(57)【要約】【課題】管台補修方法及び原子炉容器において、補修作業を容易に行うことで作業性の向上を可能とすると共に補修コストの低減を可能とする。【解決手段】開先溶接部２０６における炉内計装筒２０４との接続部（トレパニング加工部２０８）を除去する工程と、下鏡６６から炉内計装筒２０４を除去する工程と、開先溶接部２０６を除去してプラグ装着開口２１１を加工する工程と、プラグ装着開口２１１にプラグ２１２を溶接して固定する工程とを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉容器の半球部に形成された取付孔に炉内計装筒が挿入され、前記半球部の内面側が開先溶接されて前記炉内計装筒が固定された計装管台の補修方法であって、
開先溶接部における前記炉内計装筒との接続部を除去する工程と、
前記半球部から前記炉内計装筒を除去する工程と、
前記開先溶接部を除去してプラグ装着部を加工する工程と、
前記プラグ装着部にプラグを溶接して固定する工程と、
を有することを特徴とする管台補修方法。
【請求項２】
前記半球部は、内面に耐応力腐食性を有する溶接肉盛層が設けられ、前記プラグは、前記プラグ装着部に嵌合した状態で、外周部が前記溶接肉盛層に溶接により固定されることを特徴とする請求項２に記載の管台補修方法。
【請求項３】
前記プラグは、上方への突出部が設けられ、前記プラグ装着部に嵌合した状態で、前記突出部の外面が前記半球部に溶接により固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の管台補修方法。
【請求項４】
前記突出部は、前記プラグの外周上部に沿った縦壁部を有し、該縦壁部の内側に凹部が設けられることを特徴とする請求項３に記載の管台補修方法。
【請求項５】
前記開先溶接部を切削除去した後、この切削面における欠陥の未検出を確認してから、前記プラグ装着部を加工することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の管台補修方法。
【請求項６】
前記プラグ装着部は、前記取付孔より大きい開口であり、前記プラグを支持する支持面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の管台補修方法。
【請求項７】
下部が半球形状をなす原子炉容器本体と、
半球形状をなして前記原子炉容器本体の上部に装着される原子炉容器蓋と、
前記原子炉容器本体の側部に設けられる入口ノズル及び出口ノズルと、
前記原子炉容器本体の内部に配置されて多数の燃料集合体からなる炉心と、
前記燃料集合体に対して挿入可能な多数の制御棒と、
前記制御棒を上下動可能な制御棒駆動装置と、
前記原子炉容器本体の下部に設けられて中性子束検出器を挿入可能な複数の計装管台と、
前記複数の計装管台のうちのいずれかの管台取付孔を施栓するプラグと、
を有することを特徴とする原子炉容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉容器に設けられる管台を補修するための管台補修方法、並びに、管台が設けられる原子炉容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を備える原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。
【０００３】
このような原子力発電プラントにて、加圧水型原子炉は、十分な安全性や信頼性を確保するために各種の構造物などを定期的に検査する必要がある。そして、各検査を施工して不具合を発見した場合は、その不具合に関係する必要箇所を補修している。例えば、加圧水型原子炉にて、原子炉容器本体は、下鏡を貫通する多数の計装管台が設けられ、この各計装管台は、炉内側の上端部に炉内計装案内管が固定される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブが連結されている。そして、中性子束を計測可能な中性子束検出器は、コンジットチューブにより計装管台から炉内計装案内管を通して炉心（燃料集合体）まで挿入可能となっている。
【０００４】
この計装管台は、ニッケル基合金製の炉内計装筒が低合金鋼製の原子炉容器本体の取付孔に嵌入し、ニッケル基合金製の材料により溶接されて形成されている。そのため、長期の使用により、炉内計装筒に応力腐食割れが発生する可能性があり、この応力腐食割れが発生したときには、計装管台を補修する必要が生じる。従来の管台補修方法としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された管台部補修方法は、容器の内表面をＪ開先を含む範囲に略円筒形状に掘設して肉盛開先部を形成し、肉盛開先部の外側面の延長部を形成する内側端面を有するプラグ本体部及び内側端面から突出して肉盛開先部と略同一軸線中心を有する突起部を有するプラグを、内側端面と肉盛開先部の外側面とが略一致するように管台孔に挿着し、肉盛開先部に肉盛溶接によって肉盛溶接部を形成し、肉盛溶接部にＪ開先を形成し、管台を挿入して溶接するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０７５４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の管台補修方法では、容器の内表面に肉盛開先部を形成し、プラグを管台孔に挿着して肉盛溶接した後にＪ開先を形成し、ここに管台を挿入して溶接している。そのため、新たに装着する管台を精度良く装着することができるものの、補修工程が複雑となり、補修コストが増加してしまう。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、補修作業を容易に行うことで作業性の向上を可能とすると共に補修コストの低減を可能とする管台補修方法及び原子炉容器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】
