JPH0989786A - 金属表面鋭敏化度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転プラントでの炉内機器の金属表面の鋭敏化
度の測定を非破壊で安全に行なう。 【解決手段】原子炉４の炉内機器の検査対象の金属表面
を水中で研磨する金属表面研磨装置１と、金属表面検査
装置２０とを有する。金属表面検査装置２０は、金属表
面に着脱自在かつ水密に密着してこの金属表面回りの水
を排水して気中状態に保持するハウジング２３と、研磨
面を気中でエッチングするエッチング装置２１、および
エッチング面を観察するために気中で拡大自在に撮影す
る拡大カメラ２２を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉炉内機器の
金属表面の鋭敏化度を非破壊で測定する金属表面鋭敏化
度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、運転プラントの炉内機器の金属表
面鋭敏化度を測定する場合は、高放射線量のために遠隔
作業が要求されるので、このような条件下で行なえる装
置がなかった。

【０００３】つまり、従来、運転プラントの炉内機器の
金属表面等にクラック等の欠陥があった場合は、その原
因究明のためにやむを得ない場合等に限って、検査対象
箇所を部分的に切り取り、炉外へ取り出して調査を行な
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
原子炉機器の検査では、目視検査や超音波探傷試験等が
主体であり、これらは何らかの異常が生じた段階で発見
されることになる。例えば炉内サーベイランスにより、
基本的な材料特性は把握されるようになっているが、実
際の機器の状態を細部に亘って把握することはできな
い。

【０００５】したがって、何らかの異常が発見された段
階で対応策をとる場合には、その異常の発見から対応完
了までかなりの期間を要することになり、その期間、プ
ラント運転を停止すると大きな経済的損失が生じること
になる。

【０００６】一方、対応策を予め準備しておくにして
も、その対象部位が絞られていない場合には無駄が多く
なり、コストアップを招くうえに、僅かな状況の相違に
よって具体化できない場合もある。

【０００７】そこで本発明の目的は、運転プラントでの
炉内機器の金属表面の鋭敏化度の測定を非破壊で安全に
行なうことができる金属表面鋭敏化度測定装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
原子炉炉内機器の検査対象の金属表面を水中で研磨する
研磨手段と、上記金属表面に着脱自在かつ水密に密着し
てこの金属表面回りの水を排水して気中状態に保持する
気中保持手段と、上記研磨面を気中でエッチングするエ
ッチング手段と、このエッチング面を観察するために気
中で拡大自在に撮影するカメラ手段と、を具備している
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の金
属表面鋭敏化度測定装置において、気中保持手段は、少
なくともエッチング手段とカメラ手段、またはその少な
くとも一方を水密に内蔵する密閉容器と、この密閉容器
に開口されて、少なくとも上記エッチング手段の一部が
出入する窓の開口周縁部に突設されて上記金属表面に着
脱自在かつ水密に密着するシールと、上記密閉容器内を
排水する手段と、上記密閉容器内に所定のガスを供給し
て上記密閉容器内を気中状態に保持する給気手段と、を
具備していることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の金属表面鋭敏化度測定装置において、研磨手段
は、金属表面を研磨する研磨具を、首振り自在かつ昇降
自在に構成していることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の金属表面鋭敏化度測定装置におい
て、エッチング手段は、スポンジに染み込ませたエッチ
ング液を金属表面に塗布する塗布機構を、具備している
ことを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の金属表面鋭敏化度測定装置におい
て、カメラ手段は、耐放射線性のある、ＣＣＤカメラ，
撮像管カメラ，ファイバースコープのいずれかであるこ
とを特徴とする。

【００１３】したがって、これらの発明によれば、原子
炉炉内機器の検査対象の金属表面を研磨手段により水中
で研磨し、さらにこの研磨面をエッチング手段により気
中でエッチングし、そのエッチング面を所定倍に拡大し
てカメラ手段で撮像し、これを観察することにより、金
属表面鋭敏化度を測定することができる。

