本発明は、中性子計測管の接続方法及び中性子計測管に係り、特に、沸騰水型原子炉に適用するのに好適な中性子計測管の接続方法及び中性子計測管に関する。
建設されてから20年以上経過する原子力発電プラントでは予防保全措置として溶接部の残留応力低減のためのピーニング施工または部品の交換が行われている。予防保全措置の1つである炉心シュラウド取替工事は、ステンレス鋼製の円筒隔壁である炉心シュラウド及び他の炉内溶接構造物のほとんどを炉心シュラウドの交換に伴い交換する大型工事である。これまでの取替工事では、新規に製作した炉内構造物をほとんどが溶接にて取り付けていた。しかし、原子炉内での溶接は、取り付け場所が狭隘であるため工場内での溶接に比較して難易度が高く高度な技術を要する。また、溶接後も予防保全等が必要である。
溶接に替わる締結方法として、形状記憶合金(SMA)を用いた締結方法が特許文献1及び特許文献2に開示されており、更に特許文献3には原子炉プラントへの適用にも言及している。しかし、SMAは材料の調達が難しいため短期間で準備するのが容易ではない。
特開平4−92183号公報
特開平7−71664号公報
特開平8−200564号公報
従来、原子炉内に設けられた炉内構造物の取り付けは、一部を除いてほとんどが溶接にて行われている。炉内構造物の一種である中性子計測案内管と原子炉圧力容器に設けられた中性子計測ハウジングとの相互の締結も、溶接によって行われている。特に、長年、原子炉内に設置されて使用されている中性子計測案内管は、予防保全の観点から、新規の中性子計測案内管への取り替えが検討されている。この取替え作業は、原子炉内の中性子計測案内管を中性子計測ハウジングから取り外し、新規の中性子計測案内管を原子炉内に搬入して原子炉内にて中性子計測ハウジングに締結することによって行われる。
しかし、原子炉内での中性子計測案内管と中性子計測ハウジングの溶接による締結は高度な技術が必要である。さらに、中性子計測案内管と中性子計測ハウジングの溶接部付近に生じている引張残留応力を圧縮の残留応力に変える予防保全作業(例えば、ウォータージェットピーニング)を、その溶接部付近に施す必要がある。溶接による締結に替えて、特許文献3に記載されている原子力発電プラントの配管の締結に用いられているSMAにより、中性子計測案内管を中性子計測ハウジングに締結することが考えられる。このSMAを用いた機械式締結は、溶接部がないため上記した予防保全作業の施工が不要となる。しかしながら、中性子計測案内管と中性子計測ハウジングを、SMAを用いて接続する場合には、中性子計測案内管及び中性子計測ハウジングに嵌めたSMAを加熱する必要がある。このため、加熱装置を用いた、原子炉圧力容器内での加熱作業が必要になり、中性子計測案内管の中性子計測ハウジングへの接続に長い時間を要することになる。
本発明の目的は、中性子計測案内管の接続に要する時間を短縮できる中性子計測管の接続方法及び中性子計測管を提供することにある。
上記した目的を達成する本発明の特徴は、接続装置が取り付けられている中性子計測案内管を原子炉容器内に搬入し、原子炉容器に設けられている中性子計測ハウジングの上端部を、中性子計測案内管に取り付けられている接続装置の筒状部材内に挿入し、及び中性子計測案内管に設けられた第1ネジ部に筒状部材の内面に設けられた第2ネジ部を噛み合わせることによって中性子計測案内管に取り付けられている筒状部材を、接続装置の締付け部材によって締付けることにより中性子計測ハウジングに押し付けることを含み、筒状部材を中性子計測ハウジングに押し付ける工程は、筒状部材に設けられた突起部を中性子計測ハウジングに押し付けることによって行われることにある。
中性子計測ハウジングの上端部を筒状部材内に挿入し、その筒状部材に設けられた突起部を接続部材の締付け部材によって締付けることにより、筒状部材を中性子計測ハウジングに押し付けるので、中性子計測案内管と中性子計測ハウジングの接続に要する時間を短縮できる。
本発明によれば、原子炉容器内で行われる中性子計測案内管と中性子計測ハウジングとの接続に要する時間を、短縮することができる。
本発明の実施例である中性子計測管の取替え方法を、以下に説明する。
本発明の好適な一実施例である中性子計測管の取替え方法を、図1〜図10を用いて以下に説明する。まず、本実施例の中性子計測管の取替え方法が適用される沸騰水型原子炉(BWR)の概略の構成を、図4を用いて説明する。BWRは、原子炉圧力容器(RPV)16を備える。上蓋15がRPV16の上部に配置されている。炉心シュラウド7が、RPV16内に配置され、下部シュラウド23の上端に設置される。下部シュラウド23は、RPV16の底部に設置されるシュラウドサポート8によって支持される。シュラウドサポート8は、シュラウドサポートリング28及びシュラウドサポートレグ16を含んでいる。炉心支持板11が、炉心シュラウド7内に配置され、炉心シュラウド7の下端部に設置される。上部格子板10が炉心シュラウド7の上端部に設置される。炉心シュラウド7は、炉心43を取り囲んでいる。多数の燃料集合体6が炉心43に装荷される。これらの燃料集合体6の下端部が炉心支持板11に設置される燃料支持金具(図示せず)に支持され、それらの燃料集合体6の上端部が上部格子板11に保持される。シュラウドヘッド12が、炉心43の上方を覆っており、炉心シュラウド7に設置される。シュラウドヘッド12に取付けられた気水分離器13が、炉心43に連絡される。蒸気乾燥器14が、RPV16内で気水分離器13の上方に配置される。
給水スパージャ18が、シュラウドヘッド12の上方に位置し、気水分離器13を取囲んでいる。給水スパージャ18は、RPV16の内面に沿って配置される。非常用炉心スプレイ装置である炉心スプレイ配管19が、シュラウドヘッド12よりも上方で給水スパージャ18の下方に位置し、RPV16の内面に沿って配置される。複数のジェットポンプ17が、RPV16と炉心シュラウド7の間に形成されるアニュラス部に配置される。
