JP5713731B2 - 伝熱管用施栓プラグ取付装置および伝熱管施栓方法 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱管の補修として当該伝熱管を施栓して塞ぐための伝熱管用施栓プラグ、および前記伝熱管用施栓プラグを伝熱管に装着するための伝熱管用施栓プラグ取付装置、ならびに前記伝熱管用施栓プラグを伝熱管に装着して当該伝熱管を施栓するための伝熱管施栓方法に関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる蒸気発生器は、その内部に収容されたＵ字形の伝熱管の側壁が許容限界を越えて劣化した場合、一次側から放射性の水が漏出して二次側の非放射性の水に混入するおそれがある。このため、劣化または劣化の可能性のある伝熱管の端部を塞ぐことで、上記混入のおそれを防ぐことが知られている。

従来、例えば、特許文献１に記載の管の栓塞装置は、一端で開放した開放端部および他端で閉じている閉鎖端部を有する管状のプラグ・シェルと、このプラグ・シェル内に内蔵されて閉鎖端部と前記開放端部との間で移動可能に設けられたエキスパンダ要素と、プラグ・シェルの内部に加圧作動油を導入することによってエキスパンダ要素の移動を容易にするために加圧作動油の供給源を有している拡張手段とを備えている。また、上記特許文献１に記載の管の栓塞方法は、上述の栓塞装置を用い、プラグ・シェルの内部に加圧作動油を導入して、該プラグ・シェルを半径方向に拡張すると共に、該プラグ・シェルの閉鎖端部と開放端部との間のエキスパンダ要素の移動を容易にする。

上記特許文献１の装置において、プラグ・シェルの中空の内部は、テーパ付きの内壁面で囲まれている。この内壁面は、プラグ・シェルの長手方向軸線に対して横方向の断面が円形となっている。また、内壁面は、プラグ・シェルの開放端部側が最小の面積となるように収束し、プラグ・シェルの閉鎖端部側が最大の面積となるように広がっている。一方、エキスパンダ要素は、コルク栓状の円錐形の本体からなり、その円錐形のテーパがプラグ・シェルの内壁面のテーパと実質的に同等に形成されている。そして、上記特許文献１の方法において、拡張手段における引張棒部材の先端のネジ部を、エキスパンダ要素における本体のネジ穴に螺合させ、拡張手段によってエキスパンダ要素をプラグ・シェル内の閉鎖端部側から開放端部側に移動させる。これにより、エキスパンダ要素のテーパがプラグ・シェルのテーパに当接し、くさび作用によってプラグ・シェルを径方向外側に押し広げることで、当該プラグ・シェルが伝熱管の内壁面に密着して伝熱管を塞ぐ。

特公平６−１０３１６０号公報

しかしながら、上記特許文献１の装置は、プラグ・シェルの内壁面のテーパが開放端部側で最小の面積となるように収束し、エキスパンダ要素のテーパがプラグ・シェルの内壁面テーパと実質的に同等に形成されているため、プラグ・シェル内にエキスパンダ要素を内蔵するように製造しなければならない。具体的には、プラグ・シェルの開放端部側を、少なくともエキスパンダ要素の大径部分が通過するように広げて成形する。そして、エキスパンダ要素をプラグ・シェル内に配置した状態で、プラグ・シェルの開放端部側を最小の面積となるように絞り加工する。この絞り加工は、容易にできるものではなく、高度な技術および時間を要する。しかも、上記特許文献１の装置は、プラグ・シェル内にエキスパンダ要素が常に内蔵されているため、完成後にプラグ・シェルの最小肉厚部を検査することが困難である。この装置は、蒸気発生器の一次側から放射性の水が漏出して二次側の非放射性の水に混入するおそれを防ぐために、劣化または劣化の可能性のある伝熱管の端部を塞ぐ重要な役割を担うものであり、使用前にプラグ・シェルの肉厚を検査し、プラグ・シェルの健全性を確保することは重要である。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、製造加工を容易とし、かつ施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することのできる伝熱管用施栓プラグおよび伝熱管施栓方法を提供することを目的とし、前記伝熱管用施栓プラグを伝熱管に容易に設置することのできる伝熱管用施栓プラグ取付装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の伝熱管用施栓プラグは、伝熱管を施栓して塞ぐための伝熱管用施栓プラグであって、前記伝熱管に挿入可能に形成され、筒状の一端が閉塞し当該筒状の他端が開放して形成されたプラグ本体と、前記プラグ本体の筒状の開放側より前記プラグ本体内に挿抜可能に形成され、前記プラグ本体の内部に挿入された状態で前記プラグ本体の開放側に向けて外径が漸次小さくなるテーパ面を外周に有する柱状部材と、前記プラグ本体の筒状の開放側より前記プラグ本体内に挿抜可能に形成され、前記プラグ本体の内部に挿入された状態で前記プラグ本体の開放側に向けて内径が漸次小さくなり、かつ前記柱状部材のテーパ面に対向するテーパ面を内周に有する楔部材と、を備えることを特徴とする。

