JPS61130867A - 遠隔自動超音波探傷装置 - 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】 Ｃ発明の技術分野） 本発明は遠隔自動超音波探傷装置に係り、容器溶接部や
内部構造物等を容器の内部から遠隔より自動”的に超音
波探傷する遠隔自動超音波探傷装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点） 一般に原子力発電プラントにおいては、原子炉の安全運
転を確保するために共用期間中に原子炉圧力容器の溶接
部等の超音波探傷検査を行なっている。

従来、加圧水型原子炉の原子炉圧、力容器については、
容器の内部から超音波探傷検査を行なっていた。これは
その内部装置の取出しが可能であり、沸騰水型原子炉の
原子炉圧力容器に比べて原子炉圧力容器自身が小型であ
り、しかも、原子炉圧力容器の外側から検査員が接近す
ることができなかったためである。

一方、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器については、容
器の外部から超音波探傷検査を行なっていた。これは、
容器の外部から検査員が接近することができ、外部から
の自動検査装置が小型で取扱いが容易であったからであ
る。

しかしながら、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器におい
ても、保温材等が邪魔して外部から検査員が接近できな
い箇所もあり、容器内部から超音波探傷検査を行なうこ
とができる装置が望まれている。

ところが、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内には内部
構造物が多く、検査部付近が狭隘であり、しかも容器が
上下に長大であるので、前記加圧木型原子炉用の容器内
部からの検査装置を適用することができない。これは、
その検査装置では検査部への接近が不可能であり、その
検査装置を支持している原子炉圧力容器の上部７ランジ
面から必要とづる検査部分まで遠いので、検査装置が巨
大化してしまうからである。

〔発明の目的〕 本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、内部
構造物が多く、検査部付近が狭隘であり、上下に長く、
上部開口から検査部までの距離が長い容器や前記内部構
造物等を、容器の内部から高精度でしかも遠隔地より自
動的に超音波探傷検査することができ、かつ、小型で操
作性の良い遠隔自動超音波探傷装置を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明の遠隔自動超音波探傷装置は、容器の上端部に取
りつけられる上部機構と、この上部機構から前記容器内
に垂下され鉛直方向に伸縮自在な探傷アーム部であって
、前記上部機構部によって鉛直軸回りに自転させられか
つ前記容器の内周面　　　　ｌに沿って移動させられる
探傷アーム部と、この探傷アーム部の下端部に三次元方
向に移動自在にして装着された超音波探触子と、前記探
傷アーム部および超音波探触子を探傷部分に応じて関連
動作させるとともに超音波探触子からの信号により傷の
有無を検査する遠隔制御機構とによって形成したことを
特徴と丈る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第１３図について説
明する。

第１図は本発明の一実施例の全体を示しており、第２図
から第５図はそれぞれ構成各部の詳細を示している。

本実施例の遠隔自動超音波探傷装置は、第１図に示すよ
うに、沸騰水型原子炉の長大な原子炉圧力容器Ａやシュ
ラウドＢを容器内部から超音波探（口検査覆るように形
成されている。

本実施例は、第１図に示すように、原子炉圧力容器Ａの
溶接部Ａａ（同図破線部）やシュラウドＢの溶接部Ｂａ
（同図実線および破線部）に沿って超音波探触子７ａ、
７ｂ、７ｃ　（第２図）を移動させる駆動部１と、この
駆動部１を稼動さ才るとともに傷の有無を検査する遠隔
制御機構２とによって形成されている。駆動部１は、原
子炉圧力容器Ａの上端部に取付けられている上部機構３
と、この上部機構３から垂下された鉛直方向に伸縮自在
な探信アーム部４と、この探傷アーム部４の下端部に小
探關アーム部５および探触子モジュール部６を介して三
次元方向に移動自在にして装着された超音波探触子７ａ
、７ｂ、７ｃとによって形成されている。

次に、各部の構成をその動作とともに更に説明する。

第２図は探傷アーム部４から水平方向に突出するように
して設けられた小探傷アーム部５と、この小探傷アーム
部５の先端の小探閤アーム１８の先端面に設けられた探
触子モジュール部６を示している。

