JP4043668B2 - Surface processing equipment for in-reactor installation equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内構造物の予防保全を目的としてインコアモニタ案内管及びインコアモニタハウジングの構成材料であるオーステナイト系ステンレス鋼に実施するための原子炉内据付機器の表面加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子炉内構造物はオーステナイト系ステンレス鋼などの十分な耐食性と高温強度を有する材料で構成されるが、高温高圧下での長期に亘る運転及び中性子照射に起因する材料劣化の問題が懸念されている。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及び引張り残留応力が形成されているため、潜在的な応力腐食割れ(以下、SCC と記す)発生の可能性を有している。
【0003】
ショットピーニングは上記SCC の予防保全として有効な技術であり、金属の小球(ショット)を高圧空気等により高速で投射し、その運動エネルギーを利用して材料表面を塑性変形させ引張り残留応力を圧縮応力に変え、これによりSCC の3要因(材料、環境、応力)の1つである応力因子(溶接時の引張り残留応力)を除去して溶接部近傍のSCC の発生を防止する。
【0004】
通常の定期点検時において、作業員のアクセス困難な原子炉底部のインコアモニタ案内管などの部位は、炉内構造物の取替作業と並行して気中でショットピーニングを施工することが望ましい。
【0005】
この場合、高圧空気でショットを投射することとなり、原子炉圧力容器内に仮設したテンプレートにショット噴射装置を設置し、作業員が仮設の炉底部シールド上から林立するインコアモニタ案内管下方の狭隘部に下向きに身を乗り出してインコアモニタハウジングとの溶接部近傍へショットピーニング施工を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作業員が下向きに身を乗り出す無理な姿勢をとるため、施工部位に正確にピーニングヘッドを位置決めすることが難しく、また、施工位置の把握や移動にも時間を要するため施工時間が長くなる課題がある。
【0007】
また、施工にあたって原子炉圧力容器内を洗浄するものの、炉内構造物自体が若干放射化していること、及び洗浄して除去できない放射性物質が若干残ることから、作業場所である原子炉圧力容器内底部は放射線環境となり、施工時間が長くなるにつれて作業員の被曝線量が増大する課題がある。
【0008】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、林立するインコアモニタ案内管下方の狭隘部においても正確な位置決めができ、施工時間を短くするとともに、作業員の放射線被曝線量を低減できる原子炉内据付機器の表面加工装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングとの溶接部近傍を気中でショットピーニング施工する原子炉内据付機器の表面加工装置であって、この表面加工装置は、インコアモニタ案内管に固定されるクランプ機構にハンドルを介して支持される装置本体と、この装置本体に固定されてCRDハウジングの上面に接触させることによって位置決めする位置決め機構と、前記装置本体に昇降機構および旋回機構によって昇降および旋回可能に取付けられてショットを噴射するピーニングヘッド機構と、噴射されたショットを回収するショット回収装置とを備えていることを特徴とする。
【0010】
請求項1の発明によれば、原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングで構成される狭隘部の任意の溶接部近傍へショットピーニング施工ができるとともに、ヘッド昇降機構と旋回機構を各々単独で動作できるので装置を小型化できる。
【0011】
又、各々の機構や装置を同時に作動できるので、ショットピーニング施工速度が単独動作に比べ倍速となり、施工時間を短縮できる。さらに、ショットの噴射、回収、旋回、昇降を一連の動作で行うことができる。よって、作業員の操作負荷を減ずることができ、施工時間も短縮でき、放射線被曝量を低減できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1から図3により本発明に係る原子炉内据付機器の表面加工装置の実施の形態を説明する。
