(57)【要約】【課題】  複雑な駆動機構を使用することなく、容易にかつ短時間で残留応力改善の為の作業を施工でき、従業員の被曝低減を図りかつ施工時間の低減を図る。【解決手段】  ウォータージェットピーニング施工装置は、原子炉底部１の炉内円筒体２に設置する設置座３と、設置座３に設けられウォータージェットを噴射する複数のノズル６と、設置座３の上面に一端を固定された支柱４と、支柱４の他端に固定された上部構造物１０と、上部構造物１０にノズル６に対応する位置に配置された複数の管継手７と、ノズル６と管継手７とを連結する複数の高圧ホース５と、管継手７にポンプからの高圧水を供給する複数の高圧水供給用ホース８と、を有する。【選択図】  図１
2006058145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉水中で原子炉又は炉内構造物に対してウォータージェットを噴射することによって残留応力改善を行うウォータージェットピーニング施工装置において、
前記原子炉内の応力改善対象部の近辺に設置する設置座と、
この設置された設置座に設けられウォータージェットを噴射する複数のノズルと、
前記設置座の上面に一端を固定された支柱と、
この支柱の他端に固定された上部構造物と、
前記上部構造物に前記ノズルに対応する位置に配置された複数の管継手と、
前記ノズルと前記管継手とを連結する複数の高圧ホースと、
前記管継手にポンプからの高圧水を供給する複数の高圧水供給用ホースと、
を有することを特徴とするウォータージェットピーニング施工装置。
【請求項２】
前記設置座を原子炉底部の炉内円筒体の上部に設置して前記ノズルからこの炉内円筒体の外周部にウォータージェットを噴射すること、を特徴とする請求項１記載のウォータージェットピーニング施工装置。
【請求項３】
前記設置座に設けられたチャック機構で前記炉内円筒体の外側面を締め付けて固定すること、を特徴とする請求項１又は２記載のウォータージェットピーニング施工装置。
【請求項４】
前記管継手はカプラであること、を特徴とする請求項１記載のウォータージェットピーニング施工装置。
【請求項５】
前記ノズルはホーンノズルであること、を特徴とする請求項１記載のウォータージェットピーニング施工装置。
【請求項６】
原子炉水中で原子炉又は炉内構造物に対してウォータージェットを噴射することによって残留応力改善を行うウォータージェットピーニング施工装置において、
前記原子炉内の応力改善対象部の近辺に設置する設置座と、
この設置された設置座にスライド自在に設けられウォータージェットを噴射する複数のノズルと、
前記設置座の上面に一端を固定された支柱と、
この支柱の他端に固定された上部構造物と、
前記上部構造物に前記ノズルに対応する位置にスライド自在に設置された複数の管継手と、
前記ノズルと前記管継手と連結する複数の高圧水配管と、
前記管継手にポンプからの高圧水を供給する複数の高圧水供給用ホースと、
を有することを特徴とするウォータージェットピーニング施工装置。
【請求項７】
ノズル本体と、
このノズル本体の一端に設けられた高圧水導入孔と、
前記ノズル本体の他端に設けられて噴流を拡散させるホーン部と、
前記高圧水導入孔の内径より小口径を有し前記ホーン部とを連結する細管部と、
前記高圧水導入孔と細管部との境界に設けられた丸み部と、
前記細管部とホーン部との境界に設けられた段差部と、
を有することを特徴とするホーンノズル。
【請求項８】
ホーンノズルの細管部の口径をｄ、ノズル本体から応力改善対象部までの距離をＬとしたとき、
原子炉内の応力改善対象部の近辺に設置する設置座にスライド自在に設けられたホーンノズルの位置を調整して、下記の条件でウォータージェトピーニングを行うこと、を特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。
７０＜Ｌ／ｄ＜１００
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉及び炉内構造物の残留応力改善に用いるウォータージェットピーニング施工装置、ホーンノズル及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉内の保全の一環として、原子炉内溶接部の残留応力改善が重要視されている。
【０００３】
この残留応力改善技術として、ショットピーニングやレーザーピーニングが知られている。また、ウォータージェットピーニング、特に水中でのキャビテーションウォータージェットピーニングが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
