(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉容器の底部ヘッド貫通部を修理するための方法であって、前記貫通部が、内部溶接ビード（１１）によって原子炉容器の底部ヘッド（１ａ）の内壁に固定されて、原子炉容器の底部ヘッド（１ａ）の外部へ突出してなる管（１０）を備え、前記管(１０)が前記原子炉容器の底部ヘッド（１ａ）の外壁（１ｂ）と共に原子炉容器の溝部（１５）を形成する、上記方法において、
−  管（１０）及び原子炉容器の底部ヘッド（１ａ）の外側における内部溶接ビード（１１）を通した漏出を示す硼素の堆積物を観察した後に、修理すべき原子炉容器の底部ヘッド貫通部に対応するモックアップであって、モックアップの容器の底部ヘッド部分（１００ａ）と、前記部分（１００ａ）の外壁（１００ｂ）と共にモックアップの溝部（２５）を形成するモックアップの管（２０）とを備えてなるモックアップが準備され、このモックアップを、放射線の存在しない領域に配置する段階と、
−  モックアップにおける２つのハーフ・インサート（３０ａ，３０ｂ）を、このモックアップの溝部（２５）に固定する段階であって、モックアップにおけるそれぞれのハーフ・インサートは、モックアップ管のまわりに形成されたモックアップの溝部（２５）の半分の輪郭に対応した輪郭を有しているような、上記段階と、
−  再び、このモックアップの溝部（２５）内に、溶接ビード（３５）を自動的に遠隔制御にて形成し、溶接パスの良好な分配を確認する段階と、
−  この溶接ビード（３５）が確認された後に、モックアップに、溶接ビード（３５）の寸法的な点検を実行する段階と、
−  修理すべき原子炉容器の底部ヘッド貫通部の管（１０）から硼素を取り除く段階と、
−  原子炉容器上の２つのハーフ・インサート（３０ａ，３０ｂ）を原子炉容器に固定する段階と、溶接ビード（３５）を自動的に遠隔制御によって形成する段階とを、修理すべき原子炉容器の底部ヘッド貫通部の原子炉容器の溝部（１５）に直接実行する段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
溶接ビード（３５）が修理すべき原子炉容器の底部ヘッド貫通部に、複数の層（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，…，３５ｎ）として、自動的に形成され、それぞれの層（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，…，３５ｎ）が少なくともひとつのパス（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…，３６ｎ）から構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の層（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，…，３５ｎ）が、４軸の運動を有する自動溶接トーチによって形成され、前記トーチは、放射線の存在しない領域から遠隔的に制御されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
修理すべき原子炉容器の底部ヘッド貫通部に溶接ビード（３５）の第１の層（３５ａ）及び最後の層（３５ｎ）が形成された後に、液体浸透探傷試験が実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
修理すべき原子炉容器の底部ヘッド貫通部に、溶接ビード（３５）の第１の層（３５ａ）と最後の層（３５ｎ）とを形成する間に、少なくとも１回の中間的な液体浸透探傷試験が実行されることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
原子炉容器の溝部（１５）を充填するために、それぞれの層（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，…，３５ｎ）について、少なくとも１回の溶接パス（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…，３６ｎ）が自動的に実行されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
モックアップ及び原子炉容器におけるそれぞれのハーフ・インサート（３０ａ，３０ｂ）が、三角形の断面を有していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
原子炉容器の溝部（１５）の底部に配置される原子炉容器におけるそれぞれのハーフ・インサート（３０ａ，３０ｂ）における断面の三角形の角が、平坦にされることが含まれることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉容器の底部ヘッド貫通部を修理する方法に関し、特に加圧水型の原子炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型の原子炉は、原子炉の運転中に加圧水からなる冷却流体で満たされる容器を備えている。燃料集合体からなる原子炉の炉心は、冷却水に完全に浸される。
