JPH0580186A - 炉心シユラウドの保全方法及びその熱処理装置 - Google Patents

炉心シユラウドの保全方法及びその熱処理装置

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JPH0580186A
JPH0580186A JP3241677A JP24167791A JPH0580186A JP H0580186 A JPH0580186 A JP H0580186A JP 3241677 A JP3241677 A JP 3241677A JP 24167791 A JP24167791 A JP 24167791A JP H0580186 A JPH0580186 A JP H0580186A
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shroud
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孝一 黒沢
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慶一 浦城
Kinya Aota
欣也 青田
Masahiro Otaka
正廣 大高
Hiroshi Tsujimura
浩 辻村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】円筒形状の炉心シュラウドに発生する恐れのあ
るSCCを未然に防止することが比較的容易に行え、作
業員の被爆を極力押さえることができる炉心シュラウド
の保全方法及びその熱処理装置を提供すること。 【構成】原子炉炉水を原子炉圧力容器内に保持した状態
で、炉心シュラウド上に取付けられた蒸気乾燥器,シュ
ラウドヘッド兼気水分離器等の機器を順次取外し、さら
に炉心シュラウド内の燃料集合体,制御棒案内管等を取
外し、炉心シュラウドの上端フランジ面および原子炉圧
力容器内面に水シールチャンバを設置し、該水シールチ
ャンバよりガスを供給し、該水シールチャンバより下部
を気中雰囲気とし、該炉心シュラウド内の気中雰囲気部
に水シールチャンバ上方より挿入した誘導加熱及び冷却
を行う熱処理装置を用いて炉心シュラウドの内面を溶体
化処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周溶接及び縦溶接によ
り形成された円筒状の炉心シュラウドにおいて、前記溶
接により生ずる熱影響部の鋭敏化域を溶体化処理するこ
とにより応力腐食割れを防止するに好適な炉心シュラウ
ドの保全方法及びその熱処理装置,シール装置に関す
る。
【0002】本発明は、周溶接及び縦溶接により形成さ
れた円筒状の炉心シュラウドにおいて溶接部及びその熱
影響部に存在する過大な引張り応力を緩和して、熱影響
部の鋭敏化域に発生する応力腐食割れを防止するに好適
な炉心シュラウドの保全方法及びその熱処理装置,シー
ル装置に関する。
【0003】
【従来の技術】オーステナイトステンレス鋼等の金属材
料は高温水中に置かれた場合その溶接部またはその近傍
において応力腐食割れ(以下、IGSCCと略す)が発
生することは、一般的に知られている。IGSCCは発
生要因として材料,応力,環境の因子が重畳した条件下
で生ずるとされている。材料因子としてはCr炭化物が
結晶粒界へ析出してその周囲に耐食性の劣るCr欠乏層
が形成されることに因る鋭敏化,応力因子としては溶接
や加工によって材料内部に残留する引張残留応力,環境
因子としては高温水中の溶存酸素量などが挙げられる。
IGSCCはこれらの3因子が重畳した条件下で発生す
ることから、これらの3因子の中から1つの因子を取り
除くことにより防止することが可能である。
【0004】このような溶接部のSCCを防止するため
に表面改質によって腐食に関係する部分の表面部のみを
脱鋭敏化する方法がとられており、高エネルギービーム
を照射することによって部材表面の鋭敏化部を溶体化温
度以上に加熱し、脱鋭敏化を計る方法が考案されてい
る。エネルギー源は急熱急冷の熱サイクルによって冷却
過程での炭化物の析出の抑止が可能な事からレーザビー
ムが有力視されている。公知例としては、特開昭60−16
5323号公報,特開昭61−52315 号公報,特開昭61−9602
5 号公報に記載のように部材表面を溶体化温度以上に加
熱する事例や、特開昭61−177325号公報に記載のように
表面を再溶融する事例がある。いずれも鋭敏化部材の表
面部に析出している炭化物を加熱によって固溶し、その
