JP4580908B2

JP4580908B2 - ジェットポンプリティーナ取外し方法

Info

Publication number: JP4580908B2
Application number: JP2006200618A
Authority: JP
Inventors: 啓森; 邦彦衣笠; 幸昭日高; 勝鵜飼
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: US20100206147A1; US20120240397A1; JP2008026215A; TW200822148A; US20080085194A1; TWI360135B; US8724767B2

Description

本発明は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるジェットポンプのポンプビーム下部に設けられているリティーナまたはこれを締結しているボルトを水中遠隔操作により切断して取外すジェットポンプリティーナ取外し方法に関する。

従来、沸騰水型原子炉では出力密度を大きくするために原子炉圧力容器外部に設置した再循環ポンプと原子炉圧力容器内部に設けたジェットポンプとを組合せた、いわゆるジェットポンプシステムが採用されている。

沸騰水型原子炉では、原子炉圧力容器内の炉心部に原子炉冷却材を冷却水として強制循環させる方式に外部再循環方式と内部再循環方式とがある。このうち、外部再循環方式は原子炉圧力容器内に配設される複数のジェットポンプと原子炉圧力容器外に配置される再循環ポンプとを備え、再循環ポンプから送られる冷却水をジェットポンプでジェット流にし、このジェットポンプで周囲の炉水を巻き込んで炉心部下方の炉心下部プレナムから炉心部に強制的に送り込み、原子炉冷却材を原子炉圧力容器内で強制的に再循環させるようになっている。以下、このジェットポンプシステムを採用した沸騰水型原子炉のジェットポンプについて、図８〜図１１を参照して説明する。

図８は、沸騰水型原子炉の概略構成を示す縦断面図である。この図８に示すように、原子炉圧力容器１内には原子炉冷却材２および炉心３が収容されており、この炉心３は図示しない複数の燃料集合体および制御棒等から構成され、炉心シュラウド１０内に収容されている。

原子炉冷却材２は炉心３を上方に向かって流通し、その際、炉心３の核反応熱により昇温されて、水と蒸気との二相流状態となる。二相流状態となった冷却材２は、炉心３の上方に設置された気水分離器４内に流入し、そこで水と蒸気とに分離される。このうち、蒸気は気水分離器４の上方に設置された蒸気乾燥器５内に導入され、乾燥蒸気となる。

乾燥蒸気は原子炉圧力容器１に接続された主蒸気管６を介して図示しない蒸気タービンに移送され、発電に供される。一方、分離された水は炉心３と原子炉圧力容器１との間のダウンカマ部７を流れて炉心３の下方に流下する。炉心３の下方には制御棒案内管８が設置されており、この制御棒案内管８を介して制御棒が炉心３内に挿入・引抜される。

制御棒案内管８の下方には制御棒駆動機構９が設置されており、この制御棒駆動機構９により制御棒の炉心３内への挿入や引抜が制御される。ダウンカマ部７内にはジェットポンプ１１が周方向に等間隔で複数設置されている。

一方、原子炉圧力容器１の外部には、図示しない再循環ポンプが設置されており、この再循環ポンプ、ジェットポンプ１１、およびこれら両者間に配設された再循環配管により、再循環系が構成されている。そして、再循環ポンプによりジェットポンプ１１に駆動水が供給され、ジェットポンプ１１の作用により冷却材２が炉心内に強制循環される。

図９は、図８の要部を拡大して示している。この図９に示すように、ジェットポンプ１１はライザ管１２を有している。このライザ管１２は原子炉圧力容器１にライザプレース２０を介して固定されており、再循環ポンプの再循環入口ノズル１３から供給された冷却材２を炉内に導入する。

ライザ管１２の上部には、トランジションピース１４を介して一対のエルボ１５が接続されている。これら一対のエルボ１５には、それぞれ混合ノズル１６を介してインレットスロート１７が接続されている。一対のインレットスロート１７は、それぞれディフューザ１８に接続されている。そして、混合ノズル１６により、冷却材２が噴射され、その際に周囲から炉水が巻き込まれ、この噴射された冷却材２および巻き込まれた水は、インレットスロート１７内で混合される。このエルボ１５、混合ノズル１６、インレットスロート１７は一体となっており、インレットミキサ５１と呼ばれる。

ところで、上記構成において、再循環ポンプから送り込まれる冷却時の流れにより、流体振動が発生する。この流体振動に対処するために、ライザ管１２は上述したように下端を再循環入口ノズル１３に溶着されており、上端はライザブレース２０を介して原子炉圧力容器１に固定されている。ディフューザ１８は、原子炉圧力容器１に溶着されているバッフルプレート２６に固定されている。

