(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料を燃焼炎または不活性ガスとともに高速で吹き出させて、施工面に皮膜を形成させるガンと、このガンの周囲を取り囲むようにして配置された隔壁とを備えた原子炉圧力容器の残留応力改善装置であって、
前記隔壁が、前記ガンの外側に配置された第１の隔壁と、この第１の隔壁の外側に配置された第２の隔壁と、この第２の隔壁の外側に配置された第３の隔壁とを備え、
前記第１の隔壁と前記第２の隔壁との間に形成された第１の空間には、第１の排気排水回収系統が接続されているとともに、前記第２の隔壁と前記第３の隔壁との間に形成された第２の空間には、第２の排気排水回収系統が接続されており、
前記第１の空間に、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料の大部分が流れ込むように、前記第１の隔壁の先端と前記施工面との最短距離、前記第２の隔壁の先端と前記施工面との最短距離、および前記第１の排気排水回収系統の吸引力が設定され、
前記第２の空間に、前記第２の隔壁の先端から前記第３の隔壁の側に漏れ出した、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料が流れ込むように、前記第３の隔壁の先端にシール部材が設けられているとともに、前記第２の排気排水回収系統の吸引力が設定されていることを特徴とする原子炉圧力容器の残留応力改善装置。
【請求項２】
前記第１の隔壁、前記第２の隔壁、および前記第３の隔壁はそれぞれ、円筒部と、この円筒部の先端側に配置され、その先端に向かって先細となる円錐台部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器の残留応力改善装置。
【請求項３】
前記第１の隔壁の内側に配置されるとともに、円筒部と、この円筒部の先端側に配置され、その先端に向かって先細となり、前記粉末材料が通過することのできる孔を多数有する多孔質材料やメッシュ状の材料で作られた円錐台部とを備えた第４の隔壁を備え、
前記第１の隔壁と前記第４の隔壁との間に形成された第３の空間には、第３の排気排水回収系統が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉圧力容器の残留応力改善装置。
【請求項４】
前記第４の隔壁を構成する前記円錐台部の内周面に、可撓性を有し、かつ、前記粉末材料が入り込むことのできる孔を多数有する多孔質材料で作られたロープが、前記内周面に沿って螺旋状に配置されているとともに、
前記ロープは、ロープ移動機構により、前記内周面に沿って旋回しながら縮径側から拡径側に向かって移動可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の原子炉圧力容器の残留応力改善装置。
【請求項５】
前記ガンおよび前記隔壁が６軸アームロボットに取り付けられており、前記円錐台部が、前記６軸アームロボットの動き、および前記施工面の形状にあわせて、その先端と前記施工面との最短距離を自動的に調整する可変の円錐台部とされていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の原子炉圧力容器の残留応力改善装置。
【請求項６】
粉末材料を燃焼炎または不活性ガスとともに高速で吹き出させて、施工面に皮膜を形成させる原子炉圧力容器の残留応力改善方法であって、
請求項１から５のいずれか一項に記載の原子炉圧力容器の残留応力改善装置を用いて行うことを特徴とする原子炉圧力容器の残留応力改善方法。
【請求項７】
粉末材料を燃焼炎とともに吹き出すガンと、該ガンの外周から前方を覆う複数のカバーとを具えた補修装置を、原子炉圧力容器の補修箇所に向けて設置し、
前記ガンから粉末材料を燃焼炎とともに吹き出して、粉末材料の皮膜を補修箇所に形成させると共に、前記カバー間から燃焼ガスおよび原子炉容器内の水を吸引することで、残余の粉末材料を連続的に回収除去することを特徴とする原子炉圧力容器の残留応力改善方法であって、
内側の前記カバー間によって形成された内側空間に、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料の大部分を流れ込ませ、前記内側空間よりも外側の前記カバー間によって形成された外側空間に、前記内側空間から漏れ出した、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料を流れ込ませる原子炉圧力容器の残留応力改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉圧力容器において、高温水中における応力腐食割れ（SCC：Stress Corrosion Cracking）が懸念される部位に対して、当該部位の残留応力を改善させる（あるいは低減させる）のに用いられる原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉冷却材圧力バウンダリとしての機能を維持しつつ、燃料集合体を収容し、熱水を発生する原子炉圧力容器の各部位には、ニッケルクロム鉄合金材（６００合金）が用いられている。この材料は、高温の加圧水型軽水炉の一次系水中において高い引張応力が生じている場合、応力腐食割れが発生する可能性がある。中でもＪ溶接部と呼ばれる部位は、溶接時に生じた引張残留応力が存在する状態で一次系水に長時間にわたり曝されることになる。その結果、Ｊ溶接部において、溶接金属およびその周辺の応力腐食割れが懸念されている。
