JP5184747B2 - 原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置および同施工方法 - Google Patents

Description

本発明は原子力発電プラントの点検・補修等の際、原子炉内に搬入して炉内構造物の表面応力改善を行うための原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置および同装置を使用して超音波ショットピーニングを行う施工方法に関するものである。

原子力発電プラント、例えば沸騰水型原子力プラントにおいては、所定期間の運転経過後に点検・補修等が行われる。その際、原子炉圧力容器内の炉心シュラウドおよびその支持構造物、制御棒駆動機構ハウジングまたはインコアモニタハウジング等の炉内構造物の表面応力改善が実施される。

すなわち、原子炉内構造物はオーステナイト系ステンレス鋼およびインコネル材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ているが、高温高圧下での長期に亘る運転およ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には、溶接入熱による材料の鋭敏化およ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の可能性を有している。

このような炉内構造物の表面応力改善による予防保全手段として、ショットピーニング処理が有効な技術である。ショットピーニング処理は金属の小球であるショットを炉内構造物の表面応力改善個所に高速で投射し、その運動エネルギ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ることにより、応力腐食割れの３要因（材料、環境、応力）の一つである応力因子（特に溶接時の引張り残留応力）を除去して、溶接部近傍の応力腐食割れを防止する技術である。

図１０は、このようなショットピーニング処理を行う場合に適用される従来のショットピーニング施工装置を示している。この図１０に示すように、従来ではオペレーションフロア１０１上にショット噴射・回収機構１０２が設置され、このショット噴射・回収機構１０２からショット噴射・回収ホース１０３が原子炉圧力容器１０４内に導入される。ショット噴射・回収ホース１０３にはピーニングヘッド機構１０５が接続され、このピーニングヘッド機構１０５が炉内構造物の応力改善位置、例えば炉心シュラウド１０６の下端部等に設置される。

施工時には原子炉圧力容器１０４上方での遠隔操作により、炉内底部側に導入されたショット噴射・回収ホース１０３等を介してピーニングヘッド機構１０５にショットを供給するとともに、ピーニングヘッド機構１０５を施工面に沿って移動させ、原子炉圧力容器１０４内の炉心シュラウド１０６表面等の応力改善施工が行われる。施工後には、ピーニングヘッド機構１０５からショットをショット噴射・回収ホース１０３等を介してオペレーションフロア１０１上のショット噴射・回収機構１０２に回収した後、ピーニングヘッド機構１０５を遠隔操作によって取外し、炉上に引上げる。

従来ではこのように、原子炉圧力容器上方からの遠隔操作によって原子炉圧力容器上方から炉内底部側まで導入されたショット噴射・回収ホース等を介してピーニングヘッドを駆動させる技術が種々提案されている（例えば特許文献１，２等参照）。
特開２００１−９９９８８号公報 特開２００２−１２０１５３号公報

原子炉内構造物の応力改善個所の表面は例えば鉛直面、上向き傾斜面等の種々の形状となっており、ピーニングヘッド機構によるショットの投射を横向き、下向き等と種々の向きに設定する必要がある。このため、ピーニングヘッド機構を施工場所にアクセスする移動制御が複雑であり、上述の遠隔操作ではアクセス用の移動操作が困難であった。また、投射したショットが散乱したり、回収漏れが生じる場合があった。

このことから、原子炉内構造物のうち通常の定期点検作業の際にアクセス困難な炉底部近傍などの部位では、炉内構造物の取替えなどと平行して気中でショットピーニングを施工することが考えられている。この場合、原子炉圧力容器内の解体、十分な除染後に、仮設架台などを炉内に設置して超音波発生用制御装置を設置し、作業員が当該溶接部近傍へピーニングヘッド機構をアクセスしてショットピーニング施工を行えば、作業効率の向上およびショット回収率の向上等が可能になると考えられる。

