JP4381266B2

JP4381266B2 - 原子力容器貫通管台の異物混入防止栓およびその取扱装置

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Publication number: JP4381266B2
Application number: JP2004272099A
Authority: JP
Inventors: 良継神木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP2006084435A

Description

本発明は、原子力圧力容器および同容器の貫通管台の補修時等に用いる、貫通管台の異物混入防止栓およびその取扱装置に関するものである。

既存の原子炉容器を補修する場合や、原子炉圧力容器下部鏡の貫通管台の内面を補修する場合には、貫通管台の孔内に異物が混入しないように、予防処置として貫通管台を止栓する必要がある。また、貫通管台を補修する場合には、遠隔操作により貫通管台の内面を切削し、補修要箇所を除去する必要があるが、従来は、補修要箇所の発生を防止するため、当該貫通管台の内面を遠隔操作により、ピーニングする等の予防保全対策が実施されており、当該貫通管台の内面を切削する事例については報告されていない。
これまで、原子力容器上蓋管台におけるサーマルスリーブに検査用の穴を明けるための装置（特許文献１参照方）や、原子炉圧力容器蓋の管台検査装置（特許文献２参照方）については提案されていたが、原子力圧力容器の補修時や、その貫通管台の切削時や上記予防保全作業時に用いる原子力容器貫通管台の異物混入防止栓およびその取扱装置については提案されているものはなかった。

特許第２９８４５５０号公報（図１）特許第３０２１１５３号公報（図１）

本発明は、原子力容器および同容器の貫通管台の補修、予防保全作業時に、貫通管台の穴内に異物が混入しないように、遠隔操作により、確実安全に貫通管台を止栓する異物混入防止栓およびその取扱装置を提案することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、以下の（１）ないし（５）の手段を採用する。

（１）第１の手段に係る原子力容器貫通管台の異物混入防止栓は、原子炉容器の貫通管台の孔内に挿入して止栓する異物混入防止栓であって、底付の外筒内にスプリングとプラグ軸とがその順に収納されていて、前記プラグ軸が前記スプリングの弾力性により、前記外筒の開口端側から内部に移動可能であると共に、前記外筒の外周面に前記孔内面に密着するリング状のシールが設けられ、前記外筒の開口端側の内周面に係止部が設けられていることを特徴とするものである。

（２）第２の手段に係る原子力容器貫通管台の異物混入防止栓は、第１の手段に記載の異物混入防止栓において、前記シールが前記外筒の開口端側に設けられていることを特徴とするものである。

（３）第３の手段に係る原子力容器貫通管台の異物混入防止栓は、第１の手段に記載の異物混入防止栓において、前記係止部が輪状の突起部であることを特徴とするものである。

（４）第４の手段に係る原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の取扱装置は、第１の手段ないし第３の手段の何れかに記載の異物混入防止栓を、原子炉容器の貫通管台の孔内に挿脱着する取扱装置であって、前記貫通管台に固定する固定機構を先端に備えた固定用外筒を有し、同固定用外筒の先端より突出および任意の軸方向位置に固定可能にスリーブ軸が設けられ、前記スリーブ軸の先端部に前記異物混入防止栓の係止部に取付けられる取付け部が設けられていることを特徴とするものである。

（５）第５の手段に係る原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の取扱装置は、第４の手段に記載の取扱装置において、第３の手段に記載の異物混入防止栓を、原子炉容器の貫通管台の孔内に挿脱着する取扱装置であって、前記取付け部が、異物混入防止栓のプラグ軸を押込む押棒と、同押棒内に内装されその半径方向に開閉する一対のレバーとで構成され、同レバーを開くことにより前記異物混入防止栓の突起部に引掛け係止されることを特徴とするものである。

第１の手段に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓によれば、貫通管台の孔内に挿着時に、貫通管台は止栓され、また、止栓時に外筒の開口端部はプラグ軸により閉塞されているので、止栓使用時において、外筒内に異物が混入せず、異物混入防止栓の取外し時などに発生する恐れがある、貫通管台内への異物の混入防止が確実に行える。また、プラグ軸を外筒内部に押し付けることにより、係止部が現れるので、同係止部を活用しての異物混入防止栓の遠隔操作による係止引抜が容易に行える。

第２の手段に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓によれば、管台孔内への挿入、抜取り時に取扱い側である開口端側での防止栓外筒と管台孔との間の隙間が無くなり、同隙間への異物混入が防げると共に、管台孔内中心に防止栓の開口端側（取扱い開口端側）中心が正確に位置し、防止栓開口端側の係止部への遠隔操作による係止作業が容易かつ確実に行い得る。

