(57)【要約】【課題】ウォータージェットピーニング作業に要する時間を短縮できるウォータージェットピーニング装置を提供する。【解決手段】ウォータージェットピーニング装置１１は、ケーシング１２の上端に高圧水中ポンプ２６を設置し、噴射ノズル１４を設置した噴射ノズル駆動機構１９をケーシング１２に取り付けている。噴射ノズル駆動機構１９のアーム部材４５がケーシング１２の外部に配置される。一端部が高圧水中ポンプ２６に接続された高圧ホースがケーシング１２内に配置され、高圧ホースの他端部が噴射ノズル１４に接続される。ケーシング１２が制御棒駆動機構ハウジング７の上端に着座され、高圧水中ポンプ２６が駆動される。高圧水中ポンプ２６で昇圧された高圧水が、ケーシング１２内の高圧ホースを通して噴射ノズル１４に供給され、制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６の溶接部に向って噴射される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシングに設けられた高圧水中ポンプと、前記高圧水中ポンプで昇圧された水が供給される噴射ノズルと、前記ケーシングに設けられ、前記噴射ノズルを移動させる噴射ノズル移動装置とを備えたことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項２】
前記高圧水中ポンプと前記噴射ノズルを連絡する高圧ホースを前記ケーシング内に配置した請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置。
【請求項３】
前記高圧水中ポンプが前記ケーシングの上端に設置された請求項１または２に記載のウォータージェットピーニング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置を原子炉圧力容器内に充填された冷却水中に配置し、前記冷却水を前記高圧水中ポンプで昇圧し、昇圧された前記冷却水を、前記噴射ノズルから、前記原子炉圧力容器内のウォータージェットピーニング施工対象物に向かって前記冷却水中に噴射す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５】
前記高圧水中ポンプで昇圧された前記冷却水を、前記高圧水中ポンプと前記噴射ノズルを連絡して前記ケーシング内に配置された高圧ホースを通して前記噴射ノズルに供給する請求項４に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項６】
前記ウォータージェットピーニング装置として請求項３に記載のウォータージェットピーニング装置を用いる請求項４に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項７】
前記ウォータージェットピーニング装置を複数台使用して、前記ウォータージェットピーニング施工対象物へのウォータージェットピーニングを並行して施工する請求項４または５に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項８】
前記ウォータージェットピーニング装置を用いたウォータージェットピーニングが、沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉のいずれかの前記原子炉圧力容器内の前記ウォータージェットピーニング施工対象物に対して行われる請求項４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装置及びウォータージェットピーニング方法に係わり、特に、原子炉の炉内構造物に適用するのに好適なウォータージェットピーニング装置及び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あるいはマイクロジェットが水に接触す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】
特開昭６３−３４０２４号公報は上部格子板加工装置を記載している。上部格子板加工装置の水噴射機構が、原子炉圧力容器内の上部格子板の位置に配置される。水が原子炉圧力容器及び原子炉圧力容器の真上に位置する原子炉ウェル内に充填される。水噴射機構は噴射口を有し、水中ポンプから供給される水が噴射口から上部格子板の加工面に向かって噴射される。水噴射機構の噴射口から噴射された水流による加工により発生した切屑は、原子炉ウェル内の水中に配置された水中ポンプで炉水と共に吸引され、燃料貯蔵プール内に設置されたフィルタに導かれ除去される。このフィルタを通過した炉水は燃料貯蔵プール内に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２８５９１２５号公報
【特許文献２】特開昭６３−３４０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
原子力プラントにおけるＷＪＰの施工作業に要する時間の短縮が望まれる。例えば、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対するＷＪＰの施工は、定期検査期間において実施されるため、ＷＪＰ施工の作業時間が長くなると、定期検査期間が延長され、沸騰水型原子力プラントの稼働率の低下につながる恐れがある。このため、ＷＪＰ施工の作業に要する時間をさらに短縮することが望まれている。
【０００９】
従来のＷＪＰ装置は、特許第２８５９１２５号公報に記載されたように、噴射ノズルに高圧水を供給する高圧ポンプが運転床に設置され、高圧ポンプからＷＪＰ施工対象物のＷＪＰ施工対象箇所付近に配置された噴射ノズルまで、高圧水を長尺の高圧ホースを通して供給している。
【００１０】
発明者らは、ＷＪＰ施工作業における時間短縮について検討した結果、長尺の高圧ホースを短くすることによってＷＪＰ施工作業の時間を短縮できる余地があることを見出した。特に、沸騰水型原子力プラントでは、ＷＪＰ装置が天井クレーンに吊り下げられて運転床から原子炉ウェルを下降して原子炉圧力容器内に達し、原子炉圧力容器内のＷＪＰ施工対象物である炉内構造物付近まで下降させる。このようなＷＪＰ装置の下降に伴って高圧ホースも下降する。しかしながら、５０〜１００ｍ程度の長さになる高圧ホースは耐圧性を確保するために高強度で曲がりづらいため、ＷＪＰ装置の下降時間を高圧ホースの動きの制約を受けて速くすることができず、ＷＪＰ装置をＷＪＰ施工対象物である炉内構造物付近まで下降させるために、かなりの時間を要してしまうことになる。その炉内構造物に対するＷＪＰの施工が終了して、ＷＪＰ装置を原子炉ウェル内の冷却水の水面よりも上方まで移動して回収する際にもかなりの時間を要することになる。
【００１１】
本発明の目的は、ウォータージェットピーニング作業に要する時間を短縮することができるウォータージェットピーニング装置及び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】
【００１２】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、ケーシングと、このケーシングに設けられた高圧水中ポンプと、高圧水中ポンプで昇圧された水が供給される噴射ノズルと、そのケーシングに設けられ、噴射ノズルを移動させる噴射ノズル移動装置とを備えたことにある。
