JPH01119760A - シュラウド据付けボルトの超音波試験装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）内の汽水分離器の据
付はボルトの超音波試験に関するものである。

［発明の背景］ ＢＷＲは周期的に燃料補給される。この燃料補給手順の
一部として、原子炉ドームが取り外され、蒸気乾燥器ア
センブリが原子炉容器から持ち上げて取り外され、そし
て、汽水分離器が原子炉容器から持ち上げて取り外され
る。これらのドーム、乾燥器および分離器は保持プール
の中に入れて、作業員を水により放射能からしゃへいす
るようにする。本発明は汽水分離器に特有の問題に関す
るものであり、汽水分離器が保持プールの中にあるとき
にシュラウド据付はボルトの検査を行うためのものであ
る。

原子炉を組立てて運転しているとき、汽水分離器は炉心
の上に位置するシュラウドに対して正しい位置に保持し
なければならない。汽水分離器を正しい位置に保持する
ことはシュラウド据付はボルトによって行なわれる。

シュラウド据付はボルトはかなり複雑なボルト部材であ
る。これらのボルト部材は細長く、汽水骨Ｍ’５アセン
ブリの頂部から汽水分離器アセンブリの底部まで約１３
フイート（３，９６メートル）から１７フイート（５，
１８メートル）の距離にわたって伸びる。ボルトは頂部
から操作し、底部で汽水分離器を炉心の上に重なるシュ
ラウドに固定する。これらのボルトは従来技術で周知で
あるので、ここでは定期検査に関してボルトによって生
じる問題が理解し得る程度に説明する。

通常、シュラウド据付はボルトは円筒形の汽水分離器の
まわりに半径方向等間隔で配置される。

各ボルトは中心の引張り部材と外側の筒状の圧縮部材を
含み、両方の部材ともボルトのほぼ全長にわたって伸び
る。ボルトの底部が炉心の頂部に比較的近接しているの
で、ボルトの底部は高放射性になっている。

内側の引張り部材の下部にはラグ（ｔｕｇ）が設けられ
ている。ラグは底の平面図が長方形になっており、炉心
頂部のシュラウド上のブラケットと係合するようになっ
ている。この長方形のラグは、シュラウド上の対応する
ブラケットからボルトをはずすことのできる半径方向整
列位置から、半径方向整列位置とは直角な位置すなわち
シュラウド上のブラケットにボルトを取付けることので
きる位置まで回転される。長方形のラグがブラケットと
係合しているとき、外側の圧縮部材は汽水分離器の下部
に下向きの力を加え、内側の引張り部材がシュラウドの
ブラケットに引張り力を加え、もって動作中、汽水分離
器を原子炉に固定し保持する。

ボルトを締めたりゆるめたりすることに関連するすべて
の操作はボルトのまさに頂部から行なわれる。これによ
りボルトを係合させたり外したりする操作を、通常、水
中に配置した状態で遠隔操作することができるので、作
業者が放射能を受ける恐れはない。

係合させたボルトを締めることは容易に理解できよう。

ボルトを締めたりゆるめたりすることは蒸気乾燥器アセ
ンブリの頂部から行なわれる。ラグがブラケットと係合
していると仮定すると、ボルトの外側の圧縮部材は内側
の引張り部材に対して下向きに力を加えられる。このた
め外側の圧縮部材は汽水分離器の下部に下向きに力を加
える。同時に、内側の引張り部材は炉心頂部のシュラウ
ド上のブラケットを上向きに引っ張る。その結果、汽水
分離器は炉心の上に重なるシュラウドの頂部に保持され
る。

ボルトをゆるめることはもっと複数である。ボルトの底
部に隣接して、汽水分離器の下部への取付は部よりも下
で外側圧縮部材にスリーブが取付けられている。このス
リーブには窓が設けられており、窓の目的はボルトを充
分にゆるめたときにボルトのラグを開放位置に維持する
ことである。

内側引張り部材の下端部にはスリーブに垂直にビンまた
はシャフトが貫通して設けられている。

このシャフトはスリーブの窓を通って伸びる。シャフト
の目的はスリーブの窓中の切欠きと協同して、−旦ボル
トを充分にゆるめたときにボルトのラグを開放位置に維
持することである。