また、インレットスロート１７は、上述したように、上端を混合ノズル１６およびエルボ１５を介して、トランジションピース１４に機械的に接続されるとともに、その下端はディフューザ１８の上端に挿入されている。このように、ライザ管１２およびインレットミキサ５１はともに流体振動に十分対処可能な構成となっている。

次に、混合ノズル１６の上方の構成について説明する。トランジションピース１４の両側には一対の耳部２１がそれぞれ形成されており、これらの耳部２１は上方に突出し、その上端部の内側には溝部２２が形成されている。この溝部２２には、長さ方向中央部に向って増大する長方形断面を有する一対のジェットポンプビーム２３が両端部を溝部２２に嵌合して固定されている。

図１０はジェットポンプビーム２３の嵌合状態を示す側面図であり、図１１は図１０の平面図である。これらの図に示すように、ジェットポンプビーム２３の中央には、鉛直方向にネジ穴が形成されており、このネジ穴にはヘッドボルト２８が螺合している。ヘッドボルト２８の上端には六角頭が形成されており、また下端には半丸頭が形成されている。一方、エルボ１５には、上端面が水平な台座部が形成されており、この台座部には、座グリ穴が形成されている。この座グリ穴内に球面座金を介してヘッドボルト２８の半丸頭が嵌合している。

なお、インレットミキサ５１は原子炉圧力容器１に固着されていないため、その上端部にはライザ管１２を介して供給される駆動水の流入水圧が作用する。また混合ノズル１６からディフューザ１８内に向かって噴出される駆動水の噴出水圧等の反力が上向きに作用する。この荷重に対抗するためにヘッドボルト２８がジェットポンプビーム２３に螺合されている。

なお、耳部２１が定位置に固定されているので、ヘッドボルト２８を螺合していくと、ジェットポンプビーム２３の上方に移動させられ、その両端は溝部２２の上壁面に当接した状態となる。これによって上向きの荷重を受ける。

これとは逆に、エルボ１５の上端部には、ヘッドボルト２８を介して下向きの荷重が加わり、その大きさは駆動水の反力等による上向きの荷重との関連により決定される。ヘッドボルト２８の六角頭にはキーパ３９が着脱自在に嵌合している。このキーパ３９はプレート４０上に点溶接により固着されている。プレートは四角形をなしており、２本のボルトによりジェットポンプビーム２３の上面に固定されている。

ヘッドボルト２８の下部には、インレットミキサ５１を取外す際にインレットミキサ５１、ヘッドボルト２８およびジェットポンプビーム２３が一体として取り扱うことが可能なようにリティーナ４１がリティーナ取り付けボルト４２によってエルボ１５に固定されている。

ところで、リティーナ４１には原子炉の運転に伴い、原子炉冷却材を循環させる再循環ポンプの羽根切脈動により高周波の振動が与えられる。リティーナ４１は、リティーナ取付けボルト４２の初期緩み、または運転中のリティーナ４１のへたりから拘束力を失い、冷却材が循環することによる振動により、周辺の部材と接触し摩耗が生じる恐れがある。この摩耗が進行すると、リティーナ４１が炉内に落下し、原子炉運転に重大な損層を与える可能性がある。

なお、従来ではジェットポンプ頂部側から操作される治具を用いてリティーナを変形させる部品交換方法が提案されている。
特開平８−２０１５６６号公報

ところで、リティーナ４１は原子炉運転開始後にヘッドボルト２８をエルボ１５にインレットミキサ５１取外し時に固定する役割を担うものであるが、このリティーナ４１が通常運転中は設置されていなくても機能上問題は無い。逆に、原子炉運転開始後にリティーナ４１およびリティーナ取付けボルト４２に破損が生じた場合には、落下物となる可能性がある。リティーナ４１およびリティーナボルト４２の周辺は、核燃料の照射により放射線高線量下の環境となるため、直接リティーナ４１およびリティーナ取付ボルト４２を取外すことは困難となる。このため、十分な水遮へい効果を得るために、水中遠隔でリティーナ４１を取外す必要があるが、従来では必ずしも遮へい効果を十分に得られる環境下で取外す方法が知られていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ジェットポンプの機能を充分に保つ復旧作業を容易に行うことができ、しかも作業員の被ばくを必要最低限にするための水遮へい効果を十分に得られる環境下でリティーナを取外すことができるジェットポンプリティーナ取外し方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるジェットポンプのポンプビームをエルボ部に接続する役割を果たすリティーナをエルボ部に固定するボルトをボルトとリティーナとの溶接部を除いた周辺部を環状に切断し、ボルトを回転して緩めた後にリティーナとエルボとの間にリティーナ落下防止用のボルト押さえを差し入れた状態でボルトを取外し、ポンプビームの上に取付けられているヘッドボルトを回転することにより、ヘッドボルトの下部とポンプビームの下面との間に、上記リティーナを挟み込んでリティーナをポンプビームに密着固定した後に、ポンプビームを掴み原子炉圧力容器外へ取出し、リティーナを水中遠隔操作により取外すことを特徴とするジェットポンプリティーナの取外し方法を提供する。

