JP6251025B2 - 原子炉圧力容器ノズルの保全装置及びその保全方法 - Google Patents

原子炉圧力容器ノズルの保全装置及びその保全方法 Download PDF

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Description

本発明は原子炉圧力容器ノズルの保全装置及びその保全方法に係り、特に、原子力発電プラントの供用期間中に原子炉圧力容器ノズルのコーナー部の表面を効率よく点検、補修するものに好適な原子炉圧力容器ノズルの保全装置及びその保全方法に関する。
一般に、原子炉圧力容器(以下、RPVという)の給水ノズルは、サーマルスリーブに溶接したT字管と、このT字管に接続された環状のヘッダー配管より構成される給水スパージャがRPVノズルの前面に位置し、しかも、その下方には炉心スプレイ配管が接近して配置されているため、給水ノズルのコーナー部を点検、補修する際の当該箇所へのアクセス性を阻害している。
また、RPVの壁面と環状ヘッダーは所定の寸法で据付けられており、その隙間は数10mmと極めて狭く、かつ、T字管からRPVノズルの軸方向にサーマルスリーブが存在するため、RPVノズル内も狭隘寸法となっており、点検、補修の作業可能な空間が極めて少ない。
このようなRPVの狭隘空間に位置する部材を検査する装置として、例えば、特許文献1及び2に記載されたものがある。
特許文献1に記載されているのは、RPVノズル内のサーマルスリーブ溶接部の検査に使用する非破壊検査装置である。その構造は、炉心スプレイ配管に固定され、軸方向にスキャナ部を移動させるテーププローブと、このテーププローブを周方向に移動するガイドレールを有するもので、RPVノズルの内側とサーマルスリーブ外側により形成される円周状の狭隘空間にアクセスするための巻尺に類するテーププローブによりスキャナ部を軸方向に移動し、サーマルスリーブ溶接部にアクセスする構造となっている。そして、サーマルスリーブ溶接部に到達したスキャナ部は、ガイドレールに沿って周方向に旋回動作させることにより円周状に位置する溶接部を検査するものである。
一方、特許文献2に記載されているのは、2重管の構造体のうち、外管と内管との隙間に位置する溶接部を探傷するための2重管構造体の探傷装置である。その構造は、RIPケーシングとRIPノズルが設置されているRPVとの隙間にアクセスする探傷ヘッドと、そのアームを周方向に旋回させる回転リングを備えて、RIPケーシングとRIPノズルとの溶接部を円周状に探傷するものである。
特許第4910715号公報 特許第2760712号公報
上述した如く、RPVノズルのコーナー部は、その前面にT字管に接続された環状のヘッダー配管が位置し、かつ、その下方には炉心スプレイ配管が配置されているため、アクセス性が極めて悪い。また、RPVノズルのコーナー部は、円筒形のRPV壁面に対して直交する貫通穴で、かつ、その交点は小さい曲率で面取りしていることから、RPVノズルのコーナー部の断面形状は、円周上一様ではなく角度によって変化する3次元形状となっている。
しかしながら、上述した特許文献1では、サーマルスリーブの溶接部を対象としているので、RPVノズルのコーナー部と環状のヘッダー配管との隙間の狭さを考慮していないため、スキャナ部を狭隘部へアクセスすることができない。また、炉心スプレイ配管を対象としているため、その下方に別配管の存在を想定していない。そのため、給水ノズルを対象とした場合、半円状の下部ガイドレールが炉心スプレイ配管と干渉し、装置の設定はできない。更に、サーマルスリーブの溶接部形状は、円筒形の表面に位置している2次元の曲線であるため、そのテーププローブを円周上に旋回することで対応しているが、RPVノズルのコーナー部は、断面形状が3次元的に変化する形状となっているため、従来技術では、その形状に追従できない。
一方、上述した特許文献2では、RPVノズルの前面に位置する給水スパージャに相当する障害物を考慮していないため、装置を探傷位置にアクセスできない。また、探傷部位であるRIPケーシングとRIPノズルとの溶接部形状は、円筒形の表面に位置している2次元の曲線であるため、特許文献1と同様に、コーナー部の断面形状が変化する給水ノズルのコーナー部には対応できない。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、アクセス性の悪い給水ノズルのコーナー部であっても、前面に配置したT字管と環状のヘッダー配管で構成される給水スパージャを回避し、3次元的に曲率形状が変化する給水ノズルのコーナー部を点検、補修することが可能な原子炉圧力容器ノズルの保全装置及びその保全方法を提供することにある。
本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置は、上記目的を達成するために、原子炉圧力容器の炉壁に沿って配管が存在する給水ノズルのコーナー部を点検する点検装置を備え、前記点検装置は、前記給水ノズルのコーナー部の表面に設定されて点検する探傷プローブと、該探傷プローブを前記給水ノズルのコーナー部の任意の位置に設定するオフセットアームと、該オフセットアームを前記給水ノズルのコーナー部の外周に合わせて旋回及び/又は前後動作させる駆動部と、該駆動部を支持するベースと、該ベースと一体に構成され、前記原子炉圧力容器内の給水スパージャに前記点検装置を固定する固定部とから成り、前記オフセットアームは、前記駆動部の軸方向から1段目のオフセットアームが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアームの先端部から軸方向に2段目のオフセットアームが延び、この2段目のオフセットアームの先端部から周方向に3段目のオフセットアームが延びて更にオフセットされ、前記3段目のオフセットアームの先端に前記探傷プローブが軸方向に延びて固定されているダブルオフセットアームであることを特徴とする。
