JP5909103B2 - 微小欠陥補修装置および微小欠陥補修方法 - Google Patents
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Description
この水槽では、コンクリート基礎の表面にステンレス製の内張材が接着されているが、長期の使用に伴い、内張材の損傷が起こる可能性があるため、補修が必要である。その補修方法として水中硬化型接着剤による補修が候補に挙げられている。
しかしながら、燃料を水中に浸漬しておくことを安全上の必須要件としたSFPでは、水中での補修作業が避けられないが、放射線量が高いことから遠隔操作での補修とならざるを得ない。さらにプールの水深が最大15mあることから、プール床面近傍では水圧のため接着剤が広がりにくく(球状の団子になる)、施工上の困難が想定される。
そこで、圧入式の充填方法が確立された(例えば、特許文献1参照)。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものあり、その目的は、水槽内張材の微小欠陥をより確実に補修することができるとともに、補修後の補修部分の耐久性を向上することのできる微小欠陥補修装置および微小欠陥補修方法を提供することにある。
ここにいう前記水中硬化型接着剤と同一の水中硬化型接着剤とは、内張材の補修対象面と仕切り区画体との間に形成された凹部空間に充填される水中硬化型接着剤と同じ熱伸びを有するものをいう。
ここで、前記区画体設置工程では、前記水中硬化型接着剤で微小欠陥を補修する際に必要な微小欠陥からの接着長に対応する距離を確保する空間を有して前記微小欠陥を囲むように、補修対象面に仕切り区画体を設置する。前記仕切り区画体は、予め前記水中硬化型接着剤と同一の水中硬化型接着剤から構成しておいたものである。
また、前記弾性体設置工程では、前記仕切り区画体を覆うように、弾性体を前記仕切り区画体の外面に設置する。
前記押付体設置工程では、前記弾性体を補修対象面に向けて押し付けるように、前記弾性体の外面に前記押付体を設置する。
前記充填工程では、前記補修対象面と前記仕切り区画体との間に形成された凹部空間に、前記水中硬化型接着剤を充填する。
ここで、前記回収工程では、前記充填工程で前記凹部空間に充填された水中硬化型接着剤が硬化した後、前記仕切り区画体から前記押付体及び前記弾性体を取外して回収する。
本発明において用いられる水中硬化型接着剤は、水中で硬化するものであれば、種々のものを用いることができるが、例えば以下のものを用いることが好ましい。
燃料保管水槽で使用される場合、水中硬化型接着剤は、水中硬化型接着剤本剤若しくは水中硬化型接着剤本剤に耐放射性添加剤を配合したものであることが好適である。
耐放射性添加剤としては、耐放射線耐久性を向上させるための芳香族系アミン系添加剤を配合し、ジエチルトルエンジアミン、メタキシレンジアミン、メンセンジアミンなどの変性芳香族ポリアミンよりなる群から選択された少なくとも一つの化合物であることが好適である。より具体的には、エキキュアーZ(油化シェルエポキシ株式会社製)、サンマイドTX983又はM1800(三和化学株式会社製)を例として挙げることができる。
耐中性子遮蔽特性を向上させるために、ボロン系添加剤を用いることもできる。ボロン系添加剤としては、炭化ホウ素、酸化ホウ素、窒化ホウ素、無水ホウ素、ホウ素酸鉄、正ホウ酸及びメタホウ酸よりなる群から選択された少なくとも一つの化合物が好適である。
アミン系添加剤およびボロン系添加剤の両方を配合することも好ましい。耐放射性添加剤は、二液性系水中接着剤の主剤および硬化剤の各々に配合することが好適である。
二液性系水中接着剤の主剤としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂などの、ビスフェノール型エポキシ樹脂、及びノボラック型エポキシ樹脂を例として挙げることができる。硬化剤としては、ポリアミドアミン、変性ポリアミドアミン、変性ポリアミドポリアミン、変性脂肪族ポリアミン、変性芳香族ポリアミン、複素環状ポリアミン、変性脂環状ポリアミンなどのアミン類ないしポリアミン類よりなる群から選ばれた少なくとも一つの硬化剤が好適である。
また、本発明によれば、仕切り区画体を予め接着剤と同一の接着剤から構成しておいたので、仕切り区画体の少なくとも背面側の応力を大幅に低減することができる。これにより、本発明は、補修後の補修部分の耐久性を、さらに向上させることができる。
また、本発明に係る微小欠陥補修方法によれば、前記区画体設置工程、前記弾性体設置工程、及び前記押付体設置工程を備えることとしたので、接着剤による水槽内張材の水中補修を、より確実に行うことができると共に、補修後の補修部分の耐久性を大幅に向上することができる。
