JP7414479B2

JP7414479B2 - 超音波探傷装置及びジェットポンプビームの検査方法

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Publication number: JP7414479B2
Application number: JP2019204313A
Authority: JP
Inventors: 晃平浦口; 育子亀山; 摂山本; 駿介佐々木; 忠浩三橋; 晴也三宅
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2024-01-16
Anticipated expiration: 2039-11-11
Also published as: JP2021076500A

Description

本発明の実施形態は、検査対象物に超音波を伝播させて超音波探傷する超音波探傷装置、及び検査対象物としてのジェットポンプビームを超音波探傷して検査するジェットポンプビームの検査方法に関する。

原子力施設における構造物の溶接部は、残留応力等の各種応力が集中するため、き裂などの欠陥が発生する可能性のある箇所である。このような溶接部に発生した欠陥を検出する技術として、超音波探傷が従来から知られている。この超音波探傷は、探触子と呼ばれる超音波センサから検査対象物に超音波ビームを発信し、その反射波を解析することにより検査対象物に欠陥が存在するか否かを判別する技術である。

ところで、原子炉内の構造物には応力的に厳しい条件下で使用されているものがある。例えば、原子炉圧力容器と炉心シュラウド間の円環状領域に複数配置されているジェットポンプの構成部品のうち、インレットミキサを抑え込む形で保持するジェットポンプビームと呼ばれる部材がある。このジェットポンプビームは、原子炉圧力容器内の冷却材の圧力や、インレットミキサ内を流れる冷却材を起因とする流体振動等の影響を受けて、応力的に厳しい条件となる。

このような部品は、原子炉の全寿命の使用に耐え得るように設計・製造されているが、万一、供用中に微小なクラックが発生した場合を想定すると、早期にクラックの発生を発見することが望ましい。そこで、超音波探触子を搭載した超音波探傷装置を使用して、ジェットポンプビームを超音波探傷する技術が開示されている。

特開昭５７－５３６５７号公報

ところで、従来の超音波探傷装置は、検査すべき炉内構造物の溶接部や母材などの所定箇所に、超音波探触子を押し付けて密着させなければ探傷できないため、探傷面の形状に合わせた押付機構を具備する必要があり、水平面や垂直面など平面的な探傷動作で走査可能な面のみ探傷可能であった。また、探傷面が小さい場合には、超音波探触子を押し付けるスペースを確保できない等の課題があった。

更に、ジェットポンプビームの超音波探傷装置は、連続していない探傷面に対してそれぞれ専用の超音波探触子を具備する必要があるため、超音波探触子の故障のリスクや、装置の部品点数が増加するなどの課題があった。また、ジェットポンプビームの検査を目的とした超音波探傷装置は、押付機構を用いて超音波探触子を押し付けることができる平面からしか超音波を送信できない。このため、ジェットポンプビームにおけるトランジションピースとの嵌合部近傍などに超音波を入射することができず、ジェットポンプビームの全体積の探傷が可能な構成とはなっていなかった。

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、検査対象物に対する超音波探傷を高精度に且つ施工工期を短縮して実施できる超音波探傷装置を提供することを目的とする。また、本発明の実施形態は、ジェットポンプビームに対する超音波探傷を高精度に且つ施工工期を短縮して実施できるジェットポンプビームの検査方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態における超音波探傷装置は、検査対象物の探傷面に対し非接触で、液体を媒介として前記検査対象物に超音波を伝播させる超音波探触子と、装置フレームに設置されて前記超音波探触子を前記探傷面に対向した位置で直交する２方向に移動させて走査させる走査機構と、前記装置フレームを前記検査対象物に固定して取り付ける固定機構と、を有して構成されて、前記超音波探触子が前記検査対象物としてのジェットポンプビームにおける前記探傷面としての上面に超音波を照射するビーム上面超音波探傷装置と、前記検査対象物の前記探傷面に対し非接触で、液体を媒介として前記検査対象物に超音波を伝播させる前記超音波探触子と、前記装置フレームに設置されて前記超音波探触子を前記探傷面に対向した位置で直交する２方向に移動させて走査させる前記走査機構と、前記装置フレームを前記検査対象物に固定して取り付ける前記固定機構と、を有して構成されて、前記超音波探触子が前記ジェットポンプビームにおける前記探傷面としての側面に超音波を照射するビーム側面超音波探傷装置と、前記ビーム上面超音波探傷装置または前記ビーム側面超音波探傷装置に着脱機構を介して着脱可能に装着され、前記ビーム上面超音波探傷装置または前記ビーム側面超音波探傷装置の吊り下ろしを行うための操作ポールと、を備えたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態におけるジェットポンプビームの検査方法は、原子炉圧力容器内に設置されるジェットポンプの部品であるジェットポンプビームを超音波探傷するジェットポンプビームの検査方法であって、前記超音波探傷装置を用い、前記原子炉圧力容器内に前記ジェットポンプビームを据え付けた状態で、前記ジェットポンプビームの全体積を超音波探傷することを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、検査対象物に対する超音波探傷を高精度に且つ施工工期を短縮して実施できる。