また、本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全方法は、上記目的を達成するために、原子炉圧力容器の炉壁に沿って配管が存在する給水ノズルのコーナー部を点検補修するに当たり、
前記原子炉圧力容器の炉壁に沿って存在する配管を回避して前記給水ノズルのコーナー部に、駆動部の軸方向から1段目のオフセットアームが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアームの先端部から軸方向に2段目のオフセットアームが延び、この2段目のオフセットアームの先端部から周方向に3段目のオフセットアームが延びて更にオフセットされたダブルオフセットアームの前記3段目のオフセットアームの先端部に固定された探傷プローブを設定し、前記原子炉圧力容器の炉壁に沿って存在する配管の炉内側に配置された駆動部で前記ダブルオフセットアームを動作させて前記給水ノズルのコーナー部を点検すると共に、前記探傷プローブによる前記給水ノズルのコーナー部の点検前に、研磨装置により前記給水ノズルのコーナー部表面の付着クラッド及び表面酸化膜を研磨除去する手順を有し、前記探傷プローブによる点検結果により、前記給水ノズルのコーナー部のひびの有無を判断する手順と、該ひびの有無を判断する手順にてひび有りと判断された場合に、超音波探傷センサを用いてひびサイジングを実施し、前記給水ノズルのコーナー部のひび除去範囲を決定する手順と、研磨装置を用いてひびを研磨除去する手順を有し、かつ、前記研磨装置を用いたひび研磨除去する手順の後に、再度ひびサイジングを実施する手順に戻り、ひび除去が完了するまで前記手順を繰り返すことを特徴とする。
本発明によれば、アクセス性の悪い給水ノズルのコーナー部であっても、前面に配置したT字管と環状のヘッダー配管で構成される給水スパージャを回避し、3次元的に曲率形状が変化する給水ノズルのコーナー部を点検、補修することができる。
本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1が適用されるRPVの概略構成を示す図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1が適用されるRPV内の給水ノズル及び給水スパージャの構造を示す部分断面図である。 図2(a)を矢印P方向から見た図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1が適用されるRPV内の給水ノズルのコーナー部の断面変化を説明する図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置に採用されるシングルオフセットアーム点検装置を示す斜視図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1に採用されるダブルオフセットアーム点検装置を示す斜視図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1に採用されるダブルオフセットアーム点検装置による原子炉圧力容器ノズルの保全方法の手順を示し、ダブルオフセットアーム点検装置の初期状態の斜視図である。 図6の状態から駆動部を前後軸により前方にスライドさせて給水ノズルのコーナー部の上方に探傷プローブを押し付けた状態を示す斜視図である。 図7の状態から旋回軸によりダブルオフセットアームを右旋回させることで、2段目のオフセットにより給水スパージャの裏側のコーナー部を探傷プローブで点検している状態を示す斜視図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1が適用されるRPV内の給水ノズルのコーナー部上側へのダブルオフセットアームのアクセス対応の区分を示す断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1が適用されるRPV内の給水ノズルのコーナー部下側へのダブルオフセットアームのアクセス対応の区分を示す断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1に採用されるダブルオフセットアームの先端に固定される探傷プローブの構造の一例を示し、RPVの内径とコーナー部の曲率を組み合わせた形状に沿ってやや開いた形状で探傷センサを押し付けた状態の部分断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1に採用されるダブルオフセットアームの先端に固定される探傷プローブの構造の一例を示し、RPVの内径とコーナー部の曲率を組み合わせた形状に沿ってやや閉じた形状で探傷センサを押し付けた状態の部分断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例2であるダブルオフセットアームの先端に固定される探傷プローブの構造の他の例を示し、RPVの内径とコーナー部の曲率を組み合わせた形状に沿ってやや開いた形状で探傷センサを押し付けた状態の部分断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例2であるダブルオフセットアームの先端に固定される探傷プローブの構造の他の例を示し、RPVの内径とコーナー部の曲率を組み合わせた形状に沿ってやや閉じた形状で探傷センサを押し付けた状態の部分断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例3であるダブルオフセットアームの先端に固定される探傷プローブの構造の他の例を示し、RPVの内径とコーナー部の曲率を組み合わせた形状に沿ってやや開いた形状で探傷センサを押し付けた状態の部分断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例3であるダブルオフセットアームの先端に固定される探傷プローブの構造の他の例を示し、RPVの内径とコーナー部の曲率を組み合わせた形状に沿ってやや閉じた形状で探傷センサを押し付けた状態の部分断面図である。 本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例4であり、保全装置に採用される研磨装置を示す斜視図である。 図17に示した研磨装置38における砥石39の動作構成を示す図である。 本発明の実施例5である原子炉圧力容器ノズルの保全方法を示すフローチャートである。
