(57)【要約】【課題】ウォータージェットピーニング施工対象物以外の、原子炉圧力容器内の構造物の共振を回避できるウォータージェットピーニング方法を提供する。【解決手段】キャビテーション気泡を含む噴流８が噴射ノズル４から噴射されて原子炉圧力容器１の内面にウォータージェットピーニングが施工される。噴流８により発生した圧力脈動２０が炉内構造物２に達する。この圧力脈動２０の圧力の変化が、炉内構造物２の近傍の圧力センサ１５で検出されて演算装置１７に入力される。演算装置１７はこの圧力の変化から炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形を分離する。制御装置１８はこの振動波形に基づいて電磁弁１２を制御し、振動波形と逆位相で同程度の振幅及び周波数を有する圧力脈動２２を伴う水流を拡大部２４の噴射口から噴射させる。圧力脈動２０は圧力脈動２２で打ち消され、振幅の小さい圧力脈動２３になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射ノズルを原子炉圧力容器内の水中に浸漬させ、
前記水中に水を噴射する開口部を有する管路を、前記開口部を前記水中に浸漬させた状態で、前記原子炉圧力容器内に設けられて前記水と接触する炉内構造物と前記噴射ノズルの間に配置し、前記開口部を前記水中に配置し、
前記噴射ノズルからキャビテーション気泡を含む噴流を噴射して前記水と接触するウォータージェットピーニング施工対象物に対してウォータージェットピーニングを実施し、
前記噴流の噴射により発生する第１圧力脈動による圧力変化を圧力センサで検出し、
前記管路に設けられた脈動流発生装置を前記圧力センサで検出した前記圧力変化に基づいて制御して、前記第１圧力脈動の振幅を低減させる第２圧力脈動を伴う水流を発生させ、
前記第２圧力脈動を伴う前記水流を前記管路の開口部から前記原子炉圧力容器内の前記水中に噴射させることを特徴とするウォータージェットピーニング方法。
【請求項２】
前記圧力センサで検出した前記圧力変化から前記炉内構造物の固有振動数成分の振動波形を分離し、分離した前記振動波形と逆位相になる前記第２圧力脈動を伴う前記水流が発生するように前記脈動流発生装置を制御することによって、前記第２圧力脈動を伴う前記水流が発生する請求項１に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項３】
前記管路に設けた電磁弁が前記脈動流発生装置として用いられる請求項１または２に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項４】
前記管路に設けたピストンポンプが前記脈動流発生装置として用いられる請求項１に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項５】
前記噴流の噴射により発生する第１圧力脈動が前記原子炉圧力容器内に設置された複数の前記炉内構造物にそれぞれ伝播されるとき、前記第２圧力脈動を伴う前記水流の発生が、前記複数の炉内構造物に対応して配置されたそれぞれの前記圧力センサで検出された各圧力の変化に対応して求められたそれぞれの前記炉内構造物の固有振動数成分の振幅のうち最大の振幅が所定値以下になるように前記脈動流発生装置を制御することによって行われる請求項１に記載のウォータージェットピーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータージェットピーニング方法に係り、特に、原子力プラントに適用するのに好適なウォータージェットピーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の疲労強度及び耐応力腐食割れ性を向上させることを目的に、材料表面の残留応力を圧縮化する方法が採られる場合がある。その残留応力改善方法の一つにキャビテーション噴流を利用するウォータージェットピーニング（以下、ＷＪＰという）がある。ＷＪＰは、噴射ノズルから水中に高圧水流を噴射させてその水中に微細な無数の気泡を含んだキャビテーション噴流を生成し、この気泡が崩壊する際に生じる衝撃波が、水に接触するＷＪＰ施工対象物である金属製の構造部材表面に作用することにより、構造部材の表面を微小に塑性変形させる技術である。構造部材のその塑性変形部が周囲から弾性的に拘束されるため、圧縮残留応力が構造部材表面に付与される。
