(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内に炉水を満たした状態で、前記原子炉圧力容器の内部構造物材に対向して配置されたノズルからキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するステップと、
前記ノズルから噴射された噴流を、前記ノズルとの間隔を設定した距離にサポートによって保持されたバッフル体が有する平面状の衝突面に衝突させることにより、噴流の向きを変えるステップと、
前記ノズルの噴射口の中心軸と前記バッフル体の衝突面とのなす角度を１０〜９０度、好ましくは４０〜９０度、さらに好ましくは６０〜９０度の範囲に設定して、前記流れの向きを変え、前記サポートに形成された開口部から流出した噴流を、前記内部構造物材表面に当てることによって、前記内部構造物材表面部分の残留応力を改善するステップと、
を備えた原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング方法。
【請求項２】
原子炉圧力容器内に炉水を満たした状態で、前記原子炉圧力容器の内部構造物材に対向して配置されたノズルからキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するステップと、
前記ノズルから噴射された噴流を、前記ノズルとの間隔を設定した距離にサポートによって保持されたバッフル体が有する前記ノズルの噴出口の中心軸に対して軸対称な縦断面における頂角を９０度以上、好ましくは１２０度以上に設定した凹面を衝突面に衝突させることにより、噴流の向きを変えるステップと、
前記流れの向きを変え、前記サポートに形成された開口部から流出した噴流を、前記内部構造物材表面に当てることによって、前記内部構造物材表面部分の残留応力を改善するステップと、
を備えた原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング方法。
【請求項３】
原子炉圧力容器内に炉水中にキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するためのノズルと、
炉水中に配置された前記ノズルに水を供給する水供給装置と、
前記ノズルから噴射された噴流を衝突させてその流れの向きを変えるための平面状の衝突面を有するバッフル体と、
前記ノズルと前記バッフル体の衝突面との間隔を設定した距離に保持し、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための開口部を有するサポートと、
前記サポートが、前記ノズルの噴射口の中心軸と前記バッフル体の衝突面とのなす角度を１０〜９０度、好ましくは４０〜９０度、さらに好ましくは６０〜９０度の範囲に保持している原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング装置。
【請求項４】
原子炉圧力容器内に炉水中にキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するためのノズルと、
炉水中に配置された前記ノズルに水を供給する水供給装置と、
前記ノズルから噴射された噴流を衝突させてその流れの向きを変えるための平面状の衝突面を有するバッフル体と、
前記ノズルと前記バッフル体の衝突面との間隔を設定した距離に保持し、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための開口部を有するサポートと、
前記サポートが、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための複数の開口部を有し、前記複数の開口部が前記ノズルの噴出口の中心軸に対する周方向に並べて設けられている原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング装置。
【請求項５】
原子炉圧力容器内に炉水中にキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するためのノズルと、
炉水中に配置された前記ノズルに水を供給する水供給装置と、
前記ノズルから噴射された噴流を衝突させてその流れの向きを変えるための前記ノズルの噴出口の中心軸に対して軸対称な縦断面における頂角を９０度以上、好ましくは１２０度以上に設定されている凹面を衝突面として有するバッフル体と、
前記ノズルと前記バッフル体の衝突面との間隔を設定した距離に保持し、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための開口部を有するサポートと、
原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング装置。
【請求項６】
原子炉圧力容器内に炉水中にキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するためのノズルと、
炉水中に配置された前記ノズルに水を供給する水供給装置と、
前記ノズルから噴射された噴流を衝突させてその流れの向きを変えるための平面状の衝突面を有するバッフル体と、
前記ノズルと前記バッフル体の衝突面との間隔を設定した距離に保持し、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための開口部を有するサポートと、
前記サポートが、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための複数の開口部を有し、前記複数の開口部が前記ノズルの噴出口の中心軸に対する周方向に並べて設けられている原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング装置。
【請求項７】
請求項４又は６において、前記バッフル体の衝突面が、流れの向きを変えた前記噴流に前記ノズルの噴射口の中心軸に対する旋回流を誘起するための複数の曲線状の溝又は突起を有する原子炉容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉圧力容器の内部構造部材の表面に液体ジェットを噴射することにより、構造部材表面層に存在する引張り残留応力を軽減して応力腐食割れ  （ＳＣ）を防止する方法に関わり、特に狭隘部や接近困難部にある溶接部及び溶接熱影響部に存在する引張り残留応力を軽減するのに好適な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中に置いた金属材料に対向して設けたノズルから水中に噴射したキャビテーション気泡を含むジェットを金属材料に噴射して金属表面に衝突させ、衝突軸動圧でキャビテーション気泡を崩壊させ、崩壊時の水撃作用による衝撃圧力で金属表面を叩き、表面層に圧縮残留応力を付与する方法は、ウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）方法として知られている。
【０００３】
ＷＪＰ方法の公知例としては、例えば特開平４−３６２１２４  号公報がある。ＷＪＰ方法では、水中に置いた金属材料に対向して設けたノズルを金属材料に沿って移動させながら、噴射したキャビテーション気泡を含むウォータージェットを金属表面に衝突させてピーニングが行われる。