複数の制御棒案内管(CR案内管)9が、RPV16に取り付けられたCRDハウジング5の上端部に設置されて、炉心43の下方に配置されている。制御棒(CR)44が、それらのCR案内管9内にそれぞれ配置される。制御棒44は、CRDハウジング5内に設置された、図示されていない制御棒駆動装置(CRD)に連結されている。制御棒44は、制御棒駆動装置によって上下方向に移動し、燃料集合体6の相互間に出し入れされる。燃料集合体6の間に制御棒(CR)44が出し入れされる。複数(約40〜50本)の中性子計測案内管1が、炉心43の下方でCR案内管9の間に配置される。各中性子計測案内管1内にはそれぞれ中性子モニタ(図示せず)が配置されている。中性子計測案内管1は外径約50mmのステンレス鋼製の管である。
BWRの底部構造を、図5を用いて具体的に説明する。なお、図5は、中性子計測案内管1が、取り替えられた後の状態を示している。RPV16内でその底部に多数のCRDスタブ4が設けられている。多数のCRDハウジング5が、各CRDスタブ4内をそれぞれ貫通し、該当するCRDスタブ4に設置されている。個々のCR案内管9は、該当するCRDハウジング4に設置される。RPV16の底部を貫通した複数の中性子計測ハウジング2が、RPV16に設置される。本実施例の中性子計測管の取替え方法により交換された新しいそれぞれの中性子計測案内管1は、該当する中性子計測ハウジング2に接続部材3を用いてそれぞれ連結されている。各接続部材3は、機械的に、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2を接続する構成を有する。中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2は、その接続部材3によって着脱可能に結合される。原子炉の炉底部は、多数の中性子計測ハウジング2及び多数のCRDハウジング4が林立する非常に狭隘な状態になっている。
中性子計測案内管1の取替えは、シュラウド取替え工事と並行して実施される。本実施例の中性子計測管の取替えが行われるシュラウド取替え工事を、図4、図6〜図8を用いて説明する。シュラウド取替え工事は、炉心シュラウド7及び下部シュラウド23を中心に、RPV16内に設置されている炉内機器及び炉内構造物を、耐腐食性の優れた材料で構成された新しい炉内機器及び炉内構造物に取替える工事である。
シュラウド取替え工事の作業を、図6を用いて説明する。図4に示す原子炉の状態から、上蓋15を取外して原子炉を開放する。蒸気乾燥器14、気水分離器13及びシュラウドヘッド12をRPV16の外へ取出し、さらに燃料集合体6をRPV16の外へ取り出す(ステップ81)。RPV16よりも上方の原子炉ウェル(図示せず)及びRPV16内は、冷却水で満されている。次に、CR44及びCR案内管9等の全ての炉内機器を搬出する(ステップ82)。ここでいう炉内機器は、一般の定期点検でもRPV16から取り外し可能な機器であり、蒸気乾燥器14、一体となっている気水分離器13及びシュラウドヘッド12、CR44及びCR案内管9等である。全ての炉内機器及び燃料集合体6を取り出した後における原子炉の状態を図7に示す。
図7に示す状態において、RPV16内の化学除染を実施する(ステップ83)。化学除染は、RPV16に接続される再循環系(図示せず)に化学除染剤を注入し、ジェットポンプ17によりRPV16内の冷却水(炉水)を循環させることにより行われる。この化学除染により、RPV16の内面、炉心シュラウド7及び炉心支持板11等の表面に付着している酸化物が除去され、作業員がRPV16内で作業を行うことが可能となる。
化学除染実施後に、図7に示す状態でRPV16内に存在する炉内構造物(炉心シュラウド7、上部格子板10、炉心支持板11、ジェットポンプ17、スタビライザ22、中性子計測案内管1及び下部シュラウド23等)を、順次、切断してRPV16の外へ搬出する(ステップ84)。炉内構造物の切断は、EDM、プラズマ及び機械的なソー等が使用される。RPV16内の炉内構造物も、基本的には上方に配置されたものから順に切断して外部に搬出する。炉内構造物の切断及び搬出等の作業を具体的に説明する。まず、給水スパージャ18及び炉心スプレイ系配管19がRPV16から取り外される。案内棒20も取り外される。その後、上部格子板10及び炉心支持板11が切断されて搬出される。炉心シュラウド7が切断されて取り出され、ジェットポンプ17のインレットミキサ21を取り外す。スタビライザ22を切断し、さらに、中性子計測案内管1、下部シュラウド23、ジェットポンプ17のディフューザ24、差圧計装、ほう酸水注入系25をこの順に切断し、RPV16外に搬出する。全ての炉内構造物の、RPV16から搬出が完了した状態を、図8に示す。
シュラウド取替え工事の以上に述べた工程において、RPV16内に設置されていた既設の炉内機器及び炉内構造物は、シュラウドサポートレグ26、バッフルプレート27及びシュラウドサポートシリンダ28を除いて、取り外し及びRPV16外への搬出が終了している(図8参照)。シュラウドサポートシリンダ28は、RPV16の底部に設置されたシュラウドサポートレグ26によって支持される。水平方向に延びるバッフルプレート27が、シュラウドサポートシリンダ28及びRPV16の内面に取付けられている。
RPV16内の洗浄及びフラッシングを行い、これらの作業の完了後に炉壁遮へい体をRPV16内に設置する(ステップ85)。この作業において、RPV16内に搬送した炉壁遮へい体が、RPV16の内面に沿って配置され、バッフルプレート27上に除去可能に設置される。設置された炉壁遮へい体は、RPV16の内面から放射される放射線を遮蔽するので、RPV16内でシュラウド取替え工事の作業を行う作業者の被爆量を低減する。炉壁遮へい体は、鉛及びタングステンなどの比重が大きく放射線遮へい能力が大きい金属で構成される。