【０００３】
一方、原子炉の炉内構造物に発生する応力腐食割れは機器の保全上、注意すべき材料損傷であり、製造時の材料、構造の設計、及び製造条件の検討はもとより、製造後の予防保全が重要となっている。ＷＪＰは、媒体として、水を使用するため、異物残留を考慮する必要がなく、異物管理の厳しい原子炉の炉内構造物の予防保全技術として適している。
【０００４】
ＷＪＰを沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内の炉内構造物に適用する場合には、原子炉圧力容器の上蓋を取り外し、原子炉圧力容器内から蒸気乾燥器、気水分離器、燃料集合体及び制御棒等を順次取り出した後、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）を、原子炉建屋内で天井に設置されている天井クレーン（または原子炉建屋内の運転床に設置されている燃料交換台車）で吊り下げ、天井クレーン（または燃料交換台車）を走行及び横行させ、さらに、ＷＪＰ装置を下降させて原子炉圧力容器内のＷＪＰ施工対象物近傍に設置させる。ＷＪＰ装置は、噴射ノズルを施工対象物の施工対象箇所に位置させる駆動機構を有する。噴射ノズルはその駆動機構の先端に設けられている。ＷＪＰ装置は、原子炉圧力容器のＷＪＰ施工対象物近傍に設置された後、駆動機構により噴射ノズルの噴射角度及び噴射位置（高さ）を調整し、原子炉建屋内の運転床に設置された高圧ポンプから供給された高圧水を噴射ノズルから噴射することによって、施工対象物の施工対象箇所に対するＷＪＰを施工する。その高圧水は高圧ポンプから高圧ホースを通してＷＪＰ装置の噴射ノズルまで導かれるが、従来技術では、高圧ポンプは、ＷＪＰ装置を制御する制御装置とともに、前述したように運転床に設置される。また、高圧ポンプで昇圧される水は一般的には原子炉建屋内の補給水系から供給されるが、炉水をその水として用いることも提案されている。
【０００５】
炉水を高圧ポンプで昇圧してＷＪＰ装置の噴射ノズルに供給することが、特許第２８５９１２５号公報に提案されている。特許第２８５９１２５号公報に記載されたＷＪＰ方法では、ＷＪＰ装置が、ＷＪＰ施工対象物である、原子炉圧力容器の下鏡板を貫通して設けられた制御棒駆動機構ハウジングに取りつけられ、ＷＪＰ装置の噴射ノズルが高圧水を噴射しながら、制御棒駆動機構ハウジングの周囲を旋回する。噴射ノズルに供給される高圧水は、高圧ポンプを駆動することにより、フィルタで浄化された炉水を高圧ポンプで昇圧して生成される。その高圧水が高圧ポンプから噴射ノズルに供給される。噴射ノズルからの高圧水の噴射流は、キャビテーション気泡を含んでおり、キャビテーション気泡の崩壊により発生する衝撃波が制御棒駆動機構ハウジングと原子炉圧力容器に取り付けられたスタブチューブの溶接部の表面にＷＪＰが施工され、その表面に圧縮残留応力が付与される。
【０００６】
しかし、ＷＪＰを実施する際に、噴射ノズルから噴射される、このキャビテーション気泡を伴う噴流は、圧力脈動を生じ、例えば、キャビテーション気泡を伴う噴流と原子炉圧力容器内に設置された炉内構造物の距離が十分でない場合、圧力脈動が原子炉圧力容器内の冷却水中を伝搬し、他の炉内部構造物がその圧力脈動と共振する可能性がある。
【０００７】
圧力脈動を抑制する技術として、例えば、特開平９−６８１５６号公報に記載された渦巻きポンプの脈動抑制装置が知られている。この渦巻きポンプの脈動抑制装置は、タンクに接続された２本の配管にポンプをそれぞれ設け、流体脈動センサをそれぞれの配管に取り付けている。各流体脈動センサが移送制御装置に接続される。圧力脈動を検出した各流体脈動センサからの出力信号を入力した脈動抑制装置は、２台のポンプの回転位相を変更させる信号を出力し、各配管での流体脈動発生波が逆位相になるように制御される。これらの流体脈動発生波が重ねられて流体脈動を低減する。
【０００８】