一実施形態に係る超音波探傷装置の第１形態であるビーム上面超音波探傷装置をジェットポンプビームに取り付ける状況を示す側面図。図１のＩＩ矢視図。図１及び図２のジェットポンプの全体構成を示す正面図。図３のＩＶ‐ＩＶ線に沿う断面図。図１及び図２のビーム上面超音波探傷装置の構成を示す側面図。図５のＶＩ矢視図。図５及び図６の固定機構の構成を示す縦断面図。（Ａ）が図５及び図６におけるポール連結部の外周面の部分展開図、（Ｂ）が図１及び図２における着脱部の内周面の部分展開図。図５及び図６の超音波探触子のジェットポンプビームに対する探傷状況を示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側面図。一実施形態に係る超音波探傷装置の第２形態であるビーム側面超音波探傷装置の構成を示す正面図。図１０のＸＩ矢視図。図１０及び図１１の超音波探触子とジェットポンプビームとを示し、（Ａ）が超音波探触子の平行度の調整状況を示す平面図、（Ｂ）が超音波探触子のジェットポンプビームに対する探傷状況を示す側面図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
図１は、一実施形態に係る超音波探傷装置の第１形態であるビーム上面超音波探傷装置をジェットポンプビームに取り付ける状況を示す側面図であり、図２は、図１のII矢視図である。また、図５は、図１及び図２のビーム上面超音波探傷装置の構成を示す側面図であり、図１０は、一実施形態に係る超音波探傷装置の第２形態であるビーム側面超音波探傷装置の構成を示す正面図である。超音波探傷装置の第１形態であるビーム上面超音波探傷装置２０と、第２形態であるビーム側面超音波探傷装置５０は、共に、原子炉圧力容器１内に設置されたジェットポンプ２の部品であるジェットポンプビーム３に超音波探傷を施工して、ジェットポンプビーム３に存在する欠陥の有無を検査するものである。

ここで、ジェットポンプ２は、図１に示すように原子炉圧力容器１内で、この原子炉圧力容器１と炉心シュラウド１１との間の環状領域に複数設置されて、冷却材（冷却水Ｗ）を、炉心シュラウド１１に囲まれた炉心（不図示）の下方へ導く。ジェットポンプ２は、図３及び図４に示すように、一対のジェットポンプ本体４と、１本の冷却材供給管５と、一対のジェットポンプ本体４の間に冷却材供給管５が配置された状態で、これらのジェットポンプ本体４及び冷却材供給管５の上部に接続されたインレットミキサ６と、を有して構成される。このインレットミキサ６の正面側及び背面側にトランジションピース７がそれぞれ取り付けられる。

インレットミキサ６の正面側と背面側にそれぞれ取り付けられたトランジションピース７の嵌合凹部８に、ジェットポンプビーム３の両先端部３Ａが嵌合される。このジェットポンプビーム３には、その長手方向Ａの中央位置に形成されたねじ孔９（図９参照）にビームボルト１０が貫通状態で螺装される。ジェットポンプビーム３は、ビームボルト１０がインレットミキサ６に当接した状態でジェットポンプ２の一部として据え付けられる。このジェットポンプビーム３には所定の初期荷重が付与されることから、ジェットポンプビーム３の復元力が、ビームボルト１０を介してインレットミキサ６に作用して、このインレットミキサ６に供給される冷却材の圧力、及びインレットミキサ６から噴射される冷却材の反力が抑え込まれるように構成される。

図４中の符号１２は、ビームボルト１０のキーパー１２であり、このキーパー１２とジェットポンプビーム３との間にプレート１３が介在される。また、ジェットポンプビーム３には、図４及び図９に示すように、ねじ孔９及びビームボルト１０を挟んで両側に上面１４が設けられ、この上面１４は、ジェットポンプビーム３の先端部３Ａに向かって先細り状に傾斜して形成される。更に、ジェットポンプビーム３の両側面１５も、先端部３Ａに向かって先細り状に傾斜して形成される。また、ジェットポンプビーム３の両側面１５には、ジェットポンプビーム３の長手方向Ａの中央位置にトラニオン１６が、ジェットポンプビーム３の短手方向Ｂに突設されている。

