(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器のノズル周囲に沿って旋回する台車上に、上記ノズルの軸方向に往復動する軸方向移動部を備えると共に、この軸方向移動部に、圧力容器と上記ノズルの取合い面に沿って移動しながら探傷する超音波探触子を備えたノズル超音波探傷装置において、上記軸方向移動部に、この軸方向移動部と上記ノズルの取合い面との距離をレーザー光で計測するレーザー式距離検出器を２つ設け、これら２つのレーザー式距離検出器の検出値の差が大きく違わない場合はこれら２つの検出値の中間値を検出距離とし、これら２つの検出値が大きく異なる場合はいずれの検出値も不採用とし、検出値が１つしか得られない場合はその検出値を検出距離とすることを特徴とするノズル超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は原子力圧力容器表面に溶接取り付けられたノズルを超音波探触子で探傷するためのノズル超音波探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電設備には、その性質上、極めて高い安全性が求められることから、ＩＳＩ（供用期間中検査）の定期的な実施が義務付けられている。そして、このＩＳＩのうち、特に重要なものの一つとして原子力発電設備の心臓部である原子力圧力容器の探傷検査がある。この探傷検査は格納容器内に設けられた原子力圧力容器に発生する目視できない亀裂等の損傷を超音波で調べるものであり、その検査として、図５に示すように、圧力容器の溶接線の探傷検査や、主蒸気管等の配管を圧力容器に接続するために原子炉圧力容器に溶接によって取付けられたノズルの探傷検査がある。
【０００３】
図６に示すように、このノズル２は、圧力容器１との取合い面部１ａ、断面が円弧となる曲面部１ｂ、大径円筒部１ｃ、円錘面部１ｄ、配管３を突き合わせ溶接する小径円筒部１ｅとからなる略漏斗状の外形を呈しており、さらに、このノズル内面には流体の流れ抵抗を低減するために曲面状のラディアス部１ｆが形成されている。そして、この取合い面部１ａと圧力容器１の溶接部４ａ内部、小径円筒部１ｅと配管３の突合わせ溶接部４ｂ内部の他、流体の流れによって割れが発生しやすいラディアス部１ｆが超音波探傷の探傷範囲となっており、この探傷検査は高放射能雰囲気下で行なわれることから超音波探傷装置によって自動的に行われている。
【０００４】
この超音波探傷装置としては従来、種々提案されているが、その一例としては図７に示すような構成をした超音波探傷装置がある。この超音波探傷装置はノズル２の大径円筒部１ｃ及び円錘面部１ｄの外周に沿って回動する台車ａに、ノズル２の軸方向に往復移動する軸方向移動部ｂを設けると共に、この軸方向移動部ｂの圧力容器１側に、先端部に超音波探触子ｄを備えたアーム部ｃと、このアーム部ｃをノズル２の半径方向に移動するアーム移動部ｆを備えたものであり、軸方向移動部ｂを圧力容器１側に移動させてアーム部先端の超音波探触子をノズルの取合い面部１ａに押し当てた後、台車ａを回動させると共に、アーム移動部ｆによってアーム部ｃをノズルの径方向内方に所定のピッチで移動させることで超音波探触子ｄによる探傷位置を曲面部１ｂ側に徐々に移動させながら、ノズル２の取合い面部１ａの溶接部４ａやラディアス部１ｆ付近を外面から超音波によって自動探傷するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の装置では軸方向移動部ｂの先端部に、これより突出したリミットスイッチｇが設けられており、ノズル２の取合い面部１ａに接触したときに、この軸方向移動部ｂを停止させることで超音波探触子ｄの位置決めを行うようになっている。