JP5762039B2 - 熱交換器の解体処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器の解体処理方法に関する。

火力発電プラント、原子力プラント等に設けられる熱交換器は、必要に応じて新しい熱交換器へ交換される。特許文献１には、古い熱交換器が保管庫に保管されることが記載されている。この保管庫にはスペースが必要である。例えば、特許文献２には、伝熱管を押し潰し、所定長さに切断して放射性廃棄物としてのスペースを減少させるものが提案されている。

特開平８−０４３５７７号公報 特表平１１−５１４５８８号公報

古い熱交換器を保管庫に保管するにあたり、熱交換器を解体することは保管スペースの減少に寄与できる。熱交換器の解体処理において、熱交換器内に多数存在する伝熱管を切断する効率を高める必要があった。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管を切断する効率を高める熱交換器の解体処理方法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熱交換器の解体処理方法は、管内外で熱交換をする複数の伝熱管と、前記伝熱管の端部が挿入され固定される管板と、前記伝熱管が支持される複数の管支持板と、を有する熱交換器を横置きした状態で前記伝熱管を切断する熱交換器の解体処理方法であって、隣り合う前記管支持板間、又は前記管支持板と前記管板との間のいずれかに支持された前記伝熱管を前記管支持板に固定する伝熱管固定工程と、固定された前記伝熱管を落下方向の前記伝熱管から切断する伝熱管切断工程と、を含むことを特徴とする。

これにより、切断された伝熱管が、落下方向下方のすでに伝熱管が切断されて切り残された伝熱管（切り株）に衝突する場合、衝突された切り株が移動又は回転するおそれを低減できる。移動又は回転した切り株が、レーザヘッドの進行方向の進路の障害となるおそれが低減でき、レーザヘッドを含む切断装置は余計な作業なしに伝熱管を切断することができる。その結果、熱交換器から伝熱管を切断する効率を高めることができる。また、一定の長さとなった切断された伝熱管及び一定の長さの切り株を有する管支持板又は管板は保管庫のスペースを低減できる。

本発明の望ましい態様として、前記伝熱管切断工程では、前記管支持板又は前記管板に残る切断された前記伝熱管の切り株の端面は、管支持板又は管板に対して傾斜切断されていることが好ましい。これにより、管支持板側に切り残される伝熱管（切り株）の先端位置がレーザヘッドの進行を妨げることを抑制できる。

本発明の望ましい態様として、前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板にレーザで固定することが好ましい。これにより、固定したい伝熱管の周囲に切り株があっても伝熱管を管支持板に容易に固定することができる。

本発明の望ましい態様として、前記伝熱管固定工程では、前記伝熱管切断工程で切断される第１の伝熱管のレーザ進行方向にある第２の伝熱管が前記管支持板に前記第１の伝熱管を切断するレーザで固定されていることが好ましい。これにより、伝熱管固定工程の時間を短縮することができる。

本発明の望ましい態様として、前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板に溶接で固定することが好ましい。これにより、伝熱管を確実に固定することができる。

本発明の望ましい態様として、前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板に接着材で固定することが好ましい。これにより、伝熱管を確実に固定することができる。

本発明の望ましい態様として、前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板に拡管して固定することが好ましい。これにより、伝熱管を確実に固定することができる。

本発明によれば、伝熱管を切断する効率を高める熱交換器の解体処理方法を提供することができる。

図１は、原子力プラントの構成を示す説明図である。 図２は、図１に記載した原子力プラントの熱交換器である蒸気発生器の構成を示す説明図である。 図３は、横置きになった蒸気発生器の解体を説明する説明図である。 図４は、伝熱管の切断の一例を示す模式図である。 図５は、伝熱管の切断の一例を示す模式図である。 図６−１は、伝熱管の切断の状態の一例を示す模式図である。 図６−２は、伝熱管の切断の状態の一例を示す模式図である。 図６−３は、伝熱管の切断の状態の一例を示す模式図である。 図６−４は、伝熱管の切断の状態の一例を示す模式図である。 図７は、実施形態１の蒸気発生器の解体処理方法の手順を示すフローチャートである。 図８は、実施形態１の伝熱管の固定を示す模式図である。 図９は、実施形態２の伝熱管の固定を示す模式図である。 図１０は、実施形態３の伝熱管の固定を示す模式図である。 図１１は、実施形態４の伝熱管の固定を示す模式図である。 図１２は、変形例を説明する模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、原子力プラントの構成を示す説明図である。図２は、図１に記載した原子力プラントの蒸気発生器の構成を示す説明図である。

原子力プラント１００には、例えば、加圧水型軽水炉原子力発電設備がある（図１参照）。この原子力プラント１００は、原子炉格納容器１１０、原子炉１２０、加圧器１３０、蒸気発生器１４０及びポンプ１５０が一次冷却材管１６０により順次連結されて、一次冷却材の循環経路（一次系循環経路）が構成される。また、蒸気発生器１４０とタービン２１０との間に二次冷却材の循環経路（二次系循環経路）が構成される。