上記の目的を達成するための本発明の管台補修方法は、原子炉容器の半球部に形成された取付孔に炉内計装筒が挿入され、前記半球部の内面側が開先溶接されて前記炉内計装筒が固定された計装管台の補修方法であって、開先溶接部における前記炉内計装筒との接続部を除去する工程と、前記半球部から前記炉内計装筒を除去する工程と、前記開先溶接部を除去してプラグ装着部を加工する工程と、前記プラグ装着部にプラグを溶接して固定する工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、開先溶接部における炉内計装筒との接続部を除去し、半球部から炉内計装筒を除去し、開先溶接部を除去してプラグ装着部を加工し、このプラグ装着部にプラグを溶接して固定する。即ち、計装管台から炉内計装筒を除去すると共に、開先溶接部を全て除去し、プラグを固定することで、計装管台を使用不能とする。原子炉容器に計装管台が多数設けられていることから、少数の計装管台を使用不能としても、他の計装管台により対応することが可能となり、計装管台を修復するのに比べて補修作業を容易に行うことで作業性を向上することができると共に、補修コストを低減することができる。
【００１０】
本発明の管台補修方法では、前記半球部は、内面に耐応力腐食性を有する溶接肉盛層が設けられ、前記プラグは、前記プラグ装着部に嵌合した状態で、外周部が前記溶接肉盛層に溶接により固定されることを特徴としている。
【００１１】
従って、プラグをプラグ装着部に嵌合した状態で外周部を溶接肉盛層に溶接するため、溶接が原子炉容器に熱の影響をほとんど与えることはなく、熱処理を不要として補修作業を容易に行うことができ、作業性を向上することができる。
【００１２】
本発明の管台補修方法では、前記プラグは、上方への突出部が設けられ、前記プラグ装着部に嵌合した状態で、前記突出部の外面が前記半球部に溶接により固定されることを特徴としている。
【００１３】
従って、プラグをプラグ装着部に嵌合した状態で、突出部の外面を半球部に溶接により固定することで、溶接材料を減少して溶接コストを低減することができると共に、溶接作業を容易に行うことができる。
【００１４】
本発明の管台補修方法では、前記突出部は、前記プラグの外周上部に沿った縦壁部を有し、該縦壁部の内側に凹部が設けられることを特徴としている。
【００１５】
従って、プラグの外周上部に縦壁部を設けると共に、その内側に凹部を設けることで、プラグの軽量化が可能となり、低コスト化を可能とすることができると共に、溶接の熱が凹部を介して放熱されることとなり、溶接品質を向上することができる。
【００１６】
本発明の管台補修方法では、前記開先溶接部を切削除去した後、この切削面における欠陥の未検出を確認してから、前記プラグ装着部を加工することを特徴としている。
【００１７】
従って、開先溶接部を切削除去した面における欠陥の未検出を確認することで、良質な原子炉容器を維持することができる。
【００１８】
本発明の管台補修方法では、前記プラグ装着部は、前記取付孔より大きい開口であり、前記プラグを支持する支持面を有することを特徴としている。
【００１９】
従って、プラグがプラグ装着部に装着され、半球部に固定されたとき、プラグの重量は、プラグ装着部の支持面に支持されることとなり、プラグを半球部に固定するための溶接部を簡素化することができる。
【００２０】
また、本発明の原子炉容器は、下部が半球形状をなす原子炉容器本体と、半球形状をなして前記原子炉容器本体の上部に装着される原子炉容器蓋と、前記原子炉容器本体の側部に設けられる入口ノズル及び出口ノズルと、前記原子炉容器本体の内部に配置されて多数の燃料集合体からなる炉心と、前記燃料集合体に対して挿入可能な多数の制御棒と、前記制御棒を上下動可能な制御棒駆動装置と、前記原子炉容器本体の下部に設けられて中性子束検出器を挿入可能な複数の計装管台と、前記複数の計装管台のうちのいずれかの管台取付孔を施栓するプラグと、を有することを特徴とするものである。
【００２１】
従って、原子炉容器本体の下部に複数の計装管台が設けられると共に、不要な計装管台がプラグにより施栓されることとなり、補修後の原子炉容器は、高い耐応力腐食性が確保されることとなり、補修コストを低減して耐応力腐食性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の管台補修方法によれば、開先溶接部における炉内計装筒との接続部を除去し、半球部から炉内計装筒を除去し、開先溶接部を除去してプラグ装着部を加工し、このプラグ装着部にプラグを溶接して固定するので、計装管台を修復するのに比べて補修作業を容易に行うことで作業性を向上することができると共に、補修コストを低減することができる。また、原子炉容器によれば、原子炉容器本体の下部に複数の計装管台が設けられると共に、不要な計装管台がプラグにより施栓されるので、補修後の原子炉容器は、高い耐応力腐食性が確保されることとなり、補修コストを低減して耐応力腐食性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る管台補修方法により補修された原子炉容器の計装管台を表す断面図である。
【図２】図２は、原子力発電プラントの概略構成図である。
【図３】図３は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。
【図４】図４は、実施例１の管台補修方法を表すフローチャートである。
【図５】図５は、シンブルチューブの引き抜き作業を表す概略図である。
【図６】図６は、原子炉容器からの炉内構造物の撤去作業を表す概略図である。
【図７】図７は、炉内計装筒の止水作業を表す概略図である。
