JPH0616029B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は原子炉圧力容器等の大型容器に設けられている
ノズル部の超音波探傷を行う装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に原子力発電所では原子炉圧力容器（以下ＲＰＶと
略す）に設けられているノズル部に対し、その供用期間
中に超音波探傷（以下ＵＴと略す）を行うことが義務付
けられている。したがって、例えば加圧水型原子力発電
所ではＲＰＶの内側からの接近が外側よりも容易なた
め、第１３図に示すＵＴ装置を用いてノズル部のＵＴを
行っている。このＵＴ装置は定期検査時にプラント内へ
搬入され、オペレーションフロアにて組立てられた後Ｒ
ＰＶ１上に設置されるが、その設置方法は次の手順で行
われる。

まず、ＲＰＶ１とほぼ同径のガイドフランジ１１をＲＰ
Ｖ１の上部フランジ１ａ上に固定する。次に周方向駆動
台車１２をガイドフランジ１１上に設置し、さらに周方
向駆動台車１２の上に径方向駆動台車１３を設置する。
上記周方向駆動台車１２はガイドフランジ１１上をＲＰ
Ｖ１の周方向に移動するもので、その中央部には開口部
（図示せず）が設けられている。また、径方向駆動台車
１３は周方向駆動台車１２の上をＲＰＶ１の径方向に移
動するもので、そのほぼ中央には軸方向駆動マスト１４
が設けられている。この軸方向駆動マスト１４はＲＰＶ
１の軸方向に上下動するもので、その下端には回転ユニ
ット１６，伸縮ユニット１７およびＵＴプルーブマニプ
レータ１８ａ，１８ｂからなるノズル検査デバイス１５
が設けられている。

上記のＵＴ装置を用いてＲＰＶ１のノズル２を検査する
場合は、まずノズル検査デバイス１５を周方向駆動台車
１２および軸方向駆動マスト１４によって所定のノズル
へ導き、径方向駆動台車１３によってノズル検査デバイ
ス１５の先端部分をノズル２内へ挿入する。その後、回
転ユニット１６および伸縮ユニット１７によってＵＴプ
ルーブマニプレータ１８ａ，１８ｂを動作させ、所定範
囲の検査を行う。

一方、沸騰水型原子力発電所ではＲＰＶ外側からの接近
が容易なため、ノズル部のＵＴは一般に外側から行われ
ているが、ＩＳＩ（供用期間中検査）が義務付けられる
以前に建設されたプラントについてはＲＰＶの外側に保
温材があるため、この保温材との干渉により一部ＵＴの
困難な箇所が生じる。そこで、前述した加圧水型原子力
プラント（以下ＰＷＲプラントという）専用のＵＴ装置
を用いてＲＰＶの内側からノズル部を検査する方法が検
討されているが、前記のＵＴ装置を用いた場合次のよう
な問題があった。

(1) 装置の構成が極めて大掛りのため、保管スペース
の確保，オペレーションフロアへの搬出入，組立スペー
スの確保などスペース上の問題があり、さらにＲＰＶの
開口部を閉塞してしまうため他のオペフロ作業ができ
ず、定検工程上のクリティカルとなる。

(2) 準備作業が大変なため検査方法としては一度に全
ノズルを検査することになり、検査及び定検工程の平均
化が難しい。

(3) ＰＷＲプラントではノズル内径が約600 〜800 mm
程度であるが、ＢＷＲプラントでは約300mm程度の小口
径ノズルもあり、第１３図に示すような大型のノズル検
査デバイスでは小口径ノズルに対応できない。