この原子力プラント１００が有する原子炉１２０は、加圧水型軽水炉である。このため、一次系循環経路内の一次冷却材は、加圧器１３０で加圧されて圧力が所定の大きさに維持される。原子力プラント１００は、先ず、一次冷却材が原子炉１２０で加熱された後、蒸気発生器１４０に供給される。次に、蒸気発生器１４０で一次冷却材と二次冷却材との熱交換が行なわれることにより、二次冷却材が蒸発して蒸気となる。そして、この蒸気となった二次冷却材がタービン２１０に供給されることにより、タービン２１０が駆動されて発電機２２０に動力が供給される。なお、蒸気発生器１４０を通過した一次冷却材は、一次冷却材管１６０を介して回収されて原子炉１２０側に供給される。また、タービン２１０を通過した二次冷却水は、復水器２３０で冷却された後に、二次冷却材管２４０を介して回収されて蒸気発生器１４０に供給される。原子力プラント１００は、高温・高圧の流体や放射性物質を含む可能性のある流体を扱っている。このため、蒸気発生器１４０を必要に応じて新しい蒸気発生器へ交換する場合、古い蒸気発生器について厳しい管理が求められている。古い蒸気発生器は、保管庫において管理されるが、保管庫のスペースを確保するため解体し解体後の容積を減少させる必要がある。

蒸気発生器１４０は、胴部１と、複数の伝熱管２と、気水分離器３と、湿分分離器４とを有する（図２参照）。胴部１は、略円筒形状かつ中空密閉構造を有し、長手方向を鉛直方向に向けて配置される。また、胴部１は、管板１１及び仕切板１２により区画されてなる一対の水室１３、１４を底部に有する。この水室１３（１４）は、入口側ノズル１５（出口側ノズル１６）を介して一次冷却材管１６０に接続される。

伝熱管２は、略Ｕ字形状を有し、両端部を鉛直下方に向けて胴部１内に配置される。伝熱管２の両端部は管板１１に挿入されて拡管され、固定されている。また、伝熱管２の両端部は、入口側水室１３及び出口側水室１４に対してそれぞれ開口する。また、円筒形状を有する管群外筒５が胴部１内に配置され、この管群外筒５内に複数の伝熱管２が配置される。

また、管群外筒５内には、複数の管支持板６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇが所定間隔を隔てて配列される。これらの管支持板６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇは、多孔板となっており、各伝熱管２が管支持板６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇを貫通している。また、管支持板６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇに設けられた貫通孔と、各伝熱管２との間には所定のクリアランスが設けられている。

また、管群外筒５は、胴部１の内壁に対して隙間を開けて配置される。気水分離器３は、給水を蒸気と熱水とに分離する装置である。湿分分離器４は、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装置である。

この蒸気発生器１４０は、一次冷却材が入口側ノズル１５から入口側水室１３に流入し、伝熱管２を通って出口側水室１４に入り、出口側ノズル１６から外部に排出される。また、二次冷却材が給水管１７から胴部１内に導入されて管群外筒５内を通る。このとき、一次冷却材と二次冷却材との熱交換が行なわれて、二次冷却材が加熱される。つまり、蒸気発生器１４０は、熱交換器である。そして、この二次冷却材が気水分離器３及び湿分分離器４を通過することにより、二次冷却水の蒸気成分が取り出されてタービン２１０側に供給される。

上述した蒸気発生器１４０を解体するには、複数の伝熱管２が例えば数千本と数が多いことから、多数存在する伝熱管を切断する効率を高める必要がある。伝熱管２を切断して解体するためには、蒸気発生器１４０を横置きして作業することが好ましい。これにより伝熱管２が水平となる。このため、切断した伝熱管２を自重で落下させることができ、伝熱管２の切断効率を高めることができる。

図２に示す蒸気発生器１４０は、ガス切断等により、胴部１を切断し、気水分離器３と、湿分分離器４とを取り外した状態とされる。また、解体作業の準備として、また、上述した入口側水室１３、出口側水室１４の除染作業、例えばブラスト除染を実施しておくことが好ましい。その後、伝熱管２の内部も除染作業、例えばブラスト除染を実施しておくことが好ましい。図３は、横置きになった蒸気発生器の解体を説明する説明図である。

図３に示すように、管群外筒５の一部が残された蒸気発生器１４０は、支持架台６０により支えられ、横置きに載置されている。蒸気発生器の周囲は、ヒューム又はダストを回収可能な回収ダクトを備えたグリーンハウス又は後述するレーザから防護する防護ハウスに、一部又は全部が覆われていることが好ましい。なお、図３に示す落下方向をＺ方向とし、伝熱管２の長手方向をＹ方向とし、Ｚ方向とＹ方向に各々垂直な水平方向をＸ方向とする。また、蒸気発生器１４０は、上述した入口側水室１３と出口側水室１４とが水平方向（Ｘ方向）に平行となるように横置きにされている。

熱交換器の解体処理装置は、図３に示す切断装置３０を含む。切断装置３０は、例えば、隣り合う管支持板を保持可能な保持手段３５、３６と、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂとを含んでいる。切断装置３０は、レーザヘッド３１Ａ、３１ＢをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に自在に移動可能としている。切断装置３０は、消耗品の交換頻度の少ないレーザ切断を用いるので、切断作業中の消耗品の交換時間が減少し、切断作業時間を短縮できる。なお、切断装置３０は、レーザヘッド３１Ａ及び３１Ｂから切断対象の伝熱管２までの距離を計測する計測機器を備えており、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂの位置を正確に設定可能である。

