JP3959251B2

JP3959251B2 - 炉心スプレイ配管の取替方法

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Publication number: JP3959251B2
Application number: JP2001298992A
Authority: JP
Inventors: 伸雄多田; 稔前田; 敬伊東; 義雄渡辺; 健一二瓶
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003107187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設置されている炉心スプレイ配管を交換する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の炉心スプレイ配管の交換方法は、特開２０００−２１４２９０号公報に記載されている。同公報では、以下の手順で炉心スプレイ配管を交換する。
【０００３】
（１）既設の炉心スプレイ配管のうち、原子炉圧力容器を貫通するスプレイ水導入側の端部から炉心シュラウドへの接続側の端部までに亘る配管部分を水中で切断撤去する。（２）炉心シュラウドを通して炉心スプレイスパージャに接続される新規炉心スプレイ配管の立上り部分を設ける。（３）原子炉圧力容器の炉壁内面の曲率及び前記立上り部分の位置等を計測する。（４）前記測定結果に基づいて算出された曲率を有する新規炉心スプレイ配管の半円環パイプ部分を作成する。（５）前記半円環パイプ部分を原子炉圧力容器に取り付け、前記半円環パイプ部分と前記立上り部分とをスリーブによって接続する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の手順（２）では、新規炉心スプレイ配管の立上り部分と炉心スプレイスパージャとの接合部にシールリングを用いている。シールリングは、立上り部分と炉心スプレイスパージャとの接合部を液密にする為のものであり、通常、立上り部分や炉心スプレイスパージャを構成する材料よりもやわらかく、変形しやすい材料で構成される。しかしながら、原子炉内の高温炉水中で腐食しにくく、且つやわらかい材料を選定するのは容易ではない。さらに、シールリングを予め立上り部分に固定しておくことは困難なので、据付時に炉内へシールリングが転落してしまう可能性がある。
【０００５】
また、上記従来技術の手順（３）及び（４）において、原子炉圧力容器の内壁の曲率を精度よく測定する作業、及びこの測定結果を反映した半円環パイプ部分を精度よく作成する作業は多大な時間を要し、定検期間が長くなるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、炉心スプレイ配管の取替作業を短期間で容易に行える炉心スプレイ配管の取替方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明は、既設の炉心スプレイ配管を取り外す第１ステップと、原子炉圧力容器の外部からスプレイ水を導入するための新規炉心スプレイ配管入口部を取り付ける第２ステップと、炉心シュラウドを通して炉心スプレイスパージャに前記スプレイ水を導くための新規炉心スプレイ配管立上り部を取り付ける第３ステップと、その後、前記入口部から導入されたスプレイ水を前記立上り部に導くための配管として機能する新規炉心スプレイ配管中間部を、前記入口部に接続する第４ステップと、前記中間部を前記立上り部に接続する第５ステップとを備え、前記入口部は端部に第１のフランジを有する半円環パイプ入口部分を具備し、前記中間部は端部に第２のフランジを有する半円環パイプ中間部分、及び上部鉛直管部分を具備し、前記立上り部は下部鉛直管部分を具備し、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジはその接触面が略球面状であり、前記第４ステップは、前記第１のフランジと前記第２のフランジとを接続することにより、前記半円環パイプ入口部分と前記半円環パイプ中間部分とを接続し、前記第５ステップでは、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの接触状態を調整することにより、前記中間部の上部鉛直管と前記立上り部の下部鉛直管との位置を合わせて接続する。
【０００８】
上記フランジは、前記中間部の一端を前記入口部の端部の配管中心軸に対する円周方向に回転可能な機能（後述する捩れ補正機能）と、前記中間部の一端の配管中心軸を前記入口部の端部の配管中心軸に対して傾ける機能（後述する曲げ補正機能）とを有する。
【０００９】
本発明によれば、既設の炉心スプレイ配管の製造図面（製作図面），ＣＡＤデータ等に基づいて新規炉心スプレイ配管を予め製造しても、第５ステップにおいてフランジの接触状態を調整することにより、中間部と立上り部の位置合わせを容易に行うことができる。即ち、従来のような原子炉圧力容器の内壁の曲率を精度よく測定する作業、及びこの測定結果を反映した半円環パイプ部分を精度よく作成する作業が不要となる。従って、炉心スプレイ配管の取替作業を短期間で容易に実施することができる。
【００１０】
さらに、新規炉心スプレイ配管を予め製造することにより、原子炉の定検（定期検査）期間中における炉心スプレイ配管の取替作業工程を短縮でき、これは定検期間の短縮に寄与する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
初めに、本発明の適用対象である炉心スプレイ配管の構造を図２〜図５を用いて説明する。
【００１２】
図２は原子炉圧力容器（ＲＰＶ）２の概略縦断面図である。ＲＰＶ２は、内部に燃料集合体が装荷される円筒状の炉心シュラウド３，炉心シュラウド３の上部のＲＰＶ２内壁に沿って配置されている炉心スプレイ配管１などを備えている。尚、図２は、後述するように、ドライヤ，セパレータ等の構造物，燃料集合体等をＲＰＶ２内から搬出した状態を示す図である。
【００１３】