この探触子モジュール部６は、第３図に示すように小探
傷アーム１８の両端にそれぞれ設けられている。また、
この探触子モジュール部６においては、中央の超音波探
触子７ａが水平軸回り、すなわち０回りに回転自在にし
て設けられている。

この中央の超音波探触子７ａの両側にはそれぞれヒンジ
７ｂを介して他の超音波探触子７ｂ、７ｃが挟角６間で
開閉自在にして取付けられている。

そして、各超音波探触子７ａ、７ｂ、７ｃ間に介装した
圧縮ばね８ａ、　８ｂによって各超音波探触子７ｂ、７
ｃを開方向に押圧覆るとと６にロー１９の基端部を巻取
りモータ１０ａに巻着させ、その二叉先端部を各超音波
探触子７ｂ、７ｃに固着さゼて各圧縮ばね８ａ、Ｑｂの
押圧力を支え、そのロー１９の繰り出し長さをエンコー
ダ１０ｂによってモータ１０ａの回転数を計数しながら
調節することによって、前記挟角θを自由に調整可能と
している。各超音波探触子７ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれ
超音波入射角を０度、４５度、６０度にして形成されて
いる。また、各超音波探触子７ａ。

７ｂ、７ｃは被検査面１１へ直接密着させてもよく、ま
た、第２図に示すように、前方へ突設したキャスタ１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを介して被検査面１１と一
定の間隔をあけ、その被検査面１１の接線と探触子面と
が平行になるように形成してもよい。いずれにしても、
中央の超音波探触子７ａに設けられた２１１ｉｉ１のキ
ャスタ１２ａ。

１２ｂは接触センサとしても機能するように形成されて
いる。中央の超音波探触子７ａはモータ１４ａ１歯車１
５ａ、１５ｔ）を介して０回りに回転される回転筒７ｅ
に軸方向摺動自在に取付けられており、その背部に介装
された圧縮ばね１３によって前方へ押圧されている。こ
の回転筒７ｅは０回りに２７０度以上回転可能に形成さ
れており、その回転角は、歯車１５ｂ、１５Ｇを介して
ポテンショメータ１４ｂによって計測され、遠隔より制
御される。

このように形成されている探触子モジュール部６を支承
する小探傷アーム部５は、第２図から第４図に示すよう
に、探傷アーム４の小探傷アーム部回転機構２７のベー
ス３８上に取付けられた小　　　　　）探傷アーム押付
機構２０、モニターＴＶ２１と、この探傷アーム押付機
構２０の先端に取付けられた小探傷アーム１８とこれを
長手方向に往復動させる小探傷アーム部！ＪＪ　ＩＩ構
１９とにより形成され−ている。小探傷アーム１８は小
探傷アーム押付機構２０の先端に、アームの長手方向、
すなわちＸ方向に移１’ＪＪ自在にして取付けられてお
り、長手方向の溝１８ａに複数のガイドホイール２４を
係合させることにより支持されている。そして、小探澗
アーム駆動機構１９のモータ２３によってピニオン２２
ａを正逆回転させ、ラック２２ｂを介して小探傷アーム
１８をＸ方向に移動させる。このＸ方向移動距離はモー
タ２３に付設したエンコーダ（図示せず）によって計測
され、遠隔制御される。また、小探傷アーム押付機構２
０は、水平方向すなわちＺ方向に伸びるボールネジおよ
びポールナツトと、これらを正逆回転さけるモータおよ
びエンコーダによって形成されており（共に図示せず）
、外表面を第４図に示すように蛇腹部材によって覆って
いる。

