(57)【要約】【課題】施工対象物の引張残留応力を低減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は、水に溶存するガス量を低減する処理装置を有し、処理装置で生成された処理水を供給する供給装置と、水が満たされた空間に配置され、供給装置から供給された処理水を噴射する噴射口を有するノズルと、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に溶存するガス量を低減する処理装置を有し、前記処理装置で生成された処理水を供給する供給装置と、
水が満たされた空間に配置され、前記供給装置から供給された前記処理水を噴射する噴射口を有するノズルと、
を備えるウォータージェットピーニング装置。
【請求項２】
前記処理装置は、前記水にキャビテーションを発生させて前記ガス量を低減するキャビテーション発生装置を含む請求項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】
前記キャビテーション発生装置は、縮流部を有する配管を含む請求項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】
前記処理装置は、前記キャビテーション発生装置で生成された１次処理水から気体成分を分離して前記処理水を生成する分離装置を含む請求項２又は請求項３に記載のウォータージェットピーニング装置。
【請求項５】
前記処理装置は、前記空間から送られた水を処理する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のウォータージェットピーニング装置。
【請求項６】
水に溶存するガス量を低減する処理を行うことと、
前記処理で生成された処理水を、水が満たされた空間に配置されたノズルに供給することと、
前記空間において前記ノズルの噴射口と施工対象物とを対向させた状態で、前記噴射口から前記処理水を噴射することと、
を含むウォータージェットピーニング方法。
【請求項７】
前記処理は、前記水にキャビテーションを発生させることを含む請求項６に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項８】
前記処理は、前記キャビテーションの発生により生成された１次処理水から気体成分を分離して前記処理水を生成することを含む請求項７に記載のウォータージェットピーニング方法。
【請求項９】
前記空間の水が前記処理される請求項６から請求項８のいずれか一項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関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の溶接部に引張残留応力が存在する場合、特許文献１に開示されているようなウォータージェットピーニング装置を使って引張残留応力を改善することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３３６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウォータージェットピーニング装置は、水中に配置されたノズルの噴射口から水（高圧水）を噴射する。その噴射された水に含まれる気泡が崩壊するときに発生する衝撃圧が施工対象物に当たることにより、その施工対象物の引張残留応力が低減される。施工対象物の引張残留応力が十分に低減されるように、衝撃圧の圧力の増大が望まれる。
【０００５】
本発明の態様は、施工対象物の引張残留応力を低減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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、水に溶存するガス量を低減する処理装置を有し、前記処理装置で生成された処理水を供給する供給装置と、水が満たされた空間に配置され、前記供給装置から供給された前記処理水を噴射する噴射口を有するノズルと、を備えるウォータージェットピーニング装置を提供する。
【０００７】