次に、新たに製作した各炉内構造物を、RPV16内に搬送して設置する(ステップ86)。まず、新規に製作したディフューザ24をRPV16内の所定位置に据付る。ディフューザ24の据付終了後に、新しく製作された下部シュラウド23がシュラウドサポートシリンダ28の上端に、新しく製作された炉心シュラウド7が下部シュラウド23の上端にそれぞれ設置される。他の炉内構造物、すなわち、中性子計測案内管1、スタビライザ22、炉心支持板11及び上部格子板10が、所定の位置に順次設置される。下部シュラウド23、炉心シュラウド7、中性子計測案内管1、スタビライザ22及び炉心支持板11等は、新たに製作されたものである。上部格子板10の据付後、RPV16内の上部に放射線遮へい体を取付け、ステップ85にて設置した炉壁遮へい体をすべて取り外す。この状態で、炉心スプレイ配管19及び給水スパージャ18等を順次据え付ける。RPV16内における全ての炉内構造物の据付けが完了する。これらの炉内構造物の据付けにより、RPV16内の状態は、図7に示す状態に復旧される。
好ましくは、ステップ86の作業を開始する前に(図8の状態で)RPV16の底部(炉底部)の点検及び予防保全作業を実施する。炉底部の点検作業は、CRDスタブ4とRPV16との接合部、CRDスタブ4とCRDハウジング5の溶接部、及び中性子計測ハウジング2とRPV16の溶接部等に対する超音波探傷及び渦電流探傷等の作業である。シュラウドサポートレグ26及びバッフルプレート27のそれぞれとRPV16の各溶接部に対して、超音波探傷等による点検を行っても良い。炉底部の予防保全作業は、上記した炉底部の各溶接部での応力腐食割れを防ぐために、溶接部の引張残留応力を圧縮残留応力に改善する作業である。この予防保全作業では、ウォータージェットピーニング、ショットピーニング及びレーザーピーニング等のうちいずれかを施工する。この予防保全作業は、ステップ86の作業が開始された後でも、炉底部へのアクセスが可能な時期(例えば、炉心支持板11及び上部格子板10の据付前)であれば、実施することができる。
ステップ86の作業が終了した後、前述の取外し作業とは逆の手順で各炉内機器をRPV16内に設置する(ステップ87。この工程において、CR案内管9がCRDハウジング5の上端部に設置され、CR44がCR案内管9内に挿入されてCRDに連結される。燃料集合体6が炉心43内に装荷される。さらに、気水分離器13及びシュラウドヘッド12、及び蒸気乾燥器14が設置される。最後に、上蓋15が取付けられて原子炉が復旧する(ステップ88)。以上をもって、シュラウド取替え工事が終了する。
ステップ84,86にて行われる中性子計測管の取替え方法を説明する前に、本実施例で用いられる中性子計測管の具体的な構成を、図1〜図3を用いて説明する。中性子計測管45は、中性子計測案内管1、中性子計測ハウジング2及び接続部材(接続装置)3を有する。中性子計測案内管1は、接続部材3に接続される端部で中性子計測案内管1の外面にネジ部34を形成している。
接続部材3は、スリーブ30及び締付けナット(締付部材)33を有する。スリーブ30は、一端部において、外面にネジ部35を、内面にネジ部46をそれぞれ形成している。スリーブ30は、他端部において、複数の掴み部31を有する。これらの掴み部31は、スリーブ30の周方向に配置される。掴み部31の相互間には軸方向に延びるスリット36が形成されている。各掴み部31は、内面(中性子計測ハウジング2に対向する面)に2つの突起部37を有する。1つの突起部37は掴み部31の先端部に位置し、他の突起部37は掴み部31の中間部に位置している。各掴み部31は、外面において先端部に向かうほど掴み部31の厚みを減少させる傾斜面49を有する。締付ナット33は、円筒であり、一端部で内面にネジ部32を形成している。締付けナット33は、他端部で内面にテーパ部(傾斜部)38を有する。テーパ部38は締付けナット33の他端に向かうほど締付けナット33の厚みを増大させる。スリーブ30及び締付けナット33は、回転工具取付け部47,48を外面に形成している。スリーブ30と締付けナット33は、スリーブ30を締付けナット33の内側に挿入し、ネジ部35とネジ部32を噛み合せることによって結合される。このとき、各掴み部31は締付けナット33の内側に位置する。なお、中性子計測ハウジング2の外径が中性子計測案内管1の外径よりも2ミリ程度大きい。このため、スリーブ32において、図3に示すように、掴み部31の、中性子計測ハウジング2の外面と対向する面は、中性子計測案内管1と噛み合うネジ部46よりも外側に位置している。
ステップ84,86を中心とした、接続部材3を用いた中性子計測管の取替え方法を、図9を用いて具体的に説明する。既設のBWRでは、前述したように、RPV16に設置された中性子計測ハウジング2に中性子計測案内管1が溶接にて接合されている。上記の取替え方法では、まず、既設の中性子計測ハウジング2を切断する(ステップ90)。中性子計測ハウジング2の切断は、中性子計測案内管1との溶接部に近い部分で、CRDハウジング5の上端よりも多少低い位置で行われる。中性子計測案内管1、及び中性子計測ハウジング2の上端部が、上記切断後にRPV16から搬出される。RPV16に設置されている中性子計測ハウジング2の切断部を加工する(ステップ91)。その中性子計測ハウジング2の上端部には、接続部材3のスリーブ30が取付けられる。作業員は、スリーブ30の取り付けが可能になるように、RPV16内で中性子計測ハウジング2の切断部を機械加工する。ステップ90,91の作業が、前述のステップ84での中性子計測ハウジング2に対する作業である。
新しい中性子計測案内管1が工場で製作される。新しい中性子計測案内管1にネジ加工を施す(ステップ92)。このネジ加工によって、ネジ部34が中性子計測案内管1の一端部に形成される。接続部材3を用いた本実施例は、ステップ93の作業を実施しない。ステップ93の作業は、後述する接続部材(図12参照)を用いたときに実施する。
本実施例では、ステップ92の後に、ステップ94の作業を実施する。ステップ94においては、中性子計測案内管1の一端部に接続部材3を取り付ける。前述したように、接続部材3は、ネジ部35とネジ部32の噛み合いによりスリーブ30と締付けナット33が一体になっている。中性子計測案内管1の一端部を、締付けナット33と一体化されたスリーブ30内に挿入する。そして、工具取付け部47に回転用工具を取り付けてスリーブ30を回転させることによって、スリーブ30のネジ部46が中性子計測案内管1のネジ部34と噛み合わせられる。このようにして、接続部材3は中性子計測案内管1の一端部に取り付けられる(図10参照)。ステップ92〜94の作業が工場にて行われる。
