JP7015407B1 - 蒸気発生器の分解方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】汚染物質の拡散をより低減することが可能な蒸気発生器の効率的な分解方法を提供する。【解決手段】蒸気発生器の分解方法は、胴部と、水室と、胴部と水室との間に設けられ、水室側の一次領域と胴部側の二次領域とに区画する管板と、管板の貫通孔に挿入されている複数の伝熱管と、を備える蒸気発生器の分解方法であって、一次側で伝熱管及び管板の端面を切断するとともに、二次側で伝熱管が管板から突出するように切断することで分解対象物を得るステップと、管板に固着している伝熱管を特定するステップと、固着している伝熱管の一部に、ＴＩＧ加熱ヘッドを挿入して伝熱管を加熱することで固着を解除するステップと、伝熱管の一部を貫通孔から引き抜くステップと、を含み、固着を解除するステップでは、一次領域側からＴＩＧ加熱ヘッドを挿入する。【選択図】図５

Description

本開示は、蒸気発生器の分解方法に関する。
原子力発電設備には、原子炉から取り出した熱によって蒸気を発生させるための蒸気発生器が設けられている。蒸気発生器は、筒状の胴部と、半球状の水室と、水室側の一次側領域、及び胴部側の二次側領域に区画する管板と、この管板を厚さ方向に貫通するように延びる複数の伝熱管と、を主に備えている。伝熱管は、管板に形成された貫通孔に挿通されており、外周側に向かって径を広げる（拡管する）とともに、管板下端で溶接することで管板に対して固定されている。伝熱管の内部には放射性物質を含む一次冷却水が流通している。
原子力発電設備の廃炉に伴って蒸気発生器の分解作業を行う場合、伝熱管を取り除くに当たって、放射性物質による汚染を周囲に拡散させないことが求められる。特に、伝熱管から管板に汚染が拡散することを防ぐ必要がある。例えば下記特許文献１には、管板から伝熱管を除去するための方法が記載されている。この方法では、伝熱管における管板に挿通された部分を内側から加熱することで、当該伝熱管と管板の固着を解除する。これにより、伝熱管を容易に抜き出すことが可能になるとされている。
特公平７－１８５３１号公報
しかしながら、上記のような方法は、使用中の既設の蒸気発生器を分解することを前提としたものであり、除去対象となる伝熱管は１本、又は数本である。一方で、廃炉に伴う蒸気発生器の分解では、全ての伝熱管を除去するため、汚染物質を周囲に拡散させないことに加えて、作業の効率性も求められる。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、汚染物質の拡散をより低減することが可能な蒸気発生器の効率的な分解方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る蒸気発生器の分解方法は、胴部と、水室と、前記胴部と前記水室との間に設けられ、前記水室側の一次領域と前記胴部側の二次領域とに区画するとともに、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成された管板と、前記複数の貫通孔に挿入されている複数の伝熱管と、を備える蒸気発生器の分解方法であって、前記管板を挟んで前記一次領域側で前記伝熱管及び前記管板の端面を切断するとともに、前記二次領域側で前記伝熱管が前記管板から突出するように切断することで、前記管板と前記伝熱管の一部とを含む分解対象物を得るステップと、前記分解対象物に含まれる前記伝熱管のうち、前記管板に固着している前記伝熱管を特定するステップと、前記管板に固着している前記伝熱管の一部に、ＴＩＧ加熱ヘッドを挿入して前記伝熱管を加熱することで該伝熱管の一部と前記管板の固着を解除するステップと、前記伝熱管の一部を前記貫通孔から引き抜くステップと、を含み、前記固着を解除するステップでは、前記一次領域側から前記ＴＩＧ加熱ヘッドを挿入し、前記固着を解除するステップでは、前記ＴＩＧ加熱ヘッドを、前記伝熱管の一部の内部で長手方向に沿って前記一次領域側から二次領域側に向かう方向のみに、複数の線条に移動させる。
また、前記分解対象物を得るステップでは、前記管板を挟んで前記一次領域側で前記伝熱管及び前記管板の端面が面一となるように前記端面を切断してもよい。
本開示によれば、汚染物質の拡散をより低減することが可能な蒸気発生器の効率的な分解方法を提供することができる。