【００１３】
高圧水中ポンプを、噴射ノズルが設けられたケーシングに設置しているので、高圧水中ポンプ及びケーシングを有するウォータージェットピーニング装置を速く移動することができる。このため、ウォータージェットピーニング装置を原子炉圧力容器内のウォータージェットピーニング施工対象物の位置に設定するために要する時間、及びウォータージェットピーニングの施工終了後にウォータージェットピーニング装置を原子炉圧力容器内から回収するのに要する時間をそれぞれ短縮することができる。したがって、ウォータージェットピーニング施工対象物へのウォータージェットピーニング作業に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウォータージェットピーニング作業に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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装置の構成図である。
【図２】図１に示すウォータージェットピーニング装置の側面図である。
【図３】図２に示す旋回機構部及び軸受部の拡大縦断面図である。
【図４】図２に示すウォータージェットピーニング装置の下部の内部構造を示す拡大図である。
【図５】図２に示すウォータージェットピーニング装置の上部構造を示す拡大図である。
【図６】ウォータージェットピーニング装置の炉心支持板への取り付け構造を示す平面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】ウォータージェットピーニング装置の炉心支持板への取り付け構造の他の例を示す平面図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】図８のＸ部の拡大図である。
【図１１】ウォータージェットピーニング装置の炉心支持板への取り付け構造の他の例を示す平面図である。
【図１２】図１１のXII−XII断面図である。
【図１３】図１１のXIII部の拡大図である。
【図１４】ウォータージェットピーニングの残留応力改善効果（有効残留応力改善幅）を確認するために行った実験を示す説明図である。
【図１５】ウォータージェットピーニング施工後の試験体表面の残留応力測定結果の一例を示す、施工中心Ｃからの距離とウォータージェットピーニング後の試験体表面の残留応力との関係を示す特性図である。
【図１６】所要動力１５ｋＷの高圧ポンプの噴射流量Ｑと噴射圧力Ｐの関係を示す特性図である。
【図１７】高圧ポンプの所要動力Ｅと有効残留応力改善幅Ｗの関係を示す特性図である。
【図１８】高圧ポンプの所要動力Ｅと１ｋＷ当たりの有効残留応力改善幅ΔＷの関係を示す特性図である。
【図１９】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２０】実施例２に用いられるウォータージェットピーニング装置の支持方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明者らは、前述したように、運転床に設置される高圧ポンプと原子炉圧力容器内のＷＪＰ施工対象物付近に配置される噴射ノズルとを接続する高圧ホースを短くすることによってＷＪＰ施工作業の時間を短縮できることを見出した。そして、発明者らは、高圧ホースを短くできるウォータージェットピーニング装置（ＷＪＰ装置）の構造を検討した結果、高圧ポンプを、ＷＪＰ装置の、噴射ノズルを取り付けたケーシングに取りつければ良いとの結論に至ったのである。
【００１７】
しかしながら、高圧ポンプをＷＪＰ装置のケーシングに取り付ける場合には、高圧ポンプを床面に設置する場合と異なり、高圧ポンプの所要動力を小さくしなければならない。特に、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内に存在する、スタブチューブと制御棒駆動機構ハウジングとの溶接部、及びスタブチューブと原子炉圧力容器の下鏡との溶接部に対してウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）を施工する場合には、ＷＪＰ装置のケーシング及びこのケーシングに取り付けられた高圧ポンプが、原子炉圧力容器内の炉心シュラウドに取り付けられた上部格子板に形成された正方形状の開口部及び炉心支持板に形成された円形の開口部をそれぞれ通過する必要がある。
【００１８】
このため、発明者らは、高圧ポンプの所要動力を小さくした場合において、ＷＪＰ施工対象物に対して所定の圧縮残留応力を付与することができるかを確認するための実験を行った。この実験の内容及び得られた実験結果を、図１４から図１８を用いて説明する。
【００１９】
ＷＪＰの実験は、図１４に示すように、水中に置かれたステンレス鋼製の試験体３９に対して噴射ノズル１４を垂直に配置し、高圧ポンプ（図示せず）にて昇圧した高圧水を噴射ノズル１４に供給し、噴射ノズル１４から試験体３９に向かって高圧水を噴射させた。噴射ノズル１４から噴射された高圧水流は、キャビテーション噴流であり、多数のキャビティ（気泡）を含んでいる。噴射ノズル１４から噴射されたキャビテーション噴流に含まれるキャビティが潰れるときに発生する衝撃波が、試験体３９の水と接触する表面に衝突し、試験体３９の表面を微細に塑性変形させる。試験体３９表面に生じたその塑性変形が試験体３９内において周囲から弾性的に拘束されることにより、試験体３９の表面に圧縮残留応力が生じる。噴射ノズル１４を試験体３９の表面に沿って直線状に走査させることにより、試験体３９の表面は、ＷＪＰの施工中心Ｃを中心とした両側のある範囲で引張残留応力が圧縮残留応力に転換される。
【００２０】
従来のＷＪＰ施工作業における噴射条件（高圧ポンプの所要動力が約６７ｋＷ）で噴射ノズル１４から高圧水を噴射してＷＪＰを施工した試験体３９の表面における残留応力測定結果の一例を、図１５に示す。図１５に示された縦軸は、ＷＪＰ施工後における試験体３９の表面の残留応力を示しており、プラス側が引張残留応力及びマイナス側が圧縮残留応力である。試験体３９の表面において残留応力が−２００ＭＰａ以下の圧縮残留応力となる範囲をＷＪＰの有効残留応力改善幅Ｗとすると、図１５に示す例では、約８６ｍｍの範囲が有効残留応力改善幅Ｗとなる。
【００２１】
噴射ノズル１４から噴射される高圧水流の噴射条件は、噴射流量Ｑ及び噴射圧力Ｐで表わされ、また、高圧ポンプの所要動力Ｅは、噴射流量Ｑ及び噴射圧力Ｐの関数であり、（１）式で表わされる。
【００２２】
Ｅ＝Ｐ×Ｑ／（６．１２×９．８１×η）          ……（１）
ただし、ηはポンプ効率である。ここではηを０．８とする。
【００２３】
高圧ポンプの所要動力Ｅが一定であれば、噴射流量Ｑと噴射圧力Ｐの積は一定であるため、任意の高圧ポンプの所要動力Ｅにおいて、噴射流量Ｑと噴射圧力Ｐの組み合わせは複数の選択肢がある。所要動力１５ｋＷの高圧ポンプにおける噴射流量Ｑと噴射圧力Ｐの組み合わせを示した例を図１６に示す。高圧ポンプの所要動力１５ｋＷとなる性能曲線Ｆ上であれば、噴射流量Ｑ及び噴射圧力Ｐは、高圧力、低流量から低圧力、高流量まで複数の組み合わせが存在する。