炉心スプレイ配管１は、図３〜図５に示すように、炉外からＲＰＶ２を貫通し、炉内を通って炉心シュラウド３を貫通して、炉心シュラウド３内へスプレイ水を導く炉心スプレイ系の一部を構成するもので、ＲＰＶ２内に設置されている。尚、図３は原子炉圧力容器内での炉心スプレイ配管の設置状態を示す部分切欠き斜視図、図４は炉心スプレイ配管と炉心シュラウドとの接合部を示す縦断面図、図５は炉心スプレイ配管とＲＰＶ２ノズルサーマルスリーブとの接合部を示す縦断面図である。
【００１４】
炉心スプレイ配管１は、ＲＰＶ２のノズルセーフエンド４及びサーマルスリーブ５を介して炉外の炉心スプレイ配管（図示せず）に接続され、炉内ではティー１ａを介して左右に分岐している。このティー１ａから分岐した先は、ＲＰＶ２の内面に沿う（ＲＰＶ２の円周方向に延びた）半円環パイプ部分１ｂとなっている。各半円環パイプ部分１ｂの先は、鉛直方向下方に向きを変え、この部分が鉛直管１ｃとなっている。
【００１５】
一方、炉心シュラウド３の内部に取付けられた炉心スプレイスパージャ９から水平に伸びた水平管１０は、炉心シュラウド３を貫通し、リングブラケット１１を介して炉心スプレイ配管１の立上り管１ｄに溶接で接続されている。鉛直管１ｃの下端は、立上り管１ｄの上端とスリーブ１ｅにより接続されている。
【００１６】
炉心スプレイ配管１は、これらティー１ａ，半円環パイプ部分１ｂ，鉛直管１ｃ，立上り管１ｄ，スリーブ１ｅ等から構成される。また、半円環パイプ部分１ｂは、クランプ１４及びボルト１５により、その途中の位置でＲＰＶ２に固定されている。
【００１７】
以下、本発明による炉心スプレイ配管の取替方法の第１実施例を、図１及び図６〜図２１を用いて説明する。図１は、本実施例の作業手順を示すフローチャートである。
【００１８】
まず、ステップＡ１において、原子炉開放・燃料集合体等の搬出を行う。ここでは、原子炉圧力容器蓋（図示せず）を取り外し、ドライヤやセパレータ等の構造物（図示せず）を炉外へ移送し、炉内に装荷してある燃料集合体（図示せず）を全て炉外へ取り出す。全燃料集合体を取り出すことにより、作業員の被曝低減を図ることができ、作業中に異物が燃料集合体に紛れ込む可能性を小さくできる。
【００１９】
次に、ステップＡ２において、原子炉圧力容器内壁除染として化学除染を行う。化学除染は、例えば、原子炉圧力容器２内に除染剤薬液を注入して、所定時間循環することにより、表面に付着した放射性物質を化学的に除去するものである。化学除染を行うことにより、以降の工程において作業員の被曝低減を図ることができる。
【００２０】
その後、ステップＡ３において、既設の炉心スプレイ配管１の切断及び撤去を行う。図３〜図５に示した既設の炉心スプレイ配管１を、ＲＰＶ２側の端部及び炉心シュラウド３側の端部で切断する。この切断作業は、遠隔切断装置を用いて水中で行う。炉心シュラウド３側の切断位置は、炉心シュラウド３に溶接されているリングブラケット１１付近の水平管１０の位置（図４のＡ−Ａ断面）とする。ＲＰＶ２側の切断位置は、サーマルスリーブ５の途中の位置（図５のＢ−Ｂ断面）とする。その後、天井クレーンを用いて炉心スプレイ配管１を吊り、クランプ１４を外して、天井クレーンにより炉心スプレイ配管１を炉内から撤去する。
【００２１】
次に、ステップＡ４において、炉内に放射線の遮蔽体を設置する。以降の工程において作業員が炉内に入るために、放射線を遮蔽する。図６は遮蔽体の設置状況を示す図で、（ａ）は炉心シュラウド周りの概略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図６（ａ）に示すように、炉心シュラウド３の上面にシュラウド遮蔽体３７を設置する。また、図６（ｂ）のように、ＲＰＶ２の内壁に沿って、炉壁遮蔽体３８を炉上部からワイヤーロープ等で吊り下げて設置する。
【００２２】
続いてステップＡ５において、炉水位をシュラウド遮蔽体３７近傍まで低下させる。ここで近傍とは、少なくともシュラウド遮蔽体３７の上面より下側である。
【００２３】
次に、ステップＡ６〜Ａ８において、新規炉心スプレイ配管を設置する。以下、図７を用いて炉心スプレイ配管の設置方法を説明する。
【００２４】
図７は原子炉圧力容器２内部に新規炉心スプレイ配管を設置した状態を示す部分切欠き斜視図である。図７に示すように、新規炉心スプレイ配管は、入口部４０，中間部４１，立上り部４２からなる。新規炉心スプレイ配管は、炉外でこれら３つの部分に組み立てられて炉内に持ち込まれる。新規炉心スプレイ配管は、例えば既設配管の製造図面（製作図面）やＣＡＤデータ等に基づいて製作される。
【００２５】
入口部４０は、新規サーマルスリーブ３９から導入されるスプレイ水を左右に分岐させるティー４０ａ，原子炉圧力容器２の内面に沿って略水平に伸び略半円状に湾曲する半円環パイプ入口部分４０ｂ及び球面フランジ４０ｃからなる。中間部４１は、球面フランジ４１ａ，半円環パイプ中間部分４１ｂ，半円環パイプ中間部分４１ｂの先端に設けられた上部エルボー４１ｃ，上部エルボー４１ｃから垂下する上部鉛直管部分４１ｄからなる。立上り部分４２は、この上部鉛直管部分４１ｄにスリーブ４３を介して接続される下部鉛直管部分４２ａ，この下部鉛直管部分４２ａの下端に設けられる下部エルボー４２ｂ，下部エルボー４２ｂに連なる水平管４２ｃ，水平管４２ｃの端部に設けられる取り付けフランジ42ｄからなる。
【００２６】
以下、ステップＡ６〜Ａ８を詳細に説明する。始めに、ステップＡ６−１において、新規炉心スプレイ配管の立上り部４２を据え付けるために、炉心シュラウド３外面の加工を行う。ここでは、図８（ａ）に示すように、立上り部４２を炉心シュラウド３へ取付けるためのフランジシール面２９を、炉心シュラウド３の外面に形成する。フランジシール面２９は、円環状の溝として形成される。また、取り付けフランジ４２ｄをボルト３２により固定するためのねじ穴３０の加工も行う。ねじ穴３０は、炉心シュラウド３の内部からの漏洩流を生じさせないため、炉心シュラウド３を貫通しないよう加工する。
【００２７】