ところで、図１及び図２に示すように、原子炉圧力容器１内に冷却材（冷却水Ｗ）が満たされ且つ原子炉圧力容器１内にジェットポンプ２が据え付けられた状態で、このジェットポンプ２のジェットポンプビーム３に対して超音波探傷を実施するために、原子炉圧力容器１の上方で操作ポール１７を複数本連結させる。そして、この連結された操作ポール１７の最下端に着脱機構１８（後に詳説）の着脱部１９が取り付けられ、この着脱機構１８を用いて、操作ポール１７に装着されたビーム上面超音波探傷装置２０(図５、図６)とビーム側面超音波探傷装置５０(図１０、図１１)を必要な水深に位置づける。

これらのビーム上面超音波探傷装置２０とビーム側面超音波探傷装置５０を据付状態のジェットポンプビーム３にアクセスさせることで、ビーム上面超音波探傷装置２０によりジェットポンプビーム３の上面１４を、ビーム側面超音波探傷装置５０によりジェットポンプビーム３の側面１５をそれぞれ超音波探傷する。これらのビーム上面超音波探傷装置２０とビーム側面超音波探傷装置５０について以下に説明する。

図５及び図６に示すように、ビーム上面超音波探傷装置２０は、前述の如く、原子炉圧力容器１内に冷却材（冷却水Ｗ）が満たされた状態で据付状態のジェットポンプビーム３の探傷面としての上面１４に対し超音波を照射して超音波探傷を行なうものであり、超音波探触子２１、装置フレーム２２、固定機構２３、位置決め手段２４、上面第１走査機構２５、上面第２走査機構２６、ポール連結部２７、及び検知手段としての接触センサ３６(図７)を有して構成される。

超音波探触子２１は、検査対象物としてのジェットポンプビーム３の上面１４に対し非接触で、液体としての冷却水Ｗを媒体としてジェットポンプビーム３に超音波Ｕを照射（送信）させて伝播させ、反射波を受信してジェットポンプビーム３を超音波探傷する水浸式の超音波探触子である。この超音波探触子２１では、超音波Ｕを送受信する多数の素子が送受信面２１Ｍに直線状に配列され、この送受信面２１Ｍがジェットポンプビーム３の上面１４に対して平行に位置づけられる。

装置フレーム２２は、主に上面第１走査機構２５を収容するものであるが、この装置フレーム２２の天面にポール連結部２７が固着される。このポール連結部２７は、複数本連結された操作ポール１７（図１、図２）の最下端位置に取り付けられた着脱部１９と共に着脱機構１８を構成する。

図５及び図８に示すように、ポール連結部２７の外周面２７Ａには鉤形状の嵌合溝２８が形成され、また、着脱部１９の内周面１９Ａには突起２９が突設される。操作ポール１７の着脱部１９の突起２９がビーム上面超音波探傷装置２０のポール連結部２７の嵌合溝２８に嵌合することで、ポール連結部２７が着脱部１９に着脱可能に連結されて、ビーム上面超音波探傷装置２０が操作ポール１７に装着される。この状態で、原子炉格納容器のオペレーションフロア３０(図１)に設けられた作業台車３１に乗った作業員３２により、操作ポール１７を用いてビーム上面超音波探傷装置２０が、ジェットポンプビーム３が位置する所定の水深まで吊り下される。

図５、図６及び図７に示すように、装置フレーム２２の底面に、固定機構２３の筒体部３３が固着される。この筒体部３３は、ビーム上面超音波探傷装置２０をジェットポンプビーム３に取り付ける際に、このジェットポンプビーム３のビームボルト１０及びキーパー１２が差し込まれるものである。この筒体部３３の側面に、把持手段としてのエアシリンダ３４が設置され、これらの筒体部３３とエアシリンダ３４とにより固定機構２３が構成される。

エアシリンダ３４は、筒体部３３内にジェットポンプビーム３のビームボルト１０及びキーパー１２が差し込まれた状態で、ピストンロッド３５によりキーパー１２を押圧し、このピストンロッド３５と筒体部３３とによりキーパー１２を把持することで、ビーム上面超音波探傷装置２０をジェットポンプビーム３に固定して取り付ける。