【０００４】
また、小口径管内面などに適用できる他のＷＪＰ方法として、特開平１０−    ７６４６７  号公報に記載された方法がある。この場合、ノズルを中空管の管軸方向に向けてキャビテーションを伴う高速液噴流を噴出し、その下流側に予め管内流路断面積が漸次縮小させる円錐抵抗体と、これに続く円柱抵抗体をノズルの軸心に合致させて延設しておく。円錐抵抗体が延設された部分において、流路閉塞効果により周囲圧力を漸増させた噴流を中空管内壁面近くに限定させてキャビテーション気泡を崩壊させる。円錐抵抗体が設けられた部分において未崩壊であった微細なキャビテーション気泡は、円柱抵抗体への移行する角部での流れの剥離によって発生する局所的低圧部において、再びキャビテーション気泡の核となって二次キャビテーション気泡を生成させ、この二次キャビテーション気泡を下流側で崩壊させる。
【０００５】
これら２つの従来技術は、キャビテーション気泡の崩壊圧力を用いて金属表面にピーニングを行い、表面層に最初に存在していた引張り残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−３６２１２４  号公報に開示されたＷＪＰは、金属材料に対向して設けたノズルを金属材料に沿って移動させながら噴射することにより行われる。このＷＪＰ装置は、原子炉の炉心シュラウド（以下、単にシュラウドという）外面の狭隘部や、炉心モニタハウジング等の小口径の管状円筒構造物の内部に適用することは困難である。
【０００７】
また、特開平１０−７６４６７  号公報に開示された方法も、シュラウド外面の狭隘部のような部位に適用できない。炉心モニタ（ＩＣＭ）ハウジングに適用する場合は、円錐抵抗体とノズルとの軸心を一致させているために、円錐抵抗体が設けられた部分では、流路閉塞効果は全周均一となるが、衝突による剥離流の生成効果がない。このため、個々でのキャビテーション気泡の成長は少なく配管内壁に加わる局所的な衝撃圧力（崩壊圧力）の大きさは制限的である。円錐抵抗体から円柱抵抗体に移行する角部で剥離流は発生するが、角部が鈍角であるため、発生した剥離流の乱れの激しさはやはり制限的である。
【０００８】
本発明の目的は、狭隘部及び小口径の管状構造物の内面に適用できると共に高い崩壊圧力が得られるキャビテーション気泡を生成し、所望の構造部材表面でそれを崩壊させることにより、構造部材表面の残留応力を改善して、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング方法及びウォータージェットピーニング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
壁面に垂直に近い角度で当たって衝突の影響を受けた噴流は衝突噴流といわれ、単なる形状不連続部等で生ずる剥離流よりも激しい剥離流が、渦流と乱流によって生じる。そのため、衝突前の噴流が持っているキャビテーション気泡の一部はここで崩壊するが、微細なキャビテーション気泡はここで成長し、更に新しいキャビテーション気泡が発生する。本発明は衝突噴流の特徴に着目してなされたものである。
【００１０】
本発明による原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング方法は、原子炉圧力容器内に炉水を満たした状態で、前記原子炉圧力容器の内部構造物材に対向して配置されたノズルからキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するステップと、前記ノズルから噴射された噴流をバッフル体が有する平面状の衝突面に衝突させることにより、噴流の向きを変えるステップと、前記流れの向きを変えた噴流を、前記内部構造物材表面に当てることによって、前記内部構造物材表面部分の残留応力を改善するステップとを備える。
【００１１】
この場合、ノズルから噴射された噴流をバッフル体が有する衝突面に衝突させて流れの向きを変え、この流れの向きを変えた噴流を内部構造部材のｙ方面に当てるので、ノズルを施工対象面に向ける必要がない。このため、隙間間隔（又は管内径）がノズル外径よりも大きければ、狭隘部（又は小口径管）に対して本法の適用が可能である。また、ノズルから噴射された噴流は、バッフル体との衝突により渦流や剥離流の激しい衝突噴流となるので、衝突噴流中のキャビテーション気泡も大きく成長する。この作用と、施工対象面における激しい水撃作用とが相俟って、キャビテイション気泡が崩壊する際に施工対象面に高い崩壊圧力を及ぼすことになる。このため、施工対象面に大きな圧縮残留応力を付与できる。従って、内部構造部材表面の残留応力改善して、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる。
【００１２】
好ましくは、前記ノズルの噴射口の先端と前記バッフル体の衝突面との距離を、前記ノズルの噴射口径の１００倍以内、好ましくは５０倍以内に設定して、前記残留応力の改善を行う。この場合、噴流中のキャビテーション気泡が微細で噴流速度が減速しないうちに、噴流がバッフル体に衝突するので、バッフル体との衝突で崩壊するキャビーテーション気泡を少なくして、衝突効果により微細キャビテーション気泡を大きく成長させることができる。従って、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を施工対象面で崩壊させることができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記ノズルの噴射口の中心軸と前記バッフル体の衝突面とのなす角度を、１０〜９０度、好ましくは４０〜９０度、さらに好ましくは６０〜９０度の範囲に設定して、前記残留応力の改善を行う。この場合、激しい渦流と剥離流を伴った衝突噴流を発生させることができるので、微細キャビテーション気泡が大きく成長すると共に、新しいキャビテーション気泡が発生する。従って、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を施工対象面で崩壊させることができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記平面状の衝突面を有するバッフル体に代えて、前記ノズルの噴出口の中心軸に対して軸対称な凹面を衝突面として有するバッフル体を用い、前記凹面の縦断面における頂角を９０度以上、好ましくは１２０度以上に設定し、前記残留応力の改善を行う。この場合、衝突噴流の向きは衝突前の噴流と逆向きになり水撃作用は更に強くなるので、衝突噴流中の渦流と剥離流が激しく生ずる。従って、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を施工対象面で崩壊させることができる。
【００１５】