探傷アーム部４は、第３図に示づように、探傷アーム駆
動機構２５、小探傷アーム部駆動機構２６および小探傷
アーム部回転機構２７とにより形成されている。この探
傷アーム駆動機構２５は、固定アーム２８ａと駆動アー
ム２８ｂとからなる多段の探傷アーム２８を鉛直方向に
伸縮させるスライドアーム構造とされている。第３図に
おいては図示の簡略化のため探傷アーム２８は２段に形
成されている。この探傷アーム２８の伸縮運動、すなわ
ら駆動アーム２８ｂのＹ２方向動は、各アーム２８ａ、
２８ｂ内に内装した、ボールネジ２９を上端に設けたモ
ータ３１ａによって回転させ、ブロック３０に内装した
ポールナツトをこれに固着された駆動アーム２８ｂと一
緒に移動させることにより行なわれる。そのＹ２方向の
移動距離はモータ３１ａに付設したエンコーダ３１ｂに
より計測し、遠隔制御される。小探傷アーム部駆動機構
２６は、小探傷アーム押付機構を駆動アーム２８ｂに沿
って上下方向、すなわちＹ１方向に移動させるものであ
る。小探傷アーム部５はベース３８を介してブロック３
５に取付けられてあり、このブロック３５にポールナツ
ト（図示せず）が内装されており、そのポールナツトを
駆動するボールネジ３４を、固定アーム２８ａの上端に
固着したモータ３２ａによってスライドシャフト３３お
よびブロック３０に内装したスライドギアを介して正逆
回転させて、ブロック３５と一緒に小探傷アーム部５を
Ｙ１方向に移動させる。このＹ１方向の移動距離はモー
タ３２ａに付設したエンコーダ３２ｂによって計測し、
遠隔制御される。小探傷アーム部回転機構２７は、小探
傷アーム部５の全体を水平軸回り、すなわちγ回りに回
転さけるものである。この小探傷アーム部回転機構２７
にａｙｂ）では、駆動アーム２８ｂの下端に取付けたモ
ータ３６ａによってスライドシャフト３７を回転させ、
この回転をブロック３５に内臓したスライドギヤに伝達
し、ベース３８と一緒に小探傷アーム部５をγ回りに回
転させる。このγ回りの回転角はベース３８に内臓した
ポテンショメータによって計測され、遠隔制御される。

上部機構３は、第３図および第５図に示すように、主と
してアーム回転機構３９、アーム周駆動機構４０および
トラック４１によって形成されている。このアーム回転
機構３９は、探傷アーム２８をその鉛直軸回り、すなわ
ちδ回りに回転させるものである。この探傷アーム２８
は、ブロック４６にスラスト軸受を介して鉛直軸回りに
回転自在にして吊下支承されており、固定アーム２８ａ
の上端に固着したリング歯１ｉ４３ｂを、取付けたモー
タ４２ａおよびその駆動歯車４３ｂを介して回転させる
ことにより、δ回りに回転させられる。このδ回りの回
転角はモータ４２ａに付設したエンコーダ４２ｂによっ
て計測され、遠隔制御される。ブロック４６は、容器Ａ
と同心円弧形に形成されたトラック４１内に、そのトラ
ック４１の両側のガイドレール４８に複数のホイール４
７を介して載置することにより容器Ａの周方向、すなわ
ちε方向に移動自在に取付けられている。

このトラック４１は、支持脚４９を容器Ａの上端面のス
タッドボルト孔５０にボルト５１を介して賢 緊締固着されている。アーム周部！１ｌｌＩｌｌ構４０
は、アーム２８をブロック４６と一緒に、トラック４１
のガイドレール４８に沿ってε方向に移動させるもので
あり、トラック４１の一内側に張設した無端チェノ４５
の一個所にブロック４６を固着し、この無端チェノ４５
をモータ４４ａによって駆動させてε方向移動を行なわ
せる。このε方向移動距離は、モータ４４ａに付設した
エンコーダ４４ｂによって計測され、遠隔制御される。

このようにトラック４１を容器への全周にＧる大きさと
しないで、円弧状に形成したのは次の４つの理由による
。すなわち、第１にはトラック４１が小型で敗扱いが容
易である。第２には、他の原子炉圧力容器Ａ内の改造工
事等の作業に対する支障がない。

第３には、原子炉の供用期間中の超音波探傷検査は一度
に全箇所に対して行なう必要もなく、累積的に実施して
いく方が好ましい。第４には、一度に容器の全箇所を検
査することは、通常の定期検査の工程内では時間的に不
可能であり、徒らにトラックの無駄な大型化を誘発して
しまうからである。