(4) ＰＷＲプラントのＲＰＶに設けられているノズル
は第１２図（ａ）に示すようにセットオン型のものが多
く、ノズル−シェル溶接部２ａおよびノズル−セイフエ
ンド溶接部２ｂについては前記のＵＴプローブマニプレ
ータ１８ｂで検査を行っている。またノズルコーナ部２
ｃについてはＲ部のみをＵＴプローブマニプレータ１８
ａで行い、ノズル内部部分はＵＴプローブマニプレータ
１８ｂで検査を行う。従って、ＵＴプローブマニプレー
タ１８ａは検査範囲が狭く、ノズル中心からの距離もほ
ぼ一定であるためマニプレータアームも伸縮式である必
要がなく、ノズルコーナ部のＲ部のみを検査するためＵ
Ｔプルーブもマニプレータアームに対して自由度がなく
ても安定した探傷が行える。

しかしながら、ＢＷＲプラントのＲＰＶに設けられてい
るノズルは第１２図（ｂ）に示すようにセットイン型の
ものが一般的であり、このセットイン型ノズルを前記の
ＵＴ装置で検査する場合ノズル−シェル溶接部２ａにつ
いてはセットオン型ノズルのようにノズル内面から検査
するのは困難であり、ＲＰＶの内面側より検査すること
になる（ノズル内面側からの距離が遠いため、超音波の
減衰，拡散等の問題がある）。従って、セットイン型ノ
ズルのノズル−シェル溶接部２ａについてはＵＴプロー
ブマニプレータ１８ａで検査することになり、この場合
検査範囲が広く、ノズル中心からの距離も検査箇所によ
っては大きく異なり、非伸縮式のマニプレータアームで
は対応不可能である。

〔発明の目的〕

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、他のオペフロ作業と平行して検査が行
え、セットオン型ノズルおよびセットイン型ノズルの両
方に使用できるＵＴ装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明によるＵＴ装置は、大型容器の上部フラ
ンジに固定される支持架台と、この支持架台に回動自在
に支持され上記容器内に吊り下げられる伸縮ロッドと、
この伸縮ロッドの下端に設けられたノズル検査デバイス
よりなり、上記ノズル検査デバイスは前記容器のノズル
内に挿入される探傷機構アセンブリと、この探傷機構ア
センブリをノズル内の中心位置に固定する固定機構と、
上記探傷機構アセンブリに設けられた探傷アームベース
と、この探傷アームベースをノズルの軸方向に移動させ
るノズル軸方向駆動機構と、上記探傷アームベース上に
伸縮自在に設けられた探傷アームと、この探傷アームを
前記探傷機構アセンブリと一体にノズルの周方向に回転
させる回転機構と、上記探傷アームの先端に設けられた
探触子パッケージと、この探触子パッケージを被検面に
押付ける押付機構とを具備したことを特徴とするもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第９図を参照して説
明する。

第１図は本発明によるＵＴ装置の概略構成を示すもの
で、このＵＴ装置はＲＰＶ１の上部フランジ１ａに固定
される支持架台１０１と、この支持架台１０１に回動自
在に支持されるＲＰＶ１内に吊り下げられる伸縮ロッド
１０２と、この伸縮ロッド１０２の下端に設けられたノ
ズル検査デバイス１０３より構成されている。

上記支持架台１０１は第２図に示すようにラックピニオ
ン機構１０５によりヒンジ１０６を介して伸縮ロッド１
０２を任意の角度（図中矢印α）に傾斜させることが可
能となっており、ラックピニオン機構１０５は図示しな
いモータ及びエンコーダにより駆動される。そして、伸
縮ロッド１０２はノズル検査デバイス１０３をＲＰＶ１
のノズル部へ導くためのもので、ＲＰＶ１の軸方向（図
中矢印Ｙ）に伸縮可能となっている。