特開平９−１２６３８３号公報に記載された流体脈動減衰装置は、配管にアクチュエータを取り付け、アクチェータの取り付け位置の上流及び下流の所定の位置にそれぞれ脈動センサを取り付けている。演算装置は、上流に位置する脈動センサの検出値、及びこの脈動センサとアクチェータの取り付け位置の間の管路特性とに基づいて、上流の脈動センサ位置での配管内の流体脈動波の位相とは逆位相の脈動波を生成するように、アクチュエータを駆動させる。この結果、配管内の流体脈動波がアクチュエータの駆動で生成された脈動波で打ち消され、配管内の流体脈動波が減衰する。下流の脈動センサの検出値が演算装置にフィードバックされる。
【０００９】
特開平１−２８３４９８号公報は流体脈動減衰装置を記載する。この流体脈動減衰装置では、配管の一部に設けられた可動壁にアクチュエータが連結され、配管内の流体圧力を検出する圧力センサが配管に取り付けられ、この圧力センサで検出された圧力から流体圧力の脈動の卓越周波数を求める周波数分析器が設けられる。卓越周波数と同一の周波数で逆位相となるようにアクチェータによって可動壁が振動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２８５９１２５号公報
【特許文献２】特開平９−６８１５６号公報
【特許文献３】特開平９−１２６３８３号公報
【特許文献４】特開平１−２８３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特開平９−６８１５６号公報、特開平９−１２６３８３号公報及び特開平１−２８３４９８号公報は、それぞれ配管内に生じる流体脈動を低減している。しかしながら、原子炉圧力容器内の炉内構造物を対象に実施するＷＪＰでは、特許第２８５９１２５号公報に記載されているように、原子炉圧力容器内の冷却水中において噴射ノズルから噴射される、キャビテーション気泡を伴う噴流により、その冷却水内で圧力脈動が生じる。原子炉圧力容器内のＷＪＰ施工領域は、特開平９−６８１５６号公報、特開平９−１２６３８３号公報及び特開平１−２８３４９８号公報が対象とするような配管構造になっていないため、これらの公開公報に記載された流体脈動低減技術は、原子炉圧力容器内で生じる圧力脈動の低減には有効ではなく、原子炉圧力容器内の構造物の共振を回避できる新たな流体脈動低減技術の開発が望まれている。
【００１２】
本発明の目的は、ウォータージェットピーニング施工対象物以外の、原子炉圧力容器内の構造物の共振を回避することができるウォータージェットピーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成できる本発明の特徴は、噴射ノズルを原子炉圧力容器内の水中に浸漬させ、水中に水を噴射する開口部を有する管路を、開口部をその水中に浸漬させた状態で、原子炉圧力容器内に設けられて水と接触する炉内構造物と噴射ノズルの間に配置し、開口部を水中に配置し、噴射ノズルからキャビテーション気泡を含む噴流を噴射して水と接触するウォータージェットピーニング施工対象物に対してウォータージェットピーニングを実施し、噴流の噴射により発生する第１圧力脈動による圧力変化を圧力センサで検出し、管路に設けられた脈動流発生装置を圧力センサで検出した圧力変化に基づいて制御して、第１圧力脈動の振幅を低減させる第２圧力脈動を伴う水流を発生させ、第２圧力脈動を伴う水流を管路の開口部から原子炉圧力容器内の前記水中に噴射させることにある。
【００１４】
原子炉圧力容器内の水中に水を噴射する開口部を有する管路を、開口部をその水中に浸漬させた状態で、原子炉圧力容器内に設けられて水と接触する炉内構造物とその水中に浸漬させた噴射ノズルの間に配置し、開口部を水中に配置し、噴射ノズルからキャビテーション気泡を含む噴流を噴射して水と接触するウォータージェットピーニング施工対象物に対してウォータージェットピーニングを実施し、噴流の噴射により発生する第１圧力脈動による圧力変化を圧力センサで検出し、管路に設けられた脈動流発生装置を圧力センサで検出した圧力変化に基づいて制御して、第１圧力脈動の振幅を低減させる第２圧力脈動を伴う水流を発生させ、第２圧力脈動を伴う水流を管路の開口部から原子炉圧力容器内の水中に噴射させるので、第１圧力脈動が管路の開口部から噴射される水流の第２圧力脈動によって打ち消され、振幅の小さい圧力脈動になる。このため、上記した炉内構造物の共振が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウォータージェットピーニング施工対象物以外の、原子炉圧力容器内の構造物の共振を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータージェットピーニング方法を示す説明図である。