以下、図示した実施例に基づいて本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置及びその保全方法を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には、同符号を使用する。
本発明の原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1が適用されるRPVの概略構成を図1に示す。
該図に示す如く、RPV1内には、シュラウド2と、このシュラウド2の内側に上部格子板3及び炉心支持板4が上下に配置されている。また、シュラウド2の上部には、炉心スプレイスパージャ5が設置されていると共に、シュラウド2の上方の炉心スプレイノズル6から出た炉心スプレイ配管7に接続される。また、炉心スプレイノズル6の上方には給水ノズル8が位置し、給水スパージャ9がRPV1の内壁面に配置されている。
図2(a)及び図2(b)に、給水ノズル8及び給水スパージャ9の構造を示す。該図において、給水ノズル8は、RPV1の円周6箇所に等間隔で配置され、RPV1の壁面を貫通し、そのコーナー部10は、曲率形状で面取りされている。一方、給水スパージャ9は、給水ノズル8の内側に位置するサーマルスリーブ11の先に固定されたT字管12と、そのT字管12の両端に接続された環状のヘッダー配管13を有し、ヘッダー配管13の上面には、多数のスプレイノズル14が配置されている。
給水スパージャ9の両端部は、RPV1の内壁面に取付けられたブラケット1Aにより、RPV1の内壁面に沿って固定されているが、このとき、給水スパージャ9とRPV1の内壁面との隙間gは、数10mm程度と極めて狭い。また、炉心スプレイノズル6は、給水スパージャ9の下方に位置し(図1参照)、炉心スプレイ配管7がRPV1の内壁面に沿って環状に位置され、その端部で下方に延びた配管が炉心スプレイスパージャ5に接続されている(図1参照)。
このとき、給水スパージャ9と炉心スプレイ配管7の間隔Gは、約200mm弱と接近している(図2(b)参照)。このため、給水ノズル8のコーナー部10へ接近するには、正面(図2(a)の方向)に給水スパージャ9が位置し、下方には炉心スプレイ配管7が位置しているため、それらを回避する必要がある。また、給水ノズル8の内部には、サーマルスリーブ11とT字管12がテーパー管15を介して溶接固定されており、給水ノズル8のコーナー部10へのアクセス可能な空間は、T字管12とテーパー管15の外周に位置するわずかな隙間のみである。
次に、図3を用いて給水ノズル8のコーナー部10の断面変化を説明する。図3において、給水ノズル8は円筒形のRPV1の内壁面を貫通するため、RPV1の水平面で見た給水ノズル8のコーナー部10の断面(図3の(a)−(a)断面)は、RPV1の内径とそれに直交するコーナー部10の曲率と組み合わせた形状となる(図3の(a)参照)。また、RPV1の縦断面で見た給水ノズル8のコーナー部10の断面(図3の(c)−(c)断面)は、円筒形のRPV1の縦断面とそれに直交するコーナー部10の曲率と組み合わせた形状となり(図3の(c)参照)、断面形状は異なる。その中間の角度における断面(図3の(b)−(b)断面)は、水平面と縦断面を結ぶ曲率で形成される断面形状となっており(図3の(b)参照)、給水ノズル8のコーナー部10の外周に沿って点検、補修を実施する場合、角度によって変化する断面の曲率に合せた対応が必要となる。
上述したような狭隘部に位置する給水ノズル8のコーナー部10に適用される、原子炉圧力容器ノズルの保全装置の実施例1を図4及び図5を用いて説明する。
図4及び図5に示す本実施例の原子炉圧力容器ノズルの保全装置は、給水ノズル8のコーナー部10の探傷を目的としたシングルオフセットアーム点検装置16及びダブルオフセットアーム点検装置24をそれぞれ示す。
図4及び図5に示す如く、シングルオフセットアーム点検装置16及びダブルオフセットアーム点検装置24は、保全ツールとして給水ノズル8のコーナー部10の表面に設定されて該コーナー部10を点検する探傷プローブ17及び28と、その探傷プローブ17及び28を給水ノズル8のコーナー部10の任意の位置に設定するシングルオフセットアーム18及びダブルオフセットアーム25と、そのシングルオフセットアーム18及びダブルオフセットアーム25を給水ノズル8のコーナー部10の外周に合せて旋回及び/又は前後動作を実施させる駆動部19及び26と、駆動部19及び26を支持するベース20及び30と、ベース20及び30と一体に構成され、給水スパージャ9のT字管12にシングルオフセットアーム点検装置16及びダブルオフセットアーム点検装置24を設定する固定部21及び31とより概略構成される。
図4に示すシングルオフセットアーム18は、駆動部19の軸中心(図4のD)に対して一方向(1箇所)にオフセット、即ち、駆動部19の軸方向から1段目のオフセットアーム18aが径方向に延びてオフセットされ、この1段目のオフセットアーム18aの先端部から軸方向に2段目のオフセットアーム18bが延びて構成され、2段目のオフセットアーム18bの先端に探傷プローブ17が軸方向に延びて固定されている。