【０００３】
Ｊ溶接部およびその周辺の残留応力を改善させるものとしては、例えば、特許文献１に開示された超音波ショットピーニング装置を用いて行うものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４６７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示されたものは、原子炉圧力容器の内部に水がない状態、すなわち、原子炉圧力容器の内部全体が大気開放されている状態で用いられる必要があり、原子炉圧力容器の内部に水が残っている状態では用いることができないといった問題点があった。
【０００６】
一方、Ｊ溶接部およびその周辺の残留応力を改善させるものとして、耐食性の高いインコネル６９０をＪ溶接部およびその周辺に肉盛溶接する方法もある。
しかしながら、Ｊ溶接部およびその周辺の形状は複雑で、また、Ｊ溶接部は狭隘な場所に設けられているため、作業に長時間を要してしまうといった問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、原子炉圧力容器の内部に水が残っている状態でも施工することができて、しかも短時間で作業を完了することができる原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置は、粉末材料を燃焼炎または不活性ガスとともに高速で吹き出させて、施工面に皮膜を形成させるガンと、このガンの周囲を取り囲むようにして配置された隔壁とを備えた原子炉圧力容器の残留応力改善装置であって、前記隔壁が、前記ガンの外側に配置された第１の隔壁と、この第１の隔壁の外側に配置された第２の隔壁と、この第２の隔壁の外側に配置された第３の隔壁とを備え、前記第１の隔壁と前記第２の隔壁との間に形成された第１の空間には、第１の排気排水回収系統が接続されているとともに、前記第２の隔壁と前記第３の隔壁との間に形成された第２の空間には、第２の排気排水回収系統が接続されており、前記第１の空間に、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料の大部分が流れ込むように、前記第１の隔壁の先端と前記施工面との最短距離、前記第２の隔壁の先端と前記施工面との最短距離、および前記第１の排気排水回収系統の吸引力が設定され、前記第２の空間に、前記第２の隔壁の先端から前記第３の隔壁の側に漏れ出した、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料が流れ込むように、前記第３の隔壁の先端にシール部材が設けられているとともに、前記第２の排気排水回収系統の吸引力が設定されている。
【０００９】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置によれば、原子炉圧力容器の内部（底部）に水が残っている状態でも、隔壁内の水だけを排水して施工することができて、しかも短時間で作業を完了することができる。
また、施工面には、高温水中という環境からＪ溶接部およびその周辺の表面を保護するとともに、Ｊ溶接部およびその周辺の残留応力を改善（低減）させる皮膜が形成されることになるので、Ｊ溶接部およびその周辺の腐食を防止し、当該部位の保守点検間隔を延ばすことができるとともに、当該部位の応力腐食割れを防止することができる。
さらに、第１の空間に、皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料の大部分が流れ込み、第２の空間に、第２の隔壁の先端から第３の隔壁の側に漏れ出した、皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料が流れ込んで、第３の隔壁の外側には、粉末材料が漏れ出ない（流れ出ない）ようになっている。
これにより、補修現場において、製膜に寄与しなかった粉末材料（原料粉末）を回収することができて、製膜に寄与しなかった粉末材料が水中に拡散するのを防止することができる。
【００１０】
上記原子炉圧力容器の残留応力改善装置において、前記第１の隔壁、前記第２の隔壁、および前記第３の隔壁はそれぞれ、円筒部と、この円筒部の先端側に配置され、その先端に向かって先細となる円錐台部とを備えているとさらに好適である。
【００１１】