しかしながら、このリミットスイッチｇはノズル２の取合い面部１ａに接触することによって作動する接触式であるため、軸方向移動部ｂの旋回にともなってその先端部が摩耗したり、ノズル２の取合い面部１ａの凹凸によって損傷してしまう等の不都合があり、耐久性及び信頼性に乏しいものであった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題点を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は損傷や摩耗による性能の低下がなく、かつ正確な位置決めが達成できる新規なノズル超音波探傷装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は原子炉圧力容器のノズル周囲に沿って旋回する台車上に、上記ノズルの軸方向に往復動する軸方向移動部を備えると共に、この軸方向移動部に、圧力容器と上記ノズルの取合い面に沿って移動しながら探傷する超音波探触子を備えたノズル超音波探傷装置において、上記軸方向移動部に、この軸方向移動部と上記ノズルの取合い面との距離をレーザー光で計測するレーザー式距離検出器を２つ設け、これら２つのレーザー式距離検出器の検出値の差が大きく違わない場合はこれら２つの検出値の中間値を検出距離とし、これら２つの検出値が大きく異なる場合はいずれの検出値も不採用とし、検出値が１つしか得られない場合はその検出値を検出距離とするものである。
【０００８】
【作用】
本発明は上述したように、非接触式のレーザー式距離検出器によって軸方向移動部と上記ノズル表面との距離を計測するようにしたことにより、従来の接触式のリミットスイッチのような損傷や摩耗等がなく、これによる不都合が解消される。また、このレーザー式距離検出器を２つ設けることにより、正確な距離の測定が達成できる。すなわち、超音波探傷にあっては対象物に超音波を照射し易くするために水を使用しているが、この水がレーザー光が当るノズル表面に付着していると、この水によってレーザー光を乱反射して検出距離に誤差が生じたり、検出を不能にする等の誤作動を招くことから、一つのレーザー式距離検出器では信頼性の高い距離計測が困難となるからである。尚、対象物の変位や距離を非接触に測定する検出器としてはレーザー光を用いたレーザー式距離検出器の他に、超音波、電磁誘導、渦電流、静電容量、ホール効果、磁気抵抗等を用いたものがあるが、これらは装置が大掛りになる上に期待される精度が得られ難いため、本発明に用いることが難しい。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照しながら詳述する。
【００１０】
図１は本発明に係る原子炉圧力容器のノズル超音波探傷装置を示す正面図、図２はその側面図である。図示するように、このノズル超音波探傷装置は、ノズル２の大径円筒部１ｃ及び円錘面部１ｄの境界線付近に位置する台車５と、この台車５上に設けられ、ノズル２の軸方向に往復移動する軸方向移動部６と、この軸方向移動部６の圧力容器１側に設けられたアーム移動部９と、このアーム移動部９に設けられ、超音波探触子７，７を備えたアーム部８とから主に構成されている。
【００１１】
この台車５は、ノズルの軸方向に延出された台車フレーム１０に、大径円筒部１ｃ及び円錘面部１ｄにそれぞれ位置するように磁石材料を含んだ一対の主車輪１１，１１及び従車輪１２，１２を備え、この車輪１１，１１，１２，１２がノズル２に自己吸着すると共に、主車輪１１，１１に設けられた駆動モータ１３によってノズル２の周方向に回動自在となっている。尚、この車輪１１，１１，１２，１２には図示しないエンコーダが設けられており、走行距離、すなわちノズル２のある基準位置に対する現在位置が随時検出されるようになっている。
【００１２】
また、この台車フレーム１０の上部には、ノズル２の軸方向に延びるレール１４とラック１５が設けられており、さらにこれらの上部には軸方向移動部６が位置されている。この軸方向移動部６の下面には、上記レール１４と摺動自在に嵌合するレール押え１６と、上記ラック１５と係合するピニオン１７及びこれを駆動する軸方向移動モータ１８が設けられており、ピニオン１７を回動させることで、軸方向移動部６をノズル２の軸方向に往復移動させることができるようになっている。
【００１３】