一方、図5に示すダブルオフセットアーム25は、駆動部26の軸中心(図5のD)に対して一方向にオフセットされたアームが、給水ノズル8のコーナー部10の周方向に更にオフセット、即ち、駆動部26の軸方向から1段目のオフセットアーム25aが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアーム25aの先端部から軸方向に2段目のオフセットアーム25bが延び、更に2段目のオフセットアーム25bの先端部から周方向に3段目のオフセットアーム25cが延びて更にオフセットされ、3段目のオフセットアーム25cの先端に探傷プローブ28が軸方向に延びて固定されている。
そして、図4に示すシングルオフセットアーム点検装置16は、シングルオフセットアーム18が、給水ノズル8のコーナー10部のうち、給水スパージャ9との干渉が生じない上側及び下側の部位に対応するもので、駆動部19に連結されるシングルオフセットアーム18の基準を給水ノズル8の中心上に位置したとき、給水スパージャ9をオフセットにより回避して探傷プローブ17を給水ノズル8のコーナー部10に設定する。駆動部19は、このシングルオフセットアーム18を給水ノズル8のコーナー部10に沿って旋回方向22に駆動する旋回軸(図示せず)と、探傷プローブ17を給水ノズル8に押し付けるためにシングルオフセットアーム18を前後方向23に駆動する前後軸(図示せず)を有する。
シングルオフセットアーム18を給水ノズル8のコーナー部10に沿って旋回方向22に駆動する旋回軸は、駆動部19の中に内蔵したモータと減速機(図示せず)により動作し、探傷プローブ17を給水ノズル8に押し付けるためにシングルオフセットアーム18を前後方向23に駆動する前後軸は、駆動部19をベース20上に沿って動作させるスライド機構(図示せず)により動作する。
また、固定部21は、ベース20を両側から挟み込むように2枚の板状部材21a、21bから成り、それぞれの板状部材21a、21bの上部は、探傷プローブ17の伸延方向に延びると共に、その先端部が給水スパージャ9の形状に沿った型取り部21cが形成され、かつ、それぞれの板状部材21a、21bの下部は、探傷プローブ17の伸延方向に延びると共に、その先端部が固定部21の傾きを強制するための当て部21dが形成されている
一方、図5に示すダブルオフセットアーム点検装置24は、ダブルオフセットアーム25が、図4に示したシングルオフセットアーム18に対して、その先端部に給水ノズル8の周方向にオフセットを加えて構成されており、給水スパージャ9の裏側に位置する給水ノズル8のコーナー部10の左側及び右側の部位に対応するものである。そして、駆動部26は、このダブルオフセットアーム25を給水ノズル8のコーナー部10に沿って旋回方向27に駆動する旋回軸(図示せず)と、探傷プローブ28を給水ノズル8に押し付けるためにダブルオフセットアーム25を前後方向29に駆動する前後軸(図示せず)を有する。
ダブルオフセットアーム25を給水ノズル8のコーナー部10に沿って旋回方向27に駆動する旋回軸は、駆動部26の中に内蔵したモータと減速機(図示せず)により動作し、探傷プローブ28を給水ノズル8に押し付けるためにダブルオフセットアーム25を前後方向29に駆動する前後軸は、駆動部26をベース30上に沿って動作させるスライド機構(図示せず)により動作する。
また、固定部31は、ベース30を両側から挟み込むように2枚の板状部材31a、31bから成り、それぞれの板状部材31a、31bの上部は、探傷プローブ28の伸延方向に延びると共に、その先端部が給水スパージャ9の形状に沿った型取り部31cが形成され、かつ、それぞれの板状部材31a、31bの下部は、探傷プローブ28の伸延方向に延びると共に、その先端部が固定部31の傾きを強制するための当て部31dが形成されている。
なお、シングルオフセットアーム点検装置16とダブルオフセットアーム点検装置24は、アーム部分を交換する構造として、駆動部19及び26と、ベース20及び30と固定部21及び31を共用化しても良い。
次に、図6乃至図8を用いて、ダブルオフセットアーム点検装置24による原子炉圧力容器ノズルの保全方法の手順を説明する。なお、本実施例の手順は、給水ノズル8のコーナー部10の右側に対応する場合の手順である。
先ず初期状態は、図6に示す如く、駆動部26はベース30の後端に位置し、給水スパージャ9とダブルオフセットアーム25の先端が干渉しない状態で、ダブルオフセットアーム点検装置24をRPV1の上部より吊り降ろし、板状部材31a、31bの型取り部31cを給水スパージャ9に設定する(図6参照)。次に、ダブルオフセットアーム25を旋回軸で旋回して給水スパージャ9を回避する角度に調整し、その後、駆動部26を前後軸により前方にスライドさせて給水ノズル8のコーナー部10の上方に探傷プローブ28を押し付ける(図7参照)。次に、旋回軸によりダブルオフセットアーム25を右旋回させることで、2段目のオフセットにより給水スパージャ9の裏側のコーナー部10を探傷プローブ28により点検するものである(図8参照)。
図9及び図10に、給水ノズル8のコーナー部10へのダブルオフセットアーム25のアクセス対応の区分を示す。
該図において、給水ノズル8のコーナー部10の上側及び右側は、ダブルオフセットアーム25を給水スパージャ9の上方に回避することで対応する。給水ノズル8のコーナー部10の上側は、ダブルオフセットアーム25の1段目のオフセットアーム25aの位置で対応し、給水ノズル8のコーナー部10の右側は、ダブルオフセットアーム25の2段目のオフセットアーム25bの位置で対応することは、前述した通りである。
一方、給水ノズル8のコーナー部10の下側は、ダブルオフセットアーム25の1段目のオフセットアーム25aのオフセット方向が下向きに位置する角度に旋回軸で旋回させて設定し、駆動部26を前後軸により前方にスライドさせて給水スパージャ9と炉心スプレイ配管7の間の隙間を通して設定する。その後、旋回軸を旋回させて給水ノズル8のコーナー部10の下側を、探傷プローブ28により点検する。同様に給水ノズル8のコーナー部10の左側は、ダブルオフセットアーム25の1段目のオフセット方向が下向きに位置する角度に旋回軸を設定し、駆動部26を前後軸により前方にスライドさせて給水スパージャ9と炉心スプレイ配管7の間の隙間を通して設定する。