接続部材3が取り付けられた所定個数の中性子計測案内管1が、原子力発電所に搬送される。前述のステップ86の作業において、新しく製作された下部シュラウド23がシュラウドサポートシリンダ28の上端に設置され、新しく製作された炉心シュラウド7が下部シュラウド23の上端に設置される。ジェットポンプ17もRPV16と炉心シュラウド7の間に配置される。このジェットポンプ17は、バッフルプレート27に設置される。さらに、中性子計測案内管1をRPV16内の所定の位置に位置決めするためのテンプレート42が、炉心シュラウド7内で下部シュラウド23の上端に設置される(図11参照)。テンプレート42は作業員の足場としても用いられる。そのテンプレート42は、それぞれの中性子計測案内管1を配置する各位置に、中性子計測案内管1の外径に合わせた貫通孔を有している。作業足場41がCRDハウジング5の上端に据え付けられる。
図11の状態で、新しい中性子計測案内管1の中性子計測ハウジング2への接続作業(図9に示すステップ95以降の作業)が実施される。接続部材3が取り付けられた中性子計測案内管1をRPV16内に搬入する(ステップ95)。この搬入作業は、原子炉ウェル上方に位置する運転床(図示せず)上を移動する燃料交換機(図示せず)を用いて行われる。テンプレート42に設けられた貫通孔は接続部材3を通すことができないので、テンプレート42上の作業員がテンプレート42よりも下方の作業足場41上にいる作業員に搬入された新しい中性子計測案内管1を手渡す。次に、接続部材3が取り付けられたその中性子計測案内管1が中性子計測ハウジング2上に設置される(ステップ96)。すなわち、作業足場41上の作業員は、受け取った中性子計測案内管1の上端部を、取り付ける中性子計測ハウジング2の真上に位置する上記貫通孔内に挿入する。その作業員は、中性子計測案内管1に取り付けられている接続部材3を上記の該当する中性子計測ハウジング2の上端の上に置く。締付けナット33は緩められているので、中性子計測ハウジング2の加工された上端部は中性子計測案内管1に取り付けられているスリーブ30内に挿入される。このとき、中性子計測ハウジング2の加工された上端部は、複数の掴み部31の内側に位置しており、中性子計測ハウジング2の上端は中性子計測案内管1の下端と接触している(図2及び図3参照)。
この状態で、中性子計測案内管1を中性子計測ハウジング2に接続する(ステップ97)。作業員は、工具取付け部48に回転用工具を取り付け、締付けナット33を締め付けるように締付けナット33を回転させる。締付けナット33が締められるにしたがって、複数の掴み部31は中性子計測ハウジング2の外面に押し付けられる。各掴み部31の2つの突起部37は、その中性子計測ハウジング2の外面に少し食い込んだ状態になる。締付けナット33の締め付けは、設定されたトルク値になるまで行われる。設定されたトルク値に達した後、締付けナット33の回転が終了する。中性子計測ハウジング2の外面に食い込んで変形した各突起部37によって、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2が離れることなく結合される。そして、締付けナット33の回り止めが施される(ステップ98)。この回り止めは、締付けナット33とスリーブ30を溶接することによってなされる。以上の作業が完了することにより、中性子計測管45が復旧される(ステップ99)。
本実施例は、既設の中性子計測案内管1を取り外した後に、新しい中性子計測案内管1を中性子計測ハウジング2に接続する際、接続部材3を加熱する必要がなく、締付けナット33を回転させる作業を実施すればよい。このような本実施例は、SMAを用いたそれらの接続に要する加熱装置が不要であり、加熱作業も不要となる。また、加熱装置の中性子計測ハウジング2への取り付け及び取り外しを、RPV16内に存在する各中性子ハウジング2に対して行う必要もない。このため、本実施例は、新しい中性子計測案内管1の中性子計測ハウジング2への接続に要する時間が著しく短縮できる。本実施例は、RPV16内の中性子計測案内管1の取替え作業に費やされる期間を著しく短縮できる。
本実施例は、RPV16の外、好ましくは工場で予め中性子計測案内管1の一端部に接続部材3を取り付けているため、中性子計測案内管1のRPV16内への搬入に伴って接続部材3も搬入することができる。小さい接続部材3をRPV16内に搬入する手間を省くことができる。また、一端部に接続部材3を取り付けた状態で新しい中性子計測案内管1をRPV16内に搬入するので、その中性子計測案内管1の中性子計測ハウジング2への接続は、中性子計測ハウジング2の上端部をスリーブ30内に挿入した後、締付けナット33を締め付けるだけで簡単に行うことができる。したがって、高放射能下の放射線管理区域であるRPV16内で、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2の接続作業を短時間に行うことができる。これは、許容線量内において作業員一人当たりで接続できる中性子計測案内管1の本数を増大できる。すなわち、RPV16内の全中性子計測案内管1の該当する中性子計測ハウジング2に接続する作業に従事する作業員の人数を低減でき、その接続作業の期間を短縮することができる。
SMAを用いた接続では、全ての中性子計測ハウジングに取付ける全SMAにおいて組成が均一化されないために、各SMAの加熱条件が異なっている。このため、個々のSMAにおいて加熱条件を変えなければならず、SMAの加熱管理が非常に面倒になる。本実施例は、スリーブ30及び締付けナット33を用いて中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2を接続するため、SMAを用いた場合のそのような問題が発生しない。