また、この軸方向移動部６の先端部（圧力容器側）に設けられたアーム移動部９はノズル２の径方向に立設され、後述するアーム部８が螺合されたボールネジ１９と、これと平行に位置してアーム部８を案内するガイド２０とからなっている。そして、このボールネジ１９はその両端が軸受２１，２１によって支持されて回動自在となっており、端部に設けられたプーリー２２、ベルト２３を介して設けられた昇降モータ２４を駆動することによってアーム部８をノズル２の径方向に往復移動させるようになっている。尚、この移動モータ２４にも、図示しないエンコーダが設けられており、アーム部８の移動量が計測できるようになっている。
【００１４】
アーム部８は、ボールネジ１９と螺合すると共にガイド２０に摺動自在に係合したアーム基部２５と、このアーム基部２５の先端部に、回転軸２６を介してノズル２の中心軸方向に延出された２本のアーム体２７，２７と、これら各アーム体２７，２７の先端部にそれぞれ設けられた超音波探触子７，７とからなっており、アーム体２７，２７が回転軸２６を軸としてノズル２の軸方向に揺動自在となっている。また、図２に示すように、この回転軸２６にはコイルバネ２８が設けられており、アーム体２７，２７を図中垂下状態よりノズル２の取合い面部１ａ側に押出すように付勢している。また、このアーム体２７，２７の先端部に設けられた各超音波探触子７，７は、アーム体２７，２７の先端部に固定された第一フレーム体２９，２９に図中Ｘ軸を回動軸としてそれぞれ回動自在に設けられた第二フレーム体３０，３０内に図中Ｙ軸を回動軸としてそれぞれ回動自在に設けられており、複雑な曲面を描くノズル２の曲面部１ｂであっても常にノズル２面に直角に当接されるようになっている。
【００１５】
また、図１に示すように、軸方向移動部６の両側部には、二つのレーザー式距離検出器３１，３１が超音波探触子７，７を挾むようにそれぞれ設けられており、ノズル２の取合い面部１ａ方向にそれぞれレーザー光を照射して、この軸方向移動部６とノズル２の取合い面部１ａとの距離を計測することができるようになっている。また、図３に示すように、このレーザー式距離検出器３１，３１には上記軸方向移動部６に設けられた軸方向移動モータ１８等を制御する制御部３２が接続されており、レーザー式距離検出器３１，３１から検出された値と、上記軸方向移動モータ１８に設けられた図示しないエンコーダからの値を処理してこの軸方向移動モータ１８を制御するようになっている。尚、この制御部３２はこの距離の制御と共に、超音波探触子７，７からの探傷検出や駆動モータ１３、昇降モータ２４の制御も同時に行えるようになっている。
【００１６】
次に、本実施例の作用を説明する。
【００１７】
本発明装置によって、図６に示すノズル２の取合い面部１ａの溶接部４ａ及びラディアス部１ｆ付近とを探傷するには、まず、装置をノズル２の所定の位置に正確に位置するように位置修正を行う。この位置修正は大径円筒部１ｃに吸着した台車５を大径円筒部１ｃの外周部に沿って走行させることで達成できる。すなわち、台車５を暫く大径円筒部１ｃの外周部に沿って走行させると、各車輪１１，１１，１２，１２の吸着力が平衡状態となり、これによって装置全体が自動的に大径円筒部１ｃと円錘面部１ｄとの境界線の延長線上の軌道に沿って正確に周回するようになるからである。次に、このようにして装置本体の位置修正が終了したならば、軸方向移動部６に設けられた軸方向移動モータ１８を駆動して軸方向移動部６をノズル２の取合い面部１ａ方向に所定量移動させ、図２に示すように、アーム部８に設けられた各超音波探触子７，７をノズル２の取合い面部１ａの溶接部４ａに押し当てた後、各超音波探触子７，７から超音波を発振しながら台車５を駆動させることでその溶接部４ａ付近の探傷が行われる。尚、この溶接部４ａ付近への各超音波探触子７，７の位置決めは、アーム部８を昇降するためのボールネジ１９を駆動する昇降モータ２４の図示しないエンコーダによって容易に達成できる。次に、このようにして、その溶接部４ａ付近の探傷が終了したならば、再びボールネジ１９を回転させてアーム部８をノズル２の中心軸方向に移動させると、各超音波探触子７，７は回転軸２６に設けられたコイルバネ２８の付勢力によってノズル２の取合い面部１ａをなぞりながら曲面部１ｂ方向に移動する。そして、この各超音波探触子７，７が曲面部１ｂ所定の位置に達したならば再び超音波を発振しながら台車５をノズルの周方向に旋回させることでそのラディアス部１ｆ付近の探傷が行われる。