上記ノズル検査デバイス１０３は第３図に示す如くＲＰ
Ｖ１のノズル２内に挿入される探傷機構アセンブリ１１
０と、この探傷機構アセンブリ１１０をノズル２内の中
心位置に固定する固定機構１１１と、上記探傷機構アセ
ンブリ１１０に設けられた探傷アームベース１１２と、
この探傷アームベース１１２をノズル２の軸方向（図中
矢印Ｘ）に移動させるノズル軸方向駆動機構１１３と、
上記探傷アームベース１１２上に伸縮自在に設けられた
探傷アーム１１４と、この探傷アーム１１４を前記探傷
機構アセンブリ１１０と一体にノズル２の周方向（図中
矢印β）に回転させる回転機構１１５と、上記探傷アー
ム１１４の先端に設けられた探触子パッケージ１１６
と、この探触子パッケージ１１６を被検面に押付ける押
付機構１１７とを備えている。

前記探傷機構アセンブリ１１０は第４図に示す如く先端
部に円錐状のノズル部挿入ガイド１１８を有し、この挿
入ガイド１１８をノズル２内に挿入してＵＴを行うよう
に構成されている。そして、ノズル部挿入ガイド１１８
の外周には固定機構１１１の固定パッド１２０が第５図
に示す如く１２０゜間隔で設けられている。これらの固
定パッド１２０はノズル２の内面に押付けられるもの
で、ノズル２の径方向に進退動作するねじ棒１２１の先
端に取付けられている。上記ねじ棒１２１は笠ギア１２
２をギア１２３で駆動させることにより進退動作し、ギ
ア１２３には探傷機構アセンブリ本体１１９に設けられ
た回転ロッド１２４（第４図参照）を介してモータ１２
５の回転力が伝達されるようになっている。なお、固定
パッド１２０をノズル内面に押付けるときはノズル部挿
入ガイド１１８が回転しないようにノズル部挿入ガイド
１１８と探傷機構アセンブリ本体１１９を電磁石１２６
ａ，１２６ｂで固定してからモータ１２５を駆動する。

前記探傷アームベース１１２は探傷機構アセンブリ本体
１１９に設けられた２本のガイドロッド１２７ａ，１２
７ｂによって摺動自在に保持されている。この探傷アー
ムベース１１２内にはナット（図示せず）が設けられ、
ノズル軸方向駆動機構１１３のリードスクリュー１２８
と螺合している。このリードスクリュー１２８はナット
を介して探傷アームベース１１２をノズル２の軸方向に
移動させるもので、モータ１２９により駆動される。ま
た、探傷機構アセンブリ本体１１９の後端部には回転機
構１１５の回転軸１３０が設けられている。この回転軸
１３０は探傷アーム１１４を探傷機構アセンブリ本体１
１９と一体にノズル２の周方向に回転させるもので、モ
ータ１３１により駆動される。

上記探傷アーム１１４は第６図に示す如く多段式の伸縮
アームとなっており、水圧等を利用して伸縮動作するよ
うに構成されている。そして、探傷アーム１１４の基端
部は押付機構１１７のギア機構１３２に固定され、この
ギア機構１３２をモータ１３３で回転させると探傷アー
ム１１４が第３図中矢印θ方向に揺動して探触子パッケ
ージ１１６を被検面に押付けるように構成されている。
上記探触子パッケージ１１６は第７図および第８図に示
す如く探触子収容ケース１３４内に３つの探触子１３５
ａ，１３５ｂ，１３５ｃを収容している。これらの探触
子１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃは被検面に対し０゜，
４５゜，６０゜の入射角度を持ち、スプリング１３６に
よって被検面に押付けられている。なお、図中１３７は
探傷アーム１１４の伸縮位置を制御するためのワイヤ、
１３８はワイヤ巻取用のモータ、１３９ａ〜１３９ｄは
エンコーダである。また、本装置は第１図に示すように
ＲＰＶ１外に設置されたコントローラ１０４により遠隔
操作されるように構成されている。