また、本発明に係る微小欠陥補修方法によれば、前記回収工程を備えることとしたので、補修後に水槽に残す補修材を最低限のものにすることができる。これにより、本発明によれば、水槽に残した補修材が水槽に及ぼす悪影響を大幅に低減することができるので、補修後の補修部分の耐久性を、より向上することができる。
図1には本発明の一実施形態にかかる微小欠陥補修装置の概略構成が示されている。
なお、本実施形態では、水槽として原子力発電所における燃料保管水槽を想定し、該燃料保管水槽の内張材の側面に存在する微小欠陥を、水中硬化型接着剤(エポキシ樹脂など)を用いて、遠隔操作で、水中下で補修する例について説明する。
同図に示す微小欠陥補修装置10は、前記水中硬化型接着剤と同一の水中硬化型接着剤(エポキシ樹脂など)で予め作成しておいた仕切り区画体12と、弾性変形する弾性体14と、ステンレス鋼(SUS)から構成された押付体16と、を備える。
ここで、仕切り区画体12は、燃料保管水槽に設けられた内張材の微小欠陥を囲むように、微小欠陥が存在する補修対象面18に設置されている。補修対象面18と仕切り区画体12との間に、凹部空間20が形成されている。
また、弾性体14は、仕切り区画体12を覆うように、仕切り区画体12の外面に設置されている。
押付体16は、弾性体14を補修対象面18に向けて押し付けるように、弾性体14の外面に設置されている。
そして、微小欠陥補修装置10は、押付体16が弾性体14を補修対象面18に押し付けた状態で、補修対象面18と仕切り区画体12との間に形成された凹部空間20に、水中硬化型接着剤を充填する。
その際、水中硬化型接着剤の粘土は低く流動性に優れているため、補修対象面18と仕切り区画体12との間に形成された凹部空間20における微小欠陥及びその周囲を水中硬化型接着剤でぴったり覆うことができる。
ここで、前記充填手段22は、例えば充填ノズルを含み、本発明の充填工程を行うものとする。
また、前記型枠移動手段24は、例えばロボットアームを含み、本発明の区画体設置工程、本発明の弾性体設置工程、本発明の押付体設置工程、及び本発明の回収工程を行うものとする。
前記遠隔操作手段26は、前記型枠設置手段24に、本発明の区画体設置工程、本発明の弾性体設置工程、本発明の押付体設置工程、及び本発明の回収工程を行わせる。また、遠隔操作手段26は、前記充填手段22に、本発明の充填工程を行わせる。
このような本実施形態の効果は、本実施形態において特徴的な型枠を用いてはじめて得られるものである。
図2には本実施形態の型枠の分解斜視図が示されている。
なお、同図(A)は仕切り区画体であり、同図(B)は弾性体であり、同図(C)は押付体である。
同図(A)に示されるように、仕切り区画体12は、横断面形状が略コの字状であり、下部に底部28を有し、上部に開口30を有する。
仕切り区画体12は水槽内張材の補修対象面と仕切り区画体との間に形成された凹部空間に充填される水中硬化型接着剤と同じ水中硬化型接着剤から、予め構成しておいたものである。
本実施形態では、前述のように水槽内張材の側面に存在する微小欠陥を補修する場合を想定している。このため、仕切り区画体12として以下のものを用いている。
すなわち、本実施形態において、仕切り区画体12は、水槽内張材の側面と接触する開放面の反対側の面40が微小欠陥を囲繞し、微小欠陥からの接着長を垂下した長さを有する広域閉鎖面であり、該広域閉鎖面の周囲における水槽内張材側面と接触する部位に帯状側壁42が囲堯して形成され、上部が、充填ノズルを挿入可能な開口30を有している。
弾性体14の材料としては、仕切り区画体12に対して離型性のある材料を用いることが好ましい。仕切り区画体12がエポキシ樹脂製の場合、仕切り区画体12に対して離型性のある材料としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、フッ化ビニリデン(FKM)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレンプロピレンゴム(EPT)、VQを用いることができる。
同図(C)に示されるように、押付体16は、横断面形状が略コの字状であり、下部に開口36を有するとともに、上部に開口38を有している。
押付体16は、例えばステンレス鋼(SUS)から構成されている。
図3には、本実施形態にかかる微小欠陥補修方法の施工手順が示されている。
同図に示されるように、本実施形態にかかる微小欠陥補修方法は、区画体設置工程(S10)と、弾性体設置工程(S12)と、押付体設置工程(S14)と、充填工程(S16)と、回収工程(S18)と、を備える。