この伝熱管用施栓プラグによれば、柱状部材および楔部材を互いのテーパ面が対向するようにプラグ本体内に挿入し、柱状部材をプラグ本体の開放側に移動させることで、柱状部材のテーパ面が、楔部材のテーパ面に摺接し、楔部材の径を拡げ、これによりプラグ本体の径が拡がって伝熱管の内周面に当接する。この結果、伝熱管がプラグ本体によって施栓されて塞がれる。この伝熱管用施栓プラグは、柱状部材および楔部材がプラグ本体に対して挿抜可能に形成されていることから、プラグ本体、柱状部材および楔部材を、それぞれ別体で加工することが可能である。したがって、従来の絞り加工などの特殊加工が不要であり、製造加工を容易に行うことができる。しかも、プラグ本体、柱状部材および楔部材をそれぞれ別体としておくことができるため、プラグ本体に対して施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することができる。

また、本発明の伝熱管用施栓プラグは、前記柱状部材が前記プラグ本体の閉塞部分に至り挿入され、かつ前記柱状部材と前記楔部材との相互のテーパ面が対面した状態で、前記楔部材が配置された部分での前記プラグ本体の外周に対し、周方向に連続するとともに長手方向に複数並設された突条を有することを特徴とする。

この伝熱管用施栓プラグによれば、柱状部材がプラグ本体の閉塞部分に至り挿入され、かつ柱状部材と楔部材との相互のテーパ面が対面した位置関係において、楔部材の位置が決められることから、楔部材の拡径に伴うプラグ本体の拡径によって伝熱管の内周面に当接する部分を特定できる。このため、楔部材が配置された部分でのプラグ本体の外周に対して突条を設けることで、伝熱管を塞ぐ位置に突条を適宜設けることが可能であり、伝熱管を確実に塞ぐことができる。しかも、楔部材の拡径に伴うプラグ本体の拡径によって伝熱管の内周面に当接する部分を特定できることから、突条を必要以上に設けることがなく、加工を容易にすることができる。

また、本発明の伝熱管用施栓プラグは、前記楔部材が、前記プラグ本体に対して硬質に形成され、かつ前記柱状部材に対して軟質に形成されていることを特徴とする。

この伝熱管用施栓プラグによれば、柱状部材の移動によって楔部材を容易に拡径することができ、この拡径された楔部材によってプラグ本体を拡径した形態で維持することができる。

上述の目的を達成するために、本発明の伝熱管用施栓プラグ取付装置は、上述のいずれか一つに記載の伝熱管用施栓プラグを伝熱管に装着する伝熱管用施栓プラグ取付装置であって、前記プラグ本体の開放側より挿入された先端部が前記柱状部材に嵌合する棒状部材と、前記棒状部材が内部に挿通されており、前記プラグ本体の開放側より挿入された先端が前記楔部材の端部に当接する当接部材と、前記棒状部材を前記プラグ本体の開放側より引き抜く態様で移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。

この伝熱管用施栓プラグ取付装置によれば、移動手段によって棒状部材に嵌合された柱状部材を移動させるとともに、当接部材によって柱状部材の移動に伴う楔部材の移動を規制する。これにより、伝熱管用施栓プラグを伝熱管に対して容易に設置することができる。

また、本発明の伝熱管用施栓プラグ取付装置は、前記当接部材は、前記柱状部材と前記楔部材との相互のテーパ面が対面した状態で先端が前記楔部材の端部に当接し、かつ基端が前記プラグ本体の開口縁に当接することを特徴とする。

この伝熱管用施栓プラグ取付装置によれば、伝熱管用施栓プラグが伝熱管に挿入された状態で、プラグ本体を伝熱管内に位置決めしつつ、当接部材によって柱状部材の移動に伴う楔部材の移動を規制する。これにより、伝熱管用施栓プラグを伝熱管の所望とする位置に容易に設置することができる。

上述の目的を達成するために、本発明の伝熱管施栓方法は、上述のいずれか一つに記載の伝熱管用施栓プラグを伝熱管に装着して当該伝熱管を施栓する伝熱管施栓方法であって、前記プラグ本体内に前記柱状部材を挿入する工程と、次に、前記プラグ本体内に前記楔部材を挿入するとともに前記柱状部材と前記楔部材との相互のテーパ面を対面させる工程と、次に、前記プラグ本体を前記伝熱管に挿入する工程と、次に、前記プラグ本体の開放側に前記柱状部材を移動させる工程と、を含むことを特徴とする。