【図８】図８は、コンジットチューブの切断作業を表す概略図である。
【図９】図９は、止水キャップの取付作業を表す概略図である。
【図１０】図１０は、炉内計装筒の切断作業を表す概略図である。
【図１１−１】図１１−１は、炉内計装筒のトレパニング作業を表す概略図である。
【図１１−２】図１１−２は、トレパニングされた炉内計装筒を表す断面図である。
【図１２】図１２は、炉内計装筒の引抜作業を表す断面図である。
【図１３】図１３は、計装管台における開先溶接部の切削作業を表す概略図である。
【図１４】図１４は、計装管台におけるプラグ装着部の切削作業を表す概略図である。
【図１５】図１５は、計装管台へのプラグ装着作業を表す概略図である。
【図１６】図１６は、計装管台へのプラグ溶接作業を表す概略図である。
【図１７】図１７は、プラグ溶接された計装管台を表す概略図である。
【図１８】図１８は、止水キャップの取外作業を表す概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施例２に係る管台補修方法を表すフローチャートである。
【図２０】図２０は、原子炉容器からの上部炉内構造物の撤去作業を表す概略図である。
【図２１】図２１は、シンブルチューブの切断作業を表す概略図である。
【図２２】図２２は、原子炉容器からの下部炉内構造物の吊上作業を表す概略図である。
【図２３】図２３は、原子炉容器へのシンブルスタンド設置作業を表す概略図である。
【図２４】図２４は、シンブルチューブ支持作業を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る管台補修方法及び原子炉容器の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２５】
図２は、原子力発電プラントの概略構成図、図３は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。
【００２６】
本実施例の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。
【００２７】
本実施例の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図２に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは高温側送給配管１４と低温側送給配管１５を介して連結されており、高温側送給配管１４に加圧器１６が設けられ、低温側送給配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。
【００２８】
従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は低温側送給配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。
【００２９】
蒸気発生器１３は、加熱された二次冷却水、つまり、蒸気を送給する配管３１を介して蒸気タービン３２と連結されており、この配管３１に主蒸気隔離弁３３が設けられている。蒸気タービン３２は、高圧タービン３４と低圧タービン３５を有すると共に、発電機（発電装置）３６が接続されている。また、高圧タービン３４と低圧タービン３５は、その間に湿分分離加熱器３７が設けられており、配管３１から分岐した冷却水分岐配管３８が湿分分離加熱器３７に連結される一方、高圧タービン３４と湿分分離加熱器３７は低温再熱管３９により連結され、湿分分離加熱器３７と低圧タービン３５は高温再熱管４０により連結されている。
【００３０】
更に、蒸気タービン３２の低圧タービン３５は、復水器４１を有しており、この復水器４１は、配管３１からバイパス弁４２を有するタービンバイパス配管４３が接続されると共に、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管４４及び排水管４５が連結されている。この取水管４４は、循環水ポンプ４６を有し、排水管４５と共に他端部が海中に配置されている。
【００３１】
そして、この復水器４１は、配管４７が接続されており、復水ポンプ４８、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、復水ブースタポンプ５１、低圧給水加熱器５２が接続されている。また、配管４７は、脱気器５３が連結されると共に、主給水ポンプ５４、高圧給水加熱器５５、主給水制御弁５６が設けられている。
【００３２】
従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管３１を通して蒸気タービン３２（高圧タービン３４から低圧タービン３５）に送られ、この蒸気により蒸気タービン３２を駆動して発電機３６により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン３４を駆動した後、湿分分離加熱器３７で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン３５を駆動する。そして、蒸気タービン３２を駆動した蒸気は、復水器４１で海水を用いて冷却されて復水となり、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、低圧給水加熱器５２、脱気器５３、高圧給水加熱器５５などを通して蒸気発生器１３に戻される。
【００３３】
このように構成された原子力発電プラントの加圧水型原子炉１２において、図３に示すように、原子炉容器６１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体６２とその上部に装着される原子炉容器蓋（上鏡）６３により構成されており、この原子炉容器本体６２に対して原子炉容器蓋６３が複数のスタッドボルト６４及びナット６５により開閉可能に固定されている。
