JPS6362717B2

JPS6362717B2 -

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Publication number: JPS6362717B2
Application number: JP58066676A
Authority: JP
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1988-12-05
Also published as: JPS59192995A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、原子炉圧力容器（RPVと略記する）
に溶接されているセーフエンドの取替え方法およ
びそのための装置に関するものである。

〔発明の背景〕

近年、沸騰水型原子炉において、高炭素ステン
レス鋼であるSUS304等のオーステナイト系ステ
ンレス鋼製の配管およびRPVセーフエンドに応
力腐食割れが発生した事例があり、この応力腐食
割れ防止のために種々の処置が講じられている。

オーステナイト系ステンレス鋼の溶接熱影響部
（以下、HAZと略記する）に発生する粒界型応力
腐食割れは、材料の耐力を0.2％越える高引張応
力の発生、およびHAZ部結晶粒界に沿つて生ず
るクロム欠乏層の生成（これを鋭敏化と称する）、
並びに溶存酸素等の腐食環境という三条件が重畳
するときに発生する。前述の三条件のうち、一つ
でも欠如すれば応力腐食割れは発生しない。

配管の場合を例にとつて説明すると、従来より
施工されている自然冷却溶接（溶接中に配管内面
に水を満たす等による強制冷却をしない）により
溶接されたSUS304配管等の高炭素量含有ステン
レス鋼製配管では、第１図に示すように、溶接時
に配管１の板厚方向の内外の温度差による熱応力
および熱による配管１の収縮等により配管１内面
に数十Kg／mm²にも及ぶ高い引張残留応力が溶接部
２に曲線４で示す如く生成される（５は0.2％耐
力強さを示す）と共に溶接部２近傍のHAZ部
（図中の３）にクロム欠乏層が生じ、これに腐食
環境が重なるとここに応力腐食割れが生じる危険
があることになる。

沸騰水型原子炉のRPVに溶接で取付けられて
いるセーフエンドも大抵SUS304鍛鋼品を使用し
ているので、前述した三条件が重畳してRPVと
の溶接部付近で応力腐食割れが発生する危険性が
ある。この対策として、SUS304鍛鋼製のセーフ
エンドに応力腐食割れが発生する以前に、これを
低炭素ステンレス鍛鋼品に取替えることが検討さ
れつつある。特に、前述した内容による応力腐食
割れが最近起きたプラントに対しては早期にこの
対策をすることが検討されている。

このようなセーフエンドの取替えは、作業員の
被曝の危険性があるので、短時間で終了する必要
がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述の必要に応えるべく、
RPVに溶接にて結合されたセーフエンドの取替
えを短時間で行い得る方法およびそのための装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明による原子炉圧力容器セーフエンドの取
替え方法は、該セーフエンドに溶接されている配
管を切断し、さらに、サーマルスリーブをセーフ
エンドから根本近くで切断し、原子炉圧力容器の
ノズル部とセーフエンドとの溶接部を切断する。
切断後の該ノズル部の溶接熱影響部（HAZ部）
を取除き、その後、該ノズル部に低炭素含有量
（Ｃが0.02％以下）のステンレス鋼製の新セーフ
エンドを溶接し、該新セーフエンドの内部および
端部と上記切断された残留しているサーマルスリ
ーブおよび外部配管を初層溶接完了後に冷却水を
流水させて水冷溶接することにより溶接すること
を特徴とするものである。

また、本発明による上記原子炉圧力容器セーフ
エンドの取替え方法に用いるための装置は、原子
炉圧力容器内周面沿いに吊下げ可能であり、本体
と；該本体に連結され、原子炉圧力容器内のジエ
ツトポンプライザー管を着脱自在に掴み、かつ原
子炉圧力容器内のシユラウドから突つ張られて保
持される掴み装置と：ジエツトポンプライザー管
に着脱自在にかつ液密に装置されると共に原子炉
圧力容器の内周面に対して上記シユラウドから突
つ張られて液密に圧接されるシール機構と；該シ
ール機構を通して空気およびバツクパージガスを
流す手段と；を具備していることを特徴とするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による方法の実施例を説明する。
本実施例においては、ジエツトポンプ用ノズルに
対するセーフエンドについて説明する。

