newly manufactured one during the operation period of the nuclear power plant, there is a technique proposed in Japanese Patent No. 2544704.
[0003]
According to Japanese Patent No. 2544704, when a new ICM housing is attached and welded to an RPV, a build-up seat is formed on the bottom of the RPV, and the formed build-up seat and the ICM housing are attached and welded (hereinafter abbreviated as J-weld). ) To install. At the time of construction, welding is performed in the air, and the welding apparatus is attached and removed in water. Further, in order to form the build-up seat, it was necessary to perform hole machining and external machining in water for inserting the electric discharge machine and attaching the new ICM housing after overlay welding.
[0004]
The connection between the neutron measurement (ICM) guide tube and the new ICM housing was concluded by applying steam to a joint using a shape memory alloy.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When the conventional technique is applied to the ICM housing replacement operation during the service period, a high-accuracy overlay welding apparatus for forming the overlay seat for attaching and welding the ICM housing to the RPV is necessary. Furthermore, since the EDM apparatus is inserted in water and the work of shaping the build-up seat is performed, a large number of apparatuses are necessary. In construction, build-up welding and J welding of the new ICM housing are performed in the air, and the welding apparatus is attached and removed in water. Since it takes a considerable amount of time to fill the reactor water with the RPV and drain the reactor water, there is also a problem of prolonging the ICM housing replacement process.
[0006]
In addition, the connection between the ICM guide tube and the new ICM housing has a problem of requiring a large amount of steam at a high temperature because the steam is applied to the coupling using the shape memory alloy.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a method that enables efficient replacement in a short period of time when it is necessary to replace an ICM housing during a service period.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, first, after removing the equipment in the RPV, the processing machine is inserted into the ICM housing from below the RPV, the J weld and the ICM guide tube are cut from the inner surface of the ICM housing, and the ICM housing is carried out of the RPV. . Next, a new ICM housing is carried in from below the RPV, and is welded and attached to an existing ICM housing or ICM guide tube and build-up seat.
[0009]
As described above, according to the present invention, it can be efficiently performed in a short period of time without newly forming a built-up seat on the inner surface of the RPV and without using a joint of a shape memory alloy.
[0010]
The period can be expected to be shortened because the number of times of raising and lowering the reactor water level can be reduced.
[0011]
Since the work of raising and lowering the reactor water level is unnecessary, further shortening of the period can be expected.
[0012]
The ICM housing J beveling for J welding can be easily performed in the narrow隘of RPV bottom.
[0013]
After connecting the ICM guide tube and ICM housing in the narrow隘of RPV bottom, it is possible to perform the mounting welding ICM housing RPV by which the horseshoe-shaped welding head.
[0014]
When installing the equipment in the RPV bottom, since it is possible to pass in a short time with high core region doses, it can reduce the radiation deterioration of the device. In addition, since the guide pipe is provided with an insertion rail, the apparatus can be positioned in the circumferential direction at the top of the RPV.
Since it is not necessary to adjust the position of the apparatus in the circumferential direction at the bottom of the RPV, the apparatus can be installed in a short time.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an
[0016]
An
[0017]
FIG. 3 includes a
[0018]
The
[0019]
FIG. 4 is a flowchart showing an ICM housing replacement method according to this embodiment. First, in step S1, the in-furnace equipment such as the
[0020]
Next, in step S2, the reactor water level is lowered to just below the RPV flange surface, and after the
[0021]
Subsequently, in step S4, a processing machine is inserted into the
[0022]
Subsequently, in step S5, a processing machine is inserted into the
[0023]
Next, in order to pull out and remove the
[0024]
In the above-described operation step, it is also possible to cut the
[0025]
In step S6, the
[0026]
Subsequently, in step S7, a processing machine is inserted from below the
[0027]
In the above-described operation step, it is also possible to process the
[0028]
In step S9, the penetrant inspection of the
[0029]
Next, from above the
[0030]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a machining head that is inserted into the RPV from below the RPV to process the
[0031]
When the
[0032]
On the other hand, when the
[0033]
FIG. 13 is a view showing a configuration of a welding head that is inserted into the RPV from above the RPV using a guide pipe and J-welds the new ICM housing to the built-up seat in the RPV. In FIG. 13, the upper horseshoe-shaped
[0034]
The lower horseshoe-shaped
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the ICM housing in the RPV is replaced with a newly manufactured one during the operation period of the nuclear power plant, the number of times of raising and lowering the reactor water level can be reduced, and the working time can be shortened and the exposure of workers can be reduced.