このような原子炉圧力容器の残留応力改善装置によれば、図２に示すように、半径方向外側に位置して、製膜に（寄与しない）有効でない速度の遅い粉末材料は、第１の隔壁の円錐台部の内周面に衝突し、第１の隔壁の円錐台部の内周面に堆積していくことになる。
これにより、施工面には、半径方向内側に位置して、製膜に有効な速度の速い粉末材料のみが到達することになり、施工面に良好な皮膜を効率よく製膜することができて、製膜品質を向上させることができる。
【００１２】
上記原子炉圧力容器の残留応力改善装置において、前記第１の隔壁の内側に配置されるとともに、円筒部と、この円筒部の先端側に配置され、その先端に向かって先細となり、前記粉末材料が通過することのできる孔を多数有する多孔質材料やメッシュ状の材料で作られた円錐台部とを備えた第４の隔壁を備え、前記第１の隔壁と前記第４の隔壁との間に形成された第３の空間には、第３の排気排水回収系統が接続されているとさらに好適である。
【００１３】
このような原子炉圧力容器の残留応力改善装置によれば、図２に示すように、半径方向外側に位置して、製膜に（寄与しない）有効でない速度の遅い粉末材料は、第４の隔壁の円錐台部を通過して第３の空間に流れ込み、第３の排気排水回収系統によって回収されることになる。
これにより、施工面には、半径方向内側に位置して、製膜に有効な速度の速い粉末材料のみが到達することになり、施工面に良好な皮膜を効率よく製膜することができて、製膜品質を向上させることができる。
また、第４の隔壁の円錐台部が目詰まりしてから、第４の隔壁の円錐台部の内周面に粉末材料が堆積していくことになり、長時間連続して使用することができて、施工面に連続した良好な皮膜を製膜することができる。
【００１４】
上記原子炉圧力容器の残留応力改善装置において、前記第４の隔壁を構成する前記円錐台部の内周面に、可撓性を有し、かつ、前記粉末材料が入り込むことのできる孔を多数有する多孔質材料で作られたロープが、前記内周面に沿って螺旋状に配置されているとともに、前記ロープは、ロープ移動機構により、前記内周面に沿って旋回しながら縮径側から拡径側に向かって移動可能に構成されているとさらに好適である。
【００１５】
このような原子炉圧力容器の残留応力改善装置によれば、製膜に（寄与しない）有効でない粉末材料は、ロープに付着した後、ロープとともに隔壁の外に排出されることになるので、第４の隔壁の円錐台部の目詰まりを防止することができ、長時間連続して使用することができて、施工面に連続した良好な皮膜を製膜することができる。
【００１６】
上記原子炉圧力容器の残留応力改善装置において、前記ガンおよび前記隔壁が６軸アームロボットに取り付けられており、前記円錐台部が、前記６軸アームロボットの動き、および前記施工面の形状にあわせて、その先端と前記施工面との最短距離を自動的に調整する可変の円錐台部とされているとさらに好適である。
【００１７】
このような原子炉圧力容器の残留応力改善装置によれば、原子炉圧力容器の残留応力改善作業を自動化することができて、作業者の安全性を確保することができる。
【００１８】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法は、粉末材料を燃焼炎または不活性ガスとともに高速で吹き出させて、施工面に皮膜を形成させる原子炉圧力容器の残留応力改善方法であって、上記いずれかの原子炉圧力容器の残留応力改善装置を用いて行われる。
【００１９】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、原子炉圧力容器の内部（底部）に水が残っている状態でも、隔壁内の水だけを排水して施工することができて、しかも短時間で作業を完了することができる。
また、施工面には、高温水中という環境からＪ溶接部およびその周辺の表面を保護するとともに、Ｊ溶接部およびその周辺の残留応力を改善（低減）させる皮膜が形成されることになるので、Ｊ溶接部およびその周辺の腐食を防止し、当該部位の保守点検間隔を延ばすことができるとともに、当該部位の応力腐食割れを防止することができる。
さらに、第２の空間に、第２の隔壁の先端から第３の隔壁の側に漏れ出した、皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料が流れ込んで、第３の隔壁の外側には、粉末材料が漏れ出ない（流れ出ない）ようになっている。
これにより、補修現場において、製膜に寄与しなかった粉末材料（原料粉末）を回収することができて、製膜に寄与しなかった粉末材料が水中に拡散するのを防止することができる。
【００２０】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法は、粉末材料を燃焼炎とともに吹き出すガンと、該ガンの外周から前方を覆う複数のカバーとを具えた補修装置を原子炉圧力容器の補修箇所に向けて設置し、前記ガンから粉末材料を燃焼炎とともに吹き出して、粉末材料の皮膜を補修箇所に形成させると共に、前記カバー間から燃焼ガスおよび原子炉容器内の水を吸引することで、残余の粉末材料を連続的に回収除去することを特徴とする原子炉圧力容器の残留応力改善方法であって、内側の前記カバー間によって形成された内側空間に、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料の大部分を流れ込ませ、前記内側空間よりも外側の前記カバー間によって形成された外側空間に、前記内側空間から漏れ出した、前記皮膜の形成に寄与しなかった粉末材料を流れ込ませる。