なお施工に際しては、原子炉内の除染が十分に行われた後でも炉内構造物自体が幾分放射化していること、また洗浄によっても除去できない放射性物質が若干残ることがあり、作業員が施工場所に接近して作業する場合には、被曝防止のため施工時間をできる限り短縮することが望ましい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、構成がコンパクトで、炉内施工場所に容易にアクセスして各種構造物のピーニング処理を効率よく、かつ確実に行うことができるとともに、処理後のショットの回収も漏れなく迅速かつ確実に行え、炉内処理の能率および安全性の向上が図れる炉内構造物のショットピーニング装置および同装置を用いたショットピーニング方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、原子炉内構造物の表面をショットピーニングによって応力改善するためのショットピーニング施工装置であって、原子炉内に導入可能な超音波発生用制御装置および機器移動用駆動制御装置と、前記超音波発生用制御装置により制御されて施工対象となる原子炉内構造物の表面に超音波ショットピーニングによる応力改善処理を施すピーニングヘッド機構と、前記機器移動用駆動制御装置により移動制御されて前記ピーニングヘッド機構を前記原子炉内構造物の表面に沿って移動する移動機構とを備え、前記ピーニングヘッド機構は、一面が開口する函体でその開口面を前記原子炉内構造物の表面に密着させることにより一定容積の閉じた空間を形成するヘッドカバーと、このヘッドカバーの下部に先端部を挿入して鉛直方向に配置されて超音波振動する超音波振動用ホーンと、このヘッドカバー内に設けられて超音波振動によって加速したショットを開口面側に反射させる角度調整可能な反射板と、前記ヘッドカバーに連通する一定容量の空間として形成され、内部にショットを収容して前記ヘッドカバー内への前記ショットの供給および回収を行うショット供給・回収機構とを備えたことを特徴とする原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置を提供する。

また、本発明は、原子炉の開蓋、解体および炉内除染後に、前記超音波ショットピーニング施工装置を搬入し、前記原子炉内の表面応力改善対象となる炉心シュラウドおよびその支持構造物、制御棒駆動機構ハウジングまたはインコアモニタハウジングの表面に前記ピーニングヘッドを装着して超音波ショットピーニング施工を行うことを特徴とする原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工方法を提供する。

本発明によれば、装置構成がコンパクトで、炉内の種々の施工場所に容易にアクセスして炉内構造物の応力改善処理を効率よく、かつ確実に行うことができるとともに、処理後のショットの回収も漏れなく迅速かつ確実に行え、作業能率および安全性の向上が図れるようになる。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。

［第１実施形態（図１〜図４）］
図１は、本発明の第１実施形態による原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置の全体構成を示す説明図である。図１において、原子炉圧力容器１０４は点検補修時の解体状態にあり、炉外除染等が行われ、炉心シュラウド１０６の上部が切断撤去されている。炉内には炉心シュラウド１０６の下端部、そのサポート部分であるサポートシリンダ１０７およびサポートレグ１０８等が残存している。また、炉内底部にはＣＲＤハウジング１０９およびＩＣＭハウジング等が残存している。

炉壁内周面には放射線防護壁１１０が設置され、炉底部にも図示省略の防護壁が設置されている。また、ＣＲＤハウジング１０９上には作業台１１１が設置され、この作業台１１１の中央部上方には塔状の作業用足場１１２が設置されている。

本実施形態の超音波ショットピーニング施工装置１は、施工用制御装置として、超音波発生用制御装置２と機器移動用駆動制御装置３とを備え、これらは作業台１１１上に導入設置されている。超音波発生用制御装置２は高周波電源および電圧制御器等を備え、施工対象に応じた超音波ショットピーニング用の超音波発生および制御を行うものである。機器移動用駆動制御装置３は、後述のピーニングヘッド機構の移動、ショット噴射等の制御を行うものである。

超音波発生用制御装置２および機器移動用駆動制御装置３には電源ケーブル４が設けられ、この電源ケーブル４は原子炉圧力容器１０４の上方に設置した図示省略の電源装置に接続されている。また、超音波発生用制御装置２および機器移動用駆動制御装置３から制御用ケーブル５が引出され、この制御用ケーブル５の先端側にピーニングヘッド機構６が接続されている。

図２は、図１に示したピーニングヘッド機構６の構成および施工個所を拡大して示す構成図である。この図２に示すように、本実施形態の施工個所は、炉心シュラウド１０６の下端部と、そのサポート部分であるショートリング１１３との間の溶接部１１４の表面部分である。この溶接部１１４の周囲に、ピーニングヘッド機構６が取付けられる。