本実施例では、接続部材3を取付けた中性子計測案内管1をRPV16内に搬入して、その接続部材3を用いて中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2の接続を行っている。接続部材3を取付けない新しい中性子計測案内管1をRPV16内に搬入し、RPV16内で、接続部材3を中性子計測案内管1に取り付け、この接続部材3を用いて中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2の接続を行ってもよい。締付けナット33が取り付けられているスリーブ30を、中性子計測案内管1のネジ部34に取付ける。その後、中性子計測ハウジング2の上端部を複数の掴み部31の内側に挿入し、締付けナット33を締付ける。掴み部31の突起部37が中性子計測ハウジング2の外面に押し付けられて塑性変形するため、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2が接続される。この例では、接続部材3のRPV16内への搬入に手間がかかるが、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2の接続作業に要する時間が短縮できる。
本発明の他の実施例である中性子計測管の取替え方法を以下に説明する。本実施例に用いられる中性子計測管45Aを、図12を用いて説明する。中性子計測管45Aは、中性子計測管45の構成にロックナット39,40を付加した構成を有する。
本実施例の中性子計測管の取替え方法においても、図9に示すステップ90〜98の各作業が実施される。ステップ92の後で、新しい中性子計測案内管1にロックナット39を取り付ける(ステップ93)。ロックナット39のネジ部50を中性子計測案内管1のネジ部34に噛み合わせる。本実施例における新しい中性子計測案内管1への接続部材の取り付け(ステップ94)について説明する。ロックナット39が噛み合っているネジ部34に、中性子計測管45と同様に、スリーブ30のネジ部46を噛み合わせる。さらに、ロックナット40をスリーブ30のネジ部35に噛み合わせた後に、締付けナット33をネジ部35に噛み合わせる。このようにして、新しい中性子計測案内管1への接続部材の取り付けが終了する。接続部材を取り付けた新しい中性子計測案内管1を、ステップ96で中性子計測ハウジング2上に設置し、ステップ97で中性子計測管45と同様に接続部材を用いて中性子計測ハウジング2に接続する。ステップ95において、中性子計測案内管1を、上端部が機械加工された中性子計測ハウジング2上に置き、スリーブ30内に中性子計測ハウジング2の上端部を挿入した状態で、スリーブ30の高さ方向の位置決めをしてロックナット39をしっかりと締結する。ステップ98において、締付けナット33のゆるみ止めとしてロックナット40をしっかりと締結する。
本実施例も実施例1で生じる効果を得ることができる。本実施例は、スリーブ30及び締付けナット33のゆるみ止めに、ロックナット39,40を用いているので、回り止めのための溶接作業が不要になる。溶接機をRPV16内に持ち込む必要もなくなる。
本発明の他の実施例である中性子計測管の取替え方法を以下に説明する。本実施例に用いられる中性子計測管45Bを、図13を用いて説明する。中性子計測管45Bは、実施例1における接続部材3の替りに接続部材3Aを有する。
接続部材3Aは、スリーブ30A及び締付けナット33Aを有する。スリーブ30Aは、一端部において、内面にネジ部46を形成している。スリーブ30Aは、他端部において、軸方向に延びる複数のスリット36によって分離された複数の掴み部31Aを有する。これらの掴み部31Aは、スリーブ30Aの周方向に配置される。各掴み部31Aは、外面にテーパネジを形成したネジ部54を有し、内面に、実施例1の掴み部31と同様に、2つの突起部37(図示せず)を有する。締付ナット33Aは、六角ナットの形状をしている。この締付ナット33Aは、内面に、テーパネジを形成したネジ部32を有する。スリーブ30Aと締付けナット33Aは、スリーブ30Aの複数の掴み部31Aを締付けナット33Aの内側に挿入し、複数の掴み部31Aに形成したネジ部54と締付けナット33Aのネジ部32を噛み合せることによって結合される。
本実施例の中性子計測管の取替え方法においても、図9に示すステップ90〜92及び94〜98の各作業が実施される。ステップ92までの作業が完了した後、ステップ94において、スリーブ30Aと締付けナット33Aが上記したように結合されている接続部材3Aを、新しい中性子計測案内管1の一端部に取り付ける。すなわち、スリーブ30Aのネジ部46を中性子計測案内管1のネジ部34に噛み合わせる。接続部材3Aを取り付けた新しい中性子計測案内管1を、ステップ96で上端部が機械加工された中性子計測ハウジング2上に設置し、ステップ97で接続部材3Aを用いて中性子計測ハウジング2に接続する。接続部材3Aを用いた中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2の接続を、説明する。中性子計測ハウジング2の上端部を複数の掴み部31Aの内側に挿入し、中性子計測ハウジング2の上端と中性子計測案内管1の下端を接触させる。この状態で、締付ナット33Aを回転させて所定のトルク値になるまで締め付ける。各掴み部31Aの突起部37が中性子計測ハウジング2に食い込んで塑性変形することによってスリーブ30Aと中性子計測ハウジング2が結合される。すなわち、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2が接続部材3Aによって接続される。
本実施例も実施例1で生じる効果を得ることができる。また、接続部材3Aが接続部材3よりも構造が簡略であり、製作が容易となる。すなわち、接続部材3の締付けナット33は、内面において、スリーブ30の外面と実質的に平行な一端部のネジ部32、及び他端部のテーパ部38を形成する必要がある。これに対し、本実施例で用いる締付けナット33Aは、内面において、テーパネジであるネジ部32を形成するだけでよい。このため、締付けナット33Aの構造が締付けナット33よりも簡略化され、前者における製造の工程数が後者のその工程数よりも低減される。
