(57)【要約】【課題】伝熱管の支持力測定装置及び方法において、伝熱管と振れ止め部材との接触力を高精度に測定することが可能とする。【解決手段】可撓性を有して伝熱管６６の端部から内部に挿入可能なケーブル１０１と、ケーブル１０１の先端部に伝熱管６６の内面に所定隙間をもって連結される移動体１０２と、移動体１０２の外周部に設けられて伝熱管６６の内面に対して超音波の送受信を行う測定子１０３と、測定子１０３からの測定信号に基づいて振れ止め金具６９による伝熱管６６の支持力を求める制御装置１０４とを設ける。【選択図】図１
2014041102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管の間に振れ止め部材が介装された蒸気発生器において、
可撓性を有して前記伝熱管の端部から内部に挿入可能な索状部材と、
前記索状部材の先端部に前記伝熱管の内面に所定隙間をもって連結される移動体と、
前記移動体の外周部に設けられて前記伝熱管の内面に対して測定信号の送受信を行う測定子と、
前記測定子からの測定信号に基づいて前記振れ止め部材による前記伝熱管の支持力を求める演算装置と、
を有することを特徴とする伝熱管の支持力測定装置。
【請求項２】
前記測定子は、前記伝熱管の内面に向けて超音波を送信する送信部と、前記伝熱管を伝播する超音波を受信する受信部とを有し、前記演算装置は、前記送信部及び受信部からの信号に基づいて超音波伝播速度の変化を求め、この超音波伝播速度の変化から前記伝熱管の応力を求めることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管の支持力測定装置。
【請求項３】
前記測定子を前記伝熱管の内面に接触させる移動装置が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管の支持力測定装置。
【請求項４】
前記測定子は、前記移動体の周方向にずれた位置に複数配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の伝熱管の支持力測定装置。
【請求項５】
前記移動装置は、前記複数の測定子を同期して移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の伝熱管の支持力測定装置。
【請求項６】
前記移動装置は、前記測定子を伝熱管の径方向に沿って移動可能であることを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の伝熱管の支持力測定装置。
【請求項７】
複数の伝熱管の間に振れ止め部材が介装された蒸気発生器において、
可撓性を有する索状部材により前記伝熱管の端部から移動体を内部に挿入する工程と、
前記伝熱管における前記移動体の所定の挿入位置で前記移動体から測定信号を送信すると共に測定信号を受信する測定信号送受信工程と、
送受信した測定信号に基づいて前記振れ止め部材による前記伝熱管の支持力を求める演算工程と、
を有することを特徴とする伝熱管の支持力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に用いられる多数の伝熱管の支持力を測定するための伝熱管の支持力測定装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントは、原子炉、蒸気発生器、蒸気タービン、発電機などにより構成されている。例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）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を生成する。蒸気発生器は、この高温高圧水（一次冷却水）と二次冷却水との間で熱交換し、蒸気を生成する。蒸気タービンは、この蒸気によりタービンを駆動し、発電機はこの駆動力により発電する。
【０００３】
この蒸気発生器は、中空密閉形状をなす胴部内に、その内壁面と所定間隔をもって管群外筒が配設され、この管群外筒内に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管が配設され、各伝熱管の端部が管板に支持され、胴部の下端部に一次冷却水の入口側水室鏡と出口側水室鏡が形成されている。また、胴部は、内部に管群外筒の上方に位置して二次冷却水の入口部が設けられると共に、気水分離器及び湿分分離器が上下に並んで配設され、その上方に蒸気出口が設けられている。
【０００４】