【００２４】
高圧ポンプの所要動力Ｅと有効残留応力改善幅Ｗの関係を図１７に示す。従来のＷＪＰ施工作業における噴射ノズル１４からの高圧水の噴射条件は、高圧ポンプの所要動力Ｅが約６７ｋＷの場合である。図１７に示すように、高圧ポンプの所要動力Ｅが低下するほど、有効残留応力改善幅Ｗは減少することが分かる。所要動力１５ｋＷの高圧ポンプでは、有効残留応力改善幅Ｗが５０ｍｍ程度になる。
【００２５】
さらに、高圧ポンプの所要動力Ｅと、図１７に示された有効残留応力改善幅Ｗをそのときの高圧ポンプの所要動力Ｅで除した１ｋＷ当たりの有効残留応力改善幅ΔＷとの関係を図１８に示す。図１８において、高圧ポンプの所要動力Ｅが約６７ｋＷの場合が、従来のＷＪＰ施工作業における噴射ノズル１４の噴射条件である。図１８から明らかであるように、高圧ポンプの所要動力Ｅが低下するほど、１ｋＷ当たりの有効残留応力改善幅ΔＷは増加する関係にあり、高圧ポンプの所要動力Ｅが小さいほど、圧縮残留応力への改善効率が高くなる。
【００２６】
従来のＷＪＰ施工作業における噴射ノズル１４から噴射される高圧水流の噴射条件は、前述したように、所要動力Ｅが約６７ｋＷである高圧ポンプを用いた場合に相当する。高圧ポンプの所要動力Ｅが約６７ｋＷの場合における有効残留応力改善幅Ｗが８６ｍｍであるのに対して、例えば、高圧ポンプ所要動力Ｅがその１／４以下である約１５ｋＷの場合では、有効残留応力改善幅Ｗは５０ｍｍ程度に減少する。
【００２７】
しかしながら、有効残留応力改善幅Ｗが５０ｍｍ程度あれば、ウォータージェットピーニング施工対象物（ＷＪＰ施工対象物）のＷＪＰ施工箇所である溶接部及び熱影響部の必要な幅に対して圧縮残留応力を付与することができる。
【００２８】
もし、有効残留応力改善幅Ｗが５０ｍｍよりも広い有効残留応力改善幅Ｗ（例えば、所要動力が６７ｋＷの場合における有効残留応力改善幅Ｗ８６ｍｍ）を必要とするＷＪＰ施工対象箇所が存在する場合には、所要動力が１５ｋＷである高圧ポンプを、後述するように、ケーシングに設けたＷＪＰ装置を複数台用い、各ＷＪＰ装置で異なるＷＪＰ施工対象箇所におけるＷＪＰを実施し、一台のそのＷＪＰ装置で同じ有効残留応力改善幅ＷがＷＪＰ施工対象箇所において必要な幅になるように、このＷＪＰ施工対象箇所に対して、一台のそのＷＪＰ装置を、有効残留応力改善幅Ｗの方向で位置をずらしてもう一回、例えば、逆方向に走査すれば良い。
【００２９】
所要動力Ｅが約６７ｋＷの高圧ポンプを一台使用する場合と同等の消費電力を使用することを想定したとき、所要動力Ｅが１５ｋＷの高圧ポンプであれば、同時に４台の高圧ポンプを使用することができる。このため、所要動力Ｅが１５ｋＷの高圧ポンプをケーシングに設けたＷＪＰ装置を用いる場合には、このＷＪＰ装置を４台同時に用いてＷＪＰ施工対象物へのＷＪＰを実施することができる。
【００３０】
高圧ポンプの所要動力Ｅ（消費電力）の合計を一定とする場合、高圧ポンプの所要動力Ｅを小さくし、高圧ポンプをケーシングに設けた複数台のＷＪＰ装置を用いてＷＪＰ施工対象物の複数箇所に対してＷＪＰを同時に行う方がＷＪＰ作業の施工能率を向上させることができる。
【００３１】
上記の検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００３２】
本発明の好適な一実施例であるウォータージェットピーニング装置（ＷＪＰ装置）を、図１、図２、図３、図４及び図５を用いて説明する。
【００３３】
本実施例においてウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）が施工される沸騰水型原子力プラントの概略構成を図１を用いて説明する。沸騰水型原子力プラントは原子炉圧力容器１を有する。円筒状の炉心シュラウド３が原子炉圧力容器１内に配置されて原子炉圧力容器１に設置される。上部格子板４が炉心シュラウド３に取り付けられ、上部格子板４の下方に配置された炉心支持板５も炉心シュラウド３に設置される。複数の燃料集合体（図示せず）が装荷された炉心（図示せず）が、炉心シュラウド５によって取り囲まれている。上部格子板４は炉心に装荷された各燃料集合体の上端部を支持する。炉心支持板５は、燃料集合体の下端部を支持する燃料支持金具（図示せず）を保持する。原子炉圧力容器１内の炉心支持板５より下方の領域は、下部プレナム８である。
【００３４】
複数の制御棒駆動機構ハウジング７が原子炉圧力容器１の下鏡部２を貫通して設けられる。制御棒駆動機構ハウジング７の個数と同じ個数のスタブチューブ６が下鏡部２の内面に溶接により取り付けられている（図２参照）。各制御棒駆動機構ハウジング７は、別々のスタブチューブ６内に挿入されて原子炉圧力容器１の下方まで伸びており、スタブチューブ６に溶接にて接続される。制御棒案内管（図示せず）の下端部が各制御棒ハウジング７の上端に結合され、燃料支持金具の下端部が炉心支持板５に形成された円形の開口部４２（図６参照）を通して制御棒案内管の上端部内に挿入される。炉心支持板５の上面に設けられた位置決めピン４１（図７参照）が燃料支持金具に形成された貫通孔内に挿入され、燃料支持金具の旋回を防止する。各制御棒駆動機構ハウジング７内に設置された制御棒駆動機構（図示せず）の上端部が、制御棒案内管内に配置された制御棒（図示せず）の下端部に連結されている。制御棒駆動機構は連結した制御棒の炉心への出し入れを行い、原子炉出力を制御する。
【００３５】
本実施例のＷＪＰ装置１１は、図１及び図２に示すように、ケーシング１２、噴射ノズル１４、噴射ノズル駆動機構（噴射ノズル移動装置）１９及び高圧水中ポンプ２６を備えている。ケーシング１２は、旋回機構部４９の第２ケーシング１２Ｂ及び旋回機構部４９よりも下方の旋回する第１ケーシング１２Ａを含んでいる。第２ケーシング１２Ｂはケーシング１２の上端部に位置している。
【００３６】
一台の高圧水中ポンプ２６が、円筒であるケーシング１２の上端、すなわち、第２ケーシング１２Ｂの上端に取り付けられている。水を吸い込む吸い込み口３０が高圧水中ポンプ２６に設けられる。高圧水中ポンプ２６の、ケーシング１２の軸心に垂直な方向における断面形状は、上部格子板４に形成される矩形の開口部を通過できる大きさになっている。ケーシング１２の、ケーシング１２の軸心に垂直な方向における断面形状、具体的には第１ケーシング１２Ａ及び第２ケーシング１２Ｂのその断面形状は、上部格子板４に形成される矩形の開口部の面積よりも小さい、炉心支持板５に形成された円形の開口部４２を通過できる大きさになっている。
【００３７】
旋回機構部４９の構造を図３を用いて説明する。旋回機構部４９は、第２ケーシング１２Ｂ及び旋回装置５３を有する。第２ケーシング１２Ｂは、第１ケーシング１２Ａの上端にベアリング６０により回転可能に設置される。リング状の支持部材５１及び５２が、第２ケーシング１２Ｂ内に配置され、第２ケーシング１２Ｂの内面にそれぞれ取り付けられている。支持部材５２は第２ケーシング１２Ｂの下端部に位置しており、支持部材５１は支持部材５２よりも上方に配置される。
【００３８】