本発明によれば、ジェットポンプの機能を充分に保つ復旧作業を容易に行うことができ、しかも作業員の被ばくを必要最低限にするための水遮へい効果を十分に得られる環境下でリティーナを取外すことができる。

以下、本発明に係るジェットポンプリティーナ取外し方法の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。なお、従来例で説明した構成部材と同一の部材については、図８〜図１１と同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態（図１）］
本実施形態では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるジェットポンプ１１のジェットポンプビーム２３下部に設けられているリティーナ４１またはこれを締結しているリティーナ取付けボルト４２を水中遠隔操作により切断して、リティーナ取付けボルト４２を取外し、リティーナを水中遠隔操作により取外すジェットポンプリティーナ取外し方法において、取外し対象となるリティーナ４１およびリティーナ取付けボルト４２の切断位置について説明する。

図１は、本実施形態によるリティーナ取外し方法の対象となるリティーナ４１と、リティーナ取付けボルト切断位置とを示す側面図である。

図１に示すように、リティーナ４１は、ジェットポンプビーム２３の下側に位置している。このリティーナ４１が、エルボ１５にリティーナ取付けボルト４２で締結されている。リティーナ取付けボルト４２は緩み防止のため、そのボルト六角側面をリティーナ４１側面に廻り止め溶接してある。

図１中には、ハッチング部分により、リティーナ取付けボルト４２の廻り止め溶接部を切断するための切断範囲（Ａ）を示している。この切断範囲（Ａ）は、図示のように、リティーナ４１の一部と、リティーナ取付けボルト４２の六角部４２ａの少なくとも一部を含んでいる。

そして、本実施形態では、リティーナ４１の一部とリティーナ取付けボルト４２の六角部４２ａの一部を切断し、切断後もボルトを単独で回転するために２面以上の平行面を有している。なお、図示しないが、上記の切断範囲（Ａ）に代えて、リティーナ取付けボルト４２の廻り止め溶接部のみを切断することも可能である。

また、切断方法としては、放電加工や機械加工等の手段を含む種々の切断方法を採用することができる。

廻り止め溶接部を切断した後は、リティーナ取付けボルト４２を取外し、リティーナ４１の取外しを行う。

［第２実施形態（図２〜図４）］
図２は、本発明の第２実施形態によるリティーナ取外し方法の対象となるリティーナ４１と、リティーナ取付けボルト４２の切断位置とを示す側面図である。

図２に示すように、リティーナ４１は、ジェットポンプビーム２３の下側に位置している。このリティーナ４１が、エルボ１５にリティーナ取付けボルト４２で締結されている。リティーナ取付けボルト４２は緩み防止のため、そのボルト六角側面をリティーナ４１側面に廻り止め溶接してある。

図２の図中ハッチングは、リティーナ取付けボルト４２の周辺のリティーナ４１を切断するための切断範囲（Ｂ）を示している。この図２にハッチングで示したように、本実施形態では第１実施形態と異なり、リティーナ取付けボルト４２とリティーナ４１を接続する溶接部は除去しない。溶接部を除去しないことで、リティーナ取付けボルト４２の周辺には鍔が形成される状態（ツバ付状態）となる。このときリティーナ取付けボルト周辺のツバとなる部分は、エルボ１５と干渉しない外径寸法で切断する。