切断装置３０は、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂの他に、例えば蒸気発生器１４０を挟んでＸ方向に向かい合わせに一対のレーザヘッドを有していてもよい。これにより、蒸気発生器１４０のＸ方向の両側から切断し、解体処理の作業時間を短縮することができる。

切断装置３０は、保持手段３５、３６により、例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇを保持可能である。保持手段３５、３６により、例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２は、水平（Ｙ方向に平行）に保たれる。

上述のように伝熱管群は、略Ｕ字形状をしているので、図３に示すように切断装置３０が先にＵ字形状部分を削除することが好ましい。次に、図３に示すように、切断装置３０は、例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２を切断する。

図３に示すように、切断装置３０は、例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２を切断し終わると、隣り合う管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２を切断する。同様に、順次、管支持板６Ｄ、６Ｅの間の伝熱管２、管支持板６Ｃ、６Ｄの間の伝熱管２、管支持板６Ｂ、６Ｃの間の伝熱管２、管支持板６Ａ、６Ｂの間の伝熱管２を切断する。その後、切断装置３０は、管板１１、管支持板６Ａの間の伝熱管２を切断する。次に伝熱管の切断について、図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、伝熱管の切断の一例を示す模式図である。

図４に示すように、切断装置３０は、図３に示すレーザヘッド３１Ａを矢印Ｚ１方向へ移動させ、Ｚ方向に並ぶ伝熱管２を落下方向（Ｚ方向）側にある最も下側から切断していくことが好ましい。これにより、切断される伝熱管２の下方には落下を邪魔する伝熱管が存在しないことになる。その結果、切断された伝熱管を下方へ確実に落下させることができる。なお、図４では、伝熱管２の配列は、隣り合う列、例えば、列Ｐと列Ｑ、及び列Ｑと列Ｒのいずれの列でもＸ方向に伝熱管２が隣り合い、一直線上に並んでいる配列を例示している。伝熱管２の配列は、Ｘ方向に伝熱管２が隣り合い、一直線上に並んでいる配列以外にも、例えば千鳥配列であっても良い。千鳥配列では、図４とは異なり、列Ｐと列Ｑ、及び列Ｑと列ＲでＸ方向に伝熱管２が互い違いに配列される。つまり、伝熱管２の千鳥配列は、Ｘ方向に隣り合う伝熱管２の列毎に、Ｚ方向に伝熱管２が半ピッチずつずれた配列となる。

図４に示すように、例えば、切断装置３０は、レーザヘッド３１Ａが図４に示す伝熱管２の列Ｐの落下方向（Ｚ方向）にある下側の伝熱管２をレーザヘッド位置３１Ａａで切断した後、自重落下方向（Ｚ方向）と逆向きの矢印Ｚ１方向へ順に列Ｐの伝熱管２を切断し、レーザヘッド位置３１Ａｂまで移動させる。切断装置３０は、列Ｐの矢印Ｚ１方向の最も上側の伝熱管２を切断すると、次に、切断装置３０は、図４に示す伝熱管２の列Ｑの自重落下方向（Ｚ方向）にある最下の伝熱管２をレーザヘッド位置３１Ａｃで切断する。次に、切断装置３０は、矢印Ｚ１方向へ順に列Ｑの伝熱管２を切断し、レーザヘッド位置３１Ａｄまで移動させる。切断装置３０は、列Ｑの矢印Ｚ１方向の最も上側の伝熱管２を切断すると、次に、切断装置３０は、図４に示す伝熱管２の列Ｒの自重落下方向（Ｚ方向）にある最下の伝熱管２を切断する。また、図５に示すように、伝熱管２は、管支持板６Ｆ、６Ｇの各々の近傍で切断される。以上説明したように、切断された伝熱管２は、自重落下しても落下を邪魔する他の伝熱管２が存在しない状態で順次切断していくことができる。このため、切断された伝熱管２は、確実にＺ方向へ落下することができる。

図５に示すように、伝熱管２は、切断される伝熱管２Ａと、切り残される伝熱管（以下切り株という。）である切り株２０Ａと、に分断される。ここで、切り株２０Ａは、管支持板６Ａ〜６Ｇ又は管板１１から突き出る長さは、短くかつ一定長さに揃うことが好ましい。レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂは、上述した図４の矢印Ｚ１方向へ列毎に切断し終わると、図５に示すように例えば水平方向（Ｘ方向）へ進み伝熱管２を切断していくことになる。

この場合、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂは、切り株２０Ａと干渉しないように、水平方向（Ｘ方向）へ進み、次の伝熱管２を切断する。レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂは、切り株２０Ａと干渉しないようにするには、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂの間隔をレーザヘッド３１Ａ、３１Ｂが水平方向（Ｘ方向）へ進むにつれて短くしていく方法もある。しかし、蒸気発生器１４０には数千本の伝熱管があるため、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂが水平方向（Ｘ方向）へ進むにつれて、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂ同士がぶつかるおそれがある。また、切断できる伝熱管２Ａの長さが短くなり、切断位置によって切り株２０Ａの長さが不揃いになる。