従って、冷却水配管より入口側水室鏡を通して複数の伝熱管に一次冷却水が供給される一方、入口部からこの胴部内に二次冷却水が供給される。すると、複数の伝熱管内を流れる一次冷却水（熱水）と胴部内を循環する二次冷却水（冷水）との間で熱交換を行われることで、二次冷却水が熱を吸収して水蒸気が生成される。そして、生成された蒸気が気水分離器により水分が除去され、湿分分離器により湿分が除去された蒸気が蒸気出口から排出される一方、熱交換を終了した一次冷却水が出口側水室鏡から排出される。
【０００５】
ところで、蒸気発生器は、複数の伝熱管内に一次冷却水としての高圧水が供給され、外部の二次冷却水を加熱して蒸気を生成することから、この伝熱管が振動しやすい。そのため、下端部が管板により支持された複数の伝熱管は、上部のＵベンド部にて、複数の振れ止め金具が挿入されて支持されている。このような技術として、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２９１８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、蒸気発生器のＵベンド部にて、複数の伝熱管は、その間に振れ止め金具が挿入されて支持されている。この場合、伝熱管は、振れ止め金具との間で互いに押付けられることで振動が抑制されており、伝熱管と振れ止め金具との間の押付力の管理が重要である。しかし、伝熱管や振れ止め金具の製造誤差や組付誤差、または、各種部材の熱伸びを考慮すると、伝熱管と振れ止め金具との間に隙間が発生するおそれがあり、振れ止め金具により伝熱管の振動を適正に抑制することができないことがある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管と振れ止め部材との接触力を高精度に測定することが可能な伝熱管の支持力測定装置及び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】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の伝熱管の支持力測定装置は、複数の伝熱管の間に振れ止め部材が介装された蒸気発生器において、可撓性を有して前記伝熱管の端部から内部に挿入可能な索状部材と、前記索状部材の先端部に前記伝熱管の内面に所定隙間をもって連結される移動体と、前記移動体の外周部に設けられて前記伝熱管の内面に対して測定信号の送受信を行う測定子と、前記測定子からの測定信号に基づいて前記振れ止め部材による前記伝熱管の支持力を求める演算装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、索状部材を用いて移動体を伝熱管内に挿入し、移動体に設けられた測定子から伝熱管の内面へ測定信号の送受信を行い、演算装置が測定子からの測定信号に基づいて振れ止め部材による伝熱管の支持力を求める。そのため、伝熱管の内部から振れ止め部材による支持力を測定することができ、作業者が蒸気発生器に入り、振れ止め部材による伝熱管の支持部にアクセスする必要はなく、被爆を低減しながら、伝熱管などを切断する必要もなく、伝熱管と振れ止め部材との接触力を高精度に測定することができる。
【００１１】
本発明の伝熱管の支持力測定装置では、前記測定子は、前記伝熱管の内面に向けて超音波を送信する送信部と、前記伝熱管を伝播する超音波を受信する受信部とを有し、前記演算装置は、前記送信部及び受信部からの信号に基づいて超音波伝播速度の変化を求め、この超音波伝播速度の変化から前記伝熱管の応力を求めることを特徴としている。
【００１２】
従って、音弾性法を用いて伝熱管の応力を求めるため、被爆を低減しながら、伝熱管などを切断する必要もなく、容易に振れ止め部材による伝熱管の支持力を測定することができる。
【００１３】
本発明の伝熱管の支持力測定装置では、前記測定子を前記伝熱管の内面に接触させる移動装置が設けられることを特徴としている。
【００１４】
従って、移動装置により測定子を伝熱管の内面に接触させた状態で、測定子から伝熱管の内面へ測定信号の送受信を行い、演算装置が測定子からの測定信号に基づいて振れ止め部材による伝熱管の支持力を求めるため、測定精度を向上することができる。
【００１５】
本発明の伝熱管の支持力測定装置では、前記測定子は、前記移動体の周方向にずれた位置に複数配置されることを特徴としている。
【００１６】
従って、伝熱管における周方向にずれた位置での応力を測定することができることから、伝熱管における異なる位置での応力を平均化することで、測定精度を向上することができる。
【００１７】
本発明の伝熱管の支持力測定装置では、前記移動装置は、前記複数の測定子を同期して移動可能であることを特徴としている。