図５及び図６に示すように、固定機構２３における筒体部３３の側面に位置決め手段２４が固着される。この位置決め手段２４は、側面視Ｌ字形状で先端部２４Ａがコ字形状に形成されている。着脱機構１８により操作ポール１７に装着されてジェットポンプビーム３の据付位置まで吊り下されたビーム上面超音波探傷装置２０が、固定機構２３によりジェットポンプビーム３に固定して取り付けられる際に、位置決め手段２４は、その先端部２４Ａが据付状態のジェットポンプビーム３のトラニオン１６に嵌め込まれ、このトラニオン１６を基準にビーム上面超音波探傷装置２０の姿勢を位置決めする。ビーム上面超音波探傷装置２０は、位置決め手段２４により姿勢が位置決めされた状態で、固定機構２３により据付状態のジェットポンプビーム３に固定して取り付けられる。

図７に示すように、固定機構２３の筒体部３３における底面部に接触センサ３６が設けられる。この接触センサ３６は、着脱機構１８を介して操作ポール１７に装着されたビーム上面超音波探傷装置２０が吊り下されて、ビーム上面超音波探傷装置２０の固定機構２３の筒体部３３がジェットポンプビーム３のプレート１３に接触したときに、この筒体部３３とプレート１３との接触（着座）を検知する。接触センサ３６から検知信号が出力された後に固定機構２３のエアシリンダ３４が作動することで、ビーム上面超音波探傷装置２０をジェットポンプビーム３に固定する。なお、接触センサ３６は、例えば装置フレーム２２に取り付けられ、この装置フレーム２２が据付状態のジェットポンプビーム３に接触したことを検知するようにしてもよい。

図５及び図６に示すように、上面第１走査機構２５及び上面第２走査機構２６は、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４（探傷面）に対して直交する２方向に移動させて走査させるものであり、上面第２走査機構２６が上面第１走査機構２５に設置される。上面第１操作機構２５は、装置フレーム２２内に収容されてこの装置フレーム２２に設置される。

つまり、上面第１走査機構２５は、装置フレーム２２に上面第１走査用モータ３７が設置されると共に、装置フレーム２２にねじ軸３８が回転自在に設置され、このねじ軸３８に螺合するナット（不図示）を備えたスライダ３９を有する。上面第１走査用モータ３７の回転力は、プーリ４０及びベルト４１を経てねじ軸３８に伝達され、スライダ３９をガイドロッド３９Ａに沿ってジェットポンプビーム３の短手方向Ｂに移動させる。

上面第２走査機構２６は、上面第１走査機構２５のスライダ３９に固定された探触子フレーム４２に上面第２走査用モータ４３が設置されると共に、探触子フレーム４２にねじ軸４４が回転自在に設置され、このねじ軸４４に螺合するナット（不図示）を備えたスライダ４５を有する。このスライダ４５に超音波探触子２１が設置される。上面第２走査用モータ４３の回転力は、プーリ４６及びベルト４７を経てねじ軸４４に伝達され、スライダ４５をガイドロッドまたはガイドレール（共に不図示）に沿ってジェットポンプビーム３の上面１４の傾斜面方向Ｃに移動させ、超音波探触子２１を同方向（傾斜面方向Ｃ）に移動させる。

次に、ビーム上面超音波探傷装置２０によるジェットポンプビーム３の上面１４に対する超音波探傷動作を説明する。
図５、図６及び図９に示すように、まず、上面第２走査用モータ４３を駆動して、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における傾斜面方向Ｃの所定位置に位置づける。その後、上面第１走査用モータ３７を駆動して、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における短手方向Ｂに移動させて、超音波探触子２１によりジェットポンプビーム３の上面１４を走査させる。次に、上面第２走査用モータ４３を駆動して、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における傾斜面方向Ｃで所定量ピッチ送りした後に、上面第１走査用モータ３７を反転駆動する。この反転駆動により、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における短手方向Ｂに反対向きに移動させて、超音波探触子２１によりジェットポンプビーム３の上面１４を走査させる。上述の動作を繰り返すことで、超音波探触子２１によりジェットポンプビーム３の上面１４の全面を走査する。

上述のようなジェットポンプビーム３の上面１４の走査に対し、次のような走査も想定される。まず、上面第１走査用モータ３７を駆動して、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における短手方向Ｂの所定位置に位置づける。その後、上面第２走査用モータ４３を駆動して、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における傾斜面方向Ｃに移動させて、超音波探触子２１によりジェットポンプビーム３の上面１４を走査させる。次に、上面第１走査用モータ３７を駆動して、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における短手方向Ｂに所定量ピッチ送りした後に、上面第２走査用モータ４３を反転駆動させる。この反転駆動により、超音波探触子２１をジェットポンプビーム３の上面１４における傾斜面方向Ｃに反対向きに移動させて、超音波探触子２１によりジェットポンプビーム３の上面１４を走査させる。上述の動作を繰り返すことで、超音波探触子２１によりジェットポンプビーム３の上面１４の全面を走査してもよい。

