(57)【要約】【課題】据付部の健全な溶接品質を確保し、作業工期の短縮化を図ったシュラウド据付装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、シュラウド３の内周に沿って設置された内側レール５に沿って走行する内側走行台車７ａと、内側走行台車７ａに搭載され、サポートシリンダ２とシュラウド３の下端開先部との間を溶接する溶接装置７と、シュラウド３の外周に沿って設置された外側レール６に沿って走行する外側走行台車８ａと、制御装置１６と、を備えている。外側走行台車８ａに搭載され、溶接装置７による溶接状態を監視する監視装置８と、制御装置１６は、溶接装置７と監視装置８が同期して移動するように内側走行台車７ａと外側走行台車８ａの走行速度を制御する移動制御部と、監視装置８により監視した溶接状態に基づいて溶接装置７の溶接条件を制御する溶接制御部と、を有する。【選択図】図４
2014028373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内に設置されたサポートシリンダ上に新規のシュラウドを溶接により据え付けるシュラウド据付装置であって、
前記シュラウドの内周に沿って設置された内側レールに沿って走行する内側走行台車と、
前記内側走行台車に搭載され、前記サポートシリンダと前記シュラウドの下端開先部との間を溶接する溶接装置と、
前記シュラウドの外周に沿って設置された外側レールに沿って走行する外側走行台車と、
前記外側走行台車に搭載され、前記溶接装置による溶接状態を監視する監視装置と、
前記溶接装置と前記監視装置が同期して移動するように前記内側走行台車と前記外側走行台車の走行速度を制御する移動制御部と、
前記監視装置により監視した溶接状態に基づいて前記溶接装置の溶接条件を制御する溶接制御部と、
を備えることを特徴とするシュラウド据付装置。
【請求項２】
前記監視装置は、前記溶接装置による裏波のビード幅、裏波の形状、開先幅、溶融している面積のいずれかの溶接状態を監視することを特徴とする請求項１に記載のシュラウド据付装置。
【請求項３】
前記溶接制御部は、前記溶接状態に基づいて溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ供給速度を適正な溶接条件となるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のシュラウド据付装置。
【請求項４】
前記溶接装置は自動ＴＩＧ溶接装置であり、前記監視装置はＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシュラウド据付装置。
【請求項５】
原子炉圧力容器内に設置されたサポートシリンダ上に新規のシュラウドを溶接により据え付けるシュラウド据付方法であって、
前記シュラウドの内周に沿って設置された内側レールに沿って移動して前記サポートシリンダと前記シュラウドの下端開先部との間を溶接装置により溶接する溶接ステップと、
前記シュラウドの外周に沿って設置された外側レールに沿って前記溶接装置と同期して移動し前記溶接装置による溶接状態を監視装置により監視する監視ステップと、
前記監視ステップの後に、前記監視装置により監視した溶接状態に基づいて前記溶接装置の溶接条件を制御する溶接制御ステップと、
を有することを特徴とするシュラウド据付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、沸騰水型原子炉内において狭隘でアクセスが困難なシュラウドの据付部に対して溶接を行うシュラウド据付装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の内部にシュラウドと呼ばれる原子炉圧力容器よりやや径の小さい直径約４ｍ、板厚約５０ｍｍ（１１０万ｋＷの場合）の円筒状の構造部材が収納されている。上記シュラウドは、その内部に燃料や制御棒などの各種の機器が据え付けられる。
【０００３】
既存のシュラウドは、予防保全、運転期間の延長のため、新規のシュラウドに交換する必要がある。この新規のシュラウドを据え付けるための溶接作業は、原子炉圧力容器内で施工される。この溶接作業は、シュラウドの内側から自動ＴＩＧ溶接（Tungsten Inert Gas welding）機によって行われる。溶接開先形状は、溶接量を低減するため、片側狭開先である。この片側狭開先は、溶接条件のコントロールが困難である。
【０００４】
一方、シュラウドの外側と原子炉圧力容器との間の狭隘部は、アニュラス部と呼ばれ、ジェットポンプのディフューザとセンシングラインが配置されたアクセスが困難な空間である。溶接時に補修作業が発生し、その補修溶接作業をアクセスが困難なシュラウドの外側から施工しなければならない場合、溶接作業員では、対応することができないので作業工期に影響を与える。