第３の手段に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓によれば、係止部が比較的単純かつ簡単な構造であり、確実な係止が期待でき低コストにてその製造が行い得る。

第４の手段に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の取扱装置によれば、取扱装置をクレン吊りして固定機構により貫通管台に固定することができる。貫通管台止栓時には、スリーブ軸の先端取付け部に防止栓を取付け、スリーブ軸を固定用外筒の先端より突出させれば、防止栓が管台孔内に挿入されて止栓を行うことができる。
また、止栓取外し時には、スリーブ軸を固定用外筒の先端より突出させれば、防止栓のスリーブ軸が内部に移動し係止部が現出して、装置側の取付け部との係止が可能となり、取扱装置により防止栓の取外しが行い得る。先端に係止固定されている異物混入防止栓を、貫通管台の穴内に挿入することができる。
しかして、原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の止栓およびその取外しが、本取扱装置によれば、遠隔操作により行うことができる。

第５の手段に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の取扱装置によれば、その取付け部が、押棒と開閉レバーとの、比較的単純かつ簡単な構造であり、信頼性が高く確実な係止を遠隔操作により行うことができる。

本発明に係る原子炉容器貫通管台の異物混入防止栓および取扱装置を、図１ないし図１０に基づき説明する。図１は貫通管台装着状態における異物混入防止栓の内部構造を示す断面図、図２は図１において異物混入防止栓と取扱装置との係合状態を示す断面図、図３は異物混入防止栓に対する取扱装置の係合を開放した状態を示す説明図である。図４は貫通管台設置状態での取扱装置の内部構造を示す正面図、図５は図４において異物混入防止栓挿入状態での取扱装置の内部構造を示す正面図、図６の（ａ）は図４のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）の目盛部分の説明図、図７は図４のＢ部拡大図、図８は図４のＣ−Ｃ矢視図である。図９は第２の実施例に係る異物混入防止栓の説明図である。図１０（ａ）は第３の実施例に係る異物混入防止栓の説明図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ矢視図である。

図１および図２基づき、原子炉容器貫通管台の異物混入防止栓を説明する。図１および図２は、何れも、貫通管台に異物混入防止栓を挿入した状態を示し、図２は、後述する取扱装置のレバー８０に、異物混入防止栓１が取付けられている状態を示す。

異物混入防止栓１の外側は、底部の樹脂製の底板３、その上部にボルト２により結合されている下部スプリング押え１３、更にこの下部スプリング押え１３とネジ結合している下部の外筒１２、この外筒とその上端でネジ結合している上部の外筒７（以下、上部外筒と称す）及びその上部外周にはめ込まれているリング状のゴム製シール８等より構成されている。
外筒１２(以下、下部外筒と称す)の内部には、スプリング４が収納されていて、その下端は、下部スプリング押え１３と接触している。スプリング４の上端は、プラグ軸１０の下端とボルト６にて結合している上部スプリング押え１１に接触している。
この上部スプリング押えの上面は、下部外筒１２の内部段付き部に接触していて、スプ
リング４で圧縮されている。底板３とその上部に設けた下部スプリング押え１３をボルト２にて結合している。

上記のように上部外筒７の上部外周面にリング状のゴム製シール８を設け、貫通管台３１の孔３１ａ内面に密着させることで、異物混入防止機能を持たせている。上部外筒７の開口端側の内周面には、後述する取扱装置との取付け係止を行うための、係止部７ａである輪状の突起部が設けられている。

また、外筒１２の内部にプラグ軸１０を収納してあり、その下方に設けたスプリング４により、プラグ軸１０は、常時上方向（外筒の開口端側）に押上げ付勢されている。スプリング４の下端は、下部スプリング押え１３にて支持され、上端はプラグ軸１０の下端でボルト６により取付けられた上部スプリング押え１１により支持されている。また、プラグ軸１０の上部は、上部外筒７の内側をスライドでき、外筒内への異物混入防止のため、Ｏリング９が設けられている。

異物混入防止栓１の着脱時にプラグ軸１０が下方向に押下げられた時、内部の水を外部に逃がすために上部外筒７の周方向数箇所に孔１５が設けられている。
更に、切粉等の異物がこの孔１５より外部に流出するのを防止するためメッシュ１４を上部外筒７の内側前周に取付けている。