【００１８】
従って、移動装置は、複数の測定子を同期して伝熱管の内面に接触させることができ、装置を簡素化して操作性を向上することができる。
【００１９】
本発明の伝熱管の支持力測定装置では、前記移動装置は、前記測定子を伝熱管の径方向に沿って移動可能であることを特徴としている。
【００２０】
従って、移動装置により測定子を伝熱管の径方向に沿って移動することで、伝熱管の内面に接触させることとなり、測定子と伝熱管の内面との擦れをなくして測定子の損傷を防止することができる。
【００２１】
また、本発明の伝熱管の支持力測定方法にあっては、複数の伝熱管の間に振れ止め部材が介装された蒸気発生器において、可撓性を有する索状部材により前記伝熱管の端部から移動体を内部に挿入する工程と、前記伝熱管における前記移動体の所定の挿入位置で前記移動体から測定信号を送信すると共に測定信号を受信する測定信号送受信工程と、送受信した測定信号に基づいて前記振れ止め部材による前記伝熱管の支持力を求める演算工程と、を有することを特徴とするものである。
【００２２】
従って、伝熱管の内部から振れ止め部材による支持力を測定することができ、作業者が蒸気発生器に入り、振れ止め部材による伝熱管の支持部にアクセスする必要はなく、被爆を低減しながら、伝熱管などを切断する必要もなく、伝熱管と振れ止め部材との接触力を高精度に測定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の伝熱管の支持力測定装置及び方法によれば、伝熱管の内部から振れ止め部材による支持力を測定することができ、伝熱管と振れ止め部材との接触力を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る伝熱管の支持力測定装置を表す概略図である。
【図２】図２は、実施例１の伝熱管の支持力測定装置の要部を表す断面図である。
【図３】図３は、図２のIII−III断面図である。
【図４】図４は、伝熱管の支持力測定装置の作動を表す断面図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図６は、伝熱管の支持力測定装置による支持力測定方法を表す概略図である。
【図７】図７は、実施例１の蒸気発生器が適用された原子力発電プラントの概略構成図である。
【図８】図８は、実施例１の蒸気発生器を表す概略構成図である。
【図９】図９は、本発明の実施例２に係る伝熱管の支持力測定装置の要部を表す断面図である。
【図１０】図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る伝熱管の支持力測定装置及び方法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】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係る伝熱管の支持力測定装置を表す概略図、図２は、実施例１の伝熱管の支持力測定装置の要部を表す断面図、図３は、図２のIII−III断面図、図４は、伝熱管の支持力測定装置の作動を表す断面図、図５は、図４のＶ−Ｖ断面図、図６は、伝熱管の支持力測定装置による支持力測定方法を表す概略図、図７は、実施例１の蒸気発生器が適用された原子力発電プラントの概略構成図、図８は、実施例１の蒸気発生器を表す概略構成図である。
【００２７】
実施例１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。
【００２８】
実施例１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７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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
このように構成された原子力発電プラントの蒸気発生器１３において、図８に示すように、胴部６１は、密閉された中空円筒形状をなし、上部に対して下部が若干小径となっている。この胴部６１は、その下部に内壁面と所定間隔をもって円筒形状をなす管群外筒６２が配設されている。この管群外筒６２は、内部に所定の高さ位置に対応して複数の管支持板６３が配設されると共に、この管支持板６３の下方に管板６４が固定されており、各管支持板６３は、管板６４から上方に延設された複数のステーロッド６５により支持されている。そして、この管群外筒６２は、内部に逆Ｕ字形状をなす複数の伝熱管６６からなる伝熱管群６７が配設されている。
【００３５】