旋回装置５３は、モータ５４、減速装置５５、歯車５６及び旋回軸５７を有する。外面に歯車が形成された旋回軸５７が、支持部材５１及び５２のそれぞれの中心を貫通して配置され、旋回軸５７の上端が支持部材５１にベアリング５９により回転可能に支持された円板状の旋回部材５８の下面に取り付けられる。旋回軸５７は支持部材５１に支持される。旋回軸５７の下端は、第１ケーシング１２Ａ内に配置されて第１ケーシング１２Ａの上端部に取り付けられた支持部材６１に取り付けられる。モータ５４が支持部材５２の上面に設置される。歯車５６が、モータ５４に連結された減速装置５５の回転軸に取り付けられる。この歯車５６は旋回軸５７の外面に形成された歯車と噛み合っている。
【００３９】
複数の開口２９が、第２ケーシング１２Ｂの上端部に形成され、第２ケーシング１２Ｂを貫通している（図３及び図５参照）。支持部材４０が、開口２９の下方で第２ケーシング１２Ｂの外面に取り付けられている（図６参照）。ケーシング１２の軸方向に伸びる貫通孔が支持部材４０に形成される。
【００４０】
軸受部６２がケーシング１２の下端部、すなわち、第１ケーシング１２Ａの下端部に設けられる。軸受部６２は、第１ケーシング１２Ａの下端部に取り付けられた支持部材６３にベアリング６４により回転可能に取り付けられる。
【００４１】
突起部４６が、軸受部６２の下端部に設けられ（図３及び図４参照）、第１ケーシング１２Ａの下方に向かって伸びている。突起部４６の横断面積は、第１ケーシング１２Ａの下端から離れるに従って減少する。開口部１３（図２参照）が第１ケーシング１２Ａの下端部に形成される。開口部１３はケーシング１２の軸方向に伸びている。２３は、開口部１３の形成によって生じる、第１ケーシング１２Ａの周方向における端面である。
【００４２】
噴射ノズル駆動機構１９は、スイーベルユニット１５、中継ボックス２０、昇降テーブル３５及びアーム部材４５を有する（図２及び図４参照）。昇降テーブル３５の上端部は、第１ケーシング１２Ａ内に設けられたボールネジ（図示せず）と噛み合うボールナットを有する支持板（図示せず）に取り付けられている。このボールネジの両端部が第１ケーシング１２Ａの内面に軸受により回転可能に取り付けられ、第１ケーシング１２Ａの内面に設置されたモータの回転軸がボールネジの一端部に連結されている（図示せず）。第１ケーシング１２Ａの軸方向に伸びる板状の昇降テーブル３５の下端部は開口部１３に位置している。一対のリンク２１及び一対のリンク２２のそれぞれの一端部が、別々に回転軸により回転可能に、昇降テーブル３５の下端部に取り付けられる。一対のリンク２１が取り付けられた回転軸は、昇降テーブル３５に回転可能に取り付けられ、昇降テーブル３５内に設けられたモータ（図示せず）により回転される。一対のリンク２１及び一対のリンク２２のそれぞれの他端部が、別々に回転軸により回転可能に、中継ボックス２０に取り付けられる。これらの回転軸は、中継ボックス２０に回転可能に取り付けられる。アーム部材４５の一端部が中継ボックス２０に取り付けられ、アーム部材４５の他端部が中継ボックス２０の下方に配置されたスイーベルユニット１５のケーシング１６に取り付けられる。アーム部材４５及びスイーベルユニット１５はケーシング１２の外部に配置される。
【００４３】
噴射ノズル１４が、ケーシング１６に回転可能に取り付けられた回転軸１７に取り付けられている。ケーシング１６内に設置されたモータ（図示せず）の回転軸が、減速機（図示せず）を介して回転軸１７のケーシング１６側の端部に連結される。回転軸１７の他端部が、ケーシング１６の側面に取り付けられた水受け部１８内に挿入され、水受け部１８に回転可能に取り付けられる。水受け部１８と回転軸１７の間には、水漏れを防止するためのシールが施されている。回転軸１７の水受け部１８の端部から噴射ノズル１４に至る高圧水供給通路（図示せず）が、回転軸１７内に形成されている。この高圧水供給通路は水受け部１８内の水流入領域に連絡される。
【００４４】
中継ブロック２５が、中継ボックス２０よりも上方の位置で第１ケーシング１２Ａ内に固定されている。高圧水供給通路（図示せず）が、中継ブロック２５内にも形成される。高圧ホース２７Ａがケーシング１２（第１ケーシング１２Ａ及び第２ケーシング１２Ｂ）内に配置され、高圧ホース２７Ａの一端部が高圧水中ポンプ２６に接続され、高圧ホース２７Ａの他端部が中継ブロック２５に接続される（図５参照）。この高圧ホース２７Ａは中継ブロック２５内に形成された高圧水供給通路に連絡される。
【００４５】
高圧ホース２７Ｂが中継ボックス２０を貫通しており、高圧ホース２７Ｂの一端部が中継ブロック２５に接続され、高圧ホース２７Ｂの他端部が水受け部１８に接続される（図４参照）。高圧ホース２７Ｂは中継ブロック２５内に形成された高圧水供給通路と水受け部１８内の水流入領域を連絡する。高圧ホース２７Ｂは、逆Ｕ字状に配置されたケーブルベア（登録商標）２４に取り付けられている。
【００４６】
電力供給用のケーブル３４はケーシング１２内を通って中継ボックス２０に接続される。このケーブル３４は中継ボックス２０内に設けられた第１開閉器（図示せず）を介してケーシング１６内に設置された前述のモータに接続される。運転床１０に設置された制御装置３２に接続された制御ケーブル３３もケーシング１２内を通って中継ボックス２０に接続され、第１開閉器に接続される。電力供給用のケーブル４７が運転床１０に置かれた第２開閉器４８を介して高圧水中ポンプ２６に接続される。制御装置３２に接続された制御ケーブル３６が第２開閉器４８に接続される。
【００４７】
ＷＪＰ装置１１を用いたウォータージェットピーニング方法を以下に説明する。このウォータージェットピーニング方法におけるＷＪＰ施工対象物は、例えば、制御棒駆動機構ハウジング７であり、ＷＪＰ施工対象箇所は、例えば、スタブチューブ６と制御棒駆動機構ハウジング７の溶接部である。
【００４８】
ある運転サイクルにおける沸騰水型原子力プラントの運転が停止され、沸騰水型原子力プラントの定期検査が実施される。この定期検査を開始するに際して、原子炉圧力容器１の上蓋が取り外され、冷却水が原子炉圧力容器１内及び原子炉ウェル９内に充填される。原子炉圧力容器１内の蒸気乾燥器（図示せず）及び気水分離器（図示せず）がそれぞれ取り外されて原子炉圧力容器１外に搬出される。炉心内の燃料集合体も原子炉圧力容器１から取り出され、燃料貯蔵プール（図示せず）に貯蔵される。燃料支持金具、制御棒及び制御棒案内管が、順次、原子炉圧力容器１外に取り出される。
【００４９】
原子炉建屋内の天井クレーン（図示せず）に吊り下げられたＷＪＰ装置１１が、冷却水３１が充填された原子炉ウェル９内を下降し、原子炉圧力容器１内に達する。原子炉圧力容器１内を下降するＷＪＰ装置１１は上部格子板４に形成された開口部内を通過する。ＷＪＰ装置１１の下降に伴って、ＷＪＰ装置１１のケーシング１２の下端部は、炉心支持板５に形成されて燃料支持金具が挿入されていた開口部４２を通って炉心支持板５よりも下方まで下降する。ケーシング１２の下端部が、ＷＪＰ施工対象物である一つの制御棒駆動機構ハウジング７の上端に着座される。図２では、ＷＪＰ装置１１のスイーベルユニット１５、中継ボックス２０及びアーム部材４５が第１ケーシング１２Ａの外面よりも外部に突出して表示されているが、これらの部材は、第１ケーシング１２Ａと共に炉心支持板５の開口部４２を通過できるように、第１ケーシング１２Ａ内に収納されている。
【００５０】