本発明の第２の態様は、水に溶存するガス量を低減する処理を行うことと、前記処理で生成された処理水を、水が満たされた空間に配置されたノズルに供給することと、前記空間において前記ノズルの噴射口と施工対象物とを対向させた状態で、前記噴射口から前記処理水を噴射することと、を含むウォータージェットピーニング方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、施工対象物の引張残留応力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る原子力発電プラントの一例の概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る原子炉容器の一例を示す縦断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る原子炉容器の計装管台の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るウォータージェットピーニング装置の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るウォータージェットピーニング装置の一例を示す正面図である。
【図６】図６は、気泡径と気泡内蒸気圧との関係を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係るキャビテーション発生装置の一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係るキャビテーション発生装置の一例を模式的に示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係るキャビテーション発生装置の一例を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係るキャビテーション発生装置の一例を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る分離装置の一例を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係るウォータージェットピーニング装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る原子力発電プラントＮＰの一例を示す概略構成図である。図１に示すように、原子力発電プラントＮＰは、原子炉系ＣＳ１と、タービン系ＣＳ２とを有する。本実施形態において、原子力発電プラントＮＰは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を含み、原子炉系ＣＳ１で生成された高温高圧な１次冷却水（熱水）とタービン系ＣＳ２を循環する２次冷却水との熱交換を行って２次冷却水の蒸気を生成する蒸気発生器１０３を備えている。
【００１２】
原子炉系ＣＳ１は、原子炉容器１０１と、加圧器１０２と、１次冷却水ポンプ１０４とを備えている。原子炉容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３、及び１次冷却水ポンプ１０４のそれぞれは、原子炉格納容器１００に格納される。原子炉容器１０１は、炉心１２９及び燃料集合体１２０を収容する。原子炉容器１０１で加熱され、加圧器１０２によって加圧された高温高圧な１次冷却水（熱水）は、蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３で熱交換された低温の１次冷却水は、原子炉容器１０１に供給される。
【００１３】
タービン系ＣＳ２は、高圧タービン１０８及び低圧タービン１０９を含む蒸気タービン１０７と、蒸気タービン１０７により駆動されて発電する発電機１１０と、湿分分離加熱器１１１と、蒸気タービン１０７で仕事をした蒸気を冷却して液化する復水器１１２と、給水ポンプ１１６と、復水ポンプ１１３と、低圧給水加熱器１１４と、脱気器１１５と、高圧給水加熱器１１７とを備えている。蒸気タービン１０７は、蒸気発生器１０３から供給された蒸気により作動する。復水器１１２は、例えば海水を使って蒸気を冷却して水に戻す。給水ポンプ１１６は、復水器１１２からの２次冷却水が蒸気発生器１０３に供給されるように作動する。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る原子炉容器１０１の近傍を示す縦断面図である。図２に示すように、原子炉容器１０１は、容器本体１０１ａと、容器蓋１０１ｂとを有する。原子炉容器１０１の内部に炉心１２９が配置される。炉心１２９の内部に、複数の燃料集合体１２０と、複数の制御棒１３０とが配置される。制御棒駆動装置１３３は、制御棒クラスタ駆動軸１３５を上下方向に移動することによって、原子炉容器１０１の出力を制御する。