伝熱管群６７にて、各伝熱管６６は、上部がＵ字形状部としてのＵベンド部６８が構成され、下端部が管板６４に拡管して支持されると共に、中間部（中途部）が複数の管支持板６３により支持されている。Ｕベンド部６８は、複数の伝熱管が管群外筒６２の内外方向（上下方向）に略平行をなして配置されると共に、管群外筒６２の径方向（水平方向）に略平行をなして配置されている。そして、管群外筒６２の径方向に配置された各伝熱管は、その間に複数の振れ止め金具（振れ止め部材）６９が介装されている。
【００３６】
また、胴部６１は、下部が球面形状をなし、管板６４の下方に隔壁７０により入室７１と出室７２が区画形成されると共に、入口ノズル７３及び出口ノズル７４が形成され、各伝熱管６６の一端部が入室７１に連通し、他端部が出室７２に連通している。
【００３７】
また、胴部６１は、伝熱管群６７の上方に給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器７５と、この分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器７６が設けられている。また、胴部６１は、伝熱管群６７と気水分離器７５との間に、内部に二次冷却水の給水を行う給水管７７が連結される一方、天井部に蒸気出口７８が形成されている。即ち、給水管７７から内部に給水された二次冷却水は、管群外筒６２との間を流下し、管板６４にて上方に循環し、伝熱管群６７内を上昇するときに各伝熱管６６内を流れる熱水（一次冷却水）との熱交換を行う。
【００３８】
従って、図７及び図８に示すように、加圧水型原子炉１２で加熱された一次冷却水が高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３の入室７１に送られ、多数の伝熱管６６内を通って循環して出室７２に至る。一方、復水器４１で冷却された二次冷却水が冷却水配管４７を通して蒸気発生器１３の給水管７７に送られ、胴部６１内を通って伝熱管６６内を流れる熱水（一次冷却水）と熱交換を行う。即ち、胴部６１は、内部で高圧高温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出室７２から冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部６１内を上昇し、気水分離器７５で蒸気と熱水とに分離され、湿分分離器７６でこの蒸気の湿分を除去され、蒸気出口７８から配管３１を通して蒸気タービン３２に送られる。
【００３９】
このように構成された蒸気発生器１３にて、図６に示すように、複数の伝熱管６６は、内部に一次冷却水としての高圧水が流動し、胴部６１内を流れる二次冷却水を加熱して蒸気を生成することから、振動しやすい。そのため、伝熱管６６は、下端部が管板６４に支持される一方、上端部にあるＵベンド部６８が振れ止め金具６９により支持されている。即ち、複数の伝熱管６６は、Ｕベンド部６８で各伝熱管６６の間にそれぞれ振れ止め金具６９が接触するように介装されることで、伝熱管の振動を抑制するようにしている。ところが、伝熱管６６や振れ止め金具６９は、製造誤差、組付誤差、各種部材の磨耗や熱伸びにより伝熱管と振れ止め金具との間に隙間が発生し、振れ止め金具６９による伝熱管６６の支持が不十分となることがある。
【００４０】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置１００は、作業者が胴部６１の入室７１にて、伝熱管６６の端部から内部に挿入し、Ｕベンド部６８における伝熱管６６の内部から残留応力を計測することで、伝熱管６６と振れ止め金具６９との接触状態を検出し、振れ止め金具６９による伝熱管６６の支持力を計測するものである。
【００４１】
伝熱管の支持力測定装置１００は、図１に示すように、ケーブル（索状部材）１０１と移動体１０２と測定子１０３と制御装置（演算装置）１０４とから構成されている。
【００４２】
ケーブル１０１は、図示しないが、電源用ケーブル、制御用ケーブル、信号送受信用ケーブルなどが集合され、被覆ケーブルで被覆されて構成されており、伝熱管６６内に挿通可能となっている。移動体１０２は、このケーブル１０１の先端部に連結され、伝熱管６６の内面に所定隙間をもつ円柱形状をなしている。測定子１０３は、移動体１０２の外周部に設けられており、伝熱管６６の内面に対して測定信号の送受信を行うことができる。制御装置１０４は、測定子１０３からの測定信号に基づいて振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求めることができる。
【００４３】