図1は本実施の形態に係る図2及び図3に示した表面加工装置8を原子炉圧力容器1内に設置して表面加工作業を行っている状態を示している。図2は本実施の形態に係る表面加工装置8を拡大して示し、CRDハウジング5内に設置してインコアモニタ案内管3の溶接部51をショットピーニングしている状態を拡大して示し、図3は図2における装置本体26の上端開口部を閉塞するためのふた27の上面図である。
【0018】
図1において符号1は原子炉圧力容器で、この原子炉圧力容器1は原子炉建屋に設置された原子炉ウェル内にペデスタルを介して立設している。原子炉圧力容器1内には円筒状の炉心シュラウド2が設置され、この炉心シュラウド2の内側には多数のインコアモニタ案内管3が林立している。インコアモニタ案内管3は図2に拡大して示すように原子炉圧力容器1の鏡板に取付けられているインコアモニタハウジング4に溶接接合されている。
【0019】
原子炉圧力容器1内に林立しているインコアモニタ案内管3の下方に接続したインコアモニタハウジング4は同様に原子炉圧力容器1の鏡板に取付けられた制御棒駆動機構ハウジング5(以下、CRDハウジング5と呼ぶ)間の狭隘部に設置されている。
【0020】
炉心シュラウド2の下端にはシュラウドサポートシリンダ6が設けられており、このシュラウドサポートシリンダ6と原子炉圧力容器1との接合部付近のレベルには仮設シールド7が配置されている。
【0021】
本実施の形態に係る表面加工装置8は図2に拡大して示したように仮設シールド7の開口部7aを利用してCRDハウジング5内のインコアモニタ案内管3に設置されている。すなわち、図2に示したように、表面加工装置8はインコアモニタ案内管3とインコアモニタハウジング4との溶接部51の近傍へショットを投射できるように設置される。
【0022】
表面加工装置8は有底容器状装置本体26、装置本体26の上端開口を閉塞するふた27、投射されたショットを吸引回収するピーニングヘッド機構9、ピーニングヘッド機構9を上下に昇降できる昇降機構10、ピーニングヘッド機構9をインコアモニタ案内管3全周に旋回させる旋回機構11、ピーニングヘッド機構9を施工部位の溶接部51に位置決めする位置決め機構12、装置本体26に取付けたハンドル46をインコアモニタ案内管3に固定するクランプ機構13及びショットを高圧空気で噴射及び回収するショット噴射回収装置14、ピーニングヘッド機構9、昇降機構10、旋回機構11を運転制御できる制御盤39から構成されている。
【0023】
ピーニングヘッド機構9は溶接部51にノズル穴52からショットを投射する投射ノズル15、投射ノズル15を固定している昇降シャフト16、投射ノズル15の上下方向の位置表示をする目盛17を有している。昇降シャフト16は、シャフトハウジング22で包囲されている。ショットを外部へ漏洩させないために、装置本体26とふた27には密封用ゴムシール30が設けられている。
【0024】
また、図3に示したようにふた27は中央部から半割りの2分割構成となっており、ふた27には4つの孔と、この孔を塞ぐ金網49を有し、2分割部分にはヒンジ45、パチン錠29を有している。なお、装置本体26には脚48が取付けられ、ふた27にサポート43、及びシャフトハウジング22が取付けられている。装置本体26はふた27と同様に中央部から2分割できるようになっている。
【0025】
脚48は表面加工装置8を自立させるためのものである。図3に示すふた27に4ヶ所設けた穴には金網49が溶接で取付けられている。この穴はショット回収時の空気取入口である。サポート43はふた27に取付けられており、シャフトハウジング22を介して昇降機構10を支持している。
【0026】
昇降機構10は昇降モータ19と昇降モータ19にシャフトを介して接続しているボールねじ20と昇降シャフト16に固定されたナット21により構成されている。昇降モータ19が回転するとそれに伴ってボールねじ20が回転するが、ボールねじ20は昇降シャフト16のシャフトハウジング22によって固定されているため、上下動することはない。
【0027】
したがって、昇降モータ19の駆動によりボールねじ20が回転し、この回転に伴って昇降シャフト16に固定されたナット21が上下動し、これによって投射ノズル15が上下する。又、投射ノズル15の上下動に伴い目盛17が上下動するため、シャフトハウジング22に固定された指示棒18によって投射レベルの確認ができる。
【0028】
旋回機構11は装置本体26の外側に取付けられた旋回モータ23と、この旋回モータ23の回転軸に取付けられた小径旋回ギア24と、この小径旋回ギア24と噛合する大径旋回ギア25とから構成されている。大径旋回ギア25に投射ノズル15が貫通して上下動自在となっている。
【0029】