第２図は、本発明の関係するRPVおよびセー
フエンド、サーマルスリーブ、ジエツトポンプラ
イザー管の構成を示す立断面図であり、第３図は
その平断面図である。第２図および第３図におい
て、６はRPV、７はRPV６の外周部に設けられ
RPV６のノズル６′と溶接で一体となつたセーフ
エンド、８はサーマルスリーブ、９はサーマルス
リーブ８に取付けられたジエツトポンプライザー
管、１０はセーフエンド７に接続された配管を示
す。１６はRPV６内に設けられたシユラウドを
示す。

第４図に、その詳細を示す。１０は、セーフエ
ンド７に溶接して結合された配管を示す。RPV
６のノズル６′、セーフエンド７、サーマルスリ
ーブ８、ライザー管９、配管１０等は図に黒く塗
つて示した溶接構造により結合されている。これ
らの溶接構造は、プラント建設時の製作・据付性
より決定されている。特に、前述の応力腐食割れ
の三条件が重畳し今までに応力腐食割れの発生事
例のあるセーフエンド７と配管１０の溶接部１１
およびRPV６のノズル６′とセーフエンド７の溶
接部１２近傍のHAZ部においては応力腐食割れ
の発生の可能性が大であり、それが発生したとき
にはそこからRPV６内の冷却材が漏洩すること
になるので最も要注意の部分である。

本発明方法の実施例によれば、上述のような応
力腐食割れ発生の事例のあるセーフエンド７を低
炭素含有ステンレス鍛鋼品で作られた新しいセー
フエンドと交換する作業を以下第５図から第７図
で説明するプロセスに従つて行うのである。

第５図に示すように、予めRPV６内の冷却材
をジエツトポンプ本体ノズル直下まで抜水し、そ
の後に配管１０を切断する。この切断は、RPV
６のノズル６′の外周部および配管１０の一部に
装着・固定されアクセス用フロア１５で支持する
機器保持装置１３で保持され配管１０の軸線の周
りに周回駆動されるポータブルな切断機若しくは
溶断機１４を用いることによつて行なわれる。

この切断完了後、第６図に示すように、サーマ
ルスリーブ８と切断する。この切断前に、サーマ
ルスリーブ８に溶接により結合されているジエツ
トポンプライザー管９が該切断により解放され
RPV６の内面とは反対側に変形若しくは移動し
てしまい新しいセーフエンドとサーマルスリーブ
との取付・溶接に支障をきたしたり、または、こ
れによる作業時間の増加等が生じたりすることの
ないように対策を講ずる必要がある。そこで、ラ
イザー管９の移動防止のためにシユラウド１６と
の間に固定装置１７を取付け、さらに、サーマル
スリーブ８の切断時にRPV６内に切粉等の異物
が混入しないよう加圧された空気をRPV６の外
部に向けて噴出するシール機構１８をRPV６の
内面に密接させる。そしてポータブルな切断機
（第６図中の１９，１９′よりなる）を機器保持装
置１３で保持して第６図の如くサーマルスリーブ
８の根本付近溶接部を切断する。