次に本装置を用いてＢＷＲプラントのノズル部を検査す
る場合の手順について説明する。まず、支持架台１０１
を検査対象となるノズルの真上位置スタッドボルト穴等
を利用してセット後、伸縮ロッド１０２を所定角度に傾
斜させた状態でスパージャ等の障害物を避けながら目的
とするノズル部の位置まで伸縮ロッド１０２を伸長させ
る。そして、伸縮ロッド１０２が所定の長さまで伸長
後、伸縮ロッド１０２の傾斜角度を元の状態（α＝９０
゜）に徐々に戻していき、伸縮ロッド１０２の長さを調
整しながら探傷機構アセンブリ１１０をノズル２内へ挿
入する。次に探傷機構アセンブリ１１０がノズル２内に
確実に挿入されたことを確認した後、固定パッド１２０
をノズル内面に押付けて探傷機構アセンブリ１１０をノ
ズル２内の中心位置に固定する。そして、押付機構１１
７により探触子パッケージ１１６を被検面に押付け、コ
ントローラ１０４でノズル軸方向駆動機構１１３，探触
子アーム１１４および回転機構１１５を遠隔制御しなが
ら第９図（ａ）〜（ｃ）に示すセットイン型ノズル２の
ノズル−セイフエンド溶接部２ｂ，ノズルコーナ部２ｃ
およびノズル−シェル溶接部２ａを順次検査する。な
お、コントローラ１０４はノズル２の軸方向位置を基準
としたノズル形状を記憶しており、このデータにもとづ
いてノズル検査デバイス１０３は制御される。

このように伸縮ロッド１０２の下端にＲＰＶ１のノズル
２内に挿入される探傷機構アセンブリ１１０と、この探
傷機構アセンブリ１１０をノズル２内の中心位置に固定
する固定機構１１１と、上記探傷機構アセンブリ１１０
に設けられた探傷アームベース１１２と、この探傷アー
ムベース１１２をノズル２の軸方向に移動させるノズル
軸方向駆動機構１１３と、上記探傷アームベース１１２
上に伸縮自在に設けられた探傷アーム１１４と、この探
傷アーム１１４を前記探傷機構アセンブリ１１０と一体
にノズル２の周方向に回転させる回転機構１１５と、上
記探傷アーム１１４の先端に設けられた探触子パッケー
ジ１１６と、この探触子パッケージ１１６を被検面に押
付ける押付機構１１７とを備えたノズル検査デバイス１
０３を設けることにより、ノズル−セイフエンド溶接部
２ｂ，ノズルコーナ部２ｃ，ノズル−シェル溶接部２ａ
のＵＴを１つの探傷機構で行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば伸縮ロッド１０２として第１０図に示すようなラ
ック付直管ロッド式のものを用いてもよい。また、第１
１図に示すように支持架台１０１と伸縮ロッド１０２の
間に伸縮ロッド１０２をＲＰＶ１の周方向に移動させる
周方向駆動機構１０７を付加してもよい。このようにす
れば支持架台１０１をノズルの真上位置にセットする必
要がなく、また隣接するノズルを連続して検査すること
もできる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) ノズル−セイフエンド溶接部、ノズルコーナ部、
ノズル−シェル溶接部を１つの探傷機構で検査ができる
ので、操作性が向上するとともに探傷機構のコンパクト
化が図れる。