本発明による原子炉圧力容器の内部構造部材のウォータージェットピーニング装置は、原子炉圧力容器内に炉水中にキャビテーション気泡を包含する噴流を噴射するためのノズルと、炉水中に配置された前記ノズルに水を供給する水供給装置と、前記ノズルから噴射された噴流を衝突させてその流れの向きを変えるための平面状の衝突面を有するバッフル体と、前記ノズルと前記バッフル体の衝突面との間隔を設定した距離に保持するサポートとを備える。バッフル体の衝突面への衝突により流れの向きを変えた噴流が、内部構造部材表面に当るので、内部構造部材表面部分の残留応力が圧縮残留応力に改善される。また、ノズルとバッフル体の衝突面との間隔を設定した距離に保持するサポートとを備えるので、サポートで保持されたノズルとバッフル体は狭隘部（又は小口径管内）への接近が容易になる。サポートによって、適正な衝突距離及び衝突角度を確実に保つことができる。
【００１６】
好ましくは、前記サポートが、前記ノズルの噴射口の先端と前記バッフル体の衝突面との距離を、前記ノズルの噴射口系の１００倍以内、好ましくは５０倍以内に保持する。この場合、サポートによって保持されたノズルとバッフル体は、狭隘部（または小口径管内）への接近が容易になる。また、ノズルとバッフル体との適正距離をサポートによって確実に保つことができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記サポートが、前記ノズルの噴射口の中心軸と前記バッフル体の衝突面とのなす角度を、１０〜９０度、好ましくは４０〜９０度、さらに好ましくは６０〜９０度の範囲に保持する。この場合、適正な衝突角度をサポートによって確実に保つことができる。
【００１８】
また、好ましくは、前記サポートが、前記バッフル体のの衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための１つの開口部を有する。この場合、衝突面に衝突して開口部の内方向に流れた衝突噴流は、サポートの内壁で２回目の衝突を起こして開口部の方向に向きを変え、開口部から噴射されて施工対象面に衝突する。この２回目の衝突によりキャビテーション気泡はより大きく成長する。従って、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を施工対象面で崩壊させることができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記平面状の衝突面を有するバッフル体に代えて、前記ノズルの噴出口の中心軸に対して軸対称な凹面を衝突面として有するバッフル体を備え、前記凹面の縦断面における頂角を９０度以上、好ましくは１２０度以上に設定されている。
【００２０】
更に、好ましくは、前記サポートが、前記バッフル体の衝突面に対向して、流れの向きを変えた前記噴流が流出するための複数の開口部を有し、前記複数の開口部が前記ノズルの噴出口の中心軸に対する周方向に並べて設けられている。この場合、複数の開口部に対する複数の施工対象物に、同時にＷＪＰを施工することができる。
【００２１】
更に、好ましくは、前記バッフル体の衝突面が、流れの向きを変えた前記噴流に前記ノズルの噴射口の中心軸に対する旋回流を優期するための複数の曲線状の溝又は突起を有する。この場合、複数の開口部から噴射される衝突噴流に周方向の速度成分が与えられるので、周方向に均一な衝突噴流を得ることができる。すなわち、環状の施工対象物内面へのＷＪＰの施工に適している。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な一実施例であるＷＪＰ法であって、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）内のシュラウドの縦溶接部に適用した第１実施例を、図１を用いて以下に説明する。本実施例は、狭隘な隙間部にあるシュラウド外面の縦溶接部を、ＷＪＰ法の施工対象部位としている。原子炉圧力容器（以下、単に圧力容器という）１３から、上鏡、蒸気乾燥器及びシュラウドヘッドが取り外される（図１（ａ）の状態）。この状態では、圧力容器１３内は炉水２２で満たされている。シュラウド２３と圧力容器１３の間のアニュラス部（狭隘部）には、ライザー管２４，ジェットポンプ２５，炉心冷却管２７等が取り付けられている。シュラウド２３の縦溶接部１７はライザー管２４の近傍にある場合があり、その縦溶接部１７では隙間間隔（距離）は数十ｍｍ程度と狭い。このように隙間間隔が狭い場合には、隙間間隔が広い場合のように、ノズル４を縦溶接部１７に対向させて噴流３を噴射できない。尚、図１（ａ）では、圧力容器１３の下鏡２６に設置されているＩＣＭハウジング１も表示されている。
【００２３】
本実施例のＷＪＰ法を、図１（ｂ）及び図１（ｃ）により具体的に説明する。図１（ｂ）は、簡単のためライザー管２４を省略している。燃料交換機の補助ホイスト（図示せず）を用いて、昇降軸６に設けられたノズル４を上記アニュラス部内にシュラウド２３の外面にほぼ平行に挿入する。ノズル４からキャビテーション気泡２ａを包含する噴流３を下向きに噴射して、縦溶接部１７近傍に設けたバッフル体５ａの平面（衝突面）に衝突させる。噴流３は、バッフル体５ａに衝突することにより流れの方向と速度を変え、衝突噴流９ａとして縦溶接部１７に衝突する。図１（ｂ）では省略しているが、実際には、ノズル４とバッフル体
５ａとの位置関係は、サポートによって保持されている。
【００２４】
図１（ｃ）に示すように、ノズル４の噴射口の中心軸３ａ上における、ノズル４の先端とバッフル体５ａの衝突面５との距離Ｌは、衝突距離として定義される。本実施例では、衝突距離Ｌは、ノズル４の噴射口径の１００倍以内（好ましくは５０倍以内）に設定する。噴射口径とは、ノズル４から噴流３が噴射される噴射口の実質的な直径をいう。このような位置にバッフル体５ａを配置することによって、噴流３はキャビテーション気泡２ａが微細なうちにバッフル体５ａに衝突する。このため、バッフル体５ａの衝突面での崩壊により消滅するキャビテーション気泡の割合が少なくなり、噴流３の速度が減速する前にバッフル体５ａに衝突するため、激しい渦流と剥離流を有する衝突噴流９ａが生じる。
【００２５】
従って、バッフル体５ａとの衝突で崩壊しなかった微細なキャビテーション気泡は、衝突噴流９ａの中で成長し、施工対象面である縦溶接部１７において高い圧力で崩壊し、縦溶接部１７の引張り残留応力を効果的に低減することができる。尚、衝突距離Ｌを噴射口径の１００倍よりも長くすると、バッフル体５ａの衝突面での崩壊により消滅するキャビテーション気泡の割合が多くなり、噴流３の速度も低下する。このため、衝突噴流９ａに含まれるキャビテーション気泡２ａが少なくなり、残留応力の改善効果は低減する。
【００２６】
また、図１（ｃ）に示すように、ノズル４の噴射口の中心軸３ａとバッフル体５ａの衝突面５０とのなす角度αは、衝突角度として定義される。より厳密には、衝突角度αは、中心軸３ａとの交点を通る衝突面５０の法線５０ａと中心軸
３ａとを含む平面５１上において、中心軸３ａと衝突面５０とが形成する２つの角度のうち小さいほうの角度をいう。すなわち、中心軸３ａが衝突面５０と垂直に交わる場合以外には、衝突角度αは鋭角となる。
【００２７】
衝突角度αは、１０°以上にする必要がある。噴流３がバッフル体５ａに衝突すると、縦溶接部１７に向かう衝突噴流９ａ以外にも、例えば反対方向に向かう衝突噴流９ｂが生じる。衝突角度を１０°近傍に設定すると衝突面の縦溶接部
１７に対する傾斜が急勾配となり、α＜１０°の場合に比べて、縦溶接部１７に向かう衝突噴流９ａの割合を多くすることができ、その他の方向に向かう衝突噴流９ｂの割合を少なくできる。
【００２８】