本発明の他の実施例である中性子計測管の取替え方法を以下に説明する。本実施例に用いられる中性子計測管45Cを、図14を用いて説明する。中性子計測管45Cは、実施例1における接続部材3の替りに接続部材3Bを有する。接続部材3Bは、接続部材3において締付ナット33の替りにバンド51を設けた構成を有する。
接続部材3Aは、スリーブ30及びバンド51を有する。バンド51は、スリーブ30の外面、具体的には複数の掴み部31の外面に巻き付けられている。スリーブ30には、バンド締付けボルト(バンド締付け装置)52が設けられている。バンド51及びバンド締付けボルト52は、バンド装置を構成する。
本実施例の中性子計測管の取替え方法においても、図9に示すステップ90〜92及び94〜98の各作業が実施される。ステップ92までの作業が完了した後、ステップ94において、スリーブ30の複数の掴み部31の外面にバンド51を巻き付けた状態で接続部材3Bを、新しい中性子計測案内管1の一端部に取り付ける。すなわち、スリーブ30Aのネジ部46を中性子計測案内管1のネジ部34に噛み合わせる。接続部材3Bを取り付けた新しい中性子計測案内管1を、ステップ96で上端部が機械加工された中性子計測ハウジング2上に置く。この状態で、中性子計測ハウジング2の上端部はスリーブ30の掴み部31の内側に挿入されている。ステップ97において、その中性子計測案内管1を、接続部材3Bを用いて中性子計測ハウジング2に接続する。具体的に説明すると、バンド締付けボルト52を回すことによってバンド51を締め付ける。複数の掴み部31は、バンド51によって中性子計測ハウジング2の外面に押し付けられる。バンド締付けボルト52の回転は所定のトルク値になったときに停止する。各掴み部31Aの突起部37が中性子計測ハウジング2に食い込んで塑性変形され、スリーブ30と中性子計測ハウジング2が結合される。すなわち、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2が接続部材3Bによって接続される。
本実施例も実施例1で生じる効果を得ることができる。本実施例によれば、複数の掴み部31を締め付けるバンド51の肉厚が締付けナット33の半径方向の肉厚よりも薄いので、接続部材3Bの半径方向における容積を、実施例1で用いる接続部材3のそれよりも低減させることができる。接続部材3Bがコンパクトになる。
本発明の他の実施例である中性子計測管の取替え方法を以下に説明する。本実施例に用いられる中性子計測管45Dを、図15及び図16を用いて説明する。中性子計測管45Dは、実施例1における接続部材3の替りに接続部材3Cを有する。
接続部材3Cは、一対の分割スリーブ(スリーブ要素)56及び一対のクランプ装置59を有する。一対の分割スリーブ56は、薄肉の円筒を軸方向において半分に分割した形状を有し、中性子計測ハウジング2の周方向において合わせると筒状体(円筒)を形成する。各分割スリーブ56の内面に、一対の突起部57,58が形成されている。クランプ装置59は、図16に示すように、円弧状のクランプ60、押しボルト63及び楔部材64を有する。クランプ60は、周方向における両端の成す角度が180°よりも大きくなっており(例えば、その角度は200°)、内側の面に複数の突起部61を形成している。クランプ60の一端部にネジ孔62が設けられている。楔部材64は、楔支持部66、及び楔支持部66に連結されたる楔部65を有する。楔部65は楔支持部66に対して垂直になっている。押しボルト(楔移動装置)63が、楔支持部66に設けられた貫通孔に挿入され、回転可能に楔支持部66に取り付けられている。楔部65は中性子計測ハウジング2の軸方向に伸びている。楔部65の肉厚は楔支持部64から離れて先端に向かうほど減少する。押しボルト63は、押しボルト63のネジ部がネジ孔62と噛み合うことによりクランプ60に取り付けられる。楔部65は、クランプ60の内面よりも内側に位置し、クランプ60に対向する面が傾斜面67になっている。図示されていないが、クランプ60の、傾斜面67と対向している面も傾斜面68になっている。傾斜面67,68の傾斜角度は同じである。ちなみに、楔部65の、傾斜面67の反対側の面は、楔支持部66に対して垂直になっており、傾斜していない。
本実施例の中性子計測管の取替え方法においても、図9に示すステップ90〜92及び95〜98の各作業が実施される。本実施例では、ステップ91の、中性子計測ハウジング2の切断部の加工において、中性子計測ハウジング2の上端部でその外面に溝67を加工する。この溝67は中性子計測ハウジング2の全周に亘って形成される。また、ステップ92においては、ネジ加工の替りに、新しい中性子計測案内管1の一端部でその外面に溝55が加工される。溝55は中性子計測案内管1の全周に亘って形成される。本実施例のステップ95では、接続部材3Cが取付けられていない新しい中性子計測案内管1が実施例1と同様にRPV16内に搬入され、RPV16内でその中性子計測案内管1の下端が中性子計測ハウジング2の上端の上に置かれる(ステップ96)。
次に、本実施例における、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2との接続作業(ステップ97)について、説明する。本実施例では、接続部材3Cの中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2への取り付け作業がRPV16内で行われる。一対の分割スリーブ56のそれぞれの突起部56が中性子計測案内管1の溝55内挿入される。また、それらの分割スリーブ56のそれぞれの突起部58が中性子計測ハウジング2の溝67内に挿入される。この状態において、2つの分割スリーブ56は、円筒を形成するように中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2の周囲を取囲んでいる。既に、2つの分割スリーブ56は、一対のクランプ装置59における各クランプ60の内面の円弧内に配置されている。それぞれのクランプ60は2つの分割スリーブ56のそれぞれの外面と対向している。楔部65の先端部(最も肉厚の薄い部分)がクランプ60と一方の分割スリーブ56の間には、楔部65の先端部(最も肉厚の薄い部分)が位置する。