この場合、測定子１０３は、移動体１０２の軸心方向（長手方向）に複数（本実施例では、４組）設けられており、各測定子１０３は、移動体１０２の周方向にずれ、つまり、周方向に等間隔で設けられている。そして、各測定子１０３は、移動装置１０５により移動体１０２（伝熱管６６）の径方向にそれぞれ移動可能であり、伝熱管６６の内面に接触させることができる。このとき、移動装置１０５は、複数の測定子１０３を同期して移動させることができる。
【００４４】
ここで、測定子１０３及び移動装置１０５について詳細に説明するが、なお、各測定子１０３及び各移動装置１０５はほぼ同様の構成であることから、移動体１０２の先端部に設けられた測定子１０３及び移動装置１０５についてのみ説明する。
【００４５】
図２及び図３に示すように、移動体１０２は、先端部にモータを有する駆動装置１１１が固定され、出力軸１１２が移動体１０２の軸心に沿って延出され、回転自在に支持されている。この出力軸１１２は、外周部に偏心部１１３が固定されており、偏心部１１３の外周部に支持円盤１１４が相対移動自在に嵌合している。この支持円盤１１４は、径方向に沿って長孔１１４ａが形成され、移動体１０２に固定された支持ピン１１５がこの長孔１１４ａに係合している。そして、支持円盤１１４は、長孔１１４ａが形成された側の外周部に測定子１０３が固定されている。
【００４６】
測定子１０３は、伝熱管６６の内面に向けて超音波（計測信号）を送信する送信部１０３ａと、伝熱管６６の内面を伝播する超音波を受信する受信部１０３ｂとから構成され、送信部１０３ａと受信部１０３ｂが伝熱管６６（伝熱管６６）の周方向に所定間隔をもって配置されている。制御装置１０４は、ケーブル１０１を介して測定子１０３（送信部１０３ａ、受信部１０３ｂ）に接続されている。そして、制御装置１０４は、送信部１０３ａが超音波を送信した送信時間と、受信部１０３ｂが超音波を受信した受信時間から超音波伝播速度を求める。この場合、伝熱管６６に応力が作用していないときの基準超音波伝播速度を求めておき、基準超音波伝播速度と測定した超音波伝播速度との変化量（差）から伝熱管６６の応力を求める。
【００４７】
この伝熱管６６の応力を求める手法は、超音波を用いた残留応力の測定方法である音弾性法を用いた手法であり、伝熱管６６の表面（内面）を周方向に伝播する値用音波の速度を計測するものである。
【００４８】
そして、移動体１０２は、４組の測定子１０３（送信部１０３ａ、受信部１０３ｂ）が設けられていることから、各測定子１０３の測定結果から求めた４つの超音波伝播速度を平均化して伝熱管６６の応力を求める。なお、４組の測定子１０３（送信部１０３ａ、受信部１０３ｂ）とは別に、校正用の測定子（図示略）を設けることで、伝熱管６６の加工時による測定値のばらつきを補正するようにするとよい。
【００４９】
伝熱管の支持力測定装置１００による支持力測定方法は、ケーブル１０１により伝熱管６６の端部から移動体１０２を内部に挿入する工程と、伝熱管６６における移動体１０２の所定の挿入位置で測定子１０３（送信部１０３ａ、受信部１０３ｂ）から超音波を送信すると共に伝播する超音波を受信する測定信号送受信工程と、送受信した測定信号に基づいて振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求める演算工程と、を有している。
【００５０】
即ち、図１及び図６に示すように、作業者は、蒸気発生器１３の胴部６１の入室７１に入り、この位置から支持力測定装置１００、つまり、ケーブル１０１により伝熱管６６の端部から移動体１０２を内部に挿入する。このとき、各測定子１０３は、移動体１０２内に収納された位置にあり、伝熱管６６の内面と擦れ合うことはない。そして、作業者は、ケーブル１０１を伝熱管６６内に送り込み、移動体１０２をＵベンド部６８における所定の計測位置、つまり、振れ止め金具６９による伝熱管６６の支持位置に停止させる。この場合、事前に計測プローブなどを伝熱管６６内に挿入し、計測位置、つまり、伝熱管６６の端部からの距離を予め測定しておく。
【００５１】
移動体１０２をＵベンド部６８における所定の計測位置に停止させると、ここで、作業者は、制御装置１０４を用いて送信部１０３ａから超音波を送信すると共に、受信部１０３ｂにより超音波を受信する。即ち、図３及び図４に示すように、駆動装置１１１を駆動し、出力軸１１２を回動させ、出力軸１１２と一体の偏心部１１３を１８０度回動させる。図４及び図５に示すように、偏心部１１３が１８０度回動すると、支持円盤１１４は、長孔１１４ａに支持ピン１１５が係合していることから、回動せずに長孔１１４ａの長手方向に沿って移動する。すると、支持円盤１１４が移動体１０２の径方向の外方、つまり、伝熱管６６の径方向に沿って内面に接近し、測定子１０３が伝熱管６６の内面に接触するように押付けられる。