そうした原子炉を運転するとき、原子炉の運転中の炉心について測定することが必要になる。特に、炉心の高さにわたる様々な箇所において中性子束の測定値を得て、一般に高さ方向に対応する、炉心の軸線方向に沿った、中性子束密度分布及びパワー分布を知る必要がある。
【０００３】
炉心を構成している燃料集合体は、その中心部分に、計装管を具備していて、その内部には、炉心の全高にわたり、密封されたシンブルが導入され、シンブルの中には、原子炉の運転中に、中性子束計測プローブが配置される。
中性子束の測定を実行する、それぞれの燃料集合体に関連したシンブルは、例えば、炉心の燃料を再装荷するとき、これらの組立体から取り出されなければならない。従って、これらのシンブルは、容器の下方部分を測定室又は計測室に接続するガイド管の内部にて動いて摺動するように取り付けられ、測定室においては、炉心に挿入された端部とは反対側にあるシンブルの端部にアクセス可能になっていて、前記プローブから測定信号を収集すべくプローブを動かし、また、ガイド管の内部においてシンブルを動かすようになっている。シンブルは、単に押したり引いたりすることで、ガイド管の内部を移動し、充分なクラアランスが設けられていて、ガイド管の大部分の経路が屈曲しているという事実にかかわらず、シンブルに働く力を制限するようになっている。
【０００４】
燃料棒に関連した様々なシンブルを炉心に貫通させるために、容器の底部貫通管と称される多数の管が容器の底部ヘッドを通り抜けている。
それぞれの容器の底部貫通管は、一方においては、シンブルの通路のための計装カラムにおいて容器の内部に出現する上端を有し、他方においては、この容器の外部に出現し、対応するシンブルのガイド管に結合された下端を有する。それぞれの管は、「インコネル」の合金から作られて、ステンレス鋼の層でコーティングされたフェライト質の鋼で作られた容器の底部ヘッドの内壁に、「インコネル」合金で作られた溶接ビードによって固定され、これは特に、この容器の内側と外側との密封を意図している。
【０００５】
現在、判明したところによれば、原子炉をある程度の時間にわたって運転した後には、容器の底部ヘッド貫通部の管の溶接ビードの内側に微小亀裂が形成され、管の表面から水滴の漏れを生じ、前記管の外面には、原子炉の中性子束減速剤として原子炉の冷却水に含有される硼素に由来する、白っぽい堆積物がもたらされる。
これは、硼素は冷却水に溶けており、この冷却水が容器の底部ヘッド貫通部の管に沿って漏れると、冷却水は、容器の内部に行き渡る圧力及び温度のために気化するためである。従って、粉末の堆積物の形態である硼素は、管の外面に存在すると共に、容器の底部ヘッドの壁の厚みにわたって、及びこの管に沿って容器の外部に存在する。
この問題点を補修するために当業者が自然に思い付くひとつの修理方法は、容器の外壁と、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部の外壁とが交差している箇所の空間（この空間を以下「溝部」と称する）に、溶接ビードを堆積させることである。
【０００６】
しかしながら、多くの問題点が発生する。
第１に、作業を実行しなければならない領域である、原子炉容器の下方には、強い放射線があるので、人間の存在は排除される。第２に、溝部はゆがんだ曲線に従った変化する輪郭を有するので、前記溝部内に複数の層からなる溶接ビードを堆積させるには、人間の存在なしに、高い放射線の領域で作業を実行することが可能な、自動溶接ツールを使用することが必要になる。
【０００７】
加えて、溝部に溶接が実行されるとき、管の外壁に堆積した硼素は、この壁と容器の底部ヘッド壁との間において、溶接金属と混合し、従って、長期的には、溶接ビードにクラックを生じさせて、所望の密封を排除するリスクがある。
公知の方法は、容器の内側から、容器の底部ヘッド貫通部の管に、最初に栓をして、次に、容器壁の厚みの実質的に中間まで、容器の底部ヘッド貫通部の管を切断し、この管部分を取り除いた後に、新たな管部分と交換することから構成される。
次に、管を所定位置に保持して密封するために、容器の底部ヘッドの外壁と、新たな管部分の外壁との間に残された溝部に、溶接ビードを堆積させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述した不都合を回避し、特に、管に栓をする予備的な作業を回避し、その結果、オペレータが高い放射線の領域に居なければならない時間を短縮できるような、容器の底部ヘッド貫通部を修理する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明の主題は、原子炉における容器の底部ヘッド貫通部を修理するための方法であって、前記貫通部が、内部溶接ビードによって容器の底部ヘッドの内壁に固定されて、容器の底部ヘッドの外部へ突出してなる管を備え、前記容器の底部ヘッドの外壁と共に形成され、溝部を備えているような上記方法において、