本異物混入防止栓１によれば、貫通管台３１の孔３１ａ内に挿着時に、貫通管台３１は止栓され、また、止栓時に外筒７の開口端部はプラグ軸１０により閉塞されているので、止栓使用時において、外筒７内に異物が混入せず、異物混入防止栓１の取外し時などに発生する恐れがある、貫通管台３１内への異物の混入防止が確実に行える。また、プラグ軸１０を外筒７内部に押し付けることにより、突起部（係止部）７ａが現れるので、同突起部７ａを活用しての異物混入防止栓１の遠隔操作による係止引抜が容易に行える。

また、上部外筒７の開口端側の外周面に貫通管台３１の孔３１ａに密着するシール８が設けてあるので、管台孔３１ａ内への挿入、抜取り時に取扱い側である開口端側での外筒７と管台孔３１ａとの間の隙間が無くなり、同隙間への異物混入が防げると共に、管台孔３１ａ内中心に防止栓１の開口端側中心が正確に位置し、防止栓の係止部への遠隔操作による係止作業が容易かつ確実に行い得る。また、係止部が輪状の突起部であり、比較的単純かつ簡単な構造であり、低コストで製造できる。

次に、図１ないし図８に基づき、上述の異物混入防止栓１を、貫通管台３１に装着および貫通管台３１から取外す取扱装置を説明する。

本取扱装置は、クレーンにより吊り上げて、図４に示すように、その先端部を貫通管台３１に固定し、その状態でストッパ４５のロックを外し、上部スリーブ６６の固定を開放することで、上部スリーブ６６はその自重により軸方向に下降して図５に示す状態となり、スリーブ軸６８の先端に係止固定されている異物混入防止栓１を、貫通管台３１の孔内に挿入することができる。異物混入防止栓１を取外す場合には、スリーブ軸６８の先端に異物混入防止栓１を取付け、ストッパ４５により上部スリーブ６６を装置本体に固定し、取扱装置をクレンにて上昇させることで、取り外しが行える。

本取扱装置は、貫通管台３１に固定する固定機構（４０、４１、６０等）を先端に備えた固定用外筒６２を有し、固定用外筒６２の先端より突出および任意の軸方向位置に固定可能にスリーブ軸６８が設けられ、スリーブ軸６８の先端部に異物混入防止栓１の係止部７ａに取付け可能な取付け部が設けられたものである。

本実施例では、上記取付け部が、異物混入防止栓１のプラグ軸１０を押込む押棒７１と、押棒７１の溝内に内装されその半径方向に開閉する一対のレバー８０とで構成され、レバー８０を開くことにより、レバー８０先端の曲がり部が、異物混入防止栓１の突起部７ａに引掛け係止される構造となっている。一対のレバー８０はスリーブ軸６８を上方に上げることにより半径方向に広がり、スリーブ軸６８を下方に下げることにより半径方向に閉じる。なお、押棒７１は下部のスリーブ６９の先端に固定されていて、レバー８０はスリーブ軸６８の先端にピン８３、８１を介して連結されている。

以下、本実施例に係る異物混入防止栓につき、更に具体的に説明する。
（１）取扱装置固定部について
取扱装置の下端部に取付けられた固定用金具６０には、貫通管台３１の上端部がはまり込むためのテーパおよび孔が設けられており、取扱装置は上方より挿入され、側面に設けられた保持シリンダ４０の空気供給口４２に空気を供給し、保持シリンダ４０内の押棒４１を貫通管台に押付けることで取扱装置を貫通管台に固定できる。

（２）異物混入防止栓押込及び着脱機構部について
貫通管台内に挿入されている異物混入防止栓を、貫通管台上に固定されている取扱工具でつかむ時は、以下（ａ）〜（ｃ）の操作による。
（ａ）手動にて取扱装置を低下させ、異物混入防止栓の上端に上部スリーブ６６、フランジ７０、下部スリーブ６９と結合している押棒７１の下端が接触し、更に取扱装置を下げていき、レバー８０がロックできる位置まで低下させる。この位置の確認は、下部スリーブ外周に設けた目盛（図示せず）を照明付カメラ９０により監視することに行う。
（ｂ）この後、取扱装置上部に設けているシリンダ４９の空気供給口５２に空気を供給することで、シリンダ内のピストン５０が上昇する。ピストン５０は、中間部に設けている連結軸６７を介してスリーブ軸６８を上昇させる。