また、第３図に示すように、遠隔制御機構２は、駆動機
構コントローラ５２、データ採取機構５３およびデータ
処理機構５４によって形成されており、前記駆動部１の
構成各部の動作を制御して、超音波探触子７ａ、７ｂ、
７ｃを検査箇所に沿って移動させ、その超音波探触子７
ａ、７ｂ、７ｃから送られて来る信号より傷の有無を判
断する。

次に、駆動部２の組立てを説明する。

まず、上部機構３を容器Ａの上部フランジにボルト５１
をスタッドボルト孔５０内に緊締することにより固着す
る。続いて、トラック４１内に設けられたブロック４６
の上下貫通孔部に探傷アーム２８を挿入して取付ける。

この時、探傷アーム２８は収縮させておくとともに、小
探傷アーム１８は探傷アーム２８と平行になるように小
探傷アーム部回転機構２７により位置調整しておく。

一方、゛上部機構３と探傷アーム２８とを予め組立てて
おいたものを、容器Ａに取付けてもよい。

次に、本実施例による超音波探傷検査を説明する。

本実施例においては、遠隔制御機構２により容器Ａから
遠く離れた例えば中央制御室から、その駆動用のモータ
１０ａ、１４ａ、２３．３１ａ。

３２ａ、３６ａ、４２ａ、４４ａを関連回転させること
により、駆動部１の構成各部を関連駆動さＶて、超音波
探触子７ａ、７ｂ、７ｃによって検査対＠箇所を走査さ
けつつ、傷の有無を検査する。

以下、その検査の具体的手順を説明する。

（１）　原子炉圧力容器Ａの上部の検査シュラｔクドＢ
より上部の原子炉圧力容器Ａを検査する場合、第６図に
示すように、上部機構３より小探傷アーム部５を原子炉
圧力容器Ａの内壁面に向け゛た状態にして探傷アーム２
８の駆動アーム２８ｂを下方へ伸長さける。この時、小
探傷アーム部５の走査は予め原子炉圧力容器Ａの上端面
の高さおよびトラック４１を取付けたスタッドボルト孔
５０の位置を基準として算出し、駆動機構コントローラ
５２によりその算出位置に沿って小探傷アーム部５を移
動させることにより行なわれる。

そして、この場合、モニターＴＶ２１を用いてその走査
位置が適正となるように目視により微調整する。

次に、小探傷アーム押付機構２０により、各超音波探触
子７ａ、７ｂ、７ｃを被検査面１１に押し付ける。この
場合、被検査面１１の曲率半径が大きい場合には、中央
の超音波探触子７ａのキャスタ１２ａ、１２ｂの接触ス
イッチがＯＮとなれば、他の超音波探触子７ｂ、７ｃも
自然に被検査面１１に倣って押しつけられることとなる
。これ−は、直接接触法やキャスタ１２ａ〜１２ｄを介
しての水浸法によって超音波探傷検査する場合には、探
触子モジュール６の角θをＩＩＪＩＩＬなくとも、圧縮
ばね８ａ、　８ｂの押圧力が作用するように角θを開い
ておくだけで、各超音波探触子７ａ、７ｂ。

７Ｃがそれぞれ適正に被検査面１１に当接させられるか
らである。

この状態で、各超音波探触子７ａ、７ｂ、７ｃから超音
波を発し、傷の有無を検査する。

本実施例において、前記角θの角度検出および角度割ｍ
＋機能を具備させたのは、第１に被検査面１１の曲率半
径が小さく、探傷位置を正確に把握するためには角θの
大きさを位置計算の関数に加える必要があるからであり
、第２にキャスタ１２ａ〜１２ｂを用いないで被検査面
１１から各超音波探触子７ａ、７ｂ、７ｃを離して水浸
法により超音波探傷検査を行なう場合を考慮したからで
ある。