【０００５】
シュラウドを交換する方法としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。この技術では、シュラウドの据付けにおける段取り作業及び溶接方法が提案され、作業手順の簡略化及び使用後の撤去作業の低減を図るというものである。
【０００６】
また、特許文献２に記載された技術においても、シュラウドの据付けにおける段取り作業及び溶接方法が記載されており、炉内構造物の据付工程を短縮するとともに、作業者の被ばくを低減するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９７１９２号公報
【特許文献２】特開平８−１０５９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１及び２に記載された技術では、新規のシュラウドを据え付けるため、シュラウドの内側から自動ＴＩＧ溶接機により溶接を行う場合、ビード幅などの溶接条件を具体的にコントロールする方法が提案されていない。そのため、健全な溶接品質を維持することができない可能性があった。
【０００９】
また、特許文献１及び２に記載された技術では、溶接部の補修が必要になったとき、その施工方法については提案されていない。
【００１０】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、据付部の健全な溶接品質を確保し、作業工期の短縮化を図ったシュラウド据付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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係るシュラウド据付装置は、原子炉圧力容器内に設置されたサポートシリンダ上に新規のシュラウドを溶接により据え付けるシュラウド据付装置であって、前記シュラウドの内周に沿って設置された内側レールに沿って走行する内側走行台車と、前記内側走行台車に搭載され、前記サポートシリンダと前記シュラウドの下端開先部との間を溶接する溶接装置と、
前記シュラウドの外周に沿って設置された外側レールに沿って走行する外側走行台車と、前記外側走行台車に搭載され、前記溶接装置による溶接状態を監視する監視装置と、前記溶接装置と前記監視装置が同期して移動するように前記内側走行台車と前記外側走行台車の走行速度を制御する移動制御部と、前記監視装置により監視した溶接状態に基づいて前記溶接装置の溶接条件を制御する溶接制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施形態に係るシュラウド据付方法は、原子炉圧力容器内に設置されたサポートシリンダ上に新規のシュラウドを溶接により据え付けるシュラウド据付方法であって、前記シュラウドの内周に沿って設置された内側レールに沿って移動して前記サポートシリンダと前記シュラウドの下端開先部との間を溶接装置により溶接する溶接ステップと、前記シュラウドの外周に沿って設置された外側レールに沿って前記溶接装置と同期して移動し前記溶接装置による溶接状態を監視装置により監視する監視ステップと、前記監視ステップの後に、前記監視装置により監視した溶接状態に基づいて前記溶接装置の溶接条件を制御する溶接制御ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、健全な溶接品質を確保し、工期の短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態を適用して据え付けられるシュラウド及びその周辺機器を示す立断面図である。
【図２】図１のシュラウドの溶接部を示す拡大立断面図である。
【図３】図２の矢印ＩＩＩ方向から見た立面図である。
【図４】図１のシュラウドの溶接状態を示す平断面図である。
【図５】図４の溶接装置を用いた溶接方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態においてシュラウド外周側に設置される補修装置などを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るシュラウド据付装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は、既存のシュラウドを取り外した後、新規のシュラウドを据え付ける場合について説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態を適用して据え付けられるシュラウド及びその周辺機器を示す立断面図である。図２は図１のシュラウドの溶接部を示す拡大立断面図である。図３は図２の矢印ＩＩＩ方向から見た立面図である。図４は図１のシュラウドの溶接状態を示す平断面図である。図５は図４の溶接装置を用いた溶接方法を示すフローチャートである。