シュラウド据付はボルトを充分にゆるめると、引張り部
材の底部にある長方形のラグがシュラウド上のブラケッ
トの下に落ちる。長方形のラグがシュラウド上のブラケ
ットの下に落ちたとき、ラグは自由に回転する。ラグが
シュラウド上のブラケットに対して半径方向に整列する
位置まで長方形のラグとその関連する引張り部材が回転
する。

このような半径方向整列位置では、シュラウド上のブラ
ケットから解放することができる。

同様に、引張り部材とその長方形のラグが回転するとき
、窓の中にあるシャフトも同様に回転する。窓の中のシ
ャフトのこの回転は長方形のラグが半径方向に整列して
、貫通して突き出るシャフトがスリーブの窓の中の切欠
きと係合するまで継続する。−旦スリーブの窓の中の切
欠きと係合すると、引張り部材の底部にある長方形のラ
グはシュラウド上のブラケットから解放できる半径方向
整列位置に維持される。

すべてのシュラウド据付はボルトが充分にゆるめられて
それぞれのラグが半径方向整列位置に保持されていると
仮定すると、炉心の上に重なるシュラウドから汽水分離
器を持ち上げて、保持プールの中へ汽水分離器を移すこ
とができる。

具合の悪いことに、このようなシュラウド据付はボルト
はひび割れする。ボルトは通常スリーブの下の、ラグに
隣接した内側引張り部材にひび割れが生じる。それらは
粒界応力腐食割れとして知られる金属ひび割れ現象を生
じる。簡単に述べると、ボルトの材料とボルトにかかる
張力の両方が原子炉の水の中の酸素と組み合わさってひ
び割れを生じさせる。このひび割れは間欠的であり、予
測することは非常に難しい。

更に、ひび割れ欠陥は少なくとも２つの点で見付は難い
。第１に、粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）は観察、た
とえば水中テレビカメラによってつきとめることが難し
いためである。第２に、ＩＧＳＣＣが最も起りやすい場
所はボルトの下部の固定用スリーブの下の位置であるた
めである。

通常の検査技術は望ましくない。高放射性のボルトの取
りはずしと取扱いに関するどの検査技術も許容し難い程
高価である。更に、ひび割れの存在は非常に間欠的であ
るので、このシュラウド据付はボルトの欠陥を見付ける
には定期的に検査を行えることが望ましい。

」−２のような潜在欠陥の完全な理解はかなり家雑であ
ることがわかる。したがって、解決すべき問題の理解が
本発明にとって重要となる。

［従来技術の要約コ 超音波試験は公知である。通常、圧電変換器が被試験部
材の上に直接手で置かれる。音響信号が部材に与えられ
る。変換器は戻ってくる反射信号を受ける。信号が戻っ
てくれば、被試験部材の解析を行なうことができる。

内側引張り部材のようなロッドに伝達されたときの超音
波はロッドの中を３種類の波として進行する。これらの
波には縦波、屈折波、およびせん断波が含まれる。これ
らの波形の解析によって欠陥をつきとめることができる
。このような波形の解析は従来技術では周知であるので
、ここではこれ以上説明しない。

［発明の要約］ 沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）で使用される汽水分離器の周
辺シュラウド据付はボルトの遠隔試験のための装置が提
供される。シュラウド据付はボルトはほぼ円筒形の汽水
分離器を囲むようにその外周に設けられていて、長さが
汽水分離器の長さとほぼ同じで、１５０インチ（３，８
１メートル）から２０５インチ（５，２１メートル）の
オーダである。原子炉の停止中、２４本から４８本のす
べてのボルトは、炉心の上に重なるシュラウド上の対応
するブラケットから解放するためにそのボルトの底部の
長方形の保持用のラグが汽水分離器に対して半径方向に
整列するようにされる。すべてのボルトのラグが解放の
ために半径方向に整列したとき、ボルトを取り付けた汽
水分離器が保持プールに移され、整備員を周囲の放射能
から保護するため水の中に浸漬されたままにする。試験
装置は通常、汽水分１４器が保持プールの中にあって、
そのそれぞれのラグが半径方向に整列した状態にあると
きに使用される。試験装置は垂下するボールを含み、こ
のボールの底部にはアルミニウムのシュー（５ｈｏｏ）
が取付けられている。シューは平らな上向きに露出した
底部をそなえており、片側が開放していてシュラウド据
付はボルトの下端を受け入れるため収集表面が形成され
ている。シューの上向きに露出した底部は開口を形成し
ており、この開口を通って上向きに露出した圧電装置が
ボルトの底と直接接触することが可能になる。試験のた
めにボルトのラグをシューの底部に対して締付けるクラ
ンプ部材が設けられる。このクランプ部材は長方形のラ
グのすぐ上に位置するボルトのシャフトを受け入れるた
めのスロットを有している。このクランプ部材は長方形
のラグの上に位置するシャフトをそのスロットに受け入
れるように位置ぎめされ、その後、空気圧シリンダによ
ってラグに向って下方に動かされる。これによりクラン
プ部材はスロットに受け入れたシャフト上を摺動してラ
グの頂部と接触する。クランプ部材はシューの上向きに
露出した底部にある上向きに露出した圧電装置に対して
ボルトのラグ端をしっかりと締付ける。次に圧電装置に
よる超音波試験がボルトの底部および放射性部分からボ
ルトの頂部に向って行なわれる。粒界応力腐食割れを探
すための縦波、屈折波およびぜん断波に対する試験を、
ボルトが放射性であって遠隔の水中の位置にあるにも拘
わらず行なうことができる。