後の急冷によって炭化物の析出を抑止することで脱鋭敏
化させる事例である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、大気
中での片側表面改質技術としては有効な技術ではある
が、水中での適用については配慮がなされておらず、例
えば水中でこの技術を利用した場合には、次のような問
題があった。
【0006】特開昭60−165323号公報,特開昭61−5231
5 号公報,特開昭61−96025 号公報に記載のように部材
表面を溶体化温度以上に加熱する場合、レーザビームに
より照射された金属表面は高温となり、金属表面にて沸
騰現象が生じ気泡が発生する。その気泡の影響を受けレ
ーザビームは乱反射し所定の位置にレーザビームを集束
して照射することが極めて困難となる。
【0007】特開昭61−177325号公報に記載のように表
面を再溶融する場合、溶融した金属と水が反応して金属
内表面にブローホール等の欠陥が発生するなどの問題が
ある。
【0008】また、上記従来技術は何れもレーザビーム
を照射する側の片面のみの表面改質技術であり、炉心シ
ュラウドの様に両面の改質が要求される場合2度の施工
(内面,外面)が必要となる。
【0009】そこで、本発明の目的は、円筒形状の炉心
シュラウドに発生する恐れのあるSCCを未然に防止す
ることが比較的容易に行え、作業員の被爆を極力押さえ
ることができる炉心シュラウドの保全方法及びその熱処
理装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の炉心シュラウドの保全方法及びその熱処理
装置は、原子炉炉水を前記原子炉圧力容器内に保持した
状態で、前記原子炉圧力容器内の前記炉心シュラウド上
に取付けられた蒸気乾燥器,シュラウドヘッド兼気水分
離器等の機器を順次取外し、さらに前記炉心シュラウド
内の燃料集合体,制御棒案内管等を取外し、前記炉心シ
ュラウドの上端フランジ面および原子炉圧力容器内面に
水シールチャンバを設置し、該水シールチャンバよりガ
スを供給し、該水シールチャンバより下部を気中雰囲気
とし、該炉心シュラウド内の気中雰囲気部に前記水シー
ルチャンバ上方より挿入した誘導加熱及び冷却を行う熱
処理装置を用いて前記炉心シュラウドの内面を溶体化処
理を施すことにより達成できる。また、同装置により前
記炉心シュラウドの内面または外面を急熱急冷すること
により、内面または外面に圧縮残留応力を発生させるこ
とにより達成できる。
【0011】
【作用】本発明の炉心シュラウドの保全方法及びその熱
処理装置によれば、既設の炉心シュラウド内面を水シー
ルチャンバにより空洞にした後、炉心シュラウド内面よ
り、急速誘導加熱し溶体化温度まで昇温し、該溶体化温
度一定時間保持しその後前記冷却コイルよりの冷却水に
より急冷する溶体化処理により脱鋭敏化が計れ耐応力腐
食割れ性の向上が計れる。
【0012】また、本発明の炉心シュラウドの保全方法
及びその熱処理装置によれば、既設の炉心シュラウド内
面を水シールチャンバにより空洞にした後、炉心シュラ
ウド内面より、急速誘導加熱し、引張降伏させ、その後
前記冷却コイルよりの冷却水により前記炉心シュラウド
の内外面を急速冷却させて、前記炉心シュラウドの内外
面に圧縮残留応力を発生させるので、内外面の応力腐食
割れに対する抵抗力を向上させる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図7により
説明する。図1は、本実施例で用いる炉心シュラウド熱
処理装置の全体構成図の一例を示す。本実施例は、炉心
シュラウド5の内面より誘導加熱し加熱後前記炉心シュ
ラウド5の内外面に冷却水をスプレイし急速冷却する場
合であり、同図では、原子炉圧力容器1を断面とし、本
発明の炉心シュラウド熱処理装置に直接関係のある原子
炉炉内機器の上部格子板3,炉心支持板4,給水スパー
ジャ19,炉心スプレイ配管20,シュラウドサポート
レグ6およびシュラウドサポートプレート7のみを示し
たものである。従って、その他の原子炉内部機器である
蒸気乾燥器,気水分離器,シュラウドヘッド,燃料集合
体等は除いている。炉心シュラウド熱処理装置は、誘導
加熱及び加熱後の冷却をする熱処理装置ヘッド10,該
熱処理装置ヘッド10を保持する開閉マスト9,該開閉
マスト9を保持する上部マスト8,該上部マスト8を上
下・回転移動させる駆動装置21,誘導加熱用のトラン
ス22,電源制御装置23およびケーブル24,誘導加
熱後の冷却用の冷却水供給ポンプ25,冷却水供給ホー