図２に示すように、スリーブ軸６８の下端には、押棒７１に取付けられたピン８１の回りを回転する２板のレバー８０が取付けられており、このレバー８０の上部にスリット８２が各々垂直軸に対して左右対称の斜め方向に設けられ、スリーブ軸６８の下端に設けられたピン８３がこの２枚のスリット８２にはまり込んでいる。
スリーブ軸６８が上がることでピン８３が上がり、これによりレバー８０が外側に回転し、異物混入防止栓内の段付き部にはまり込み、ロック状態が得られる。ピストン５０と連結軸６７の結合部にはレベル表示板５５が取付けられていて、シリンダ取付円筒５６に設けられた開口部５７の外側まで延びている。
図６（ａ）（ｂ）に示すように、シリンダ取付円筒５６の外側には目盛８４が設けてあり、ロックＥ及びアンロックＤ状態の確認を行う。目盛８４の読取は別途用意する投込みカメラで行う。
（ｃ）アンロックＤは、スリーブ軸６８をロック時のレベルから若干低下させ、上記と逆の操作で行える。

（３）取扱装置挿入時ガイド部について
取扱装置は、貫通管台３１の上端に設置される固定用金具６０及び固定用外筒６２により固定されるが、固定用外筒６２の上端に上部挿入ガイド６３を設け、この中を上部スリーブ６６を貫通、スライドさせる構造とすることで、取扱装置の上下移動時のガイドとしている。
又、下部ガイドとしては、図８に示すように、固定用金具６０にボルト９２を植込みその上端部にガイドフランジ取付板９３を固定し、中央部にガイドフランジ９４を設けている。このガイドフランジ９４に前述の上部スリーブ６６とその下端部に設けられたフランジ７０を介して結合している下部スリーブ６９が貫通していて、取扱装置の上下移動時におけるガイドとなっている。

取扱装置を挿入する時のガイドとして以下（ａ）（ｂ）の構成としている。
（ａ）上部ガイド
固定用外筒６２の上部に上部ガイド６３を設置し、この上部ガイド６３に設けた孔内を上部スリーブ６６が貫通する構造となっていて、取扱装置の上下移動時のガイド機能を有している。
（ｂ）下部ガイド
固定金具６０上にボルト９２を埋込みその上部にガイドフランジ取付板９３を固定し、このガイドフランジ取付板９３に孔あきのガイドフランジ９４を設け、この孔内を下部スリーブ６９が貫通する構造となっていて、取扱装置の上下移動時のガイド機能を有している。以上の２つの位置でのガイドにより安定した取扱装置の挿入が可能となる。

（４）取扱装置挿入時のストッパ部について
異物混入防止栓１を貫通管台３１に挿入する場合、図４に示すように、固定用金具６０が貫通管台３１に設置された状態で異物混入防止栓１を挿入口部７７から確実に挿入を行うため、固定用外筒６２の上部にストッパシリンダ４４を設け、内部のピストンに結合しているストッパ４５を押出した状態にし、フランジ７０がストッパ４５と干渉することで挿入を一時的に中止できる構造としている。照明付カメラ９５で確実な設置を確認した後、ストッパシリンダ４４の空気供給口４６に空気を供給しストッパ４５を緩めて、上部スリーブ６６、スリーブ軸６８を下降して異物混入防止栓１を貫通管台３１に挿入する（図５参照方）構造としている。

（５）監視部について
異物混入防止栓１の挿入に際して、照明付カメラ９０を固定用外筒６２の下部側面に取付け、挿入開始時の状態更にそれ以後の挿入に対して下部スリーブ６９の外周に設けた目盛（図示せず）により挿入深さを監視できるようにしている。
又、取扱装置上方のシリンダ取付円筒５６の外面に設けた目盛８４とレベル表示板５５により着脱状態の確認を、別途カメラを吊り下げて撮像確認することで実施している。

その手順は以下（ａ）（ｂ）の通りである。
（ａ）異物混入防止栓１を貫通管台３１の入口に挿入する時に、照明付カメラ９０にて最初の挿入が完全かどうかの確認を行い、挿入の安全を確認した後、挿入を続行する。更なる挿入の続行は、下部スリーブの外周に設けた目盛（図示せず）を照明付カメラ９０で確認しながら実施する。
（ｂ）異物混入防止栓１の着脱時に、シリンダ取付円筒５６に設けた開口部５７の外部へ取り出したレベル表示板５５と、シリンダ取付円筒５６の外面に設けた目盛８４（図６ｂ参照方）の位置関係からクランプＥ位置又はアンクランプＤ位置の確認を、別途用意した投込み式カメラにて行い、異物混入防止栓１の着脱操作を行う。

なお、上部外筒７と下部外筒１２とは一体としてもよく、また、スプリング４はその他の弾力性部材を用いても良い。また、図４、５中、１００は固定用外筒６２内に設けられている補強材であり、重量軽減を図るために図示の通り、複数の円形状の孔が設けられている。