ケーシング１２下端部の軸受部６２が制御棒駆動機構ハウジング７の上端に着座されたとき、ケーシング１２の下端部に設けられた突起部４６が制御棒駆動機構ハウジング７の上端部内に挿入される（図３及び図４参照）。また、ケーシング１２の上端部である第２ケーシング１２Ｂに設けられた支持部材４０が炉心支持板４の上面上に置かれ、炉心支持板４の上面に設けられた位置決めピン４１が支持部材４０に形成された貫通孔内に挿入される（図６及び図７参照）。位置決めピン４１が支持部材４０に係合されることにより、ケーシング１２の位置ずれ、すなわち、ケーシング１２の旋回が防止される。
【００５１】
ケーシング１２の旋回を防止する機構としては、図６及び図７に示す旋回防止機構以外に、図８、図９及び図１０に示す旋回防止機構または図１１、図１２及び図１３に示す旋回防止機構を用いてもよい。
【００５２】
図８、図９及び図１０に示す旋回防止機構は、第２ケーシング１２Ｂに設けられた支持部材４０Ａにシリンダ（図示せず）を設け、このシリンダ内に設けたピストンに押し付け部材４３を取り付けた構成を有する。ＷＪＰ装置１１のケーシング１２が制御棒駆動機構ハウジング７の上端に着座したとき、炉心支持板４の上面に置かれた支持部材４０Ａの押し付け部材４３が炉心支持板４に設けられた位置決めピン４１に対向して配置される。支持部材４０Ａのシリンダ内に圧縮空気が供給されると、押し付け部材４３が、位置決めピン４１に向かって移動し、位置決めピン４１に押し付けられる。このとき、第２ケーシング１２Ｂの、支持部材４０Ａの位置とは１８０°反対側の外面が開口部４２の内面に押し付けられ、第２ケーシング１２Ｂの旋回が防止される。
【００５３】
図１１、図１２及び図１３に示す旋回防止機構は、第２ケーシング１２Ｂに設けられた支持部材４０Ｂに把持部材４４Ａ，４４Ｂを回転可能に取り付け、これらの把持部材を回転させるシリンダ機構を有している。このシリンダ機構は支持部材４０Ｂに設けられる。ＷＪＰ装置１１のケーシング１２が制御棒駆動機構ハウジング７の上端に着座したとき、炉心支持板４に設けられた位置決めピン４１が炉心支持板４の上面に置かれた支持部材４０Ｂの把持部材４４Ａと把持部材４４Ｂの間に配置される。シリンダ機構に圧縮空気が供給されると、把持部材４４Ａが図１３において時計方向に回転し、把持部材４４Ｂが図１３において反時計方向に回転する。やがて、把持部材４４Ａ，４４Ｂが位置決めピン４１の外面に接触し、把持部材４４Ａ，４４Ｂによって位置決めピン４１が把持される。このため、第２ケーシング１２Ｂの旋回が防止される。
【００５４】
高圧水中ポンプ２６の駆動及び停止は、制御装置３２から制御ケーブル３６に出力される制御信号によって第２開閉器４８をＯＮ，ＯＦＦすることによって制御される。噴射ノズル１４の、ケーシング１２の軸方向における位置決め、及びＷＪＰ施工対象物である制御棒駆動機構ハウジング７に対する、噴射ノズル１４の噴射角が、制御装置３２から制御ケーブル３３に出力される制御信号によって制御される。
【００５５】
噴射ノズル１４の、ケーシング１２の軸方向における位置決めは、噴射ノズル駆動機構１９によって噴射ノズル１４をケーシング１２の軸方向において移動させることによって行われる。すなわち、第１ケーシング１２Ａ内に設置されたボールネジがモータにより回転されると、このボールネジに噛み合うボールナットを有する支持板が第１ケーシング１２Ａの軸方向に移動し、昇降テーブル３５及びアーム部材４５も第１ケーシング１２Ａの軸方向に移動する。この移動により、噴射ノズル１４の噴射口が、ＷＪＰ施工箇所である制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６との溶接部の外面付近に位置決めされる。昇降テーブル３５及びアーム部材４５が第１ケーシング１２Ａの軸方向に移動するとき、この移動に合せて、第１ケーシング１２Ａ内に逆Ｕ字状に配置されたケーブルベア２４の逆Ｕ字の頂部の位置も、その軸方向に移動する。ＷＪＰ施工箇所がスタブチューブ６と原子炉圧力容器１の溶接部である場合には、ボールネジの回転により昇降テーブル３５及びアーム部材４５がさらに下降され、噴射ノズル１４の噴射口がスタブチューブ６と原子炉圧力容器１の溶接部の位置に合せられる。
【００５６】
噴射ノズル１４の水平方向における位置決めは以下のように行われる。昇降テーブル３５内に設けられたモータを回転させて一対のリンク２１のそれぞれの一端部が取り付けられた回転軸を回転させる。これにより、一対のリンク２１が第１ケーシング１２Ａの軸方向において回転され、中継ボックス２０を第１ケーシング１２Ａに近づける（または遠ざける）ように移動させる。なお、一対のリンク２１が回転すると、従動リンクである一対のリンク２２もリンク２１と同様に回転する。一対のこのようなリンク２１，２２の回転によっても、アーム部材４５は昇降テーブル３５と平行な状態に保持される。一対のリンク２１及び一対のリンク２２は、平行リンク機構を構成している。この結果、スイーベルユニット１５に取り付けられた噴射ノズル１４が水平方向に移動し、噴射ノズル１４の噴射口とＷＪＰ施工箇所（制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６の溶接部）の間の水平方向の距離を所定の距離に合せることができる。
【００５７】
制御棒駆動機構ハウジング７に対する、噴射ノズル１４の噴射角は、制御装置３２から制御ケーブル３３に出力される制御信号によって第１開閉器をＯＮしてケーシング１６内に設けられたモータを駆動することによって調節される。第１開閉器がＯＮすると、ケーブル３４を介して供給される電力がそのモータを回転させる。回転軸１７が回転するため、噴射ノズル１４が回転軸１７を中心に回転される。噴射ノズル１４の噴射口が制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６との溶接部を向いたとき、第１開閉器がＯＦＦされ、モータによる回転軸１７の回転が停止される。噴射ノズル１４の状態は、第１ケーシング１２Ａに設けられた監視カメラ（図示せず）によって監視される。
【００５８】
制御信号が制御装置３２から制御ケーブル３６に出力されたとき、第２開閉器４８がＯＮされる。電力がケーブル４７を通して高圧水中ポンプ２６に供給され、高圧水中ポンプ２６が駆動される。原子炉圧力容器１内の冷却水３１が、吸い込み口３０から吸引され、高圧水中ポンプ２６で昇圧される。高圧水中ポンプ２６から吐出された高圧水は、高圧ホース２７Ａ、中継ブロック２５内の高圧水供給通路、高圧ホース２７Ｂ、水受け部１８内の水流入領域及び回転軸１７内の高圧水供給通路を通して噴射ノズル１４に供給される。この高圧水は、微細な無数の気泡を含んだキャビテーション噴流３７として噴射ノズルから噴射される。キャビテーション噴流３７に含まれた気泡が潰れて発生した衝撃波が、制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６との溶接部の表面に衝突する。これにより、この溶接部の表面に圧縮残留応力が付与される。
【００５９】