ス26より構成されている。また、水シールチャンバ
は、凹型円盤形状の本体16,シュラウドフランジ部と
該水シールチャンバ本体16をシールするシール18,
原子炉圧力容器内面に水シールチャンバ本体16をシー
ルするシール17を備えている。該水シールチャンバ
は、給水スパージャ19及び炉心スプレイ配管20との
干渉を避ける為、凹型円盤形状を呈し水シールチャンバ
本体16には、前記炉心シュラウド熱処理装置を搬入す
るための搬入口,前記水シールチャンバより下部を気中
雰囲気とするためのガス供給口および冷却水供給口が設
けられた構造と成っている。前記水シールチャンバ本体
16をシュラウドフランジ部に設定後図示しないがドレ
ンノズルおよび再循環水出口ノズルより前記水シールチ
ャンバ本体16より下部の炉水を抜き、ドライガス供給
ライン13を介しドライガス供給ノズル12よりドライ
ガスを供給し前記炉心シュラウドの内外面を気中雰囲気
とする。次に、前記水シールチャンバ本体16に設けた
炉心シュラウド熱処理装置を搬入するための搬入口よ
り、前記炉心シュラウド熱処理装置の熱処理装置ヘッド
10,開閉マスト9及び上部マスト8を搬入する。開閉
マスト9の開閉機構11が上部格子板3通過後に図示の
ように開閉マスト9を開く。開閉機構11についての詳
細記述は省くが、例えば傘のような構造を採用すること
により目的は達せられる。開閉マスト9を開いた後に、
誘導加熱を行なう。誘導加熱は、駆動装置21により熱
処理装置ヘッド10を上下・回転することにより炉心シ
ュラウド5の任意な熱処理対象部の加熱を行なうことが
可能である。加熱後熱処理装置ヘッド10および冷却水
スプレイライン14を介した冷却水スプレイノズル15
より冷却水を炉心シュラウド5の内外面にスプレイし急
速冷却をおこなう。加熱時間,温度および冷却速度を制
御することにより溶体化処理,表面残留応力の改善を行
なうことが可能である。駆動装置21は、原子炉圧力容
器フランジ2上に設置したサービスプラットホーム30
上に設置し操作は何れも遠隔にて行なう。
【0014】図2は、熱処理装置ヘッド10および開閉
マスト9の配置の一例を示す。熱処理装置ヘッド10を
複数個設けることにより熱処理時間の短縮が可能であ
る。図2の例では、炉心シュラウド5の中心に熱処理装
置を設定した場合を示し、上部マスト8に対し熱処理装
置ヘッド10は点対称に配置し、対称加熱を行なえる構
造とした。
【0015】図3は熱処理装置ヘッド10の概念を示し
た図で、上側に多数の冷却水噴出口27を、下側に誘導
加熱コイル28を備えた構成としている。
【0016】図4は、熱処理装置ヘッド10および開閉
マスト9の配置の他の例を示した図で、該熱処理装置ヘ
ッド10は、図示の様に連続した誘導加熱コイルと冷却
コイルとを備えた構造としている。図4の例でも、図2
と同様炉心シュラウド5の中心に熱処理装置を設定した
場合を示す。図2,4共に開閉マスト9を開いた状態を
示し、熱処理装置ヘッド10の搬入は、前述のように開
閉マスト9を閉じた状態で搬入し、その後、同図のよう
に開閉マスト9を開いた状態とする。誘導加熱コイル2
8用のケーブル24および冷却コイル29用の冷却水供
給ホース26は何れも上部マスト8内に収納する構造と
する。
【0017】図5は、図4の熱処理装置ヘッド10の一
例を示す。誘導加熱コイル28と冷却コイル29を交互
に配し冷却コイル29には多数の冷却水噴出口27を備
えた構成としている。
【0018】図6は、水シールチャンバの詳細図で、該
水シールチャンバは凹型円盤形状を呈しシュラウドフラ
ンジ部及び原子炉圧力容器内面の双方でシールする構造
としている。シュラウドフランジ部をシールするシール
18は原子炉炉心領域でシールするため耐放射線性に優
れ、熱処理時は高温となるために耐熱性に優れ、しかも
シュラウドフランジ部の形状に追従できるようなシール
材を採用する必要が有る。以上のような要求を満たす材
料の一例として、硬度40〜50のシリコンラバーが有
る。次に、原子炉圧力容器内面をシールするシール17
は原子炉圧力容器内面の多少の変形に追従でき、しかも
水シールチャンバを原子炉圧力容器1内に搬入する際、
原子炉圧力容器内壁と干渉しないような構造が要求され
る。以上のような要求を満たす構造の一例として、チュ
ーブ状のシールが有る。すなわち、水シールチャンバを
原子炉圧力容器1内に搬入する際には、原子炉圧力容器
内壁と干渉しないようにシール部にはガスを満たさず収
縮した状態とし、原子炉圧力容器内壁との間に一定のク
