JP3886760B2 - 炉内検査補修装置および方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の圧力容器内に設置されたシュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査、補修および保全等の各種作業を行う炉内検査補修装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の炉内構造物は高温高圧環境下において十分な強度と耐久性を有する材料、例えばオーステナイトステンレス鋼またはニッケル基合金によって構成されている。
【0003】
しかしながら、炉内構造物のうち交換困難な部材については、これらの部材がプラントの長期に及ぶ運転により厳しい環境に曝され、また、中性子照射の影響もあり、材料劣化の問題が懸念される。特に、炉内構造物の溶接部近傍は溶接入熱による材料の鋭敏化および引張り残留応力の影響で潜在的な応力腐食割れの危険性を有している。
【0004】
炉心支持構造物であるシュラウドサポートについても同様の懸念があるが、特にシュラウドサポートのバッフルプレート下の部位(シュラウドサポートレグ)の検査、補修、保全作業を行う場合には、制御棒案内管を取り外すか、インレットミキサを取り外す必要がある。炉心側からの検査を行うには、取り外した制御棒案内管から水中カメラにて目視検査等は実施できるが、シュラウドサポートレグの原子炉圧力容器側の検査、補修、保全作業は困難である。
また、バッフルプレート側からの検査を行うには、インレットミキサを外すといった準備作業に多大の時間が掛かることが予想される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、シュラウドサポートレグとシュラウドサポートとの溶接部およびシュラウドサポートレグと圧力容器との溶接部あるいはそれら溶接部近傍の検査および補修作業を効率よく安全確実に行うことのできる炉内検査補修装置および方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明の炉内検査補修装置は、筒状をなす本体部に設けられ前記本体部の軸心のまわりに回転する回転胴から横方向に張り出された伸展アームを備え沸騰水型原子炉の圧力容器の上部から挿入され炉心支持板と制御棒駆動機構ハウジングの間に設置される搬送装置と、前記圧力容器の上部から挿入され前記伸展アームの先端に設けられた着脱機構に着脱され前記圧力容器下部に設けられているシュラウドサポートレグに取り付けられてシュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査補修を行う作業装置とを備え、前記作業装置は、前記伸展アームの着脱機構に着脱する着脱部と、シュラウドサポートレグを挟み込む保護ケースと、水平方向移動手段と、上下方向移動手段と、シュラウドサポートレグへの固定手段と、作業対象部位に対して検査または補修を行う作業機器とを備えている構成とする。
【0007】
本発明の炉内検査補修装置は搬送装置と作業装置を備えるので、シュラウドサポートレグとシュラウドサポートとの溶接部およびシュラウドサポートレグと圧力容器との溶接部あるいはそれら溶接部近傍の検査および補修作業を効率よく安全確実に行うことができる。
また、作業装置をシュラウドサポートレグ上の任意の位置に移動し固定して検査補修を行うことができる。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、作業装置は、作業機器の作業対象部位への位置決めを確認する監視カメラを備えた構成とする。
本発明によれば、作業機器をシュラウドサポートレグ上の所定の位置に正確に設定することができる。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1の発明において、作業装置は複数の作業機器を備え、作業機器ごとに水平方向移動機構と上下方向移動機構を備えた構成とする。
本発明によれば、炉内検査補修にかかる複数の作業を同時並行してあるいは連続して行うことができる。