この伝熱管施栓方法によれば、柱状部材および楔部材を互いのテーパ面が対向するようにプラグ本体内に挿入し、柱状部材をプラグ本体の開放側に移動させることで、柱状部材のテーパ面が、楔部材のテーパ面に摺接し、楔部材の径を拡げ、これによりプラグ本体の径が拡がって伝熱管の内周面に当接する。この結果、伝熱管用施栓プラグを伝熱管に対して容易に設置することができる。そして、この伝熱管施栓方法によれば、プラグ本体、柱状部材および楔部材を、それぞれ別体としておくことで、それぞれ別体で加工することが可能である。したがって、従来の絞り加工などの特殊加工が不要であり、製造加工を容易に行うことができる。しかも、プラグ本体、柱状部材および楔部材をそれぞれ別体としておくことができるため、プラグ本体に対して施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することができる。

本発明によれば、製造加工を容易とし、かつ施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る蒸気発生器の側断面概略図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管用施栓プラグの分解側断面図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管用施栓プラグを組み立てた状態の側断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管用施栓プラグ取付装置の側断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管施栓方法を示す側断面図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管施栓方法を示す側断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管施栓方法を示す側断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る伝熱管用施栓プラグの側断面図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る伝熱管施栓方法を示す側断面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施の形態に係る蒸気発生器の側断面概略図である。蒸気発生器１は、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）に用いられる。加圧水型原子炉は、原子炉冷却材および中性子減速材として軽水を使用している。加圧水型原子炉は、軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水としての一次冷却水を蒸気発生器１に送る。蒸気発生器１では、高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却水に伝え、二次冷却水に水蒸気を発生させる。そして、この水蒸気によりタービン発電機が回されて発電する。

蒸気発生器１は、上下方向に延在され、かつ密閉された中空円筒形状を成し、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部２を有している。胴部２は、その下半部内に、該胴部２の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状を成す管群外筒３が設けられている。この管群外筒３は、その下端部が、胴部２の下半部内の下方に配置された管板４近傍まで延設されている。管群外筒３内には、伝熱管群５Ａが設けられている。伝熱管群５Ａは、逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管５から成る。各伝熱管５は、Ｕ字形状の円弧部を上方に向けて配置され、下端部が管板４の管穴４ａに挿通固定されていると共に、中間部が複数の管支持板６を介して管群外筒３に支持されている。管支持板６は、多数の伝熱管挿通穴（図示せず）が形成されており、この伝熱管挿通穴に各伝熱管５が挿通されることで各伝熱管５を支持する。

胴部２は、その下端部に水室７が設けられている。水室７は、内部が隔壁８により入室７Ａと出室７Ｂとに区画されている。入室７Ａは、各伝熱管５の一端部が連通され、出室７Ｂは、各伝熱管５の他端部が連通されている。また、入室７Ａは、胴部２の外部に通じる入口ノズル７Ａａが形成され、出室７Ｂは、胴部２の外部に通じる出口ノズル７Ｂａが形成されている。そして、入口ノズル７Ａａは、加圧水型原子炉から一次冷却水が送られる冷却水配管（図示せず）が連結され、出口ノズル７Ｂａは、熱交換された後の一次冷却水を加圧水型原子炉に送る冷却水配管（図示せず）が連結される。

胴部２は、その上半部内に、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器９、および分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器１０が設けられている。気水分離器９と伝熱管群５Ａとの間には、外部から胴部２内に二次冷却水の給水を行う給水管１１が挿入されている。さらに、胴部２は、その上端部に、蒸気排出口１２が形成されている。また、胴部２は、その下半部内に、給水管１１からこの胴部２内に給水された二次冷却水を、胴部２と管群外筒３との間を流下させて管板４にて折り返させ、伝熱管群５Ａに沿って上昇させる給水路１３が形成されている。なお、蒸気排出口１２は、タービンに蒸気を送る冷却水配管（図示せず）が連結され、給水管１１は、タービンで使用された蒸気が復水器（図示せず）で冷却された二次冷却水を供給するための冷却水配管（図示せず）が連結される。

このような蒸気発生器１では、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却水は、入室７Ａに送られ、多数の伝熱管５内を通って循環して出室７Ｂに至る。一方、復水器で冷却された二次冷却水は、給水管１１に送られ、胴部２内の給水路１３を通って伝熱管群５Ａに沿って上昇する。このとき、胴部２内で、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水は出室７Ｂから加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部２内を上昇し、気水分離器９で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器１０で湿分が除去されてからタービンに送られる。

［実施の形態１］
上述した蒸気発生器１は、その内部に収容された伝熱管５の側壁が許容限界を越えて劣化した場合、一次側から放射性の水が漏出して二次側の非放射性の水に混入するおそれがある。このため、劣化または劣化の可能性のある伝熱管５の端部を塞ぐことで、上記混入のおそれを防ぐ。また、上述した蒸気発生器１を交換した場合、使用済みの蒸気発生器１を保管または解体する場合、伝熱管５の端部を塞ぐことで、保管中や解体中の伝熱管５からの放射線の漏洩のおそれを防ぐ。このように伝熱管５の端部を塞ぐ補修において、伝熱管５を施栓して塞ぐための伝熱管用施栓プラグおよび伝熱管用施栓プラグ取付装置ならびに伝熱管施栓方法について以下に説明する。