【図２】ウォータージェットピーニングにおいてキャビテーション気泡を伴う噴流により発生した圧力脈動振幅の周波数分布の例を示す説明図である。
【図３】本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング方法を示す説明図である。
【図４】本発明の他の好適な実施例である実施例３のウォータージェットピーニング方法を示す説明図である。
【図５】本発明の他の好適な実施例である実施例４のウォータージェットピーニング方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータージェットピーニング方法を、図１を用いて説明する。
【００１８】
本実施例のウォータージェットピーニング方法では、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）３及び圧力脈動発生装置９が用いられる。ＷＪＰ装置３は、噴射ノズル４、高圧ポンプ７及び高圧ホース６を備えている。噴射ノズル４は支持部材５の下端部に取り付けられ、噴射ノズル４に接続された高圧ホース６が高圧ポンプ７に接続されている。高圧ホース６の一部も支持部材５に取り付けられる。
【００１９】
圧力脈動発生装置９は、円筒状の拡大部２４、給水管１０、電磁弁１２、圧力センサ１５、演算装置１７及び制御装置１８を備えている。電磁弁１２が設けられた給水管１０は、支持部材１４に取り付けられ、例えば、１８０°反対方向に噴出口１１Ａ，１１Ｂが形成されて先端が封鎖された拡大部２４の上端部に接続される。モータ駆動の給水ポンプ１３が給水管１０に設けられる。支持部材１６に取り付けられた圧力センサ１５が演算装置１７に接続される。制御装置１８が演算装置１７及び電磁弁１２に接続される。
【００２０】
ＷＪＰ装置３及び圧力脈動発生装置９を用いた本実施例のウォータージェットピーニング方法を以下に説明する。本実施例のウォータージェットピーニング方法は、例えば、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器１の内面に対して行われる。
【００２１】
原子力圧力容器１は、原子炉建屋（図示せず）内に設置された原子炉格納容器（図示せず）内に設置されている。沸騰水型原子力プラントの運転が停止された後の保守点検期間において、原子炉格納容器の上蓋が取り外され、原子炉圧力容器１の上蓋が取り外されて、原子炉圧力容器１内に設置された蒸気乾燥器（図示せず）及び気水分離器（図示せず）が取り外されて原子炉圧力容器１外に取り出される。原子炉格納容器の取り外された上蓋及び原子炉圧力容器１の上蓋は、原子炉建屋内で原子炉格納容器の上方に存在する運転床に置かれる。取り出された蒸気乾燥器及び気水分離器は、原子炉格納容器の上方に位置して原子炉建屋内で運転床に取り囲まれた機器仮置きプール（図示せず）内に置かれる。原子炉圧力容器１内の炉心に装荷された燃料集合体は、運転床に設けられた燃料交換機（図示せず）により、原子炉建屋内の燃料貯蔵プール（図示せず）に搬送される。
【００２２】
図１は原子炉圧力容器１内の構造を模式的に記載している。原子炉圧力容器１内には冷却水が充填されている。ＷＪＰ施工対象物は原子炉圧力容器１であり、原子炉圧力容器１の内面に対してＷＪＰが施工されることを想定する。ＷＪＰ装置３の支持部材５が、原子炉建屋内の、例えば、燃料交換台車に吊り下げられて原子炉圧力容器１内に下降される。支持部材５に設けられた噴射ノズル４が、ＷＪＰ施工対象箇所である、原子炉圧力容器１の底面付近に到達したとき、支持部材５が例えばCRDハウジングに保持され位置決めされる。このとき、噴射ノズル４は原子炉圧力容器１内の冷却水中に浸漬されている。噴射ノズル４に接続された高圧ホース６が接続される高圧ポンプ７は、上記した運転床に設置されている。