【００１７】
図１に示すように、原子炉圧力容器１内には、円筒状のサポートシリンダ２が設置されている。このサポートシリンダ２の上端には、新規の円筒状のシュラウド３が溶接により据え付けられる。サポートシリンダ２の上端とシュラウド３の下端開先部との間は、図２及び図３に示す溶接部４が形成される。この図２及び図３に示す溶接部４は、初層溶接時の状態であり、複数の溶接回数で肉盛りされる。
【００１８】
シュラウド３は、図１に示すように内周側に内側レール５が設置されている。シュラウド３の外周側には、内側レール５と略同一の高さに外側レール６がシュラウド３の外周面と一体に形成されている。この外側レール６は、シュラウド３の外周側に新たに設置するようにしてもよい。
【００１９】
内側レール５には、図４に示すように内側走行台車７ａが周方向に走行可能に設置されている。また、外側レール６には、外側走行台車８ａが周方向に走行可能に設置されている。内側走行台車７ａには、遠隔にて操作可能な自動ＴＩＧ溶接装置７が搭載されている。外側走行台車８ａには、監視装置としてのＣＣＤカメラ８が搭載されている。外側走行台車８ａ及びＣＣＤカメラ８は、５０ｍｍ以内の幅であることから、狭隘な場所でも外側レール６を走行可能としている。
【００２０】
図示しないオペレーションフロアには、制御盤１５が設置されている。この制御盤１５は、制御装置１６、入力装置１９及び表示装置２０を備えている。この制御装置１６は、ＣＰＵ１７と、ハードディスクなどのデータベース１８を有している。入力装置１９は、内側走行台車７ａ、外側走行台車８ａを駆動又は停止する他、自動ＴＩＧ溶接装置７の駆動又は停止するための入力信号を各部に送出する。制御装置１６は、機能的に移動制御部及び溶接制御部を有する。
【００２１】
制御装置１６は、内側走行台車７ａと外側走行台車８ａが同期して移動するように走行速度を制御する。すなわち、制御装置１６は、移動制御部としての機能を有し、自動ＴＩＧ溶接装置７とＣＣＤカメラ８が同期して移動するように移動速度を制御する。
【００２２】
また、制御装置１６は、溶接制御部としての機能を有し、ＣＣＤカメラ８により監視した溶接状態に基づいて自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接条件を制御する。具体的に、ＣＣＤカメラ８によって撮影する溶接状態とは、初層溶接部の裏波のビード幅、開先幅、及び溶融している面積などである。この溶接状態は、表示装置２０に表示される。自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接条件とは、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、及びワイヤ供給速度などである。
【００２３】
本実施形態では、ＣＣＤカメラ８によって撮影した初層溶接部の裏波のビード幅、開先幅、及び溶融している面積から、自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接条件である溶接電流、溶接電圧、溶接速度、及びワイヤ供給速度がデータベース１８に予め記録されている。
【００２４】
すなわち、本実施形態では、予め初層溶接部の裏波のビード幅、開先幅、及び溶融している面積などの溶接状態から溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ供給速度などの最適な溶接条件をデータベース化しておき、上記溶接状態から適正な溶接条件を選定し、この溶接条件をシュラウド３の内部に取り付けられた内側レール５上を周方向に移動する自動ＴＩＧ溶接装置７にフィードバックさせるようにしている。
【００２５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２６】
原子炉の予防保全、運転期間の延長のため、原子炉運転停止時に燃料（図示せず）が原子炉圧力容器１の外部に取り出され、さらに既存のシュラウドが取り外される。次いで、サポートシリンダ２の上面の整形加工と、新規のシュラウド３を吊り込み、芯出しを行う。
【００２７】
その後、図５のステップＳ１でサポートシリンダ２の上端とシュラウド３の下端開先部との間を自動ＴＩＧ溶接装置７により溶接する。
【００２８】
次に、ステップＳ２で自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接状態を監視する。具体的には、自動ＴＩＧ溶接装置７と同期してＣＣＤカメラ８を移動させ、自動ＴＩＧ溶接装置７によって溶接された初層溶接部の裏波のビード幅、開先幅、及び溶融している面積をＣＣＤカメラ８で監視する。
【００２９】