本発明の１つの目的はボルトを取りはずす必要のない、
原子炉汽水分離器のシュラウド据付はボルトに対する試
験プロトコルを提供することである。

本発明によるプロトコルの利点は燃料補給に伴なう原子
炉の停止の際に同時にボルトの定常試験を行なえること
である。更に、試験のために汽水分離器を取り除いたり
分解する必要もない。

更に、内側引張り部材を囲む外側圧縮部材により所望の
試験が妨害されないことが明らかとなった。要約すると
、非常に有利で経済的な超音波試験が提供される。

［好適実施例の説明］ 第１図には、保持プールＰとそれに隣接して原子炉Ｒが
示されている。図では汽水分離器が原子炉容器Ｒから取
りはずして、保持プールの中に置かれている。作業員Ｍ
が長いボール１４の端のシューＳを操作する。シューＳ
は平らな面を有し、圧電装置が上向きに露出している。

以下に更に詳しく説明するように、ボール１４の操作に
よって、最下部の上向きに露出した圧電装置がシュラウ
ド据付はボルトの水中の底部端と接触するようにシュー
Ｓが位置ぎめされる。これにより保持プールＰの中でボ
ルトの下部の放射性部分からボルトの上端に向って超音
波試験を実行することができる。

本発明の試験装置は融通性があり、汽水分離器が原子炉
容器の中にある間にボルトの試験を行なうこともできる
。

第２Ａ図および第２Ｂ図により、従来のシュラウド据付
はボルトＢを理解することができる。本出願の目的に関
連する部分として、シュラウド据付はボルトＢは２個の
細長い部材で構成される。

第１の部材は内側引張り部材２０であり、これはステン
レス鋼で構成され、ボルトの全長にわたって伸びる。

内側引張り部材２０の底部にはラグＬが設けられ、これ
は底面図がほぼ長方形である（第２Ｂ図参照）。ラグＬ
はその長方形部分の両端が内側引張り部材２０の側面を
超えて伸び出ている。この長方形のラグＬの側縁２２，
２４が、炉心ＲＣの上に重なるシュラウド３０上のブラ
ケットと係合する。

ボルトを構成する第２の部材は、内側引張り部材２０を
囲む筒状または管状の外側圧縮部材２６である。外側圧
縮部材２６はそのカラー２８により汽水分離器の下部に
対して下向きに力を加える。

ラグＬとカラー２８との間の相互作用は容易に理解され
よう。詳しく述べると、ボルトを締めることにより、ラ
グＬがカラー２８に向って上方に動く。しかし、ラグＬ
は原子炉シュラウド上のブラケットの下に係合している
。カラー２８は汽水分離器の下部の上に載置されており
、ボルトを締めたとき、汽水分離器をシュラウド上のブ
ラケットへ押し下げる。これにより、汽水分離器がシュ
ラウドに取り付けられる。

ボルトに関連するものとして、カラー２８にはスリーブ
４０が直接固定されてラグＬに向ってカラーの下に伸び
ている。スリーブ４０には窓Ｗがあけられている。窓Ｗ
にはその下側に切欠きＮが含まれている。