ピーニングヘッド機構６は、ボックス状の駆動用本体部８と、この駆動用本体部８に支持されたヘッドカバー９とを有している。駆動用本体部８は、ショートリング１１３の外周面に周方向に沿って設けられたガイドレール７に走行可能に支持され、機器移動用駆動制御装置３により駆動制御される。すなわち、駆動用本体部８には、駆動機構として、モータ１０を駆動源とするギア機構１０ａが設けられており、このギア機構１０ａは、ガイドレール７の外周面に設けたラック１１に噛合している。そして、機器移動用駆動制御装置３から駆動信号が駆動制御用ケーブル５ａを介して駆動用本体部８に伝達され、これにより駆動用本体部８がモータ１０の動力によってガイドレール７上を移動し、ピーニング施工個所である炉心シュラウド１０６の溶接部１１４に沿って移動するようになっている。

また、ヘッドカバー９は、一面が開口する函体でその開口面を炉心シュラウド１０６の溶接部１１４表面部分に密着させることにより、一定容積の閉じた空間を形成する構成となっている。このヘッドカバー９の内部には、駆動用本体部８に超音波振動増幅機構１２を介して取付けられた超音波振動用ホーン１３の一端が挿入されて超音波振動する。超音波振動用ホーン１３の振動面１３ａは超音波振動を発生させるようになっている。すなわち、超音波振動増幅機構１２には、超音波発生用制御装置２から導かれた超音波伝達用ケーブル５ｂにより、所定の超音波振動制御信号が送られ、超音波振動用ホーン１３の超音波振動制御が行われる。

なお、図２には炉心シュラウド１０６の下端部とショートリング１１３の上端部との溶接部１１４のほか、ショットピーニング施工の他の対象個所として、ショートリング１１３の下端部とサポートシリンダ１０７の上端部との溶接部１１５、およびサポートシリンダ１０７の下端部とサポートレグ１０８の上端部との溶接部１１６等が示されている。

図３は、図２に示したピーニングヘッド機構６をさらに拡大して示す拡大断面図である。この図３に示すように、ショートリング１１３の外周面に設けられたガイドレール７は縦長な断面形状を有し、このガイドレール７の上下端縁が山形断面のガイド部７ａ，７ｂとされている。このガイドレール７のガイド部７ａ，７ｂに、駆動用本体部８に軸支されたローラ１４，１５が回転自在に係合している。なお、ローラ１４，１５の少なくとも一方、例えば下側配置のローラ１５は上下方向に位置調節可能とされており、この下側配置のローラ１５を下方に移動させることにより、ローラ１４，１５間の幅を広げてガイドレール７への着脱操作が行えるようになっている。

また、上述したガイドレール７の外周面のラック１１に噛合するギア機構１０ａは、モータ１０によって回転駆動される駆動ギア１６と、この駆動ギア１６に噛合する従動ギア１７とからなり、従動ギア１７がガイドレール７のラック１１に噛合している。

また、図３にはヘッドカバー９を中央部で切断した縦断面構成が示されている。この図３に示すように、ヘッドカバー９は側面視六角形状の函体として構成されており、図示左側の一側面全体が開口部１８とされている。この開口部１８に対向する図示右側の他側壁１９と、この他側壁１９の両側（図３の紙面厚さ方向両側）の側壁２０，２１とは鉛直壁とされている。上壁２２の一部、すなわち他側壁１９側から開口部１８側に向う一定長さ部分は水平壁２２ａとなっており、その水平壁２２ａから開口部１８側は次第に下方に傾斜する下向き傾斜壁２２ｂとなっている。また、下壁２３は全体に開口部１８側に向って下方に傾斜する下向き傾斜壁となっている。これらの壁により構成されるヘッドカバー９内が一定容積の気中空間２４となっている。ヘッドカバー９の開口部１８の周辺全体には、側壁２０，２１、上壁２２および下壁２３の延長方向に沿って伸びるショット飛散防止用のブラシ２５が密な配置で設けられている。

このような構成のヘッドカバー９の下壁２３の略中央部に、超音波振動用ホーン１３を挿通するホーン挿通孔２６が開設されている。このホーン挿通孔２６に、ホーン１３の先端面部分である振動面１３ａが挿入配置されている。そして、超音波増幅機構１２によって増幅された超音波振動がホーン１３に伝達され、このホーン１３の振動面１３ａにより、ヘッドカバー９内に超音波振動が発生するようになっている。なお、ホーン１３の軸心は例えば鉛直方向に配置されており、上端の振動面１３ａはヘッドカバー９内で水平面となっている。したがって、ホーン１３の振動方向は上下方向（矢印ａ方向）であり、ヘッドカバー９内で上下方向の超音波振動がホーン１３の振動面１３ａに発生する。