このため本実施形態の熱交換器の解体処理方法は、管支持板近傍位置でのレーザ切断が、レーザヘッドの管支持板側端部よりも管支持板側で切断されるようにすることが好ましい。これにより、管支持板側に切り残される伝熱管（切り株）の先端位置がレーザヘッドの進行を妨げることを抑制できる。管支持板近傍位置でのレーザ切断が、レーザヘッドの管支持板側端部よりも管支持板側で切断されるようにするには、例えばレーザヘッドを管支持板に対しレーザ照射の角度を傾斜するようにしてもよい。あるいは、管支持板近傍位置でのレーザ切断が、レーザヘッドの管支持板側端部よりも管支持板側で切断されるようにするには、レーザヘッドがＸ方向を向いたままでもレーザヘッドのレーザ光学系によりレーザ光の光軸を管支持板へ向くように変位させてもよい。

言い換えると、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂのレーザ光照射が管支持板６Ｆ、６Ｇに対して斜めに進み、切り株２０Ａは水平面内（ＸＹ平面内）でレーザヘッド３１Ａ、３１Ｂに近い側が、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂに遠い側に比較して管支持板６Ａ〜６Ｇ又は管板１１から突き出る長さが長くなるように傾斜切断されている。これにより、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂは、例えば水平方向（Ｘ方向）へ伝熱管２を上述した列毎に切断しても、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂが切り株２０Ａに邪魔されず、切り株２０Ａが管支持板６Ａ〜６Ｇ又は管板１１から突き出る長さを短くかつ一定とすることができる。

図５に示すように、伝熱管２は、切断された伝熱管２Ａとなり、自重によりＺ方向へ落下していくことになる。落下された伝熱管２Ａは、振動体等を備えたパーツフィーダ付き収容容器等に収容される。レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂは、例えば伝熱管２の長手方向（Ｙ方向）の両側を同時に切断することが好ましい。これにより、伝熱管２Ａは水平面（ＸＹ平面）に平行に落下することが多い。

しかし、切断された伝熱管２Ａの落下の状況によっては、伝熱管２Ａの落下状態が意図しない挙動を示すことがある。図６−１から図６−４は、伝熱管の切断の状態の一例を示す模式図である。

図６−１に示すように、伝熱管２Ａの落下状態が意図しない挙動を示し、既に切断して残った切り株２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｆのうち、切断された伝熱管２Ａが切り株２１Ｂに衝突する場合がある。ここで、切り株２１Ｂは、管支持板６Ｇを貫通する孔に所定のクリアランスを設けて貫通している。クリアランスは、例えば０．２ｍｍ程度と微小であり、静止した状態であれば位置ずれはしない。また、切り株２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｆは、切断時の溶融金属の影響で管支持板６Ｇから抜け落ちにくい状態となっている。

切断された伝熱管２Ａが切り株２１Ｂに衝突する場合、図６−２に示すように、衝突された切り株２１Ｂが移動することがある。例えば、切り株２１Ｂは、管支持板６Ｇからレーザヘッド３１Ａがある側に突き出る長さが切り株２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｆよりも長くなることがある。

これにより、図６−３に示すように、切り株２１Ｂと同じ水平面内（ＸＹ平面内）の未切断の伝熱管２を切断しようとする場合、レーザヘッド３１Ａの進行方向を切り株２１Ｂが障害となる。その結果、切り株２１Ｂを避けて、避けた切り株２１Ｂと同じ高さで未切断の伝熱管２を切断しようとすると切り株の長さが長くなり、管支持板６Ａ〜６Ｇから突き出る長さが不揃いとなる。不揃いな長さの切断された伝熱管２Ａ、及び不揃いな長さの切り株を有する管支持板６Ａ〜６Ｇは、保管庫のスペースを消費してしまう。あるいは、切り株２１Ｂの除去作業又は位置修正作業が必要となり、作業時間の増加の原因となる。

図５に示すように、レーザヘッド３１Ａ、３１Ｂのレーザ光照射が管支持板６Ｆ、６Ｇに対して斜めに進み、切り株２０Ａが水平面内（ＸＹ平面内）でレーザヘッド３１Ａ、３１Ｂに近い側が、水平面内でレーザヘッド３１Ａ、３１Ｂに遠い側に比較して管支持板６Ａ〜６Ｇから突き出る長さが長くなるように傾斜切断されている場合、切断後の切り株の回転にも留意が必要である。

図６−１に示す衝突された切り株２１Ｂは、図６−４に示すように他の切り株より回転Ｍし、管支持板６Ａ〜６Ｇから突き出る長さが長い角部Ｎの位置が変化する場合がある。角部Ｎの位置する場所によって、角部Ｎがレーザヘッド３１Ａ、３１Ｂ水平方向（Ｘ方向）へ進む進路を邪魔することになる。その結果、切り株２１Ｂの角部Ｎを避けて、避けた切り株２１Ｂと同じ高さで未切断の伝熱管２を切断しようとすると切り株の長さが長くなる。このため、管支持板６Ａ〜６Ｇから突き出る長さが不揃いとなる。不揃いな長さの切断された伝熱管２Ａ、及び不揃いな長さの切り株を有する管支持板６Ａ〜６Ｇは、保管庫のスペースを消費してしまう。あるいは、切り株２１Ｂの除去作業又は位置修正作業が必要となり、作業時間の増加の原因となる。