【００２３】
原子炉圧力容器１の底面にＷＪＰを施工するとき、噴射ノズル４から噴射される噴流により生じる圧力脈動が伝播する、原子炉圧力容器１内の炉内構造物２の近傍に圧力センサ１５を配置する。炉内構造物２は原子炉圧力容器１内の冷却水と接触している。その圧力センサ１５の配置は、圧力センサ１５が取り付けられた支持部材１６を、燃料交換台車とは異なる作業台車に設けられたホイストに吊り下げられて原子炉圧力容器１内で下降させることによって行われる。さらに、圧力脈動発生装置９の拡大部２４が、噴射ノズル４と上記の圧力脈動の伝播による振動を抑制したい炉内構造物２との間に配置される。このような圧力脈動発生装置９の拡大部２４の配置は、上記の燃料交換台車とは異なる作業台車に吊り下げられた支持部材１４を下降させることによって行われる。
【００２４】
高圧ポンプ７が駆動されると、高圧ポンプ７で昇圧された高圧水が、高圧ホース６を通して噴射ノズル４に供給される。この高圧水は、多数のキャビテーション気泡を含む噴流８となって、噴射ノズル４から原子炉圧力容器１内の冷却水中に噴射される。噴射された噴流８に含まれるキャビテーション気泡が潰れて発生する衝撃波が、ＷＪＰ施工対象箇所である原子炉圧力容器１の底面に当たる。これにより、原子炉圧力容器１の底面の表面に残留圧縮応力が付与される。
【００２５】
噴射ノズル４から噴射されたキャビテーション気泡を伴う噴流２から発生する圧力脈動２０が、原子炉圧力容器１内の冷却水中を矢印１９の方向に伝播し、炉内構造物２付近まで到達する。炉内構造物２付近に配置された圧力センサ１５が、この圧力脈動２０による圧力の変化を検出する。圧力センサ１５で検出した圧力の変化が演算装置１７に入力される。
【００２６】
キャビテーション気泡を伴う噴流により発生した圧力脈動の振幅の周波数分布の一例が図２に示されている。キャビテーション気泡を伴う噴流が圧力脈動源となっており、約１００Ｈｚ以上の周波数範囲において工学的に有意な圧力脈動が発生すると共に、特定の周波数ｆ１及びｆ２Ｈｚ付近の周波数成分を持つ圧力脈動の振幅が比較的大きくなっている。
【００２７】
炉内構造物２の固有振動数ｆｓは構造解析等で算出される。キャビテーション気泡を含む噴流８から発生する圧力脈動２０が図２に示す周波数分布を有する場合、固有振動数ｆｓが、約１００Ｈｚ以上の周波数範囲に含まれれば炉内構造物２が共振し、さらに、特定の周波数ｆ１及びｆ２Ｈｚに近い値であれば、炉内構造物２の共振の度合いが大きくなる。演算装置１７は、圧力センサ１５から入力した圧力の変化に基づいて圧力脈動２０の振動波形を分析して、圧力脈動２０の振動波形から、炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形を分離する。演算装置１７で分離した、炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形が、制御装置１８に入力される。制御装置１８は、入力した固有振動数ｆｓ成分の振動波形と逆位相でこの振動波形と同程度の振幅を有し、さらにその振動波形の周波数を有する圧力脈動２２を伴う水流が拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂからそれぞれ放出されるように、電磁弁１２を制御する。
【００２８】
給水ポンプ１３が駆動されて、給水ポンプ１３で昇圧された水が、給水管１０を通して拡大部２４に供給され、拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂのそれぞれから原子炉圧力容器１内の冷却水中に噴射される。このとき、拡大部２４の噴出口１１Ａが噴射ノズル４の方を向いており、拡大部２４の噴出口１１Ｂが炉内構造物２の方を向いている。
【００２９】