押しボルト63をネジ孔62内に押し込むようにドライバー等の工具で回転させることによって、楔部65が中性子計測ハウジング2の軸方向に移動されてクランプ60と分割スリーブ56の間に徐々に押し込まれていく。この楔部65の移動によって、クランプ60と分割スリーブ56の間における楔部65の肉厚が徐々に増大する。やがて、楔部65の、傾斜面67の反対側の面が一方の分割スリーブ56の外面に接触し、傾斜面67がクランプ60の傾斜面68に接触する。クランプ60の内面に設けられた全突起部61が2つの分割スリーブ60の外面に接触する。さらに、押しボルト63を押し込むと、楔部65に対して180°反対側の位置でクランプ60の内面に設けられた突起部61が、傾斜面67と傾斜面68が接触している関係上、楔部65に向かって引っ張られる。このため、その突起部61に接触している分割スリーブ60の周方向の両端面が、楔部65に接触している分割スリーブ60の周方向の両端面に強く押し付けられる。また、それぞれの分割スリーブ56の両端部は、対向する中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2のそれぞれの端部に押し付けられる。一対の分割スリーブ56は、一対のクランプ装置59によって中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2のそれぞれの端部に装着される。各分割スリーブ56の突起部57が中性子計測案内管1の溝55内に挿入され、各分割スリーブ56の突起部58が中性子計測ハウジング2の溝67内に挿入されているため、中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2が分割スリーブ56から抜けることを防止できる。本実施例は、このようにして、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2が接続部材3Cによって接続される。
押しボルト63は首下部分に逃げを設けておくことで、楔部65に対して直角方向に張り出した楔支持部66のネジ孔62に押しボルト63を差込んで締め込んでも押しボルト63の回転によって楔部65が回転しない構造になっている。
本実施例も実施例1で生じる接続時間の短縮を得ることができる。本実施例によれば、実施例1のように掴み部31の突起部37が中性子計測ハウジング2に食い込むことがないので、中性子計測ハウジング2における局所的な応力集中を防止できる。
しかしながら、本実施例は、実施例1から5のように中性子計測案内管1を接続部材を取付けた状態でRPV16内に搬入することができなく、中性子計測案内管1及び接続部材3Cを別々にRPV16内に搬入する必要があるために、それらの搬入に手間がかかる。また、RPV16内で、接続部材3Cを中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2に装着するので、本実施例における中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2の接続作業に要する時間は、実施例1から5におけるそれらの接続作業に要する時間よりも長くなる。
本発明の他の実施例である中性子計測管の取替え方法を以下に説明する。本実施例に用いられる中性子計測管45Eを、図17〜図19を用いて説明する。中性子計測管45Eは、実施例1における接続部材3の替りに接続部材3Dを有する。
接続部材3Dは、一対の分割スリーブ(スリーブ要素)56A、スリーブ位置決め部材70及び締付けナット73を有する。それぞれの分割スリーブ56Aの内面に突起部75が形成されている。各分割スリーブ56Aは、外面にそれぞれ傾斜面80が形成される。各分割スリーブ56Aは、傾斜面80の形成によって、一端部に向かって肉厚が減少している。スリーブ位置決め部材70は、一端部において、内面にネジ部71を、外面にネジ部72を形成している。締付けナット73は、内面において、一端部にネジ部74を、他端部にテーパ部(傾斜部)79を形成する。テーパ部79は、ネジ部74とは反対側の端部に向かって肉厚が増大する。テーパ部79の傾斜角度は傾斜面80の傾斜角度にほぼ等しくなっている。ロックナット77は内面にネジ部78が形成されている。
本実施例の中性子計測管の取替え方法においても、図9に示すステップ90〜98の各作業が実施される。本実施例では、ステップ91の、中性子計測ハウジング2の切断部の加工において、中性子計測ハウジング2の上端部でその外面に溝76(図18参照)を加工する。この溝76は中性子計測ハウジング2の全周に亘って形成される。また、ステップ93においては、中性子計測案内管1のネジ部34にロックナット77のネジ部78が噛み合わされる。本実施例におけるステップ94の作業を詳細に説明する。接続部材3Dの新しい中性子計測案内管1への取り付けは、スリーブ位置決め部材70をネジ部34に噛み合わせることから開始される。スリーブ位置決め部材70のネジ部71をネジ部34に噛み合わせ、スリーブ位置決め部材70を新しい中性子計測案内管2の外面で所定の位置に配置する。この後に、スリーブ位置決め部材70とロックナット77が接触するように、ロックナット77を締付ける。一対の分割スリーブ56Aが環状になった状態で締付けナット73内に挿入される。これらの分割スリーブ56Aが挿入された締付けナット73が、スリーブ位置決め部材70に取り付けられる。締付けナット73のネジ部74がスリーブ位置決め部材70のネジ部72に噛み合っている。各分割スリーブ56Aは、肉厚の厚い端部がスリーブ位置決め部材70の方を向いている。各分割スリーブ56Aの肉厚の厚い端部がスリーブ位置決め部材70の端面に接触するまで、締付けナット73を締め付ける。各分割スリーブ56Aの傾斜面80がテーパ部79の内面に接する。このような状態では、各分割スリーブ56Aの周方向の両端面同士が接触するので、接続部材3Dを取り付けた中性子計測案内管1をRPV16内に搬入する際、分割スリーブ56Aが離脱してRPV16内に落下することはない。