【００１５】
原子炉容器１０１は、容器本体１０１ａの下鏡１０１ｅを貫通するように配置される複数の計装管台１３６を有する。計装管台１３６の上端部は、原子炉容器１０１の内部に配置され、計装管台１３６の下端部は、原子炉容器１０１の外部に配置される。計装管台１３６の上端部に、炉内計装案内管１３７が接続される。計装管台１３６の下端部に、コンジットチューブ１３８が接続される。
【００１６】
シンブルチューブ１４１が、コンジットチューブ１３８、計装管台１３６、及び炉内計装案内管１３７を介して、燃料集合体１２０まで挿入可能に配置される。シンブルチューブ１４１は、中性子束を計測可能な中性子束検出器を有する。
【００１７】
制御棒駆動装置１３３は、制御棒クラスタ駆動軸１３５を移動することにより、燃料集合体１２０から制御棒１３０を引き抜いたり、燃料集合体１２０に制御棒１３０を挿入したりすることができる。燃料集合体１２０から制御棒１３０が引き抜かれることにより、炉心１２９における核分裂で発生した熱エネルギーにより、原子炉容器１０１の１次冷却水が加熱され、その加熱された１次冷却水が蒸気発生器１０３に供給される。また、燃料集合体１２０に対する制御棒１３０の挿入量が調整されることにより、炉心１２９で生成される中性子数が調整される。また、燃料集合体１２０に制御棒１３０が全て挿入されることにより、原子炉は停止する。
【００１８】
図３は、本実施形態に係る計装管台１３６の一例を示す断面図である。図３に示すように、計装管台１３６は、炉内計装筒１４５を含み、容器本体１０１ａの下鏡１０１ｅに形成された孔１４６に配置される。計装管台１３６は、下鏡１０１ｅの内面に溶接により固定される。計装管台１３６と下鏡１０１ｅとの間に、溶接部（開先溶接部）１４７が設けられる。
【００１９】
本実施形態において、容器本体１０１ａは、母材となる低合金鋼と、その低合金鋼の内面に肉盛溶接されたステンレス鋼とを含む。炉内計装筒１４５は、ニッケル基合金製である。炉内計装筒１４５が孔１４６に配置された状態で、ニッケル基合金製の材料により、容器本体１０１ａと炉内計装筒１４５とが溶接される。これにより、溶接部１４７が生成される。
【００２０】
溶接により、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）、開先溶接部１４７、及びその周囲に配置される容器本体１０１ａ（下鏡１０１ｅ）に引張応力が残留する可能性があり、その結果、応力腐食割れが発生する可能性がある。
【００２１】
本実施形態においては、ウォータージェットピーニングにより、施工対象物である計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の表面、開先溶接部１４７、及び下鏡１０１ｅの表面（内面）を施工して、施工対象物の引張残留応力を緩和して、応力腐食割れの発生を抑制する。
【００２２】
ウォータージェットピーニングは、応力を改善する施工対象物を水中に浸漬させた状態で、水中に配置されたノズルの噴射口から水（高圧水）を噴射する施工方法である。ノズルから噴射された水に含まれる気泡が崩壊することによって衝撃圧が発生する。その衝撃圧が水中の施工対象物に当たることよって、その施工対象物の表面付近の引張残留応力が緩和される。
【００２３】
すなわち、水中に配置されたノズルから、気泡を含む高圧水が噴射されると、ノズルの周囲に存在する静止水とノズルから噴射された高圧水との境界に生じるせん断力によって渦が発生し、その渦の近傍で局所的な圧力低下が生じる。このとき、局所的に水の蒸気圧を下回った領域においては気泡が発生する。ノズルから噴射される時点で高圧水に含まれていた気泡、及び噴射後の水流内で発生した気泡は、低圧下で成長し、圧力回復下で収縮する。圧力がさらに回復したとき、気泡が崩壊する。気泡が崩壊するときに衝撃圧が発生する。このような気泡の発生、成長、収縮、及び崩壊の過程は、キャビテーションと呼ばれる。
【００２４】
キャビテーションにより衝撃圧が発生し、その衝撃圧が施工対象物に当たることによって、その施工対象物の少なくとも一部が塑性変形する。これにより、施工対象物の表面付近の引張残留応力が緩和される。例えば、施工対象物の表面付近に引張応力が残留している場合、施工対象物に衝撃圧が当たることによって、圧縮応力に変換される。