次に、ステップＡ６−２において、新規炉心スプレイ配管の立上り部４２の据え付けを行う。図８に示すように、立上り部４２の据え付けは、取り付けフランジ４２ｄをフランジシール面２９に合わせ、ねじ穴３０にボルト３２を挿入することにより行う。これにより、取り付けフランジ４２ｄのフランジ面からのスプレイ水の漏洩を防止できるため、従来のようなシールリングを必要とせず、原子炉内への異物混入を防ぐことができる。もちろん、立ち上がり部４２と炉心シュラウド３との接続部にＯリング，ガスケット，パッキン等のシール部材を用いても、スプレイ水の漏洩を防止することができる。図８はステップＡ６−２終了後における立上り部の取付け状態を示す図で、（ａ）は立上り部周辺の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【００２８】
ここで、立上り部４２の据付け前に、リングブラケット１１の溶接部に応力腐食割れの予防保全処理を施してもよい。予防保全処理としては、ウォータジェットピーニング，レーザーピーニング，高耐食材のクラッディング等がある。
【００２９】
次に、ステップＡ７において、新規炉心スプレイ配管の入口部４０を以下の手順により据え付ける。
【００３０】
まず、ステップＡ７−１において、新規サーマルスリーブ３９をノズルセーフエンド４に溶接接合するため、ノズルセーフエンド４の先端に溶接開先を機械加工する。次に機械加工後のノズルセーフエンド４の端部位置を測定し、その測定結果を用いて新規サーマルスリーブ３９を適切な長さに加工する。
【００３１】
その後、ステップＡ７−２において、新規サーマルスリーブ３９をノズルセーフエンド４に溶接固定する。ステップＡ７−３では、新規サーマルスリーブ３９に入口部４０のティー４０ａを溶接固定する。
【００３２】
上記の新規サーマルスリーブ３９とノズルセーフエンド４との溶接、ならびに新規サーマルスリーブ３９とティー４０ａとの溶接は、炉内から溶接装置（図示せず）を入れて実施する。ただし、ノズルセーフエンド４に接続しているＲＰＶ２外側の配管（図示せず）が切断してある状態であれば、ＲＰＶ２の外側から溶接することも可能である。
【００３３】
上記のステップＡ６（立上り部４２の据付作業）とステップＡ７（入口部４０の据付作業）は、そのどちらかを先に行ってもよいし、あるいは同時に実施しても構わない。
【００３４】
ステップＡ６及びステップＡ７の終了後、ステップＡ８において、新規炉心スプレイ配管の中間部４１を入口部４０及び立上り部４２に接続する。
【００３５】
中間部４１と入口部４０との接続は、球面フランジ機構を用いて行われる。図９は球面フランジ機構３４の説明図で、（ａ）は球面フランジ機構３４の概略縦断面図、(ｂ）は(ａ）のＡ−Ａ断面図である。図９に示す様に、球面フランジ機構３４は、球面フランジ４０ｃ及び４１ａを有する。一方の球面フランジ４０ｃは、滑らかな凸型の球面を有する。相対する他方の球面フランジ４１ａは、球面フランジ４０ｃの凸型の球面に対応する滑らかな凹型の球面を有する。この２つの球面フランジは、Ｏリング溝４４にＯリングが挟まれ、ボルト３３により固定される。図９（ｂ）に示すように、ボルト穴は球面フランジ４０ｃ及び４１ａの中心軸に対する円周方向に伸びた長穴となっている。球面フランジ４０ｃ及び球面フランジ４１ａの各々は、相対する半円環パイプ入口部分４０ｂ及び半円環パイプ中間部分４１ｂに溶接で取付けられている。
【００３６】
以下、球面フランジ機構による調整方法を説明する。例えば、立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と、中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心との調整において、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の破線に示すような状態である場合は、球面フランジ機構３４の球面形状を利用して半円環パイプ入口部分４０ｂと半円環パイプ中間部分４１ｂの取付角度（球面フランジの接触角度）を調整することにより、図１０（ｂ）の実線及び１０（ｃ）のように軸心を略一致させることが出来る。図１０は、球面フランジ機構３４の曲げ補正機能の説明図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は補正による状態変化を示す図、（ｃ）は補正後の状態を示す図である。
【００３７】
また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の破線に示すような状態である場合には、球面フランジ機構３４のボルト穴の形状（長穴）を利用して、半円環パイプ入口部分４０ｂに対して半円環パイプ中間部分４１ｂを捩ることにより、図１１（ｂ）の実線及び図１１（ｃ）のように軸心を略一致させることが出来る。図１１は、球面フランジ機構３４の捩れの補正機能の説明図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は補正による状態変化を示す図、（ｃ）は補正後の状態を示す図である。これらの機能を用いて、４０ｂと４１ｂの取付角度及び向きを調整することにより据付を容易に行うことが出来る。
【００３８】
図１０及び図１１に示すように、球面フランジ機構３４の取付角度及び向きの調整のみで立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と、中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心とを略一致させることができない場合には、図１２及び図１３に示す長さ調整シム４５を用いることにより、軸心を一致させることができる。
【００３９】
図１２は、球面フランジ機構３４による軸方向の距離補正機能の説明図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は補正後の状態を示す図である。図１３は、長さ調整シム４５有する球面フランジ機構３４の概略縦断面図である。長さ調整シム４５は、球面フランジ４０ｃ及び４１ａの球面に対応する凹面及び凸面の球面をそれぞれ両側に備えている。また、あらかじめ厚みＬ１の異なった複数の長さ調整シム４５を準備しておけば、適切な厚みの長さ調整シム４５を選定して、球面フランジ機構３４の取付角度を調整することにより、立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と、中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心とを容易に略一致させることができる。