リアランスを設ける。シュラウドフランジ部に設定後に
は、ガス供給ライン31よりガスを供給しシール17を
図示のように膨張させ、原子炉圧力容器内面とシールす
る様にする。水シールチャンバ本体16に設けられた熱
処理装置搬入用パイプ32の長さは、水シールチャンバ
をシュラウドフランジ部に設定後、図1に示すように原
子炉圧力容器フランジ部下まで水を張れるような長さと
する。しかも、熱処理装置搬入用パイプ32の先端は、
熱処理装置搬入後に該熱処理装置の上部マスト8をシー
ルするシール32を設けた構造とする。該シール32
は、前記シール17と同様、ガスによりシール部を膨張
させシールする構造とする。
【0019】図7は、水シールチャンバの上面より見た
図で、該水シールチャンバには誘導加熱後シュラウド外
面を急速冷却するための冷却水スプレイライン14を多
数設けシュラウド外面全周を一度に冷却できる構造とし
ている。また、ドライガス供給ライン13は、水シール
チャンバより下面のシュラウド内外面を速やかにドライ
雰囲気とするに必要なガスを供給できるように適当数設
ける事とする。
【0020】図1,6及び7に示すような水シールチャ
ンバを使用することにより炉水を原子炉圧力容器フラン
ジ部下まで保持でき、作業者の被爆低減上、その効果は
大きいと言える。
【0021】本実施例では、水シールチャンバを設置し
炉水を原子炉圧力容器フランジ部下まで保持し、原子炉
圧力容器フランジ上にサービスプラットホームを設置し
た例であるが、水シールチャンバを設置せずサービスプ
ラットホームに遮蔽機能をもたせた装置を使用すること
もできる。
【0022】図1〜図7に示す例により中性子照射によ
る劣化した材料の特性を改善することも出来る。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、既設の炉心シュラウド
内面を水シールチャンバにより空洞にした後、炉心シュ
ラウド内面より、急速誘導加熱し溶体化温度まで昇温
し、該溶体化温度一定時間保持しその後前記冷却コイル
よりの冷却水により急冷する溶体化処理により脱鋭敏化
が計れ耐応力腐食割れ性の向上が計れる。また、既設の
炉心シュラウド内面を水シールチャンバにより空洞にし
た後、炉心シュラウド内面より、急速誘導加熱し、引張
降伏させ、その後前記冷却コイルよりの冷却水により前
記炉心シュラウドの内外面を急速冷却させて、前記炉心
シュラウドの内外面に圧縮残留応力を発生させるので、
内外面の応力腐食割れに対する抵抗力を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による炉心シュラウド熱処理
装置の全体構成を示す図。
【図2】熱処理装置ヘッドの構成図。
【図3】熱処理装置ヘッドの詳細図。
【図4】熱処理装置ヘッドの構成図。
【図5】熱処理装置ヘッドの詳細図。
【図6】水シールチャンバの詳細図。
【図7】水シールチャンバの上面図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器、2…原子炉圧力容器フランジ、3
…上部格子板、4…炉心支持板、5…シュラウド、6…
シュラウドサポートレグ、7…シュラウドサポートプレ
ート、8…上部マスト、9…開閉マスト、10…熱処理
装置ヘッド、11…開閉機構、12…ドライガス供給ノ
ズル、13…ドライガス供給ライン、14…冷却水スプ
レイライン、15…冷却水スプレイノズル、16…水シ
ールチャンバ本体、17…シール、18…シール、19
…給水スパージャ、20…炉心スプレイ配管、21…駆
動装置、22…トランス、23…電源制御装置、24…
ケーブル、25…冷却水供給ポンプ、26…冷却水供給
ホース、27…冷却水噴出口、28…誘導加熱コイル、
29…冷却コイル、30…サービスプラットホーム、3
1…ガス供給ライン、32…シール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青田 欣也 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 大高 正廣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 辻村 浩 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 山本 道好 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】既設の原子炉圧力容器内面にシュラウドサ