(2) ＲＰＶの開口部全面を覆うことがないので他のオ
ペフロ作業と平行してノズル部検査を行うことができ、
定検工程上のクリティカルになることもない。

(3) 探傷機構がコンパクトなため小口径のノズルにも
適用できる。

(4) 探傷機構アセンブリ本体の先端部に設けられた固
定機構の複数の固定パッドがノズルの径方向に同一距離
だけ移動してノズルの内面に押付けられることによって
上記探傷機構アセンブリ本体がノズル内に固定されるの
で、どのような径のノズルに対しても探傷機構アセンブ
リ本体の中心はノズルの中心に位置決めされる。しか
も、探傷アームベースや探傷アームの移動により探傷機
構アセンブリ本体の重心が移動しても、探傷機構アセン
ブリ本体の先端部が固定機構により確実に支持されてい
るので、重心の移動に伴うたわみ等によって探傷機構ア
センブリ本体の固定位置がずれることはない。従って、
押圧機構により探触子パッケージをノズル内面の被検面
に押付けた状態で回転機構により探傷機構アセンブリ本
体をノズルの周方向に回転させると、この探傷機構アセ
ンブリ本体と一体となって探触子パッケージも被検面に
接した状態で回転するので、探傷機構アセンブリ本体を
回転させるだけの簡単な動作でノズル周方向の被検面に
対する超音波探傷を精度良く行うことができる。また、
探傷機構アセンブリ本体の中心がノズルの中心に確実に
位置決めされるので、ノズルの径が一定であれば探傷機
構アセンブリ本体に設けられた探傷アームベースとノズ
ルとの間隔は常に一定となる。従って、ノズルの径が一
定の場合には、押圧機構により探触子パッケージをノズ
ル内面の被検面に押付けた状態で探傷アームの形を変え
ることなくノズル軸方向駆動機構により探傷アームベー
スをノズルの軸方向に移動させると、探傷アームベース
と一体となって探触子パッケージも被検面に接した状態
でノズルの軸方向に移動するので、探傷アームベースを
移動させるだけの簡単な動作でノズル軸方向の被検面に
対する超音波探傷も精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の一実施例を示し、第１図はＵ
Ｔ装置の概略構成図、第２図は支持架台と伸縮ロッドの
連結部を示す第１図の一部拡大図、第３図はノズル検査
デバイスの構成を示す側面図、第４図は第３図のIV−IV
矢視部、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視図、第６図は押付
機構の構成図、第７図は第６図のVII−VII矢視図、第８
図は探触子パッケージの平面図、第９図はＵＴ装置の作
用説明図、第１０図および第１１図は本発明の他の実施
例を示す図、第１２図はノズルの種類を示す説明図、第
１３図はＰＷＲプラントのノズル部検査に用いられるＵ
Ｔ装置を示す説明図である。 １０１……支持架台、１０２……伸縮ロッド、１０３…
…ノズル検査デバイス、１１０……探傷機構アセンブ
リ、１１１……固定機構、１１２……探傷アームベー
ス、１１３……ノズル軸方向駆動機構、１１４……探傷
アーム、１１５……回転機構、１１６……探触子パッケ
ージ、１１７……押付機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−63849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−33288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−117451（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大型容器の上部フランジに固定される支持
   架台と、この支持架台に回動自在に支持され上記容器内
   に吊り下げられる伸縮ロッドと、この伸縮ロッドの下端
   に設けられたノズル検査デバイスよりなり、上記ノズル
   検査デバイスは前記容器のノズル内に挿入される探傷機
   構アセンブリ本体と、この探傷機構アセンブリ本体をノ
   ズル内の中心位置に固定する如く上記探傷機構アセンブ
   リ本体の先端部に設けられノズルの径方向に同一の移動
   距離で進退動作する複数の固定パッドを周方向に等間隔
   で配設してなる固定機構と、上記探傷機構アセンブリ本
   体に設けられた探傷アームベースと、この探傷アームベ
   ースをノズルの軸方向に移動させるノズル軸方向駆動機
   構と、上記探傷アームベース上に伸縮自在に設けられた
   探傷アームと、この探傷アームを前記探傷機構アセンブ
   リ本体と一体にノズルの周方向に回転させる回転機構
   と、上記探傷アームの先端に設けられた探触子パッケー
   ジと、この探触子パッケージを被検面に押付ける押付機
   構とを具備したことを特徴とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】前記探触子パッケージは、被検面に対し０
   ゜の入射角度を持つ垂直探触子と、４５゜の入射角度を
   持つ４５゜斜角探触子と、６０゜の入斜角度を持つ６０
   ゜斜角探触子とを有することを特徴とする特許請求の範
   囲第(１)項記載の超音波探傷装置。