図２は、本実施の形態に係る伝熱管用施栓プラグの分解側断面図であり、図３は、本実施の形態に係る伝熱管用施栓プラグを組み立てた状態の側断面図である。

図２および図３に示すように、伝熱管用施栓プラグ２０は、プラグ本体２１と、柱状部材２２と、楔部材２３と、を有している。

プラグ本体２１は、円筒状に形成され、管板４の水室７側にて開口して設けられた伝熱管５に対して挿入可能なように、伝熱管５の内径よりも小さい外径で形成されている。また、プラグ本体２１は、伝熱管５に挿入される先端側である筒状の一端が閉塞して形成され、後端側である筒状の他端が開放して形成されている。また、プラグ本体２１は、図２に示すように、後述する柱状部材２２が当該プラグ本体２１の閉塞部分に至り挿入され、柱状部材２２と後述する楔部材２３との相互のテーパ面２２ａ，２３ａが対面した状態で、楔部材２３が配置された部分の外周に、周方向に連続するとともに長手方向に複数（本実施の形態では４つ）並設された突条２１ａを有している。このプラグ本体２１は、使用中の蒸気発生器１において用いることができるように、超耐熱性材料（例えば、インコネル（登録商標））によって形成されている。

柱状部材２２は、円柱状に形成され、プラグ本体２１の円筒状の開放側よりプラグ本体２１内に挿抜可能なように、プラグ本体２１の内径よりも小さい外径で形成されている。また、柱状部材２２は、一端側から他端側に向けて外径が漸次小さくなるテーパ面２２ａを外周に有している。柱状部材２２は、プラグ本体２１の内部に挿入された状態で、テーパ面２２ａがプラグ本体２１の開放側に向けて外径が漸次小さくなるように一端側からプラグ本体２１に挿入される。また、柱状部材２２は、単体でプラグ本体２１の内部に挿入された状態で、プラグ本体２１から抜けるように、プラグ本体２１の筒状の長手方向（軸Ｒの延在方向）に移動可能に設けられている。また、柱状部材２２は、その長手方向である軸Ｒの延在方向に雌ネジ穴２２ｂが形成されている。この雌ネジ穴２２ｂは、柱状部材２２の軸Ｒの延在方向に貫通して設けられている。この柱状部材２２は、使用中の蒸気発生器１において用いることができるように、耐食性材料（例えば、ステンレス合金）によって形成されている。

楔部材２３は、円筒状に形成され、プラグ本体２１の円筒状の開放側よりプラグ本体２１内に挿抜可能なように、プラグ本体２１の内径よりも小さい外径で形成されている。また、楔部材２３は、一端側から他端側に向けて内径が漸次小さくなるテーパ面２３ａを内周に有している。楔部材２３は、プラグ本体２１の内部に挿入された状態で、テーパ面２３ａがプラグ本体２１の開放側に向けて内径が漸次小さくなるように一端側からプラグ本体２１に挿入される。また、楔部材２３は、その一端側（大内径側）から柱状部材２２の他端側（小外径側）が挿入されるように、柱状部材２２の他端側の外径よりも大きい内径で一端側が形成されている。さらに、楔部材２３は、その他端側（小内径側）から柱状部材２２の一端側（大外径側）が抜けないように、柱状部材２２の一端側の外径よりも小さい内径で他端側が形成されている。このように、楔部材２３は、その一端側（大内径側）から柱状部材２２の他端側（小外径側）が挿入されるが、他端側（小内径側）から柱状部材２２の一端側（大外径側）が抜けない構成であり、柱状部材２２が挿入された状態で、互いのテーパ面２２ａ，２３ａが対向する。また、楔部材２３は、一端側から他端側に向けて外周が同径で形成されている。この楔部材２３は、プラグ本体２１を薄肉とすることで当該プラグ本体２１に対して硬質に形成され、かつ柱状部材２２に対して軟質の材料（例えば、インコネル（登録商標））によって形成されている。また、楔部材２３には、柱状部材２２の移動によって楔部材２３を容易に拡径するために、楔部材２３の長手方向にスリットを設けてもよい。

図４は、本実施の形態に係る伝熱管用施栓プラグ取付装置の側断面図である。なお、図４では、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０に、上述した伝熱管用施栓プラグ２０を組み付けた形態を示す。

図４に示すように、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０は、棒状部材３１と、当接部材３２と、移動手段３３と、を有している。

棒状部材３１は、長尺の棒状体として形成されており、その先端部が柱状部材２２に嵌合するように構成されている。具体的に棒状部材３１は、その先端部に、柱状部材２２に形成された雌ネジ穴２２ｂに対して螺合する雄ネジ部３１ａが形成されている。また、雄ネジ部３１ａの長さは、雌ネジ穴２２ｂが柱状部材２２の軸Ｒの延在方向に貫通した長さとほぼ同じである。また、棒状部材３１は、その基端側が雄ネジ部３１ａの径よりも大きい外径で形成されている。