【００１４】また、金属表面の研磨，エッチンおよび撮
影を、研磨手段，エッチング手段およびカメラ手段の遠
隔操作によりそれぞれ行ない、人手により直接行なわな
いので、被爆を有効に防止ないし線量を顕著に低減する
ことができ、作業上の安全性を向上させることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。なお、図１〜図４中、同一
または相当部分には同一符号を付している。

【００１６】本発明の一実施形態に係る金属表面鋭敏化
度測定装置は、図１および図２で示す金属表面研磨装置
１と、図３および図４で示す金属表面検査装置２０とを
有する。

【００１７】金属表面研磨装置１はそのハウジング２の
図中上端に、長尺の操作ロッド３の先端（図１，図２で
は下端）を取り付けて、炉水を収容している原子炉であ
る原子炉圧力容器４内の例えばシュラウド５等の任意の
炉内機器近傍に適宜吊り込むようになっている。

【００１８】金属表面研磨装置１は複数のナイロンブラ
シ等研磨具６を交換して炉内機器の金属表面を研磨し、
必要な鏡面状態にまで研磨するものである。複数個の研
磨具６はプレート７により保持され、このプレート７に
結合された回転軸８ａの交換用モータ８の回転により、
この回転軸８ａ回りに複数の研磨具６を所要角回転させ
て交換可能に使用される。研磨具６は、その軸端に歯車
６ａを設け、研削面に相対する位置にてブラシ回転用モ
ータ９の歯車９ａと噛み合って高速回転するものであ
る。

【００１９】研磨具６は首振りおよび上下動ができるよ
うになっており、研磨方向に角度を与えられるようにな
っている。つまり、研磨装置１のハウジング２に、偏心
ピン１０ａを一体ないし一体的に形成している回転軸１
０を回転自在に設け、研磨具６を取り付けた取付台１１
を偏心ピン１０ａと回転可能に結合している。また、上
下動用モータ１２の回転により、その回転軸１２ａの先
端に固着したベベル歯車１２ｂと噛み合う従動側のベベ
ル歯車１０ｂを固着している回転軸１０が回転し、偏心
ピン１０ａの偏心回転により取付台１１が上下に動くよ
うになっている。また、取付台１１にはアーム１３が取
り付けられている。首振り用モータ１４はボールネジ１
５を駆動して、このボールネジ１５に噛み合うナット１
６を水平移動（図２の図面の表裏方向）させることによ
り、ナット１６と上下にルーズに結合しているアーム１
３を水平移動し、取付台１１と研磨具６を偏心ピン１０
ａの回りに首振り動作をさせるようになっている。

【００２０】そして、上記各モータ８，９，１２，１４
は図示しないケーブルに電気的に接続され、このケーブ
ルは操作ロッド３内中腔を通って、または、ロッド３の
外側を通って、原子炉外に設置してある図示しない遠隔
制御盤に電気的に接続され、遠隔制御されるようになっ
ている。

【００２１】図３（ａ）は金属面検査装置２０の拡大カ
メラ２２が窓２５に対向した状態の縦断面図、図３
（ｂ）はエッチング装置２１が窓２５に対向した状態の
縦断面図、図４は図３に示した金属面検査装置２０の横
断面図であり、この金属面検査装置２０は上記金属表面
研磨装置１により研磨した研磨面に接近してエッチング
とそのエッチング面の拡大観察をするものであって、エ
ッチング装置２１を有する。

【００２２】エッチング装置２１と拡大カメラ２２は密
閉角筒状のハウジング２３内に収容されて、取付枠２４
に固定され、取付枠２４をハウジング２３内で所要角回
転させることにより、エッチング装置２１と拡大カメラ
２２の一方を窓２５を通して、炉内機器の検査対象金属
表面に相対させるようになっている。

【００２３】窓２５はハウジング２３の上部前側面（図
３，４では左側面）に開口され、この窓２５の開口周縁
部を縁取る窓枠２６を外方に突設している。窓枠２６の
外面には、この窓枠２６の全周を縁取るシール２７を取
り付けている。