また、実際に超音波探傷検査をおこなうには、超音波の
入射角を、０度の垂直と、４５度および６０度または７
０度×４ケ所からなる斜角の合計９個とする必要がある
。この９Ｉ１Ｍの超音波探触子全部を探触子モジュール
６に取付けると、探触子モジュール６自身が大型となり
、被検査面１１への接近性が悪くなる。そのため、本実
施例においては、入射角が０度、４５度、６０度の３個
の超音波探触子７ａ、７ｂ、７ｃを探触子モジュール６
に取付け、これらの探触子７ａ、７ｂ、７ｃをβ回り回
転させることにより入射方向を変化させるように形成し
、小型で接近性の優れた探触子モジュール６としている
。

そして、第７図に示すように、縦溶接線１ｖの部分を超
音波探傷検査するには、小探傷アーム１８を水平位置に
置き、その小探傷アーム１８と駆動アーム２８ｂを駆動
して走査線５５に沿って探触子モジュール６を移動させ
る。

また、第８図に示すように、横溶接線１ｈの部分を超音
波探傷検査するには、小探傷アーム１８を垂直位置に置
き、その小探傷アーム１８と探傷アーム２８全体とを駆
動して走査［１５６に沿って探触子モジュール６を移動
させる。

また、第９図に示すように、給水スパージャＣより下部
方向を検査する場合には、一旦探傷アーム回転機構３９
により探傷アーム２８を６回りに１８０度回転させて小
探傷アーム部５を原子炉圧力容器Ａの中心方向に向け、
その後手探傷アーム部５を給水スパージャＣより下方に
降下させ、その後、探傷アーム２８を逆に１８０度回転
させて原子炉圧力容器Ａの内壁面に向け、その後、前記
と同様にして超音波探傷検査を行なう。

（２）　原子炉圧力容器Ａの下部の検査原子炉圧力容器
ＡとシュラウドＢとの間で超音波探傷検査を行なう場合
には、小探傷アーム押付機構２７により、第１０図に示
すように、小探傷アーム１８を６回りに垂直位置まで回
転させ、その後探傷アーム２日をジェットポンプＤ、０
＠に降下させる。その後、必要に応じて、第１１図に示
すように、手探（１？−ム１８を水平位階まで小探傷ア
ーム部回転機構２７によって回転させ、ジェットポンプ
Ｄと原子炉圧力容器Ａとの狭隘部分に探触子モジュール
６を挿入して超音波探傷検査を行なう。

また、もう一方のジェットポンプＤの側についても超音
波探傷検査を行なう場合には、アーム周駆動機構４０に
より探傷アーム２８を所定位置まで原子炉圧力容器Ａの
内周面に沿って移動させて行なう。

また、反対側のシュラウドＢについて超音波探傷検査を
行なう場合には、前記と同様にして小探傷アーム１８を
１回りに垂直位置まで回転させ、その後、第１２図に示
すように探傷アーム２８を鑑回りに１８０度回転させて
小探傷アーム部５をシュラウドＢに対向させ、その後、
第１３図に示すように原子炉圧力容器Ａの内面の場合と
同様にして行なう。

これらの動作をしている間、各種エンコーダやポテンシ
ョメータによって計測された各機構の位置信号となるＸ
、Ｙ、Ｚ、θ、β、γ、δ、εは、各超音波探触子７ａ
、“７ｂ、７ｃによって得られる超音波探傷信号ととも
に、データ採取機Ｎ４５３に採取され、そのデータ採取
機構５３においてデータ処理機構５４で解析可能な形に
整理され、データ記録装置（図示せず）を介してデータ
処理機構５４に送られ、検査装置と傷の有無が判断され
る。

また、駆１ｌＪＩＩＩ構コントローラ５２およびデータ
採取装置５３は、それぞれ駆動系１および超音波探傷信
号を見ながら操作する必要があるので、第１図に示すよ
うに駆動系１に近いオペレーションフロア５７等に設置
すると良い。一方、データ処理機構５４は非放射線管理
区域に設置することが望ましい。

本実施例は以上のように構成され作用するものであるか
ら次のような効果を奏する。

原子炉圧力容器Ａの内部から超音波探傷検査することが
でき、保温材等により容器外からの接近が不可能な容器
についても検査を行なうことができ、安全性、信頼性を
高くすることができる。