当接部材３２は、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０の本体をなすもので、棒状部材３１の基端側を内部に挿通し、当該棒状部材３１を長手方向に移動可能に支持している。当接部材３２は、棒状部材３１を内部に挿通する先端部３２ａが、筒状に形成されており、プラグ本体２１の円筒状の開放側よりプラグ本体２１内に挿抜可能なように、プラグ本体２１の内径よりも小さい外径で形成されている。この棒状部材３１の先端部３２ａは、楔部材２３の他端に当接することで、楔部材２３の他端側への移動を規制するものである。また、棒状部材３１を内部に挿通する基端部３２ｂは、先端部３２ａの外径よりも大きい外径で形成されており、プラグ本体２１の円筒状の開放側である開口縁に当接する平坦な当接面３２ｃが形成されている。

移動手段３３は、当接部材３２の基端部３２ｂに設けられており、棒状部材３１が接続され、プラグ本体２１の円筒状の開放側より引き抜く方向に棒状部材３１を移動させるものである。棒状部材３１を移動させる構成としては、例えば、油圧シリンダ、空圧シリンダ、油圧モータ、サーボモータなどのアクチュエータがある。なお、移動手段３３によって棒状部材３１を引き抜く方向に移動させる前の状態では、図４に示すように、当接部材３２の先端部３２ａの先から棒状部材３１の雄ネジ部３１ａのみが突出した形態となる。

図５〜図７は、本実施の形態に係る伝熱管施栓方法を示す側断面図である。

本実施の形態の伝熱管施栓方法は、上述した伝熱管用施栓プラグ取付装置３０を用い、上述した伝熱管用施栓プラグ２０によって伝熱管５を施栓して塞ぐものである。

先ず、図４に示すように、移動手段３３によって棒状部材３１を引き抜く方向に移動させる前の状態において、当接部材３２の先端部３２ａの先から突出する棒状部材３１の雄ネジ部３１ａを、伝熱管用施栓プラグ２０の楔部材２３に挿入する。このとき、楔部材２３において内径が大径の一端側が棒状部材３１の先端側となるように、楔部材２３の他端側から棒状部材３１を挿入する。

次に、図４に示すように、伝熱管用施栓プラグ２０の柱状部材２２に、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０の棒状部材３１を嵌合する。このとき、柱状部材２２において外径が大径の一端側が棒状部材３１の先端側となるように、柱状部材２２の他端側から棒状部材３１を挿入し、柱状部材２２の雌ネジ穴２２ｂに対して棒状部材３１の雄ネジ部３１ａを螺合する。そして、柱状部材２２の雌ネジ穴２２ｂに対して棒状部材３１の雄ネジ部３１ａを全て螺合すると、当接部材３２の基端部３２ｂの先端が楔部材２３の他端に当接して楔部材２３の他端側への移動を規制することで、楔部材２３内に柱状部材２２が挿入され、互いのテーパ面２２ａ，２３ａが対向する（図５参照）。

次に、柱状部材２２および楔部材２３とともに、棒状部材３１および当接部材３２の先端部３２ａを、プラグ本体２１の円筒状の開放側よりプラグ本体２１内に挿入する。このとき、柱状部材２２の一端側を、プラグ本体２１の閉塞部分に至り挿入することで、当接部材３２の先端部３２ａがプラグ本体２１内に全て挿入され、当接部材３２の基端部３２ｂの当接面３２ｃが、プラグ本体２１の開口縁に当接する（図５参照）。このように、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０に対して伝熱管用施栓プラグ２０が組み付けられる。

次に、図５に示すように、上記のごとく伝熱管用施栓プラグ取付装置３０に組み付けられた伝熱管用施栓プラグ２０を、プラグ本体２１の閉塞側から伝熱管５に挿入する。このとき、伝熱管５内にプラグ本体２１が全て挿入された状態で、当接部材３２の基端部３２ｂの当接面３２ｃが、伝熱管５の開口端であって管板４の水室７側の面に当接する。

次に、図６に示すように、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０の移動手段３３によって、棒状部材３１をプラグ本体２１の開放側より引き抜くように移動させる。このとき、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０の当接部材３２における当接面３２ｃが、伝熱管５の開口端であって管板４の水室７側の面に当接した状態とされ、当接部材３２における基端部３２ｂの先端が楔部材２３の他端に当接して楔部材２３の他端側への移動を規制することで、棒状部材３１とともに柱状部材２２がプラグ本体２１の開放側に移動することになる。このため、柱状部材２２のテーパ面２２ａが、楔部材２３のテーパ面２３ａに摺接し、楔部材２３の径を拡げる。この結果、楔部材２３によってプラグ本体２１の突条２１ａを有する部分の径が拡がり、当該突条２１ａが伝熱管５の内周面に当接する。これにより、伝熱管５がプラグ本体２１によって施栓されて塞がれることになる。