圧力脈動２２の周波数は電磁弁１２を開く時点と閉じる時点の間隔により調節され、圧力脈動２２の振幅は給水管１０内を流れる水の流量により調節され、圧力脈動２２の位相は電磁弁１２を開く時点及び閉じる時点のそれぞれの時期により調節される。給水管１０内を流れる水の流量は、電磁弁１２の開度または給水ポンプ１３の回転速度によって調節できるため、圧力脈動２２の振幅は電磁弁１２の開度または給水ポンプ１３の回転速度によって調節できる。制御装置１８は、固有振動数ｆｓ成分の振動波形に基づいて、固有振動数ｆｓ成分の振動波形と逆位相でこの振動波形と同程度の振幅を有し、さらにその振動波形の周波数を有する圧力脈動２２を伴う水流を生成するように、電磁弁１２を開く時点及び閉じる時点、電磁弁１２の開度、及び電磁弁１２を開く時点と閉じる時点の間隔をそれぞれ制御する。電磁弁１２が給水管１０に設けられた脈動流発生装置である。このような制御装置１８による電磁弁１２の制御により、固有振動数ｆｓ成分の振動波形と逆位相でこの振動波形と同程度の振幅を有し、さらにその振動波形の周波数を有する圧力脈動２２を伴う水流が、拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂのそれぞれから、矢印２１で示すように、噴射ノズル４に向かって、さらに炉内構造物２に向かって噴射される。圧力脈動発生装置９は、脈動流発生装置を含んでいる。
【００３０】
圧力脈動２２の振幅を調節するため、制御装置１８は電磁弁１２の開度の替りに給水ポンプ１３の回転速度を制御してもよい。圧力脈動２２の振幅を給水ポンプ１３の回転速度により制御する場合には、電磁弁１２及び給水ポンプが給水管１０に設けられた脈動流発生装置である。
【００３１】
キャビテーション気泡を含む噴流８により生じる圧力脈動２０が、拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂから噴射される水流の圧力脈動２２によって打ち消され、固有振動数ｆｓ成分の振幅値が低下した圧力脈動２３になる。固有振動数ｆｓ成分の振幅値が低下した圧力脈動２３が炉内構造物２に衝突するため、炉内構造物２の共振が抑制できる。
【００３２】
好ましくは、制御装置１８は、この振幅値が最小（または所定の値以下）となるまで、電磁弁１２を制御して拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂから噴射される水流により生じる圧力脈動の周波数、振幅及び位相を再調整する。この再調整は、圧力センサ１５で検出した圧力脈動２３の圧力の変化を演算装置１７に入力することにより行われる。演算装置１７は、圧力センサ１５から入力した圧力の変化に基づいて圧力脈動２３の振動波形を分析して、圧力脈動２３の振動波形から、炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形を分離する。制御装置１８は、前述の電磁弁１２の制御に用いた、圧力脈動２０の振動波形から分離した炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形の逆位相、この振動波形の振幅、及びこの振動波形の周波数を、圧力脈動２３の振動波形から分離した固有振動数ｆｓ成分の振動波形の位相、振幅及び周波数に基づいて修正する。そして、制御装置１８は、修正された、固有振動数ｆｓ成分の振動波形の逆位相、振幅及び周波数により、電磁弁１２を制御する。この操作を繰り返すことにより、炉内構造物２に衝突する圧力脈動の振幅を最小（または所定の値以下）にすることができる。この結果、炉内構造物２が共振する確率をさらに低減することができる。
【００３３】
本実施例によれば、ウォータージェットピーニング施工対象物以外の、原子炉圧力容器内の構造物の共振を回避することができる。
【００３４】
本実施例では、拡大部２４の側壁に噴出口１１Ａ，１１Ｂを形成する替りに、拡大部２４の、給水管１０が接続される面と対向する面（図１では下端面）に噴出口を形成してもよい。また、給水管１０に拡大部２４を設けないで、先端が封鎖された給水管１０の先端部の側面に噴出口１１Ａ，１１Ｂを形成してもよいし、給水管１０の側面に噴出口１１Ａ，１１Ｂを形成する替りに給水管１０の先端を開放して噴出口としてもよい。
【００３５】
ＷＪＰ施工対象物が内部の冷却水と接触する原子炉圧力容器１ではなく原子炉圧力容器１内に設けられて原子炉圧力容器１内の冷却水と接触する炉内構造物であるとき、共振を抑制する炉内構造物２は、ＷＪＰ施工対象物である炉内構造物へのＷＪＰ施工時に発生する圧力脈動２０が衝突する他の炉内構造物である。