【００２１】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、原子炉圧力容器の内部（底部）に水が残っている状態でも、隔壁内の水だけを排水して施工することができて、しかも短時間で作業を完了することができる。
また、施工面には、高温水中という環境からＪ溶接部およびその周辺の表面を保護するとともに、Ｊ溶接部およびその周辺の残留応力を改善（低減）させる皮膜が形成されることになるので、Ｊ溶接部およびその周辺の腐食を防止し、当該部位の保守点検間隔を延ばすことができるとともに、当該部位の応力腐食割れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、原子炉圧力容器の内部に水が残っている状態でも施工することができて、しかも短時間で作業を完了することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法が適用される原子炉圧力容器を示す構成図である。
【図２】Ｊ溶接部の近傍を示す構成図である。
【図３】本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の概略を示す構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す構成図である。
【図５】第１の隔壁の円錐台部の先端と施工面との最短距離が大きい場合の問題点を説明するための図である。
【図６】第１の隔壁の円錐台部の先端と施工面との最短距離が小さい場合の問題点を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す概念図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法の概要を説明するためのである。
【図１２】本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法の概要を説明するためのである。
【図１３】本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法の概要を説明するためのである。
【図１４】本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法の概要を説明するためのである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法について、図１から図６を参照しながら説明する。図１は本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法が適用される原子炉圧力容器を示す構成図、図２はＪ溶接部の近傍を示す構成図、図３は本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の概略を示す構成図、図４は本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す構成図、図５は第１の隔壁の円錐台部の先端と施工面との最短距離が大きい場合の問題点を説明するための図、図６は第１の隔壁の円錐台部の先端と施工面との最短距離が小さい場合の問題点を説明するための図である。
【００２５】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法は、図１に示すような原子炉圧力容器１の、例えば、Ｊ溶接部２（図２参照）の残留応力（溶金が固まる際に引張応力として残存した応力）を改善させる（低減させる）のに用いられる。
原子炉圧力容器１は、原子炉冷却材圧力バウンダリとしての機能を維持しつつ、燃料集合体３を収容し、熱水を発生する。このとき、蓋４に取り付けられている制御棒駆動装置５によって制御棒６の位置を調整することにより、燃料集合体３の発熱量（出力）が制御され、熱水の温度制御がなされる。
【００２６】
蓋４と管台７とは、蓋４の下面（内面）側で溶接され、図２に示すように、容器本体８と管台７とは、容器本体８の底面（内面）側で溶接されており、これら溶接部分は「Ｊ溶接部」と呼ばれている。制御棒駆動軸（図示せず）を収容する管台７は、１００万キロワットクラスでは６０本以上に達し、林立した状態で蓋４および容器本体８に取り付けられている。
なお、Ｊ溶接部２は、溶接部分の形状が「Ｊ」形になっているので、「Ｊ溶接部」と呼ばれている。
【００２７】
本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置は、例えば、図３に示すようなＨＶＯＦ溶射ガン１１と、隔壁１２とを備えている。