【００２５】
次に、本実施形態に係るウォータージェットピーニング装置１の一例について説明する。図４は、本実施形態に係るウォータージェットピーニング装置１の一例を模式的に示す図である。図５は、図４の一部を拡大した図である。
【００２６】
図４及び図５に示すように、ウォータージェットピーニング装置１は、水（冷却水）Ｌｒに溶存するガス量を低減する処理装置２を有し、処理装置２で生成された処理水Ｌｓを供給する供給装置３と、水Ｌｒが満たされた空間ＷＨに配置され、供給装置３から供給された処理水Ｌｓを噴射する噴射口４を有する噴射ノズル５とを備えている。ウォータージェットピーニング装置１は、制御装置５０に制御される。
【００２７】
本実施形態においては、ウォータージェットピーニング装置１の少なくとも一部が計装管台１３６（炉内計装筒１４５）に装着された状態で、施工対象物（炉内計装筒１４５の表面及び下鏡１０１ｅの表面など）の引張残留応力を緩和するための施工が行われる。
【００２８】
図４に示すように、原子力発電プラントＮＰは、原子炉建屋の作業フロアＦＲと、作業フロアＦＲよりも下方に設けられ、水Ｌｒが満たされた空間ＷＨとを有する。空間ＷＨに噴射ノズル５及び原子炉容器１０１が配置される。
【００２９】
図４及び図５に示すように、ウォータージェットピーニング装置１は、空間ＷＨに配置される施工装置６を有する。施工装置６は、本体６１と、接続部材６２と、処理水Ｌｓを噴射する噴射口４を有する噴射ノズル５とを有する。
【００３０】
接続部材６２は、本体６１の下部に配置され、その本体６１から下方に突出する。接続部材６２は、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）と接続される。これにより、本体６１が計装管台１３６に固定される。
【００３１】
噴射ノズル５は、空間ＷＨに配置され、水Ｌｒの中において噴射口４から処理水（高圧水）ＬＳを噴射する。噴射ノズル５の噴射動作は、制御装置５０に制御される。噴射ノズル５は、施工対象物の表面と対向するように、本体６１に設けられる。本実施形態において、施工対象物の表面は、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）の外面、下鏡１０１ｅの内面、開先溶接部１４７の表面の少なくとも一つを含む。空間ＷＨに配置された噴射ノズル５の噴射口４と施工対象物とが対向された状態で、噴射口４から処理水Ｌｓが噴射される。
【００３２】
図４に示すように、供給装置３の少なくとも一部は、空間ＷＨの外側に配置される。本実施形態において、供給装置３の少なくとも一部は、作業フロアＦＲに配置される。供給装置３は、空間ＷＨから送られた水Ｌｒが収容される給水タンク９と、給水タンク９から送られた水Ｌｒに溶存するガス量を低減する処理装置２と、処理装置２で生成された処理水Ｌｓを噴射ノズル５に供給するための高圧ポンプ１４とを備えている。高圧ポンプ１４は、制御装置５０に制御される。
【００３３】
また、供給装置３は、空間ＷＨと給水タンク９とを接続する配管８と、配管８に配置されたポンプ７とを備えている。ポンプ７は、制御装置５０に制御される。ポンプ７の作動により、空間ＷＨの水Ｌｒが配管８を介して給水タンク９に供給される。給水タンク９は、空間ＷＨから送られた水Ｌｒを貯める。なお、配管８に、配管８の流路を開閉可能なバルブ機構が設けられてもよい。
【００３４】
また、供給装置３は、給水タンク９と処理装置２とを接続する配管１０と、配管１０に配置された流量計１１と、配管１０に配置されたポンプ１２とを備えている。ポンプ１２は、制御装置５０に制御される。流量計１１は、配管１０における単位時間当たりの水Ｌｒの流量を検出する。流量計１１の検出結果は、制御装置５０に出力される。ポンプ１２の作動により、給水タンク９の水Ｌｒが配管１０を介して処理装置２に供給される。制御装置５０は、流量計１１の検出結果に基づいて、ポンプ１２を制御してもよい。処理装置２は、給水タンク９から供給された水Ｌｒに溶存するガス量を低減する。
【００３５】
処理装置２は、水Ｌｒに溶存するガス量を低減可能な脱気装置を含む。本実施形態において、処理装置２は、水Ｌｒにキャビテーションを発生させて水Ｌｒに溶存するガス量を低減するキャビテーション発生装置２１と、キャビテーション発生装置２１で生成された一次処理水Ｌｔから気体成分を分離して処理水Ｌｓを生成する分離装置２２とを含む。