次に、ノズル６′に接続している古いセーフエ
ンド７を切断して除去し、続いて第７図に示す如
く新しいセーフエンド２０を溶接して取付け、こ
れにサーマルスリーブ８および配管１０を溶接で
接続して元通りにする。これは下記のように行
う。セーフエンド７の切断時には前述のサーマル
スリーブ８の切断と同様にシール機構１８から加
圧された空気をRPV６の外方へ向けて噴出して
RPV６内へ異物混入を防ぎながら、溶接部１２
をポータブル切断機１４で切断する。セーフエン
ド７の切断後、切断機１４をポータブルな加工機
に置き換え、これを機器保持装置１３に支持し、
溶接部１２のRPV側のHAZ部を見込んだ距離
（セーフエンド）のほぼ板厚以上を目安とする）
だけ溶接部１２からRPV側に近寄つた位置まで
RPV６のノズル部６′を切削加工する。この加工
は新しいセーフエンド取付けのための最終仕上と
なるものであるから、特に加工機の送り速度・回
転速度を定格より落し、低速状態で高精度の面仕
上げをするように十分に管理する必要がある。加
工完了後、第７図中、上記加工機をポータブル溶
接機１４に取替えRPV６の材料が炭素鋼である
ことを考慮して最初にノズル６′に肉盛を実施し、
そして開先加工を前述のように繰り返し加工を行
う。この加工の完了後、低炭素含有量（Ｃが
0.020％以下）のステンレス鍛鋼品である新しい
セーフエンド２０（サーマルスリーブ接続用の根
本を有するもの）を新規に溶接にてRPV６のノ
ズル部６′に結合する。この溶接の際には、施工
法および溶接品質の観点から、バツクパージガス
（アルゴンガス等）をシール機構１８より供給お
よび排気する。なお、ガスの特性およびバツクパ
ージの要領に従いシール機構１８の上部より該ガ
スを供給し、下部より排気するものとする。次
に、前記切断後の残留しているサーマルスリーブ
本体８と前記の新しい低炭素ステンレス鍛鋼品の
上記根本とを溶接する。この溶接は応力腐食割れ
未対策の残留SUS304材と新しい材料との溶接で
あるから、応力腐食割れ対策の観点より、シール
機構１８のガス供給口から規定の冷却水を初層溶
接完了後に流水させて水冷溶接を行い、溶接によ
る残留応力が軽減されるように施工する。同様
に、配管１０を新セーフエンドの端部に溶接す
る。施工後、規格及び基準等に従い、放射線透過
試験及び液体浸透探操傷試験等を実施し、溶接部
の健全性を確認する。

以上のような方法により取替えを行うが、
RPV内の水の遮蔽効果では作業者への被曝線量
が高い等の事態の場合には、さらに加工および切
断・溶接機を取付けるための機器取付装置１３に
鉛製の遮蔽板を設け、また出来る限りの遠隔操作
を行うことが望ましい。

次に、本発明の方法に使用する装置の実施例を
説明する。

第８図は、前記プロセスにおいてジエツトポン
プライザー管９の変位を防止するための機構（前
記の１７に相当）、並びに、セーフエンドの切断
および溶接時のRPV内への異物混入の防止のた
めの空気の供給及び溶接時のバツクパージガスの
供給を兼ね、更に前記作業の際の被曝低減のため
RPVのノズル上方（ジエツトポンプ本体のノズ
ル部直下までの範囲）まで水が張れるようにする
シール機構（前記の１８に相当）を示す側面図で
あり、第９図はその平面図である。

第８図，第９図において、２１はジエツトポン
プライザー管９を掴むための掴み装置、２２は掴
み装置２１に一体に取付けられバツクル構造を有
する支持棒、２３はライザー管９の水平部にかぶ
さり、RPV６の内面に押付けられるシール部、
２４はライザー管９の水平部に取付可能でシール
部２３と密接するシール部、２５はシール部２３
および２４を適切に押付けるための一対の支持棒
を示す。２６は掴み装置２およびシール部２３，
２４を連結支持する本体を示す。

掴み装置２１は本体２６に取付けられ、本体２
６に設けられたソケツトの回転によりライザー管
９を水平に掴むことが可能なように二分割の爪が
掴み、放しを行う機構を有している。この爪部に
は、既設のライザー管９を損傷しないよう弾力性
のゴム板が取付けられている。さらに、この掴み
装置２１の爪部に一体に取付けられた支持棒２２
は、RPV６のセーフエンドおよびサーマルスリ
ーブの切断解放によりライザー管９がシユラウド
１６側等へ移動しないようシユラウド１６の外周
部に係接し、バツクル部２７により突張るように
なつている。後に詳述するバツクル部２７は
RPV６のフランジ面あるいは燃料交換台車上よ
り予め準備された汎用ポールにて操作することに
より、ライザー管９とシユラウド１６の間隔を保
持できるよう調整し得るようになつている。