最後に、図７に示すように、伝熱管用施栓プラグ取付装置３０の棒状部材３１を柱状部材２２から取り外し、伝熱管用施栓プラグ２０を構成する、プラグ本体２１、柱状部材２２、および楔部材２３を伝熱管５内に残す。

このように、本実施の形態の伝熱管用施栓プラグ２０は、伝熱管５に挿入可能に形成され、筒状の一端が閉塞し当該筒状の他端が開放して形成されたプラグ本体２１と、プラグ本体２１の筒状の開放側よりプラグ本体２１内に挿抜可能に形成され、プラグ本体２１の内部に挿入された状態でプラグ本体２１の開放側に向けて外径が漸次小さくなるテーパ面２２ａを外周に有する柱状部材２２と、プラグ本体２１の筒状の開放側よりプラグ本体２１内に挿抜可能に形成され、プラグ本体２１の内部に挿入された状態でプラグ本体２１の開放側に向けて内径が漸次小さくなり、かつ柱状部材２２のテーパ面２２ａに対向するテーパ面２３ａを内周に有する楔部材２３と、を備える。

この伝熱管用施栓プラグ２０によれば、柱状部材２２および楔部材２３を互いのテーパ面２２ａ，２３ａが対向するようにプラグ本体２１内に挿入し、柱状部材２２をプラグ本体２１の開放側に移動させることで、柱状部材２２のテーパ面２２ａが、楔部材２３のテーパ面２３ａに摺接し、楔部材２３の径を拡げ、これによりプラグ本体２１の径が拡がって伝熱管５の内周面に当接する。この結果、伝熱管５がプラグ本体２１によって施栓されて塞がれる。この伝熱管用施栓プラグ２０は、柱状部材２２および楔部材２３がプラグ本体２１に対して挿抜可能に形成されていることから、プラグ本体２１、柱状部材２２および楔部材２３を、それぞれ別体で加工することが可能である。したがって、従来の絞り加工などの特殊加工が不要であり、製造加工を容易に行うことが可能である。しかも、プラグ本体２１、柱状部材２２および楔部材２３をそれぞれ別体としておくことができるため、プラグ本体２１に対して施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することが可能である。

また、本実施の形態の伝熱管用施栓プラグ２０は、柱状部材２２がプラグ本体２１の閉塞部分に至り挿入され、かつ柱状部材２２と楔部材２３との相互のテーパ面２２ａ，２３ａが対面した状態で、楔部材２３が配置された部分でのプラグ本体２１の外周に対し、周方向に連続するとともに長手方向に複数並設された突条２１ａを有する。

この伝熱管用施栓プラグ２０によれば、柱状部材２２がプラグ本体２１の閉塞部分に至り挿入され、かつ柱状部材２２と楔部材２３との相互のテーパ面２２ａ，２３ａが対面した位置関係において、楔部材２３の位置が決められることから、楔部材２３の拡径に伴うプラグ本体２１の拡径によって伝熱管５の内周面に当接する部分を特定できる。このため、楔部材２３が配置された部分でのプラグ本体２１の外周に対して突条２１ａを設けることで、伝熱管５を塞ぐ位置に突条２１ａを適宜設けることが可能であり、伝熱管５を確実に塞ぐことが可能になる。しかも、楔部材２３の拡径に伴うプラグ本体２１の拡径によって伝熱管５の内周面に当接する部分を特定できることから、突条２１ａを必要以上に設けることがなく、加工を容易にすることが可能である。なお、突条２１ａは、伝熱管５を塞ぐにあたり、伝熱管５に当接する数が少なくとも３つ設けられていればよい。

また、本実施の形態の伝熱管用施栓プラグ２０は、楔部材２３が、プラグ本体２１に対して硬質に形成され、かつ柱状部材２２に対して軟質に形成されている。また、楔部材２３には、柱状部材２２の移動によって楔部材２３を容易に拡径するために、楔部材２３の長手方向にスリットを設けてもよい。

この伝熱管用施栓プラグ２０によれば、柱状部材２２の移動によって楔部材２３を容易に拡径することが可能であり、この拡径された楔部材２３によってプラグ本体２１を拡径した形態で維持することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管用施栓プラグ取付装置３０は、プラグ本体２１の開放側より挿入された先端部が柱状部材２２に嵌合する棒状部材３１と、棒状部材３１が内部に挿通されておりプラグ本体２１の開放側より挿入された先端が楔部材２３の端部に当接する当接部材３２と、棒状部材３１をプラグ本体２１の開放側より引き抜く態様で移動させる移動手段３３と、を備える。

この伝熱管用施栓プラグ取付装置３０によれば、移動手段３３によって棒状部材３１に嵌合された柱状部材２２を移動させるとともに、当接部材３２によって柱状部材２２の移動に伴う楔部材２３の移動を規制する。これにより、伝熱管用施栓プラグ２０を伝熱管５に対して容易に設置することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管用施栓プラグ取付装置３０は、当接部材３２は、柱状部材２２と楔部材２３との相互のテーパ面２２ａ，２３ａが対面した状態で先端が楔部材２３の端部に当接し、かつ基端がプラグ本体の開口縁に当接する。