【００５２】
そして、４つの測定子１０３が全て伝熱管６６の内面に押付けられると、測定子１０３から超音波を送信すると共に超音波を受信する。制御装置１０４は、超音波を送信した時間と超音波を受信した時間から超音波伝播速度を求め、４つの超音波伝播速度を平均化して伝熱管６６の応力を求める。このとき、移動装置１０５は、移動体１０３から４つの支持円盤１１４を同期して移動し、４つの測定子１０３を全て伝熱管６６の内面に押付けるため、移動体１０２が伝熱管６６に対して適正に支持され、高精度な測定が行われる。
【００５３】
このように実施例１の伝熱管の支持力測定装置にあっては、可撓性を有して伝熱管６６の端部から内部に挿入可能なケーブル１０１と、ケーブル１０１の先端部に伝熱管６６の内面に所定隙間をもって連結される移動体１０２と、移動体１０２の外周部に設けられて伝熱管６６の内面に対して超音波の送受信を行う測定子１０３と、測定子１０３からの測定信号に基づいて振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求める制御装置１０４とを設けている。
【００５４】
従って、ケーブル１０１を用いて移動体１０２を伝熱管６６内に挿入し、移動体１０２に設けられた測定子１０３から伝熱管６６の内面へ超音波の送受信を行い、制御装置１０４が測定子１０３からの超音波に基づいて振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求める。そのため、伝熱管６６の内部から振れ止め金具６８による支持力を測定することができ、作業者が蒸気発生器１３に入り、振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持部にアクセスする必要はなく、被爆を低減しながら、伝熱管６６などを切断する必要もなく、伝熱管６６と振れ止め金具６８との接触力を高精度に測定することができる。
【００５５】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置では、測定子１０３を伝熱管６６の内面に向けて超音波を送信する送信部１０３ａと、伝熱管６６を伝播する超音波を受信する受信部１０３ｂとにより構成し、制御装置１０４は、送信部１０３ａ及び受信部１０３ｂからの信号に基づいて超音波伝播速度の変化を求め、この超音波伝播速度の変化から伝熱管６６の応力を求めている。従って、音弾性法を用いて伝熱管６６の応力を求めるため、被爆を低減しながら、伝熱管６６などを切断する必要もなく、容易に振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を測定することができる。
【００５６】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置では、測定子１０３を伝熱管６６の内面に接触させる移動装置１０５を設けている。従って、移動装置１０５により測定子１０３を伝熱管６６の内面に接触させた状態で、この測定子１０３から伝熱管６６の内面へ超音波の送受信を行い、制御装置１０４が測定子１０３からの信号に基づいて振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求めるため、測定精度を向上することができる。
【００５７】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置では、測定子１０３を移動体１０２の周方向にずれた位置に複数配置している。従って、伝熱管６６における周方向にずれた位置での応力を測定することができることから、伝熱管６６における異なる位置での応力を平均化することで、測定精度を向上することができる。
【００５８】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置では、移動装置１０５は、複数の測定子１０３を同期して移動可能としている。従って、移動装置１０５は、複数の測定子１０３を同期して伝熱管６６の内面に接触させることができ、装置を簡素化して操作性を向上することができる。
【００５９】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置では、移動装置１０５は、測定子１０３を伝熱管６６の径方向に沿って移動可能としている。従って、測定子が伝熱管６６の周方向や長手方向に沿って移動することはなく、測定子１０３と伝熱管６６の内面との擦れをなくして測定子１０３の損傷を防止することができる。