【００２４】そして、取付枠２４は図３中、その上下端
を、ハウジング２３に上下一対のピン２８ａ，２８ｂに
より回転自在に取り付けられており、切換用モータ２９
の回転力を歯車３０，３１を介して下部ピン２８ｂに与
えることにより取付枠２４を所要角回転させ、エッチン
グ装置２１と拡大カメラ２２の一方を窓２５に適宜相対
させるようになっている。

【００２５】エッチング装置２１は例えば円筒状の密閉
容器３２の上蓋３２ａを開閉自在に構成し、この密閉容
器３２内には、この容器３２内でしゅう酸等のエッチン
グ液を染み込ませたスポンジ３３を取り付けているアー
ム３４，送りねじ３５，駆動モータ３６，ガイド斜面台
３７等を水密に封入している。そして、駆動モータ３６
の回転により送りねじ３５を軸方向に往復動させること
により戻しばね３８のばね力に抗してアーム３４をガイ
ド斜面台３７に沿って図３中上下動させてスポンジ３３
の上端を押し上げる。このスポンジ３３の押し上げによ
り開閉蓋３２ａを開いて外方へ突出させつつ前傾させ、
スポンジ３３の前面を検査対象の金属表面に密着させて
塗布されたエッチング液によってエッチングするように
なっている。なお、エッチング液を収容した容器を密閉
容器３２内に内蔵させて、スポンジ３３が密閉容器３２
内に収納されたときに、スポンジ３３をエッチング液に
浸漬させるように構成してもよい。

【００２６】拡大カメラ２２は遠隔操作自在のＩＴＶや
ＣＣＤ等のカメラに、標準の数百倍に拡大可能の図示し
ない拡大レンズを設けて、金属組織を観察し得るように
なっている。

【００２７】この拡大カメラ２２はその焦点距離を合せ
るために前後移動させるリンク３９，このリンク３９を
駆動する駆動モータ４０，拡大カメラ２２を上下移動さ
せるための送りネジ４１，この送りネジ４１を駆動する
駆動モータ４２を有する。拡大カメラ２２は耐放射線性
の高い、ＣＣＤカメラ、撮像管タイプもしくはファイバ
ースコープタイプでもよい。

【００２８】そして、ハウジング２３の一側端には長尺
の操作ポール４３が取り付けられ、この操作ポール４３
を吊持することにより金属表面検査装置２０を原子炉４
内に適宜吊り込むようになっている。

【００２９】また、金属表面検査装置２０の各モータ２
９，３６，４０，４２は図示しないケーブルに電気的に
接続され、このケーブルは操作ロッド４３内中腔を通っ
て、または、その操作ロッド４３の外側を通って、原子
炉外に設置してある図示しない制御盤に電気的に接続さ
れ、この制御盤の操作により遠隔制御されるようになっ
ている。

【００３０】次に、このように構成された金属表面鋭敏
化度測定装置の使用方法について説明する。

【００３１】まず、図示しない巻上げ装置等により金属
表面研磨装置１の操作ロッド３を吊持して、炉水を収容
している原子炉圧力容器４内に吊り込み、検査対象の炉
内機器の例えばシュラウド５の内周面に炉水中で位置さ
せる。

【００３２】次に、原子炉圧力容器４の外部に設置した
図示しない遠隔制御操作盤により、上下動用モータ１２
の運転を遠隔操作することにより取付台１１を適宜昇降
させて研磨具６を上下作動させて、位置決めを行ない、
ブラシ回転用モータ９と首振り用モータ１４との遠隔操
作により研磨具６を回転させると共に、首振り動作をさ
せて検査対象の金属表面を研磨する。