本開示の実施形態に係る蒸気発生器の構成を示す模式図である。 本開示の実施形態に係る蒸気発生器の分解方法を示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係る管板と伝熱管の構成を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る分解対象物の構成を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る加熱ステップの様子を示す説明図である。 本開示の実施形態に係る引き抜きステップの様子を示す説明図である。
以下、本開示の実施形態に係る蒸気発生器１０、及び蒸気発生器１０の分解方法について、図１から図６を参照して説明する。
（蒸気発生器の構成）
図１に示すように、蒸気発生器１０は、胴部１１と、水室１７と、管板１２と、複数の伝熱管１３と、仕切１６を備える。胴部１１は、軸方向Ｄに延びる筒状をなしている。水室１７は胴部１１の下方に設けられている。管板１２は、胴部１１と水室１７の間に配置されている。管板１２は、軸方向Ｄに直交する面（例えば、水平面）に沿って配置されている。管板１２は、胴部１１と水室１７を仕切っている。これにより蒸気発生器１０には、管板１２よりも下側の一次冷却水室１４（一次領域）と、管板１２よりも上側の二次冷却水室１５（二次領域）と、が形成される。仕切１６は、一次冷却水室１４を入口側水室１４ａと、出口側水室１４ｂとに区画している。ここで、管板１２に対して軸方向Ｄの一方側を一次側、管板１２に対して軸方向Ｄの他方側を二次側と呼ぶ。
複数の伝熱管１３は、胴部１１内に配置されている。複数の伝熱管１３は、それぞれ一対の直管部１３ｓと、湾曲部１３ｔと、を有している。一対の直管部１３ｓは、各伝熱管１３の両端部に形成されている。各直管部１３ｓは、一次側から二次側に延びている。湾曲部１３ｔは、各伝熱管１３の中間部に形成されている。湾曲部１３ｔは、逆Ｕ字状に湾曲して形成されている。各伝熱管１３の両端部（各直管部１３ｓの端部１３ｂ）は、管板１２に固定されている。
図３に示すように、管板１２には、軸方向Ｄに貫通する複数の貫通孔１８が形成されている。各伝熱管１３（より具体的には、直管部１３ｓ）は、各貫通孔１８に挿入されている。貫通孔１８内で、伝熱管１３は、径方向Ｄｒの外側に向けて拡管されている。これにより、各伝熱管１３は、貫通孔１８の内壁面１８ｉに押し付けられて固着している。
各伝熱管１３の端部１３ｂは、管板１２の第一面１２ｇの近傍に配置されている。各伝熱管１３の端部１３ｂは、管板１２の第一面１２ｇ（及び貫通孔１８の内壁面１８ｉ）に、シール溶接によって接合されている。つまり、蒸気発生器１０は、伝熱管１３の端部１３ｂと管板１２の第一面１２ｇとを固定する溶接部２０を有している。
図１に示すように、蒸気発生器１０の一次冷却水室１４の入口側水室１４ａには、原子炉（図示無し）で加熱された一次冷却水が導入される。この入口側水室１４ａに導入された一次冷却水は、二次冷却水室１５内に露出する複数の伝熱管１３内を通り、一次冷却水室１４の出口側水室１４ｂへと至る。
二次冷却水室１５内には、二次冷却水が導入される。二次冷却水は、二次冷却水室１５内で伝熱管１３を通る一次冷却水と熱交換することで加熱されて蒸気になる。この二次冷却水室１５内で生成された蒸気は、蒸気発生器１０の外部に設置されたタービン（図示無し）へと送られる。また、二次冷却水との熱交換によって冷却された一次冷却水は、原子炉（図示無し）へと送られる。
（蒸気発生器の分解方法）
次いで、蒸気発生器１０の分解方法について図２、及び図４～図６を参照して説明する。図２に示すように、本実施形態に係る蒸気発生器１０の分解方法は、分解対象物形成ステップＳ１と、伝熱管特定ステップＳ２と、固着解除ステップＳ３と、伝熱管引き抜きステップＳ４と、を含む。
図４に示すように、分解対象物形成ステップＳ１では、管板１２の厚さ方向両側で、切断線Ｃ１、Ｃ２に沿って管板１２、及び伝熱管１３を切断する。切断線Ｃ１によって、管板１２を挟んで一次側で伝熱管１３及び管板１２の端面が切断される。このとき、上述した溶接部２０が管板１２の一部とともに除去される。これにより、管板１２の一次側では伝熱管１３と管板１２の端面とが面一の状態となる。
さらに、切断線Ｃ２によって、二次側で伝熱管１３が管板１２から突出するように切断する。つまり、二次側では伝熱管１３の一部が管板１２から突出することで、突出部１３１が形成された状態となる。これにより、管板１２と伝熱管１３の一部とを含む分解対象物が得られる。
次いで、伝熱管特定ステップＳ２を実行する。伝熱管特定ステップＳ２では、各伝熱管１３に関する管理情報及び／又は目視確認に基づいて、固着している可能性のある伝熱管１３が特定される。ここで、伝熱管１３は、上述のように拡管されているものを含むため、管板１２の貫通孔１８に固着している場合がある。このステップＳ２では、拡管形状（部分拡管、全厚拡管）や、プラグ、及びスリーブの有無を含む管理情報及び／又は目視確認に基づいて後続のステップＳ３で固着解除の対象となる伝熱管１３が特定される。