シール部２３は、前述の切断時のRPV内への
異物混入防止のための空気の供給および溶接時の
バツクパージガスの供給・排気の双方の役割を果
たす接続口２８および２９を有し、さらに被曝低
減のために前述のように水が張れるようシール部
２３はRPV内面との接触部およびシール部２４
との取合部がＯリング３１等により完全にシール
できるようになつていると共に、ライザー管９の
水平部に上部から装着できるよう前記掴み装置２
１と同様に二分割構造を有する。また、シール部
２３は、RPV内面に均等でかつ定量の面圧（約
４Kg／cm²Ｇの水圧に耐えるための面圧）を保持し
てシール可能なように、前記の如くバツクル２７
によりシユラウド１６側より押し付けられる。

シール部２４は、前述の掴み装置２１のような
二分割構造を有し、かつシール部２３と同じく前
記の如く水を張つた際にもライザー管９との接合
部及びシール部２３との取合部が前述の水圧に耐
えるシール性を保有するようになつている。

第１０図は第８図のＡ―Ａから見た図である。
この図と第８図および第９図とからわかるよう
に、掴み装置２１の二分割の爪部の形状構造およ
びシール部２３，２４の二分割構造の図示のピン
継手による相対回転可能な構造になつており、ま
たシール部２３の空気供給およびバツクパージガ
ス給排用の接続口２８，２９は、溶接時のバツク
パージガスの特性上、図示の如く供給用接続口が
上部に、排気用接続口が下部に位置するように設
けられている。シール部の支持棒２５を一対にし
たのはシール部２３を均一にRPV６の内面に接
触させるためである。

第１１図は、シール部２３および２４の断面詳
細を示す。図に示すように、複数のＯリング３１
によりシール性を高める構造とする。RPV６と
セーフエンド７の溶接部１２の切断時には切粉等
がRPV６内へ異物として侵入するのを防止する
ため、接続口２８，２９よりRPV６の外へ空気
を加圧供給し、新しいセーフエンド２０の溶接の
際には、接続口２８よりバツクパージガスを供給
し、接続口２９より該ガスを排気する。なお、ガ
スおよび空気はRPV６の最上部および燃料交換
台車より送給する。

第１２図，第１３図および第１４図は、それぞ
れバツクル２７の構造を断面図として示す正面、
平面および側面図である。バツクル２７は支持棒
２２，２５の端に切られた相対向する右ネジおよ
び左ネジを備えており、前述の汎用ポールでシヤ
フト３２を回転することによりギヤ３３を介して
上記ネジに螺合するギヤ付ナツト３４を回転さ
せ、この回転により支持棒２２，２５を相互に近
づけ若しくは遠ざける方向に作動するようになつ
ている。

上記装置全体の作動を以下説明する。

本体２６のハンガー３０により、予め準備され
た汎用ポール若しくはロープを用いて、互に結合
した掴み装置２１、シール部２３，２４を一体的
にRPV６の上方より第８図に図示せる位置まで
降下させた後、掴み装置２１をライザー管９に固
定し、支持棒２２によりシユラウド１６に対して
突張り、その後、シール部２４をライザー管９の
水平部に取付ける。そして、シール部２３でシー
ル部２４を被うように取付け固定し、支持棒２５
によりシユラウド１６に対して突張り支持する。
この状態では、掴み装置２１がシユラウド１６と
ライザー管９に固定され、本体２６が不動の位置
に設定されていて動かない状態となり、支持棒２
５によりシール部２３はRPV６の内面に押付け
られ、シール部２３，２４相互間及びシール部２
３とRPV内面との間はＯリング３１により完全
にシールされる。このような状態において、前述
のような切断および新セーフエンドの溶接を遂行
するのである。