−  管及び容器の底部ヘッドの外側における内部溶接ビードを通した漏出を示す硼素の堆積物を観察した後に、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部に対応するモックアップであって、容器の底部ヘッド部分と、前記部分と共に溝部を形成する管とを備えてなるモックアップが準備され、このモックアップを、放射線の存在しない領域に配置する段階と、
−  ２つのハーフ・インサートを、このモックアップの溝部に固定する段階であって、それぞれのハーフ・インサートは、溝部の半分の輪郭に対応した輪郭を有しているような、上記段階と、
−  再び、このモックアップの溝部内に、溶接ビードを自動的に形成し、溶接パスの良好な分配を確認する段階と、
−  この溶接ビードが確認された後に、モックアップに、溶接ビードの寸法的な点検を実行する段階と、
−  好ましくは払い除けることによって、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部の管から硼素を取り除く段階と、
−  ２つのハーフ・インサートを固定する段階と、溶接ビードを自動的に遠隔制御によって形成する段階とを、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部の溝部に直接実行する段階と、を備えていることを特徴とする方法に関する。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、
−  修理すべき容器の底部ヘッド貫通部に、それぞれの層が少なくともひとつのパスから構成されてなる複数の層として、溶接ビードが自動的に形成され、
−  様々な層が、４軸の運動を有する自動溶接トーチによって形成され、前記トーチは、放射線の存在しない領域から遠隔的に制御され、
−  修理すべき容器の底部ヘッド貫通部に第１の層及び最後の層の溶接ビードが形成された後に、液体浸透探傷試験が実行され、好ましくはかかる試験が３層毎に実行され、
−  修理すべき容器の底部ヘッド貫通部に、溶接ビードの第１の層と最後の層とを形成する間に、少なくとも１回の中間的な液体浸透探傷試験が実行され、
−  溝部を充填するために、それぞれの層について、少なくとも１回の溶接パスが自動的に実行され、
−  それぞれのハーフ・インサートが、三角形の断面を有しており、及び、
−  溝部の底部に配置されるそれぞれのハーフ・インサートにおける断面の三角形の角度には、平坦が含まれる。
本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照した、例示的な以下の説明によって明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、燃料集合体からなる炉心２（図示せず）を含んでなる、加圧水型原子炉の容器１の底部ヘッド１ａを模式的に示している。容器の底部ヘッド１ａは、球形のドームの形態を有している。この容器の底部ヘッドの内壁は、ステンレス鋼のコーティング８にて覆われており、外壁はインコネルのコーティング１０ｃにて覆われている。
このタイプの原子炉の運転中には、特に、この炉心の高さにわたる様々な箇所にて中性子束分布を判断するために、炉心２に対して測定が行われる。これを行うために、炉心２を構成している燃料集合体は、その中心部分に計装管５を備え（図２）、その内部には、炉心の全高にわたって、密封されたシンブル６が挿入され、シンブルの内部において、原子炉の運転中には中性子束測定プローブが移動する。
【００１２】
シンブル６は、例えば炉心に再装荷するときには、燃料集合体から取り外される必要がある。
従って、これらのシンブルは、容器の底部ヘッド貫通部の管１０の下方部分を測定室又は計測室（図示せず）に結合しているガイド管７（図１及び図２）の内部にて動いて摺動できるように取り付けられ、測定室においては、炉心に挿入された端部とは反対側にあるシンブルの端部にアクセス可能になっていて、測定信号を収集すべくプローブを動かし、また、ガイド管７の内部においてシンブルを動かすようになっている。
【００１３】
図１に示すように、燃料集合体に関連した様々なシンブルを炉心２の内部に貫通させるために、容器の底部ヘッド１ａには容器の底部ヘッド貫通部の管１０が貫設されている。
より詳しくは、図２に示すように、それぞれの容器の底部ヘッド貫通部における管１０は、計装管５の内部に出現する上端１０ａと、容器の底部ヘッド１ａの外部へ出現し、対応するシンブル６のガイド管７に結合された下端とを有する。
それぞれの管１０は、溶接ビード１１によって、容器の底部ヘッド１ａの内壁に固定されている。
【００１４】