ヘッドカバー９内におけるホーン１３の上方部位には、ホーン１３からの超音波振動を反射するための傾斜状の反射板２７が配置されている。この反射板２７は例えば後壁１９に支持部材２８を介して角度調整可能に支持されている。この反射板２７の傾斜角の調整により、例えばホーン１３の軸方向（上下方向ａ）の超音波振動をヘッドカバー９の開口部１８側に炉心シュラウド１０４の溶接部１１４表面部分に向けて的確に反射させることができる。例えば反射板２７の傾斜角θを大きくした場合にはホーン１３の反射面１３ａからの超音波振動によって加速されたショット９が反射板２７で反射されて開口部１８の上側に向き、反射板２７の傾斜角θを小さくした場合にはホーン１３の反射面１３ａからの超音波振動によって加速されたショット９が反射板２７で反射されて開口部１８の下側に向くようになる。このように、ホーン１３が超音波振動した場合、ホーン１３からの超音波振動は反射板２７で反射し、あるいは左右の側壁２０，２１および上下壁２２，２３等でさらに反射する。そして、超音波振動は最終的にヘッドカバー９の開口部１８から炉心シュラウド１０４の溶接部１１４表面部分に向う超音波振動となる。

また、ヘッドカバー９の開口部１８側に位置する下壁２３部分の一部には、所定量のショット２９をヘッドカバー９内に供給および回収するためのショット供給・回収機構３０が設けられている。このショット供給・回収機構３０は、ヘッドカバー９に連通する一定容量の空間として形成されており、内部に金属またはセラミックス等の小径剛球からなる所定量のショット２９を収容し得る構成となっている。具体的には、ショット供給・回収機構３０は、ヘッドカバーの下壁２３部分の最も開口部１８側に位置する部分に連通孔からなるショット出入口３１を有し、このショット出入口３１の周囲に筒状の周壁２２が垂下している。この周壁２２により、ショット出入口３１介してヘッドカバー９内に連通接続された一定容量のシリンダ部３３が形成されている。シリンダ部３３内には、上下方向に沿って往復移動する昇降ピストン３４が設けられ、その下方には昇降ピストン３４を駆動するピストン駆動機構３５が設けられている。ピストン駆動機構３５は上述の機器移動用駆動制御装置３によって動作制御され、例えば昇降ピストン３４を上昇駆動することにより、ヘッドカバー９内へショット２９を供給することができる。また、昇降ピストン３４を下降動作させた場合には、ヘッドカバー９の内底部の最も低い開口部１８側の位置からショット出入口３１介してヘッドカバー９内にショット２９を回収することができる。

図４は、本実施形態による超音波ショットピーニングの状態を、さらに拡大断面図として示す作用説明図である。昇降ピストン３４は不使用状態では図３に示したように、ショット保持用のシリンダ３３内の最下方に下降した状態で配置されている。この状態ではショット保持用のシリンダ３３内の空間が最大限となっており、ショット保持用のシリンダ３３内にはショット２９が全量収容されている。

この状態から、図４に仮想線で示すように、昇降ピストン３４を瞬時的に上昇させると、ショット２９がシリンダ３３内からヘッドカバー９内に飛散する。一方、超音波振動用ホーン１３を上下方向（矢印ａ方向）に超音波振動させると、このホーン１３の振動面１３ａの超音波振動によってショット９が加速される。加速されたショット９は反射板２７で反射されるとともに、左右の側壁２０，２１および上下壁２２，２３等でも反射して、図４に矢印ｂで示すように、ヘッドカバー９の開口部１８に向うショットの動きが発生する。この力により、ヘッドカバー９内に飛散したショット２９が施工個所である炉心シュラウド１０６の下端部とショートリング１１３との間の溶接部１１４の表面部分の周囲に衝突し、その衝突エネルギによって材料表面が塑性変形され、引張り残留応力が圧縮応力に変わる。この結果、溶接部近傍の応力腐食割れを防止する表面改質が行える。なお、反射板２７の角度調整を行うことにより、最も効率のよい超音波ショットピーニング状態を得ることができる。このような超音波ショットピーニング作用を行いながら、ガイドレール７に沿ってピーニングヘッド機構６を炉心シュラウド１０６の周囲に沿って連続的に移動させることにより、施工を終了させることができる。