【0013】
請求項4の発明は、沸騰水型原子炉の圧力容器内下部に設けられているシュラウドサポートレグを挟み込む保護ケースと、プロペラ式の水平方向移動手段と、プロペラ式の上下方向移動手段と、前記シュラウドサポートレグへの固定手段と、前記シュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査補修を行う作業機器と、前記圧力容器の上部から吊りおろすケーブルとを備えた構成とする。
本発明の炉内検査補修装置は、いわば搬送装置と作業装置が一体となった構成であるので、安価であり安易に操作することができる。
【0014】
請求項5の発明は炉内検査補修方法であり、沸騰水型原子炉の炉心支持板と制御棒駆動機構ハウジングとの間に設置されている制御棒案内管を取り外し移動する工程と、筒状をなす本体部に設けられ前記本体部の軸心まわりに回転する回転胴から横方向に張り出された伸展アームを備え沸騰水型原子炉の圧力容器の上部から挿入され炉心支持板と制御棒駆動機構ハウジングの間に設置される搬送装置を前記制御棒案内管のあった位置に挿入し設置する工程と、前記伸展アームの先端に設けた着脱機構に着脱する着脱部、シュラウドサポートレグを挟み込む保護ケース、水平方向移動手段、上下方向移動手段、シュラウドサポートレグへの固定手段並びに作業対象部位に対して検査または補修を行う作業機器を備えた作業装置を原子炉圧力容器上部から圧力容器内に吊り下ろす工程と、前記作業装置を前記搬送装置に設けた伸展アームの着脱機構で受け取る工程と、前記搬送装置の回転胴を回転させ前記伸展アームにより前記作業装置を原子炉圧力容器内下部のシュラウドサポートレグに設置する工程と、前記作業装置の作業対象部位への位置決めを前記作業装置に設けられた監視カメラを用いて確認する工程と、前記作業装置に設けられたシュラウドサポートレグへの固定手段により前記作業装置を前記シュラウドサポートレグに固定し前記伸展アームの前記着脱機構から分離する工程と、前記作業装置に設けられた作業機器により前記シュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査補修を行う工程とを備えた構成とする。
【0015】
本発明の炉内検査補修方法は、作業機器を備えた作業装置とこの作業装置を搬送する搬送装置を使用するので、シュラウドサポートレグとシュラウドサポートとの溶接部およびシュラウドサポートレグと圧力容器との溶接部あるいはそれら溶接部近傍の検査および補修作業を効率よく安全確実に行うことができる。
【0016】
【発明の実態の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、本実施の形態の炉内検査補修装置の作業対象箇所およびその近傍の構造物について説明する。図1に沸騰水型原子炉の要部断面を示すように、圧力容器1の下部には、シュラウドサポートレグ2が溶接されており円筒状のシュラウドサポート3を支えている。シュラウドサポート3と圧力容器1の間には、ドーナツ状にバッフルプレート4が溶接され、その上にはジェットポンプ5が設置されている。このジェットポンプ5は、インレットミキサ5aとディフューザ5bで構成されている。圧力容器1の中心部には、炉心を構成する上部格子板7と炉心支持板8が設置され、炉心支持板8の下方には、CRD(制御棒駆動機構)ハウジング6が圧力容器1の底部に溶接により設置されている。
【0017】
本実施の形態の炉内検査補修装置の一つの構成部分である搬送装置9は、圧力容器1の上部の燃料交換機(図示せず)からワイヤーロープ11aに吊られて、上部格子板7を通過させ、炉心支持板8とCRDハウジング6の間に着座され設置される。また、炉内検査補修装置の他の一つの構成部分である作業装置10は、搬送装置9と同様に圧力容器1の上部の燃料交換機からワイヤーロープ11bにより上部格子板7を通過させ、炉心支持板8とCRDハウジング6の間に吊り下げられる。
【0018】