【００３３】この後、この金属表面研磨装置１を原子炉
圧力容器４外に引き上げてから、今度は金属表面検査装
置２０を、その操作ロッド４３を吊持する図示しない巻
上げ装置等により原子炉圧力容器４内へ吊り込み、上記
金属表面研磨装置１により研磨した研磨面に、窓２５が
対向するように位置決めする。これにより、窓２５から
ハウジング２３内に炉水が浸入し、満水状態になるが、
操作ロッド４３の操作により窓２５を検査対象の研磨面
に押し付ける。

【００３４】これにより、窓２５のシール２７が研磨面
に圧接されて、シール２７が弾性変形するので、これの
内部に染み込んでいた水が排水され、シール２７が研磨
面に吸着される。これと同時に窓２５が研磨面により水
密に密閉される。

【００３５】次に、この吸着状態において、図示しない
排水管によりハウジング２３と窓２５内の炉水を排水し
てから、このハウジング２３と窓２５内に、図示しない
給気管を通して所定圧のエアー等のガスを供給し、ハウ
ジング２３と窓２５内を若干負圧の気中状態に保持す
る。これにより、窓２５により密着された研磨面は気中
状態に保持される。

【００３６】そこで、切換用モータ２９の運転により、
まずエッチング装置２１を窓２５に対向するように切り
換えてから、駆動モータ３６を運転すると、送りねじ３
５が軸方向（図３中上方）に移動してアーム３４を図３
中上方へ押し上げる。

【００３７】これにより、アーム３４の上端が蓋３２ａ
を押し上げて密閉容器３２を開放させ、しゅう酸等のエ
ッチング液を予め染み込ませてあるスポンジ３３が上記
研磨面に当接する。この状態で駆動モータ３６の正逆回
転方向を適宜制御することによりスポンジ３３を昇降さ
せると共に、切換用モータ２９の回転方向を適宜制御す
ることにより、スポンジ３３を横方向に揺動させてスポ
ンジ３３により研磨面に気中でエッチング液を塗布して
エッチングする。

【００３８】このエッチングの終了後、駆動モータ３６
を逆回転で駆動してスポンジ３３を密閉容器３２内に再
び格納してから、切換用モータ２９を運転して、エッチ
ング装置２１と拡大カメラ２２とを所定角度揺動させ
て、今度は拡大カメラ２２を窓２５に対向させる。

【００３９】次に、モータ３６を適宜運転して拡大カメ
ラ２２の上下動位置を調節すると共に、焦点合せ用のモ
ータ４２を運転することにより、リンク機構３９を動作
させて拡大カメラ２２の前後方向の位置を制御して拡大
カメラ２２の焦点を合せて、このエッチング面の標準の
数百倍に拡大した金属組織を拡大カメラ２２により撮像
し、この画像を図示しない上記遠隔制御盤等に設けたモ
ニターに送信する。

【００４０】したがって、このモニター画像を目視する
ことにより、検査対象機器の金属表面の鋭敏化度を非破
壊で観察し、測定することができる。

【００４１】しかも、これら一連の作業を金属表面研磨
装置１と金属表面検査装置２０の遠隔操作により行なう
ことができるので、安全性を向上させることができる。

【００４２】そして、炉内機器の検査対象に傷を付ける
ことなく、必要な対象機器の多数のデータの採取が可能
となり、劣化の程度の判定を非常に正確に行なうことが
できる。また、鋭敏化度測定の結果、危険度の高い部位
については逸早く防護処置（金属表面改質、プレーティ
ング等）を施すことができ、クラック発生などの最悪の
事態を事前に回避することが可能になる。この処置は全
金属表面に亘って行なうよりも、大幅なコストダウンと
なり、また、全面に行なうよりも確実性が上昇する。