図１から明らかなように、容器の底部ヘッド１ａは、複数の管１０を具備し、これらの管は、容器の長手軸線に対して略平行になっていて、容器の底部ヘッドの球形のドームにおける様々な箇所に分布している。それぞれの容器の底部ヘッド貫通部における管１０は、容器の底部ヘッド１ａの外壁１ｂと一緒になって溝部１５を形成しており、この溝部は、この容器の底部ヘッド１ａが球形ドーム状であることから、ゆがんだ曲線に沿った交差部を有している。これは、図２に示すように、管１０のまわりの溝部１５の開口部が、一方においては、容器の底部ヘッドにおける貫通位置に従って変化し、他方においては、管のまわりの半径方向の向きに従って変化するためである。
【００１５】
保守点検において、もしも、堆積物の形態の硼素の存在が、容器の底部ヘッド１ａの外部において、容器の底部ヘッド貫通部の管１０の外壁に検出されたならば、この管１０の溶接ビード１１はクラックを生じていて、前記管１０に修理を実行しなければならないことを意味する。
本発明の方法によれば、このタイプの修理をあらかじめ実行することができ、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部に対応するモックアップにすべての必要な作業を行い、前記モックアップは放射線の存在しない領域に配置され、次に、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部への直接的な作業を再現し、それにより、高い放射線の領域におけるオペレータの作業時間及び滞在時間を著しく減少させることが可能になる。
【００１６】
従って、図３に示すように、モックアップが構成され、このモックアップは、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部に対応していて、容器の底部ヘッド１ａの部分と同一の特性及び同一の寸法を有してなる容器の底部ヘッド部分１００ａを通り抜けた、管２０の部分を備えている。管２０は、容器の底部ヘッド１００ａの外壁１００ｂと共に、溝部２５を形成し、溝部は、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部の管１０における溝部１５と同一になっている。このモックアップにおける容器の底部ヘッド１００ａの外壁１００ｂは、インコネルのコーティング１００ｃによって覆われており、このコーティングは、容器の底部ヘッド１ａにおける外壁１ｂに設けられたコーティングと同一になっている。
【００１７】
いったん、このモックアップが生産されたならば、インサート３０が準備され、このインサート３０は、図４に示すように、２つのハーフ・インサート３０ａ，３０ｂから構成され、それぞれ溝部２５の半分の輪郭に対応した輪郭を有している。２つのハーフ・インサート３０ａ，３０ｂは、それぞれ三角形の横断面を有していて、溝部２５と同様に、ゆがんだ曲線に沿って変化する輪郭を有している。
【００１８】
２つのハーフ・インサート３０ａ，３０ｂは、溝部２５に配置され、モックアップの容器の底部ヘッド部分１００ａの外壁１００ｂに固定され、また、このモックアップの管２０の外壁に固定される。これらのハーフ・インサート３０ａ，３０ｂは、例えば、手作業によるスポット溶接によって、または、その他の任意の方法によって、固定される。
次に、参照符号３５によって示された溶接ビードが、モックアップの溝部２５に形成される。
【００１９】
図３に示すように、溶接ビード３５は、貫通管のまわりに容易に配置されて遠隔制御されるように特別にデザインされた溶接トーチによって自動的に形成され、溶接ビードは、複数の層３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，…，３５ｎとして形成され、それぞれの層は複数のパス３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…，３６ｎを備え、その数は溝部２５の幅に従って決定され、これにより、モックアップにおける容器の底部ヘッド１００ａの外壁１００ｂを管２０の外壁から隔てている隙間を充填する。
【００２０】
図３においては、図面を容易に理解できるように、それぞれの層の様々なパスを楕円形の断面にて示しているけれども、それぞれの層のパスを形成する溶接金属が、均質な全体を構成することは明らかである。
図３に示した例においては、第１の層３５ａは、ひとつのパス３６ａから構成されており、この第１の層は、溝部２５の２つの側壁を隔てている空間を充填する。第２の層３５ｂは、溝部２５が幅狭になる領域においては、２つのパス３６ｂから構成され、溝部２５が幅広になる領域においては、３つのパス３６ｂから構成されて、溝部２５の２つの側壁を隔てている空間を充填する。第３の層３５ｃは、溝部２５が最も幅狭になる領域においては、３つのパス３６ｃから構成され、領域２５が最も幅広になる領域においては、この第３の層３５ｃは５つのパス３６ｃから構成される。これらの例は、例示として与えられたものであり、溝部２５の深さに応じて、溶接ビード３５は、ｎ層から構成され、それぞれの層自体は、１〜ｎ回の溶接パスから構成される。