この種の原子炉内溶接部の残留応力改善装置として、ウォータージェットピーニング施工装置や原子炉底部において用いられる水洗浄作業装置の残留応力改善のための構成について説明する。旋回機構や可動するアーム部、アーム部の先端にノズルを備え、これらの機構によってノズルを適切な位置に移動させることによって応力改善を実施していた。
【０００５】
また、残留応力改善機構としてホーンノズルが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
ノズルに送られた水流は細管からホーン部に送られ、拡散して噴射されて、原子炉内溶接部の改善に使用されていた。
【特許文献１】特許第２８４１９６３号公報
【特許文献２】特許第２８２４６１０号公報
【特許文献３】特許第３１６２１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のとおり、従来のウォータージェットピーニング施工装置は、複雑な機構を備えており、高価で操作に熟練を必要とするため、１台の装置を用い、施工位置に設置して周囲の残留応力改善の処理を行っていた。さらに、この施工を複数回繰り返して残留応力改善のための作業を実施していた。
【０００８】
このため、原子炉の炉底部全域の応力改善を実施するためは、多大の費用と施工時間を要するという課題があった。また、従来型のホーンノズルでは、コリアンダー効果のため、ウォータージェットの偏流が生じ、所定の方向へ噴射することができず、水流による噴射効果が低減するという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、複雑な駆動機構を使用しないで、容易にかつ短時間で残留応力改善の為の作業を施工でき、従業員の被曝低減を図りかつ施工時間の低減を図ることを目的とする。さらに、ホーンノズルに係るコリアンダー効果の発生を防止しウォータージェットの偏流の発生を抑制して、噴流を所定の方向へ噴射できるノズル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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、原子炉水中で原子炉又は炉内構造物に対してウォータージェットを噴射することによって残留応力改善を行うウォータージェットピーニング施工装置において、前記原子炉内の応力改善対象部の近辺に設置する設置座と、この設置された設置座に設けられウォータージェットを噴射する複数のノズルと、前記設置座の上面に一端を固定された支柱と、この支柱の他端に固定された上部構造物と、前記上部構造物に前記ノズルに対応する位置に配置された複数の管継手と、前記ノズルと前記管継手とを連結する複数の高圧ホースと、前記管継手にポンプからの高圧水を供給する複数の高圧水供給用ホースと、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、原子炉水中で原子炉又は炉内構造物に対してウォータージェットを噴射することによって残留応力改善を行うウォータージェットピーニング施工装置において、前記原子炉内の応力改善対象部の近辺に設置する設置座と、この設置された設置座にスライド自在に設けられウォータージェットを噴射する複数のノズルと、前記設置座の上面に一端を固定された支柱と、この支柱の他端に固定された上部構造物と、前記上部構造物に前記ノズルに対応する位置にスライド自在に設置された複数の管継手と、前記ノズルと前記管継手と連結する複数の高圧水配管と、前記管継手にポンプからの高圧水を供給する複数の高圧水供給用ホースと、
を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明のホーンノズルにおいては、ノズル本体と、このノズル本体の一端に設けられた高圧水導入孔と、前記ノズル本体の他端に設けられて噴流を拡散させるホーン部と、前記高圧水導入孔の内径より小口径を有し前記ホーン部とを連結する細管部と、前記高圧水導入孔と細管部との境界に設けられた丸み部と、前記細管部とホーン部との境界に設けられた段差部と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明のウォータージェットピーニング施工方法においては、ホーンノズルの細管部の口径をｄ、ノズル本体から応力改善対象部までの距離をＬとしたとき、原子炉内の応力改善対象部の近辺に設置する設置座にスライド自在に設けられたホーンノズルの位置を調整して、７０＜Ｌ／ｄ＜１００の条件でウォータージェトピーニングを行うこと、を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複雑な駆動機構を使用しないで、容易にかつ短時間で残留応力改善の為の作業を施工でき、従業員の被曝低減を図りかつ施工時間の低減を図ることができる。さらに、ウォータージェットの偏流の発生を抑制して噴流を所定の方向へ噴射することにより、残留応力改善作業に伴う作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るウォータージェットピーニング施工装置、ホーンノズル及びその施工方法の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。ここで、従来技術と、または互いに同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態のウォータージェットピーニング施工装置を示す鳥瞰図である。