【００３４】
この原子炉容器本体６２は、原子炉容器蓋６３を取り外すことで上部が開口可能であり、下部が半球形状をなす下鏡６６により閉塞された円筒形状をなしている。そして、原子炉容器本体６２は、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を供給する入口ノズル（入口管台）６７と、軽水を排出する出口ノズル（出口管台）６８が形成されている。また、原子炉容器本体６２は、この入口ノズル６７及び出口ノズル６８とは別に、図示しない注水ノズル（注水管台）が形成されている。
【００３５】
原子炉容器本体６２は、内部にて、入口ノズル６７及び出口ノズル６８より上方に上部炉心支持板６９が固定される一方、下方の下鏡６６の近傍に位置して下部炉心支持板７０が固定されている。この上部炉心支持板６９及び下部炉心支持板７０は、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成されている。そして、上部炉心支持板６９は、複数の炉心支持ロッド７１を介して下方に図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板７２が連結されている。
【００３６】
原子炉容器本体６２は、内部に円筒形状をなす炉心槽７３が内壁面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽７３は、上部が上部炉心板７２に連結され、下部に円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板７４が連結されている。そして、この下部炉心板７４は、下部炉心支持板７０に支持されている。即ち、炉心槽７３は、原子炉容器本体６２の下部炉心支持板７０に吊り下げ支持されることとなる。
【００３７】
炉心７５は、上部炉心板７２と炉心槽７３と下部炉心板７４により形成されており、この炉心７５は、内部に多数の燃料集合体７６が配置されている。この燃料集合体７６は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。また、炉心７５は、内部に多数の制御棒７７が配置されている。この多数の制御棒７７は、上端部がまとめられて制御棒クラスタ７８となり、燃料集合体７６内に挿入可能となっている。上部炉心支持板６９は、この上部炉心支持板６９を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管７９が固定されており、各制御棒クラスタ案内管７９は、下端部が燃料集合体７６内の制御棒クラスタ７８まで延出されている。
【００３８】
原子炉容器６１を構成する原子炉容器蓋６３は、上部が半球形状をなして磁気式ジャッキの制御棒駆動装置８０が設けられており、原子炉容器蓋６３と一体をなすハウジング８１内に収容されている。多数の制御棒クラスタ案内管７９は、上端部が制御棒駆動装置８０まで延出され、この制御棒駆動装置８０から延出されて制御棒クラスタ駆動軸８２が、制御棒クラスタ案内管７９内を通って燃料集合体７６まで延出され、制御棒クラスタ７８を把持可能となっている。
【００３９】
この制御棒駆動装置８０は、上下方向に延設されて制御棒クラスタ７８に連結されると共に、その表面に複数の周溝を長手方向に等ピッチで配設してなる制御棒クラスタ駆動軸８２を磁気式ジャッキで上下動させることで、原子炉の出力を制御している。
【００４０】
また、原子炉容器本体６２は、下鏡６６を貫通する多数の計装管台８３が設けられ、この各計装管台８３は、炉内側の上端部に炉内計装案内管８４が連結される一方、炉外側の下端部にコンジットチューブ８５が連結されている。各炉内計装案内管８４は、上端部が下部炉心支持板７０に連結されており、振動を抑制するための上下の連接板８６，８７が取付けられている。シンブルチューブ８８は、中性子束を計測可能な中性子束検出器（図示略）が装着されており、コンジットチューブ８５から計装管台８３及び炉内計装案内管８４を通り、下部炉心板７４を貫通して燃料集合体７６まで挿入可能となっている。
【００４１】
従って、制御棒駆動装置８０により制御棒クラスタ駆動軸８２を移動して燃料集合体７６から制御棒７７を所定量引き抜くことで、炉心７５内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器６１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル６８から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体７６を構成する原子燃料が核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。一方、制御棒７７を燃料集合体７６に挿入することで、炉心７５内で生成される中性子数を調整し、また、制御棒７７を燃料集合体７６に全て挿入することで、原子炉を緊急に停止することができる。
【００４２】
また、原子炉容器６１は、炉心７５に対して、その上方に出口ノズル６８に連通する上部プレナム８９が形成されると共に、下方に下部プレナム９０が形成されている。そして、原子炉容器６１と炉心槽７３との間に入口ノズル６７及び下部プレナム９０に連通するダウンカマー部９１が形成されている。従って、軽水は、入口ノズル６７から原子炉容器本体６２内に流入し、ダウンカマー部９１を下向きに流れ落ちて下部プレナム９０に至り、この下部プレナム９０の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板７０及び下部炉心板７４を通過した後、炉心７５に流入する。この炉心７５に流入した軽水は、炉心７５を構成する燃料集合体７６から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体７６を冷却する一方、高温となって上部炉心板７２を通過して上部プレナム８９まで上昇し、出口ノズル６８を通って排出される。