異物混入防止栓の第２の実施例を図９に基づき説明する。この防止栓は、取扱装置との係合部の第２事例を示すもので、異物混入防止栓の外筒１２の開口端の内周面に螺子部９６が、取扱装置のスリーブ軸６８の先端外周部に螺子部９７がそれぞれ設けられていて、スリーブ軸６８をＧ矢印方向に（または防止栓をＧ矢印と反対方向に）回転することにより、両螺子部が螺合して、スリーブ軸６８先端に異物混入防止栓が取付け係止されるものである。本異物混入防止栓および取扱装置のその他の構成については、前記実施例１のものと同様のものである。図中、６９は取扱装置の下部スリーブを示す。

異物混入防止栓の第３の実施例を図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき説明する。この防止栓は、取扱装置との係合部の第３事例を示すもので、異物混入防止栓の外筒１２の開口端の内周面に溝９８が、取扱装置のスリーブ軸６８の先端外周部の対称位置に一対の突起９９がそれぞれ設けられていて、スリーブ軸６８の突起９９を防止栓の溝９８内に上方より差込み、スリーブ軸６８をＨ矢印方向に（または防止栓をＨ矢印と反対方向に）回転することにより、スリーブ軸６８先端に異物混入防止栓が取付け係止されるものである。本異物混入防止栓および取扱装置のその他の構成については、前記実施例１のものと同様のものである。図中、６９は取扱装置の下部スリーブを示す。

異物混入防止栓と取扱装置との係止構造部は、要するに、その両者の取付け、取外しが行いうるものでよく、前記実施例１〜３に説明したもの以外の、汎用の係止構造を採用してもよい。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく必要に応じ、適宜設計変更し得るものである。また、上記実施例における各構成要素には、当業者が容易に想定できるものや、実質的に同一のものが含まれる。

貫通管台装着状態における異物混入防止栓の内部構造を示す断面図である。図１において異物混入防止栓と取扱装置との係合状態を示す断面図である。異物混入防止栓に対する取扱装置の係合を開放した状態を示す説明図である。貫通管台設置状態での取扱装置の内部構造を示す正面図である。図４において異物混入防止栓挿入状態での取扱装置の内部構造を示す正面図である。（ａ）は図４のＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）の目盛部分の説明図である。図４のＢ部拡大図である。図４のＣ−Ｃ矢視図である。第２の実施例に係る異物混入防止栓の説明図である。（ａ）は第３の実施例に係る異物混入防止栓の説明図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ矢視図である。

符号の説明

１異物混入防止栓
４スプリング
７ａ係止部
８シール
１０プラグ軸
１２外筒
３１貫通管台
４０保持シリンダ
６０固定用金具
６２固定用外筒
６８スリーブ軸
７１押棒
８０レバー（取付け部）

Claims

原子炉容器の貫通管台の孔内に挿入して止栓する異物混入防止栓であって、
底付の外筒内にスプリングとプラグ軸とがその順に収納されていて、
前記プラグ軸が前記スプリングの弾力性により前記外筒の開口端側から内部に移動可能であり、
前記孔内面に密着するリング状のシールが前記外筒の外周面に設けられ、
前記異物混入防止栓を貫通管台に装着および貫通管台から取外す取扱装置のレバーが引掛け係止される係止部が前記外筒の開口端側の内周面に設けられていることを特徴とする原子力容器貫通管台の異物混入防止栓。
前記シールが前記外筒の開口端側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓。
前記係止部が輪状の突起部であることを特徴とする請求項１に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓。
請求項１ないし請求項３の何れかに記載の異物混入防止栓を、原子炉容器の貫通管台の孔内に挿脱着する取扱装置であって、前記貫通管台に固定する固定機構を先端に備えた固定用外筒を有し、同固定用外筒の先端より突出および任意の軸方向位置に固定可能にスリーブ軸が設けられ、前記スリーブ軸の先端部に前記異物混入防止栓の係止部に取付けられる取付け部が設けられていることを特徴とする原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の取扱装置。
請求項３に記載の異物混入防止栓を、原子炉容器の貫通管台の孔内に挿脱着する取扱装置であって、前記取付け部が、異物混入防止栓のプラグ軸を押込む押棒と、同押棒内に内装されその半径方向に開閉する一対のレバーとで構成され、同レバーを開くことにより前記異物混入防止栓の突起部に引掛け係止されることを特徴とする請求項４に記載の原子力容器貫通管台の異物混入防止栓の取扱装置。