そのとき、ダブルオフセットアーム25の2段目のオフセット方向は、給水ノズル8のコーナー部10の左側方向に位置することから、そのまま旋回軸を右旋回動作させて給水ノズル8のコーナー部10の左側を探傷プローブ28により点検することができる。
図11及び図12に、本実施例に採用されるダブルオフセットアーム25の先端に固定される探傷プローブ28の構造の一例を示す。上述の図3で説明した通り、給水ノズル8のコーナー部10は、給水ノズル8の角度によってコーナー部10の形状は3次元的に変化する。そのため探傷プローブ28は、そのコーナー部10の形状変化に倣って密着するための構造を有する必要がある。
図11及び図12に示す本実施例に採用される探傷プローブ28は、探傷プローブ28を機械的バネ34により押し付ける構造の一例である。即ち、該図に示す探傷プローブ28は、給水ノズル8のコーナー部10の表面に設定されて点検する探傷センサ32と、この探傷センサ32を固定するシュー33と、シュー33に固定された探傷センサ32をダブルオフセットアーム25に取り付ける取付座35と、この取付座35に支持され、かつ、探傷センサ32を給水ノズル8のコーナー部10に押し付ける機械的バネ34とから構成されている。
上述した探傷センサ32はフィルム状の渦電流探傷センサであり、曲率と弾性を持った樹脂であるシュー33に固定され、シュー33を介して給水ノズル8のコーナー部10に押し付けられる。機械的バネ34は、常に給水ノズル8のコーナー部10に押し付ける方向に働き、給水ノズル8のコーナー部10の水平断面では、RPV1の内径とコーナー部10の曲率を組み合わせた形状に沿って、やや開いた形状で探傷センサ32を押し付けることで点検できる(図11参照)。また、給水ノズル8のコーナー部10の縦断面では、RPV1の縦断面とコーナー部10の曲率を組み合わせた形状に沿って、やや閉じた形状で探傷センサ32を押し付けることで点検できる(図12参照)。
このような本実施例によれば、ダブルオフセットアーム25と給水ノズル8のコーナー部10の曲率変化に倣う探傷プローブ32を有する構造により、給水スパージャ9を回避して、給水スパージャ9の裏面も含めた給水ノズル8のコーナー部の全周の点検(探傷検査)作業を実施することでき、原子炉圧力容器ノズルの保全が可能となる効果がある。
図13及び図14に、本発明の実施例2であるダブルオフセットアーム25の先端に固定される探傷プローブ28の構造の他の例を示し、探傷プローブ28を流体圧により押し付ける構造の例である。
図13及び図14に示す本実施例に採用される探傷プローブ28は、給水ノズル8のコーナー部10の表面に設定されて点検する探傷センサ32と、この探傷センサ32を固定するシュー33と、シュー33に固定された探傷センサ32をダブルオフセットアーム25に取り付ける取付座35と、この取付座35に支持され、かつ、探傷センサ32を給水ノズル8のコーナー部10に流体圧で押し付けるチューブ36とから構成されている。
上述した探傷センサ32は、フィルム状の渦電流探傷センサであり、曲率と弾性を持った樹脂であるシュー33に固定され、シュー33を介して給水ノズル8のコーナー部10に押し付けられる。チューブ36は、その両側を剛体(図示せず)にて挟み膨らむ方向を探傷センサ32側に規定したもので、常時加圧することで給水ノズル8のコーナー部10に押し付ける方向(図13及び図14のE方向)に作用する構造とする。
なお、チューブ36の流体圧は、空気圧、水圧のいずれでも良い。このとき、給水ノズル8のコーナー部10の水平断面では、RPV1の内径とコーナー部10の曲率を組み合わせた形状に沿って、やや開いた形状で探傷センサ32を押し付けることで点検できる(図13参照)。また、給水ノズル8のコーナー部10の縦断面では、RPV1の縦断面とコーナー部10の曲率を組み合わせた形状に沿って、やや閉じた形状で探傷センサ32を押し付けることで点検できる(図14参照)。
このような本実施例の構成であっても、その効果は、実施例1と同様である。
図15及び図16に、本発明の実施例3であるダブルオフセットアーム25の先端に固定される探傷プローブ28の構造の更に他の例を示し、探傷プローブ28を弾性体で押し付ける構造の例である。
図15及び図16に示す本実施例に採用される探傷プローブ28は、給水ノズル8のコーナー部10の表面に設定されて点検する探傷センサ32と、この探傷センサ32を固定するシュー33と、シュー33に固定された探傷センサ32をダブルオフセットアーム25に取り付ける取付座33と、この取付座33に支持され、かつ、探傷センサ32を給水ノズル8のコーナー部10に押し付ける弾性体37とから構成されている。
上述した探傷センサ32は、フィルム状の渦電流探傷センサであり、曲率と弾性を持った樹脂であるシュー33に固定され、シュー33を介して給水ノズル8のコーナー10に押し付けられる。弾性体37は、その両側を剛体(図示せず)にて挟み弾性反力の方向を探傷センサ32側に規定したもので、探傷センサ32を給水ノズル8のコーナー部10に押し付けることで、形状変化に倣う構造となっている。
弾性体37としては、弾性ゴム、弾性樹脂等で弾性反力を有すれば、いずれでも良い。このとき、給水ノズル8のコーナー部10の水平断面では、RPV1の内径とコーナー部10の曲率を組み合わせた形状に沿って、やや開いた形状で探傷センサ32を押し付けることで点検できる(図15参照)。また、給水ノズル8のコーナー部10の縦断面では、RPV1の縦断面とコーナー部10の曲率を組み合わせた形状に沿って、やや閉じた形状で探傷センサ32を押し付けることで点検できる(図16参照)。
このような本実施例の構成であっても、その効果は、実施例1と同様である。
上述したダブルオフセットアーム点検装置24による給水ノズル8のコーナー部10の点検により、そのコーナー部10に万一欠陥が見つかった場合には、見つかった欠陥部分を表面研磨により除去することが行われる。
図17に、本発明の実施例4として給水ノズル8のコーナー部10で見つかった欠陥部分を、表面研磨により除去する研磨装置38の一例を示す。
該図に示す如く、本実施例の研磨装置38は、給水ノズル8のコーナー部10の表面に設定されて研磨する砥石39と、この砥石39を給水ノズル8のコーナー部10の任意の位置に設定するダブルオフセットアーム41と、ダブルオフセットアーム41を給水ノズル8のコーナー部10の外周に合わせて旋回及び/又は前後動作させる駆動部42と、この駆動部42を支持するベース43と、ベース43と一体に構成され、RPV1内の給水スパージャ9のT字管12に研磨装置38を固定する固定部44とから構成されている。
なお、ダブルオフセットアーム41に代えて、上述したシングルオフセットアーム点検装置16と同様に、1箇所でオフセットするシングルオフセットアームを使用することもできる。
本実施例でのダブルオフセットアーム41は、1段目のオフセットアーム41aで給水スパージャ9を回避し、この1段目のオフセットアーム41aの先端部から軸方向に2段目のオフセットアーム41bが延び、更に2段目のオフセットアーム41bの先端部から周方向に3段目のオフセットアーム41cが延びて更にオフセットされ、3段目のオフセットアーム41cの先端に砥石39が軸方向に延びて固定され、3段目のオフセットアーム41cで給水スパージャ9の裏側にアクセスが可能となっている。
また、駆動部42は、このダブルオフセットアーム41を給水ノズル8のコーナー部10に沿って旋回方向45に駆動する旋回軸と、砥石39を給水ノズル8のコーナー部10に押し付けるためにダブルオフセットアーム41を、前後方向46に駆動する前後軸を有する。旋回軸は、駆動部42の中に内蔵したモータと減速機(図示せず)により動作し、前後軸は、駆動部42をベース43上に沿って動作させるスライド機構(図示せず)により動作する。
また、固定部44は、ベース43を両側から挟み込むように2枚の板状部材44a、44bから成り、それぞれの板状部材44a、44bの上部は、砥石39の伸延方向に延びると共に、その先端部が給水スパージャ9の形状に沿った型取り部44cが形成され、かつ、それぞれの板状部材44a、44bの下部は、砥石39の伸延方向に延びると共に、その先端部が固定部44の傾きを強制するための当て部44dが形成されている。
図18に、本実施例の研磨装置38における砥石39の動作構成を示す。該図に示す如く、本実施例の研磨装置38は、ダブルオフセットアーム41の1段目のオフセットアーム41aと3段目のオフセットアーム41cの間に配置された2段目のオフセットアーム41bにモータ47が内蔵され、モータ47の先には第1のギヤ48が、砥石39の根元側には第2のギヤ49がそれぞれ設けられ、その第1のギヤ48と第2のギヤ49の間を伝達機構50で連結することで、モータ47の回転力を砥石39に伝達することができる。伝達機構50は3段目のオフセットアーム41cに内蔵され、例えば、チューン、ベルト若しくはギヤ等の組合せのいずれの方法でも良い。
このような本実施例の構成による研磨装置38は、給水ノズル8のコーナー部10の任意に位置にアクセスすることが可能であり、給水ノズル8のコーナー部10で見つかった欠陥に対して砥石39を設定することで、欠陥部分を表面研磨により除去することができる。
次に、図19を用いて、本実施例における原子炉圧力容器ノズルの保全方法の詳細について説明する。なお、図19に示す手順は、給水ノズル8を対象とした保全方法を代表例として説明する。
該図に示す如く、RPV1に据え付けられた蒸気乾燥器(図示せず)及び気水分離器(図示せず)等のシュラウド2の上部に位置する炉内機器を取外し(S1)、給水ノズル8の周囲の作業空間を確保する。次に炉心上部より研磨装置38を吊り降ろし、給水スパージャ9のT字管12を中心に、その両側に位置するヘッダー配管13に研磨装置38を設定し、その後、給水ノズル8の点検範囲を研磨する(S2)。給水ノズル8は低合金鋼製で、その表面は付着クラッド及び表面酸化膜が付着していることから、そのままでは次のステップの点検における探傷性能に影響を与えるため、予め点検範囲の表面を研磨し、付着クラッド及び表面酸化膜の除去を実施する。
研磨装置38による研磨終了後は、研磨装置38を給水ノズル8から引き上げる。続いてダブルオフセットアーム点検装置24を研磨装置38と同様の手順で給水スパージャ9に設定し、給水ノズル8のコーナー部10の点検(探傷検査)を実施する(S3)。
なお、点検(探傷検査)は、渦流探傷センサを用いて給水ノズル8のコーナー部10表面のひびの有無の確認する(S4)。万一、点検(探傷検査)でひびが検出された場合、必要に応じてひび深さの測定を含めたひびサイジングを実施する(S5)。ここで、ひびサイジング(S5)は、ダブルオフセットアーム点検装置24の探傷プローブ28をUTセンサに置き換えた装置を使用する。ひびサイジング(S5)の結果を元に、ひび除去範囲を決定し、研磨装置38にてひびの除去を実施し(S6)、その後、再度点検(探傷検査)にてひびの有無を確認し(S4)、ひびが無くなる状態まで繰り返す。ひびの有無(S4)にてひびが無いことを確認したら、保全作業は終了し、炉内機器の復旧(S7)を実施する。
このような本実施例の原子炉圧力容器ノズルの保全方法とすることにより、給水スパージャ9を回避して、給水スパージャ9の裏面も含めた給水ノズル8のコーナー部10の全周の点検及び研磨装置38を使用した探傷前研磨、点検(探傷検査)及びひび研磨除去等の一連の作業を実施することができ、原子炉圧力容器ノズルの保全が可能となる。