しかし、衝突角度αが約１０°の場合、衝突面での水撃作用が弱くなるため、衝突噴流９ａ内の渦流と剥離流はあまり激しくならない。このため、所望の残留応力改善効果を得るためには長時間の噴射が必要になる。従って、本実施例では、衝突角度を４０°以上、より好ましくは６０°以上に設定する。これにより、衝突面での水撃作用を強くすることができ、衝突噴流９ａ内の渦流と剥離流は激しく生じる。従って、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を含む衝突噴流９ａを縦溶接部１７に当てて、引張り残留応力を圧縮残留応力に変える。このため、残留応力改善効果をより効果的に達成することができる。
【００２９】
本実施例によれば、ノズル４の向きを縦溶接部１７の方向に向けることなしに、噴流３を縦溶接部１７に間接的に当てることが容易にできる。噴流３に含まれるキャビテーション気泡２ａの一部は、バッフル体５ａへの衝突時の水撃作用による流体圧力上昇のため、衝突面で崩壊してしまう。しかし、衝突面で崩壊しなかった（未崩壊）キャビテーション気泡は、激しい渦流と剥離流を含む衝突噴流９ａの中で、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡に成長する。衝突噴流９ａ中では、未崩壊キャビテーション気泡の成長のみならず、新たなキャビテーション気泡が発生して成長する。このため、衝突噴流９ａが縦溶接部１７に当ったときの崩壊圧力は高く、顕著な残留応力改善効果を得ることができる。
【００３０】
図１（ｄ）は、図１（ｂ）で噴流の流れ方向を変えるために用いられるバッフル体の他の例を示している。本バッフル体は、噴流３と衝突面５ｄを曲面とし、その側面に噴流ガイド５ｄ′を設けた曲面状のバッフル体である。本バッフル体を用いても、衝突噴流９ａ内で渦流と剥離流は激しく生じ、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を含む衝突噴流９ａを縦溶接部１７に当てることができる。しかも、縦溶接部１７に向かう衝突噴流９ａ以外の方向への衝突噴流９ｂを少なくできる。
【００３１】
次に、ノズル４の先端部にノズルヘッドを取り付けてＷＪＰ法を実施することが可能である。このノズルヘッドの一例を、図２を用いて説明する。本例のノズルヘッドは、一方のみに開口部を有するフローバッフル（一方開口型のフローバッフル）５を備えた一方噴射型のノズルヘッド１５ａである。フローバッフル５は、円筒の一端部近くに、周方向の一部を切欠いた方形状の開口部５ｂを有している。開口部５ｂを通った衝突噴流９ａが施工対象面に当たるように、バッフル体５ａが開口部５ｂに隣接してフローバッフル５の一端部に着脱自在に係合されている。このフローバッフル５の他端部にノズル４を着脱自在にすることにより、ノズルヘッド１５ａが構成される。この場合も、衝突距離Ｌ及び衝突角度αは、上記した範囲内に設定する。バッフル体５ａがフローバッフル５に着脱自在に係合されているため、バッフル体５ａが損耗した場合には新品と交換でき、施工の信頼性も確保できる。
【００３２】
図２において、噴流３はバッフル体５ａの衝突面５０に衝突し、そこで開口部５ｂの方向に向きを変えた衝突噴流９ａは、そのまま施工対象面に衝突する。開口部５ｂのない方向に向かった衝突噴流９ｂは、円筒の内壁で２回目の衝突を起こして開口部５ｂの方向に向きを変え、開口部５ｂから噴射されて施工対象面で３回目の衝突を行う。この場合、２回目の衝突によりキャビテーション気泡はより大きく成長し、衝突噴流は施工対象面に集中して当てられる。
【００３３】
また、バッフル体５ａの衝突面は微細な凹凸を付与することにより、ここでの衝突によってキャビテーション気泡が大きく成長するので、上記した繰返し衝突と重畳してより強いピーニング効果（残留応力改善効果）を得ることができる。尚、図２で、円筒形のフローバッフル５に代えて角筒を用いることもできる。また、バッフル体５ａの衝突面を、図１（ｄ）に示したような曲面にすることもできる。
【００３４】
図３は、図２の一方噴射型のノズルヘッド１５ａを用いた残留応力改善効果の例を示す。ノズルは、外径３０ｍｍ，噴射口径２ｍｍのものを用いた。バッフル体
５ａは、衝突距離Ｌが８０ｍｍ，衝突角度αが７０°となるように設けられている。一方開口型のフローバッフル５ａは、全周の１／２を開口部５ｂが占めている。このようなノズルヘッド１５ａを用いて帯板（平板状）試験片にＷＪＰを施した後で、帯板試験片の表面で測定した残留応力測定結果を示す（図３）。ＷＪＰは試験片表面からノズルヘッドを５ｍｍ離した状態で、帯板試験片の長手方向（Ｙ方向）にノズルヘッドを走行させながら行った。
【００３５】
図３において、縦軸は残留応力の測定値、横軸は試験片の施工中心からの幅方向（Ｘ方向）の距離を示す。同図で、正の残留応力は引張り残留応力を、負の残留応力は圧縮残留応力をそれぞれ意味する。初期条件として、帯板試験片の表面には、ＷＪＰ施工前に平面研削を行って、予め４００ＭＰａ程度の引張り残留応力を初期残留応力として与えてある。図３に示すように、衝突噴流が試験片に当たった範囲では、初期の引張り残留応力が圧縮残留応力に改善されていることが分かる。
【００３６】
運転を経験したＢＷＲプラントのシュラウド外面の縦溶接部に適用された第１実施例のＷＪＰ法を、図４及び図５を用いて、より詳細に説明する。ＷＪＰ装置は、円筒形のフローバッフル５を有する一方噴射型のノズルヘッド１５ａを備えたものを用いる。衝突距離及び衝突角度は、前述の範囲に設定されている。図４は、ＷＪＰをＩＣＭハウジングの周溶接部に施工した本発明の第３実施例も示している。第１実施例のＷＪＰの施工手順を図５のフローチャートに従って、説明する。
【００３７】
（１）解列：圧力容器の上鏡，蒸気乾燥器及びシュラウドヘッド取り外す。この状態では、圧力容器１３内及び原子炉ウエル内は炉水２２で満たされている。
（２）溶接線の検出：燃料交換機の補助ホイスト２１を用いて、溶接部検出装置（図示せず）をアニュラス部内に吊り降ろし、シュラウド２３の外面近傍にセットし、シュラウド２３の縦溶接部（溶接線）１７を検出する。
【００３８】
（３）接近ルート及び隙間の確認：補助ホイスト２１を用いて、監視カメラ
３０を吊り降ろしながら、縦溶接部１７への接近ルート，ＷＪＰ装置本体２９をセットする際の干渉物の有無、及び縦溶接部１７を監視ビデオ３１で確認する。ライザー管２４とシュラウド２３の隙間間隔を測定して、ノズルヘッドが挿入可能なことを確認する。
【００３９】
（４）ＷＪＰ装置のセット：制御盤２０及び加圧ポンプ１８を、図４（ａ）のように作業床上に配置し、給水ホース１９で加圧ポンプ１８と源水タンク（図示せず）とを連結し、高圧ホース７で加圧ポンプ１８とＷＪＰ装置本体２９を連結する。また、これらの機器間に配線を敷設し、調整する。
【００４０】
（５）ＷＪＰ装置本体のセット：本手順は以下のａ〜ｅの手順からなる。
【００４１】
ａ）ＷＪＰ装置本体２９を補助ホイスト２１で吊り上げ、アニュラス部内の所定の高さまで吊り降ろす。この際、監視カメラ３０及び監視ビデオ３１を用いて、ＷＪＰ装置本体２９が目標位置にあることを確認する。この状態を図４（ａ）に示す。
【００４２】
ｂ）サポート２９ａ及び２９ｂを用いて、ＷＪＰ装置本体２９の上部と下部をそれぞれシュラウド２３と圧力容器１３との間に固定する。