ショットピーニング作用が終了した後は、図４に実線で示したように、昇降ピストン３４を降下させ、ショット保持用シリンダ３３内の最下方に下降させるとともに、超音波振動用ホーン１３の超音波振動を停止させる。このように、ホーン１３の超音波振動を停止させた場合には、ヘッドカバー９内のショット２９は、ヘッドカバー９の下向き傾斜の下壁２３に沿い開口部１８側に向って落下する。この場合、ショット２９の落下途中位置にはショット供給・回収機構３０のショット出入口３１が開口しているので、ショット２９は全てシリンダ部３３内に落下回収される。

したがって、本実施形態によれば、施工個所が炉心シュラウド１０６の下端部とショートリング１１３との溶接部１１４の表面部分の周囲で鉛直面であるにも拘らず、装置構成がコンパクトであるため、ピーニングヘッド機構６を容易に施工個所にアクセスすることができ、据付作業が容易に行えるとともに、ピーニング処理を効率よく、かつ確実に行うことができる。

そして、ショットピーニング施工後においては、ショット２９がヘッドカバー９の下向き傾斜の下壁２３に沿って落下し、ショット供給・回収機構３０のショット出入口３１から全てシリンダ部３３内に落下回収されるため、処理後のショット２９の回収も漏れなく、迅速かつ確実に回収することができる。この結果、本実施形態によれば、施工時間を短縮することができ、炉内処理全体の能率および安全性の向上が図れ、作業員が施工場所に接近して作業する場合であっても被曝防止も図れるものとなる。

［第２実施形態（図５）］
本発明の第２実施形態では、施工面が傾斜面である場合、または鉛直面と傾斜面とが複合する場合など、施工面形状が複雑な場合に好適な実施形態について説明する。図５は、この例として、シュラウドサポートシリンダ１０７とシュラウドサポートレグ１０８との溶接部１１６の表面をショットピーニングする場合に好適な炉内構造物の超音波ショットピーニング装置１を一部断面で示す構成図である。

図５に示すように、本実施形態が第１実施形態と異なる点は、ピーニングヘッド機構６のヘッドカバー９を、駆動用本体部８および超音波振動用ホーン１３に対して角度調整可能な構成とした点にある。すなわち、本実施形態の超音波ショットピーニング装置１では、駆動用本体部８の上端側に軸受取付部材４１が設けられ、この軸受取付部材４１に軸受４２が取付けられている。そして、軸受４２に水平な支軸４３が支持され、この支軸４３を中心としてヘッドカバー９が回動可能に設けられている。

カバー９は例えば支軸４３を中心とする半円筒状部分４４と、この半円筒状部分４４の円弧状開口面側に連設された例えば角筒状部分４５とからなっている。そして、半円筒状部分４４が支軸４３を中心として回動できるとともに、角筒状部分４５の先端に開口部１８が形成され、この開口部１８がショット面としてシュラウドサポートシリンダ１０７とシュラウドサポートレグ１０８との溶接部１１６に当接する構成となっている。

半円筒状部分４４の内部には、超音波振動用ホーン１３の振動面１３ａが挿入されるとともに、半円筒状部分４４の内部における超音波振動用ホーン１３との対向部位には反射板２７が設けられている。ショット供給・回収機構３０は角筒状部分４５の先端の開口部１８付近の下部壁部分に第１実施形態と同様に設けられている。他の構成については、第１実施形態と略同様であるから、図５に図１〜図４と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態によれば、第１実施形態の構成に加え、ピーニングヘッド機構６のヘッドカバー９を、駆動用本体部８および超音波振動用ホーン１３に対して角度調整可能な構成としたことにより、施工面の向きや角度が変化する施工面に対し、ヘッドカバー９の開口部１８が常に塞がる状態にヘッドカバー９を施工面の角度に追随させて回動することができ、シュラウドサポートシリンダ１０７とシュラウドサポートレグ１０８との溶接部１１６等への応力改善処理を効率よくかつ確実に行える等の効果が奏される。

［第３実施形態（図６）］
本発明の第３実施形態では、ピーニングヘッド機構６の簡易な構成例について説明する。図６は、この例として、炉心シュラウド１０６等の鉛直壁の周壁溶接部付近の表面をショットピーニングする場合に好適な炉内構造物の超音波ショットピーニング装置１を一部断面で示す構成図である。