【００４０】
以上のようにして中間部４１を入口部４０に据え付けた後、図１４に示すように、中間部４１を新規クランプ５９及び新規ボルト６０によってＲＰＶ２の内面に保持する。その後、スリーブ４３を用いて中間部４１と立上り部４２とを接続する。
【００４１】
図１５は、スリーブ４３による接続方法の一例を示す縦断面図である。スリーブ４３の上端には、その内径が上部鉛直管部分４１ｄの下端部の外径よりも大きいリップ部４６が設けられている。また、下部鉛直管部分４２ａの上端には、その内径がスリーブ４３の下端部の外径よりも大きいリップ部４７が設けられている。
【００４２】
中間部４１の位置合わせを行う際には、上部鉛直管部分４１ｄがスリーブ４３の中を略貫通するように、スリーブ４３を所定の位置より高くして、スリーブ４３が下部鉛直管部分４２ａの上端と干渉しないようにしておく。上部鉛直管部分４１ｄの軸心が下部鉛直管部分４２ａの軸心と略一致するように中間部４１の位置合わせが完了した後、スリーブ４３を下方に移動させて下部鉛直管部分42ａのリップ部４７に嵌合させる。
【００４３】
スリーブ４３の上下端部と、上部鉛直管部分４１ｄ及び下部鉛直管部分４２ａとの嵌合部にはそれぞれ間隙が空いている。このために、上部鉛直管部分４１ｄの軸心と下部鉛直管部分４２ａの軸心とが完全に一致していなくても、スリーブ４３は適切に傾く。
【００４４】
よって、スリーブ４３と上部鉛直管部分４１ｄ及び下部鉛直管部分４２ａとの嵌合は、無理なく（容易に）行うことができる。また、上部鉛直管部分４１ｄと下部鉛直管部分４２ａとの据付後の距離が多少変更されても、スリーブ４３の上下端部と、上部鉛直管部分４１ｄ及び下部鉛直管部分４２ａとの嵌合部は上下に摺動できるために、その変更に容易に対応できる。
【００４５】
スリーブ４３の上部鉛直管部分４１ｄ及び下部鉛直管部分４２ａとの嵌合部は、各々のリップ部４６及びリップ部４７を全周にわたり溶接することによって液密に固定する。
【００４６】
以上説明したように、スリーブ４３を用いることにより、上部鉛直管部分41ｄの軸心と下部鉛直管部分４２ａの軸心とが完全に一致していなくても、調整後のずれを吸収することができる。また、溶接することで新規炉心スプレイ配管３５にて供給するスプレイ水の漏洩を防止することが出来る。
【００４７】
以上が炉心スプレイ配管の交換作業の主たる工程である。以降は、ステップＡ９〜Ａ１１において、炉水位を上昇し、炉内の遮蔽体を撤去して、その後、燃料集合体を装荷する等、原子炉の復旧作業を行う。
【００４８】
尚、圧力容器内壁の除染方法は、本実施例で記載した化学除染の他に、高圧水を炉壁に当てるジェット洗浄，ブラシ等で掻き取る機械除染等も用いることができる。
【００４９】
また、除染の実施時期は、作業者が既設炉心スプレイ配管１を撤去する時の被曝低減のためには、既設炉心スプレイ配管１を撤去する前が最適である。しかしながら、既設炉心スプレイ配管１の線量が低く、撤去時に作業者の被曝量が小さい場合には、図１におけるステップＡ１の後からステップＡ５までの間のどこで実施してもよい。
【００５０】
また、上記実施例では、図９あるいは図１３に示す球面フランジ機構３４を用いたが、図１６〜図１９に示すような球面フランジ機構４８〜５１を用いてもよい。
【００５１】
図１６は別の一例である球面フランジ機構４８を示す図で、一方の球面フランジ４８ａが滑らかな凸型の球面を有しており、相対する他方の球面フランジ48ｂも滑らかな凸型の球面を有している。球面フランジ４８ａと４８ｂとの間には、各々の凸型の球面に対応する凹型の球面をその両側に有する長さ調整シム４８ｄが挟まれて、締結ボルト４８ｃにより固定される。
【００５２】
あらかじめ厚みＬ２の異なった複数の長さ調整シム４８ｄを準備しておけば、適切な厚みの長さ調整シム４８ｄを選定し、球面フランジ機構４８の取付角度を調整することにより、立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心とを容易に略一致させることができる。なお、図１６に示す球面フランジ機構４８を用いることにより、図９に示す球面フランジ機構３４に比べて、同じ曲げ角度で長さ調整幅をより大きくすることができる。
【００５３】
図１７は別の一例である球面フランジ機構４９を示す図で、一方の球面フランジ４９ａが滑らかな凹型の球面を有しており、相対する他方の球面フランジ49ｂも滑らかな凹型の球面を有している。球面フランジ４９ａと４９ｂとの間には、各々の凹型の球面に対応する凸型の球面をその両側に有する長さ調整シム４９ｄが挟まれて、締結ボルト４９ｃにより固定される。
【００５４】
あらかじめ厚みＬ３の異なった複数の長さ調整シム４９ｄを準備しておけば、適切な厚みの長さ調整シム４９ｄを選定し、球面フランジ機構４９の取付角度を調整することにより、立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心とを容易に略一致させることができる。なお、図１７に示す球面フランジ機構４９を用いることにより、図９に示す球面フランジ機構３４に比べて、同じ長さ調整幅で曲げ角度をより大きくすることができる。
【００５５】
図１８は、別の一例である球面フランジ機構５０を示す図で、一方のフランジ５０ａが滑らかな平面を有しており、相対する他方の球面フランジ５０ｂは滑らかな凹型の球面を有している。フランジ５０ａと球面フランジ５０ｂとの間には、球面フランジ５０ｂの凹型の球面に対応する凸型の球面をその片側に有し、もう一方の側は平面である長さ調整シム５０ｄが挟まれて、締結ボルト５０ｃにより固定される。
【００５６】