【００４３】
このように構成された原子炉容器６１にて、計装管台８３は、炉内計装筒が原子炉容器本体６２の下鏡６６に形成された取付孔に嵌入し、炉内計装筒の上端部が下鏡６６の内面に開先溶接により固定されて形成されている。この場合、原子炉容器本体６２は、母材となる低合金鋼の内面にステンレス鋼が肉盛溶接されて構成され、ニッケル基合金製の炉内計装筒がこの原子炉容器本体６２の取付孔に嵌入した状態で、ニッケル基合金製の材料により原子炉容器本体６２に溶接されている。そのため、長期の使用により、炉内計装筒に応力腐食割れが発生する可能性があり、この応力腐食割れが発生したときには、計装管台８３を補修する必要が生じる。しかし、原子炉容器本体６２は、低合金鋼製であることから、溶接後に応力除去のための熱処理が必要となるが、内部が高放射線領域であることから、熱処理が困難である。
【００４４】
そこで、実施例１の管台補修方法は、開先溶接部における炉内計装筒との接続部を除去する工程と、下鏡６６から炉内計装筒を除去する工程と、開先溶接部を除去してプラグ装着部を加工する工程と、プラグ装着部にプラグを溶接して固定する工程と、を有するものである。このとき、開先溶接部及び炉内計装筒を除去してプラグを固定する。そのため、計装管台８３の補修作業を容易に行うことで作業性を向上することができると共に、補修コストを低減することができる。また、プラグを原子炉容器本体６２の内面にあるテンレス鋼の肉盛溶接部に溶接するため、原子炉容器本体６２の熱処理を不要とすることで、計装管台８３の補修作業を容易に行うことが可能となり、作業性を向上することができる。
【００４５】
図１は、本発明の実施例１に係る管台補修方法により補修された原子炉容器の計装管台を表す断面図、図４は、実施例１の管台補修方法を表すフローチャート、図５は、シンブルチューブの引き抜き作業を表す概略図、図５は、原子炉容器からの炉内構造物の撤去作業を表す概略図、図７は、炉内計装筒の止水作業を表す概略図、図８は、コンジットチューブの切断作業を表す概略図、図９は、止水キャップの取付作業を表す概略図、図１０は、炉内計装筒の切断作業を表す概略図、図１１−１は、炉内計装筒のトレパニング作業を表す概略図、図１１−２は、トレパニングされた炉内計装筒を表す断面図、図１２は、炉内計装筒の引抜作業を表す断面図、図１３は、計装管台における開先溶接部の切削作業を表す概略図、図１４は、計装管台におけるプラグ装着部の切削作業を表す概略図、図１５は、計装管台へのプラグ装着作業を表す概略図、図１６は、計装管台へのプラグ溶接作業を表す概略図、図１７は、プラグ溶接された計装管台を表す概略図、図１８は、止水キャップの取外作業を表す概略図である。
【００４６】
以下、図４のフローチャート、並びに図５から図１８の概略図を用いて実施例１の管台補修方法について詳細に説明する。
【００４７】
図４及び図５に示すように、ステップＳ１１にて、加圧水型原子炉１２にて、原子炉容器６１の下方を遮蔽部材１０１により遮蔽すると共に、コンジットチューブ８５を遮蔽部材１０２により遮蔽し、原子炉容器６１内に挿入されているシンブルチューブ（中性子束検出器）８８を外部に抜き取る。
【００４８】
そして、図４及び図６に示すように、ステップＳ１２にて、加圧水型原子炉１２にて、原子炉容器６１を構成する原子炉容器本体６２から原子炉容器蓋６３を取外し、内部に収容されている炉内構造物（上部炉内構造物１２Ａ，下部炉内構造物１２Ｂ）を撤去する。この場合、原子炉建屋１１１は、冷却水を貯留可能なキャビティ１１２が設けられており、加圧水型原子炉１２が吊り下げ支持される原子炉プール１１３に隣接して機器仮置プール１１４が形成されている。そのため、上部炉内構造物１２Ａ及び下部炉内構造物１２Ｂは、この機器仮置プール１１４で冷却水に浸漬した状態で仮置きされる。
【００４９】
図７に示すように、原子炉容器本体６２は、低合金鋼により製造される母材２０１の内面にステンレス鋼を材料とする溶接肉盛層２０２が形成されて構成されている。そして、計装管台８３は、原子炉容器本体６２の下鏡６６に鉛直方向に沿って形成された取付孔２０３にニッケル基合金（例えば、インコネル６００／商標）製の炉内計装筒２０４が挿入位置決めされ、下鏡６６の内面側に形成された開先部２０５に対して、ニッケル基合金（例えば、インコネル６００）を材料とする開先溶接部２０６（下溶接部２０６ａ、本溶接部２０６ｂ）が設けられて構成されている。
【００５０】
図４及び図７に示すように、ステップＳ１３にて、キャビティ１１２の上方に止水プラグ取扱装置（図示略）を設置し、止水プラグ取付装置（図示略）が止水プラグ１１５を把持し、キャビティ１１２の冷却水内を下降する。そして、原子炉容器本体６２の計装管台８３を構成する炉内計装筒２０４の上端部に止水プラグ１１５を嵌合し、施栓する。また、図４及び図８に示すように、ステップＳ１４にて、炉内計装筒２０４の下端部に連結されているコンジットチューブ８５を切断する。このとき、炉内計装筒２０４内の冷却水を除去し、補修を必要としない周辺の計装管台８３における炉内計装筒２０４には、異物混入防止用の栓を装着する。
【００５１】
図４及び図９に示すように、ステップＳ１５にて、計装管台８３の下部に止水キャップ１１６を固定する。この場合、止水キャップ１１６は、上端が開放されて下端部が閉塞されたケース１１６ａと、このケース１１６ａの下部に連結された配管１１６ｂ、配管１１６ｂに設けられた開閉弁１１６ｃとから構成されている。一方、下鏡６６は、外面にステンレス鋼を材料とする溶接肉盛層２０７が予め設けられており、超音波探傷検査装置により、溶接肉盛層２０７の検査を行う。そのため、止水キャップ１１６は、炉内計装筒２０４の下部を下から被覆するように、ケース１１６ａの上端部が下鏡６６の溶接肉盛層２０７に溶接して固定される。この場合、図示しないカメラを用いた目視試験によりケース１１６ａの溶接部を検査し、リークが発生していないことを確認する。なお、止水キャップ１１６は、炉内計装筒２０４を支持するように、内部にジャッキ１１７が設けられている。