図６に示すように、本実施形態が第１実施形態と異なる点は、ヘッドカバー９が直円筒状等の簡易な筒状として構成され、このヘッドカバー９内の開口部１８と対向する部位にホーン１３全体が挿入され、ホーン１３の振動面１３ａが直接、開口部１８に対面する構成とされた点にある。本実施形態では、反射板が設けられていない。他の構成については、第１実施形態と略同様であるから、図６に図１〜図４と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の超音波ショットピーニング装置１によれば、第１実施形態と略同様の機能を有することに加え、部品数が少なく、構成が簡易であるため、より小型化することができ、狭隘な空間等へのアクセスが容易となり、種々の施工面に対して超音波ショットピーニング処理を施すことができるとともに、取扱いが容易となる。

［第４実施形態（図７）］
本発明の第４実施形態では、ピーニングヘッド機構６のショット供給・回収機構３０の変形例について説明する。図７は、この例として、炉心シュラウド１０６等の鉛直壁の周壁溶接部付近の表面をショットピーニングする場合に好適な炉内構造物の超音波ショットピーニング装置１を一部断面で示す構成図である。

図７に示すように、本実施形態が第１実施形態と異なる点は、ショット供給・回収機構３０を構成するシリンダ部３３内には昇降ピストン３４が設けられず、ホース５１を介してピーニングヘッド機構６から離間した位置にピストン機構（図示省略）が配置された点にある。このホース５１はシリンダ部３３に接続具５２を介して接続されている。他の構成については、第１実施形態と略同様であるから、図７に図１〜図４と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の超音波ショットピーニング装置１によれば、第１実施形態と略同様の機能を有することに加え、ピーニングヘッド機構６から離間した位置にピストン機構を配置することにより、施工時に使用するショット２９の種類、数量等の変更や調整を例えば機器移動用駆動制御装置３側等で行うことができ、作業種類に対応する変更等が容易に行える利点が得られる。

［第５実施形態（図８）］
本発明の第５実施形態では、ピーニングヘッド機構６の炉内における駆動用本体部８の移動機構の変形例について説明する。図８は、この例として、炉心シュラウド１０６の外周面側に設けられているバッフルプレート１２０上を車輪によって走行移動できる無軌道型構成の炉内構造物の超音波ショットピーニング装置１を一部断面で示す構成図である。

図８に示すように、本実施形態では、ピーニングヘッド機構６の駆動用本体部８の下端部および両側部に複数の車輪６１，６２，６３が設けられている。これらの車輪６１，６２，６３の少なくともいずれかが駆動輪とされ、図示省略のモータ等によって駆動される。この駆動輪の制御は、機器移動用駆動制御装置３によって行われる。他の構成については、第１実施形態と略同様であるから、図８に図１〜図４と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の超音波ショットピーニング装置１によれば、第１実施形態と略同様の機能を有することに加え、ピーニングヘッド機構６をバッフルプレート１２０上に載置するだけで走行移動することができ、炉内構造物である施工個所にガイドレール等を取付けたり、取外す等の必要がないため、装置の着脱に係る手間，設備等を省略して、より簡易に超音波ショットピーニング処理を行うことができる利点が得られる。

［適用個所の具体例（図９）］
図９は、以上の各実施形態によって超音波ショットピーニング処理を行う施工対象となる原子炉内構造物を例示したものである。

この図９に示すように、本発明ではショットピーニング施工の他の対象個所として、上述した炉心シュラウド１０６の下端部とショートリング１１３の上端部との溶接部１１４、ショートリング１１３の下端部とサポートシリンダ１０７の上端部との溶接部１１５、およびサポートシリンダ１０７の下端部とサポートレグ１０８の上端部との溶接部１１６等の表面改善処理を施すことができる。

また、サポートレグ１０８の下端部と原子炉圧力容器１０４の炉壁との溶接部１１７、ＩＣＭハウジング１２１の溶接部１２２，１２３、およびＣＲＤハウジング１０９の溶接部１２４，１２５等についても本発明のショットピーニング施工の対象個所とすることができる。