【００６０】
また、実施例１の伝熱管の支持力測定方法にあっては、可撓性を有するケーブル１０１により伝熱管６６の端部から移動体１０２を内部に挿入する工程と、伝熱管６６における移動体１０２の所定の挿入位置で移動体１０２の測定子１０３から超音波を送信すると共に超音波を受信する測定信号送受信工程と、送受信した超音波に基づいて振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求める演算工程とを設けている。
【００６１】
従って、伝熱管６６の内部から振れ止め金具６８による支持力を測定することができ、作業者が蒸気発生器１３に入り、振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持部にアクセスする必要はなく、被爆を低減しながら、伝熱管６６などを切断する必要もなく、伝熱管６６と振れ止め金具６８との接触力を高精度に測定することができる。
【実施例２】
【００６２】
図８は、実施例１の蒸気発生器を表す概略構成図、図９は、本発明の実施例２に係る伝熱管の支持力測定装置の要部を表す断面図である。
【００６３】
実施例２にて、図９及び図１０に示すように、伝熱管の支持力測定装置２００は、ケーブル（索状部材）２０１と移動体２０２と測定子２０３と制御装置（演算装置）２０４とから構成されている。
【００６４】
ケーブル２０１は、図示しないが、電源用ケーブル、制御用ケーブル、信号送受信用ケーブルなどが集合され、被覆ケーブルで被覆されて構成されており、伝熱管内に挿通可能となっている。移動体２０２は、このケーブル２０１の先端部に連結され、伝熱管の内面に所定隙間をもつ円柱形状をなしている。測定子２０３は、移動体１０２の外周部に設けられており、伝熱管の内面に対して測定信号の送受信を行うことができる。制御装置２０４は、測定子２０２からの測定信号に基づいて振れ止め金具による伝熱管の支持力を求めることができる。
【００６５】
この場合、測定子２０３は、移動体１０２の周方向に複数（本実施例では、４組）設けられており、各測定子２０３は、移動体１０２の周方向に沿って等間隔で設けられている。そして、各測定子２０２は、移動装置２０５により移動体２０２（伝熱管）の径方向にそれぞれ移動可能であり、伝熱管の内面に接触させることができる。このとき、移動装置２０５は、複数の測定子２０３を同期して移動させることができる。
【００６６】
移動体２０２は、先端部にモータを有する駆動装置２１１が固定され、出力軸２１２が移動体２０２の軸心に沿って延出され、回転自在に支持されている。この出力軸２１２は、先周部に駆動傘歯車（ベベルギア）２１３が固定されている。また、移動体２０２（本実施例では、４組）は、軸心が径方向に沿う４つの従動傘歯車（ベベルギア）２１４が周方向に均等間隔で複数回転自在に支持されている。そして、駆動傘歯車２１３が４つの従動傘歯車２１４に噛合っている。
【００６７】
また、各従動傘歯車２１４は、軸部の先端部にそれぞれねじ部２１５が形成されており、この各ねじ部２１５に支持部材２１６がそれぞれ螺合している。この各支持部材２１６は、移動体２０２に対してその径方向には移動自在であるが、自身が回転不能に支持されている。そして、各支持部材２１６は、その先周部にそれぞれ測定子２０３が固定されている。
【００６８】
この測定子２０３は、伝熱管の内面に向けて超音波（計測信号）を送信する送信部と、伝熱管の内面を伝播する超音波を受信する受信部とから構成され、同位置に配置されている。制御装置２０４は、ケーブル２０１を介して測定子２０３に接続されており、超音波の送信時間と受信時間から超音波伝播速度を求める。そして、移動体２０２は、４組の測定子２０３が設けられていることから、各測定子２０３の測定結果から求めた４つの超音波伝播速度を平均化して伝熱管の応力を求める。
【００６９】
この伝熱管の応力を求める手法は、超音波を用いた残留応力の測定方法である音弾性法を用いた手法であり、伝熱管の内部を径方向（板厚方向）に伝播する値用音波の速度を計測するものである。
【００７０】
伝熱管の支持力測定装置２００による支持力測定方法は、ケーブル２０１により伝熱管の端部から移動体２０２を内部に挿入する工程と、伝熱管における移動体２０２の所定の挿入位置で測定子２０３から超音波を送信すると共に伝播する超音波を受信する測定信号送受信工程と、送受信した測定信号に基づいて振れ止め金具による伝熱管の支持力を求める演算工程と、を有している。
【００７１】