あらかじめ厚みＬ４の異なった複数の長さ調整シム５０ｄを準備しておけば、適切な厚みの長さ調整シム５０ｄを選定し、球面フランジ機構５０の取付角度を調整することにより、立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心とを容易に略一致させることができる。
【００５７】
なお、図１８に示す球面フランジ機構５０を用いることにより、図９に示す球面フランジ機構３４のように曲げと捩れを同時に調整する必要がない。例えば、長さ調整シム５０ｄの球面側を用いて曲げのみを微調整して、長さ調整シム50ｄと球面フランジ５０ｂとを仮止めし、その後、長さ調整シム５０ｄの平面側を用いて捩れのみを微調整することが可能となる。これにより、調整が容易となる。
【００５８】
図１９は別の一例である球面フランジ機構５１を示す図で、一方のフランジ５１ａが滑らかな平面を有しており、相対する他方の球面フランジ５１ｂは滑らかな凸型の球面を有している。フランジ５１ａと５１ｂの間には、球面フランジ５１ｂの凸型の球面に対応する凹型の球面をその片側に有し、もう一方の側は平面である長さ調整シム５１ｄが挟まれて、締結ボルト５１ｃにより固定される。
【００５９】
あらかじめ厚みＬ５の異なった複数の長さ調整シム５１ｄを準備しておけば、適切な厚みの長さ調整シム５１ｄを選定し、球面フランジ機構５１の取付角度を調整することにより、立上り部４２の下部鉛直管部分４２ａの軸心と中間部４１の上部鉛直管部分４１ｄの軸心とを容易に略一致させることができる。
【００６０】
なお、図１９に示す球面フランジ機構５１を用いることにより、図９に示す球面フランジ機構３４のように曲げと捩れを同時に調整する必要がない。例えば、長さ調整シム５１ｄの球面側を用いて曲げのみを微調整して、長さ調整シム51ｄと球面フランジ５１ｂとを仮止めし、その後、長さ調整シム５１ｄの平面側を用いて捩れのみを微調整することできる。これにより、調整が容易となる。
【００６１】
尚、図１８に示す球面フランジ機構５０において、球面フランジ５０ａが滑らかな凹型の球面を有し、フランジ５０ｂが滑らかな平面を有し、５０ａ及び50ｂの面に対応する面を両側に有する長さ調整シムを挟み込んだ場合も、同様に曲げ及び捩れの機能を分散させることが出来る。また、図１９に示す球面フランジ機構５１において、球面フランジ５１ａが滑らかな凸型の球面を有し、フランジ５１ｂが滑らかな平面を有し、５１ａ及び５１ｂの面に対応する面を両側に有する長さ調整シムを挟み込んだ場合も、同様に曲げ及び捩れの機能を分散させることが出来る。
【００６２】
また、上記実施例ではスリーブ４３を用いて中間部４１と立上り部４２とを接続したが、図２０及び図２１に記載のスリーブによる接続方法も可能である。
【００６３】
図２０は、別の一例であるスリーブ５２による接続方法の説明図である。スリーブ５２の両端部は、スリーブ５２の管部（中央部）の外径よりも直径が大きな球面形状をしている。下部鉛直管部分４２ａの上端は、下部鉛直管部分４２ａの他の部分より大きな内径を有している。スリーブ５２の下端の球面の直径は、下部鉛直管部分４２ａの上端の内径と略一致し、スリーブ５２の下端の球面が下部鉛直管部分４２ａの上端内面を摺動可能に構成されている。
【００６４】
また、カラー５３の下端の内径は、その上端の内径より大きい。カラー５３の上端の内径は、上部鉛直管部分４１ｄ下端の外径と略一致し、上部鉛直管部分４１ｄの下部はカラー５３を貫通して摺動可能に構成されている。カラー５３の下端の内径は、スリーブ５２の上端の外径と略一致し、スリーブ５２の上端の球面がカラー５３の下端内面を摺動可能に構成されている。
【００６５】
中間部４１の位置合わせを行う際には、上部鉛直管部分４１ｄがカラー５３の中を略貫通するように、カラー５３を所定の位置より高くしておく。上部鉛直管部分４１ｄの軸心が下部鉛直管部分４２ａの軸心と略一致するように中間部４１の位置合わせが完了した後、スリーブ５２を下部鉛直管部分４２ａの上端部に嵌合させる。その後、スリーブ５２の上端の球面を覆うようにカラー５３を所定の位置まで下ろし、カラー５３の上端を上部鉛直管部分４１ｄに溶接固定する。
【００６６】
本スリーブ５２の両端面は球状で、それと嵌合するカラー５３の下端及び下部鉛直管部分４２ａの上端部の内面は円筒状であるため、上部鉛直管部分４１ｄの軸心と下部鉛直管部分４２ａの軸心とが完全に一致していなくてもスリーブ５２は適切に傾くことができる。これにより、スリーブ５２と上部鉛直管部分４１ｄ及び下部鉛直管部分４２ａとの取付は無理なく容易に行うことができる。また、上部鉛直管部分４１ｄと下部鉛直管部分４２ａとの据付後の距離が多少変更されても、上記のようにスリーブ５２の上下端と、上部鉛直管部分４１ｄ及び下部鉛直管部分４２ａとの嵌合部をそれぞれ上下に摺動できるため、その変更に容易に対応できる。
【００６７】
本例では、上部鉛直管部分４１ｄの下部とカラー５３は単に摺動できるように構成されているが、図２１のように上部鉛直管部分４１ｄの下部に雄ねじを、カラー５３の上端部に雌ねじを設けて、両者を螺合させてもよい。本カラー５３を用いることにより、例えば回り止めの点溶接を行うだけでスリーブの固定が可能になる。
【００６８】
また、上記例では下部鉛直管部分４２ａの上端が、下部鉛直管部分４２ａの他の部分より大きな内径を有する構造となっているが、上部鉛直管部分４１ｄと同様に、カラー５３を用いてもよい。
【００６９】
本第１実施例によれば、炉心シュラウド３の外面に取付けられる立上り部４２の取り付けフランジ４２ｄのフランジ面からのスプレイ水の漏洩を防止できるため、従来のようなシールリングを必要とせず、原子炉内への異物混入を防ぐことができる。
【００７０】
また、新規炉心スプレイ配管３５の途中に、球面フランジ機構３４，４８，４９，５０または５１を有することで、予めＲＰＶ２の内壁の曲率を測定し、それにあわせて精度よく配管を加工することが不要となる。即ち、新規炉心スプレイ配管３５は、例えば既設配管の製造図面（製作図面）やＣＡＤデータ等に基づいて予め製作しておけば良い。新規配管をこのように製作しても、炉内での配管の位置合わせを球面フランジ機構の調整により容易に行えるため、交換（取替）作業を短期間で行え、作業員の放射線被曝量も低く抑えることができる。