ロッド状の内側引張り部材２０にはピンＰが横方向に貫
通して設けられている。ピンＰは内側引張り部材２０の
側面から窓Ｗを通って外側に突き出る。ピンＰの作用は
切欠きＮに入ったりそれから出たりする際にラグＬをロ
ックされていない位置（非ロツク位置）に動かしたり該
位置から離したりすることである。

簡単に述べると、機構Ｍは従来のねじ駆動装置を使って
ボルトＢをゆるめたり締めたりする。機構Ｍがカラー２
８に対してラグＬをゆるめると、ピンＰは窓Ｗの中で下
降する。この下降によりラグＬが原子炉Ｒのシュラウド
３０に取付けられたブラケットの下部から解放される。

ラグＬがブラケットから解放されると長方形のラグＬは
汽水分離器に半径方向に整列するまで回転する。長方形
のラグＬがこのように半径方向に整列するまで回転する
と、ピンＰも切欠きＮの真上にそろう。更に続いてボル
トがゆるめられる。これによりピンＰが下降して切欠き
Ｎの中に入る。ピンが切欠きＮの中に入ると、ラグＬは
非ラツチ位置すなわち非ロツク位置に保持される。

このような機構の重要性は容易に理解できる。

４８本のボルトで汽水分離器を原子炉シュラウドに固定
していると仮定すると、このすべてのボルトを解放して
はじめて汽水分離器を持ち上げて取りはずすことができ
る。１本または２本のボルトが固定されたまま残ってい
ると、持ち上げ過程でボルト、汽水分離器または原子炉
シュラウドが損傷する恐れがある。

スリーブ４０がロッド状の内側引張り部材２０中の潜在
欠陥に寄与することが強調されてきた。

特にこのようなロッドの溶接等の構成のため、粒界応力
腐食割れがスリーブ４０の下で起ることが知られている
。このようなひび割れが生じたとき、スリーブ４０は生
じたひび割れを見えなくする。

更に、窓Ｗおよび切欠きＮと協同作用するピンＰはラグ
ＬをボルトＢに対して保持し維持する。

簡単に述べると、ボルトＢの内側引張り部材２０にひび
割れが生じた場合でも、この欠陥は潜在すなわち見付は
難い。

ラグＬは高放射性であることが理解されよう。

すなわち、第１図から、このラグが原子炉の炉心に極め
て近接して配置されることがわかる。

以上、問題となる点について述べてきたが、この問題に
対する解決策を第３．４および５図を参照して説明する
。

第３図の斜視図にはシューＳが示されている。

シューは長方形のブロック形部材５０を含み、この部材
には長方形断面のくぼみ５２が形成されている。ラグＬ
の断面が長方形であるように（第２Ａ図および第２Ｂ図
参照）、シューの部材５０の中の（ぼみ５２も相補的な
断面の長方形になっている。

くぼみ５２の底面５４の中心部には、圧電装置５６が設
けられていて、ラグＬの底部と接触するように上向きに
露出している。この圧電装置は形成された開口の中に配
置され、計測器（図示しない）にワイヤ５８により適宜
接続される。

前に述べたように、シューＳはユーザにより約２０フイ
ート（６，１メートル）離れたところで遠隔操作される
。したがって、シューのくぼみ５２に隣接したすべての
表面に収集表面Ｇが設けられる。これらの収集表面によ
ってラグＬを見つけて、ラグＬに対して滑らせて、ラグ
Ｌにはめ合わせることが容易になる。

シューＳがラグＬに対して正しい場所に位置ぎめされる
と、クランプ部材Ｃに形成されたスロットまたは溝６２
が長方形のラグＬのすぐ上にある内側引張り部材２０を
受け入れる。クランプ部材Ｃは長方形のラグＬの頂部と
接触するまで溝６２によってシャフト２０に沿って下降
する。このような下降運動はシューのシャフト６０近傍
の空気圧シリンダ７０によって生じる。このような運動
によりくぼみ５２内にあるラグＬを圧電装置５６に対し
て押し付ける。その後、シュラウド据付はボルトの超音
波試験を行なうことができる。

第４図は、シューＳがラグＬに近接していて、ボール１
４を操作してシューがラグＬの端に当るようにしたとこ
ろを示す。ボール１４のシューＳへの取付けは容易に理
解できよう。ボール１４はシャフト６４を含んでいる。