【００１８】
このようにしてノズルの探傷が行われるが、この時、各超音波探触子７，７の位置決め、すなわち軸方向移動部６の移動量は軸方向移動部６に設けられた二つのレーザー式距離検出機３１，３１で検出された距離によって決定される。その距離の決定方法としては例えば、図４に示すように、先ず、それぞれのレーザー式距離検出機３１，３１で検出された検出値を軸方向移動部６に設けられた制御部３２に入力し、ここで検出値が２つである場合にはその差を計測する。そして、これらの差が大きく違わない場合は、そのレーザー式距離検出器３１，３１による距離の測定がいずれも正確に行われたものとみなし、その中間値を検出距離とする。これにより検出位置の違いや表面の微小な凹凸等による誤差が除去され、正確な距離が判明する。一方、２つの検出値が大きく異なる場合は、どの値が正確なものか判断できないため、いずれの値も不採用とし、軸方向移動部６のエンコーダのみから得られる値と予め入力された基準値を基にして検出距離を決定する。また、いずれか一方が検出不能により検出値が一つしか得られない場合は、検出された値を正確なものとみなして検出距離とし、それぞれ軸方向移動部６に設けられた軸方向移動モータ１８を制御することになる。
【００１９】
このように、本発明は従来の接触式のリミットスイッチに代わって、レーザ光を用いた非接触式の距離検出器を採用したため、摩耗や損傷などによる不都合が防止され、耐久性及び信頼性が大巾に向上する。また、この非接触式の距離検出器を二つ併用したため、一方の検出器が誤作動しても、他方が正常に作動するので、正確な距離測定が行えることになる。尚、本実施例では、レーザー式距離検出器３１，３１のみによる距離の測定を行うようにした例で説明したが、従来の接触式の距離センサと併用すれば、信頼性が向上し、さらに高精度な距離の測定を行うことができる。また、このレーザー式距離検出器の設置位置は特に限定されるものではないが、上述したように、誤作動の殆どはノズル表面に付着した水が原因であるため、いずれか一方のレーザ光が水に当たっても、他方のレーザー光が水の無い部分に当たるように、これら二つのレーザー式距離検出器は本実施例のように適当な距離を隔てて配置するのが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、非接触式のレーザー式距離検出器によって軸方向移動部と上記ノズル表面との距離を計測するようにしたことにより、従来の接触式のリミットスイッチのような損傷や摩耗等の問題が解消され、しかも、このレーザー式距離検出器を少なくとも２つ以上設けることにより、正確な距離の測定が達成できる等といった優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す一部破断側面図である。
【図３】レーザー式距離検出器の制御部を示す構成図である。
【図４】本発明に係る距離検出方法を示すフローチャート図である。
【図５】原子炉圧力容器の構成を示す斜視図である。
【図６】原子炉圧力容器に設けられたノズルを示す縦断面図である。
【図７】従来のノズル超音波探傷装置の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１  原子炉圧力容器
２  ノズル
５  台車
６  軸方向移動部
７  超音波探触子
３１  レーザー式距離検出器
【図１】
0003591000.tif 000002
【図２】
0003591000.tif 000003
【図３】
0003591000.tif 000004
【図４】
0003591000.tif 000005
【図５】
0003591000.tif 000006
【図６】
0003591000.tif 000007
【図７】
0003591000.tif 000008