図３は、切断されたリティーナ４１（切断リテーナ４１ａ）および取付けボルト４２を取外すためのリティーナ取付けボルト取外し装置３０を示す概略図である。

図３に示すように、このリティーナ取付けボルト取外し装置３０は、ジェットポンプ１１の上方に吊り下し可能なフレーム７７と、このフレーム７７に搭載されたレンチ部上下駆動部７５およびレンチ部左右駆動部７６とを備えている。フレーム７７の下部には、ジェットポンプ１１上に搭載できるベース７８が設けられ、その側部にはボルト押さえ７０、レンチ部７１およびボルト回転部保持部７４が設けられている。そして、これらの各駆動部を動作させることにより、レンチ部７１を上下左右に動作させ、エルボ１５部位におけるボルト取外し位置に位置決めすることができるようになっている。

図４は、図３に示したリティーナ取付けボルト取外し装置３０のボルト回転部保持部７４を拡大して示す断面図である。この図４に示すように、ボルト回転部保持部７４の先端にはスリーブ７３を介してレンチ部７１が設けられ、バネ（圧縮コイルバネ）７２が設けられている。

そして、レンチ部７１をリティーナ取付けボルト４２に係合するとともに、バネ７２をリティーナ取付けボルト４２で圧接できる構成となっている。

上述のように、リティーナ取付けボルト４２と切断リティーナ４１ａとは、溶接により接続されている。そこで、切断後にリティーナ取付けボルト取外し装置３０のレンチ部７１をボルト六角面にセットし、リテーナ取付けボルト４２をわずかに回転し、切断リティーナ４１ａとエルボ１５の側面に隙間をあけ、その隙間にボルト押さえ７０を差し入れる。これによりリティーナ取付けボルト４２は、レンチ部７１とボルト押さえ７０の間に挟まれるので落下することがなく取外すことができる。

リティーナ取付けボルト４２を取外し後、切断リティーナ４１ａを取外す。

［第３実施形態（図５）］
図５は、原子炉圧力容器１内でリティーナ４１やリティーナ取付けボルト４２を切断するボルト切断装置３１を示す概略図である。

図５に示すように、このボルト切断装置３１は、上部板６０に加工部左右駆動モータ６３と加工部前後駆動モータ６２とを備え、取付けられた加工部６５が前後左右に動作することができる。また、位置決め板６１に上部板上下駆動モータ６４を備え、取付けられた位置決め板６１を上下に動作することができる。

このボルト切断装置３１は、図示のように炉内に設置されているジェットポンプビーム２３と螺合したヘッドボルト２８とを案内部として、ジェットポンプビーム２３上に設置される。そして、設置後に、このボルト切断装置３１の加工部６５を加工部前後駆動モータ６２、加工部左右駆動モータ６３および上部板上下駆動モータ６４の各駆動モータにより加工対象であるリティーナ取付けボルト４２の位置まで移動し、リティーナ取付けボルト４２の廻り止めまたはリティーナ４１の加工を行うことができる。

加工後はボルト切断装置３１の取外しを行ない、その後リティーナ取付けボルト４２を取外し、リティーナ４１を取外す。

［第４実施形態（図６）］
図６は、プール３３内でリティーナ４１やリティーナ取付けボルト４２を切断する切断装置３２を示す概略図である。

図６に示すように、この切断装置３２は、加工部前後駆動モータ８１により加工部８０を前後に動作させることができる構成となっている。また、加工装置上下駆動機構８２により切断装置３２を上下に動作させることができるとともに、ガイドレール８５により切断装置３２の加工部８０を左右に駆動させることができる構成となっている。

そして、原子炉圧力容器１内からインレットミキサ５１を取外し、図示のようにプール３３内に設置された仮置き台８４に設置する。インレットミキサ５１おエルボ１５を仮置き台８４に設置した後、切断装置３２を位置決めピン８３を案内として仮置き台８４に設置する。設置後、加工部８０を各駆動機構により加工対象であるリティーナ取付けボルト４２の位置まで移動し、リティーナ取付けボルト４２の廻り止めまたはリティーナ４１の加工を行う。

切断装置３２は加工後、取外しを行ない、その後、リティーナ取付けボルト４２を取外し、リティーナ４１を取外す。

［第５実施形態（図７）］
図７は、ジェットポンプビーム２３とこれに螺合した状態のヘッドボルト２８とともに、リティーナ取付けボルト４２が取外されたリティーナ４１を取扱うリティーナ取扱い装置３４を示す概略図である。

図７に示すように、リティーナ取扱い装置３４は、ジェットポンプビーム２３の突起部をフック９０とスリーブ９１とにより掴むことができる構成となっている。

また、スリーブ９１の内側に回転機構部９２を備え、この回転機構部９２はスリーブ９１と別に回転することができる構成となっている。さらに、回転機構部９２はヘッドボルト２８の六角面とかみ合う形状になっており、回転機構部９２の上部を回転することにより、ジェットポンプビーム２３を掴んだ状態で、ジェットポンプビーム２３に螺合したヘッドボルト２８を回転することができる。