弾性体設置工程(S12)では、同図(B)に示されるように、弾性体14が仕切り区画体12を覆うように、仕切り区画体12の外面に弾性体14を設置する。前記弾性体14の設置後、押付体設置工程(S14)を行う。
押付体設置工程(S14)では、同図(C)に示されるように、押付体16が弾性体14を補修対象面18(図中、右方)に向けて押し付けるように、弾性体14の外面に押付体16を設置する。
このようにして弾性体14の外面に押付体16を設置すると、弾性体14が補修対象面18に向けて押し付けられる。これにより、弾性体14が補修対象面18の形状に沿って変形している。このようにして押付体16の設置後、充填工程(S16)を行う。
水中硬化型接着剤46の硬化後、回収工程(S18)を行う。
回収工程(S18)では、同図(E)に示されるように、押付体16及び弾性体14を取外して回収する。
このため、充填工程(S16)の間中、補修対象面18のそりやたわみに起因する補修対象面18と仕切り区画体12との間の不要な隙間は、弾性体14により完全にふさがれている。
したがって、凹部空間20に水中硬化型接着剤を注入しても、補修対象面のそりやたわみによる隙間から水槽内に、未硬化の水中硬化型接着剤46が漏れるのを確実に防ぐことができる。
すなわち、内張材は使用中、たわみやそりが生じる。内張材の形状にたわみやそりがあると、仕切り区画体を補修対象面に設置した際、不要な隙間ができてしまうことがある。
仕切り区画体と補修対象面と間に不要な隙間があると、充填工程中、未硬化の水中硬化型接着剤が、前記不要な隙間から漏れてしまうことがある。
未硬化の水中硬化型接着剤が水槽内に漏れると、水槽内の燃料に付着することがあるので、水中硬化型接着剤の漏れは望ましくない。充填工程中、未硬化の水中硬化型接着剤は、仕切り区画体から漏れないようにする必要がある。
そこで、従来は、前記隙間に平板を当てることが考えられる。しかしながら、平板を当てても、隙間を完全に埋めることは事実上、困難であった。
また、従来は、前記隙間を完全にふさぐため、型取りで隙間の型をとって仕切り区画体を作り、仕切り区画体で隙間をふさぐ手法も考えられる。しかしながら、型取りで隙間の型をとって仕切り区画体を作っていたのでは、手間と時間がかかる。
このため、従来、内張材のたわみやそりによる隙間の問題を解決することのできる適切な技術は存在しなかった。
ここで、補修対象面18に仕切り区画体12を設置した際は、図4(A)に示されるように、不要な隙間50があいている。しかしながら、仕切り区画体12に弾性体14を設置して押付体16を設置して、弾性体14が押付体16で補修対象面18に押し付けられると、弾性体14は同図(B)に示されるように隙間50に沿うように弾性変形する。これにより弾性体14で、仕切り区画体12と補修対象面18との間の不要な隙間50を完全にふさぐことができる。
本実施形態では、弾性体設置工程及び押付体設置工程という簡単な方法で、仕切り区画体と内張材との間の不要な隙間を確実にふさぐことができる。
この結果、水中硬化型接着剤を、不要な隙間から漏らすことなく、凹部空間に良好に充填して硬化させることができるので、補修を確実に行うことができるとともに、補修後の補修部分の耐久性も向上することができる。
ここで、弾性体14としては、仕切り区画体12に対して離型性のある材料を用いている。このため、弾性体14の型枠を接着剤の型枠から容易に取外すことができるので、押付体16及び弾性体14を容易に回収することができる。
また、本実施形態では、仕切り区画体を予め、水中硬化型接着剤自身で作成しておくので、仕切り区画体の少なくとも背面側と接着剤との界面にかかる力を大幅に低減することができる。この力を緩和することにより、長期の接着性を確保することができる。
すなわち、従来、補修後、補修部分の接着剤が剥離することがあった。接着剤が剥離しても、人が入れる場所であれば、水中溶接を行うことも考えられる。しかしながら、本実施形態が適用される原子力発電所の燃料保管水槽のように、人が容易に入れない場所では、水中溶接は事実上、不可能であった、このため、従来は前記接着剤の剥離問題を解決するための適切な技術が存在しなかった。また、従来は、接着剤が剥離する原因も不明であった。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、硬化した接着剤が剥離する原因が、仕切り区画体と硬化した接着剤との間の熱伸び差によるせん断力にあることを発見した。
すなわち、仕切り区画体は一般的に、内張材と同じ素材(例えばSUS)で作製される。
しかしながら、接着剤とSUSとは異材なので、温度によって熱伸び差が発生する。