図７は、実施形態１の蒸気発生器の解体処理方法の手順を示すフローチャートである。図８は、実施形態１の伝熱管の固定を示す模式図である。図７のフローチャートに沿って、蒸気発生器１４０の解体処理方法の手順を説明する。蒸気発生器１４０では、複数の管支持板６Ａ〜６Ｇを有しているので、対象となる伝熱管２を確実に切断する準備として、管支持板６Ａ〜６Ｇのうち隣り合う管支持板間、又は管支持板及び管板間に支持された伝熱管を位置決めする準備工程が行なわれる（ステップＳ１）。

次に、対象となる伝熱管２５、２６を管支持板６Ｇに固定する伝熱管の固定工程が行なわれる（ステップＳ２）。実施形態１の蒸気発生器１４０の解体処理方法では、伝熱管２５、２６を管支持板６Ｇに固定する手段として、レーザヘッド３１Ａ又は３１Ｂのレーザ光照射を用いる。

図８に示すように、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ又は側面６Ｇｂのうちどちらか一方がレーザヘッド３１Ａ又は３１Ｂのレーザ光照射の対象となる。まず管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ側の伝熱管２を固定する場合について説明する。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、切断装置３０が先にＵ字形状部分を削除した結果できた切り株群である。そこで、レーザヘッド３１Ｂがレーザ光の照射を熱源として、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａと、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとを溶融し固着させる。この固着領域を固着箇所Ａ’とする。

固着箇所Ａ’は、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの根元近傍であって、管支持板６Ｇの貫通孔と切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとのクリアランスがレーザ照射による溶着物で埋まる状態となっていることが好ましい。これにより、落下してくる切断された伝熱管２Ａが切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに衝突しても、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの位置ずれ又は回転が抑制される。固着箇所Ａ’は、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全周としてもよいが、側面６Ｇａと、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと部分的に固着して、伝熱管２Ａが衝突しても移動しない程度で十分である。固着箇所Ａ’は、一点で固着してもよいし、数点で固着してもよい。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを固着する場合、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側にある伝熱管２の切断前に、側面６Ｇａ側にある切り株を伝熱管固定の工程（ステップＳ２）で先に固定しておくことが好ましい。

次に、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側の伝熱管２を固定する場合について、説明する。レーザヘッド３１Ａは、予め水平方向（Ｘ方向）のレーザヘッド３１Ａ側の伝熱管２を切断前に固着箇所Ａ’’へレーザ照射し、固定しておく。固着箇所Ａ’’の状態は、固着箇所Ａ’と同じである。

次に、切断装置３０は、伝熱管の切断工程を実施する（ステップＳ３）。レーザヘッド３１Ａは、レーザを照射しながら移動し、伝熱管２を切り株２０Ａと、切断された２Ａとに切断する。レーザヘッド３１Ａは、伝熱管２を切り株２０Ａと、切断された２Ａとに切断した後、さらにレーザを照射し続ける。レーザヘッド３１Ａは、水平方向（Ｘ方向）にある次の伝熱管２５の根本近傍にレーザを照射する。これにより、レーザを熱源として、伝熱管２５と管支持板６Ｇとが溶融して両者が溶着する。溶着して固着した固着箇所Ａは、切断された伝熱管２Ａの水平方向（Ｘ方向）にある伝熱管２５と管支持板６Ｇとの境界近傍であって、レーザヘッド３１Ａ側に形成される。つまり、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側と伝熱管２５とが固定される。このため、切断装置３０は、伝熱管２５の切断工程を実施する場合、既に伝熱管２５と同じ水平面内の伝熱管２Ａが切断されたときに伝熱管の固定工程（ステップＳ２）が終了していることになる。その結果、伝熱管の固定工程の時間が短縮される。なお、同様に、切断装置３０は、伝熱管２５の切断工程を実施すると、同時に伝熱管２６の固定工程を実施することになる。

レーザヘッド３１Ａが伝熱管２を切り株２０Ａと、切断された２Ａとに切断する位置は、管支持板６Ｇの側面６Ｇｂ側の伝熱管２５の固着箇所Ａと、レーザヘッド３１Ａとの直線上であることが好ましい。これにより、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側と伝熱管２５とが固定されるために、レーザヘッド３１Ａを位置調整する作業時間を短縮することができる。

図７に示すように、切断装置３０は、全ての伝熱管が切断されていない場合（ステップＳ４、Ｎｏ）、上述した伝熱管の固定工程（ステップＳ２）を実施する。切断装置３０は、全ての伝熱管が切断されている場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）であって、全ての管支持板から伝熱管切断されていない場合（ステップＳ５、Ｎｏ）、次の管支持板６Ａ〜６Ｇのうち隣り合う管支持板間、又は管支持板及び管板間を位置決めする準備工程、例えば管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２に支持された伝熱管２を位置決めする準備工程が行なわれる（ステップＳ１）。全ての伝熱管が切断されている場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）であって、全ての管支持板から伝熱管切断された場合（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、切断装置３０は、処理を終了する。