【００２１】
それぞれの層におけるそれぞれのパスは、前記した溶接トーチによって自動的に実行され、溝部２５の最下位箇所から開始して、最上位箇所へと向けて、この溝部２５の半分の経路にわたって上昇する。この同一のパスにおける第２の半分の経路は、常に、最下位箇所から再開始して、溝部２５の最上位箇所へと向けて上昇し、この溝部２５の全周にわたって、連続的な溶接パスを実行する。
【００２２】
溶接ビード３５のそれぞれの層のパスは、ゆがんだ曲線に沿った交差部の軌跡に従うように、４軸の運動を有する自動的な溶接トーチを使用して実行され、好ましくはＴＩＧタイプ（図示せず）の溶接であり、自動溶接トーチを位置決めするベースを支持しているモックアップの管２０に固定されたトング装置を備え、このトング装置とこの位置決めベースとは、溶接ビード３５を形成する動作の全体にわたって所定位置に維持される。
この溶接ビード３５が形成された後に、この溶接ビードに対する寸法的な点検が実行され、もしも、この溶接ビードが確認されたならば、モックアップに対して行われた修理方法の様々な作業は確認され、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部の管１０に修理を実行するための承認が与えられる。
【００２３】
実際の修理を実行する前に、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部における管１０の外壁に堆積した硼素を、好ましくは払い除けることで、又は任意のその他の適当な手段によって取り除く。
次に、インサート３０における２つのハーフ・インサート３０ａ，３０ｂを溝部１５に固定し、この溝部１５におけるインサート３０の上部に、モックアップに形成された溶接ビード３５と同一のツールを用いて同一な溶接ビード３５を堆積させることからなる作業を、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部の管１０に対して直接再現する。
望ましくは、特に溶接ビード３５の第１の層と最後の層とが形成された後には、液体浸透探傷試験が実行される。また、溶接ビードの第１の層と最後の層との形成の間においては、少なくとも１回の中間的な液体浸透探傷試験が実行され、例えば、４つの層の形成毎に行われる。
【００２４】
望ましくは、液体浸透探傷試験は、３層毎に実行される。
変形例としては、溝部の底部１５に配置されるインサート３０におけるハーフ・インサート３０ａ，３０ｂの横断面の三角形の角度には、平坦であることも含まれ、このインサートは、容器の底部ヘッドと管との外壁の交差部には接触せず、というのは、この結合部領域は硼素を含んでいるためである。
望ましくは、修理後の容器の底部ヘッド貫通部の管１０に対しては、溶接ビード３５についての寸法的な一致の点検は実行されることがなく、これにより、オペレータを高いレベルの放射線に被爆させることはないが、同じ条件下においてモックアップに形成された溶接ビードの寸法的な点検によって正当性は得られる。
もしも、液体浸透探傷試験によって、不一致が明らかになったならば、欠陥がある領域は、溶接トーチによって再溶融されて、次に、この領域について、別の液体浸透探傷試験が実行される。もちろん、溶接と試験の作業のすべては、カメラによって監視される。
溶接ビードを形成する前にインサートを配置することで、容器の底部壁と管との間に存在する硼素が、溶接ビードの形成中に溶接金属と混合することは防がれる。
加えて、すべての修理作業を、あらかじめ、放射線領域から離れた現場にあるモックアップに対して実行することで、オペレータを高レベルの放射線に被爆させずに、修理方法の実行可能性を保証することが可能になる。
従って、そうした方法は、オペレータが放射線領域に居ることを最小化する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、加圧水型原子炉の容器の下方部分を示した模式的な断面及び立面図である。
【図２】図２は、容器の底部ヘッド貫通部を示した模式的な軸線断面図である。
【図３】図３は、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部のための、モックアップの管を示した模式的な軸線断面図であって、本発明による修理方法の様々な段階のうち、いくつかの段階を示している。
【図４】図４は、修理すべき容器の底部ヘッド貫通部における管に対応する、モックアップの管を示した模式的な拡大図であって、２つのハーフ・インサートが示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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