本実施例のステップ95では接続部材3Dが取り付けられた新しい中性子計測案内管1が実施例1と同様にRPV16内に搬入される。中性子計測案内管1の上端部がテンプレート42の貫通孔内に挿入された状態で、中性子計測案内管1に取り付けられた接続部材3Dの下端を中性子計測ハウジング2の上端の上に置く(ステップ96)。
本実施例における、中性子計測案内管1と中性子計測ハウジング2との接続作業(ステップ97)について、説明する。締付けナット73をスリーブ位置決め部材70から取り外し、各分割スリーブ56Aも取り外す。締付けナット73内に中性子計測ハウジング2の上端部を挿入した状態で、各分割スリーブ56Aを、中性子計測ハウジング2を取囲むように配置する。各分割スリーブ56Aのそれぞれの突起部75を中性子計測ハウジング2の溝76内に挿入する。中性子計測案内管1に取付けられたスリーブ位置決め部材70の下端を、分割スリーブ56Aの、上側に位置する端面に接触させ、締付けナット73のネジ部74をスリーブ位置決め部材70のネジ部72に噛み合わせる。各分割スリーブ56Aは締付けナット73の内側に存在する。締付けナット73を締め付けることによって、新しい中性子計測案内管1が中性子計測ハウジング2に接続される。
締付けナット73を締め付けることによって、締付けナット73のテーパ部79の内面が各分割スリーブ56Aの各傾斜面80に接触し、締付けナット73が各分割スリーブ56Aを中性子計測ハウジング2の外面に押し付ける。各分割スリーブ56Aは、スリーブ位置決め部材70の下端及び締付けナット73のテーパ部79によって拘束されるので、各分割スリーブ56Aの突起部75が溝76から抜けることがない。したがって、中性子計測案内管1及び中性子計測ハウジング2は、接続部材3Dによって、すなわち、分割スリーブ56A、締付けナット73及びスリーブ位置決め部材70を介して接続される。中性子計測案内管1を上方に引っ張っても中性子計測ハウジング2との結合状態が解消されることはない。
ステップ98にて、締付けナット73と中性子計測ハウジング2の回り止めの溶接が行われる。
本実施例では、締付けナット73及び分割スリーブ56Aを中性子計測案内管1と共にRPV16内に搬入しているが、RPV16内で締付けナット73を中性子計測案内管1から取り外している。このため、中性子計測案内管1にはスリーブ位置決め部材70を取り付け、締付けナット73及び分割スリーブ56Aを別にRPV16内に持ち込み、前述したように、RPV16内で締付けナット73及び分割スリーブ56Aをスリーブ位置決め部材70及び中性子計測ハウジング2に装着することも可能である。
本実施例も実施例1で生じる効果を得ることができる。本実施例によれば、実施例1のように掴み部31の突起部37が中性子計測ハウジング2に食い込むことがないので、中性子計測ハウジング2に局所に応力が集中することを防止できる。本実施例は、分割スリーブ56Aの上端を、中性子計測案内管1に取付けられているスリーブ位置決め部材72の下端に接触させるので、高さ方向における中性子計測案内管1の位置決めを精度良く行うことができる。
本発明の好適な一実施例である実施例1の中性子計測管を分解した構成を示す斜視図である。
中性子計測案内管と中性子計測ハウジングを接続部材で結合した状態での図1に示す中性子計測管の縦断面図である。
図2に示す接続部材付近の拡大図である。
図1に示す中性子計測管が取り付けられた沸騰水型原子炉(BWR)の縦断面図である。
図4に示すBWRの炉底部付近の拡大縦断面図である。
BWRにおけるシュラウド取替え工事の作業手順を示したフローチャートである。
図6に示すステップ82の作業完了後におけるBWRの状態を示した説明図である。
図6に示すステップ84の作業完了後におけるBWRの状態を示した説明図である。
図1に示す接続部材3を用いた中性子計測管の取替え方法の作業手順を示したフローチャートである。
図9に示すステップ94の作業において、中性子計測案内管の一端部に接続部材を取り付けた状態を示す説明図である。
RPV内で行われる図9に示すステップ96の作業を示す説明図である。
本発明の他の実施例である実施例2の中性子計測管を分解した構成を示す斜視図である。
本発明の他の実施例である実施例3の中性子計測管の斜視図である。
本発明の他の実施例である実施例4の中性子計測管の斜視図である。
本発明の他の実施例である実施例5の中性子計測管を分解した構成を示す斜視図である。
図15に示すクランプ部材の詳細構成図である。
本発明の他の実施例である実施例6の中性子計測管の斜視図である。
図17に示す中性子計測管を分解した構成を示す斜視図である。
図17に示す中性子計測管の接続部材付近の拡大縦断面図である。
符号の説明
1…中性子計測案内管、2…中性子計測ハウジング、3,3A,3B,3C,3D…接続部材、4…CRDスタブ、5…CRDハウジング、7…炉心シュラウド、8…シュラウドサポート、16…原子炉圧力容器、23…下部シュラウド、30,30A…スリーブ、31,31A…掴み部、32,34,35,46,50,53,54,72,74,78…ネジ部、33,33A,73…締付けナット、36…スリット、37,57,58,61.75…突起部、38,79…テーパ部、39,40,77…ロックナット、42…テンプレート、45,45A,45B,45C,45D,45E…中性子計測管、51…バンド、52…バンド締め付けボルト、55,67,76…溝、56,56A…分割スリーブ、59…クランプ装置、60…クランプ、63…押しボルト、64…楔部材、67,68,80…傾斜面、70…スリーブ位置決め部材。