制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６との溶接部は、制御棒駆動機構ハウジング７の全周に亘って存在するため、ＷＪＰをこの溶接部の全周に亘って実施する場合には、キャビテーション噴流３７を噴射している噴射ノズル１４を、その溶接部に沿って制御棒駆動機構ハウジング７の回りを旋回させる必要がある。この噴射ノズル１４の旋回は、旋回装置５３を用いて行われる。モータ５４が駆動されると、モータ５４の回転力が減速装置５５を介して歯車５６に伝えられ、歯車５６が回転される。このため、歯車５６により旋回軸５７が回転し、第１ケーシング１２Ａが回転する。第１ケーシング１２Ａの回転により、キャビテーション噴流３７を噴射している噴射ノズル１４が、制御棒駆動機構ハウジング７の周囲を旋回し、その溶接部に沿って移動する。高圧ホース２７Ａ、制御ケーブル３３及びケーブル３４のねじりを防止するために、モータ５４は正転及び逆転を交互に繰り返す。このため、噴射ノズル１４は、キャビテーション噴流３７を噴射しながら、制御棒駆動機構ハウジング７の周囲を、時計回りに１８０°及び反時計回りに１８０°の旋回を繰り返すことになる。このようにして、制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６との溶接部の全周に亘って、この溶接部の表面及び熱影響部の表面に圧縮残留応力を付与することができる。なお、モータ５４が駆動したとき、第２ケーシング１２Ｂ及び高圧水中ポンプ２６は旋回しない。
【００６０】
本実施例によれば、高圧水中ポンプ２６が、噴射ノズル１４が設けられた、ＷＪＰ装置１１の構成部材であるケーシング１２に設置されているので、高圧水中ポンプ２６から噴射ノズル１４に高圧水を供給する高圧ホース２７Ａ，２７Ｂを、ＷＪＰ装置１１、具体的にはケーシング１２に設けることができる。このため、原子炉ウェル９及び原子炉圧力容器１内におけるＷＪＰ装置１１の移動を速く行うことができ、ＷＪＰ装置１１をＷＪＰ施工対象物の位置に設定するのに要する時間を著しく短縮することができる。
【００６１】
特許第２８５９１２５号公報に記載されたウォータージェットピーニング方法では、運転床に設置された高圧ポンプと噴射ノズルを接続する高圧ホースの長さが５０〜１００ｍ程度にもなり、高強度で曲がりづらい高圧ホースによる制約を受けて、ＷＪＰ装置の、噴射ノズルを設けたケーシング１２をＷＪＰ施工対象箇所まで移動させるのに長時間を要していた。しかしながら、本実施例では、高圧水中ポンプ２６がケーシング１２に取り付けられているため、ＷＪＰ装置１１の移動が特許第２８５９１２５号公報のように高圧ホースによる制約を受けなく、ＷＪＰ装置１１を速く移動させることができる。
【００６２】
本実施例では、ＷＪＰ施工対象物へのＷＪＰ施工の終了後において、ＷＪＰ装置１１を運転床まで回収するのに要する時間も短縮することができる。
【００６３】
したがって、本実施例は、ＷＪＰ施工作業に要する時間を著しく短縮することができる。
【００６４】
高圧水中ポンプ２６がケーシング１２の上端に設けられているので、沸騰水型原子力プラントにおいて、ＷＪＰ装置１１が上部格子板４に形成された開口部を容易に通過することができる。
【００６５】
また、特許第２８５９１２５号公報に記載されたウォータージェットピーニング方法では、５０〜１００ｍ程度の高圧ホースによる圧力損失が、１０ＭＰａ程度となる。このため、その従来のウォータージェットピーニング方法では、高圧ホースの圧力損失を見込んで、高圧ポンプの仕様を設定する必要があり、高圧ホースの圧力損失の分だけ高圧ポンプの運転効率が低下する。本実施例では、ケーシング１２内に配置される高圧ホース２７Ａ，２７Ｂの合計長さは、従来の５０〜１００ｍに比べれば非常に短くなる。このため、高圧ホースによる圧力損失が著しく低下し、高圧水中ポンプ２６の運転効率を高めることができる。
【００６６】
本実施例では、高圧水中ポンプ２６と噴射ノズル１４を接続する高圧ホース２７Ａ，２７Ｂがケーシング１２内に配置され、高圧ホース２７Ｂのケーシング１２外に配置される部分もケーブルベア２４に取り付けられているので、ＷＪＰ装置１１の、上部格子板４に形成された開口部及び炉心支持板５の開口部４２の通過もスムーズに行うことができ、ＷＪＰ施工作業に要する時間をさらに短縮することができる。
【００６７】
本実施例では、高圧水中ポンプ２６で昇圧した、原子炉圧力容器１内の冷却水３１を、噴射ノズル１４から、原子炉圧力容器１内のＷＪＰ施工対象箇所に向かって噴射する。このように、本実施例では、ＷＪＰを施工する際に原子炉圧力容器１内の冷却水３１を循環して噴射ノズル１４から噴射させることができる。このため、噴射ノズル１４に供給する冷却水の管理が不要になる。
【００６８】
本実施例では、原子炉圧力容器１内におけるＷＪＰ施工作業に噴射ノズル１４を設けたケーシング１２に高圧水中ポンプ２６を設置したＷＪＰ装置１１を用いるので、複数台のＷＪＰ装置１１を複数の制御棒駆動機構ハウジング７のそれぞれの上端に別々に着座させ、複数の制御棒駆動機構ハウジング７に対するＷＪＰ施工作業を並行して行うことができる。これにより、原子炉圧力容器１に設けられた全制御棒駆動機構ハウジング７に対するＷＪＰ施工作業をより短時間で終了することができる。また、ケーシング１２に高圧水中ポンプ２６を設置したＷＪＰ装置１１であれば、一度に使用するＷＪＰ装置１１の台数を容易に増加することができる。
【００６９】
前述の従来のＷＪＰ施工作業に用いる高圧ポンプは、長い高圧ホースの圧力損失を考慮して、所要動力約１００ｋＷの高圧ポンプを使用するため、高圧ポンプに電力を供給する電源として、電圧４４０Ｖの仮設電源が必要となる。しかしながら、本実施例では、ケーシング１２に高圧水中ポンプ２６を設置しているため、高圧水中ポンプ２６の所要動力が２２ｋＷ以下であれば、高圧水中ポンプ２６への供給電圧は２００Ｖで良い。このため、高圧水中ポンプ２６の所要動力を２２ｋＷ以下にすれば、原子炉建屋内の２００Ｖ電源の増設工事を実施すれば良く、従来のような仮設電源工事が不要になる。
【００７０】
ＷＪＰ装置１１を用いてスタブチューブ６と原子炉圧力容器１の下鏡部２の溶接部の表面に対してＷＪＰを施工してもよい。
【実施例２】
【００７１】
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１９及び図２０を用いて説明する。本実施例は、実施例１のＷＪＰ装置１１を用いて加圧水型原子力プラントの原子炉圧力容器１内に配置された炉内計装管３８と原子炉圧力容器１の下鏡部２の溶接部の表面に対してＷＪＰを施工するウォータージェットピーニング方法である。本実施例におけるＷＪＰ施工対象物は炉内計装管３８である。
【００７２】
加圧水型原子力プラントの運転停止後の定期検査期間において、原子炉圧力容器１の上蓋が取り外され、炉心に装荷された全燃料集合体が原子炉圧力容器１から取り出される。炉心を支えていた炉内構造物も原子炉圧力容器１外に取り出される。原子炉圧力容器１内に冷却水が充填されている。
【００７３】
上端部に支柱が取り付けられて、ケーシング１２の上端に高圧水中ポンプ２６を設置したＷＪＰ装置１１が、天井クレーンに吊り下げられて、噴射ノズル１４が、ＷＪＰ施工対象物である炉内計装管３８と原子炉圧力容器１の下鏡部２との溶接部付近に達するまで原子炉圧力容器１内を下降される。噴射ノズル１４がその溶接部付近まで下降されたとき、ＷＪＰ装置１１の下降が停止される。ＷＪＰ装置１１の高圧水中ポンプ２６のケーシングの頂部に取り付けられた支柱６５には、把持部固定金具６７が取り付けられた支柱把持部材６６が取り付けられている。作業台車６８が、原子炉圧力容器１を取り囲む原子炉格納容器（図示せず）内で原子炉圧力容器１の上方に設置される。把持部固定金具６７を作業台車６８の手摺り６９に支持することによって、ＷＪＰ装置１１が作業台車６８に保持される。このように、ＷＪＰ装置１１が作業台車６８に保持することによって、第２ケーシング１２Ｂ及び高圧水中ポンプ２６の旋回が防止される。