ボール１４上のシャフト６４はボール１４にかぶさりシ
ューＳに取付けられたチューブ６６のＬ字形切欠きにね
じ込まれる。したがって、ここに述べる試験のためにシ
ューＳを遠隔操作して長方形のラグＬにはめたりはずし
たりできる。

第５図は、ラグＬを圧電装置（図では見えない）に対し
て固定した状態のシューＳを示す。ここで、シュラウド
据付はボルトの試験を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉の上部の一部を示す部分断面斜視図であ
り、ドームと蒸気乾燥器は取りはずして図示されておら
ず、原子炉の汽水分離器は保持プールの中に入っており
、作業員が本発明の試験装置を使用している状態を示す
。第２Ａ図および第゛２Ｂ図は汽水分離器から取り外し
た従来のシュラウド据付はボルトの立面図および底面図
である。 第３図は本発明の試験装置のシューおよびクランプを示
す斜視図である。第４図はシュラウド据付はボルトの内
側引張り部材の底部のラグの近くで操作されている試験
装置の斜視図である。第５図は試験のためにボルトに固
定された試験装置の斜視図である。 ［主な符号の説明］ １４・・・ボール、 ２０・・・内側引張り部材、 ２６・・・外側圧縮部材、 ２８・・・カラー、 ５２・・・くぼみ、 ５６・・・圧電装置、 Ｂ・・・シュラウド据付はボルト、 Ｃ・・・クランプ部材、 Ｌ・・・ラグ、 Ｓ・・・シュー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作業員が放射能にさらされないように原子炉の水の
   中に配置された汽水分離器に取付けられている原子炉汽
   水分離器据付けボルトに関して、該ボルトの同軸の外側
   圧縮部材の下の、シュラウド・ブラケットに係合するラ
   グの所で該ボルトの下側の放射性引張り部材を試験する
   ための試験装置に於いて、 シュー、 上記シューの水中での操作を可能にするためにポールを
   上記シューの頂部に取付ける手段、上記ボルトの底部の
   上記ラグから上記ボルトの頂部に向って上記引張り部材
   の非破壊圧電試験を行なうため、上記シューの底部に取
   り付けられ、かつ上記ラグの所で上記引張り部材と接触
   できるように上記ボルトの上記引張り部材に向って上向
   きに露出した圧電装置、 上記シューに向ったり離れたりする往復運動の可能なク
   ランプ部材、 上記ボルトの超音波試験のために上記シューおよび上記
   圧電装置に対して上記ラグを解放可能に固定するように
   上記クランプ部材を上記シューに向ったり離れたりする
   往復運動が可能なように取付ける手段、ならびに 上記圧電装置からの超音波で上記ボルトの上記引張り部
   材を試験するために上記ラグを上記シューに固定するよ
   うに上記クランプ部材を上記シューに向って押し付ける
   手段、 を含むことを特徴とする試験装置。 ２、上記シューが上記ボルトの底部を受け入れるくぼみ
   をそなえている請求項１記載の試験装置。 ３、上記シューが上記くぼみを形成するために１つの端
   壁と２つの側壁を有する請求項２記載の試験装置。 ４、上記クランプ手段が、上記ボルトのシャフトに対し
   て摺動する開放したシャフト受入れ開口を含んでいる請
   求項１記載の試験装置。 ５、原子炉の中の汽水分離器の側面から垂下する据付け
   ボルトの試験方法に於いて、 上記汽水分離器を水中に維持し、 上記ボルトを動かすことにより、上記汽水分離器に隣接
   したシュラウド上のブラケットから上記ボルトを解放し
   、 シューの底部に取付けられ上向きに露出した圧電装置を
   そなえた当該シューを用意し、 上記圧電装置の上方で上記シューに取付けられた遠隔操
   作のクランプを用意し、 上記シューがポールの底部に垂れ下りかつ水中で上記シ
   ューを操作できるように上記シューに取付け部を設け、 ポールを用意して、上記ポールを上記シューに取付け、 上記シューを操作して上記ボルトの底部へ動かし、 上記シューを上記ボルトに固定し、 上記圧電装置により上記ボルトを試験する、各ステップ
   を含むことを特徴とする据付けボルトの試験方法。