【００３６】
また、供給装置３は、処理装置２と高圧ポンプ１４とを接続する配管１３と、高圧ポンプ１４と噴射ノズル５とを接続する配管１６と、配管１６に配置された圧力計１５とを備えている。圧力計１５は、配管１３における処理水Ｌｓの圧力を検出する。圧力計１５の検出結果は、制御装置５０に出力される。高圧ポンプ１４の作動により、処理装置２で生成された処理水Ｌｓが配管１６を介して噴射ノズル５に供給される。制御装置５０は、圧力計１５の検出結果に基づいて、高圧ポンプ１４を制御してもよい。噴射ノズル５は、空間ＷＨ（水中）に配置された状態で、噴射口４から処理水Ｌｓを噴射する。
【００３７】
施工対象物の引張残留応力を十分に低減するため、施工対象物に当たる衝撃圧の圧力は高いことが望ましい。単位体積当たりの水に溶存するガス量と衝撃圧とは相関する。水に溶存するガス量が少ないほど高い衝撃圧が得られる。本実施形態においては、高い衝撃圧が得られるように、水Ｌｒに溶存するガス量が低減される。
【００３８】
図６は、水中に存在する気泡の直径の寸法（気泡径）と、その気泡の内部の圧力（気泡内蒸気圧）との関係を示す図である。図６に示すグラフにおいて、横軸は、気泡径を示す。縦軸は、気泡内蒸気圧を示す。
【００３９】
図６において、ラインＡ１は、水に溶存ガスが存在しない仮想状態における気泡径と気泡内蒸気圧との関係を示す。ラインＡ２は、単位体積当たりの水に溶存するガス量が少ない状態における気泡径と気泡内蒸気圧との関係を示す。ラインＡ３は、単位体積当たりの水に溶存するガス量が多い状態における気泡径と気泡内蒸気圧との関係を示す。
【００４０】
上述のように、キャビテーションとは、気泡の発生、成長、収縮、及び崩壊の過程をいう。気泡が収縮し、気泡径がある大きさに達した時点で、その気泡は崩壊する。気泡の崩壊において衝撃圧が発生する。気泡の崩壊において発生する衝撃圧の圧力は、崩壊時の気泡内蒸気圧に応じて変化することが知られている。気泡内蒸気圧が高いほど、衝撃圧は高くなる。
【００４１】
気泡内蒸気圧は、気泡の表面張力とのバランスによって決定される。気泡径が小さいと、気泡内蒸気圧は高い。したがって、気泡径が徐々に小さくなる気泡の収縮過程において、気泡内蒸気圧は徐々に増大する。
【００４２】
水に溶存ガスが存在しない仮想状態の場合、図６のラインＡ１で示すように、気泡径が徐々に小さくなる収縮過程において、気泡内蒸気圧は徐々に増大する。
【００４３】
水に溶存ガスが存在する状態の場合、図６のラインＡ２及びラインＡ３で示すように、気泡径が徐々に小さくなる収縮過程において、気泡内蒸気圧は徐々に増大する。水に溶存ガスが存在する状態の場合、気泡内蒸気圧は、ある気泡径でピーク値に達し、そのピーク値以上に増大しない。
【００４４】
図６に示すように、気泡内蒸気圧は、水に溶存するガス量に応じて変化する。水に溶存するガス量が少ないと、気泡内蒸気圧は高い。したがって、水に溶存するガス量が少ないと、衝撃圧は高い。
【００４５】
このように、高い衝撃圧を得るためには、水に溶存するガス量は少ないことが望ましい。高い衝撃圧を得るため、本実施形態において、ウォータージェットピーニング装置１は、噴射ノズル５の噴射口４から噴射される水に溶存するガス量を低減する。本実施形態においては、水Ｌｒに溶存するガス量を低減する処理装置２が供給装置３に設けられ、溶存するガス量が低減された水（処理水）Ｌｓが噴射ノズル５に供給される。
【００４６】
処理装置２は、水Ｌｒに溶存するガス量を低減可能な脱気装置を含む。本実施形態において、脱気装置の脱気方式は、キャビテーションを用いる脱気方式である。処理装置２は、キャビテーション発生装置２１を含む。水にキャビテーションが発生すると、水の溶存ガスが水蒸気とともに気泡を形成する。溶存ガスの大半は、一般に空気（窒素ガス及び酸素ガス）である。窒素ガス及び酸素ガスはそれぞれの分圧に応じてほぼ飽和量まで水に溶解する。気泡が崩壊した場合、気泡に含まれる水蒸気は直ちに液化するが、その気泡中の溶存ガスが水に再び溶解するのに時間を要する。すなわち、気泡の崩壊過程において、水蒸気部分は直ちに消滅するものの、溶存ガス部分は直ちに消滅せず、水中に残留する。ウォータージェットピーニング装置１は、処理装置２において水Ｌｒにキャビテーションを発生させて溶存ガスを含む気泡を発生させ、その気泡を含む水（１次処理水）Ｌｔを生成した後、その１次処理水Ｌｔから気泡を除去することによって、溶存するガス量が低減された処理水Ｌｓを生成する。