【００７１】
さらに、新規炉心スプレイ配管を予め製造することにより、原子炉の定検（定期検査）期間中における炉心スプレイ配管の取替作業工程を短縮でき、これは定検期間の短縮に寄与する。
【００７２】
次に、本発明による炉心スプレイ配管の取替方法の第２実施例を図２２を用いて説明する。図２２は、本実施例の作業手順を示すフローチャートである。
【００７３】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ステップＢ３〜Ｂ５の手順である。ステップＢ１〜Ｂ２，Ｂ６〜Ｂ１１は、第１実施例のステップＡ１〜Ａ２，Ａ６〜Ａ１１と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００７４】
本実施例のステップＢ３では、図１のステップＡ４と同様に、炉内に放射線の遮蔽体を設置する。ステップＢ４では、図１のステップＡ５と同様に、炉水位をシュラウド遮蔽体３７近傍まで低下する。ここで近傍とは、少なくともシュラウド遮蔽体３７の上面より下側である。
【００７５】
ステップＢ５では、図１のステップＡ３と同様に、既設の炉心スプレイ配管１の切断及び撤去を行う。ただし、本実施例の場合は、ステップＢ４で炉水位が下がっているため、既設の炉心スプレイ配管１のＲＰＶ側の端部の切断撤去作業及び切断後の配管の撤去作業は、大気中で実施される。
【００７６】
このため第２実施例では、第１実施例と同様の効果が得られると共に、既設の炉心スプレイ配管１を撤去する作業を大気中で作業員が接近して行えるため、作業が容易となり、交換工程をより短くすることができる。
【００７７】
次に、本発明による炉心スプレイ配管の取替方法の第３実施例を、図２３及び図２４を用いて説明する。図２３は、本実施例の作業手順を示すフローチャートである。
【００７８】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ステップＣ６が追加されたことである。ステップＣ１〜Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ１２は第１実施例のＡ１〜Ａ５，Ａ６〜Ａ１１と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００７９】
第３実施例の特徴は、既設の炉心スプレイ配管１を撤去し、炉内遮蔽体を設置して、炉水位低下後に、ステップＣ６において、炉心スプレイスパージャ９の内面に予防保全処理を施すことである。
【００８０】
本実施例では、予防保全処理の一例としてウォータジェットピーニング(WJP)を行った場合について説明する。図２４はＷＪＰの説明図で、（ａ）はＷＪＰ方法の手順を示す図、（ｂ）はＷＪＰヘッド挿入ガイドの取付状態を示す概略縦断面図、（ｃ）はＷＪＰの施行状態を示す概念図である。
【００８１】
まず、ステップＤ１において、図２４（ｂ）に示すＷＪＰヘッド挿入用のガイド５８を設置する。ガイド５８は、ＷＪＰ施工を行うヘッド部３６を円滑に予防保全対象部まで挿入するためのものである。次に、ステップＤ２において、ヘッド部３６をガイド５８から炉心スプレイスパージャ９内に挿入する。ヘッド部３６を施工対象部まで移動後、ステップＤ３において、ＷＪＰを施工する。WJPの施工後、ステップＤ４において、ヘッド部３６をガイド５８から取り出す。その後、ステップＤ５において、ガイド５８を取り外す。
【００８２】
図２４（ｃ）を用いて、ＷＪＰの施行状況を説明する。オペレーションフロア５４ａ上に制御盤５４と高圧水ポンプ５５を設置する。高圧水ポンプ５５から吐出された高圧水は、高圧ホース５６を通り、ヘッド部３６に搭載されたノズル（図示せず）から噴出して炉水中にキャビテーションを生成する。このキャビテーションの崩壊時の衝撃力により炉心スプレイスパージャ９の内表面に圧縮応力を付与する。
【００８３】
これにより、応力腐食割れの要因の一つである引張残留応力を低減できるため、応力腐食割れの発生を抑制できる。ヘッド部３６は、ヘッド駆動機構５７により炉心スプレイスパージャ９の内部を前進，後退及び回転することができ、炉心スプレイスパージャ９の内部の任意の位置に移動できる。
【００８４】
予防保全処理を実施する時期は、ステップＣ６が最適である。これは、炉水位低下後は作業者がより近くまでアクセスでき、また、炉心シュラウド外面を加工する前は加工面にガイドを触れることなく作業できるためである。しかし、既設の炉心スプレイ配管１を撤去した後、新規炉心スプレイ配管の立上り部４２を据え付けるまでの間に、炉心スプレイスパージャ９の内面に予防保全処理を施すことが可能である。したがって、この予防保全処理は図２３中の、既設炉心スプレイ配管切断・撤去後から炉心スプレイ配管（立上り管）据付の前までのどの時点で実施してもよい。
【００８５】
また、図２４では、予防保全処理の一例としてウォータジェットピーニングを説明したが、例えばレーザーピーニングや高耐食材のクラッディング等を用いることができる。
【００８６】
本第３実施例では、第１実施例と同様の効果が得られると共に、既設の炉心スプレイスパージャ９の内面に応力腐食割れの予防保全処理を行うことにより、炉心スプレイ配管の交換後の炉内構造物の信頼性がより増すことになる。
【００８７】
次に、本発明による炉心スプレイ配管の取替方法の第４実施例を、図２５及び図２４を用いて説明する。図２５は、本実施例の作業手順を示すフローチャートである。
【００８８】
本実施例が第２実施例と異なる点は、ステップＥ６が追加されたことである。ステップＥ１〜Ｅ５，Ｅ７〜Ｅ１２は、第２実施例のステップＢ１〜Ｂ５，Ｂ６〜Ｂ１１と同じであるので、ここでは説明を省略する。第４実施例の特徴は、既設の炉心スプレイ配管１を撤去した後、ステップＥ６において、炉心シュラウド外面加工前に、炉心スプレイスパージャ９の内面に予防保全処理を施すことである。予防保全処理は、第３実施例と同様に、図２４に示したようなウォータジェットピーニングやレーザーピーニング等が適用できる。
【００８９】