ＨＶＯＦ溶射ガン１１は、燃焼チャンバ１３と、ノズル１４と、バレル１５とを備えている。燃焼チャンバ１３内では、燃料と酸素とが混合され、点火プラグ１６により着火されて燃焼炎が発生する。燃焼チャンバ１３内で発生した燃焼炎は、ノズル１４の途中に設けられたスロート１７で一度絞られた後、ノズル１４の末広がりとなった部分を通り、ストレートのバレル１５を通過して出口１５ａから排出される。燃料としては、水素、アセチレン、プロパン等のガスや灯油のような液体燃料が用いられる。粉末材料（原料粉末）は、ノズル１４の末広がりとなった部分の出口１４ａで負圧を利用して燃焼炎内に搬送ガスによって吹き込まれ、バレル１５内で加熱・加速されて燃焼炎とともにバレル１５の出口１５ａから放出され、隔壁１２の内周側を２０〜４０ｃｍ程度飛行して施工面（Ｊ溶接部２およびその周辺）１８に堆積して皮膜１９となる。
【００２８】
この場合に好適な粉末材料は耐食性に優れたものであり、例えば、Ｚｎ、Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ合金、ＳＵＳ３１６（Ｌ）、Ｎｉ−Ｃｒ合金（特に５０Ｎｉ−５０Ｃｒ）、ハステロイ（特にハステロイＢ、ハステロイＣ−２７６）、インコネル、インコロイ、モネル、ステライト、メテコ１６Ｃ相当（４種）、メテコ１５Ｅ相当（５種）、メテコ１８Ｃ相当（１種）、サーメット（ＷＣ−２７ＮｉＣｒなど）、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３などがある。
上述した粉末材料の具体例において、原子炉圧力容器のＪ溶接部およびその周辺の残留応力を改善するのに特に適しているのは、特に耐食性に優れ、かつ一次系で使用実績のあるものであり、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ、インコネル６２５などである。
【００２９】
また、燃料として使用される水素、アセチレン、プロパン、灯油のうち、原子炉圧力容器のＪ溶接部およびその周辺の残留応力を改善するのに特に適しているのは、当該部に対しては製膜品質を特に高く保つ必要があるため、灯油が適当である。これは、他の燃料よりもエネルギー密度（カロリー）が高いからである。
また、隔壁の断面視形状について、原子炉圧力容器のＪ溶接部およびその周辺の残留応力を改善するのに特に適しているのは、隔壁部の断面視形状は円形状を基本とするが、Ｊ溶接部周辺形状に合わせることが望ましい。これは、隔壁がマスキングの作用も兼ねることができるからである。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態に係る隔壁１２は、第１の隔壁２１と、第２の隔壁２２と、第３の隔壁２３とを備えている。第１の隔壁２１は、円筒部２１ａと、この円筒部２１ａと連続するようにして形成された円錐台部２１ｂとを備えており、第２の隔壁２２の（半径方向）内側に配置されている。第２の隔壁２２は、円筒部２２ａと、この円筒部２２ａと連続するようにして形成された円錐台部２２ｂとを備えており、第１の隔壁２１の（半径方向）外側で、かつ、第３の隔壁２３の（半径方向）内側に配置されている。第３の隔壁２３は、円筒部２３ａと、この円筒部２３ａと連続するようにして形成された円錐台部２３ｂとを備えており、第２の隔壁２２の（半径方向）外側に配置されている。
【００３１】
円錐台部２１ｂの先端２１ｃは、これから残留応力の改善を行おうとする施工面１８にＨＶＯＦ溶射ガン１１および隔壁１２がセットされた際（図４参照）に、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との最短距離、および円錐台部２３ｂの先端２３ｃと施工面１８との最短距離よりも大きくなるように設定されている。円錐台部２２ｂの先端２２ｃは、これから残留応力の改善を行おうとする施工面１８にＨＶＯＦ溶射ガン１１および隔壁１２がセットされた際（図４参照）に、円錐台部２１ｂの先端２１ｃと施工面１８との最短距離、および円錐台部２３ｂの先端２３ｃと施工面１８との最短距離よりも小さくなるように設定されている。円錐台部２３ｂの先端２３ｃは、これから残留応力の改善を行おうとする施工面１８にＨＶＯＦ溶射ガン１１および隔壁１２がセットされた際（図４参照）に、円錐台部２１ｂの先端２１ｃと施工面１８との最短距離よりも小さく、かつ、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との最短距離よりも大きくなるように設定されている。
また、円錐台部２３ｂの先端２３ｃには、周方向に沿ってＯリング等のシール部材（封止部材）２８が設けられている。シール部材２８の厚み（高さ：外径）は、これから残留応力の改善を行おうとする施工面１８にＨＶＯＦ溶射ガン１１および隔壁１２がセットされた際（図４参照）に、施工面１８に密着して、第３の隔壁２３の内側と外側とを完全に分離することができるように設定されている。
【００３２】