本実施の形態の炉内検査補修装置の全体の構成を図2に示す。すなわち、搬送装置9は、炉心支持板8の制御棒案内管用の穴とCRDハウジング6の頂部で設置をガイドされ保持される。設置された搬送装置9は、円筒状の本体部と、この本体部に収納した状態から横方向外部に展開できる構造をした伸展アーム13と、この伸展アーム13の先端に取り付けられエアシリンダー15で作動する着脱機構14で構成されている。
【0019】
圧力容器1の上部から吊下げられた作業装置10は、搬送装置9の伸展アーム13を展開状態にして着脱機構14で受け取り、搬送装置9の本体部の回転胴を回転させ、作業装置10をシュラウドサポートレグ2まで搬送して設置される。シュラウドサポートレグ2まで搬送された作業装置10は、作業装置10に設けられたエアシリンダー15を作動することによりシュラウドサポートレグ2に固定される。
【0020】
本実施の形態の炉内検査補修装置によれば、事前準備としての制御棒案内管の取り外し本数が少なく、バッフルプレート4下部のシュラウドサポートレグ2とシュラウドサポート3との溶接部およびシュラウドサポートレグ2と圧力容器1との溶接部あるいはそれら溶接部近傍の検査および補修作業を効率よく安全確実に行うことができる。
【0021】
搬送装置9の構成は図3に示すようになっている。すなわち、CRDハウジング6に着座した搬送装置9は、本体部の上部に設けられた旋回駆動モータ16を回転しギアー17とベアリング22を介して回転胴24を左右に回転させることができるようになっている。伸展アーム13は、本体部の下部に設けられた伸展駆動モータ18を回転させ回転軸19を介してボールネジ20を回転しボールネジナット21を上下に動作して、伸展アーム13を収納状態にしたり展開状態にすることができるようになっている。着脱機構14は、着脱ボックス25にエアシリンダー26が取り付けられた構造となっている。
【0022】
図4は搬送装置9の着脱機構14を示しており、着脱機構14は伸展アーム13に左右対称に取り付けられている。着脱ボックス25には、エアシリンダー26が取り付けられおり、着脱ボックス25に作業装置10の着脱部27が挿入された後、エアシリンダー26を作動して作業装置10を装着するようになっている。左右の着脱機構14によって隣接するシュラウドサポートレグ2は別々の作業装置10を取り付ける。
【0023】
次に、作業装置10の構成を説明する。図5は、シュラウドサポートレグ2に取り付けられた作業装置10を上から見た図である。作業装置10は、シュラウドサポートレグ2を挟み込む構造になっており、保護ケース34内に設けたエアシリンダー15を作動してシュラウドサポートレグ2に取り付けられている。シュラウドサポートレグ2に固定された作業装置10においては、駆動モータ28を回転させギアボックス29を介してボールネジ30を回転しリニアガイド31を動作させることができるようになっている。リニアガイド31上にはエアシリンダー32が取り付けられており、エアシリンダー32には、例えば超音波探傷やレーザを使用した検査、補修、保全等の施工を行う作業機器33が取り付けられている。
【0024】
作業機器33を作業対象部位に位置合わせをするには、リニアガイド31を水平方向に移動して位置合わせを行った後、エアシリンダー32を作動し作業機器33をシュラウドサポートレグ2に位置合わせを行う。この位置は、作業機器33に取り付けられた監視カメラで確認する。位置合わせを行う機構である駆動モータ28、ボールネジ30、リニアガイド31、およびエアシリンダー32はシュラウドサポートレグ2を挟み込む形で左右対称(図5ではみえない)に取り付けられている。
【0025】
このような構成によって、シュラウドサポートレグ2の内側(炉心側)および外側(圧力容器1側)の検査、補修作業を同時に行うことができるので、検査、補修作業を短時間で行うことできる。
【0026】