また、この予防保全処理を行う時期は、炉心シュラウド外面加工の前が最適であるが、新規炉心スプレイ配管立上り部４２を据え付ける前であればよい。
【００９０】
本第４実施例では、第２実施例と同様の効果が得られると共に、既設の炉心スプレイスパージャ９の内面に応力腐食割れの予防保全処理を行うことにより、炉心スプレイ配管の交換後の炉内構造物の信頼性がより増すことになる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、炉心スプレイ配管の取替作業を短期間で容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本第１実施例の作業手順を示すフローチャート。
【図２】原子炉圧力容器の概略縦断面図。
【図３】原子炉圧力容器内での炉心スプレイ配管の設置状態を示す部分切欠き斜視図。
【図４】炉心スプレイ配管と炉心シュラウドとの接合部を示す縦断面図。
【図５】炉心スプレイ配管と原子炉圧力容器ノズルサーマルスリーブとの接合部を示す縦断面図。
【図６】遮蔽体の設置状況を示す図で、（ａ）は炉心シュラウド周りの概略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図。
【図７】原子炉圧力容器内部に新規炉心スプレイ配管を設置した状態を示す部分切欠き斜視図。
【図８】ステップＡ６−２終了後における立上り部の取付け状態を示す図で、（ａ）は立上り部周辺の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図。
【図９】球面フランジ機構３４の説明図で、（ａ）は球面フランジ機構３４の概略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１０】球面フランジ機構の曲げ補正機能の説明図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は補正による状態変化を示す図、（ｃ）は補正後の状態を示す図。
【図１１】球面フランジ機構の捩れ補正機能の説明図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は補正による状態変化を示す図、（ｃ）は補正後の状態を示す図。
【図１２】球面フランジ機構３４による軸方向の距離補正機能の説明図で、（ａ）は補正前の状態を示す図、（ｂ）は補正後の状態を示す図。
【図１３】球面フランジ機構の長さ調整シムを示す横断図。
【図１４】半円環パイプ部分の新規クランプによる固定を示す縦断面図。
【図１５】スリーブによる接続方法の一例を示す縦断面図。
【図１６】一方のフランジは凸型球面を有し、他方のフランジも凸型球面を有する球面フランジの断面図。
【図１７】一方のフランジは凹型球面を有し、他方のフランジも凹型球面を有する球面フランジの断面図。
【図１８】一方のフランジは平面を有し、他方のフランジは凹型球面を有する球面フランジの断面図。
【図１９】一方のフランジは平面を有し、他方のフランジは凸型球面を有する球面フランジの断面図。
【図２０】スリーブによる接続方法の一例を示す縦断面図。
【図２１】スリーブによる接続方法の一例を示す縦断面図。
【図２２】本第２実施例の作業手順を示すフローチャート。
【図２３】本第３実施例の作業手順を示すフローチャート。
【図２４】ＷＪＰの説明図で、（ａ）はＷＪＰ方法の手順を示す図、（ｂ）はＷＪＰヘッド挿入ガイドの取付状態を示す概略縦断面図、（ｃ）はＷＪＰの施行状態を示す概念図。
【図２５】本第４実施例の作業手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…炉心スプレイ配管、１ａ，４０ａ…ティー、１ｂ…半円環パイプ部分、１ｃ…鉛直管、１ｄ…立上り管、１ｅ，４３，５２…スリーブ、２…原子炉圧力容器、３…炉心シュラウド、４…ノズルセーフエンド、５…サーマルスリーブ、９…炉心スプレイスパージャ、１０，４２ｃ…水平管、１１…リングブラケット、３４，４８，４９，５０，５１…球面フランジ機構、３６…ヘッド部、３７…シュラウド遮蔽体、３８…炉壁遮蔽体、３９…新規サーマルスリーブ、４０…新規炉心スプレイ配管の入口部、４０ｂ…半円環パイプ入口部分、４０ｃ，４１ａ，４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ，５０ｂ，５１ｂ…球面フランジ、４１…新規炉心スプレイ配管の中間部、４１ｂ…半円環パイプ中間部分、４１ｃ…上部エルボー、４１ｄ…上部鉛直管部分、４２…新規炉心スプレイ配管の立上り部、４２ａ…下部鉛直管部分、４２ｂ…下部エルボー、４２ｄ…取り付けフランジ、４５，４８ｄ，４９ｄ，５０ｄ，５１ｄ…長さ調整シム、５０ａ，５１ａ…フランジ、５３…カラー。

Claims

既設の炉心スプレイ配管を取り外す第１ステップと、
原子炉圧力容器の外部からスプレイ水を導入するための新規炉心スプレイ配管入口部を取り付ける第２ステップと、
炉心シュラウドを通して炉心スプレイスパージャに前記スプレイ水を導くための新規炉心スプレイ配管立上り部を取り付ける第３ステップと、
その後、前記入口部から導入されたスプレイ水を前記立上り部に導くための配管として機能する新規炉心スプレイ配管中間部を、前記入口部に接続する第４ステップと、
前記中間部を前記立上り部に接続する第５ステップとを備え、
前記入口部は端部に第１のフランジを有する半円環パイプ入口部分を具備し、
前記中間部は端部に第２のフランジを有する半円環パイプ中間部分、及び上部鉛直管部分を具備し、
前記立上り部は下部鉛直管部分を具備し、
前記第１のフランジ及び前記第２のフランジはその接触面が略球面状であり、
前記第４ステップは、前記第１のフランジと前記第２のフランジとを接続することにより、前記半円環パイプ入口部分と前記半円環パイプ中間部分とを接続し、
前記第５ステップでは、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの接触状態を調整することにより、前記中間部の上部鉛直管と前記立上り部の下部鉛直管との位置を合わせて接続することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