【００４３】さらに、炉内機器の金属表面の危険度をよ
り正確に掴むことができ、対象箇所が絞られることから
補修準備も可能となり、クラックが発生する事態におい
ては短期間に補修し、かつ機能の回復が行なわれる。つ
まり、本検査装置が用いられない場合は、補修対象箇所
や、補修対象プラントを事前に絞り込むことはできず、
広範囲になりすぎて補修の事前準備は不可能となり、ク
ラック等の欠陥が発見され始めて補修作業に入ることか
ら、プラントの停止期間が延び、極めて不経済なことに
なっていたが、本実施形態によれば、これら課題は全て
解消される。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、これらの発明によ
れば、原子炉炉内機器の検査対象の金属表面を研磨手段
により水中で研磨し、さらにこの研磨面をエッチング手
段により気中でエッチングし、そのエッチング面を所定
倍に拡大してカメラ手段で撮像し、これを観察すること
により、金属表面鋭敏化度を測定することができる。

【００４５】また、金属表面の研磨，エッチングおよび
撮影を、研磨手段，エッチング手段およびカメラ手段の
遠隔操作によりそれぞれ行ない、人手により直接行なわ
ないので、被爆を有効に防止ないし線量を顕著に低減す
ることができ、作業上の安全性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属表面鋭敏化度測定装置の内の
研磨装置の一例を原子炉圧力容器内に吊り込んだ状態を
示す断面図。

【図２】図１で示す金属表面研磨装置の拡大縦断面図。

【図３】（ａ）は本発明に係る金属面検査装置の拡大カ
メラが窓に対向した状態の縦断面図、（ｂ）は同エッチ
ング装置が窓に対向した状態の縦断面図。

【図４】図３の横断面図。

【符号の説明】

１ 金属表面研磨装置 ２ ハウジング ３ 操作ロッド ４ 原子炉圧力容器 ５ シュラウド ６ 研磨具（ナイロンブラシ） ７ プレート ８ 交換用モータ ８ａ 回転軸 ９ ブラシ回転用モータ ９ａ 歯車 １０ 回転軸 １０ａ 偏心ピン １０ｂ，１２ｂ ベベル歯車 １１ 取付台 １２ 上下動用モータ １２ａ 軸 １３ アーム １４ 首振り用モータ １５ ネジ １６ ナット ２０ 金属面検査装置 ２１ エッチング装置 ２２ 拡大カメラ ２３ ハウジング ２４ 取付枠 ２５ 窓 ２６ 窓枠 ２７ シール ２９ 切換用モータ ３２ 密閉容器 ３３ スポンジ ３４ アーム ３５ 送りネジ ３６ 駆動モータ ３７ ガイド斜面台

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉炉内機器の検査対象の金属表面を
   水中で研磨する研磨手段と、 上記金属表面に着脱自在かつ水密に密着してこの金属表
   面回りの水を排水して気中状態に保持する気中保持手段
   と、 上記研磨面を気中でエッチングするエッチング手段と、 このエッチング面を観察するために気中で拡大自在に撮
   影するカメラ手段と、を具備していることを特徴とする
   金属表面鋭敏化度測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金属表面鋭敏化度測定装
   置において、 気中保持手段は、少なくともエッチング手段とカメラ手
   段、またはその少なくとも一方を水密に内蔵する密閉容
   器と、 この密閉容器に開口されて、少なくとも上記エッチング
   手段の一部が出入する窓の開口周縁部に突設されて上記
   金属表面に着脱自在かつ水密に密着するシールと、 上記密閉容器内を排水する手段と、 上記密閉容器内に所定のガスを供給して上記密閉容器内
   を気中状態に保持する給気手段と、を具備していること
   を特徴とする金属表面鋭敏化度測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の金属表面鋭敏化
   度測定装置において、 研磨手段は、金属表面を研磨する研磨具を、首振り自在
   かつ昇降自在に構成していることを特徴とする金属表面
   鋭敏化度測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の金
   属表面鋭敏化度測定装置において、 エッチング手段は、スポンジに染み込ませたエッチング
   液を金属表面に塗布する塗布機構を、具備していること
   を特徴とする金属表面鋭敏化度測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の金
   属表面鋭敏化度測定装置において、 カメラ手段は、耐放射線性のある、ＣＣＤカメラ，撮像
   管カメラ，ファイバースコープのいずれかであることを
   特徴とする金属表面鋭敏化度測定装置。