本発明によれば、アクセス性の悪い給水ノズルのコーナー部であっても、前面に配置したT字管と環状のヘッダー配管で構成される給水スパージャを回避し、3次元的に曲率形状が変化する給水ノズルのコーナー部を点検、補修することができるので、原子力発電プラントの供用期間中に、原子炉圧力容器ノズルコーナーの表面の点検、補修ができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1…原子炉圧力容器(RPV)、1A…ブラケット、2…シュラウド、3…上部格子板、4…炉心支持板、5…炉心スプレイスパージャ、6…炉心スプレイノズル、7…炉心スプレイ配管、8…給水ノズル、9…給水スパージャ、10…給水ノズルのコーナー部、11…サーマルスリーブ、12…T字管、13…ヘッダー配管、14…スプレイノズル、15…テーパー管、16…シングルオフセットアーム点検装置、17、28…探傷プローブ、18…シングルオフセットアーム、18a…シングルオフセットアームの1段目のオフセットアーム、18b…シングルオフセットアームの2段目のオフセットアーム、19、26、42…駆動部、20、30、43…ベース、21、31、44…固定部、21a、21b、31a、31b、44a、44b…板状部材、21c、31c、44c…型取り部、21d、31d、44d…当て部、22、27…旋回方向、23、29…前後方向、24…ダブルオフセットアーム点検装置、25、41…ダブルオフセットアーム、25a、41a…ダブルオフセットアームの1段目のオフセットアーム、25b、41b…ダブルオフセットアームの2段目のオフセットアーム、25c、41c…ダブルオフセットアームの3段目のオフセットアーム、27、45…旋回方向、29、46…前後方向、32…探傷センサ、33…シュー、34…機械的バネ、35…取付座、36…チューブ、37…弾性体、38…研磨装置、39…砥石、47…モータ、48…第1のギヤ、49…第2のギヤ、50…伝達機構。

Claims (12)

  1. 原子炉圧力容器の炉壁に沿って配管が存在する給水ノズルのコーナー部を点検する点検装置を備え、
    前記点検装置は、前記給水ノズルのコーナー部の表面に設定されて点検する探傷プローブと、該探傷プローブを前記給水ノズルのコーナー部の任意の位置に設定するオフセットアームと、該オフセットアームを前記給水ノズルのコーナー部の外周に合わせて旋回及び/又は前後動作させる駆動部と、該駆動部を支持するベースと、該ベースと一体に構成され、前記原子炉圧力容器内の給水スパージャに前記点検装置を固定する固定部とから成り、
    前記オフセットアームは、前記駆動部の軸方向から1段目のオフセットアームが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアームの先端部から軸方向に2段目のオフセットアームが延び、この2段目のオフセットアームの先端部から周方向に3段目のオフセットアームが延びて更にオフセットされ、前記3段目のオフセットアームの先端に前記探傷プローブが軸方向に延びて固定されているダブルオフセットアームであることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  2. 請求項に記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記駆動部は、前記給水ノズルのコーナー部に沿って前記ダブルオフセットアームを旋回する旋回軸と、前記探傷プローブを前記給水ノズルのコーナー部に押し付けるために前記ダブルオフセットアームを前後方向に駆動する前後軸とを備えていることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  3. 請求項又はに記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記固定部は、前記ベースを両側から挟み込むように2枚の板状部材から成り、それぞれの板状部材の上部は、前記探傷プローブの伸延方向に延びると共に、その先端部が前記給水スパージャの形状に沿った型取り部が形成され、かつ、それぞれの前記板状部材の下部は、前記探傷プローブの伸延方向に延びると共に、その先端部が前記固定部の傾きを強制するための当て部が形成されていることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  4. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記探傷プローブは、前記給水ノズルのコーナー部の表面に設定されて点検する探傷センサと、該探傷センサを固定するシューと、該シューに固定された前記探傷センサを前記ダブルオフセットアームに取り付ける取付座と、該取付座に支持され、かつ、前記探傷センサを前記給水ノズルのコーナー部に押し付けるバネとから成ることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  5. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記探傷プローブは、前記給水ノズルのコーナー部の表面に設定されて点検する探傷センサと、該探傷センサを固定するシューと、該シューに固定された前記探傷センサを前記ダブルオフセットアームに取り付ける取付座と、該取付座に支持され、かつ、前記探傷センサを前記給水ノズルのコーナー部に流体圧で押し付けるチューブとから成ることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  6. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記探傷プローブは、前記給水ノズルのコーナー部の表面に設定されて点検する探傷センサと、該探傷センサを固定するシューと、該シューに固定された前記探傷センサを前記ダブルオフセットアームに取り付ける取付座と、該取付座に支持され、かつ、前記探傷センサを前記給水ノズルのコーナー部に押し付ける弾性体とから成ることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  7. 請求項乃至のいずれか1項に記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記探傷センサは、フィルム状の渦電流探傷センサであることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  8. 原子炉圧力容器の炉壁に沿って配管が存在する給水ノズルのコーナー部を研磨する研磨装置を備え、