ジェットポンプビーム３のねじ孔９及びビームボルト１０に対して対称位置にある他の上面１４に対する超音波探傷は、ビーム上面超音波探傷装置２０を、ジェットポンプビーム３のビームボルト１０を中心に１８０度回転させて、ビーム上面超音波探傷装置２０の姿勢を１８０度変更することで実施される。この１８０度の姿勢変更動作は、エアシリンダ３４による把持を解除した後に、作業員３２により操作ポール１７を直接回転させること、またはビーム上面超音波探傷装置２０のポール連結部２７に設けられた図示しない回転機構を回転させることで行われる。

図１０及び図１１に示すように、ビーム側面超音波探傷装置５０は、原子炉圧力容器１内に冷却材（冷却水Ｗ）が満たされた状態で、据付状態のジェットポンプビーム３の探傷面としての側面１５に対して超音波を照射することで超音波探傷を行なうものであり、超音波探触子５１、装置フレーム５２、固定機構２３、位置決め手段２４、ポール連結部２７、接触センサ３６、側面第１走査機構５３、側面第２走査機構５４、伸展機構５５、及び角度変更機構５７を有して構成される。このビーム側面超音波探傷装置５０においてビーム上面超音波探傷装置２０と同様な部分については、ビーム上面超音波探傷装置２０と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

超音波探触子５１は、検査対象物であるジェットポンプビーム３の探傷面としての側面１５に対して非接触で、液体としての冷却水Ｗを媒体としてジェットポンプビーム３に超音波Ｕを照射（送信）させて伝播させ、反射波を受信してジェットポンプビーム３を超音波探傷する水浸式の超音波探触子である。この超音波探触子５１では、超音波Ｕを送受信する多数の素子が送受信面５１Ｍに直線状に配列されている。

装置フレーム５２の天面にポール連結部２７が、底面に固定機構２３の筒体部３３がそれぞれ固着される。この筒体部３３に、エアシリンダ３４及び位置決め手段２４がそれぞれ設置されると共に、筒体部３３の底面部に接触センサ３６(図７)が設けられる。

着脱機構１８により操作ポール１７に装着されてジェットポンプビーム３の据付位置まで吊り下されたビーム側面超音波探傷装置５０は、位置決め手段２４がジェットポンプビーム３のトラニオン１６に嵌め込まれることで、その姿勢が位置決めされる。そして、ビーム側面超音波探傷装置５０は、固定機構２３の筒体部３３内にジェットポンプビーム３のビームボルト１０及びキーパー１２が差し込まれ、接触センサ３６がジェットポンプビーム３のプレート１３に接触することで固定機構２３のエアシリンダ３４が作動して、この固定機構２３によりジェットポンプビーム３に固定して取り付けられる。

側面第１走査機構５３及び側面第２走査機構５４は、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５（探傷面）に対して直交する２方向に移動させて走査するものであり、側面第２走査機構５４が装置フレーム５２内に収容されてこの装置フレーム５２に設置される。側面第１走査機構５３は、装置フレーム５２内に収容されて側面第２走査機構５４に設置された伸展機構５５に設置される。側面第１走査機構５３に角度変更機構５７が設置され、この角度変更機構５７に超音波探触子５１が設置される。

側面第２走査機構５４は、装置フレーム５２に側面第２走査用モータ５８が設置されると共に、装置フレーム５２にねじ軸５９が回転自在に設置され、このねじ軸５９に螺合するナット（不図示）を備えたスライド６０を有する。このスライド６０に、プレート状の第２走査フレーム６４が固着される。側面第２走査用モータ５８の回転力は、プーリ６１及びベルト６２を経てねじ軸５９に伝達されて、スライド６０をガードレール６３に沿ってジェットポンプビーム３の長手方向Ａに移動させる。これにより、超音波探触子５１がジェットポンプビーム３の長手方向Ａに移動される。