さらに、ステップＳ３で溶接制御を行う。具体的には、制御装置１６は、溶接された初層溶接部の裏波のビード幅、開先幅、及び溶融している面積に基づいて自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接電流、溶接電圧、溶接速度、及びワイヤ供給速度を制御する。
【００３０】
このように本実施形態によれば、自動ＴＩＧ溶接装置７とＣＣＤカメラ８を同期して移動させ、ＣＣＤカメラ８により監視した溶接状態に基づいて自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接条件を制御することにより、据付部の健全な溶接品質を確保することが可能となるため、補修作業がなくなり作業工期の短縮化を図ることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、撮像装置としてＣＣＤカメラ８を用いた例について説明したが、これに限らず例えばＴＶカメラを用いてもよい。
【００３２】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例は、前記第１実施形態のＣＣＤカメラ８に代えて監視装置としてレーザ計測器又は高さセンサを用いている。このレーザ計測器又は高さセンサは、溶接状態である裏波の形状を検出する。その他の構成及び作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００３３】
このように本変形例によれば、レーザ計測器又は高さセンサにより裏波の形状を検出し、この裏波の形状に基づいて自動ＴＩＧ溶接装置７の溶接条件を制御することにより、前記第１実施形態と同様に、据付部の健全な溶接品質を確保し、作業工期の短縮化を図ることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態においてシュラウド外周側に設置される補修装置などを示す正面図である。なお、前記第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付して異なる構成及び作用のみを説明する。
【００３５】
図６に示すように、本実施形態では、外側走行台車８ａに遠隔操作が可能なグラインダー１０が搭載され、他の外側走行台車８ｂには、遠隔操作が可能な溶接トーチ１２及びワイヤ供給装置１３が搭載されている。これらグラインダー１０、溶接トーチ１２及びワイヤ供給装置１３は、本実施形態の補修装置を構成する。
【００３６】
したがって、本実施形態では、溶接中に欠陥が発生し、シュラウド３の外周側から研磨の必要性が発生した場合、その欠陥部をグラインダー１０により研磨し、必要に応じて溶接トーチ１２及びワイヤ供給装置１３により補修溶接を行う。
【００３７】
このように本実施形態によれば、自動ＴＩＧ溶接装置７で溶接された溶接部に欠陥が発生した場合、グラインダー１０、溶接トーチ１２及びワイヤ供給装置１３により遠隔操作で補修することが可能となる。
【００３８】
（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００３９】
例えば、上記各実施形態のように内側走行台車７ａに自動ＴＩＧ溶接装置７を搭載し、外側走行台車８ａに裏当て金１１を取り付けるようにしてもよい。そして、自動ＴＩＧ溶接装置７と裏当て金１１を同期させて移動し、溶接を施工することにより、一段と健全な溶接を施工することが可能となる。
【００４０】
また、上記各実施形態において、内側走行台車７ａに浸透探傷試験（ＰＴ：Penetrant Testing）用の浸透液噴出ヘッド、洗浄液噴出ヘッド、温風乾燥機、ブラックライト及びＣＣＤカメラを搭載することにより、溶接後に浸透探傷作業及び目視検査作業を遠隔で実施することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１…原子炉圧力容器、２…サポートシリンダ、３…シュラウド、４…溶接部、５…内側レール、６…外側レール、７…自動ＴＩＧ溶接装置、７ａ…内側走行台車、８…ＣＣＤカメラ（監視装置）、８ａ…外側走行台車、８ｂ…外側走行台車、１０…グラインダー、１１…裏当て金、１２…溶接トーチ、１３…ワイヤ供給装置、１５…制御盤、１６…制御装置（移動制御装置、溶接制御装置）、１７…ＣＰＵ、１８…データベース、１９…入力装置、２０…表示装置
【図１】
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【図２】
2014028373.tif 000004
【図３】
2014028373.tif 000005
【図４】
2014028373.tif 000006
【図５】
2014028373.tif 000007
【図６】
2014028373.tif 000008