図6を参照して作業装置10の構成についてさらに説明する。図6は、シュラウドサポートレグ2に取り付けられた作業装置10を炉心側から見た一部破断側面図を示している。すなわち、作業装置10は、保護ケース34内に設置したエアシリンダー15を作動してシュラウドサポートレグ2に固定する構造となっている。作業機器33を上下方向に位置合わせをするために、昇降駆動モータ35を駆動し、ベルト36を介してボールネジ37を回転させ、ボールネジナット38とリニアガイド40を昇降させて、昇降ステージ39を上下に動作させる構造としている。昇降ステージ39には、図5で説明した水平方向に位置合わせするための駆動モータ28、ボールネジ30、リニアガイド31およびエアシリンダー32が設けられ、作業機器33の上下方向の位置合わせをする構造となっている。
【0027】
前記の上下方向の位置合わせをする昇降駆動モータ35、ベルト36、ボールネジ37、ボールネジナット38、リニアガイド40、昇降ステージ39等は反対側の圧力容器1側にも設けられ、シュラウドサポートレグ2の下端に対応する部分の内側と外側には水平駆動モータ41、ギアボックス42、ボールネジ43、リニアガイド44およびエアシリンダー45が設けられ、作業機器46の上下方向の位置合わせを行うようになっている。
【0028】
このような構成によって、シュラウドサポートレグ2の上下内外4箇所の検査、補修作業を並行してあるいは逐次連続して行うことができ、検査、補修作業を短時間で行うことができる。
【0029】
次に図7を参照して搬送装置9の他の構成例について説明する。図7は搬送装置9の上下方向移動機構を横から見た図であり、伸展アーム13にフレーム47が取り付けられている。フレーム47下部には、昇降駆動モータ48が取り付けられており、昇降駆動モータ48の駆動によって回転するボールネジ49がフレーム47の両端間に設けられ、ボールネジ49の回転によって昇降するリニアガイド50がボールネジ49に取り付けられている。リニアガイド50には着脱機構14が取り付けられており、着脱機構14はリニアガイド50により昇降する構造となっている。
【0030】
以上の構成により、着脱機構14に装着した小型の作業装置10をシュラウドサポートレグ2の下部から上部にわたる任意の位置に移動し取り付けることができる。
【0031】
次に図8を参照して、本発明の実施の形態の炉内検査補修装置における作業装置10の他の構成例について説明する。図8は、小型化された作業装置10を炉心側から見た図で、シュラウドサポート3とシュラウドサポートレグ2の溶接部の検査補修作業を行う用途に適した作業装置である。すなわち、この作業装置10は、シュラウドサポートレグ2を挟み込む構造になっており、保護ケース57に設けたエアシリンダー56を作動してシュラウドサポートレグ2に固定する構造となっている。
【0032】
シュラウドサポートレグ2に固定された作業装置10においては、水平駆動モータ51を回転させボールネジ52を回転させることによってリニアガイド53を水平移動させることができる。リニアガイド53上にはエアシリンダー54が取り付けられており、エアシリンダー54には、超音波やレーザを使用した検査、補修、保全等の施工を行う作業機器55が取り付けられている。作業機器55を作業対象部位に位置合わせをするには、リニアガイド53を水平方向に位置合わせを行った後、エアシリンダー54を作動し作業機器55をシュラウドサポートレグ2の対象部位に押し当てる。
【0033】
この構成例によれば、作業装置10が小型であるので、据え付け作業を容易に行うことができる。また、シュラウドサポートレグ2の上部と下部でそれぞれ異なった検査、補修作業を行うことができる。
【0034】
小型化した作業装置10の更に他の構成例について図9を参照して説明する。図9は、作業装置10を炉心側から見た図で、圧力容器1とシュラウドサポートレグ2の溶接部の検査補修作業を行う用途に適した作業装置である。すなわち、この作業装置10は、シュラウドサポートレグ5を挟み込む構造になっており、保護ケース65に設けたエアシリンダー64を作動してシュラウドサポートレグ2に固定する構造となっている。
【0035】