続いて、固着解除ステップＳ３を実行する。固着解除ステップＳ３では、伝熱管特定ステップＳ２で特定された伝熱管１３に対して固着の解除が施される。図５に示すように、このステップＳ３では、ＴＩＧ加熱ヘッド９０を、一次側から伝熱管１３の内部に挿入する。その後、一次側から二次側に向かって伝熱管１３の長手方向にＴＩＧ加熱ヘッド９０を移動させる。このような移動を、伝熱管１３の周方向に間隔をあけて複数の線条に繰り返す。これにより、伝熱管１３が収縮し、当該伝熱管１３と管板１２との固着が解除される。なお、この固着解除ステップＳ３は、伝熱管１３が０．５～１．５％収縮するまで行われることが望ましい。
最後に、伝熱管引き抜きステップＳ４を実行する。図６に示すように、このステップＳ４では、固着が解除された状態の伝熱管１３の突出部１３１を工具等で把持して、二次側から引き抜く。以上のステップＳ３、及びステップＳ４を対象となる全ての伝熱管１３に対して繰り返し実行する。これにより、本実施形態に係る蒸気発生器１０の分解方法に係る全工程が完了する。
（作用効果）
上記方法によれば、ＴＩＧ加熱ヘッド９０によって加熱することで伝熱管１３と管板１２との固着が解除され、伝熱管１３を管板１２から容易に引き抜くことができる。さらに、管板１２から伝熱管１３が突出している二次側ではなく、管板１２と伝熱管１３とが重なっている一次側からＴＩＧ加熱ヘッドを挿入する。これにより、伝熱管１３のみが加熱されてしまうことによる当該伝熱管１３の損壊を抑制することができる。したがって、伝熱管１３と管板１２とをより円滑に分離することが可能となる。
さらに、上記方法によれば、ＴＩＧ加熱ヘッド９０を複数の線条に移動させることで、伝熱管１３の周方向、及び長手方向の全域で、当該伝熱管１３と管板１２との固着を安定的に解除することができる。
また、上記方法によれば、伝熱管１３が管板１２から突出している二次側から当該伝熱管１３を把持することで、簡易な工具を使ってより容易に伝熱管１３を管板１２から引き抜くことが可能となる。
加えて、上記方法によれば、プラグの有無や、拡管の状態を含む管理情報及び／又は目視確認に基づいて、固着している伝熱管１３が特定される。これにより、伝熱管１３が引き抜けなくなるリスクが低減され、より円滑に作業を進めることができる。
さらに加えて、上記方法において、固着解除ステップＳ３では、伝熱管１３が０．５～１．５％収縮するまで加熱を行う。これにより、伝熱管１３を十分に収縮させることで、より容易かつ円滑に伝熱管１３を管板１２から引き抜くことができる。
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成や方法はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
＜付記＞
各実施形態に記載の蒸気発生器の分解方法は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る蒸気発生器１０の分解方法は、胴部１１と、水室１７と、前記胴部と前記水室との間に設けられ、前記水室１７側の一次領域と前記胴部１１側の二次領域とに区画するとともに、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１８が形成された管板１２と、前記複数の貫通孔１８に挿入されている複数の伝熱管１３と、を備える蒸気発生器１０の分解方法であって、前記管板１２を挟んで前記一次領域側で前記伝熱管１３及び前記管板１２の端面を切断するとともに、前記二次領域側で前記伝熱管１３が前記管板１２から突出するように切断することで、前記管板１２と前記伝熱管１３の一部とを含む分解対象物を得るステップＳ１と、前記分解対象物に含まれる前記伝熱管１３のうち、前記管板１２に固着している前記伝熱管１３を特定するステップＳ２と、前記管板１２に固着している前記伝熱管１３の一部に、ＴＩＧ加熱ヘッド９０を挿入して前記伝熱管１３を加熱することで該伝熱管１３の一部と前記管板１２の固着を解除するステップＳ３と、前記伝熱管１３の一部を前記貫通孔１８から引き抜くステップと、を含み、前記固着を解除するステップＳ３では、前記一次領域側から前記ＴＩＧ加熱ヘッド９０を挿入する。
上記方法によれば、管板１２から伝熱管１３が突出している二次領域側ではなく、管板１２と伝熱管１３とが重なっている一次領域側からＴＩＧ加熱ヘッド９０を挿入する。これにより、伝熱管１３のみが加熱されてしまうことによる当該伝熱管１３の損壊を抑制することができる。