【実施例２】
【００３６】
本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング方法を、図３を用いて説明する。
【００３７】
本実施例のウォータージェットピーニング方法では、ＷＪＰ装置３及び圧力脈動発生装置９Ａが用いられる。ＷＪＰ装置３は実施例１で用いられるＷＪＰ装置である。圧力脈動発生装置９Ａは、圧力脈動発生装置９においてモータ駆動の給水ポンプ１３をピストンポンプ２５に替えて電磁弁１２を削除した構成を有する。圧力脈動発生装置９Ａの他の構成は圧力脈動発生装置９と同じである。ピストンポンプ２５が給水管１０に設けられた脈動流発生装置である。
【００３８】
実施例１と同様に、原子炉圧力容器１の底面に対するＷＪＰがＷＪＰ装置３を用いて施工される。ＷＪＰの施工時において、噴射ノズル４から噴射された、キャビテーション気泡を伴う噴流２から発生する圧力脈動２０が、原子炉圧力容器１内の冷却水中を矢印１９の方向に伝播する。炉内構造物２付近に配置された圧力センサ１５が、この圧力脈動２０による圧力の変化を検出し、検知したこの圧力の変化を演算装置１７に出力する。演算装置１７は、実施例１と同様に、入力した圧力の変化を用いて圧力脈動２０の振動波形を分析して、圧力脈動２０の振動波形から、炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形を分離する。
【００３９】
制御装置１８は、入力した固有振動数ｆｓ成分の振動波形と逆位相でこの振動波形と同程度の振幅を有し、さらにその振動波形の周波数を有する圧力脈動２２を伴う水流が拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂからそれぞれ放出されるように、ピストンポンプ２５を制御する。圧力脈動２２の周波数はピストンポンプ２５のピストンの移動速度により調節され、圧力脈動２２の振幅はピストンのストロークにより調節され、圧力脈動２２の位相はピストンの移動開始時点により調節される。制御装置１８によるこのようなピストンポンプ２５の制御により、圧力脈動２２を伴う水流が、拡大部２４の噴出口１１Ａ，１１Ｂのそれぞれから、矢印２１で示す方向に出力される。圧力脈動２０と圧力脈動２２が打ち消し合い、振幅が小さい圧力脈動２３になる。
【００４０】
このような本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４１】
本発明の他の好適な実施例である実施例３のウォータージェットピーニング方法を、図４を用いて説明する。
【００４２】
本実施例のウォータージェットピーニング方法では、ＷＪＰ装置３及び圧力脈動発生装置９Ｂが用いられる。ＷＪＰ装置３は実施例１で用いられるＷＪＰ装置である。圧力脈動発生装置９Ｂは、圧力脈動発生装置９に圧力センサ１５Ａを追加し、圧力センサ１５Ａを演算装置１７に接続した構成を有する。圧力脈動発生装置９Ｂの拡大部２４に形成された噴射口は、噴射ノズル４の方を向いている噴射口１１Ａ及び炉内構造物２の方を向いている噴出口１１Ｂ以外に、炉内構造物２の方を向いている噴出口１１Ｃ（図示せず）が形成されている。圧力脈動発生装置９Ｂの他の構成は圧力脈動発生装置９と同じである。本実施例は、ＷＪＰ施工対象物へのＷＪＰの施工によって発生する圧力脈動２０が２つの炉内構造物２，２Ａのそれぞれに向かって伝播する場合に適用することが望ましい。
【００４３】
噴射ノズル４から噴射される、キャビテーション気泡を含む噴流８により生じる圧力脈動２０が、原子炉圧力容器１内の冷却水中を炉内構造物２及び２Ａのそれぞれに向かって伝播する。噴射ノズル４と炉内構造物２及び２Ａのそれぞれとの間の距離が異なる場合、炉内構造物２の側に配置された圧力センサ１５及び炉内構造物２の側に配置された圧力センサ１５Ａのそれぞれで検出された圧力の変化に基づいて、演算装置１７で分離された、炉内構造物２及び２Ａのそれぞれにおける固有振動数ｆｓ成分の振動波形の振幅及び位相が異なっている。
【００４４】