大径旋回ギア25には穴が設けられ、その穴に金網50が取付けられており、この穴がショット吸引時の空気取入口となっている。旋回モータ23の回転に伴い、小径旋回ギア24が旋回し、この動力が大径旋回ギア25に伝わって投射ノズル15がインコアモニタ案内管3の周りを回転移動し、溶接部51の近傍全周をショットピーニング施工できるようになっている。
【0030】
ピーニングヘッド機構9の溶接部51へ正確に位置決めする位置決め機構12は投射ノズル15に接している大径旋回ギア25を接触包囲している装置本体26に固定されている。位置決め機構12の上部下面をCRDハウジング5上面に接触させることにより、投射ノズル15を溶接部51に位置決めすることができる。
【0031】
装置本体26をインコアモニタ案内管3に固定するクランプ機構13は装置本体26に接続されたハンドル46と半割パイプ47とからなっている。クランプ機構13は蝶ナット28を弛めることによって半割パイプ47を開き、インコアモニタ案内管3を任意の位置で挟み込み装置を固定することができる。
【0032】
装置本体26、ふた27及び大径旋回ギア25は上部から見て2分割されており、装置本体26及び大径旋回ギア25は各々ボルト締結によって一体化される。又、ふた27はヒンジ45によって接続されパチン錠29によって一体化できる。装置本体26、ふた27及び大径旋回ギア25は各々ボルト(図示せず)を弛めかつパチン錠29を解除することによりインコアモニタ案内管3へ容易に着脱することができる。
【0033】
装置本体26の底面、大径旋回ギア25の上面及びふた27の下面には、各々インコアモニタ案内管3との接触部にゴムシール30が接着されている。このゴムシール30により装置本体26の下部側面に取付けられた吸引管31から万一ショットが全て回収されなかった場合にショットが装置本体26の外部へ漏洩しないよう、装置本体26の内部を密封できる構造になっている。
【0034】
ショット噴射回収装置14は図1に示したように噴射ユニット32、集塵ユニット33、投射ホース34、回収ホース35、ダクトホース36、コンプレッサ37及び空気配管38とからなっている。投射ホース34の一方はピーニングヘッド機構9の投射ノズル15に接続され、他方は噴射ユニット32に接続されている。噴射ユニット32とコンプレッサ37は空気配管38により接続されている。噴射ユニット32と集塵ユニット33はダクトホース36により接続されている。回収ホース35の一方は装置本体26の吸引管31に接続され、他方は噴射ユニット32に接続されている。
【0035】
集塵ユニット33をショット投射前から予め駆動させて吸引回収している状態にし、コンプレッサ37からエアを供給することにより噴射ユニット32のタンク内に入っているショット(図示せず)を投射ホース34を介してピーニングヘッド機構9の投射ノズル15から投射する。これにより、溶接部51の近傍をショットピーニング施工できるようになっている。
【0036】
又、同時に投射されたショットを吸引回収し繰り返し施工が行えるようになっている。制御盤39はショット噴射回収装置14を含めた表面加工装置8の各機構の運転制御ができるようになっている。
【0037】
つぎに上記構成における原子炉内据付機器の表面加工装置8の取扱方法の一例を説明する。
図1及び図2において、ショット噴射回収装置14の噴射ユニット32を仮設下部テンプレート40上に、又、集塵ユニット33を原子炉圧力容器バルクヘッド41上に設置し、コンプレッサ37をオペレーションフロア42上に設置する。噴射ユニット32と集塵ユニット33とダクトホース36で接続する。噴射ユニット32とコンプレッサ37とを空気配管38で接続する。噴射ユニット32に投射ホース34と回収ホース35を接続する。
【0038】
つぎに、仮設シールド7上で装置本体26、ふた27、大径旋回ギア25及びクランプ機構13を2分割し、CRDハウジング5上に位置決め機構12により位置決めをしてインコアモニタ案内管3に取付け、装置本体26を一体化する。この場合、投射ノズル15を所定の高さに設置する。
【0039】
投射ホース34及び回収ホース35をピーニングヘッド機構9の投射ノズル15と吸引管31に接続する。ショット噴射回収装置14の集塵ユニット33を駆動させ、回収ラインにより吸引回収を開始する。コンプレッサ37を駆動させる。制御盤39の運転ボタンを押すとまず噴射ユニット32が駆動し、投射ホース34を介してピーニングヘッド機構9の投射ノズル15よりショットが投射される。
【0040】
その後、所定の時間をおいて旋回機構11によりピーニングヘッド機構9が旋回し、ショットピーニング施工を行う。なお、旋回機構11が停止すると噴射ユニット32の駆動も停止する。旋回機構11でのピーニングヘッド機構9の旋回がインコアモニタ案内管3を一周すると引続き昇降機構10が駆動し、ショットピーニング施工を行う。