（２）第２の態様に係る蒸気発生器１０の分解方法において、前記固着を解除するステップＳ３では、前記ＴＩＧ加熱ヘッド９０を、前記伝熱管１３の一部の内部で長手方向に沿って複数の線条に移動させる。
上記方法によれば、ＴＩＧ加熱ヘッド９０を複数の線条に移動させることで、伝熱管１３の周方向、及び長手方向の全域で、当該伝熱管１３と管板１２との固着を安定的に解除することができる。
（３）第３の態様に係る蒸気発生器１０の分解方法において、前記貫通孔１８から引き抜くステップＳ４では、前記二次領域側から前記伝熱管１３の一部を引き抜く。
上記方法によれば、伝熱管１３が管板１２から突出している二次領域側から当該伝熱管１３を把持することで、簡易な工具を使ってより容易に伝熱管１３を管板から引き抜くことが可能となる。
（４）第４の態様に係る蒸気発生器１０の分解方法において、前記固着している前記伝熱管１３を特定するステップでは、前記伝熱管１３の管理情報及び／又は目視確認に基づいて、引き抜きの対象となる前記伝熱管１３を特定する。
上記方法によれば、プラグの有無や、拡管の状態を含む管理情報及び／又は目視確認に基づいて、固着している可能性のある伝熱管１３が特定される。これにより、伝熱管１３が引き抜けなくなるリスクが低減され、より円滑に作業を進めることができる。
（５）第５の態様に係る蒸気発生器１０の分解方法では、前記固着を解除するステップＳ３では、前記伝熱管１３が０．５～１．５％収縮するまで加熱を行う。
上記方法によれば、伝熱管１３を十分に収縮させることで、より容易かつ円滑に伝熱管１３を管板１２から引き抜くことができる。
１０…蒸気発生器
１１…胴部
１２…管板
１２ｆ…第二面
１２ｇ…第一面
１３…伝熱管
１３ｂ…端部
１３ｓ…直管部
１３ｔ…湾曲部
１４…一次冷却水室
１４ａ…入口側水室
１４ｂ…出口側水室
１５…二次冷却水室
１６…仕切
１８…貫通孔
１８ｉ…内壁面
２０…溶接部
９０ ＴＩＧ加熱ヘッド
１３１ 突出部

Claims (5)

  1. 胴部と、
    水室と、
    前記胴部と前記水室との間に設けられ、前記水室側の一次領域と前記胴部側の二次領域とに区画するとともに、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成された管板と、
    前記複数の貫通孔に挿入されている複数の伝熱管と、
    を備える蒸気発生器の分解方法であって、
    前記管板を挟んで前記一次領域側で前記伝熱管及び前記管板の端面を切断するとともに、前記二次領域側で前記伝熱管が前記管板から突出するように切断することで、前記管板と前記伝熱管の一部とを含む分解対象物を得るステップと、
    前記分解対象物に含まれる前記伝熱管のうち、前記管板に固着している前記伝熱管を特定するステップと、
    前記管板に固着している前記伝熱管の一部に、ＴＩＧ加熱ヘッドを挿入して前記伝熱管を加熱することで該伝熱管の一部と前記管板の固着を解除するステップと、
    前記伝熱管の一部を前記貫通孔から引き抜くステップと、
    を含み、
    前記固着を解除するステップでは、前記一次領域側から前記ＴＩＧ加熱ヘッドを挿入し、
    前記固着を解除するステップでは、前記ＴＩＧ加熱ヘッドを、前記伝熱管の一部の内部で長手方向に沿って前記一次領域側から二次領域側に向かう方向のみに、複数の線条に移動させる蒸気発生器の分解方法。
  2. 前記分解対象物を得るステップでは、前記管板を挟んで前記一次領域側で前記伝熱管及び前記管板の端面が面一となるように前記端面を切断する請求項１に記載の蒸気発生器の分解方法。
  3. 前記貫通孔から引き抜くステップでは、前記二次領域側から前記伝熱管の一部を引き抜く請求項１又は２に記載の蒸気発生器の分解方法。
  4. 前記固着している前記伝熱管を特定するステップでは、前記伝熱管の管理情報及び目視確認に基づいて、引き抜きの対象となる前記伝熱管を特定する請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気発生器の分解方法。
  5. 前記固着を解除するステップでは、前記伝熱管が０．５～１．５％収縮するまで加熱を行う請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気発生器の分解方法。
JP2021159780A 2021-09-29 2021-09-29 蒸気発生器の分解方法 Active JP7015407B1 (ja)

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