このため、キャビテーション気泡を含む噴流８で発生した圧力脈動２０と、圧力脈動発生装置９Ｂの拡大部２４から放出された水の圧力脈動２２が圧力センサ１５及び１５Ａのそれぞれの位置でできるだけ打ち消し合うようにする。すなわち、圧力センサ１５及び１５Ａで検出された各圧力の変化に対応して演算装置１７で分離される炉内構造物の固有振動数ｆｓ成分の振幅は炉内構造物２及び２Ａのそれぞれに対応して複数（本実施例では２つ）となるが、その複数の振幅の最大値が最小（または所定の値以下）となるように、制御装置１８が圧力脈動発生装置９Ｂの電磁弁１２を以下のように制御する。制御装置１８は、複数の振幅の最大値が最小（または所定の値以下）となるように、電磁弁１２を開く時点と閉じる時点の間隔（圧力脈動２２の周波数）、電磁弁１２の開度（圧力脈動２２の振幅）及び電磁弁１２を開く時点及び閉じる時点のそれぞれの時期（圧力脈動２２の位相）を制御する。この制御により、入力した固有振動数ｆｓ成分の振動波形と逆位相でこの振動波形と同程度の振幅を有し、さらにその振動波形の周波数を有する圧力脈動２２を伴う水流が拡大部２４の噴射口１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃから噴射され、炉内構造物２，２Ａの周辺の圧力脈動が低減され、炉内構造物２，２Ａの共振が抑制される。なお、本実施例では、ＷＪＰ施工対象物以外に、圧力脈動２０が到達する炉内構造物として炉内構造物２，２Ａの２つを示しているが、圧力脈動２０が到達する炉内構造物が３つ以上存在する場合にも、圧力センサ１５の個数を増やして本実施例の概念を適用することができる。
【００４５】
本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例では、噴射ノズル４からのキャビテーション気泡を含む噴流８の噴射により発生した圧力脈動２０が原子炉圧力容器１内の冷却水中で複数の炉内構造物に向かって伝播する場合でも、各炉内構造物の共振を抑制することができる。
【実施例４】
【００４６】
本発明の他の好適な実施例である実施例４のウォータージェットピーニング方法を、図５を用いて説明する。
【００４７】
本実施例のウォータージェットピーニング方法では、実施例１で用いられるＷＪＰ装置３及び圧力脈動発生装置９が用いられる。ただし、本実施例のウォータージェットピーニング方法では、圧力センサ１５が、圧力脈動２０が到達する炉内構造物２の側ではなく、噴射ノズル４の近傍に配置される。
【００４８】
実施例１と同様に、キャビテーション気泡を含む噴流８を噴射ノズル４から噴射して原子炉圧力容器１の内面に対するＷＪＰを施工する。このとき、圧力センサ１５は、噴射ノズル４から噴射された、キャビテーション気泡を含む噴流８により生じる圧力脈動２０による圧力の変化を検出する。圧力センサ１５で検出した圧力の変化が演算装置１７に入力される。演算装置１７は、その圧力の変化から炉内構造物２の固有振動数ｆｓ成分の振動波形を分離する。分離した固有振動数ｆｓ成分の振動波形を入力した制御装置１８は、実施例１と同様に、電磁弁１２を制御する。この制御により、圧力脈動発生装置９の拡大部２４の噴射口１１Ａ，１１Ｂから圧力脈動２２を伴う水流が噴射され、この圧力脈動２２によって打ち消された圧力脈動２０は振幅が小さい圧力脈動２３になる。
【００４９】
本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【００５０】
実施例３及び４において、電磁弁１２及び給水ポンプ１３の替りに、実施例２で用いられるピストンポンプ２５を給水管１０に設け、このピストンポンプ２５を制御装置１８により制御してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…原子炉圧力容器、２，２Ａ…炉内構造物、３…ウォータージェットピーニング装置、４…噴射ノズル、７…高圧ポンプ、８…キャビテーション気泡を伴う噴流、９，９Ａ，９Ｂ…圧力脈動発生装置、１０…給水管、１２…電磁弁、１３…給水ポンプ、１５，１５Ａ…圧力センサ、１７…演算装置、１８…制御装置、２４…拡大部、２５…ピストンポンプ。
【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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