〔発明の効果〕

本発明によるRPVセーフエンドの取替え方法
は、操作手順が系統立つているのでセーフエンド
の取替えを短時間で行うことができ、作業員の被
曝を低減することができ、またRPVノズル部の
溶接熱影響部（HAZ部）まで除去するので応力
腐食割れの発生する危険性を最小にすることがで
きる。

また本発明によるRPVセーフエンドの取替え
に用いる装置によれば、該取替え作業中、RPV
内のジエツトポンプライザー管およびそれに接続
されているサーマルスリーブがみだりに原位置か
ら変位しないように保持し得るので作業が著しく
容易となり、また、切断時に空気噴流を与えて異
物のRPV内への侵入を防止し、溶接時にはバツ
クパージガス流を与えて溶接品質を良好にするこ
とができ、さらに、RPVノズルよりジエツトポ
ンプ本体のノズル直下まで水を張つた状態での作
業が可能であり作業員の被曝を低減し得る効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は腐力腐食割れ発生を説明するための
図、第２図はRPVのセーフエンド近傍を中心と
した立断面図、第３図はその平断面図、第４図は
RPVのセーフエンド近傍の詳細断面図、第５図
ないし第７図は本発明方法の実施例におけるプロ
セスを示すもので、第５図は配管の切断、第６図
はサーマルスリーブの切断、第７図はセーフエン
ドの切断および復旧を示す図である。第８図は本
発明装置の実施例全体の側面図、第９図はその平
面図、第１０図は第８図のＡ―Ａから見た立面
図、第１１図は上記の実施例の装置におけるシー
ル部２３，２４の側断面図、第１２図、第１３図
および第１４図は該装置におけるバツクル２７の
それぞれ正面、平面および側面断面図である。６：原子炉圧力容器、７：セーフエンド、８：
サーマルスリーブ、９：ジエツトポンプライザー
管、１０：外部配管、１１，１２：溶接部、１
３：機器取付装置、１４：切断機、１６：シユラ
ウド、１７：ライザー管変位防止機構、１８：シ
ール機構、１９，１９′：切断機、２１：掴み装
置、２２：支持棒、２３：シール部、２４：シー
ル部、２５：支持棒、２６：本体、２７：バツク
ル、２８：空気・ガス流通口、３１：Ｏリング、
３４：ギヤ付ナツト。

Claims

【特許請求の範囲】１内部にサーマルスリーブを有し、原子炉圧力
容器の外周ノズル部に溶接されており、かつ端部
に外部の配管が溶接されている原子炉圧力容器セ
ーフエンドの取替え方法であつて、該セーフエン
ドに溶接されている上記配管を切断し、上記サー
マルスリーブの根本近くを切断し、原子炉圧力容
器の上記ノズル部と該セーフエンドとの溶接部を
切断し、この切断された原子炉圧力容器の該ノズ
ル部の溶接熱影響部を取除き、その後、上記原子
炉圧力容器のノズル部に低炭素含有量（Ｃが
0.020％以下）のステンレス鋼製の新セーフエン
ドを溶接し、該新セーフエンドの内部および端部
に上記切断された残留しているサーマルスリーブ
および外部の配管を初層溶接完了後に冷却水を流
水させて水冷溶接することによりそれぞれ溶接す
ることを特徴とする原子炉圧力容器セーフエンド
の取替え方法。２内部にサーマルスリーブを有し、原子炉圧力
容器の外周ノズル部に溶接されており、且つ端部
に外部配管が溶接されている原子炉圧力容器セー
フエンドの取替え方法の実施に用いるための原子
炉圧力容器の内周面沿い吊下げ可能な装置であつ
て、吊下げ可能な本体と；該本体に連結されてお
り、原子炉圧力容器内のジエツトポンプライザー
管を着脱自在に掴み、原子炉圧力容器内のシユラ
ウドから突つ張られて保持される掴み装置と；ジ
エツトポンプライザー管に着脱自在に、かつ液密
に装着されると共に原子炉圧力容器の内周面に対
して上記シユラウドから突つ張られて液密に圧接
されるシール機構と；該シール機構を通して空気
およびバツクパージガスを流す手段と；を具備し
たことを特徴とする装置。