【００４３】
ｃ）ノズルアーム３３を伸ばすことにより、ノズルアーム３３の先端に取り付けられたノズルヘッド１５ａを、シュラウド２３とライザー管２４の間に挿入する。
【００４４】
ｄ）施工対象である縦溶接部１７とノズルヘッド１５ａの距離及び噴射方向を、監視カメラ３０及び監視ビデオ３１で確認する。
【００４５】
ｅ）ノズルヘッド１５ａから衝突噴流９ａを試射し、衝突噴流９ａが施工対象位置に当たることを、監視カメラ３０及び監視ビデオ３１で確認して、ＷＪＰ装置本体２９のセットを終了する。
【００４６】
（６）ＷＪＰの施工：本手順は以下のａ〜ｃの手順からなる。
【００４７】
ａ）噴流の噴射圧力及び噴射流量、ノズルヘッド１５ａの走行速度及び走行範囲を設定する。
【００４８】
ｂ）衝突噴流９を噴射し、ノズルヘッド１５ａを縦溶接部１７に沿って縦方向に走行させて、ＷＪＰを施工する。この施工状況を監視カメラ３０及び監視ビデオ３１で確認する。この時点における原子炉周辺の状態を図４（ａ）に、ＷＪＰ装置本体２９の周辺を上方から見た状態を図４（ｂ）にそれぞれ示す。
【００４９】
ｃ）ＷＪＰの施工後の確認を監視カメラ３０及び監視ビデオ３１で確認して、ＷＪＰ施工を終了する。
【００５０】
（７）ＷＪＰ装置本体の撤収：本手順は以下のａ〜ｄの手順からなる。
【００５１】
ａ）ノズルアーム３３を縮めてＷＪＰ装置本体２９に畳んで収納する。
【００５２】
ｂ）シュラウド２３と圧力容器１３の間に固定したＷＪＰ装置本体２９を解放する。
【００５３】
ｃ）ＷＪＰ装置本体２９の吊り上げ準備の終了を、監視カメラ３０及び監視ビデオ３１で確認する。
【００５４】
ｄ）補助ホイスト２１を用いて、ＷＪＰ装置本体２９を吊り上げる。
【００５５】
（８）ＷＪＰ装置の撤収：給水ホース１９による加圧ポンプ１８と源水タンク（図示せず）の連結、及び高圧ホース７による加圧ポンプ１８とＷＪＰ装置本体２９との連結を解除し、各機器間の配線を取り外す。ＷＪＰ装置本体２９，制御盤２０，加圧ポンプ１８，高圧ホース７及び給水ホース１９等の持込み品を撤収する。
【００５６】
（９）監視カメラ及び溶接部検出装置の撤収：監視カメラ３０及び溶接部検出装置（図示せず）を撤収し、ＷＪＰの施工を終了する。
【００５７】
（１０）併入：シュラウドヘッド，蒸気乾燥器，上鏡を吊り込んで組み立て、復旧する。
【００５８】
以上の手順で、炉水が満たされた原子炉内のシュラウド外面の縦溶接部にＷＪＰを施工することにより、高い崩壊圧力を有するキャビテーション気泡を縦溶接部１７の表面で崩壊させることができる。従って、縦溶接部１７の表面部分の残留応力を圧縮残留応力に改善して、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる。
【００５９】
上記方法をＢＷＲプラントの定期検査中において実施する場合は、上鏡，蒸気乾燥器及びシュラウドヘッドは取り外されているので、ＷＪＰ施工は（２）から始まり、（９）で完了する。また、ノズルヘッド１５ａは、軸方向に溶接線を有する溶接管の内面及び外面にも用いることができる。勿論、溶接線がない場合にも使用できる。
【００６０】
次に、図６を用いて、本発明による四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を説明する。本ノズルヘッド１５ｂは、円筒状のフローバッフル５に、４個の方形状の開口部５ｂを周方向に対称に備えている。開口部５ｂを形成するサポート５の断面形状は、四角形である。噴流３の衝突面が平坦なバッフル体５ａが、これらの開口部に隣接してフローバッフル５の一端部に着脱自在に係合している。フローバッフル５の他端部には、ノズル４が着脱自在かつ回転自在に係合している。衝突角度は約９０°であり、衝突距離は前述の範囲内に設定する。バッフル体
５ａがフローバッフル５に着脱自在に係合しているため、バッフル体５ａが損耗した場合には容易に新品と交換でき、施工の信頼性も確保できる。
【００６１】
本ノズルヘッドにおいて、開口部の間口（幅）を広くすることによって衝突噴流をほぼ放射状に噴射できる。この場合、円筒の内面にＷＪＰを施工するのに好適な全方噴射に近い四方噴射型のノズルヘッド１５ｂを提供できる。従って、例えば、小口径管内面の溶接部にノズルヘッド１５ｂを挿入して噴流を噴射することにより、ノズルヘッド１５ｂを外部から回転することなしに、周溶接部を全周に亘り同時にＷＪＰ施工することができる。開口部の数を増加しても、同様に衝突噴流をほぼ放射状に噴射できる。衝突噴流９ａの軸方向の速度が０となるので強い水撃作用と乱流を生じ、噴流中に生ずる渦流と剥離流も強くなる。
【００６２】
更に、ノズルヘッド１５ｂでは、開口部を軸方向に長く形成しているために、噴流３は周囲の水を巻き込むことができる。このため、噴流３内のキャビテーション気泡は、バッフル体５ａに衝突するまでに大きなキャビテーション気泡に成長するので、衝突噴流による残留応力改善効果も高くなる。
【００６３】
図６（ｃ）を用いて、本発明による四方噴射型のノズルヘッドの構成を説明する。本ノズルヘッドでは、４個の方形状の開口部５ｂを形成するサポート５ｘは、その側面に図６（ｃ）に示すような曲面を有している。開口部５ｂは巴形状に設けられている。この結果、サポート５の断面は平行四辺形に近い形状をしている。衝突噴流９ａは、このような開口部５ｂを通過することによって、半径方向分速度と周方向分速度を持つようになる。すなわち、衝突噴流９ａは旋回流となる。
【００６４】
本ノズルヘッドの場合、衝突噴流９ａが旋回流となるため、開口部が対向していない部分にも衝突噴流が回り込むことができる。また、ノズル４は回転しないが、フローバッフル５が上記旋回流の反力により自転する。このため、本例のノズルヘッドは、図６（ｂ）のノズルヘッドよりも、円筒内面を全面的にＷＪＰ施工するのに適している。すなわち、全方噴射に近い四方噴射ノズルヘッド１５ｂを提供できる。
【００６５】
図７を用いて、本発明による四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を説明する。本ノズルヘッドは、バッフル体５ａの噴流衝突面に対称な４個の曲線状（巴形状）の溝５ｃを有している。溝５ｃは、図７（ｃ）に示すように、Ｖ字状の断面を有する。本ノズルヘッドの他の構成は、図６（ａ）と同じである。本ノズルヘッドでは、溝５ｃによって、開口部から噴射される衝突噴流９ａに周方向の速度成分が付与される。すなわち、衝突噴流９ａは旋回流となる。このため、開口部が対向していない部分にも衝突噴流が回り込むことができる。従って、本ノズルヘッドも、円筒の内面を全面的にＷＪＰ施工するのに適している。尚、溝５ｃに代えて突起を設けても同様な効果を得ることができる。
【００６６】
図７（ａ）の溝５ｃは軸心から離れた位置を起点としているが、軸心を起点とすることにより衝突噴流９ａ中の渦流や剥離流がより激しくなるので、崩壊圧力の高いキャビテーション気泡を含む衝突噴流にできる。従って、より大きな残留応力改善効果が得られる。また、図６（ｃ）のサポート組み合わせることにより、衝突噴流９ａの周方向の速度成分はより一層速くなり、且つフローバッフル５の時点もより速くなるので、残留応力改善をより効果的に行うことができる。
【００６７】