【００７４】
実施例１と同様に、噴射ノズル１４の、炉内計装管３８と原子炉圧力容器１の下鏡部２の溶接部の表面に対する位置決めが行われた後、高圧水中ポンプ２６を駆動する。原子炉圧力容器１内の冷却水は、吸い込み口３０から高圧水中ポンプ２６内に流入し、高圧水中ポンプ２６で昇圧される。昇圧された冷却水は、高圧水となってケーシング１２内の設置された高圧ホース２７Ａ，２７Ｂを通って噴射ノズル１４に供給される。キャビテーション噴流３７が噴射ノズル１４からその溶接部の表面に向かって噴射される。キャビテーション噴流３７に含まれた各気泡が潰れ、衝撃波が発生する。この衝撃波が、その溶接部表面に衝突することによって、その溶接部表面に圧縮残留応力が付与される。モータ５４の駆動によって、第１ケーシング１２Ａが時計方向及び反時計方向に１８０°ごとに繰り返して回転し、噴射ノズル１４が炉内計装管３８の周囲を旋回するため、炉内計装管３８と原子炉圧力容器１の溶接部の全周に亘って圧縮残留応力を付与することができる。
【００７５】
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。
【実施例３】
【００７６】
実施例１ではケーシングの上端に高圧ポンプを設置したＷＪＰ装置を用いて制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６の溶接部の表面に対するＷＪＰ施工作業を実施したが、原子炉圧力容器１内で炉心を取り囲んでいる、上部格子板４と炉心支持板５の間における炉心シュラウドの溶接部に対してもＷＪＰ施工作業を実施することができる。
【００７７】
炉心シュラウドの溶接部に対してＷＪＰ施工作業を実施する、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以下に説明する。
【００７８】
本実施例のウォータージェットピーニング方法に使用されるＷＪＰ装置は、ＷＪＰ装置１１において第１ケーシング１２Ａ及び第２ケーシング１２Ｂを一体化したケーシング１２を有し、さらにＷＪＰ装置１１とは噴射ノズル駆動機構が異なっている。筒状体であるケーシング１２の横断面は、上部格子板４に形成された矩形の開口部に合せて矩形となっている。本実施例に用いるＷＪＰ装置の他の構成はＷＪＰ装置１１と同じであり、第１ケーシング１２Ａが回転しない。
【００７９】
本実施例で使用されるＷＪＰ装置のノズル駆動機構は、ボールネジ、ボールネジを回転させる第１モータ、ボールネジに噛み合うボールナットに取り付けられた昇降部材、レール部材、昇降部材に取り付けられてレール部材をボールネジと直交する方向に移動させる前後駆動装置、及び第２モータを有している。レール部材は水平方向と垂直方向の９０°の範囲において回転できるように昇降部材に取り付けられており、第２モータはレール部材を上記した９０°の範囲で時計方向及び反時計方向に回転させる装置である。噴射ノズル１４はレール部材のレール上に移動可能に設置されている。
【００８０】
ボールネジは、ケーシング１２内に回転可能に設けられ、ケーシング１２の軸方向においてケーシング１２の下端からケーシング１２の上端部まで伸びている。ケーシング１２内でケーシングの上端部に設置された第１モータの回転軸が減速機を介してボールネジの上端部に連結される。昇降部材を取り付けたボールナットがボールネジと噛み合っている。ボールネジの回転に伴う昇降部材の回転を防止するガイド棒が、昇降部材を貫通してケーシング１２内に設置され、ボールネジと平行に配置されている。ＷＪＰ装置１１と同様に一端が中継ブロック２５に接続されてケーブルベア２４に取り付けられた高圧ホース２７Ｂの他端が、旋回板に取り付けられた噴射ノズル１４に接続される。本実施例で用いられるＷＪＰ装置のケーシング１２に形成される開口部１３は、ＷＪＰ装置１１と異なり、ケーシング１２の下端からボールネジの上端付近まで伸びている。
【００８１】
炉心支持板５よりも下方において炉心シュラウド３の溶接部に対してＷＪＰを実施する場合には、本実施例で用いる上記したＷＪＰ装置（以下、第１ＷＪＰ装置という）は、原子炉容器１内を下降されて上部格子板４に形成された矩形の開口部内を下降する。第１ＷＪＰ装置が上部格子板４の開口部を通過するとき、レール部材は、垂直状態になっており、ケーシング１２の軸心と平行になっている。ケーシング１２の下端部が所定の制御棒駆動機構ガイドチューブ（図示せず）に着座され、ケーシング１２の上端部が上部格子板４に形成された矩形の開口部内に挿入されている。横断面が矩形のケーシング１２が上部格子板４のその開口部に挿入されているため、ケーシング１２が回転することはない。
【００８２】
第１ＷＪＰ装置が制御棒駆動機構ガイドチューブに着座した後、第２モータを駆動してレール部材を回転させ、レール部材を水平状態にする。このとき、ケーシング１２の開口部１３は炉心シュラウド３の内面と対向しており、レール部材に設けられたレール上に移動可能に設置されている噴射ノズル１４の噴射口は炉心シュラウド３の内面に面している。第１モータを駆動してボールネジを回転させ、昇降部材をケーシング１２の軸方向における所定位置まで移動させる。この昇降部材の移動によって、噴射ノズル１４の噴射口が、ケーシング１２の軸方向において、ＷＪＰの施工対象の溶接部の位置に位置決めされる。
【００８３】
次に、昇降部材に設けられた前後駆動装置を駆動させてレール部材を炉心シュラウドの半径方向に移動させることにより、噴射ノズル１４の噴射口と炉心シュラウド内面のと間の距離、すなわち、噴射距離が設定距離に調節され、噴射ノズル１４の炉心シュラウドの半径方向における位置決めがなされる。
【００８４】
高圧水中ポンプ２６を駆動することによって原子炉圧力容器１内の冷却水３１が昇圧されて高圧水になり、この高圧水が高圧ホース２７Ａ，２７Ｂを通って噴射ノズル１４に供給され、噴射ノズル１４から噴射される。キャビテーション噴流を噴射している噴射ノズル１４をレール部材のレールに沿って炉心シュラウドの周方向に移動させる。レール部材は炉心シュラウドの内面の曲率に合せて扇形をしているので、噴射ノズル１４を炉心シュラウドの周方向において或る距離、例えば、複数セル亘って移動させることができる。キャビテーション噴流を噴射している噴射ノズル１４と炉心シュラウドの内面との間に距離が、一定になるように、前後駆動装置の駆動により調節される。噴射ノズル１４は、レール部材上を、高圧水であるキャビテーション噴流を炉心シュラウド３の溶接部の内面に向って噴射しながら炉心シュラウドの周方向に所定の距離だけ移動する。キャビテーション噴流に含まれた各気泡が潰れ、衝撃波が発生する。発生した各衝撃波が炉心シュラウド３の溶接部の内面に衝突して、その内面に圧縮残留応力が付与される。噴射ノズル１４を設けた旋回板の旋回により、炉心シュラウド３の周方向において、その所定の角度範囲内でその溶接部の内面に圧縮残留応力が付与される。炉心シュラウドの周方向においてその所定の距離の範囲内でその溶接部の内面に圧縮残留応力が付与された後、本実施例で用いられる第１ＷＪＰ装置が、上方に移動されて上部格子板４の開口部から引き抜かれ、炉心シュラウド３の周方向において移動され、上部格子板４の、所定の他の開口部を通して下降され、他の制御棒駆動機構ガイドチューブに着座される。この位置で、前述したように、噴射ノズル１４からキャビテーション噴流を噴射しながら噴射ノズル１４を炉心シュラウドの周方向に移動させる。この結果、前述の圧縮残留応力が付与された溶接部の内面に連続して次の所定角度範囲の溶接部の内面に圧縮残留応力が付与される。このように、第１ＷＪＰ装置を炉心シュラウド３の周方向において隣接している制御棒駆動機構ハウジング７に順番に着座させて所定角度範囲内にキャビテーション噴流を噴射することによって、炉心シュラウド３の周方向に伸びる溶接部の内面の全周に亘って連続して圧縮残留応力を付与することができる。