【００５２】
計装管台８３における既設の炉内計装筒２０４の上端部と下端部が止水されると、図４及び図１０に示すように、ステップＳ１６にて、図示しない切断装置を用いて計装管台８３における炉内計装筒２０４の上部を切断（または、切削）し、切断した炉内計装筒２０４の上部を回収する。図４及び図１１−１に示すように、ステップＳ１７にて、下鏡６６に固定されている炉内計装筒２０４の開先溶接部２０６を図示しない切削装置を用いてトレパニング加工（トレパニング加工部２０８）し、図１１−２に示すように、炉内計装筒２０４と開先溶接部２０６との間に開口隙間２０９を形成する。即ち、開先溶接部２０６における炉内計装筒２０４との接続部としてのトレパニング加工部２０８を除去する。このとき、トレパニング加工は、開先溶接部２０６における上端、つまり、下鏡６６の内面側から、開先溶接部２０６の下方、つまり、下鏡６６の母材２０１まで行われる。なお、切削装置を用いて炉内計装筒２０４の開先溶接部２０６をトレパニング加工するとき、図示しない吸引装置により発生した切粉の回収を行う。
【００５３】
図４及び図１２に示すように、ステップＳ１８にて、図示しない抜取装置を用いて下鏡６６の取付孔２０３から炉内計装筒２０４を上方に抜き取って除去し、回収する。このとき、止水キャップ１１６内のジャッキ１１７を作動（伸張）させ、炉内計装筒２０４を上方に押し上げてもよい。そして、図４及び図１３に示すように、ステップＳ１９にて、図示しない切削装置（または、放電加工装置など）を用いて下鏡６６の内面に設けられていた開先溶接部２０６を除去する。ステップＳ２０にて、開先溶接部２０６を切削除去した後、渦電流探傷試験装置を用いて、この切削面２１０における開先溶接部２０６の残存部や欠陥（割れ）を検査する。
【００５４】
ここで、開先溶接部２０６が全て除去され、且つ、欠陥（割れ）がなく、未検出が確認されたら、図４及び図１４に示すように、ステップＳ２１にて、図示しない切削装置（または、放電加工装置など）を用いて、下鏡６６の内面にプラグ装着開口（プラグ装着部）２１１を加工する。このとき、プラグ装着開口２１１は、下鏡６６の内面に形成された円柱形状をなす開口であり、プラグ装着開口２１１の軸心と取付孔２０３の軸心を合わせることが望ましい。それにより、プラグ装着開口２１１は、内周面２１１ａが鉛直方向に沿った面となり、底面（支持面）２１１ｂが水平方向に沿った面となる。
【００５５】
なお、下鏡６６の内面（溶接肉盛部２０２）やプラグ装着開口２１１の内面の加工が不十分なときは、図示しない研磨装置などを用いて仕上げ加工を行うことで、内周面２１１ａと底面２１１ｂを平坦面とする。また、図示しないカメラを用いた目視試験によりプラグ装着開口２１１の深さや幅（内径）を計測し、予め設定された深さや幅であるか確認する。
【００５６】
そして、図４及び図１５に示すように、ステップＳ２２にて、プラグ装着開口２１１にプラグ２１２を嵌合して装着する。このプラグ２１２は、プラグ装着開口２１１に嵌合可能な外径を有する円柱形状のプラグ本体２１２ａと、このプラグ本体２１２ａの上面部に上方へ突出する突出部として外周上部に沿った縦壁部２１２ｂと、この縦壁部２１２ｂの内側に設けられた凹部２１２ｃと、プラグ本体２１２ａの下面部に下方へ突出する突起部２１２ｄとから構成されている。プラグ２１２は、プラグ装着開口２１１に嵌合したとき、プラグ本体２１２ａがプラグ装着開口２１１を埋め、突起部２１２ｄが取付孔２０３に嵌入し、リング形状をなす縦壁部２１２ｂが下鏡６６の内面から上方に突出し、凹部２１２ｃが下鏡６６の内面と同一平面をなす形状となっている。なお、プラグ２１２がプラグ装着開口２１１に嵌合したとき、図示しないカメラを用いた目視試験によりプラグ２１２とプラグ装着開口２１１との合わせ面を検査する。
【００５７】
図４及び図１６に示すように、ステップＳ２３にて、プラグ装着開口２１１に嵌合したプラグ２１２を溶接により下鏡６６の内面に固定し、取付孔２０３を閉塞、つまり、計装管台８３を閉塞する。このとき、計装管台８３の上部、つまり、取付孔２０３の上部が貫通したプラグ装着開口２１１の周囲に気中空間を形成し、この気中空間でプラグ２１２の溶接作業を行う。
【００５８】
即ち、下方が開口したハウジング１２１を下鏡６６におけるプラグ装着開口２１１の上方に配置し、シール部材１２２により内部空間をシールし、図示しない配管を通して内部にある冷却水を排出することで、内部を気中空間Ａとする。そして、ハウジング１２１内に図示しない搬入配管を通して溶接装置１２３を搬入し、移動装置１２４により溶接ヘッド１２５を移動することで、プラグ２１２における縦壁部２１２ｂの外周面と下鏡６６における内面、つまり、溶接肉盛層２０２の表面とを隅肉溶接する。すると、図１７に示すように、プラグ装着開口２１１にプラグ２１２が嵌合した状態で、縦壁部２１２ｂの外周面と下鏡６６における溶接肉盛層２０２の表面との隅部に隅肉溶接部２１３が形成されることで、プラグ２１２が下鏡６６に固定される。
【００５９】
この場合、プラグ装着開口２１１に装着されるプラグ２１２と、プラグ２１２を下鏡６６に内面に固定するときに使用する溶接材料（隅肉溶接部２１３）は、既設の炉内計装筒２０４や開先溶接部２０６の溶接材料であるニッケル基合金（例えば、インコネル６００）より高い耐耐応力腐食性を有する溶接材料であるニッケル基合金（例えば、インコネル６９０）を使用することが望ましい。但し、プラグ２１２や溶接材料（隅肉溶接部２１３）を既設の炉内計装筒２０４や開先溶接部２０６と同様の材料としてもよく、例えば、両者をステンレス鋼としてもよい。