本実施形態が適用される原子力発電所の燃料保管水槽は、一般的な水槽と比較しても温度変化が大きいので、熱伸び差も大きくなる。このため、原子力発電所の燃料保管水槽での熱伸び差の問題は、より深刻である。
すなわち、従来のように、仕切り区画体と接着剤とが異材であると、温度によって仕切り区画体の熱伸び量と接着剤の熱伸び量との間に大きな差が生じる。
ここで、SUS製仕切り区画体を用いたのでは、仕切り区画体の熱伸び量は、接着剤の熱伸び量よりもかなり小さい。このため、接着剤が伸びようとすると、接着剤の伸びを抑える方向に力が働くので、接着剤とSUS製仕切り区画体との界面でせん断力が働く。このせん断力が、硬化した接着剤が、剥離する要因となるのである。
一般的な補修方法では、補修対象面とは反対側もSUS製仕切り区画体で拘束されるため、内部応力の発生は大きくなり、前記問題はより深刻となる。
すなわち、本発明では、仕切り区画体を、一般的なSUS製に代えて、接着剤自身で予め作製している。
このように本発明では、仕切り区画体として、予め接着剤自身で作製しておいたものを用いることにより、仕切り区画体の熱伸び量と接着剤の熱伸び量とが実質的に同一となるので、少なくとも背面側の界面では、接着剤の剥離の要因となるせん断力の発生を大幅に低減することができる。
したがって、本発明では、本発明の仕切り区画体を用いることとしたので、微小欠陥の補修が完了してから長期にわたって、補修対象面に補修材を長期的に維持することができる。
例えば、前記実施形態では、水槽内張材の側面に存在する微小欠陥を補修する例について説明したが、水槽内張材の底面に存在する微小欠陥を補修することも好ましい。この場合、仕切り区画体としては以下のものを用いることが好ましい。
すなわち、水槽内張材の微小欠陥が水槽の内張材の底面にある場合、仕切り区画体は、底面に位置する微小欠陥からの接着長を延在した長さを有する広域囲堯空間の周囲を囲堯し、内張材底面と接触する部位に帯状側壁が囲堯して形成され、底面上方空間に充填ノズルが挿入可能な開口若しくは開放空間を有するものが好ましい。
このように微小欠陥が存在する補修対象面に応じて、仕切り区画体を選択することにより、補修を、より容易及び確実に行うことができる。補修を、より確実に行うことができるので、補修後の補修部分の耐久性も大幅に向上する。
12 仕切り区画体
14 弾性体
16 押付体
46 水中硬化型接着剤
Claims (5)
- 水槽内張材の微小欠陥を水中硬化型接着剤を用いて水中下で補修する微小欠陥補修装置において、
前記水中硬化型接着剤で前記微小欠陥を補修する際に必要な微小欠陥からの接着長に対応する距離を確保する空間を有して前記微小欠陥を囲むように、前記微小欠陥の存在する補修対象面に設置されるとともに、前記水中硬化型接着剤と同一の水中硬化型接着剤から構成された仕切り区画体と、
前記仕切り区画体を覆うように前記仕切り区画体の外面に設置された、弾性変形可能な弾性体と、
前記弾性体の外面に設置され、前記弾性体が前記補修対象面の形状に沿った弾性変形状態となるように該弾性体を前記補修対象面に向けて押し付けている押付体と、
前記仕切り区画体と前記補修対象面との間に形成された凹部空間に、前記水中硬化型接着剤を充填する充填手段と、を備えることを特徴とする微小欠陥補修装置。 - 前記水槽が、前記水槽内の水の温度が変化する水槽であることを特徴とする請求項1に記載の微小欠陥補修装置。
- 前記水槽が、原子力発電所の燃料保管水槽であることを特徴とする請求項2に記載の微小欠陥補修装置。
- 水槽内張材の微小欠陥を水中硬化型接着剤を用いて水中下で補修する微小欠陥補修方法において、
前記水中硬化型接着剤で微小欠陥を補修する際に必要な微小欠陥からの接着長に対応する距離を確保する空間を有して前記微小欠陥を囲むように前記微小欠陥が存在する補修対象面に、予め前記水中硬化型接着剤と同一の水中硬化型接着剤から構成しておいた仕切り区画体を設置する区画体設置工程と、
前記区画体設置工程の後段に設けられ、前記仕切り区画体を覆うように弾性体を設置する弾性体設置工程と、
前記弾性体設置工程の後段に設けられ、前記弾性体を前記補修対象面に向けて押し付けるように、前記弾性体に押付体を設置する押付体設置工程と、
前記押付体設置工程の後段に設けられ、前記補修対象面と前記仕切り区画体との間に形成された凹部空間に前記水中硬化型接着剤を充填する充填工程と、
を備えたことを特徴する微小欠陥補修方法。 - 前記充填工程の後段に設けられ、前記充填工程で前記凹部空間に充填された水中硬化型接着剤が硬化した後に、前記押付体及び前記弾性体を取り外して回収する回収工程を備えたことを特徴とする請求項4に記載の微小欠陥補修方法。
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