[0036]
Furthermore, according to the processing machine and the welding machine of the present invention, even in a narrow RPV bottom, J groove processing and welding can be performed, so that work can be performed efficiently and in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a reactor pressure vessel and a reactor internal structure of a boiling water reactor.
FIG. 2 is a view showing an ICM housing mounting portion.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the reactor water is drained and the apparatus is set from above the RPV.
FIG. 4 is a flowchart of an ICM housing replacement method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a state where an ICM guide tube is cut.
FIG. 6 is a diagram showing a state where an ICM housing is cut.
FIG. 7 is a view showing a state in which a cut is processed in the ICM housing.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which the ICM housing is carried out of the RPV.
FIG. 9 is a view showing a state in which the groove and the J groove of the ICM guide tube are processed.
FIG. 10 is a view showing a state where an ICM guide tube and a new ICM housing are welded.
FIG. 11 is a view showing a state in which a new ICM housing is J-welded to RPV.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a machining head for machining a J groove.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a J welding head for welding an ICM housing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記原子炉圧力容器の下方から前記中性子計測ハウジング内に加工機を挿入し、前記中性子計測ハウジングの内面から、前記取付け溶接部および前記取付け溶接部よりも上部の前記中性子計測ハウジングまたは前記中性子計測案内管を切断し、前記中性子計測ハウジングを前記原子炉圧力容器の外に搬出し、
その後、新規の中性子計測ハウジングを前記原子炉圧力容器の下方から搬入し、前記原子炉圧力容器の下方から前記新規の中性子計測ハウジング内に溶接機を挿入して、前記新規の中性子計測ハウジングの内面から前記新規の中性子継続ハウジングと既設の中性子計測ハウジングまたは中性子計測案内管とを溶接し、さらに前記原子炉圧力容器の上方から前記原子炉圧力容器内に溶接機を挿入して、前記新規の中性子計測ハウジングの外面から前記新規の中性子ハウジングを前記肉盛座に溶接により取付けることを特徴とする中性子計測ハウジングの取替方法。In the replacement method of the cylindrical neutron measurement housing that penetrates the build-up seat formed on the inner surface of the reactor pressure vessel and is welded to the build-up seat and welded to the neutron measurement guide tube,
A processing machine is inserted into the neutron measurement housing from below the reactor pressure vessel, and the neutron measurement housing or the neutron measurement guide above the attachment weld and the attachment weld from the inner surface of the neutron measurement housing. Cutting the tube, unloading the neutron measurement housing out of the reactor pressure vessel,
Thereafter, a new neutron measurement housing is carried from below the reactor pressure vessel, a welding machine is inserted into the new neutron measurement housing from below the reactor pressure vessel, and an inner surface of the new neutron measurement housing is inserted. The new neutron continuation housing is welded to the existing neutron measurement housing or neutron measurement guide tube , and a welder is inserted into the reactor pressure vessel from above the reactor pressure vessel, and the new neutron A method for replacing a neutron measurement housing, characterized in that the new neutron housing is attached to the build-up seat by welding from the outer surface of the measurement housing .
その後、前記原子炉圧力容器内から炉水を抜いた後に、前記新規の中性子ハウジングを前記肉盛座に溶接することを特徴とする中性子計測ハウジングの取替方法。Thereafter, after draining reactor water from the reactor pressure vessel, the new neutron housing is welded to the build-up seat.
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