【００６０】
その後、図４及び図１８に示すように、ステップＳ２４にて、図示しないカメラを用いた目視試験により隅肉溶接部２１３の検査を行う。ここで、隅肉溶接部２１３にリークがなくてシール性が確保されていれば、ハウジング１２１や溶接装置１２３を撤去し、図１８に示すように、止水キャップ１１６を撤去する。また、補修を必要としない周辺の計装管台８３における炉内計装筒２０１に装着された異物混入防止用の栓を取外す。
【００６１】
なお、ここでは、プラグ装着開口２１１の周囲に気中空間Ａを形成し、この気中空間Ａでプラグ２１２の溶接作業を行ったが、例えば、原子炉容器本体６２の上端部をシールプレートにより止水し、内部の全ての水を排出して気中空間を形成してもよい。
【００６２】
そして、図４及び図５に示すように、ステップＳ２５にて、原子炉容器本体６２内に炉内構造物（上部炉内構造物１２Ａ，下部炉内構造物１２Ｂ）を戻し、原子炉容器蓋６３を取付け、外部に抜き取られていたシンブルチューブ（中性子束検出器）８８を原子炉容器６１内に挿入して復旧させる。加圧水型原子炉１２にて、原子炉容器６１の下方の遮蔽部材１０１とコンジットチューブ８５の遮蔽部材１０２を撤去する。
【００６３】
補修された計装管台８３は、図１に示すように、低合金鋼製の母材２０１の内面にステンレス鋼製の溶接肉盛層２０２が形成された原子炉容器本体６２の取付孔２０３に対して、この取付孔２０３の上端部における下鏡６６の内面にプラグ装着開口２１１が形成され、このプラグ装着開口２１１にプラグ２１２が嵌合し、プラグ２１２における縦壁部２１２ｂの外周面と下鏡６６における溶接肉盛層２０２が隅肉溶接部２１３により固定されて閉塞されている。
【００６４】
このように実施例１の管台補修方法にあっては、開先溶接部２０６における炉内計装筒２０４との接続部（トレパニング加工部２０８）を除去する工程と、下鏡６６から炉内計装筒２０４を除去する工程と、開先溶接部２０６を除去してプラグ装着開口２１１を加工する工程と、プラグ装着開口２１１にプラグ２１２を溶接して固定する工程とを設けている。
【００６５】
従って、開先溶接部２０６における炉内計装筒２０４とのトレパニング加工部２０８を除去し、下鏡６６から炉内計装筒２０４を除去し、開先溶接部２０６を除去してプラグ装着開口２１１を加工し、このプラグ装着開口２１１にプラグ２１２を溶接して固定する。即ち、計装管台８３から炉内計装筒２０４を除去すると共に、開先溶接部２０６を全て除去してプラグ２１２を固定することで、計装管台８３を閉塞して使用不能とする。原子炉容器６１は、下鏡６６に多数の計装管台８３が設けられていることから、少数の計装管台８３を使用不能としても、他の計装管台８３により対応することが可能となり、計装管台８３を修復するのに比べて補修作業を容易に行うことで作業性を向上することができると共に、補修コストを低減することができる。
【００６６】
実施例１の管台補修方法では、下鏡６６は、母材２０１の内面に耐応力腐食性を有する溶接肉盛層２０２が設けられ、プラグ２１２がプラグ装着開口２１１に嵌合した状態で、外周部を溶接肉盛層２０２に溶接により固定している。従って、プラグ２１２を固定するための溶接が原子炉容器本体６２の母材２０１に熱の影響をほとんど与えることはなく、熱処理を不要として補修作業を容易に行うことができ、作業性を向上することができる。
【００６７】
実施例１の管台補修方法では、プラグ２１２に上方への縦壁部２１２ｂを設け、プラグ２１２がプラグ装着開口２１１に嵌合した状態で、縦壁部２１２ｂの外周面を溶接肉盛層２０２に溶接により固定している。従って、溶接材料を減少して溶接コストを低減することができると共に、溶接作業を容易に行うことができる。
【００６８】
実施例１の管台補修方法では、プラグ２１２における縦壁部２１１ｂの内側に凹部２１１ｃを設けている。従って、プラグ２１２の軽量化が可能となり、低コスト化を可能とすることができると共に、溶接の熱が凹部２１１ｃを介して放熱されることとなり、溶接品質を向上することができる。
【００６９】
実施例１の管台補修方法では、開先溶接部２０６を切削除去した後、この切削面２１０における欠陥の未検出を確認してから、プラグ装着開口２１１を加工している。従って、開先溶接部２０６を切削した切削面２１０における欠陥の未検出を確認することで、応力腐食割れの発生部分が確実に除去されたことが確認され、良質な原子炉容器本体６２を維持することができる。
【００７０】
実施例１の管台補修方法では、プラグ装着開口２１１は、取付孔２０３より大きい開口であり、プラグ２１２を支持する底面２１１ｂが設けられている。従って、プラグ２１２がプラグ装着開口２１１に装着されて固定されたとき、プラグ２１２の重量は、プラグ装着開口２１１の底面２１１ｂに支持されることとなり、プラグ２１２を下鏡６６に固定するための溶接部を簡素化することができる。
【００７１】
実施例１の管台補修方法では、原子炉容器６１の下方を遮蔽部材１０１により遮蔽すると共に、コンジットチューブ８５を遮蔽部材１０２により遮蔽し、原子炉容器６１内に挿入されているシンブルチューブ８８を外部に抜き取る一方、原子炉容器本体６２から炉内構造物を撤去し、水中で開先溶接部２０６及び炉内計装筒２０４を除去し、気中でプラグ装着開口２１１の加工及びプラグ２１２の溶接を行っている。従って、被爆を低減して作業の安全性を向上することができる。
【００７２】
また、実施例１の原子炉容器にあっては、原子炉容器本体６２の下鏡６６に複数の計装管台８３がけられ、この複数の計装管台８３のうちのいずれかの管台取付孔２０３が高い耐応力腐食性を有するニッケル基合金製のプラグ２１２により施栓されている。
【００７３】
従って、原子炉容器本体６２の下鏡６６に設けられた不要な計装管台８３がプラグ２１２により施栓されることとなり、補修後の原子炉容器６１は、高い耐応力腐食性が確保されることとなり、補修コストを低減して耐応力腐食性を向上することができる。