そして、リティーナ取付けボルト４２を取外した後、ジェットポンプビーム２３をリティーナ取扱い装置３４により掴み、回転機構部９２を回転することにより、ヘッドボルト２８下部とビーム下面の間にリティーナ４１を挟みこみ、ジェットポンプビーム２３と一緒にリティーナ４１を取り扱うことができる。

［実施形態の効果］
以上の実施形態によれば、ジェットポンプ１１のジェットポンプビーム２３下部に設けられているリティーナ４１またはこれを締結しているリティーナ取付けボルト４２を水中遠隔操作により切断してリティーナ取付けボルト４２を取外し、リティーナ４１を水中遠隔操作により効率よく取外すことができる。

また、リティーナ取付けボルト４２の全部または一部を水中遠隔操作により切断してリティーナ取付けボルト４２を取外した後に、リティーナ４１を水中遠隔操作により容易に取外すことができる。

さらに、リティーナ４１を原子炉圧力容器１内にて容易に取外すことができ、また原子炉圧力容器１内よりインレットミキサ５１を取り出し、プール３３内でリティーナ４１を取外すことができる。

さらにまた、リティーナ４１をその上部にあるジェットポンプビーム２３およびヘッドボルト２８とともに取外すことができる。

この結果、ジェットポンプ１１の機能を充分に保つ復旧作業を容易に行うことができ、しかも作業員の被ばくを必要最低限にするための水遮へい効果を十分に得られる環境下でリティーナ４１を取外すことができる。

本発明の第１実施形態における切断位置を示す側面図。本発明の第２実施形態における切断位置を示す側面図。本発明の第２の実施形態における取付けボルト取外し装置を示す概略図。図３に示したリティーナ取付けボルト取外し装置の拡大断面図。本発明の第３の実施形態におけるボルト切断装置を示す概略図。本発明の第４の実施形態における切断装置を示す概略図。本発明の第５の実施形態におけるリティーナ取扱い装置を示す概略図。沸騰水原子炉の全体構成図。ジェットポンプ概略構造図。ジェットポンプビーム組立構造図。図１０の平面図。

符号の説明

１原子炉圧力容器
２原子炉冷却材
３炉心
４気水分離器
５蒸気乾燥器
６主蒸気管
７ダウンカマ部
８制御棒案内管
９制御棒駆動機構
１０炉心シュラウド
１１ジェットポンプ
１２ライザ管
１３再循環入口ノズル
１４トラジションピース
１５エルボ
１６混合ノズル
１７インレットスロート
１８ディフューザ
１９計測用配管
２０ライザブレース
２１耳部
２２溝部
２３ジェットポンプビーム
２４計測用配管サポート
２５レストレントブラケット
２６バッフルプレート
２８ヘッドボルト
３０リテーナ取付けボルト取外し装置
３１ボルト切断装置
３２切断装置
３３プール
３４リテーナ取扱い装置
３９キーパ
４０プレート
４１リティーナ
４２リティーナ取付けボルト
４２ａ六角部
５１インレットミキサ
６０上部板
６１位置決め板
６２加工部前後駆動モータ
６３加工部左右駆動モータ
６４上部板上下駆動モータ
６５加工部
７０ボルト押さえ
７１レンチ部
７２バネ
７３スリーブ
７４ボルト回転部保持部
８０加工部
８１加工部前後駆動モータ
８２加工装置上下駆動機構
８３位置決めピン
８４仮置き台
８５ガイドレール
９０フック
９１スリーブ
９２回転機構部

Claims

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に設けられ、循環冷却水を炉心に循環させるジェットポンプのポンプビームをエルボ部に接続する役割を果たすリティーナをエルボ部に固定するボルトをボルトとリティーナとの溶接部を除いた周辺部を環状に切断し、ボルトを回転して緩めた後にリティーナとエルボとの間にリティーナ落下防止用のボルト押さえを差し入れた状態でボルトを取外し、ポンプビームの上に取付けられているヘッドボルトを回転することにより、ヘッドボルトの下部とポンプビームの下面との間に、上記リティーナを挟み込んでリティーナをポンプビームに密着固定した後に、ポンプビームを掴み原子炉圧力容器外へ取出し、
リティーナを水中遠隔操作により取外すことを特徴とするジェットポンプリティーナの取外し方法。