【００８５】
また、本実施例において、炉心支持板５よりも上方で炉心シュラウド３の溶接部の内面にＷＪＰを施工する場合には、第２ＷＪＰ装置のケーシング１２の下端の突起部４６が炉心支持板５の開口部４２内に挿入され、ケーシング１２の下端が制御棒駆動機構ガイドチューブの上面に着座される。ケーシング１２の上端部は、上部格子板４の開口部内に挿入されており、上部格子板４に支持される。ケーシング１２の上端に設置された高速水中ポンプ２６は、上部格子板４よりも上方に配置される。第２ＷＪＰ装置を用いたＷＪＰが、第１ＷＪＰ装置を用いたＷＪＰと同様に、炉心シュラウド３の溶接部の内面に対して実施される。
【００８６】
さらに、本実施例において、実施例１で用いるＷＪＰ装置１１を用いることによって、炉心シュラウド３へのＷＪＰの実施と並行して、制御棒駆動機構ハウジング７とスタブチューブ６の溶接部へのＷＪＰを実施することができる。
【００８７】
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。
【符号の説明】
【００８８】
１…原子炉圧力容器、３…炉心シュラウド、４…上部格子板、５…炉心支持板、６…スタブチューブ、７…制御棒駆動機構ハウジング、１１…ウォータージェットピーニング装置、１２…ケーシング、１４…噴射ンノズル、１５…スイーベルユニット、１９…噴射ノズル駆動機構、２０…中継ボックス、２４…ケーブルベア、２６…高圧ポンプ、２７Ａ，２７ｂ…高圧ホース、３８…炉内計装管。
【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】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月24日(2014.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
炉心支持板５よりも上方において炉心シュラウド３の溶接部に対してＷＪＰを実施する場合には、本実施例で用いる上記したＷＪＰ装置（以下、第１ＷＪＰ装置という）は、原子炉容器１内を下降されて上部格子板４に形成された矩形の開口部内を下降する。第１ＷＪＰ装置が上部格子板４の開口部を通過するとき、レール部材は、垂直状態になっており、ケーシング１２の軸心と平行になっている。ケーシング１２の下端部が所定の制御棒案内管（制御棒ガイドチューブ）に着座され、ケーシング１２の上端部が上部格子板４に形成された矩形の開口部内に挿入されている。横断面が矩形のケーシング１２が上部格子板４のその開口部に挿入されているため、ケーシング１２が回転することはない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
第１ＷＪＰ装置が制御棒案内管（または炉心支持板）に着座した後、第２モータを駆動してレール部材を回転させ、レール部材を水平状態にする。このとき、ケーシング１２の開口部１３は炉心シュラウド３の内面と対向しており、レール部材に設けられたレール上に移動可能に設置されている噴射ノズル１４の噴射口は炉心シュラウド３の内面に面している。第１モータを駆動してボールネジを回転させ、昇降部材をケーシング１２の軸方向における所定位置まで移動させる。この昇降部材の移動によって、噴射ノズル１４の噴射口が、ケーシング１２の軸方向において、ＷＪＰの施工対象の溶接部の位置に位置決めされる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
高圧水中ポンプ２６を駆動することによって原子炉圧力容器１内の冷却水３１が昇圧されて高圧水になり、この高圧水が高圧ホース２７Ａ，２７Ｂを通って噴射ノズル１４に供給され、噴射ノズル１４から噴射される。キャビテーション噴流を噴射している噴射ノズル１４をレール部材のレールに沿って炉心シュラウドの周方向に移動させる。レール部材は炉心シュラウドの内面の曲率に合せて扇形をしているので、噴射ノズル１４を炉心シュラウドの周方向において或る距離、例えば、複数セル亘って移動させることができる。キャビテーション噴流を噴射している噴射ノズル１４と炉心シュラウドの内面との間に距離が、一定になるように、前後駆動装置の駆動により調節される。噴射ノズル１４は、レール部材上を、高圧水であるキャビテーション噴流を炉心シュラウド３の溶接部の内面に向って噴射しながら炉心シュラウドの周方向に所定の距離だけ移動する。キャビテーション噴流に含まれた各気泡が潰れ、衝撃波が発生する。発生した各衝撃波が炉心シュラウド３の溶接部の内面に衝突して、その内面に圧縮残留応力が付与される。噴射ノズル１４を設けた旋回板の旋回により、炉心シュラウド３の周方向において、その所定の角度範囲内でその溶接部の内面に圧縮残留応力が付与される。炉心シュラウドの周方向においてその所定の距離の範囲内でその溶接部の内面に圧縮残留応力が付与された後、本実施例で用いられる第１ＷＪＰ装置が、上方に移動されて上部格子板４の開口部から引き抜かれ、炉心シュラウド３の周方向において移動され、上部格子板４の、所定の他の開口部を通して下降され、他の制御棒案内管（または炉心支持板）に着座される。この位置で、前述したように、噴射ノズル１４からキャビテーション噴流を噴射しながら噴射ノズル１４を炉心シュラウドの周方向に移動させる。この結果、前述の圧縮残留応力が付与された溶接部の内面に連続して次の所定角度範囲の溶接部の内面に圧縮残留応力が付与される。このように、第１ＷＪＰ装置を炉心シュラウド３の周方向において隣接している制御棒駆動機構ハウジング７に順番に着座させて所定角度範囲内にキャビテーション噴流を噴射することによって、炉心シュラウド３の周方向に伸びる溶接部の内面の全周に亘って連続して圧縮残留応力を付与することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
また、本実施例において、炉心支持板５よりも上方で炉心シュラウド３の溶接部の内面にＷＪＰを施工する場合には、第２ＷＪＰ装置のケーシング１２の下端の突起部４６が炉心支持板５の開口部４２内に挿入され、ケーシング１２の下端が制御棒駆動機構ハウジングの上面に着座される。ケーシング１２の上端部は、上部格子板４の開口部内に挿入されており、上部格子板４に支持される。ケーシング１２の上端に設置された高速水中ポンプ２６は、上部格子板４よりも上方に配置される。第２ＷＪＰ装置を用いたＷＪＰが、第１ＷＪＰ装置を用いたＷＪＰと同様に、炉心シュラウド３の溶接部の内面に対して実施される。