【0041】
上記旋回、昇降作業を繰返し実施し、所定のストロークで停止する。所定の施工部位の溶接部51に対してショットピーニング施工が終了した後、集塵ユニット33を停止する。以下、同様の手順で原子炉内底部に設置されている全てのインコアモニタ案内管3とインコアモニタハウジング4との溶接部51の近傍をショットピーニング施工する。なお、本実施の形態では溶接部51に対してショットピーニングする例で説明したが、溶接部51に限ることなく、原子炉内据付機器に対しても適用できることは勿論である。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングで構成される狭隘部のショットピーニング施工を作業員が無理な体勢をとることなく正確にピーニングヘッドを位置決めすることができ、施工時間を短縮するとともに作業員の被曝線量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る原子炉内据付機器の表面加工装置の第1の実施の形態を説明するための一部側面で示す縦断面図。
【図2】図1における原子炉内据付機器の表面加工装置を拡大し、その近傍を一部側面で示す縦断面図。
【図3】図2における表面加工装置を拡大して示す上面図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器、2…炉心シュラウド、3…インコアモニタ案内管、4…インコアモニタハウジング、5…CRDハウジング、6…シュラウドサポートシリンダ、7…仮設シールド、7a…開口部、8…表面加工装置、9…ピーニングヘッド機構、10…昇降機構、11…旋回機構、12…位置決め機構、13…クランプ機構、14…ショット噴射回収装置、15…投射ノズル、16…昇降シャフト、17…目盛、18…指示棒、19…昇降モータ、20…ボールねじ、21…ナット、22…シャフトハウジング、23…旋回モータ、24…小径旋回ギア、25…大径旋回ギア、26…装置本体、27…ふた、28…蝶ナット、29…パチン錠、30…ゴムシール、31…吸引管、32…噴射ユニット、33…集塵ユニット、34…投射ホース、35…回収ホース、36…ダクトホース、37…コンプレッサ、38…空気配管、39…制御盤、40…仮設下部テンプレート、41…原子炉圧力容器バルクヘッド、42…オペレーションフロア、43…サポート、44…切欠き、45…ヒンジ、46…ハンドル、47…半割パイプ、48…脚、49,50…金網、51…溶接部、52…ノズル穴、53…サポートレグ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface processing apparatus for in-reactor installation equipment to be applied to an austenitic stainless steel which is a constituent material of an in-core monitor guide tube and an in-core monitor housing for the purpose of preventive maintenance of structures inside the reactor.
[0002]
[Prior art]
The reactor internal structure is composed of materials with sufficient corrosion resistance and high-temperature strength, such as austenitic stainless steel, but there are concerns about material degradation due to long-term operation under high temperature and pressure and neutron irradiation. Yes. Especially in the vicinity of the welded part of the furnace internal structure, there is a possibility of potential stress corrosion cracking (hereinafter referred to as SCC) due to material sensitization and tensile residual stress formed by welding heat input. Yes.