【００４７】
図７は、本実施形態に係るキャビテーション発生装置２１の一例を模式的に示す図である。図７に示すように、キャビテーション発生装置２１は、縮流部２３を有する配管２４を含む。ポンプ１２で昇圧された水Ｌｒは、配管２４を流れる。配管２４の流路は、縮流部２３を含む。縮流部２３の流路の寸法（断面積）は、縮流部２３の上流側の配管２４の流路の寸法及び下流側の配管２４の流路の寸法よりも小さい。本実施形態において、縮流部２３は、オリフィス板２５Ａによって形成されている。
【００４８】
ポンプ１２から配管２４の流路に供給された水Ｌｒの流速は、縮流部２３において高くなり、水Ｌｒの圧力は、縮流部２３において低くなる。縮流部２３により水Ｌｒの圧力が飽和蒸気圧力まで低下すると、水Ｌｒに気泡が発生する。縮流部２３において発生した気泡を含む水（１次処理水）Ｌｔは、縮流部２３から下流に流れる。縮流部２３において発生した気泡の一部は、成長及び収縮した後、縮流部２３の下流において直ちに崩壊する。このように、縮流部２３を有する配管２４を含むキャビテーション発生装置２１によって、気泡の発生、成長、収縮、及び崩壊の過程を含むキャビテーションが発生する。
【００４９】
図８、図９、及び図１０のそれぞれは、キャビテーション発生装置２１の一例を示す模式図である。図８に示すように、縮流部２３がノズル２５Ｂによって形成されてもよい。図９に示すように、縮流部２３がスロート２５Ｃによって形成されてもよい。図１０に示すように、縮流部２３が弁２５Ｄによって形成されてもよい。弁２５Ｄは、縮流部２３の流路の寸法（断面積、開度）を調整可能である。
【００５０】
上述のように、気泡の一部は縮流部２３の下流において直ちに崩壊するものの、溶存ガスを主体とする気泡の一部は直ちに消滅せず、１次処理水Ｌｔ中に残留する。キャビテーション発生装置２１によって生成された気泡を含む１次処理水Ｌｔは、分離装置２２に供給される。
【００５１】
図１１は、本実施形態に係る分離装置２２の一例を模式的に示す図である。分離装置２２は、キャビテーション発生装置２１から供給された１次処理水Ｌｔを貯める中間タンク２６を含む。気泡を含む１次処理水Ｌｔが中間タンク２６に供給されると、重力作用（比重の違い）により、気泡（気相）は中間タンク２６の１次処理水Ｌｔの表面（上面）付近に移動し、水（液相）は、気相よりも下方に移動する。このように、中間タンク２６を含む分離装置２２は、気相を中間タンク２６の内部空間の上部に移動させ、液相を中間タンク２６の内部空間の下部に移動させることによって、１次処理水Ｌｔから気体成分を分離して、１次処理水Ｌｔを気相と液相とに分ける。気体成分が分離された１次処理水Ｌｔは、溶存ガスが低減された処理水Ｌｓとなる。
【００５２】
高圧ポンプ１４と接続された配管１３の流入口１３Ｒは、中間タンク２６の内部空間の下部に配置される。配管１３の流入口１３Ｒが中間タンク２６の内部空間の下部に配置された状態で、高圧ポンプ１４が作動すると、その中間タンク２６の内部空間の下部に存在する水（処理水）Ｌｓが配管１３を介して高圧ポンプ１４に移動し、配管１６を介して噴射ノズル５に供給される。気相は中間タンク２６の内部空間の上部に存在するため、流入口１３Ｒを介して配管１３に流入することが抑制される。
【００５３】
なお、分離装置２２は、中間タンク２６に配置される回転可能なプロペラ２７を有してもよい。中間タンク２６に１次処理水Ｌｔが満たされている状態でプロペラ２７が回転することにより、気相と液相とが遠心分離されてもよい。
【００５４】
次に、本実施形態に係るウォータージェットピーニング装置１を用いるウォータージェットピーニング方法の一例について説明する。
【００５５】
水Ｌｒが満たされた空間ＷＨに、噴射ノズル５を含む施工装置６及び原子炉容器１０１が配置される。ポンプ７の作動により、施工装置６及び原子炉容器１０１が配置された空間ＷＨの水Ｌｒが給水タンク９に供給される。
【００５６】
給水タンク９は、空間ＷＨからの水Ｌｒを貯める。給水タンク９に水Ｌｒが貯められると、重力作用（比重の違い）により、気相は給水タンク９の上部に移動し、液相は給水タンク９の下部に移動する。すなわち、空間ＷＨから供給された水Ｌｒが気体成分を含む場合、給水タンク９において、その水Ｌｒが気液分離される。
【００５７】