    前記研磨装置は、前記給水ノズルのコーナー部の表面に設定されて研磨する砥石と、該砥石を前記給水ノズルのコーナー部の任意の位置に設定するオフセットアームと、該オフセットアームを前記給水ノズルのコーナー部の外周に合わせて旋回及び/又は前後動作させる駆動部と、該駆動部を支持するベースと、該ベースと一体に構成され、前記原子炉圧力容器内の給水スパージャに前記研磨装置を固定する固定部とから成り、
    前記オフセットアームは、前記駆動部の軸方向から1段目のオフセットアームが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアームの先端部から軸方向に2段目のオフセットアームが延び、この2段目のオフセットアームの先端部から周方向に3段目のオフセットアームが延びて更にオフセットされ、前記3段目のオフセットアームの先端に前記砥石が軸方向に延びて固定されているダブルオフセットアームであることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  9. 請求項に記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記駆動部は、前記給水ノズルのコーナー部に沿って前記ダブルオフセットアームを旋回する旋回軸と、前記砥石を前記給水ノズルのコーナー部に押し付けるために前記ダブルオフセットアームを前後方向に駆動する前後軸とを備えていることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  10. 請求項又はに記載の原子炉圧力容器ノズルの保全装置において、
    前記固定部は、前記ベースを両側から挟み込むように2枚の板状部材から成り、それぞれの板状部材の上部は、前記砥石の伸延方向に延びると共に、その先端部が前記給水スパージャの形状に沿った型取り部が形成され、かつ、それぞれの前記板状部材の下部は、前記砥石の伸延方向に延びると共に、その先端部が前記固定部の傾きを強制するための当て部が形成されていることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  11. 原子炉圧力容器の炉壁に沿って配管が存在する給水ノズルのコーナー部のひびを検査しサイジングを実施する探傷検査装置を備え、
    前記探傷検査装置は、前記給水ノズルのコーナー部のひびサイジングを実施する超音波探傷センサと、該超音波探傷センサを前記給水ノズルのコーナー部の任意の位置に設定するオフセットアームと、該オフセットアームを前記給水ノズルのコーナー部の外周に合わせて旋回及び/又は前後動作させる駆動部と、該駆動部を支持するベースと、該ベースと一体に構成され、前記原子炉圧力容器内の給水スパージャに前記探傷検査装置を固定する固定部とから成り、
    前記オフセットアームは、前記駆動部の軸方向から1段目のオフセットアームが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアームの先端部から軸方向に2段目のオフセットアームが延び、この2段目のオフセットアームの先端部から周方向に3段目のオフセットアームが延びて更にオフセットされ、前記3段目のオフセットアームの先端に前記超音波探傷センサが軸方向に延びて固定されているダブルオフセットアームであることを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全装置。
  12. 原子炉圧力容器の炉壁に沿って配管が存在する給水ノズルのコーナー部を点検補修するに当たり、
    前記原子炉圧力容器の炉壁に沿って存在する配管を回避して前記給水ノズルのコーナー部に、駆動部の軸方向から1段目のオフセットアームが径方向に延びオフセットされ、この1段目のオフセットアームの先端部から軸方向に2段目のオフセットアームが延び、この2段目のオフセットアームの先端部から周方向に3段目のオフセットアームが延びて更にオフセットされたダブルオフセットアームの前記3段目のオフセットアームの先端部に固定された探傷プローブを設定し、前記原子炉圧力容器の炉壁に沿って存在する配管の炉内側に配置された駆動部で前記ダブルオフセットアームを動作させて前記給水ノズルのコーナー部を点検すると共に、
    前記探傷プローブによる前記給水ノズルのコーナー部の点検前に、研磨装置により前記給水ノズルのコーナー部表面の付着クラッド及び表面酸化膜を研磨除去する手順を有し、
    前記探傷プローブによる点検結果により、前記給水ノズルのコーナー部のひびの有無を判断する手順と、該ひびの有無を判断する手順にてひび有りと判断された場合に、超音波探傷センサを用いてひびサイジングを実施し、前記給水ノズルのコーナー部のひび除去範囲を決定する手順と、研磨装置を用いてひびを研磨除去する手順を有し、かつ、前記研磨装置を用いたひび研磨除去する手順の後に、再度ひびサイジングを実施する手順に戻り、ひび除去が完了するまで前記手順を繰り返すことを特徴とする原子炉圧力容器ノズルの保全方法。
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