既設の炉心スプレイ配管を取り外す第１ステップと、
原子炉圧力容器の外部からスプレイ水を導入するための新規炉心スプレイ配管入口部を取り付ける第２ステップと、
炉心シュラウドを通して炉心スプレイスパージャに前記スプレイ水を導くための新規炉心スプレイ配管立上り部を取り付ける第３ステップと、
その後、前記入口部から導入されたスプレイ水を前記立上り部に導くための配管として機能する新規炉心スプレイ配管中間部を、前記入口部に接続する第４ステップと、
前記中間部を前記立上り部に接続する第５ステップとを備え、
前記入口部は端部に第１のフランジを有する半円環パイプ入口部分を具備し、
前記中間部は端部に第２のフランジを有する半円環パイプ中間部分、及び上部鉛直管部分を具備し、
前記立上り部は下部鉛直管部分を具備し、
前記中間部の一端を前記入口部の端部の配管中心軸に対する円周方向に回転可能な機能及び、前記中間部の一端の配管中心軸を前記入口部の端部の配管中心軸に対して傾ける機能を、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの少なくとも何れかで有し、
前記第４ステップは、前記第１のフランジと前記第２のフランジとを接続することにより、前記半円環パイプ入口部分と前記半円環パイプ中間部分とを接続し、
前記第５ステップでは、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの少なくとも何れかが有する前記機能を用いて、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの接触状態を調整することにより、前記中間部の上部鉛直管と前記立上り部の下部鉛直管との位置を合わせて接続することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項１又は２において、前記入口部は、ティーと、前記ティーに接続された前記半円環パイプ入口部分とを具備し、
前記中間部は、前記半円環パイプ中間部分と、前記半円環パイプ中間部分に接続された第１のエルボーと、前記第１のエルボーに接続された上部鉛直管部分とを具備し、
前記立上り部は、下部鉛直管部分と、前記下部鉛直管部分に接続された第２のエルボーと、前記第２のエルボーに接続された水平管と、前記水平管に接続された取付フランジとを具備することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項３において、前記第３ステップでは、前記立上り部の前記取付フランジが、前記炉心シュラウド外面側の配管切断部を覆うように前記炉心シュラウド外面に接続され、その接続部は前記立上り部の前記スプレイ水が外部に漏れることを防ぐ構造を有することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項４において、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジは、一方のフランジが凸型を有し、他方のフランジが前記凸型に対応する凹型を有することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項１乃至５の何れかにおいて、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジのボルト穴が該フランジの中心軸に対する円周方向に延びた長穴となっていることを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項１乃至６の何れかにおいて、前記第５ステップでは、前記中間部の上部鉛直管と前記立上り部の下部鉛直管とをスリーブにより液密に接続することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項１乃至７の何れかにおいて、前記第４ステップでは、前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間隔を調整する長さ調整シムを介して、前記第１のフランジと前記第２のフランジとを接続することを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項８において、前記長さ調整シムは、前記第１のフランジの接触面と前記第２のフランジの接触面に対応する凹面，凸面又は平面をその両側に備えていることを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
請求項１乃至９の何れかにおいて、前記中間部は前記原子炉圧力容器の曲率に対応する曲管部を有し、前記中間部は前記既設の炉心スプレイ配管の製造図面又はＣＡＤデータの少なくとも何れかに基づいて予め製造されたものを用いることを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。
既設の炉心スプレイ配管を取り外す第１ステップと、
原子炉圧力容器の外部からスプレイ水を導入するための新規炉心スプレイ配管の入口部を取り付ける第２ステップと、
炉心シュラウドを通して炉心スプレイスパージャに前記スプレイ水を導くための新規炉心スプレイ配管の立上り部を取り付ける第３ステップと、
その後、前記入口部から導入されたスプレイ水を前記立上り部に導くための配管として機能する新規炉心スプレイ配管の中間部の端部と、前記入口部の一端とを夫々フランジにより接続する第４ステップと、
前記中間部の他端と前記立上り部の上端とを接続する第５ステップとを備え、
前記第４ステップの前記フランジはその接触面が略球面のものを夫々用い、
前記第５ステップでは前記フランジの接触状態を調整することにより、前記中間部と前記立上り部の位置を合わせて接続し、
前記中間部は前記原子炉圧力容器の曲率に対応する曲管部を有し、該中間部は前記既設の炉心スプレイ配管の製造図面又はＣＡＤデータの少なくとも何れかに基づいて予め製造されたものを用いることを特徴とする炉心スプレイ配管の取替方法。