【００１７】
図１に示すように、原子炉底部１には炉内円筒体２が設けられている。この炉内円筒体２と原子炉底部１とは溶接で接合されている。この根元溶接部２ａは、応力改善対象部である。
【００１８】
この炉内円筒体２の上部に設置座３を設置する。設置座３には、本数と長さを予め調整されたノズル６が円周上に複数（ここでは８本）設置される。この設置座３の上面には、支柱４の一端を固定されている。この支柱４の他端には上部構造物１０が固定されている。この上部構造物１０には、ノズル６に対応する位置に複数の管継手であるカプラ７が設けられている。このノズル６とカプラ７とは、複数の高圧ホース５で連結されている。
【００１９】
なお、この高圧ホース５の代わりに、可撓性の有する他のチューブを使用してもよい。
【００２０】
このカプラ７には、原子炉上部のフロア上の設置されたポンプ（図示せず）からの高圧水を供給するために高圧水供給用ホース８がカプラ７に対応して複数本接続される。
【００２１】
なお、このポンプは、原子炉内に設置した水中ポンプを使用してもよい。
【００２２】
このように構成された本実施の形態において、カプラ７及び高圧ホース５を介して、原子炉の外に設置されたポンプから高圧水を導入することにより、このノズル６より原子炉底部１の応力改善対象部２ａへウォータージェット９を噴射することができる。すなわち、設置座３の円周上に炉内円筒体２の全周をカバーするだけの本数のノズル６を、あらかじめ噴射距離を勘案した長さに設置することにより、旋回装置やアーム機構等の複雑な駆動機構を廃止したことを特徴とするものである。
【００２３】
本実施の形態によれば、原子炉底部１の炉内円筒体２に設置座３を設置することにより、複数あるノズル６がすべて適切な位置に配置されるため、旋回装置やアーム機構等の複雑な駆動機構が必要としない。この複雑な駆動機構を使用しないために、容易にかつ短時間で残留応力改善の為の作業を施工でき、従業員の被曝低減を図りかつ施工時間の低減を図ることができる。
【００２４】
なお、原子炉底部１の炉内円筒体２への固定を行うためのチャック構造（図示せず）を設置座３に設けてもよい。単純な上面構造のため着座が困難な炉内円筒体２に対して、外周からチャック構造により締め付けることによりウォータージェットピーニング施工装置を確実に固定することができる。
【００２５】
図２は、本発明の他の実施の形態のウォータージェットピーニング施工装置を示す鳥瞰図である。
【００２６】
図２は、図１の構成を変更したものであり、主に、図１と相違する構成について説明する。
【００２７】
原子炉底部１のノズル６の近辺にある炉内円筒体に設置座３を設置する。この設置された設置座３には、ウォータージェットを噴射する複数のノズル６がスライド自在に設けられている。上部構造物１０にノズル６に対応する位置に複数の管継手であるカプラ７がスライド自在に設置されている。このノズル６とカプラ７とは高圧水配管１１により一体に接続されている。
【００２８】
このように構成された本実施の形態において、上部構造物１０の上部に配置されたカプラ７を上下移動することにより、この設置された設置座３に設置された複数のノズル６の上下移動を可能とし、ノズル６と原子炉底部１の応力改善対象部である根元溶接部２ａとの距離を調整して、応力改善対象部へウォータージェット９を効率的に噴射することができる。すなわち、本実施の形態では、図１に記載の予め長さの調整されたノズル６と高圧ホース５の代わりに、ノズル６から上部構造物１０に設けられたカプラ７まで高圧水配管１１を介して一体に形成しているので、高圧水供給ホース８を上下移動することにより、ノズル６の先端と炉内円筒体２の根元溶接部２ａとの距離を最適化するように配置することが可能である。
【００２９】
本実施の形態によれば、上部構造物１０に設けられたカプラ７に接続する高圧水供給ホース８を操作することにより、ノズル６を適切な位置に配置することができる。このため、旋回装置やアーム機構等の複雑な駆動機構が必要なく、また、原子炉内の各位置にあわせた複数の装置を準備する必要もない。この複雑な駆動機構を使用しないため、容易にかつ短時間で残留応力改善の為の作業を施工でき、従業員の被曝低減を図りかつ施工時間の低減を図ることができる。