第１の隔壁２１と第２の隔壁２２とで形成される第１の空間２４には、例えば、サイクロンＣ１と、フィルターＦ１と、メカニカルブースターポンプＭＰ１と、ロータリーポンプＲＰ１とを備えた第１の排気排水回収系統２５が接続されており、第１の空間２４内に流入した粉末材料等は、第１の排気排水回収系統２５を介して排出されるようになっている。
一方、第２の隔壁２２と第２の隔壁２３とで形成される第２の空間２６には、例えば、ニードルバルブＶ２と、サイクロンＣ２と、フィルターＦ２と、ロータリーポンプＲＰ２とを備えた第２の排気排水回収系統２７が接続されており、第２の空間２６内に流入した粉末材料および大気等は、第２の排気排水回収系統２７を介して排出されるようになっている。
なお、ニードルバルブＶ２は排気量または排水量を微調整するために、サイクロンＣ１，Ｃ２は粗粒子を取り除くとともに、フィルターＦ１，Ｆ２の目詰まりを防止するために、フィルターＦ１，Ｆ２は微粒子を取り除くために、ロータリーポンプＲＰ１はメカニカルブースターポンプＭＰ１の排圧を確保して、メカニカルブースターポンプＭＰ１からの逆流を防止するために設けられている。
【００３３】
また、図５に示すように、円錐台部２１ｂの先端２１ｃと施工面１８との最短距離ｈが大きかったり、第１の排気排水回収系統２５の吸引力が強いと、製膜に（寄与する）有効な粉末材料を吸引してしまうおそれがあり、図６に示すように、円錐台部２１ｂの先端２１ｃと施工面１８との最短距離ｈが小さかったり、第２の排気排水回収系統２７の吸引力が弱いと、第１の隔壁２１の出口（より詳しくは、円錐台部２１ｂの先端２１ｃ）における流路抵抗が大きくなり、製膜に（寄与しない）有効でない粉末材料が上手く吸引できず、第１の隔壁２１内に滞留してしまうおそれがある。そのため、円錐台部２１ｂの先端２１ｃは、これらの点も考慮して設定されることになる。
一方、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との最短距離が大きいと、製膜に寄与せずに円錐台部２１ｂの先端２１ｃから漏れ出した粉末材料が、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との間から大量に漏れ出してしまうおそれがある。そのため、円錐台部２２ｂの先端２２ｃは、この点も考慮して、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との間から漏れ出す粉末材料の量が極力少なくなるように、すなわち、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との最短距離ができるだけ小さくなるように設定されることになる。
なお、第１の空間２４において排気される排気回収系統の吸引力よりも、第２の空間２６において排気される排気回収系統の吸引力の方が大きい。
さらに、第１の隔壁の先端と基板との最短距離をＲ１と、第２、３の隔壁の先端と前記基板との最短距離をそれぞれＲ２、Ｒ３とすると、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３≒０  となる。
【００３４】
本発明の第２実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法について、図７を参照しながら説明する。図７は本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す構成図である。
図７に示すように、本実施形態に係る隔壁１２は、第１の隔壁２１と、第２の隔壁２２と、第３の隔壁２３と、第４の隔壁３１とを備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３５】
第４の隔壁３１は、円筒部３１ａと、この円筒部３１ａと連続するようにして形成された円錐台部３１ｂとを備えており、第１の隔壁２１の（半径方向）内側に配置されている。
円錐台部３１ｂは、粉末材料が通過することのできる孔を多数有する多孔質材料やメッシュ状の材料で作られており、円錐台部３１ｂの先端３１ｃは、円錐台部２１ｂの先端２１ｃと同様、これから残留応力の改善を行おうとする施工面１８にＨＶＯＦ溶射ガン１１（図３参照）および隔壁１２がセットされた際（図７参照）に、円錐台部２２ｂの先端２２ｃと施工面１８との最短距離、および円錐台部２３ｂの先端２３ｃと施工面１８との最短距離よりも大きくなるように設定されている。
【００３６】
第４の隔壁３１と第１の隔壁２１とで形成される第３の空間３２には、例えば、ニードルバルブＶ０と、サイクロンＣ０と、フィルターＦ０と、ロータリーポンプＲＰ０とを備えた第３の排気排水回収系統３３が接続されており、第３の空間３２内に流入した粉末材料等は、第３の排気排水回収系統３３を介して排出されるようになっている。
なお、ニードルバルブＶ０は排気量または排水量を微調整するために、サイクロンＣ０は粗粒子を取り除くとともに、フィルターＦ０の目詰まりを防止するために、フィルターＦ０は微粒子を取り除くために設けられている。