伸展機構５５は、第２走査フレーム６４に伸展用モータ６５が設置されると共に、第２走査フレーム６４にねじ軸６６が回転自在に設置され、このねじ軸６６に螺合するナット（不図示）を備えたスライド６７を有する。このスライド６７に、側面視略Ｔ字形状の伸展フレーム６８が固定される。伸展用モータ６５の回転力は、プーリ６９及びベルト７０を経てねじ軸６６に伝達されて、スライダ６７及び伸展フレーム６８を、ガードレール７０Ａに沿ってジェットポンプビーム３の短手方向Ｂに移動させる。この伸展フレーム６８の移動により、超音波探触子５１とジェットポンプビーム３の側面１５との距離が調整される。

側面第１走査機構５３は、伸展フレーム６８に側面第１走査用モータ７１が設置されると共に、伸展フレーム６８に鉛直方向に設けられたガイドロッド７２に摺動自在なスライダ７３を有する。このスライダ７３に、背面視略Ｌ字形状の第１走査フレーム７４が固定される。側面第１走査用モータ７１の回転力は、この側面第１走査用モータ７１のモータ軸に設けられたピニオン７５、及びスライダ７３に設けられたラック７６を経てスライダ７３に伝達され、このスライダ７３及び第１走査フレーム７４をガイドロッド７２に沿って鉛直方向Ｄに移動させる。これにより、超音波探触子５１がジェットポンプビーム３の鉛直方向Ｄに移動される。

角度変更機構５７は、第１走査フレーム７４に角度変更用モータ７７が鉛直方向Ｄに設置されると共に、第１走査フレーム７４に回転ロッド７８が鉛直方向Ｄに設置され、この回転ロッド７８の先端に超音波探触子５１が固定して取り付けられる。角度変更用モータ７７の回転力は、ベルト７９及びプーリ８０を経て回転ロッド７８に伝達され、この回転ロッド７８をその軸回りに回転させることで、図１２（Ａ）に示すように、ジェットポンプビーム３の側面１５に対する超音波探触子５１の角度が変更される。ジェットポンプビーム３の側面１５が先端部３Ａに向かって先細り状に傾斜して形成されているので、この側面１５に対する超音波探触子５１の角度を変更することで、側面１５に対する超音波探触子５１の平行度が調整される。

次に、上述のビーム側面超音波探傷装置５０によるジェットポンプビーム３の側面１５に対する超音波探傷動作を説明する。
図１０、図１１及び図１２に示すように、まず、側面第２走査用モータ５８を駆動して、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における長手方向Ａの所定位置に位置づける。その後、伸展用モータ６５を駆動してジェットポンプビーム３の側面１５と超音波探触子５１との距離を調整し、更に、角度変更用モータ７７を駆動してジェットポンプビーム３の側面１５に対する超音波探触子５１の平行度を調整する。次に、側面第１走査用モータ７１を駆動して、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における鉛直方向Ｄに移動させて、超音波探触子５１によりジェットポンプビーム３の側面１５を鉛直方向Ｄに走査させる。

次に、側面第２走査用モータ５８を駆動して、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における長手方向Ａに所定量ピッチ送りする。その後、伸展用モータ６５を駆動して、ジェットポンプビーム３の側面１５と超音波探触子５１との距離を調整し、更に、角度変更用モータ７７を駆動して、ジェットポンプビーム３の側面１５に対する超音波探触子５１の平行度を調整し、その後、側面第１走査用モータ７１を反転駆動させる。この反転駆動により、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における鉛直方向Ｄに反対向きに移動させて、超音波探触子５１により、ジェットポンプビーム３の側面１５を鉛直方向Ｄに走査させる。上述の動作を繰り返すことで、超音波探触子によりジェットポンプビーム３の側面１５の全面を走査させる。

ジェットポンプビーム３の側面１５における上述のような走査に対し、次のような走査も想定される。まず、側面第１走査用モータ７１を駆動して、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における鉛直方向Ｄの所定位置に位置づける。次に、伸展用モータ６５を駆動してジェットポンプビーム３の側面１５と超音波探触子５１との距離を調整し、且つ角度変更用モータ７７を駆動してジェットポンプビーム３の側面１５に対する超音波探触子５１の平行度を調整しつつ、側面第２走査用モータ５８を駆動させる。この側面第２走査用モータ５８の駆動により、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における長手方向Ａに移動させて、超音波探触子５１により、ジェットポンプビーム３の側面１５をジェットポンプビーム３の長手方向Ａに走査させる。