【００３０】
図３は、ホーンノズルの説明図で、（ａ）は本発明の実施の形態を示す断面図、（ｂ）は従来の構造を示す断面図である。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、ノズル本体２０の一端には高圧水導入孔２７が設けられている。また、ノズル本体２０の他端には噴流を拡散させるホーン部２２が設けられている。この高圧水導入孔２７とホーン部２２とは、高圧水導入孔２７の内径より小口径を有する細管部２１で連結されている。
【００３２】
また、高圧水導入孔２７と細管部２１との境界には丸み部２４が設けられている。さらに、細管部２１とホーン部２２との境界には段差部２３が設けられている。
【００３３】
なお、高圧水導入孔２７には、図１に示す高圧ホース５又は図２に示す高圧水配管１１が接続される。
【００３４】
従来のホーンノズルでは、図３（ｂ）に示すように、高圧水導入孔２７と細管部２１との境界に設けられた丸み部２４及び細管部２１とホーン部２２との境界に設けられた段差部２３が存在しない構成となっている。このため、コリアンダー効果により偏流２６が生じ、所定の箇所へ正確に噴流を向けることが困難であった。
【００３５】
ところが、図３（ａ）に示すように、高圧水導入孔２７と細管部２１との境界に設けられた丸み部２４及び細管部２１とホーン部２２との境界に設けられた段差部２３のような構造を付加することにより、偏流２６の発生を抑制し、所定の箇所に正確に噴流を向けることができるようになる。
【００３６】
すなわち、このように構成された本実施の形態においては、ウォータージェットピーニングに使用するホーンノズルにおいて、細管部２１入口には水流を滑らかにするための丸み部２４を設け、細管部２１とホーン部２２の境界には段差部２３を設けたことを特徴とするものである。上記構成のウォータージェットピーニングに使用するホーンノズルにおいては、コリアンダー効果による偏流が生じにくくなり、所定の位置へ正確に噴流を向けることができる。
【００３７】
本実施の形態によれば、所定の箇所に正確に噴流を向けることができるので、残留応力改善作業に伴う作業効率を向上させることができる。
【００３８】
次に、ウォータージェットピーニング施工方法について説明する。
【００３９】
効率的な水流による噴射を行うために、ホーンノズルの細管部の口径をｄ、ノズル本体から応力改善対象部までの距離をＬとしたとき、原子炉底部１の炉内円筒体２に設置する設置座３にスライド自在に設けられたホーンノズル６の位置を調整して、７０＜Ｌ／ｄ＜１００の条件でウォータージェトピーニングを実施するものである。
【００４０】
ノズルの細管部の内径ｄとノズル先端から応力改善を実施する表面までの距離Ｌから無次元スタンドオフ距離Ｌ／ｄを定義した場合、従来では、無次元スタンドオフ距離と応力改善量の関係において第１ピーク及び第２ピークの２つのピークの現れていた。この第１ピークと第２ピークの間の谷間を回避するような無次元スタンドオフ距離になるように調整して応力改善のための作業を行っていた。これに対して、単一のピークが現れるように、７０＜Ｌ／ｄ＜１００の範囲になるように、噴流圧力・流量等の条件を設定して応力改善を実施することを特徴としている。このＬ／ｄの値が７０未満では、２つのピークが発生し、２つのピーク間の谷間を回避するための調整が必要であり、１００を越える場合は、水流による噴射の効果が低減する。
【００４１】
本実施の形態おいては、２つのピーク間の谷間を回避する必要がなく、また、ノズル先端から応力改善対象部までの距離を広くとることが可能となり、広い範囲に対して残留応力改善のための施工を行うことができ、水流による噴射効果が高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態のウォータージェットピーニング施工装置を示す鳥瞰図。
【図２】本発明の他の実施の形態のウォータージェットピーニング施工装置を示す鳥瞰図。
【図３】ホーンノズルの説明図で、（ａ）は本発明の実施の形態を示す断面図、（ｂ）は従来の構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１…炉底部、  ２…炉内円筒体、２ａ…根元溶接部（応力改善対象部）、  ３…設置座、  ４…支柱、  ５…高圧ホース、  ６…ノズル、７…カプラ（管継手）、  ８…高圧水供給ホース、  ９…ウォータージェット、１０…高圧水配管、１１…細管部、１２…ホーン部、１３…段差部、１４…丸み部、１６…ウォータージェット（偏流）。
【図１】
2006058145.tif 000003
【図２】
2006058145.tif 000004
【図３】
2006058145.tif 000005