図３に示すように、切断装置３０は、例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２を切断する。この場合、上述したように、伝熱管２は、管板１１へ拡管固定されているので、管支持板６Ｆに貫通する伝熱管２は、切断され切り株となっても位置ずれや回転しない。このため、隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇのうち管板１１から遠い側の管支持板６Ｇに貫通する伝熱管２に対して、少なくとも伝熱管の固定工程（ステップＳ２）を実施することが好ましい。隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇのうち管板１１に近い側の管支持板６Ｆに貫通する伝熱管２に対して、伝熱管の固定工程（ステップＳ２）を省略することで、蒸気発生器１４０の解体処理にかかる時間を短縮することができる。

上述した管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ側の伝熱管２を固定する場合は、レーザヘッド３１Ｂがレーザ光照射により、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａと、切断装置３０が先にＵ字形状部分を削除した結果できた切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとを固着箇所Ａ’で固着させる例を説明したがこれに限るものではない。例えば、本実施形態の蒸気発生器１４０の解体処理方法は、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ側の伝熱管２を固定する場合でも、レーザヘッド３１Ｂが伝熱管２を切り株２２Ａと、切断された２Ａとに切断終了しても、さらにレーザ照射し、水平方向（Ｘ方向）にある次の伝熱管２５の根本近傍がレーザ照射されるようにする。これにより、切断された伝熱管２Ａの水平方向（Ｘ方向）にある伝熱管２５の固着箇所Ａ’が形成され、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ側と伝熱管２５とが固定される。このため、切断装置３０は、伝熱管２５の切断工程を実施する場合、既に伝熱管２５と同じ水平面内の伝熱管２Ａが切断されたときに伝熱管の固定工程（ステップＳ２）が終了していることになる。

管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ又は側面６Ｇｂのうちどちらか一方又は両方がレーザヘッド３１Ａ又は３１Ｂのレーザ光照射の対象となっていればよい。また、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ又は側面６Ｇｂのうちどちらか一方を交互に固定してもよい。本実施形態の蒸気発生器１４０の解体処理方法は、管支持板６Ｇを例示して説明したが管支持板６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆにも適用できる。

上述のように、本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、管内外で熱交換をする複数の伝熱管と、前記伝熱管の端部が挿入され固定される管板と、前記伝熱管が支持される複数の管支持板と、を有する熱交換器を横置きした状態で前記伝熱管を切断する熱交換器の解体処理方法であって、隣り合う前記管支持板間、又は前記管支持板と前記管板との間のいずれかに支持された前記伝熱管を前記管支持板に固定する伝熱管固定工程と、固定された前記伝熱管を落下方向の前記伝熱管から切断する伝熱管切断工程と、を含んでいる。

これにより、切断された伝熱管が下方の切り株に衝突する場合、衝突された切り株が移動又は回転するおそれを低減できる。移動又は回転した切り株が、レーザヘッドの進行方向の進路の障害となるおそれが低減でき、切断装置は余計な作業なしに伝熱管を切断することができる。その結果、熱交換器から伝熱管を切断する効率を高めることができる。また、一定の長さとなった切断された伝熱管及び一定の長さの切り株を有する管支持板又は管板は保管庫のスペースを低減できる。

本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、前記伝熱管切断工程では、前記管支持板又は前記管板に残る切断された前記伝熱管の切り株の端面は、管支持板又は管板に対して傾斜切断されていることが好ましい。これにより、管支持板側に切り残される伝熱管（切り株）の先端位置がレーザヘッドの進行を妨げることを抑制できる。

本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板にレーザで固定することが好ましい。これにより、固定したい伝熱管の周囲に切り株があっても伝熱管を管支持板に容易に固定することができる。また、前記伝熱管切断工程で使用するレーザヘッドを共用することができる。その結果、他の固定装置が不要となりコストを低減できる。

本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、伝熱管の固定工程（ステップＳ２）では、伝熱管の切断工程（ステップＳ３）で切断される第１の伝熱管２Ａのレーザ進行方向にある第２の伝熱管２５が管支持板６Ｇに第１の伝熱管２Ａを切断するレーザで固定されていることが好ましい。これにより、伝熱管の固定工程（ステップＳ２）の時間を短縮することができる。

（実施形態２）
図９は、実施形態２の伝熱管の固定を示す模式図である。本実施形態に係る伝熱管の固定は、管支持板と伝熱管とを溶接で固定することに特徴がある。次の説明においては、実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

上述した図７に示す伝熱管固定の工程（ステップＳ２）において、実施形態２の蒸気発生器の解体処理方法では、伝熱管２を管支持板６Ｇに固定する手段として、例えばアーク溶接装置４１を用いる。

図９に示すように、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ又は側面６Ｇｂのうちどちらか一方がアーク溶接の対象となる。まず管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ側の伝熱管２を固定する場合について説明する。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、切断装置３０が先にＵ字形状部分を削除した結果できた切り株群である。そこで、アーク溶接装置４１が、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａと、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとを固着箇所Ｂで固着させる。