この伝熱管用施栓プラグ取付装置３０によれば、伝熱管用施栓プラグ２０が伝熱管５に挿入された状態で、プラグ本体２１を伝熱管５内に位置決めしつつ、当接部材３２によって柱状部材２２の移動に伴う楔部材２３の移動を規制する。これにより、伝熱管用施栓プラグ２０を伝熱管５の所望とする位置に容易に設置することが可能になる。

また、本実施の形態の伝熱管施栓方法は、プラグ本体２１内に柱状部材２２を挿入する工程と、次に、プラグ本体２１内に楔部材２３を挿入するとともに柱状部材２２と楔部材２３との相互のテーパ面２２ａ，２３ａを対面させる工程と、次に、プラグ本体２１を伝熱管５に挿入する工程と、次に、プラグ本体２１の開放側に柱状部材２２を移動させる工程と、を含む。

この伝熱管施栓方法によれば、柱状部材２２および楔部材２３を互いのテーパ面２２ａ，２３ａが対向するようにプラグ本体２１内に挿入し、柱状部材２２をプラグ本体２１の開放側に移動させることで、柱状部材２２のテーパ面２２ａが、楔部材２３のテーパ面２３ａに摺接し、楔部材２３の径を拡げ、これによりプラグ本体２１の径が拡がって伝熱管５の内周面に当接する。この結果、伝熱管用施栓プラグ２０を伝熱管５に対して容易に設置することが可能になる。そして、この伝熱管施栓方法によれば、プラグ本体２１、柱状部材２２および楔部材２３を、それぞれ別体としておくことで、それぞれ別体で加工することが可能である。したがって、従来の絞り加工などの特殊加工が不要であり、製造加工を容易に行うことが可能である。しかも、プラグ本体２１、柱状部材２２および楔部材２３をそれぞれ別体としておくことができるため、プラグ本体２１に対して施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することが可能である。

［実施の形態２］
上述した蒸気発生器１は、その内部に収容された伝熱管５の側壁が許容限界を越えて劣化した場合、一次側から放射性の水が漏出して二次側の非放射性の水に混入するおそれがある。このため、劣化または劣化の可能性のある伝熱管５の端部を塞ぐことで、上記混入のおそれを防ぐ。また、上述した蒸気発生器１を交換した場合、使用済みの蒸気発生器１を保管または解体する場合、伝熱管５の端部を塞ぐことで、保管中や解体中の伝熱管５からの放射線の漏洩のおそれを防ぐ。このように伝熱管５の端部を塞ぐ補修において、伝熱管５を施栓して塞ぐための伝熱管用施栓プラグおよび伝熱管用施栓プラグ取付装置ならびに伝熱管施栓方法について以下に説明する。

図８は、本実施の形態に係る伝熱管用施栓プラグの分解側断面図である。

図８に示すように、伝熱管用施栓プラグ４０は、円筒状に形成され、管板４の水室７側にて開口して設けられた伝熱管５に対して挿入可能なように、伝熱管５の内径よりも小さい外径で形成されている。また、伝熱管用施栓プラグ４０は、伝熱管５に挿入される先端側である筒状の一端が閉塞して形成され、後端側である筒状の他端が開放して形成されている。また、伝熱管用施栓プラグ４０は、図８に示すように、その外周に、周方向に連続するとともに長手方向に複数（本実施の形態では４つ）並設された突条４０ａを有している。この伝熱管用施栓プラグ４０は、使用中の蒸気発生器１において用いることができるように、超耐熱性材料（例えば、インコネル（登録商標））によって形成されている。

図９は、本実施の形態に係る伝熱管施栓方法を示す側断面図である。

本実施の形態の伝熱管施栓方法は、上述した伝熱管用施栓プラグ４０によって伝熱管５を施栓して塞ぐものである。

先ず、図８に示すように、伝熱管用施栓プラグ４０を、閉塞側から伝熱管５に挿入する。

次に、図９に示すように、伝熱管用施栓プラグ４０の突条４０ａを有する部分の径を拡げることで、当該突条４０ａが伝熱管５の内周面に当接する。これにより、伝熱管５が伝熱管用施栓プラグ４０によって施栓されて塞がれることになる。ここで、伝熱管用施栓プラグ４０の径を拡げる工具としては、伝熱管５を管板４の管穴４ａに固定する際の拡管に用いられる拡管工具が適用される。かかる拡管工具は、図には明示しないが、例えば、先細軸をなすマンドレルの周囲に衛星ローラを自転および公転可能に取り付けたものであり、これを伝熱管用施栓プラグ４０内に挿入し、突条４０ａを有する位置でマンドレルにスラストを与えつつ回転トルクを与えて回転させることにより衛星ローラが自転および公転しつつ拡管力が伝わり、伝熱管用施栓プラグ４０の径を拡げるものである。