本発明による四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を、図７（ｄ）を用いて説明する。本ノズルヘッドは、衝突面が凹面の軸対称状をした凹面型のバッフル体５ａを備えている。凹面の縦断面における頂角βは、９０°以上、好ましくは
１２０°以上に設定されている。噴流３は衝突面で衝突方向（図中の下方）の速度が０となり、その後、噴流と対向する方向（図中の上方向）の速度成分を有する衝突噴流９ａとして噴射される。
【００６８】
頂角βを上記範囲に設定することにより、噴流３から衝突噴流９への速度変化が大きくなるため、衝突面での水撃作用が激しく生じる。従って、衝突面でのキャビテーション気泡の崩壊が激しく起こる。衝突面で崩壊しなかったキャビテーション気泡は、衝突噴流９ａ中の激しい渦流と剥離流によって成長しながら噴射される。
【００６９】
本ノズルヘッドにおいても、衝突面に図７（ａ）と同じ巴形状の溝（又は突起）を設けることにより、衝突噴流９ａに旋回流成分を与えて、渦流と剥離流をより激しく生じさせることができる。この結果、周方向に均一で、しかも高い残留応力改善効果が得られる。図７（ｄ）の変形例として、衝突面を凸面の軸対称形状にすることもできる。この場合、凸面の頂部が噴流３の中心部の流れを粉砕してキャビテーション気泡を生成する。また、図７（ａ）と同じ溝（又は突起）を設けるための、加工が容易である。
【００７０】
次に、ＢＷＲの水位計測ノズルの溶接部に適用した本発明の第２実施例であるＷＪＰを、図８を用いて説明する。図８は、ノズルヘッド１５ｂを水位計測ノズル３５内にセットした状態を示している。本実施例におけるＷＪＰの施工対象は、圧力容器１３に取り付けられている水位計測ノズル３５内のノズル３６とセーフエンド３７との溶接部３８である。本実施例では、図７（ｄ）のノズルヘッド１５ｂを用いている。
【００７１】
噴流３の中心部（中心軸周辺）の流れは、凹面（衝突面）の中心部に当って向きを変え、凹面に沿って流れることにより、噴流３の外周部の流れと干渉して激しい乱流となる。このようにして生じた衝突噴流は、水位計測ノズル３５の先がバルブ３７ａで阻止されているために、水位計測ノズル３５内を圧力容器側（図８の右側）に流れ、最終的には圧力容器内に放出される。
【００７２】
水位計測ノズル３５の溶接部３８にＷＪＰを施工する場合の装置構成を、図９を用いて説明する。本装置は、ノズルヘッド１５ｂを施工対象部まで移動させるノズルヘッド駆動装置３９，ノズルヘッド駆動装置３９を水位計測ノズル３５の位置までサポ−トするためのフレ−ム４０，ノズル４に加圧水を供給する高圧ホース４２及び加圧ポンプ４３，加圧ポンプ４３に水を供給する供給ホース４４、及びノズルヘッド駆動装置３９及び加圧ポンプ４３を制御する制御盤４５などで構成される。
【００７３】
以下に、第２実施例におけるＷＪＰの施工手順を詳細に説明する。
【００７４】
（１）解列：圧力容器の上鏡，蒸気乾燥器，シュラウドヘッド及び燃料集合体を取り外す。この状態では、圧力容器１３内及び原子炉ウエル内は炉水２２で満たされている。
【００７５】
（２）ノズルヘッド駆動装置のセット：フレ−ム４０にノズルヘッド駆動装置３９を取り付ける。補助ホイスト２１を用いて、ノズルヘッド駆動装置３９をフレーム４０内で下降させ、水位計測ノズル３５の位置（高さ）にセットする。
【００７６】
（３）ＷＪＰの施工準備：本手順は以下のａ〜ｃの手順からなる。
【００７７】
ａ）ＷＪＰ装置のセット：ノズルヘッド駆動装置３９の先端に搭載したノズルヘッド１５ｂを水位計測ノズル３５内に挿入する。制御盤４５及び加圧ポンプ４３を図９のように作業床上に配置し、給水ホース４４で加圧ポンプ４３と源水タンク４６とを連結し、高圧ホース４２で加圧ポンプ４３とＷＪＰ装置本体とを連結する。また、これらの機器間に配線を敷設し、調整する。
【００７８】
ｂ）条件の設定：噴流の噴射流量及び噴射時間，ノズルの軸方向の走行速度及び走行範囲，ノズルヘッドの周方向の旋回速度及び旋回範囲などを設定する。
【００７９】
ｃ）装置の動作確認：噴流を噴射させない状態で、設定条件に従ってノズルヘッド１５ｂを動かして、正しい施工範囲，円滑な動作などを確認する。
【００８０】
（４）ＷＪＰの施工：噴流を噴射して、溶接部３８にＷＪＰを施工する。
【００８１】
（５）ＷＪＰの施工確認：本手順は以下のａ及びｂの手順からなる。
【００８２】
ａ）ノズルヘッドの取り出し：ノズルヘッド１５ｂを水位計測ノズル３５から取り出す。
【００８３】
ｂ）ＷＪＰの施工確認：監視カメラ４７を水位計測ノズル３５内に挿入し、
ＷＪＰが適正に行われたことを監視テレビ４８で確認し、監視ビデオ４９に記録する。
【００８４】
（６）ＷＪＰ装置の撤収：本手順は以下のａ及びｂの手順からなる。
【００８５】
ａ）監視カメラの撤収：監視カメラ４７を水位計測ノズル３５から取り出して撤収する。
【００８６】
ｂ）ＷＪＰ装置の撤収：前述した機器間の配管及び配線を取り外し、全ての機器，配管及び配線を撤収する。
【００８７】
（７）併入：燃料集合体，シュラウドヘッド，蒸気乾燥器及び圧力容器の上鏡を吊り込んで組み立て、復旧する。
【００８８】
以上の手順で、炉水が満たされた原子炉内の水位計測ノズルの溶接部にＷＪＰを施工することにより、高い崩壊圧力を有するキャビテーション気泡を溶接部の表面で崩壊させることができる。従って、水位計測ノズルの溶接部表面の残留応力を圧縮残留応力に改善して、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる。
【００８９】
本発明による四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を図１０を用いて説明する。本ノズルヘッドは、図６（ａ）のノズルヘッドにおいて、バッフル体５ａの反ノズル側に旋回羽根５ｄをバッフル体５ａと同軸に設けたものである。すなわち、本ノズルヘッドは、旋回羽根付きフローバッフル５を有している。この場合、施工対象部に衝突した衝突噴流によって旋回羽根５ｄが回され、この旋回羽根
５ｄの回転によってバッフル体５ａの自転が助長される。
【００９０】
ＢＷＲの炉心モニタ（ＩＣＭ）ハウジングの周溶接部の内面に適用する本発明の第３実施例であるＷＪＰを、図１１を用いて説明する。図１１は、衝突噴流の逆流阻止板１０を有するノズルヘッド１５ｃをＩＣＭハウジング１の周溶接部
１７ａの内面にセットした状態を示す。ＩＣＭハウジング１は、図４（ａ）に示したように、圧力容器１３の下鏡２６を貫通して設けられる。
【００９１】
ノズルヘッド１５は、図８で説明したノズルヘッド１５ｂのノズル４側に逆流阻止板１０を設けたものである。ノズルヘッド１５ｃが逆流阻止板１０を備えることによって、ＩＣＭハウジング１の下端にある封止部の水密性が保護される。本ノズルヘッドでは、バッフル体５ａに当って衝突前と逆方向に流れの向きを変えた衝突噴流を逆流阻止板１０に当てることによって、その流れの向きを元の方向に戻すことができる。この逆流阻止板１０から戻される衝突噴流と初めの衝突噴流との干渉によって乱流が生じ、この乱流によりピーニング効果を高めることができる。
【００９２】