【実施例２】
【００７４】
図１９は、本発明の実施例２に係る管台補修方法を表すフローチャート、図２０は、原子炉容器からの上部炉内構造物の取出作業を表す概略図、図２１は、シンブルチューブの切断作業を表す概略図、図２２は、原子炉容器からの下部炉内構造物の吊上作業を表す概略図、図２３は、原子炉容器へのシンブルスタンド設置作業を表す概略図、図２４は、シンブルチューブ支持作業を表す概略図である。
【００７５】
実施例２の管台補修方法は、実施例１と同様に、開先溶接部における炉内計装筒との接続部を除去する工程と、下鏡６６から炉内計装筒を除去する工程と、開先溶接部を除去してプラグ装着部を加工する工程と、プラグ装着部にプラグを溶接して固定する工程と、を有するものである。
【００７６】
以下、図１９のフローチャート、並びに図２０から図２４の概略図を用いて実施例２の管台補修方法について詳細に説明する。
【００７７】
図１９及び図２０に示すように、ステップＳ３１にて、加圧水型原子炉１２にて、原子炉容器６１を構成する原子炉容器本体６２から原子炉容器蓋６３を取外し、内部に収容されている炉内構造物のうち、上部炉内構造物１２Ａを撤去する。この場合、上部炉内構造物１２Ａは、この機器仮置プール１１４で冷却水に浸漬した状態で仮置きされる。一方、下部炉内構造物１２Ｂは、原子炉容器本体６２内に残し、燃料集合体７６や炉内計装案内管８４などを撤去する。
【００７８】
図１９及び図２１に示すように、ステップＳ３２にて、キャビティ１１２の上方に架台１５１を設置し、切断装置１５２をキャビティ１１２の冷却水内で下降し、補修する計装管台８３及び周辺の計装管台８３にて、シンブルチューブ８８の先端部を切断して撤去し、撤去したシンブルチューブ８８の先端部を図示しない収納容器に入れて保管する。そして、シンブルチューブ８８を切断した計装管台８３に対して、炉内計装筒２０４の上端部に止水プラグ１１５を嵌合し、施栓する。この炉内計装筒２０４の施栓作業は、前述した実施例１におけるステップＳ１３と同様の作業である。
【００７９】
図１９及び図２２に示すように、ステップＳ３３にて、ポーラークレーン１５３を用いて下部炉内構造物１２Ｂを吊上げて撤去する。この場合、下部炉内構造物１２Ｂは、機器仮置プール１１４で冷却水に浸漬した状態で仮置きされる。図１９及び図２３に示すように、ステップＳ３４にて、ポーラークレーン１５３を用いてシンブルスタンド１５４をキャビティ１１２の冷却水内で下降する。そして、図１９及び図２３に示すように、ステップＳ３５にて、補修する計装管台８３及び周辺の計装管台８３以外の計装管台８３にて、各シンブルチューブ８８をシンブルスタンド１５４内に入れて支持する。
【００８０】
その後、図１９に示すように、ステップＳ３６にて、補修する計装管台８３及び周辺の計装管台８３における上部止水を確認する。なお、実施例２におけるステップＳ３７からＳ４７までの処理は、前述した実施例１のステップＳ１４からＳ２４まで以降の処理とほぼ同様であることから、説明は省略する。
【００８１】
そして、ステップＳ４８にて、原子炉容器本体６２内からシンブルスタンド１５４を撤去した後、原子炉容器本体６２内に炉内構造物（上部炉内構造物１２Ａ，下部炉内構造物１２Ｂ）を戻し、原子炉容器蓋６３を取付け、外部に抜き取られていたシンブルチューブ（中性子束検出器）８８を原子炉容器６１内に挿入して復旧させる。
【００８２】
このように実施例２の管台補修方法にあっては、原子炉容器本体６２から炉内構造物を撤去し、原子炉容器６１内にシンブルスタンド１５４を配置し、補修しない計装管台８３のシンブルチューブ８８を支持する一方、水中で開先溶接部２０６及び炉内計装筒２０４を除去し、気中でプラグ装着開口２１１の加工及びプラグ２１２の溶接を行っている。従って、原子炉容器６１内に挿入されているシンブルチューブ８８を外部に抜き取る際の原子炉容器６１やコンジットチューブ８５の遮蔽を不要とし、被爆を低減して作業の安全性を向上することができる。
【００８３】
なお、上述した実施例では、プラグ装着開口２１１の軸心が取付孔２０３の軸心を合うように切削加工したが、プラグ装着開口２１１の軸心が下鏡６６の径方向に沿う方向に加工してもよい。また、プラグ装着開口２１１の形状を円柱形状としたが、この形状に限らず、角柱形状、半球形状、円錐形状などとしてもよい。
【００８４】
また、上述した実施例では、プラグ本体２１２ａの上面部に上方へ突出する突出部として、内側に凹部２１２ｃを有する縦壁部２１２ｂとしたが、凹部２１２ｃを設けなくてもよい。
【００８５】
なお、上述した実施例では、原子炉容器本体６２の下鏡６６に設けられた計装管台８３の補修方法について説明したが、原子炉容器蓋６３の上鏡に設けられた計装管台の補修方法にも適用することができる。また、本発明の管台補修方法を加圧水型原子炉に適用して説明したが、沸騰水型原子炉に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
６１  原子炉容器
６２  原子炉容器本体
６３  原子炉容器蓋
６６  下鏡（半球部）
８３  計装管台
８４  炉内計装案内管
８５  コンジットチューブ
８８  シンブルチューブ
２０１  母材
２０２  溶接肉盛層
２０３  取付孔
２０４  炉内計装筒
２０５  開先部
２０６  開先溶接部
２０８  トレパニング加工部（接続部）
２１０  切削面
２１１  プラグ装着開口（プラグ装着部）
２１１ｂ  底面（支持面）
２１２  プラグ
２１２ｂ  縦壁部（突出部）
２１２ｃ  凹部
２１３  隅肉溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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