    ポートレグ,シュラウドサポートシリンダを介し、該シ
    ュラウドサポートシリンダ上端に円周溶接部により固定
    され周溶接及び縦溶接により形成された円筒状の炉心シ
    ュラウドの保全方法において、原子炉炉水を前記原子炉
    圧力容器内に保持した状態で、前記原子炉圧力容器内の
    前記炉心シュラウド上に取付けられた蒸気乾燥器,シュ
    ラウドヘッド兼気水分離器等の機器を順次取外し、さら
    に前記炉心シュラウド内の燃料集合体,制御棒案内管等
    を取外し、前記炉心シュラウドの上端フランジ面および
    原子炉圧力容器内面に水シールチャンバを設置し、該水
    シールチャンバよりガスを供給し、該水シールチャンバ
    より下部を気中雰囲気とし、該炉心シュラウド内の気中
    雰囲気部に前記水シールチャンバ上方より挿入した誘導
    加熱及び冷却を行う熱処理装置を用いて前記炉心シュラ
    ウドの内面に熱処理を施すことによる炉心シュラウドの
    保全方法。
  2. 【請求項2】既設の原子炉圧力容器内面にシュラウドサ
    ポートレグ,シュラウドサポートシリンダを介し、該シ
    ュラウドサポートシリンダ上端に円周溶接部により固定
    され周溶接及び縦溶接により形成された円筒状の炉心シ
    ュラウドの保全方法において、原子炉炉水を前記原子炉
    圧力容器内に保持した状態で、前記原子炉圧力容器内の
    前記炉心シュラウド上に取付けられた蒸気乾燥器,シュ
    ラウドヘッド兼気水分離器等の機器を順次取外し、さら
    に前記炉心シュラウド内の燃料集合体,制御棒案内管等
    を取外し、前記炉心シュラウドの上端フランジ面および
    原子炉圧力容器内面に水シールチャンバを設置し、該水
    シールチャンバよりガスを供給し、該水シールチャンバ
    より下部を気中雰囲気とし、該炉心シュラウド内の気中
    雰囲気部に前記水シールチャンバ上方より挿入した誘導
    加熱及び冷却を行う熱処理装置を用いて前記炉心シュラ
    ウドの周溶接部,縦溶接部及びその熱影響部を、急速加
    熱し、引張降伏させ、急速冷却することにより、圧縮残
    留応力を発生させることを特徴とする炉心シュラウドの
    保全方法。
  3. 【請求項3】水シールチャンバ及び、炉心シュラウド上
    部に設置された上部格子板を貫通して挿入され、既設の
    原子炉圧力容器内面にシュラウドサポートレグ,シュラ
    ウドサポートシリンダを介し、該シュラウドサポートシ
    リンダ上端に円周溶接部により固定され周溶接及び縦溶
    接により形成された円筒状の炉心シュラウド内面を加熱
    する誘導加熱コイルと、該誘導加熱コイルの上部に連結
    した噴出孔付きの冷却コイルと、該冷却コイルに連結さ
    れ前記誘導加熱コイル及び冷却コイルを前記炉心シュラ
    ウド内面に接近させる誘導加熱コイル及び冷却コイルの
    開閉装置と、昇降装置及び回転装置とを備えたことを特
    徴とする炉心シュラウドの熱処理装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記水シールチャンバ
    は原子炉圧力容器内面全周及び前記炉心シュラウドの上
    端フランジ面全周の双方で炉水をシールするシール材を
    設けた凹側円盤形状を呈し、前記円盤面にはガス供給
    孔,熱処理装置挿入孔及び冷却水供給孔を設けたことを
    特徴とする炉心シュラウドの熱処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5519741A (en) * 1993-08-20 1996-05-21 Hitachi, Ltd. System for inspection and mending in a reactor vessel of a nuclear reactor
US20110051878A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. Method for Managing Internal Equipment in Reactor Pressure Vessel and Apparatus Thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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