ポンプ１２の作動により、給水タンク９の水Ｌｒが処理装置２に供給される。給水タンク９において気液分離された気相及び液相のうち、専ら液相のみがポンプ１２に供給され、気相がポンプ１２に供給されることが抑制される。これにより、ポンプ１２の動作不良が抑制される。ポンプ１２により昇圧された水Ｌｒは、処理装置２に供給される。
【００５８】
処理装置２は、空間ＷＨから送られた水Ｌｒを処理する。処理装置２は、水Ｌｒに溶存するガス量を低減する処理を行う。ポンプ１２で昇圧された水Ｌｒが処理装置２のキャビテーション発生装置２１に供給される。キャビテーション発生装置２１は、縮流部２３において水Ｌｒの圧力を低減して、水Ｌｒにキャビテーションを発生させる。キャビテーションが発生することにより、水Ｌｒに溶存する溶存ガスを含む気泡が発生する。発生した気泡の一部は崩壊し、溶存ガスを主体とする気泡の一部は残留する。残留した気泡を含む水Ｌｒは、１次処理水Ｌｔとして、分離装置２２に送られる。
【００５９】
分離装置２２は、キャビテーションの発生により生成された、気泡（気体成分）を含む１次処理水Ｌｔから、その気体成分を分離して処理水Ｌｓを生成する。上述のように、本実施形態において、分離装置２２は、重力作用（比重の違い）を利用して、気泡を含む１次処理水Ｌｔを気液分離する。気体成分が分離された処理水Ｌｓに溶存するガス量は十分に少ない。
【００６０】
処理装置２で生成された処理水Ｌｓは、高圧ポンプ１４の作動により、水Ｌｒが満たされた空間ＷＨに配置された噴射ノズル５に供給される。空間ＷＨにおいて噴射ノズル５の噴射口４と施工対象物とが対向された様態で、噴射口４から処理水Ｌｓが噴射される。
【００６１】
上述のように、水に溶存するガス量と、その水に基づいて発生する衝撃圧の圧力とは相関する。水に溶存するガス量が十分に低減された処理水Ｌｓが、施工対象物と対向する噴射ノズル５の噴射口４から噴射されることによって、高い衝撃圧で施工対象物を施工することができる。これにより、施工対象物の引張残留応力が低減される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、水に溶存するガス量と、その水を噴射ノズル５の噴射口４から噴射したときに発生する衝撃圧とが相関することに着目して、噴射ノズル５の噴射口４から噴射させる水（処理水）Ｌｓの溶存ガス量を低減するようにしたので、高い衝撃圧で施工対象物を施工することができる。したがって、施工対象物の引張残留応力をより低減、さらには圧縮残留応力に転換することができる。
【００６３】
本実施形態においては、溶存ガス量の低減方法として、処理装置２のキャビテーション発生装置２１で水Ｌｒにキャビテーションを発生させ、そのキャビテーションにより溶存ガスを気泡化し、生成された気泡を分離装置２２で分離することによって、溶存ガス量が低減された処理水Ｌｓを生成する。これにより、簡易な構造において高い処理速度で処理水Ｌｓを生成することができる。本実施形態においては、原子炉容器１０１が配置された空間ＷＨの水Ｌｒを利用する。配管２４の形状を工夫して縮流部２３を設けるだけで、簡易な構造で、水Ｌｒから処理水Ｌｓを生成することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、空間ＷＨの水Ｌｒが溶存ガス量低減処理を実行され、ウォータージェットピーニングに使用される。すなわち、水Ｌｒを循環させて、ウォータージェットピーニング処理が実行される。これにより、原子炉容器１０１に接触する水Ｌｒの増加が抑制される。
【００６５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００６６】
図１２は、本実施形態に係るウォータージェットピーニング装置１Ｂの一例を示す図である。ウォータージェットピーニング装置１Ｂは、水Ｌｒに溶存するガス量を低減する処理装置２Ｂを有する。処理装置２Ｂは、脱気装置を含む。本実施形態において、処理装置２Ｂは、１次処理水（Ｌｔ）を生成しない。
【００６７】
処理装置（脱気装置）２Ｂの脱気方式として、加熱沸騰脱気方式及び真空減圧脱気方式の少なくとも一方から選択されてもよい。また、脱気方式として、中空糸膜脱気モジュールを利用した膜脱気方式が選択されてもよい。
【００６８】
加熱沸騰脱気方式は、水を加熱沸騰し、ガスの溶解度を下げることによって、水に溶存するガス量を低減する方法である。一般に、ガスの溶解度は温度が高くなると低下する。水Ｌｒを加熱することによって、水Ｌｒに溶存するガス量を低減することができる。