ＩＣＭハウジング１の周溶接部１７ａにＷＪＰを施工するための主な装置は、図１１に示すように、ノズルヘッド１５ｃを備えた昇降ガイド１４付きの昇降軸６ａ，昇降軸６ａの下端に設けたノズル回転機１６ａ及びノズル昇降機１６ａを備えたノズルヘッド駆動装置１６，ノズル４に加圧水を供給する高圧ホース７及び加圧ポンプ１８，加圧ポンプ１８に水を供給する給水ホース１９、及びノズルヘッド駆動装置１６及び加圧ポンプ１８を制御する制御盤２０などで構成される。
【００９３】
以下に、本実施例におけるＷＪＰの施工手順を詳細に説明する。
【００９４】
（１）解列：圧力容器の上鏡，蒸気乾燥器，シュラウドヘッド，燃料集合体及び制御棒を取り外す。この状態では、圧力容器１３内及び原子炉ウエル内は炉水２２で満たされている。
【００９５】
（２）ＩＣＭ案内管上端部の密封：図１（ａ）に示したＩＣＭハウジング１の上方のＩＣＭ案内管の上端部が水密となるように、栓をして密封する。
【００９６】
（３）ＩＣＭ検出器の取り出し：ＩＣＭ案内管の内部に収納されているＩＣＭ検出器（図示省略）を、ＩＣＭハウジング１の下端から取り出す。
【００９７】
（４）溶接位置の確認：超音波応用センサ等をＩＣＭハウジング１の下端から挿入し、周溶接部１７ａの位置とＷＪＰの施工範囲を確認する。
【００９８】
（５）ＷＪＰの施工準備：本手順は以下のａ〜ｅの手順からなる。
【００９９】
ａ）ＷＪＰ装置のセット：先端にノズルヘッド１５ｃを搭載したノズル駆動軸１６ｃをＩＣＭハウジング１内部に挿入する。ノズルヘッド駆動装置１６，制御盤２０及び加圧ポンプ１８を図４（ａ）のように配置し、給水ホース１９で加圧ポンプ１８と源水タンク（図示せず）とを連結し、高圧ホース７で加圧ポンプ
１８とＷＪＰ装置本体とを連結する。また、これらの機器間に配線を敷設し、調整する。
【０１００】
ｂ）施工条件の設定：噴流の噴射流量及び噴射時間，ノズルヘッドの軸方向の走行速度及び走行範囲，ノズルヘッドの周方向の旋回速度及び旋回範囲などを設定する。
【０１０１】
ｃ）装置の動作確認：噴流を噴射しない状態で、設定条件に従ってノズルヘッド１５ｃを動かして、正しい施工範囲，円滑な動作などを確認する。
【０１０２】
ｄ）ＩＣＭ案内管上端部の密封解除：ＩＣＭ案内管上端部の栓を取り外して、密封を解除する。
【０１０３】
ｅ）噴流の試射：噴流３を試射して配管の緩みや振動等を確認し、セットを終了する。
【０１０４】
（６）ＷＪＰの施工：噴流３を噴射し、周溶接部１７ａにＷＪＰを施工する。
（７）ＷＪＰの施工確認：本手順は以下のａ〜ｄの手順からなる。
【０１０５】
ａ）ＩＣＭ案内管上端部の密封：ＩＣＭ案内管の上端部が水密となるように栓をして密封する。
【０１０６】
ｂ）ノズル駆動軸の取り外し：ノズル駆動軸１６ｃをＩＣＭハウジング１から取り出す。
【０１０７】
ｃ）監視カメラのセット：監視カメラ（図示せず）をＩＣＭハウジング１内に挿入し、監視ビデオ３１と合わせてセットする。
【０１０８】
ｄ）ＷＪＰの施工確認：監視カメラを用いて、ＷＪＰが適正に施工されたことを確認する。
【０１０９】
（８）ＷＪＰ装置の撤収：本手順は以下のａ及びｂの手順からなる。
【０１１０】
ａ）監視カメラの撤収：監視カメラをＩＣＭハウジング１から取り出し、撤収する。
【０１１１】
ｂ）ＷＪＰ装置の撤収：前述した機器間の配管及び配線を取り外し、全ての機器，配管及び配線を撤収する。
【０１１２】
（９）ＩＣＭ検出器の取り付け：ＩＣＭハウジング１の下端からＩＣＭ検出器を挿入して、取り付ける。
【０１１３】
（１０）ＩＣＭ案内管上端部の密封解除：ＩＣＭ案内管上端部の栓を取り外して密封を解除し、ＷＪＰの施工を終了する。
【０１１４】
（１１）併入：燃料集合体，制御棒，シュラウドヘッド，蒸気乾燥器、及び圧力容器の上鏡を吊り込んで組み立て、復旧する。
【０１１５】
以上の手順で、炉水が満たされた圧力容器内のＩＣＭハウジング１の周溶接部にＷＪＰを施工することにより、高い崩壊圧力を有するキャビテーション気泡を溶接部の表面で崩壊させることができる。従って、ＩＣＭハウジング１の周溶接部の表面部分の残留応力を改善して圧縮残留応力を付与することができ、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる。
【０１１６】
尚、本実施例では、逆流阻止板１０を有するノズルヘッド１５ｃを用いた例を説明したが、図２及び図６に示したノズルヘッド１５ａ及び１５ｂを用いた場合にも、上記の施工手順は適用できる。
【０１１７】
ＢＷＲのＩＣＭハウジングの周溶接部の内面に適用する本発明の第４実施例であるＷＪＰを、図１２を用いて説明する。第３実施例ではＩＣＭハウジング１の下端から挿入したノズルヘッドによってＷＪＰを施工したが、本実施例では、
ＩＣＭハウジングの上端から挿入したノズルヘッドによってＷＪＰを施工する。本実施例は、図８に示したノズルヘッド１５ｂを用いる。図１２は、ノズルヘッド１５ｂをＩＣＭハウジングの周溶接部１７ａの内面にセットした状態を示す。
以下に、本実施例におけるＷＪＰの施工手順を詳細に説明する。
【０１１８】
（１）解列：圧力容器の上鏡，蒸気乾燥器，シュラウドヘッド，燃料集合体及び制御棒を取り外す。この状態では、圧力容器１３内及び原子炉ウエル内は炉水２２で満たされている。
【０１１９】
（２）ＩＣＭ案内管上端部の密封、及びＩＣＭ検出器の取り出し：本手順は以下のａ及びｂの手順からなる。
【０１２０】
ａ）図１（ａ）に示したＩＣＭハウジング１の上方のＩＣＭ案内管１ａの上端部が水密となるように、栓をして密封する。尚、３４は炉心支持板である。
【０１２１】
ｂ）ＩＣＭ案内管の内部に収納されているＩＣＭ検出器（図示せず）を、ＩＣＭハウジング１の下端から取り出す。
【０１２２】
（３）ＩＣＭハウジング下端部の密封、及びＩＣＭ案内管上端部の密封解除：本手順は以下のａ及びｂの手順からなる。
【０１２３】
ａ）ＩＣＭハウジング１の下端部に閉止フランジ３２を取り付けて、水密に密封する。
【０１２４】
ｂ）ＩＣＭ案内管上端部の栓を取り外して、密封を解除する。
【０１２５】
（４）溶接位置の確認：超音波センサ等をＩＣＭ案内管１ａの上端から挿入し、周溶接部１７ａの位置とＷＪＰの施工範囲を確認する。
【０１２６】
（５）ＷＪＰの施工準備：本手順は以下のａ〜ｄの手順からなる。
【０１２７】
ａ）ＷＪＰ装置のセット：先端にノズルヘッド１５ｂを搭載した昇降軸６ａを、上方からＩＣＭハウジング１内部に挿入する。ノズルヘッド駆動装置１６，制御盤２０及び加圧ポンプ１８を配置し、給水ホース１９で加圧ポンプ１８と源水タンク（図示せず）とを連結し、高圧ホース７で加圧ポンプ１８とＷＪＰ装置本体とを連結する。これらの機器間に配線を敷設し、調整する。これらの機器配置は図４（ａ）とほぼ同じであるのでここでは説明を省略する。
【０１２８】
ｂ）施工条件の設定：噴流の噴射流量及び噴射時間，ノズルヘッドの軸方向の走行速度及び走行範囲，ノズルヘッドの周方向の旋回速度及び旋回範囲などを設定する。
【０１２９】
ｃ）装置の動作確認：噴流を噴射しない状態で、設定条件に従ってノズルヘッド１５ｂを動かして、正しい施工範囲，円滑な動作等を確認する。
【０１３０】
ｄ）噴流の試射：噴流３を試射して配管の緩みや振動等を確認し、セットを終了する。
【０１３１】
（６）ＷＪＰの施工：噴流３を噴射し、周溶接部１７ａにＷＪＰを施工する。
（７）ＷＪＰの施工確認：本手順は以下のａ〜ｃの手順からなる。
【０１３２】
ａ）ノズル駆動軸の取り外し：ノズル駆動軸（図示せず）をＩＣＭハウジング１から取り外す。