このように、本実施の形態の伝熱管用施栓プラグ４０は、伝熱管５に挿入可能に形成され、筒状の一端が閉塞し当該筒状の他端が開放して形成されている。

この伝熱管用施栓プラグ４０によれば、その内部に構造物を要さないため、従来の絞り加工などの特殊加工が不要であり、製造加工を容易に行うことが可能である。しかも、その内部に構造物を要さないため、施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することが可能である。

また、本実施の形態の伝熱管施栓方法は、伝熱管用施栓プラグ４０を伝熱管５に挿入する工程と、次に、拡管工具により伝熱管用施栓プラグ４０の径を拡げる工程と、を含む。

この伝熱管施栓方法によれば、伝熱管用施栓プラグ４０を伝熱管５に挿入して、拡管工具によって伝熱管用施栓プラグ４０の径を拡げることで、伝熱管用施栓プラグ４０の径が拡がって伝熱管５の内周面に当接する。この結果、伝熱管用施栓プラグ４０を伝熱管５に対して容易に設置することが可能になる。そして、この伝熱管施栓方法によれば、伝熱管用施栓プラグ４０の内部に構造物を要さないため、従来の絞り加工などの特殊加工が不要であり、製造加工を容易に行うことが可能である。しかも、その内部に構造物を要さないため、施栓機能を維持するための使用前の検査を容易に実施することが可能である。

１ 蒸気発生器
４ 管板
４ａ 管穴
５ 伝熱管
２０ 伝熱管用施栓プラグ
２１ プラグ本体
２１ａ 突条
２２ 柱状部材
２２ａ テーパ面
２２ｂ 雌ネジ穴
２３ 楔部材
２３ａ テーパ面
３０ 伝熱管用施栓プラグ取付装置
３１ 棒状部材
３１ａ 雄ネジ部
３２ 当接部材
３２ａ 先端部
３２ｂ 基端部
３２ｃ 当接面
３３ 移動手段
Ｒ 軸

Claims (3)

1. 伝熱管に挿入可能に形成され、筒状の一端が閉塞し当該筒状の他端が開放して形成されたプラグ本体と、
   前記プラグ本体の筒状の開放側より前記プラグ本体内に挿抜可能に形成され、前記プラグ本体の内部に挿入された状態で前記プラグ本体の開放側に向けて外径が漸次小さくなるテーパ面を外周に有する柱状部材と、
   前記プラグ本体の筒状の開放側より前記プラグ本体内に挿抜可能に形成され、前記プラグ本体の内部に挿入された状態で前記プラグ本体の開放側に向けて内径が漸次小さくなり、かつ前記柱状部材のテーパ面に対向するテーパ面を内周に有する楔部材と、
   を備える伝熱管用施栓プラグを伝熱管に装着する伝熱管用施栓プラグ取付装置であって、
   前記プラグ本体の開放側より挿入された先端部が前記柱状部材に嵌合する棒状部材と、
   前記棒状部材が内部に挿通されており、前記柱状部材と前記楔部材との相互のテーパ面が対面した状態で前記プラグ本体の開放側より挿入された先端が前記楔部材の端部に当接し、かつ基端が前記プラグ本体の開口縁に当接すると共に前記伝熱管の開口端に当接する当接部材と、
   前記棒状部材を前記プラグ本体の開放側より引き抜く態様で移動させる移動手段と、
   を備えることを特徴とする伝熱管用施栓プラグ取付装置。
2. 前記当接部材は、前記基端が、前記伝熱管が挿入固定される管板に当接することを特徴とする請求項１に記載の伝熱管用施栓プラグ取付装置。
3. 伝熱管に挿入可能に形成され、筒状の一端が閉塞し当該筒状の他端が開放して形成されたプラグ本体と、
   前記プラグ本体の筒状の開放側より前記プラグ本体内に挿抜可能に形成され、前記プラグ本体の内部に挿入された状態で前記プラグ本体の開放側に向けて外径が漸次小さくなるテーパ面を外周に有する柱状部材と、
   前記プラグ本体の筒状の開放側より前記プラグ本体内に挿抜可能に形成され、前記プラグ本体の内部に挿入された状態で前記プラグ本体の開放側に向けて内径が漸次小さくなり、かつ前記柱状部材のテーパ面に対向するテーパ面を内周に有する楔部材と、
   を備える伝熱管用施栓プラグを伝熱管に装着して当該伝熱管を施栓する伝熱管施栓方法であって、
   前記プラグ本体内に前記柱状部材を挿入する工程と、
   次に、前記プラグ本体内に前記楔部材を挿入するとともに前記柱状部材と前記楔部材との相互のテーパ面を対面させる工程と、
   次に、前記プラグ本体を前記伝熱管に挿入する工程と、
   次に、前記プラグ本体の開放側に前記柱状部材を移動させる工程と、
   を含み、
   前記柱状部材を移動させる工程において、請求項１または２に記載の伝熱管用施栓プラグ取付装置を用いることを特徴とする伝熱管施栓方法。

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