固着箇所Ｂは、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの根元近傍であって、管支持板６Ｇの貫通孔と切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのクリアランスがアーク溶接による溶融金属（ビード）で凝固し固着した状態となっていることが好ましい。これにより、落下してくる切断された伝熱管２Ａが切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに衝突しても、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの位置ずれ又は回転が抑制される。固着箇所Ｂは、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全周としてもよいが、側面６Ｇと、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと部分的に固着していれば、十分である。固着箇所Ｂは、一点で固着してもよいし、数点で固着してもよい。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを固着する場合、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側にある伝熱管２の切断前に、側面６Ｇａ側にある切り株を伝熱管固定の工程（ステップＳ２）で先に固定しておくことが好ましい。

次に、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側の伝熱管２を固定する場合について、説明する。レーザヘッド３１Ａが伝熱管２を切断する前に固着箇所Ｃへアーク溶接装置４１を近接し、固定する。固着箇所Ｃの状態は、固着箇所Ｂと同じである。

上述したように本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、伝熱管の固定工程（ステップＳ２）では、伝熱管２を管支持板６Ｇに溶接で固定することが好ましい。これにより、伝熱管を確実に固定することができる。

（実施形態３）
図１０は、実施形態３の伝熱管の固定を示す模式図である。本実施形態に係る伝熱管の固定は、管支持板と伝熱管とを接着材で固定することに特徴がある。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

上述した図７に示す伝熱管固定の工程（ステップＳ２）において、実施形態３の蒸気発生器の解体処理方法では、伝熱管２を管支持板６Ｇに固定する手段として、例えば接着材塗布装置４３を用いる。

図１０に示すように、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ又は側面６Ｇｂのうちどちらか一方が接着材塗布の対象となる。まず管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａ側の伝熱管２を固定する場合について説明する。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、切断装置３０が先にＵ字形状部分を削除した結果できた切り株群である。そこで、接着材塗布装置４３が、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇと、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃとを固着箇所Ｄで固着させる。

固着箇所Ｄは、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの根元近傍であって、管支持板６Ｇの貫通孔と切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのクリアランスが塗布による接着材で固着した状態となっていることが好ましい。これにより、落下してくる切断された伝熱管２Ａが切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに衝突しても、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの位置ずれ又は回転が抑制される。固着箇所Ｄは、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの全周としてもよいが、側面６Ｇａと、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと部分的に固着していれば、十分である。固着箇所Ｄは、一点で固着してもよいし、数点で固着してもよい。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを固着する場合、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側にある伝熱管２の切断前に、側面６Ｇａ側にある切り株を伝熱管固定の工程（ステップＳ２）で先に固定しておくことが好ましい。

次に、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇｂ側の伝熱管２を固定する場合について、説明する。レーザヘッド３１Ａが伝熱管２を切断する前に固着箇所Ｅへ接着材塗布装置４３を近接し、接着材を塗布して固定する。固着箇所Ｅの状態は、固着箇所Ｄと同じである。

上述したように本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、伝熱管の固定工程（ステップＳ２）では、伝熱管２を管支持板６Ｇに接着材で固定することが好ましい。これにより、伝熱管２を確実に固定することができる。

（実施形態４）
図１１は、実施形態４の伝熱管の固定を示す模式図である。本実施形態に係る伝熱管の固定は、伝熱管が管支持板に拡管されて固定されていることに特徴がある。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

上述した図７に示す伝熱管固定の工程（ステップＳ２）において、実施形態３の蒸気発生器の解体処理方法では、伝熱管２を管支持板６Ｇに固定する手段として、例えば拡管装置４５を用いる。拡管装置４５は、所定位置で伝熱管の径を広げ、管支持板６Ｇの貫通孔と伝熱管２との間のクリアランスを狭め、かしめることが可能な装置である。

図１１に示すように、管支持板６ＧのＹ方向の側面６Ｇａが切り株となっているので、拡管装置４５の挿入対象となる。側面６Ｇａ側の伝熱管２の切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、切断装置３０が先にＵ字形状部分を削除した結果できた切り株群である。そこで、拡管装置４５が切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの開口部へ挿入される。拡管装置４５が伝熱管２の内部を進行し、管支持板６Ｇと重なりあった部分を拡管する。管支持板６Ｇの貫通孔と伝熱管２との間のクリアランスがなくなり、管支持板６Ｇと伝熱管との間に摩擦力が働くようになる。これにより、落下してくる切断された伝熱管２Ａが切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに衝突しても、切り株２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの位置ずれ又は回転が抑制される。

上述したように本実施形態の蒸気発生器の解体処理方法は、伝熱管の固定工程（ステップＳ２）では、伝熱管２を管支持板６Ｇに拡管して固定することが好ましい。これにより、伝熱管２を確実に固定することができる。

（変形例）
図１２は、変形例を説明する模式図である。次の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。変形例では、切断装置３０は、管板１１、管支持板６Ａの間の伝熱管２を切断している。次に切断装置３０は、保持手段３５、３６により、例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇを保持し、隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２を切断する。