次に、側面第１走査用モータ７１を駆動して、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における鉛直方向Ｄに所定量ピッチ送りする。その後、伸展用モータ６５を駆動して超音波探触子５１とジェットポンプビーム３の側面１５との距離を調整し、且つ角度変更用モータ７７を駆動してジェットポンプビーム３の側面１５に対する超音波探触子５１の平行度を調整しつつ、側面第２走査用モータ５８を反転駆動させる。この反転駆動により、超音波探触子５１をジェットポンプビーム３の側面１５における長手方向Ａに反対向きに移動させて、超音波探触子５１により、ジェットポンプビーム３の側面１５をジェットポンプビーム３の長手方向Ａに走査させる。上述の動作を繰り返すことで、超音波探触子５１によりジェットポンプビーム３の側面１５の全面を走査してもよい。

ジェットポンプビーム３の反対側の位置にある他の側面１５に対する超音波探傷は、ビーム上面超音波探傷装置２０の場合と同様に、ビーム側面超音波探傷装置５０をジェットポンプビーム３のビームボルト１０を中心に１８０度回転させて、ビーム側面超音波探傷装置５０の姿勢を１８０変更することで実施される。

次に、上述のように構成されたビーム上面超音波探傷装置２０及びビーム側面超音波探傷装置５０を用いたジェットポンプビーム３の検査方法、つまりジェットポンプビーム３の超音波探傷方法を説明する。

冷却材（冷却水Ｗ）で満たされた原子炉圧力容器１内に、ジェットポンプビーム３を含むジェットポンプ２を据え付けた状態でジェットポンプビーム３を超音波探傷する場合、図１及び図２に示すように、作業員３２は、原子炉格納容器のオペレーションフロア３０に設置された作業台車３１に乗って、複数本の操作ポール１７を連結し、その最下端に設けられた着脱機構１８の着脱部１９に、ビーム上面超音波探傷装置２０またはビーム側面超音波探傷装置５０のポール連結部２７を着脱可能に装着する。

この状態で、作業員３２は、操作ポール１７を操作してビーム上面超音波探傷装置２０またはビーム側面超音波探傷装置５０をジェットポンプビーム３の位置まで吊り下す。例えば、ビーム上面超音波探傷装置２０が着脱機構１８を介して操作ポール１７に装着されている場合には、このビーム上面超音波探傷装置２０によってジェットポンプビーム３の２つの上面１４のそれぞれの全面を超音波探傷する。また、ビーム側面超音波探傷装置５０が着脱機構１８を介して操作ポール１７に装着されている場合には、このビーム側面超音波探傷装置５０によってジェットポンプビーム３の両側面１５のそれぞれの全面を超音波探傷する。

作業員３２は、ビーム上面超音波探傷装置２０と操作ポール１７との連結及び離脱、ビーム側面超音波探傷装置５０と操作ポール１７との連結及び離脱を、それぞれ着脱機構１８を用いて遠隔で実施することで、ビーム上面超音波探傷装置２０によるジェットポンプビーム３の上面１４の超音波探傷と、ビーム側面超音波探傷装置５０によるジェットポンプビーム３の側面１５の超音波探傷と、着脱機構１８を用いた操作ポール１７と超音波探傷装置２０、５０との着脱作業とを、それぞれ並行して実施して、ジェットポンプビーム３の全体積を超音波探傷する。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）～（４）ぞ奏する。
（１）図５、図６、図１０及び図１１に示すように、ビーム上面超音波探傷装置２０、ビーム側面超音波探傷装置５０のそれぞれは、超音波探触子２１、５１が、ジェットポンプビーム３の探傷面（上面１４．側面１５）に対し非接触で、冷却材（冷却水Ｗ）を媒体としてジェットポンプビーム３に超音波Ｕを伝播させる水浸式の超音波探触子であることから、探傷面（上面１４、側面１５）の形状変化などに影響されることなく、ジェットポンプビーム３に対して高精度且つ高品質な超音波探傷を実現できる。このため、ジェットポンプビーム３を、原子炉圧力容器１内に据え付けた状態でその全体積を超音波探傷できるので、探傷の施工工期を短縮できる。

（２）ビーム上面超音波探傷装置２０及びビーム側面超音波探傷装置５０によりジェットポンプビーム３の全体積が超音波探傷されるので、ジェットポンプビーム３に微小な欠陥（クラック）が発生した場合にもこの欠陥を早期に発見することができる。この結果、ジェットポンプビーム３の検査及び保全の信頼性を向上させることができる。

（３）ビーム上面超音波探傷装置２０またはビーム側面超音波探傷装置５０を操作ポール１７の下端部に、着脱機構１８を用いて遠隔操作で着脱できるので、ビーム上面超音波探傷装置２０によるジェットポンプビーム３の上面１４の超音波探傷作業と、ビーム側面超音波探傷装置５０によるジェットポンプビーム３の側面１５の超音波探傷作業と、着脱機構１８による操作ポール１７と超音波探傷装置２０、５０との着脱作業とを並行して実施できる。このため、ビーム上面超音波探傷装置２０とビーム側面超音波探傷装置５０を用いて、据付状態のジェットポンプビーム３を超音波探傷する施工の施工工期を短縮できる。