即ち、作業者は、ケーブル２０１により伝熱管の端部から移動体２０２を内部に挿入する。このとき、各測定子２０３は、移動体２０２内に収納された位置にあり、伝熱管６６の内面と擦れ合うことはない。そして、作業者は、ケーブル２０１を伝熱管内に送り込み、移動体２０２を所定の計測位置に停止させる。移動体２０２を所定の計測位置に停止させると、ここで、作業者は、制御装置２０４を用いて測定子２０３から超音波を送信すると共に超音波を受信する。即ち、駆動装置２１１を駆動し、出力軸２１２を回転させ、出力軸２１２と一体の駆動傘歯車２１３を回転させる。駆動傘歯車２１３を回転すると、駆動傘歯車２１３と噛合う４つの従動傘歯車２１４が同時に回転し、各ねじ部２１５を介して４つの支持部材２１６が前進する。すると、各支持部材２１６が移動体１０２の径方向の外方、つまり、伝熱管の径方向に沿って内面に接近し、各測定子２０３が伝熱管の内面に接触するように押付けられる。
【００７２】
そして、４つの測定子２０３が全て伝熱管の内面に押付けられると、測定子２０３から超音波を送信すると共に超音波を受信する。制御装置２０４は、超音波を送信した時間と超音波を受信した時間から超音波伝播速度を求め、４つの超音波伝播速度を平均化して伝熱管の応力を求める。このとき、移動装置２０５は、移動体２０３から４つの支持部材２１６を同期して移動し、４つの測定子２０３を全て伝熱管の内面に押付けるため、移動体２０２が伝熱管に対して適正に支持され、高精度な測定が行われる。
【００７３】
このように実施例２の伝熱管の支持力測定装置にあっては、可撓性を有して伝熱管の端部から内部に挿入可能なケーブル２０１と、ケーブル２０１の先端部に伝熱管の内面に所定隙間をもって連結される移動体２０２と、移動体２０２の外周部に設けられて伝熱管の内面に対して超音波の送受信を行う測定子２０３と、測定子２０３からの測定信号に基づいて振れ止め金具による伝熱管の支持力を求める制御装置２０４とを設けている。
【００７４】
従って、ケーブル２０１を用いて移動体２０２を伝熱管内に挿入し、移動体２０２に設けられた測定子２０３から伝熱管の内面へ超音波の送受信を行い、制御装置２０４が測定子２０３からの超音波に基づいて振れ止め金具による伝熱管の支持力を求める。そのため、伝熱管の内部から振れ止め金具による支持力を測定することができ、作業者が蒸気発生器に入り、振れ止め金具による伝熱管の支持部にアクセスする必要はなく、被爆を低減しながら、伝熱管などを切断する必要もなく、伝熱管と振れ止め金具との接触力を高精度に測定することができる。
【００７５】
実施例１の伝熱管の支持力測定装置では、４つの測定子２０３を移動体２０２の周方向に沿って等間隔で配置している。従って、移動体２０２を短くすることができ、装置の小型軽量化を可能とすることができる。
【００７６】
なお、上述した実施例では、偏心カム機構や歯車機構により移動体１０２，２０２に対して測定子１０３，２０３を径方向に移動するように構成したが、この構成に限定されるものではない。
【００７７】
また、上述した実施例では、作業者が入室７１には入り、ここからケーブル１０１，２０１を用いて移動体１０２，２０２を伝熱管６６内に挿入したが、機械を入室７１に持ち込み、作業者が遠隔操作により機械を駆動制御し、ケーブル１０１，２０１を介して移動体１０２，２０２を伝熱管６６内に挿入するようにしてもよい。
【００７８】
また、上述した実施例では、音弾性法を利用して振れ止め金具６８による伝熱管６６の支持力を求めるようにしたが、この構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１１  原子炉格納容器
１２  加圧水型原子炉
１３  蒸気発生器
３２  蒸気タービン
３６  発電機
６１  胴部
６２  管群外筒
６３  管支持板
６４  管板
６６  伝熱管
６７  伝熱管群
６８  Ｕベンド部
６９  振れ止め金具（振れ止め部材）
１００，２００  支持力測定装置
１０１，２０１  ケーブル（索状部材）
１０２，２０２  移動体
１０３，２０３  測定子
１０４，２０４  制御装置（演算装置）
１０５，２０５  移動装置
【図１】
2014041102.tif 000003
【図２】
2014041102.tif 000004
【図３】
2014041102.tif 000005
【図４】
2014041102.tif 000006
【図５】
2014041102.tif 000007
【図６】
2014041102.tif 000008
【図７】
2014041102.tif 000009
【図８】
2014041102.tif 000010
【図９】
2014041102.tif 000011
【図１０】
2014041102.tif 000012