変形例では、管板１１が伝熱管２を固定している状態でない。このため、切断された伝熱管２が下方の切り株に衝突し、衝突された切り株が移動又は回転するおそれを低減するには、隣り合う管支持板の両方に伝熱管２を固定しておく必要がある。例えば隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２を切断する場合には、管支持板６Ｆ、６Ｇの各々の貫通孔と伝熱管２を固定する必要がある。

また、切断する伝熱管２は、隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２、隣り合う管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２、管支持板６Ｄ、６Ｅの間の伝熱管２、管支持板６Ｃ、６Ｄの間の伝熱管２、管支持板６Ｂ、６Ｃの間の伝熱管２、管支持板６Ａ、６Ｂの間の伝熱管２のいずれかどの伝熱管２から切断しても良い。

また、切断する伝熱管２は、隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２、隣り合う管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２、管支持板６Ｄ、６Ｅの間の伝熱管２、管支持板６Ｃ、６Ｄの間の伝熱管２、管支持板６Ｂ、６Ｃの間の伝熱管２、管支持板６Ａ、６Ｂの間の伝熱管２のＹ方向の順番で、あるいはＹ方向と逆方向の順番で順に切断していくことが好ましい。例えば、隣り合う管支持板６Ｆ、６Ｇの間の伝熱管２を切断する。この場合、伝熱管２は、管支持板６Ｆにも管支持板６Ｇにも固定されていない。そこで、伝熱管２は、例えば実施形態１で説明したように、レーザ等で管支持板６Ｆに固定され、かつ管支持板６Ｇに固定される。伝熱管２は、管支持板６Ｆ及び管支持板６Ｇに固定後、切断される。その結果、切り株が管支持板６Ｆに固定されている状態になる。次に、隣り合う管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２を切断する。ここで、隣り合う管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２を切断して残る切り株は、管支持板６Ｆに固定されており移動することがない。このため、隣り合う管支持板６Ｅ、６Ｆの間の伝熱管２を切断する場合に、切断前に伝熱管２を管支持板６Ｅに固定すればよい。つまり、隣り合う管支持板をＹ方向の順番で、あるいはＹ方向と逆方向の順番で順に切断していくことにより、管支持板の片側側面のみを固定すれば足りる手順とし、固定工程を短縮することができる。

上述した実施形態は加圧水型原子力プラントの熱交換器である蒸気発生器の伝熱管の切断を例に説明してきたが、沸騰水型、高速炉型及びその他の原子力プラントの管部材にも適用可能である。また、一般の熱交換器、火力発電プラントにも応用可能である。なお、ナトリウム等で原子炉炉心を冷却する高速炉型原子炉では、ナトリウム−水反応による影響を軽減するために、１次ナトリウム系と２次ナトリウム系を設けており、この２系統間の熱交換を行なう中間熱交換器を有する。２次ナトリウムの熱は蒸気発生器において水に熱伝達されて蒸気をえる。本実施形態の熱交換器は、高速炉型原子炉の中間熱交換器、及び蒸気発生器をも解体対象として含んでいる。

１ 胴部
２、２５、２６ 伝熱管
２Ａ 切断された伝熱管
３ 気水分離器
５ 管群外筒
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ 管支持板
１１ 管板
１３、１４ 水室
２０Ａ、２１Ａ〜２１Ｆ、２２Ａ〜２２Ｃ 切り株
３０ 切断装置
３１Ａ、３１Ｂ レーザヘッド
１００ 原子力プラント
１１０ 原子炉格納容器
１３０ 加圧器
１６０ 一次冷却材管
２１０ タービン
２２０ 発電機
２３０ 復水器

Claims (6)

1. 複数の伝熱管と、前記伝熱管の端部が挿入され固定される管板と、前記伝熱管が支持される複数の管支持板と、を有する熱交換器を横置きした状態で前記伝熱管を切断する熱交換器の解体処理方法であって、
   隣り合う前記管支持板間、又は前記管支持板と前記管板との間のいずれかに支持された前記伝熱管を前記管支持板に固定する伝熱管固定工程と、
   固定された前記伝熱管を落下方向の前記伝熱管から切断する伝熱管切断工程と、
   を含み、
   前記伝熱管切断工程では、前記管支持板又は前記管板に残る切断された前記伝熱管の切り株の端面は、管支持板又は管板に対して傾斜して切断されていることを特徴とする熱交換器の解体処理方法。
2. 前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管と前記管支持板とにレーザを照射して前記伝熱管と前記管支持板とを溶融し固定する請求項１に記載の熱交換器の解体処理方法。
3. 前記伝熱管固定工程では、前記伝熱管切断工程で切断される第１の伝熱管のレーザ進行方向にある第２の伝熱管が前記管支持板に前記第１の伝熱管を切断するレーザで固定されている請求項１又は２に記載の熱交換器の解体処理方法。
4. 前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板に溶接で固定する請求項１に記載の熱交換器の解体処理方法。
5. 前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板に接着材で固定する請求項１に記載の熱交換器の解体処理方法。
6. 前記伝熱管固定工程は、前記伝熱管を前記管支持板に拡管して固定する請求項１に記載の熱交換器の解体処理方法。

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