【００３７】
つぎに、図１１から図１４を用いて、本発明に係る原子炉圧力容器の残留応力改善方法の概要を説明する。
なお、図１１から図１４には、第２実施形態に係る隔壁１２を示している。
【００３８】
まず、図１１に示すように、これから残留応力の改善を行おうとする施工面１８にＨＶＯＦ溶射ガン１１および隔壁１２をセットし、シール部材２８を施工面１８に密着させる。
つぎに、図１２に示すように、ロータリーポンプＲＰ０，ＲＰ１，ＲＰ２およびメカニカルブースターポンプＭＰ１（第１実施形態の場合はロータリーポンプＲＰ１，ＲＰ２およびメカニカルブースターポンプＭＰ１）を運転し、空間２４，２６，３２（第１実施形態の場合は空間２４，２６）内に存する水を排出する。
【００３９】
つづいて、図１３に示すように、ＨＶＯＦ溶射ガン１１を介して隔壁１２内に不活性ガス（Ｎ２ガス等）を投入し、隔壁１２内および施工面１８を十分に乾燥させる。
そして、ＨＶＯＦ溶射ガン１１を運転し、施工面１８に皮膜１９を製膜する。
【００４０】
第１実施形態および第２実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、原子炉圧力容器の内部（底部）に水が残っている状態でも、隔壁１２内の水だけを排水して施工することができて、しかも短時間で作業を完了することができる。
また、施工面１８には、高温水中という環境からＪ溶接部およびその周辺の表面を保護するとともに、Ｊ溶接部およびその周辺の残留応力を改善（低減）させる皮膜１９が形成されることになるので、Ｊ溶接部およびその周辺の腐食を防止し、当該部位の保守点検間隔を延ばすことができるとともに、当該部位の応力腐食割れを防止することができる。
【００４１】
さらに、第１の空間２４に、皮膜１９の形成に寄与しなかった粉末材料の大部分が流れ込み、第２の空間２６に、第２の隔壁２２の先端２２ｃから第３の隔壁２３の側に漏れ出した、皮膜１９の形成に寄与しなかった粉末材料が流れ込んで、第３の隔壁２３の外側には、粉末材料が漏れ出ない（流れ出ない）ようになっている。
これにより、補修現場において、製膜に寄与しなかった粉末材料（原料粉末）を回収することができて、製膜に寄与しなかった粉末材料が水中に拡散するのを防止することができる。
また、図３に示すように、半径方向外側に位置して、製膜に（寄与しない）有効でない速度の遅い粉末材料は、第１の隔壁２１の円錐台部２１ｂの内周面に衝突し、第１の隔壁２１の円錐台部２１ｂの内周面に堆積していくことになる。
これにより、施工面１８には、半径方向内側に位置して、製膜に有効な速度の速い粉末材料のみが到達することになり、施工面１８に良好な皮膜１８を効率よく製膜することができて、製膜品質を向上させることができる。
【００４２】
第２実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、第４の隔壁３１の円錐台部３１ｂが目詰まりしてから、第４の隔壁３１の円錐台部３１ｂの内周面に粉末材料が堆積していくことになり、長時間連続して使用することができて、施工面１８に連続した良好な皮膜を製膜することができる。
【００４３】
本発明の第３実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法について、図８を参照しながら説明する。図８は本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す構成図である。
本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置は、第２の排気排水回収系統２７の代わりに図８に示す排気排水回収系統４１が設けられており、第３の排気排水回収系統３３の代わりに図８に示す排気排水回収系統４１が設けられているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００４４】
排気排水回収系統４１は、水槽４２と、ポンプ４３と、アスピレータ（エジェクター）４４とを備えており、水槽４２内に溜められた水をポンプ４３により循環させ、アスピレータ４４に減圧状態を発生させて、第２の空間２６内に流入した粉末材料および大気等を吸引して、第２の空間２６内から排出し、第３の空間３２内に流入した粉末材料等を吸引して、第３の空間３２内から排出するものである。
【００４５】
本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、粉末材料は水槽４２内に回収されることになるので、サイクロンＣ０，Ｃ２、フィルターＦ０，Ｆ２を不要とすることができる。
その他の作用効果は、上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４６】