シュラウドサポートレグ2に固定された作業装置10においては、水平駆動モータ59を回転させボールネジ60を回転させることによってリニアガイド61を水平移動させることができる。リニアガイド61上にはエアシリンダー62が取り付けられており、エアシリンダー62には、超音波やレーザを使用した検査、補修、保全等の施工を行う作業機器63が取り付けられている。作業機器63を作業対象部位に位置合わせをするには、リニアガイド61を水平方向に位置合わせを行った後、エアシリンダー64を作動し作業機器63をシュラウドサポートレグ2の対象部位に押し当てる。
【0036】
この構成例によれば、作業装置10が小型化されているので、据え付け作業を容易に行うことができる。また、シュラウドサポートレグ2の上部と下部でそれぞれ異なった検査、補修作業を行うことができる。
【0037】
次に図10を参照して、本発明の実施の形態の遊泳式にした炉内検査補修装置67について説明する。この実施の形態は圧力容器1とシュラウドサポートレグ2の溶接部の各種作業を行う用途に適した装置である。この炉内検査補修装置67は、ケーブル68により圧力容器1の上部の燃料交換機から炉底部に吊下げられ、シュラウドサポートレグ2を挟み込む構造になっている。また、浮力材72により重量が軽くなるように構成されている。水平方向移動用の水中ファン69とシュラウドサポートレグ押え込み用の水中ファン71を駆動し遊泳させることにより、シュラウドサポートレグ2まで移動し設置することができる。シュラウドサポートレグ2との位置合わせは、水中カメラ73と水中ライト74により確認することができる。シュラウドサポートレグ2に炉内検査補修装置67を設置後、作業対象部位に作業機器55を位置合わせするため上下方向移動用の水中ファン70を駆動し水中カメラ73で位置を確認することができる。
【0038】
本実施の形態の炉内検査補修装置67はいわば搬送装置9と作業装置10が一体化された構成であるので、安価であり容易に操作することができる。そして、搬送装置9を使用せずにシュラウドサポートレグ2に取り付けまたは取り外すことができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の炉内検査補修装置および方法によれば、炉底部のシュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査、補修および保全作業を効率よく安全確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の炉内検査補修装置の原子炉圧力容器内への設置状態を示す断面図。
【図2】本発明の実態の形態の炉内検査補修装置を示す斜視図。
【図3】本発明の実施の形態の炉内検査補修装置における搬送装置の全体構成を示す図であって、伸展アームを展開した状態を示す縦断面図。
【図4】上記搬送装置の着脱機構の断面図。
【図5】本発明の実施の形態の炉内検査補修装置における作業装置の構成を示す図であって、シュラウドサポートレグに取り付けた状態を示す平断面図。
【図6】上記作業装置の全体構成を示す一部破断側面図。
【図7】本発明の実施の形態の炉内検査補修装置における搬送装置の他の実施例を示す側面図。
【図8】本発明の実施の形態の炉内検査補修装置における作業装置の他の実施例を示す一部破断側面図。
【図9】本発明の実施の形態の炉内検査補修装置における作業装置の更に他の実施例を示す一部破断側面図。
【図10】本発明の他の実施の形態の炉内検査補修装置を示す斜視図。
【符号の説明】
1…圧力容器、2…シュラウドサポートレグ、3…シュラウドサポート、4…バッフルプレート、5…ジェットポンプ、5a…インレットミキサ、5b…ディフューザ、6…CRDハウジング、7…上部格子板、8…炉心支持板、9…搬送装置、10…作業装置、11a,11b…ワイヤーロープ、12…ガイドピン、13…伸展アーム、14…着脱機構、15…エアシリンダー、16…旋回駆動モータ、17…ギアー、18…伸展駆動モータ、19…回転軸、20…ボールネジ、21…ボールネジナット、22,23…ベアリング、24…回転胴、25…着脱ボックス、26…エアシリンダー、27…着脱部、28…駆動モータ、29…ギアボックス、30…ボールネジ、31…リニアガイド、32…エアシリンダー、33…作業機器、34…保護ケース、35…昇降駆動モータ、36…ベルト37… ボールネジ、38…ボールネジナット、39…昇降ステージ、40…リニアガイド、41…水平駆動モータ、42…ギアボックス、43…ボールネジ、44…リニアガイド、45…エアシリンダー、46…作業機器、47…フレーム、48…昇降駆動モータ、49…ボールネジ、50…リニアガイド、51…水平駆動モータ、52…ボールネジ、53…リニアガイド、54… エアシリンダー、55…作業機器、56…エアシリンダー、57…保護ケース、58…着脱部、59…水平駆動モータ、60…ボールネジ、61…リニアガイド、62…エアシリンダー、63…作業機器、64…エアシリンダー、65…保護ケース、66…着脱部、67…炉内検査補修装置、68…ケーブル、69…水中ファン、70… 水中ファン、71…水中ファン、72…浮力材、73…水中カメラ、74…水中ライト。
Claims (5)
- 筒状をなす本体部に設けられ前記本体部の軸心のまわりに回転する回転胴から横方向に張り出された伸展アームを備え沸騰水型原子炉の圧力容器の上部から挿入され炉心支持板と制御棒駆動機構ハウジングの間に設置される搬送装置と、前記圧力容器の上部から挿入され前記伸展アームの先端に設けられた着脱機構に着脱され前記圧力容器下部に設けられているシュラウドサポートレグに取り付けられてシュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査補修を行う作業装置とを備え、前記作業装置は、前記伸展アームの着脱機構に着脱する着脱部と、シュラウドサポートレグを挟み込む保護ケースと、水平方向移動手段と、上下方向移動手段と、シュラウドサポートレグへの固定手段と、作業対象部位に対して検査または補修を行う作業機器とを備えていることを特徴とする炉内検査補修装置。
- 前記作業装置は、前記作業機器の作業対象部位への位置決めを確認する監視カメラを備えていることを特徴とする請求項1記載の炉内検査補修装置。
- 前記作業装置は複数の作業機器を備え、作業機器ごとに水平方向移動機構と上下方向移動機構を備えていることを特徴とする請求項1記載の炉内検査補修装置。
- 沸騰水型原子炉の圧力容器内下部に設けられているシュラウドサポートレグを挟み込む保護ケースと、プロペラ式の水平方向移動手段と、プロペラ式の上下方向移動手段と、前記シュラウドサポートレグへの固定手段と、前記シュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査補修を行う作業機器と、前記圧力容器の上部から吊りおろすケーブルとを備えたことを特徴とする炉内検査補修装置。
- 沸騰水型原子炉の炉心支持板と制御棒駆動機構ハウジングとの間に設置されている制御棒案内管を取り外し移動する工程と、筒状をなす本体部に設けられ前記本体部の軸心まわりに回転する回転胴から横方向に張り出された伸展アームを備え沸騰水型原子炉の圧力容器の上部から挿入され炉心支持板と制御棒駆動機構ハウジングの間に設置される搬送装置を前記制御棒案内管のあった位置に挿入し設置する工程と、前記伸展アームの先端に設けた着脱機構に着脱する着脱部、シュラウドサポートレグを挟み込む保護ケース、水平方向移動手段、上下方向移動手段、シュラウドサポートレグへの固定手段並びに作業対象部位に対して検査または補修を行う作業機器を備えた作業装置を原子炉圧力容器上部から圧力容器内に吊り下ろす工程と、前記作業装置を前記搬送装置に設けた伸展アームの着脱機構で受け取る工程と、前記搬送装置の回転胴を回転させ前記伸展アームにより前記作業装置を原子炉圧力容器内下部のシュラウドサポートレグに設置する工程と、前記作業装置の作業対象部位への位置決めを前記作業装置に設けられた監視カメラを用いて確認する工程と、前記作業装置に設けられたシュラウドサポートレグへの固定手段により前記作業装置を前記シュラウドサポートレグに固定し前記伸展アームの前記着脱機構から分離する工程と、前記作業装置に設けられた作業機器により前記シュラウドサポートレグあるいはその近傍の検査補修を行う工程とを備えたことを特徴とする炉内検査補修方法。
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