【００６９】
真空減圧脱気方式は、水を真空減圧し、水と接するガスの分圧をほぼゼロとすることによって、水に溶存するガス量を低減する方法である。一般に、ガスの溶解度は水と接するガスの分圧に比例し、分圧が低下するとともに溶解度も低下する。水Ｌｒを真空減圧することによって、水Ｌｒに溶存するガス量を低減することができる。
【００７０】
膜脱気方式は、水の透過が抑制され、ガスの透過が許容された薄膜（中空糸膜）を用い、薄膜の一方の空間にガスが溶存した液体を満たし、薄膜の他方の空間を減圧することによって、ガスのみを他方の空間に移動させる方法である。
【００７１】
なお、脱気方式として、超音波脱気方式及び遠心脱気方式の少なくとも一方が選択されてもよい。
【００７２】
なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態においては、ウォータージェットピーニングの施工対象物が、計装管台１３６（炉内計装筒１４５）、開先溶接部１４７、及び下鏡１０１ｅの少なくとも一つであることとした。ウォータージェットピーニングの施工対象物が、図１及び図２を参照して説明したような、原子炉容器１０１の入口側管台でもよいし、原子炉容器１０１の出口側管台でもよい。
【００７３】
また、施工対象物は、原子炉容器１０１の部材に限られず、例えば、加圧器１０２と蒸気発生器１０３とを接続する配管、加圧器１０２、蒸気発生器１０３と１次冷却水ポンプ１０４とを接続する配管、及び蒸気発生器１０３の少なくとも一部でもよい。
【００７４】
また、施工対象物は、原子炉系ＣＳ１の構造物に限定されず、タービン系ＣＳ２の構造物でもよい。例えば、施工対象物が、蒸気発生器１０３と蒸気タービン１０７とを接続する配管、蒸気タービン１０７、湿分分離加熱器１１１、復水器１１２、及び復水器１１２と蒸気発生器１０３とを接続する配管の少なくとも一部でもよい。
【００７５】
なお、上述の各実施形態においては、原子力発電プラントＮＰが加圧水型原子炉を含むこととした。原子力発電プラントＮＰは、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling  Water  Reactor）を含んでもよい。
【００７６】
なお、ウォータージェットピーニングの施工対象物は、原子力発電プラントＮＰの構造物に限定されない。火力発電プラント及び地熱発電プラントのような各種のプラントの構造物が、ウォータージェットピーニングの施工対象物でもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  ウォータージェットピーニング装置
２  処理装置
３  供給装置
４  噴射口
５  噴射ノズル
６  施工装置
７  ポンプ
８  配管
９  給水タンク
１０  配管
１１  流量計
１２  ポンプ
１３  配管
１３Ｒ  流入口
１４  高圧ポンプ
１５  圧力計
１６  配管
２１  キャビテーション発生装置
２２  分離装置
２３  縮流部
２４  配管
２５Ａ  オリフィス板
２５Ｂ  ノズル
２５Ｃ  スロート
２５Ｄ  弁
２６  中間タンク
２７  プロペラ
６１  本体
６２  接続部材
１００  原子炉格納容器
１０１  原子炉容器
１０１ａ  容器本体
１０１ｂ  容器蓋
１０１ｅ  下鏡
１０２  加圧器
１０３  蒸気発生器
１０４  １次冷却水ポンプ
１０７  蒸気タービン
１０８  高圧タービン
１０９  低圧タービン
１１０  発電機
１１１  湿分分離加熱器
１１２  復水器
１１３  復水ポンプ
１１４  低圧給水加熱器
１１５  脱気器
１１６  給水ポンプ
１１７  高圧給水加熱器
１２０  燃料集合体
１２９  炉心
１３０  制御棒
１３３  制御棒駆動装置
１３５  制御棒クラスタ駆動軸
１３６  計装管台
１３７  炉内計装案内管
１３８  コンジットチューブ
１４１  シンブルチューブ
１４５  炉内計装筒
１４６  孔
１４７  開先溶接部
ＣＳ１  原子炉系
ＣＳ２  タービン系
ＦＲ  作業フロア
Ｌｒ  水
Ｌｓ  処理水
Ｌｔ  １次処理水
ＮＰ  原子力発電プラント
ＷＨ  空間
【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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