[0003]
Shot peening is an effective technique for preventive maintenance of the above SCC. Metal spheres (shots) are projected at high speed with high-pressure air, etc., and the kinetic energy is used to plastically deform the material surface to compress the tensile residual stress. By changing to stress, the stress factor (tensile residual stress during welding), which is one of the three SCC factors (material, environment, and stress), is removed to prevent the occurrence of SCC near the weld.
[0004]
It is desirable to perform shot peening in the air in parallel with the replacement work of the in-reactor structure for the parts such as the in-core monitor guide tube at the bottom of the reactor which is difficult for workers to access during regular periodic inspection.
[0005]
In this case, the shot is projected with high-pressure air, the shot injection device is installed on the template temporarily installed in the reactor pressure vessel, and the narrow section below the in-core monitor guide tube where the worker stands from above the temporary reactor bottom shield The shot peening is performed near the welded part with the in-core monitor housing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the worker takes an unreasonable posture to lean down, it is difficult to accurately position the peening head at the construction site, and it takes time to grasp and move the construction position, so the construction time becomes long. There are challenges.
[0007]
In addition, although the reactor pressure vessel is cleaned during construction, the reactor structure itself is slightly activated and some radioactive materials that cannot be removed by cleaning remain, so the reactor pressure vessel inside the work site The bottom becomes a radiation environment, and there is a problem that the exposure dose of workers increases as the construction time becomes longer.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An atom that can be accurately positioned even in a narrow portion below the in-core monitor guide tube that stands in the forest, shortens the construction time, and reduces the radiation exposure dose of the worker. The object is to provide a surface processing apparatus for in-furnace installation equipment.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0010]
According to the first aspect of the present invention, shot peening can be performed in the vicinity of an arbitrary welded portion of a narrow portion composed of an in-core monitor guide tube and an in-core monitor housing that stands on the inner bottom of the reactor, and a head lifting mechanism and a turning mechanism Since each can be operated independently, the apparatus can be miniaturized.
[0011]
Moreover, since each mechanism and apparatus can be operated simultaneously, the shot peening construction speed is doubled compared with the single operation, and construction time can be shortened. Furthermore , shot injection , recovery, turning, and raising / lowering can be performed by a series of operations. Therefore, the operation load on the worker can be reduced, the construction time can be shortened, and the radiation exposure can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a surface processing apparatus for in-reactor installation equipment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a state in which the
[0018]
In FIG. 1,
[0019]
An in-
[0020]
A
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0025]
The
[0026]
The elevating
[0027]
Accordingly, the
[0028]
The
[0029]
A hole is provided in the large-
[0030]
A
[0031]
The
[0032]
The apparatus
[0033]
Rubber seals 30 are bonded to the contact portion with the in-core
[0034]
As shown in FIG. 1, the shot
[0035]
The
[0036]
In addition, the shots simultaneously projected can be sucked and collected to be repeatedly applied. The
[0037]
Next, an example of a method of handling the
1 and 2, the
[0038]
Next, the apparatus
[0039]
The
[0040]
Thereafter, the
[0041]
The above-mentioned turning and raising / lowering operations are repeated and stopped at a predetermined stroke. After the shot peening has been completed for the welded
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to accurately position a peening head without an operator taking an unreasonable posture in a shot peening operation of a narrow portion constituted by an in-core monitor guide tube and an in-core monitor housing standing on the bottom of the reactor. The construction time can be shortened and the exposure dose of the worker can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a partial side view for explaining a first embodiment of a surface processing apparatus for in-reactor installation equipment according to the present invention;
2 is an enlarged longitudinal sectional view of the surface processing apparatus of the in-reactor installation equipment in FIG.
FIG. 3 is an enlarged top view showing the surface processing apparatus in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
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