容器開口部から検査箇所までが遠く、しから内部構造物
が多く、検査部へのアクセスが困難な容器についても次
のように良好な検査を行なうことができる。

すなわち、円弧状のトラック４１と多段式の探傷アーム
２８を用いたので、装置全体が小型、軽量化し、取扱い
が容易で、原子炉の定期検査の工程を長期化させること
もない。また、アーム周部Ｓ機構４０、アーム回転機構
３９．小探傷アーム部回転機構２７を用いたので、シュ
ラウドＢ、給水スパージャＣ，ジェットポンプＤ等の内
部構造物が多く、狭隘な検査部においても、確実に超音
波探傷検査を行なうことができる。更に、小探傷アーム
駆動機構１９を用いたので、特に狭隘な部分においても
検査を行なうことができる。

また、接触スイッチ付のキャスタ１２ａ。

１２ｂを用いたので、超音波探触子７ａ、７ｂ。

７Ｃを被検査面１１の形状に倣わせ、かつ、一定の距離
を安定的に保持できるので、高精度で安定した超音波探
傷を行なうことができる。また、中央に超音波探触子７
ａに対して、両側の超音波探触子７ｂ、７ｃを挟角θを
大小調整可能にして設けたので、種々の曲率半径を有す
る被検査面についても１個の探触子モジュール６で超音
波探傷検査を確実に行なうことができる。

また、原子炉圧力容器Ａ内を雰囲気中の放射線量の低い
オペレーション７０ア５７から超音波探傷検査を行なう
ことができるので、検査員の被曝低減を図ることができ
る。

〔発明の・効果〕

このように本発明の遠隔自動超音波探傷装置は、内部構
造物が多く、検査部付近が狭隘であり、上下に長く、上
部開口から検査部までの距離が長い容器や前記構造物等
を、容器の内部から高精度でしかも遠隔地より自動的に
超音波探傷検査することができ、かつ、小型で操作性も
優れている等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の遠隔自動超音波探鴎装置の一実施例を示
し、第１図は装置全体を示す概略図、第２図は小探傷ア
ーム部および探触子モジュール部の一部切断拡大図、第
３図は探傷アーム部４の一部切断拡大図、第４図は第３
図の左側面図、第５図は上部機構の拡大平面図、第６図
は原子炉圧力容器の上部を超音波探傷検査している状態
を示す第１図同様の概略図、第７図および第８図は走査
具合を示す小探傷アーム部の側面図、第９図は給水スパ
ージャ部を越えて下降する状態の探傷アーク ム部を示す概略図、第１０図から第１３図は原子炉圧力
容器とシュラウドとの間でかつジェットポンプの中間部
において超音波探傷を行なっている小探傷アーム部を示
す横断平面図である。 Ａ・・・原子炉圧力容器、２・・・遠隔制御ｌｌｌ！Ｉ
Ｉ構、３・・・上部機構、４・・・探傷アーム部、７ａ
、７ｂ、７ｃ・・・超音波探触子。 襄ｌ習 ′！Ｌ２ワ 渾、３　フ 尾５　区 秦ろ口 本７凹 ＃、８面 ＃ｑ図 馬ｌＯ２ 本ＩＩ　［２７ 本／２　Ｉ：！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器の上端部に取付けられる上部機構と、この上部
   機構から前記容器内に垂下され鉛直方向に伸縮自在な探
   傷アーム部であって、前記上部機構部によって鉛直軸回
   りに自転させられかつ前記容器の内周面に沿って移動さ
   せられる探傷アーム部と、この探傷アーム部の下端部に
   三次元方向に移動自在にして装着された超音波探触子と
   、前記探傷アーム部および超音波探触子を探傷部分に応
   じて関連動作させるとともに超音波探触子からの信号に
   より傷の有無を検査する遠隔制御機構とを有する遠隔自
   動超音波探傷装置。 ２、超音波探触子は、超音波の入射角の異なる３種の超
   音波探触子を一組として形成され、かつ、中央の超音波
   探触子に対して両側の超音波探触子を挟角を可変自在に
   して取付けられ、前記中央の超音波探触子を中心として
   回転自在にして設けられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の遠隔自動超音波探傷装置。