本発明の第４実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法について、図９および図１０を参照しながら説明する。図９は本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す概念図、図１０は本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置の要部を示す断面図である。
本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置は、円錐台部３１ｂの内周面３１ｄに、可撓性および耐熱性を有し、かつ、粉末材料が入り込むことのできる孔を多数有する多孔質材料で作られたロープ５１が、図９および図１０に示すように、螺旋状に配置されているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００４７】
図９に示すように、ロープ５１は、図示しないロープ移動機構（例えば、ロープ５１を円錐台部３１ｂ内に順次送り込むロープ送り込み機構や、ロープ５１を円錐台部３１ｂ内から順次引き出すロープ引き出し機構）により、円錐台部３１ｂの内周面３１ｄに沿って旋回しながら縮径側（先端側）から拡径側（円筒部側）に向かって移動していくようになっている。
【００４８】
本実施形態に係る原子炉圧力容器の残留応力改善装置および原子炉圧力容器の残留応力改善方法によれば、製膜に（寄与しない）有効でない粉末材料は、ロープ５１に付着した後、ロープ５１とともに隔壁１２の外に排出されることになるので、円錐台部３１ｂの目詰まりを防止することができ、原子炉圧力容器の残留応力改善装置を長時間連続して使用することができて、施工面１８に連続した良好な皮膜１９を製膜することができる。
その他の作用効果は、上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、ロータリーポンプＲＰ１の代わりに、ダイヤフラムポンプや真空ポンプ、ブロワー等を採用することもできる。
【００５０】
また、ＨＶＯＦ溶射法の代わりに、コールドスプレー法を採用することもできる。すなわち、ＨＶＯＦ溶射ガン１１の代わりに、粉末材料を溶融させることなく、不活性ガスとともに超音速流で固相状態のまま基板（基材）に衝突させて皮膜を形成するコールドスプレーガン（図示せず）を採用することもできる。
【００５１】
さらに、ＨＶＯＦ溶射ガン１１および隔壁１２が６軸アームロボット（図示せず）に取り付けられ、隔壁１２を構成する第１の隔壁２１、第２の隔壁２２、第３の隔壁２３、第４の隔壁３１の円錐台部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，３１ｂの代わりに、６軸アームロボットの動き、および施工面１８の形状（凹凸）にあわせて円錐台部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，３１ｂの先端２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，３１ｃと施工面１８との最短距離を自動的に調整する可変の円錐台部６１（図２参照）が設けられているとさらに好適である。
これにより、原子炉圧力容器の残留応力改善作業を自動化することができて、作業者の安全性を確保することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１    原子炉圧力容器
２    Ｊ溶接部
１１    ＨＶＯＦ溶射ガン（ガン）
１２    隔壁
１８    施工面
１９    皮膜
２１    第１の隔壁
２１ａ  円筒部
２１ｂ  円錐台部
２１ｃ  先端
２２    第２の隔壁
２２ａ  円筒部
２２ｂ  円錐台部
２２ｃ  先端
２３    第３の隔壁
２３ａ  円筒部
２３ｂ  円錐台部
２３ｃ  先端
２４    第１の空間
２５    第１の排気排水回収系統
２６    第２の空間
２７    第２の排気排水回収系統
２８    シール部材
３１    第４の隔壁
３１ａ  円筒部
３１ｂ  円錐台部
３１ｃ  先端
３１ｄ  内周面
３２    第３の空間
３３    第３の排気排水回収系統
５１    ロープ
６１    円錐台部
【図１】
0005622407.tif 000002
【図２】
0005622407.tif 000003
【図３】
0005622407.tif 000004
【図４】
0005622407.tif 000005
【図５】
0005622407.tif 000006
【図６】
0005622407.tif 000007
【図７】
0005622407.tif 000008
【図８】
0005622407.tif 000009
【図９】
0005622407.tif 000010
【図１０】
0005622407.tif 000011
【図１１】
0005622407.tif 000012
【図１２】
0005622407.tif 000013
【図１３】
0005622407.tif 000014
【図１４】
0005622407.tif 000015