【０１３３】
ｂ）監視カメラのセット：監視カメラをＩＣＭハウジング１内に挿入し、監視ビデオと合わせてセットする。
【０１３４】
ｃ）ＷＪＰの施工確認：監視カメラによりＷＪＰが適正に施工されたことを確認する。
【０１３５】
（８）ＷＪＰ装置の撤収：本手順は以下のａ及びｂの手順からなる。
【０１３６】
ａ）監視カメラの撤収：監視カメラをＩＣＭハウジング１から取り出して、撤収する。
【０１３７】
ｂ）ＷＪＰ装置の撤収：前述の機器間の配管と配線を取り外し、機器，配管及び配線を撤収する。
【０１３８】
（９）ＩＣＭ案内管上端部の密封，ＩＣＭ検出器の取り付け、及びＩＣＭ案内管の上端部の密封解除：本手順は以下のａ〜ｃの手順からなる。
【０１３９】
ａ）ＩＣＭ案内管１ａの上端部に栓をして、水密に密封する。
【０１４０】
ｂ）ＩＣＭハウジング１の下端の閉止フランジ３２を取り外し、ＩＣＭ検出器を挿入して取り付ける。
【０１４１】
ｃ）ＩＣＭ案内管１ａの上端部を密封している栓を取り外し、ＷＪＰの施工を終了する。
【０１４２】
（１０）併入：燃料集合体，制御棒，シュラウドヘッド，蒸気乾燥器、及び圧力容器の上鏡を吊り込んで組み立て、復旧する。
【０１４３】
本実施例では、凹面を有するバッフル体５ａを有するノズルヘッド１５ｂを用いているため、噴流３の中心部（中心軸周辺）の流れは、凹面の中心部に当たって向きを変え、凹面に沿って流れることにより、噴流３の外周部の流れと干渉して激しい乱流となる。このように生じた衝突噴流は、ＩＣＭハウジング１の下端部に閉止フランジ３２が取り付けてあるために、ＩＣＭハウジング１内を上昇して、最終的には圧力容器内に放出される。凹面部付近で生じる激しい乱流によってキャビテーション気泡の崩壊圧力も高くなるので、大きな残留応力改善効果が得られる。従って、本実施例でも、第３実施例と同様に、ＩＣＭハウジングの周溶接部の表面部分の残留応力を改善して圧縮残留応力を付与でき、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる。
【０１４４】
次に、図１３を用いて、図６（ａ）の四方噴射型のノズルヘッド１５ｂによる残留応力改善効果の一例を説明する。ノズル４は、外径３０ｍｍ，噴射口径２ｍｍのものを用いた。バッフル体５ａは衝突距離が８０ｍｍ，衝突角度が９０°となるように設けられている。このようなノズルヘッド１５ｂを用いて内径３８ｍｍの管内面にＷＪＰを施した後で、管の内表面で測定した残留応力の測定結果を図１３に示す。ＷＪＰは、ノズルヘッドを管の軸方向に走行させながら行った。
【０１４５】
図１３で、縦軸は残留応力の測定値、横軸は管の施工中心からの軸方向距離を示す。同図で、正の残留応力は引張り残留応力を、負の残留応力は圧縮残留応力をそれぞれ意味する。管は周方向に３分割し、ＷＪＰ施工前に内表面に平面研削を行って、予め４００ＭＰａ程度の引張り残留応力を初期条件として与えてある。図１３に示すように、ＷＪＰの施工により初期の引張り残留応力が圧縮残留応力に改善されていることが分かる。このような圧縮残留応力の下では応力腐食割れや疲労破壊は起らないことが知られており、ＷＪＰ施工により応力腐食割れや疲労破壊を防止することができる。
【０１４６】
前述した各実施例は原子炉の内部構造材を対象にＷＪＰを施工しているが、本発明はこれに限定されない。本方法は、原子力プラントの杯間内面，一般産業機械，船舶などにも適用することができる。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルを施工対象面に向ける必要がないので、狭隘部（又は小口径管）に対して本法の適用が可能である。また、衝突噴流中のキャビテーション気泡が大きく成長することと、施工対象面における激しい水撃作用とが相俟って、施工対象面に高い崩壊圧力を及ぼすことができる。このため、施工対象面に大きな圧縮残留応力を付与でき、内部構造部材表面の残留応力改善して、応力腐食割れ等の材料損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は原子炉圧力容器の上鏡，蒸気乾燥器及びシュラウドヘッドを取り外した状態における原子炉圧力容器の概略縦断面図、（ｂ）はシュラウド外面の縦溶接部に本発明の一実施例であるＷＪＰ法を適用した状態を示す概略構成図、（ｃ）は衝突角度と衝突距離の説明図、（ｄ）は図１（ｂ）において噴流の流れ方向をかえるために使われるバッフル体の他の例を示す図。
【図２】衝突噴流が一方向から噴射される一方噴射ノズルヘッドの概略構成を示す斜視図。
【図３】図２の一方噴射方のノズルヘッドを用いた残留応力改善効果の一例を示す図。
【図４】（ａ）は本発明の実施例であるＷＪＰを、シュラウド外面の縦溶接部（第１実施例）及びＩＣＭハウジングの周溶接部（第３実施例）に施工した状態を示す原子炉圧力容器周辺の概略縦断面図、（ｂ）は図４（ａ）でノズルヘッドをシュラウドとライザー管の間に挿入した際に、ＷＪＰ装置本体の周辺を上方から見た状態を示す図。
【図５】第１実施例のＷＪＰの施工手順を示す概略フローチャート。
【図６】（ａ）はノズルヘッドの他の実施例である四方噴射型のノズルヘッドの概略構成図、（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を示す横断面図。
【図７】（ａ）は四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を示す横断面図、（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図。
【図８】ＷＪＰを水位計測ノズルの溶接部に施工した第２実施例を示す概略構成図。
【図９】第２実施例に用いるＷＪＰ装置の主な構成を示す図。
【図１０】四方噴射型のノズルヘッドの他の一例を示す概略構成図。
【図１１】ＩＣＭハウジングの周溶接部に施工したＷＪＰの第３実施例の概略構成図。
【図１２】ＩＣＭハウジングの周溶接部に施工したＷＪＰの第４実施例の概略構成図。
【図１３】図６（ａ）の四方噴射型のノズルヘッドを用いた残留応力改善効果の一例を示す図。
【符号の説明】
１…ＩＣＭハウジング、２ａ…キャビテーション気泡、３…噴流、４，３６…ノズル、５…フローバッフル、５ａ…バッフル体、５ｂ…開口部、５ｃ…溝、
５ｄ…旋回羽根、、５ｄ′…噴流ガイド、５ｘ…サポート、６…昇降軸、７…高圧ホース、９ａ，９ｂ…衝突噴流、１３…圧力容器、１４…昇降ガイド、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…ノズルヘッド、１６，３９…ノズルヘッド駆動装置、１６ａ…ノズル回転機、１６ｂ…ノズル昇降機、１６ｃ…ノズル駆動軸、１７…縦溶接部、１７ａ…周溶接部、１８，４３…加圧ポンプ、２０，４５…制御盤、２３…シュラウド、２６…下鏡、２７…炉心冷却管、２９…ＷＪＰ装置本体、３０，
４７…監視カメラ、３２…閉止フランジ、３３…ノズルアーム、３３ａ…ＩＣＭ案内管、３７…セーフエンド、４６…源水タンク、５０…衝突面。
【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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