（４）原子炉格納容器内の天井クレーンを用いることなく、操作ポール１７を用いて、ビーム上面超音波探傷装置２０またはビーム側面超音波探傷装置５０を原子炉圧力容器１内に吊り下すことで、ジェットポンプ２を原子炉圧力容器１内に据え付けた状態で、ジェットポンプ２のジェットポンプビーム３に対して超音波探傷を実施できる。従って、据付状態で定期点検が実施される炉内構造物の点検作業や、天井クレーン等の揚重機を用いた作業と並行して、ジェットポンプビーム３の超音波探傷を実施できる。これにより、原子炉圧力容器１内の点検工期を短縮することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、超音波探触子２１、５１は、水浸式の超音波探触子に限らず、油またはアルコール等の液体を媒体として超音波を伝播させる超音波探触子であってもよい。

１…原子炉圧力容器、２…ジェットポンプ、３…ジェットポンプビーム（検査対象物）、１４…上面（探傷面）、１５…側面（探傷面）、１７…操作ポール、１８…着脱機構、２０…ビーム上面超音波探傷装置、２１…超音波探触子、２２…装置フレーム、２３…固定機構、２４…位置決め手段、２５…上面第１走査機構、２６…上面第２走査機構、２７…ポール連結部、３２…作業員、３６…接触センサ（検知手段）、５０…ビーム側面超音波探傷装置、５１…超音波探触子、５２…装置フレーム、５３…側面第１走査機構、５４…側面第２走査機構、５５…伸展機構、５７…角度変更機構

Claims

検査対象物の探傷面に対し非接触で、液体を媒介として前記検査対象物に超音波を伝播させる超音波探触子と、装置フレームに設置されて前記超音波探触子を前記探傷面に対向した位置で直交する２方向に移動させて走査させる走査機構と、前記装置フレームを前記検査対象物に固定して取り付ける固定機構と、を有して構成されて、前記超音波探触子が前記検査対象物としてのジェットポンプビームにおける前記探傷面としての上面に超音波を照射するビーム上面超音波探傷装置と、
前記検査対象物の前記探傷面に対し非接触で、液体を媒介として前記検査対象物に超音波を伝播させる前記超音波探触子と、前記装置フレームに設置されて前記超音波探触子を前記探傷面に対向した位置で直交する２方向に移動させて走査させる前記走査機構と、前記装置フレームを前記検査対象物に固定して取り付ける前記固定機構と、を有して構成されて、前記超音波探触子が前記ジェットポンプビームにおける前記探傷面としての側面に超音波を照射するビーム側面超音波探傷装置と、
前記ビーム上面超音波探傷装置または前記ビーム側面超音波探傷装置に着脱機構を介して着脱可能に装着され、前記ビーム上面超音波探傷装置または前記ビーム側面超音波探傷装置の吊り下ろしを行うための操作ポールと、を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
前記固定機構により装置フレームを検査対象物に固定して取り付ける際に前記装置フレームの姿勢を位置決めする位置決め手段を、更に有することを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記超音波探触子と検査対象物の探傷面との距離を調整可能とする伸展機構を、更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探傷装置。
前記検査対象物の探傷面に対する超音波探触子の平行度を調整可能とするために前記超音波探触子の角度を変更する角度変更機構を、更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波探傷装置。
前記装置フレームまたは前記固定機構が検査対象物に接触したことを検知する検知手段を、更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波探傷装置。
原子炉圧力容器内に設置されるジェットポンプの部品であるジェットポンプビームを超音波探傷するジェットポンプビームの検査方法であって、
請求項１乃至５のいずれか１項の超音波探傷装置を用い、
前記原子炉圧力容器内に前記ジェットポンプビームを据え付けた状態で、前記ジェットポンプビームの全体積を超音波探傷することを特徴とするジェットポンプビームの検査方法。
請求項３乃至５のいずれか１項の超音波探傷装置を複数用い、
これらの各超音波探傷装置と操作ポールとの連結及び離脱を、着脱機構を介して遠隔で実施しながら、前記各超音波探傷装置によりジェットポンプビームの超音波探傷を行うことを特徴とする請求項６に記載のジェットポンプビームの検査方法。