本発明の第１実施形態による炉内構造物のショットピーニング装置の適用例を示す炉内説明図。 本発明の第１実施形態による炉内構造物のショットピーニング装置を示す全体構成図。 図２に示した炉内構造物のショットピーニング装置の要部（Ａ部）を拡大して示す拡大断面図。 本発明の第１実施形態におけるショットピーニング処理作用を説明するための拡大断面図。 本発明の第２実施形態による炉内構造物のショットピーニング装置を示す構成図。 本発明の第３実施形態による炉内構造物のショットピーニング装置を示す構成図。 本発明の第４実施形態による炉内構造物のショットピーニング装置を示す構成図。 本発明の第５実施形態による炉内構造物のショットピーニング装置を示す構成図。 本発明の対応施工個所を例示する説明図。 従来例を示す説明図。

符号の説明

１‥超音波ショットピーニング施工装置、２‥超音波発生用制御装置、３‥機器移動用駆動制御装置、４‥電源ケーブル、５‥制御用ケーブル、５ｂ‥超音波伝達用ケーブル、６‥ピーニングヘッド機構、７‥ガイドレール、８‥駆動用本体部、９‥ヘッドカバー、１０‥モータ、１１‥ラック、１２‥超音波振動増幅機構、１３‥超音波振動用ホーン、１４，１５‥ローラ、１６‥駆動ギア、１７‥従動ギア、１８‥開口部、１９‥他側壁、２０，２１‥側壁、２２‥上壁、２３‥下壁、２４‥気中空間、２５‥ブラシ、２６‥ホーン挿通孔、２７‥反射板、２９‥ショット、３０‥ショット供給・回収機構、３１‥ショット出入口、３３‥シリンダ部、３４‥昇降ピストン、３５‥ピストン駆動機構、１０４‥原子炉圧力容器、１０６‥炉心シュラウド、１０７‥サポートシリンダ、１０８‥サポートレグ、１０９‥ＣＲＤハウジング、１１０‥放射線防護壁、１１１‥作業台、１１２‥作業用足場、１１３‥ショートリング、１１４、１１５，１１６‥溶接部、１２１‥ＩＣＭハウジング。

Claims (5)

1. 原子炉内構造物の表面をショットピーニングによって応力改善するためのショットピーニング施工装置であって、
   原子炉内に導入可能な超音波発生用制御装置および機器移動用駆動制御装置と、前記超音波発生用制御装置により制御されて施工対象となる原子炉内構造物の表面に超音波ショットピーニングによる応力改善処理を施すピーニングヘッド機構と、前記機器移動用駆動制御装置により移動制御されて前記ピーニングヘッド機構を前記原子炉内構造物の表面に沿って移動する移動機構とを備え、
   前記ピーニングヘッド機構は、一面が開口する函体でその開口面を前記原子炉内構造物の表面に密着させることにより一定容積の閉じた空間を形成するヘッドカバーと、
   このヘッドカバーの下部に先端部を挿入して鉛直方向に配置されて超音波振動する超音波振動用ホーンと、
   このヘッドカバー内に設けられて超音波振動によって加速したショットを開口面側に反射させる角度調整可能な反射板と、
   前記ヘッドカバーに連通する一定容量の空間として形成され、内部にショットを収容して前記ヘッドカバー内への前記ショットの供給および回収を行うショット供給・回収機構とを備えたことを特徴とする原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置。
2. 前記ピーニングヘッド機構のヘッドカバーの壁は、開口面側に向って次第に低くなる傾斜壁とされている請求項１記載の原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置。
3. 前記ショット供給・回収機構は、前記ヘッドカバーの一部に連通孔を介して連通接続された一定容量のシリンダ部と、このシリンダ部内で往復移動するピストンと、このピストンを駆動するピストン駆動機構とを有する請求項１記載の原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置。
4. 前記ピーニングヘッド機構のヘッドカバーは、前記超音波振動用ホーンに対して角度調整可能な構成とされている請求項１記載の原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置。
5. 原子炉の開蓋、解体および炉内除染後に、前記原子炉内に請求項１〜４のいずれか一項記載の原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工装置を搬入し、前記原子炉内の表面応力改善対象となる炉心シュラウドおよびその支持構造物、制御棒駆動機構ハウジングまたはインコアモニタハウジングの表面に前記ピーニングヘッドを装着して超音波ショットピーニング施工を行うことを特徴とする原子炉内構造物の超音波ショットピーニング施工方法。

Images